(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるように前記レーザ光源を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するレーザ光強度制御手段と、
前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記回折光受光器に形成されるレーザ光のスポット径が大きくなるように、前記レーザ光のフォーカス位置の変更により前記レーザ光のスポット径を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光スポット制御手段と
を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項２】
測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるように前記レーザ光源を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光強度制御手段と、
前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記回折光受光器に照射されるレーザ光の半径方向の移動速度が速くなるように、前記移動手段のテーブルの移動速度の変更により前記レーザ光の半径方向の移動速度を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の前記回折光受光器の半径方向の距離の変化を補償する半径方向移動速度制御手段と
を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項３】
測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、前記回折光受光器の中心から前記レーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるように前記レーザ光源を制御し、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光強度制御手段と、
前記半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、前記複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変換手段と
を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【請求項４】
測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
中央に前記Ｘ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブルと、
前記テーブルに固定されていて、前記測定対象物にて回折した前記Ｘ線の回折光を受光する受光面を有し、前記回折光の像である回折環を記録する回折光受光器と、
レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、前記レーザ光を前記回折光受光器の受光面に照射するとともに、前記レーザ光の照射によって前記回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置と、
前記テーブルを、前記貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段と、
前記テーブルを、前記回折光受光器の受光面に平行な方向に、前記レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路と、
前記回転手段及び前記移動手段を制御して前記回折環が記録された前記回折光受光器を回転及び移動させて、前記レーザ検出装置から出射されるレーザ光の前記回折光受光器における照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段と、
前記照射位置制御手段により前記回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を前記回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置で前記レーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、前記位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて前記回折光受光器の中心から前記複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして前記複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段とを備え、
前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって前記回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、
前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、前記Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して前記回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するために、前記データ読取り手段によって記憶された受光強度データを、前記受光強度データに対応する前記半径値データにより表された距離に応じて変更する受光強度データ変更手段と、
前記半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、前記複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変更手段と
を設けたことを特徴とするＸ線回折測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物にて回折したＸ線を受光面で受光して、受光面に形成される回折環の形状や回折環ごとの強度を測定し、この形状や強度から測定対象物の残留応力や測定対象物の構成物質の特定の相の割合など、測定対象物の特性を評価するＸ線回折測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の残留応力や特定の相の割合をＸ線回折により測定することはよく行われている。Ｘ線回折装置において、装置が小型化できＸ線の照射時間を短くすることが可能な方法として、下記特許文献１に示された装置がある。この装置は、Ｘ線を所定の角度で測定対象物に照射し、測定対象物にて回折したＸ線（以下、回折Ｘ線という）を、感光性を有するイメージングプレートで受光し、イメージングプレートに形成された環状のＸ線回折像（以下、回折環という）の形状を分析するｃｏｓα法により、測定対象物の残留応力を算出している。下記特許文献１では回折環の形状を測定する際における二つの方法が示されている。一つの方法は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光などの励起光でイメージングプレート上を走査し、回折環の画像を得る方法であり、他の一つの方法は、Ｘ線ＣＣＤで回折Ｘ線を受光し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する信号から回折環の画像を得る方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１３０８号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、発明者が多くの実験により確認した結果、いずれの方法も回折環の半径方向の強度分布の精度が良好でないことが分かった。具体的には、第１の問題は、回折環に対するレーザ光の照射によって得られる受光信号の強度が、半径値が大きい位置ほど小さくなることである。これは、次の（１）（２）の理由によるものと考えられる。
（１）Ｘ線の強度は、空気による吸収により、Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなるほど小さくなる。発生原点のＸ線の強度をＩｏとするとともに、空気による吸収係数をμとすると、発生原点から距離Ａだけ離れた位置のＸ線の強度Ｉは下記数１によって表される。
【数１】
0005327285.tif 000002
したがって、図２０に示すように、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物へのＸ線の照射位置）Ｏからイメージングプレート２８までの距離は大きくなるので（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）、回折Ｘ線の強度が小さくなる。
【０００５】
（２）回折環に対するレーザ光の照射によって得られる受光信号の単位面積当たりの強度が、半径値が大きい位置ほど小さくなる。すなわち、回折Ｘ線は進行方向に広がるので、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線の発生原点Ｏからイメージングプレート２８までの距離は大きくなり、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度は小さくなる。さらに、回折環の半径が大きくなるほど、回折Ｘ線がイメージングプレート２８に照射される方向に垂直な平面と、イメージングプレートの平面とのなす角度は大きくなるので（θ１＜θ２＜θ３）、回折Ｘ線は半径方向に延びて単位面積当たりの回折Ｘ線の強度がさらに小さくなる。
【０００６】
そして、このように半径が大きくなる位置ほど、レーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることにより、回折環を形成した回折Ｘ線の強度の本来の値からのずれが大きくなる。特に、複数の回折環が記録されている場合、内側の回折環からの受光信号の強度に比べて、外側の回折環からの受光信号の強度が小さく測定されるので、複数の回折環をそれぞれ形成した回折Ｘ線間の強度の比較が難しくなる。また、１つの回線環に関しても、半径が大きくなる位置ほど受光信号の強度が小さくなるので、図２１に誇張して実線で示すように、半径が小さい側に受光信号すなわち回折Ｘ線のピークが寄る形状となり、点線で示す理想の強度分布曲線を得ることができない。その結果、従来技術においては、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができない。
【０００７】
さらに、第２の問題は、前記（２）のように、半径が大きくなる位置ほど回折Ｘ線による回折環が半径方向に広がって間延びして形成されていて、受光信号の強度分布が半径方向に対称でないために、一定の速度でレーザ光を半径方向に移動させながら回折環に照射した場合、回折環を精度よく測定できないことである。特に、複数の回折環が記録されている場合、内側の回折環の半径方向幅に比べて、外側の回折環の半径方向幅が大きく形成されるので、回折環の半径方向幅の比較が難しくなる。また、１つの回線環に関しても、回折環が半径方向に対称に形成されていないので、受光信号の半径方向の分布がピークを挟んで対称にならず、回折環の形状の測定も良好でなくなる。その結果、従来技術においては、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができない。
【０００８】
本発明は上記第1及び第２の問題を解決するためになされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線を受光面で受光し、回折Ｘ線により受光面に形成される回折環の形状や回折環ごとの強度を測定し、この形状や強度から測定対象物の残留応力や測定対象物の構成物質における特定の相の割合など、測定対象物を評価するＸ線回折装置において、イメージングプレートの形状、設置位置を変えることなく、回折環の半径方向の強度分布が回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合である、本来の回折環の強度分布曲線になるようにし、高精度で測定対象物の残留応力が測定でき、また高精度で測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるＸ線回折測定装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器（１３）と、中央にＸ線を通過させる貫通孔が形成されたテーブル（２７）と、テーブルに固定されていて、測定対象物にて回折したＸ線の回折光を受光する受光面を有し、回折光の像である回折環を記録する回折光受光器（２８）と、レーザ光を出射するレーザ光源及びレーザ光を受光するフォトディテクタを有し、レーザ光を回折光受光器の受光面に照射するとともに、レーザ光の照射によって回折光受光器から出射された光を受光して受光強度を表す受光信号を出力するレーザ検出装置（ＰＵＨ）と、テーブルを、貫通孔の中心軸回りに回転させる回転手段（２４，２５）と、テーブルを、回折光受光器の受光面に平行な方向に、レーザ検出装置に対して相対的に移動させる移動手段（１５，１７，１８，２２）と、移動手段によるテーブルの移動位置を検出する位置検出回路（２１）と、回転手段及び移動手段を制御して回折環が記録された回折光受光器を回転及び移動させて、レーザ検出装置から出射されるレーザ光の回折光受光器における照射位置を回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させる照射位置制御手段（ＣＴ，Ｓ２０８，Ｓ２１６）と、照射位置制御手段により回折光受光器におけるレーザ光の照射位置を回折光受光器の中心周りに回転させるとともに半径方向に変化させている状態で、複数の位置でレーザ検出装置から出力される受光信号をそれぞれ入力し、前記入力した受光信号によって表された受光強度を表す受光強度データを複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するとともに、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置に基づいて回折光受光器の中心から複数の位置までの距離をそれぞれ計算して前記計算した距離を表すデータを半径値データとして複数の位置にそれぞれ対応させて順次記憶するデータ読取り手段（ＣＴ，Ｓ２２２，Ｓ２２４，Ｓ２２８）とを備え、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射し、測定対象物で回折したＸ線によって回折光受光器に記録された回折環を測定するＸ線回折測定装置において、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるようにレーザ光源を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するレーザ光強度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０４，３４）と、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、回折光受光器に形成されるレーザ光のスポット径が大きくなるように、レーザ光のフォーカス位置の変更によりレーザ光のスポット径を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光スポット制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０６，４０，４７，４９）とを設けたことにある。
【００１０】
前記第1の発明においては、レーザ光強度制御手段の作用により、回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化が補償されるとともに、光スポット制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。これにより、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、回折光受光器で半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が是正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。
【００１１】
また、第２の発明は、前記第1の発明におけるレーザ光強度制御手段及びレーザ光スポット制御手段に代えて、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が大きくなるようにレーザ光源を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するレーザ光強度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０４，３４）と、位置検出回路によって検出されたテーブルの移動位置を用いて、回折光受光器の中心からレーザ光の照射位置までの距離が大きくなるに従って、回折光受光器に照射されるレーザ光の半径方向の移動速度が速くなるように、移動手段のテーブルの移動速度の変更によりレーザ光の半径方向の移動速度を制御し、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向の距離の変化を補償する半径方向移動速度制御手段（ＣＴ，Ｓ３０２，Ｓ３０８）とを設けたことにある。
【００１２】
前記第２の発明においては、レーザ光強度制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化及び回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。その結果、第２の発明によっても、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、回折光受光器で半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が是正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。また、半径方向移動速度制御手段の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向の距離の変化が補償される。その結果、第３の発明によれば、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の半径方向における強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されて、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようにもなる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記第２の発明における半径方向移動速度制御手段に代えて、半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変換手段（ＣＴ,Ｓ６０２）を設けたことにある。
【００１６】
前記第３の発明においては、半径値データ変換手段の半径値データの変換により、受光強度データを記憶した複数の位置が実質的に１つの球面上の位置となり、回折Ｘ線の出射方向による回折Ｘ線の回折光受光器の半径方向における広がりの変化が補償されるので、この場合も、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されて、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、精度よく測定対象物の残留応力及び測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるようになる。
【００１７】
また、第４の発明は、前記第1の発明におけるレーザ光強度制御手段及びレーザ光スポット制御手段、前記第２の発明のレーザ光強度制御手段及び半径方向移動制御手段、又は前記第３の発明のレーザ光強度制御手段及び半径値データ変換手段に代えて、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化を補償するとともに、Ｘ線出射器から測定対象物にＸ線を照射して回折光受光器で回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の受光面積の変化を補償するために、データ読取り手段によって記憶された受光強度データを、前記受光強度データに対応する前記半径値データにより表された距離に応じて変更する受光強度データ変更手段（ＣＴ,Ｓ６０１）と、半径値データを変換する半径値データ変換手段であって、回折Ｘ線の発生原点を中心として前記記憶された半径値データにより表された距離のうちで最小の距離を表す位置までの距離を半径とする球を想定し、複数の位置に対応した半径値データによって表された距離と前記最小の距離との差である各半径方向距離を、前記最小の距離を表す位置からの前記想定した球の球面上の距離に変換するとともに、前記変換した距離に前記最小の距離を加算した距離を半径値データとする半径値データ変更手段（ＣＴ，Ｓ６０２）とを設けたことにある。
【００１８】
前記第４の発明においては、受光強度データ変更の作用により、回折Ｘ線を受光した際の受光位置による回折Ｘ線の減衰量の変化及び回折Ｘ線の受光面積の変化が補償される。その結果、第５の発明によっても、空気による回折Ｘ線の吸収及び回折Ｘ線の広がりにより、半径が大きくなる位置ほどレーザ光の照射による受光信号の強度が小さくなることが補償されるので、回折Ｘ線の半径方向の強度の分布が修正されて回折環の測定精度が良好となり、測定対象物の残留応力、測定対象物の構成物質における特定の相の割合などを精度よく測定することができるようになる。また、前記第３の発明と同様に、半径値データ変換手段の半径値データの変換により、回折環の半径が大きくなって回折Ｘ線の強度分布曲線の横軸が間延びすることが修正されるとともに、受光信号の強度分布が修正されるので、回折環の半径によらずに、回折環の測定精度が良好となり、精度よく測定対象物の残留応力及び測定対象物の構成物質における特定の相の割合を測定することができるようにもなる。
【００２１】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、Ｘ線回折測定装置の発明に限定されることなく、Ｘ線回折測定方法の発明としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折測定装置の本体部分を拡大した拡大図である。
【図３】イメージングプレートから測定対象物までの距離と、受光センサにおける受光位置との関係を説明するための説明図である。
【図４】図１のコントローラによって実行される回折環撮像プログラムを示すフローチャートである。
【図５Ａ】図１のコントローラによって実行される回折環読取りプログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】前記回折環読取りプログラムの後半部分を示すフローチャートである。
【図６】図１のコントローラによって実行される制御パラメータ設定プログラムを示すフローチャートである。
【図７】図１のコントローラによって実行されるピーク検出プログラムを示すフローチャートである。
【図８】図１のコントローラによって実行される回折環消去プログラムを示すフローチャートである。
【図９】イメージングプレートに撮像された回折環を説明する説明図である。
【図１０】イメージングプレートの移動限界位置からの移動距離と、イメージングプレートにおけるレーザ光の照射位置の半径方向距離（半径値）との関係を説明するための図である。
【図１１】読取りポイントの軌跡を説明する説明図である。
【図１２】信号強度のピークを説明するために、受光曲線の一例を示したグラフである。
【図１３】半径位置に対する信号強度の変化を示すグラフである。
【図１４】レーザ光強度の設定において、回折Ｘ線の原点からの距離の変化を説明するための説明図である。
【図１５】Ｘ線の吸収係数を求めるために測定対象物までの距離を変更して回折環を作成することを説明するための説明図である。
【図１６】フォーカスオフセット電圧の設定において、回折Ｘ線の原点の微小角度Δθに対するスポットの直径に相当する長さを説明するための説明図である。
【図１７】フォーカスオフセット電圧とレーザスポットの面積との関係を説明するための説明図である。
【図１８】変形例に係るデータ補正プログラムを示すフローチャートである。
【図１９】半径データが示す距離を同一半径の球面上での距離に補正することを説明するための説明図である。
【図２０】従来技術において、回折環の半径方向の強度分布が半径方向に対称にならない理由を説明するための説明図である。
【図２１】従来技術において、回折環の半径方向の強度分布が半径方向に対称にならないことを誇張して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係るＸ線回折測定装置の構成について図１乃至図３を用いて説明する。このＸ線回折測定装置は、測定対象物ＯＢの特性を評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するとともに、同照射による測定対象物ＯＢからの回折Ｘ線により形成される回折環の形状及び回折環ごとの回折Ｘ線の強度を読み取る。このＸ線回折測定装置は、箱状に形成されたフレームＦＲを有し、フレームＦＲの底面の角部から下方へ支持脚１１が延設されている。すなわち、フレームＦＲの底面は、Ｘ線回折測定装置の設置面ＦＬよりも上方に位置する。フレームＦＲの下方には、昇降機１２が設けられている。昇降機１２は、測定対象物ＯＢを固定するための昇降ステージ１２ａを有する。昇降ステージ１２ａは、上下に昇降可能となっている。フレームＦＲの底面であって、昇降機１２の上方に位置する部分には開口部が設けられていて、昇降ステージ１２ａを上昇させることにより、固定した測定対象物ＯＢをフレームＦＲの内部へ搬入することができる。
【００２４】
フレームＦＲ内の上部には、Ｘ線制御回路１４によって制御されて、Ｘ線を出射するＸ線出射器１３が固定されている。Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸と、測定対象物ＯＢの法線とが所定の角度θ（例えば、３０°）をなすように、Ｘ線出射器１３の出射口の向きが設定されている。
【００２５】
Ｘ線制御回路１４は、後述するコントローラＣＴによって制御され、Ｘ線出射器１３から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１３に供給する駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１３は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路１４は、この冷却装置に供給する駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１３の温度が一定に保たれる。
【００２６】
Ｘ線出射器１３の下方には、移動ステージ１５が設けられている。移動ステージ１５は、ステージ送り装置１６により、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。ステージ送り装置１６は、移動ステージ１５に固定された図示しないナットに螺合するスクリューロッド１７と、スクリューロッド１７を回転させるフィードモータ１８とを備えている。スクリューロッド１７は、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されている。そして、スクリューロッド１７の一端部が、フレームＦＲに固定されたフィードモータ１８の出力軸に連結され、他端部が、フレームＦＲに固定された軸受部１９に回転可能に支持される。また、移動ステージ１５は、それぞれフレームＦＲに固定された、対向する１対の板状のガイド２０，２０により挟まれていて、スクリューロッド１７の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ１８を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ１８の回転運動が移動ステージ１５の直線運動に変換される。フィードモータ１８内には、エンコーダ１８ａが組み込まれている。エンコーダ１８ａは、フィードモータ１８が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路２１及びフィードモータ制御回路２２へ出力する。
【００２７】
位置検出回路２１及びフィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動して移動ステージ１５をフィードモータ１８側へ移動させる。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａから出力されるパルス信号が入力されなくなると移動ステージ１５が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路２２に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１から移動限界位置に達したことを表す信号を入力するとフィードモータ１８への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ１５の原点位置とする。したがって、位置検出回路２１は、移動ステージ１５が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ１５が移動限界位置から右下方向へ移動するとき、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。
【００２８】
フィードモータ制御回路２２は、コントローラＣＴから移動ステージ１５の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ１８を正転又は逆転駆動する。位置検出回路２１は、エンコーダ１８ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路２１は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ１５の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラＣＴ及びフィードモータ制御回路２２に出力する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１から入力した移動ステージ１５の現在の位置が、コントローラＣＴから入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ１８を駆動する。
【００２９】
また、フィードモータ制御回路２２は、移動ステージ１５の移動速度を表す設定値をコントローラＣＴから入力する。そして、エンコーダ１８ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ１５の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ１５の移動速度がコントローラＣＴから入力した移動速度になるようにフィードモータ１８を駆動する。
【００３０】
一対のガイド２０，２０の上端は、板状の上壁２３によって連結されている。上壁２３には、貫通孔２３ａが設けられていて、貫通孔２３ａには、Ｘ線出射器１３の出射口の先端部が挿入されている。なお、Ｘ線出射器１３の出射口の先端が移動ステージ１５に当接しないように、Ｘ線出射器１３及び移動ステージ１５の位置が設定されている。
【００３１】
また、移動ステージ１５には、スピンドルモータ２４が組み付けられている。スピンドルモータ２４内には、エンコーダ１８ａと同様のエンコーダ２４ａが組み込まれている。すなわち、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路２５及び回転角度検出回路２６へ出力する。さらに、エンコーダ２４ａは、スピンドルモータ２４が１回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラＣＴ及び回転角度検出回路２６へ出力する。
【００３２】
スピンドルモータ制御回路２５及び回転角度検出回路２６は、コントローラＣＴからの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路２５は、コントローラＣＴから、スピンドルモータ２４の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２４ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２４の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラＣＴから入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ２４に供給する。回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２４の回転角度すなわちイメージングプレート２８の回転角度θｐを計算して、コントローラＣＴに出力する。そして、回転角度検出回路２６は、エンコーダ２４ａから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０°の位置である。
【００３３】
スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの先端部には、円板状のテーブル２７が固定されている。テーブル２７の中心軸と、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの中心軸とは一致している。テーブル２７は、下面中央部から下方へ突出した突出部２７ａを有していて、突出部２７ａの外周面には、ねじ山が形成されている。突出部２７ａの中心軸は、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂの中心軸と一致している。テーブル２７の下面には、イメージングプレート２８が組み付けられている。イメージングプレート２８は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート２８の中心部には、貫通孔２８ａが設けられていて、この貫通孔２８ａに突出部２７ａを通し、突出部２７ａにナット状の固定具２９をねじ込むことにより、イメージングプレート２８が、固定具２９とテーブル２７の間に挟まれて固定される。固定具２９は、円筒状の部材で、内周面に、突出部２７ａのねじ山に対応するねじ山が形成されている。イメージングプレート２８は、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。また、イメージングプレート２８は、スピンドルモータ２４によって駆動されて回転しながら、フィードモータ１８によって駆動されて、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４及びテーブル２７と共に撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内にも移動する。
【００３４】
また、移動ステージ１５、スピンドルモータ２４の出力軸２４ｂ、テーブル２７及び固定具２９には、Ｘ線出射器１３から出射されたＸ線を通過させる貫通孔がそれぞれ設けられている。これらの貫通孔の中心軸と、テーブル２７の回転軸は一致している。すなわち、これらの貫通孔の中心軸と、Ｘ線出射器１３から出射されるＸ線の光軸とが一致するとき、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射される。このように、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するときのイメージングプレート２８の位置が、回折環撮像位置である。
【００３５】
フィードモータ１８の下方には、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光する複数の受光素子からなる受光センサ３１（例えば、Ｘ線ＣＣＤ）が組み付けられている。受光センサ３１は、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。これにより、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、受光センサ３１は、測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を直接受光できる。受光センサ３１の受光面は、測定対象物ＯＢの上面と平行である。受光センサ３１の受光面におけるＸ線の受光位置は、図３に示すように、測定対象物ＯＢの高さに対応している。言い換えれば、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離Ｌに対応している。受光センサ３１は、それぞれの受光素子が受光した受光信号をセンサ信号取り出し回路３２へ出力する。
【００３６】
センサ信号取り出し回路３２は、コントローラＣＴからの指令により作動開始し、受光センサ３１から入力した受光信号を用いて受光センサ３１の受光面における受光信号のピーク位置を算出して受光位置を表す受光位置信号としてコントローラＣＴへ出力する。
【００３７】
また、受光センサ３１の下方には、レーザ検出装置ＰＵＨが組み付けられている。レーザ検出装置ＰＵＨは、回折環を撮像したイメージングプレート２８にレーザ光を照射して、イメージングプレート２８から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置ＰＵＨは、測定対象物ＯＢ及びイメージングプレート２８からフィードモータ１８側に十分離れている。すなわち、イメージングプレート２８が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置ＰＵＨによって遮られないようになっている。レーザ検出装置ＰＵＨは、レーザ光源３３と、コリメーティングレンズ３５、反射鏡３６、偏光ビームスプリッタ３７、１／４波長板３８及び対物レンズ３９を備えている。
【００３８】
レーザ光源３３は、レーザ駆動回路３４によって制御されて、イメージングプレート２８に照射するレーザ光を出射する。
【００３９】
レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴによって制御され、レーザ光源３３から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路３４は、後述するフォトディテクタ５４から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３３に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート２８に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。また、レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴによるハイレベルの出力の指示により、ローレベルの直流信号にコントローラＣＴにより設定されたパルスレベルのパルスを加算した出力信号を所定の短時間だけ出力し、その後に出力信号をローレベルの直流信号に戻す。
【００４０】
コリメーティングレンズ３５は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３６は、コリメーティングレンズ３５にて平行光に変換されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ３７に向けて反射する。偏光ビームスプリッタ３７は、反射鏡３６から入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。１／４波長板３８は、偏光ビームスプリッタ３７から入射したレーザ光を直線偏光から円偏光に変換する。対物レンズ３９は、１／４波長板３８から入射したレーザ光をイメージングプレート２８の表面に集光させる。
【００４１】
対物レンズ３９には、フォーカスアクチュエータ４０が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ４０は、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３９は、フォーカスアクチュエータ４０が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。
【００４２】
対物レンズ３９によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート２８の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート２８にレーザ光を照射すると、イメージングプレート２８の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート２８に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３９及び１／４波長板３８を通過して、偏光ビームスプリッタ３７にて反射する。偏光ビームスプリッタ３７の反射方向には、集光レンズ４１、シリンドリカルレンズ４２及びフォトディテクタ４３が設けられている。集光レンズ４１は、偏光ビームスプリッタ３７から入射した光を、シリンドリカルレンズ４２に集光する。シリンドリカルレンズ４２は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４３は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路４４へ出力する。
【００４３】
増幅回路４４は、フォトディテクタ４３から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成して、フォーカスエラー信号生成回路４５及びＳＵＭ信号生成回路５１へ出力する。増幅回路４４の増幅率は、適切な値に固定設定される。
【００４４】
本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路４５は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路４５は、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路４６へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート２８の表面からのずれ量を表している。
【００４５】
フォーカスサーボ回路４６は、コントローラＣＴにより制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成して加算器４７を介してドライブ回路４８に出力する。加算器４７には、フォーカスオフセット電圧発生回路４９が接続されている。フォーカスオフセット電圧発生回路４９は、コントローラＣＴにより制御されて、コントローラＣＴによって指示されたフォーカスオフセット電圧を加算器４７に出力する。加算器４７は、フォーカスサーボ回路４６からのフォーカスサーボ信号に、このフォーカスオフセット電圧を加算してドライブ回路４８に出力する。ドライブ回路４８は、このフォーカスサーボ信号にフォーカスオフセット電圧を加算した信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動して、対物レンズ３９をレーザ光の光軸方向に変位させる。
【００４６】
この場合、フォーカスオフセット電圧が「０」であれば、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート２８の表面と、レーザ光の焦点を一致させ続けることができる。また、フォーカスオフセット電圧の加算により、レーザ光の焦点がイメージングプレート２８の表面からフォーカスオフセット電圧分だけずれた位置になり、イメージングプレート２８上におけるレーザ光のスポット面積が大きくなる。よって、フォーカスオフセット電圧を変化させることで、レーザ光のスポット面積を変化させることができる。なお、光ヘッドＰＵＨにおける光学素子の組付けが理想通り行われていれば、フォーカスオフセット電圧とレーザ光のスポット面積の関係は対物レンズ３９の開口数と対物レンズ３９に入射する前のレーザ光の断面径から理論的に計算することができるが、実際には光ヘッドＰＵＨの光学素子の組付けには理想からのずれがあるため、フォーカスオフセット電圧とレーザ光のスポット面積との関係は実際に測定して取得した方がよい。この方法については、詳しく後述する。
【００４７】
ＳＵＭ信号生成回路５１は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路５２に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２８にて反射したレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート２８にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート２８に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換回路５２は、コントローラＣＴによって制御され、ＳＵＭ信号生成回路５１からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラＣＴに出力する。
【００４９】
また、レーザ検出装置ＰＵＨは、集光レンズ５３及びフォトディテクタ５４を備えている。集光レンズ５３は、レーザ光源３３から出射されたレーザ光の一部であって、偏光ビームスプリッタ３７を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ５４の受光面に集光する。フォトディテクタ５４は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ５４は、レーザ光源３３が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号をレーザ駆動回路３４へ出力する。
【００５０】
また、対物レンズ３９に隣接して、ＬＥＤ５５が設けられている。ＬＥＤ５５は、ＬＥＤ駆動回路５６によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート２８に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路５６は、コントローラＣＴによって制御され、ＬＥＤ５５に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。
【００５１】
コントローラＣＴは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された図４に示す回折環撮像プログラム、図５Ａ及び図５Ｂに示す回折環読取りプログラム、図６に示す制御パラメータ設定プログラム、図７に示すピーク検出プログラム、並びに図８の回折環消去プログラムを実行する。コントローラＣＴには、作業者が各種パラメータ、作業指示などを入力するための入力装置５８と、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果などを視覚的に知らせるための表示装置５７とが接続されている。コントローラＣＴは、Ａ／Ｄ変換回路５２から出力されたＳＵＭ信号のディジタルデータを処理することによりイメージングプレート２８の蛍光体が発した光の強度を検出する。
【００５２】
次に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を用いて、測定対象物ＯＢの回折Ｘ線による回折環の形状及び回折環ごとの回折Ｘ線の強度を測定する手順について説明する。まず、作業者は、測定対象物ＯＢを昇降機１２の昇降ステージ１２ａに取り付け、昇降ステージ１２ａを上昇させて、測定対象物ＯＢをフレームＦＲ内にセットする。そして、作業者が、入力装置５８を用いて測定対象物ＯＢの材質（例えば、本実施形態の場合には鉄）を入力し、測定開始を指示すると、コントローラＣＴは、回折環撮像プログラムを実行する。また、鉄のように複数の結晶構造（フェライト及びオーステナイト）を含む場合には、複数の結晶構造の比率を測定するか否かも入力装置５８を用いて入力する。なお、本実施形態においては、この比率の測定を行うことも入力する。
【００５３】
コントローラＣＴは、図４に示すように、ステップＳ１００にて、回折環撮像プログラムの実行を開始すると、ステップＳ１０２にて、スピンドルモータ制御回路２５に対して、イメージングプレート２８を低速回転させ、エンコーダ２４ａからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート２８の回転を停止させる。これにより、測定開始時において、イメージングプレート２８の回転角度が０°に設定される。なお、回折環撮像プログラムにおける以降の処理においては、イメージングプレート２８を回転させない。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０４にて、フィードモータ制御回路２２を制御することにより、フィードモータ１８を作動させて、位置検出回路２１との協働によりイメージングプレート２８を回折環撮像位置へ移動させる。
【００５４】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０６にて、センサ信号取り出し回路３２の作動を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１０８にて、Ｘ線制御回路１４を制御してＸ線の出射を開始させる。これにより、Ｘ線が測定対象物ＯＢに照射され、測定対象物ＯＢの表面にて反射したＸ線が受光センサ３１に受光される。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ１１０にて、センサ信号取り出し回路３２から受光位置信号を入力し、前記入力した受光位置信号を用いてイメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離Ｌを算出する。なお、この距離Ｌは、後述する処理のためにメモリに記憶される。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１２にて、前記算出した距離Ｌが所定の基準範囲内にあるか否か判定する。距離Ｌが基準範囲外であれば、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１１４にて、Ｘ線制御回路１４を制御して測定対象物ＯＢへのＸ線の照射を停止させる。
【００５５】
そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１１６にて、表示装置５７に、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨を表示するとともに、昇降機１２の昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報を表示する。すなわち、昇降ステージ１２ａを、どの程度上昇又は下降させるべきかを表示する。そして、後述のステップＳ１２６にて、回折環撮像プログラムを終了する。この場合、作業者は、昇降ステージ１２ａの高さを調整した後、入力装置５８を用いて、再度、測定開始を指示する。上記のステップＳ１０８〜Ｓ１１４までの所要時間は僅かなので、イメージングプレート２８には回折環が撮像されない。また、受光センサ３１が測定対象物ＯＢにて反射したＸ線を受光しない場合は、ステップＳ１１６にて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が不適切である旨の表示がなされるのみであって、昇降ステージ１２ａの高さ調整に関する情報は表示されない。この場合、測定対象物ＯＢの位置は、極めて不適切な位置にあると考えられ、昇降ステージ１２ａの高さ調整の方向を目視で判断できる。
【００５６】
一方、ステップＳ１１２の判定処理時に、距離Ｌが所定の基準範囲内である場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１８に処理を進め、センサ信号取り出し回路３２の作動を停止させる。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ１２０にて時間計測を開始し、ステップＳ１２２にて所定の設定時間を経過したか否かを判定する。時間計測開始から所定の設定時間を経過していなければ、ステップＳ１２２にて「Ｎｏ」と判定して判定処理を実行し続ける。すなわち、コントローラＣＴは、時間計測開始から所定の設定時間を経過するまで待機する。そして、時間計測開始から所定の設定時間を経過すると、コントローラＣＴは、ステップＳ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２４にてＸ線制御回路１４を制御してＸ線出射器１３によるＸ線の照射を停止させ、ステップＳ１２６にて回折環撮像プログラムの実行を終了する。
【００５７】
これにより、イメージングプレート２８には回折環が撮像される。図９はこのイメージングプレート２８に撮像された回折環を示しており、本実施形態のように測定物質が鉄である場合には、内側にフェライトによる回折環が形成され、外側にオーステナイトによる回折環が形成される。なお、フェライトによる回折Ｘ線の強度はオーステナイトによる回折Ｘ線の強度に比べて大きく、イメージングプレート２８上には、フェライトによる回折環がオーステナイトによる回折環に比べて幅広かつ顕著に撮像される。
【００５８】
次に、コントローラＣＴは、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムを実行するとともに、このプログラムに並行して図６の制御パラメータ設定プログラム及び図７のピーク検出プログラムを実行する。回折環読取りプログラムは、イメージングプレート２８上にレーザ光を照射して、イメージングプレート２８上に撮像された回折環を読み取るプログラムである。また、制御パラメータ設定プログラムは、レーザ光の照射位置の半径値ｒに応じて、レーザ強度Ｐｗ、フォーカスオフセット電圧Fo及びレーザ光の半径方向移動速度Ｆｒを制御して、図２０に半径Ｌの点線で示す球面で回折Ｘ線を受光した状態と同様な状態の回折環を測定できるようにするプログラムである。また、ピーク検出プログラムは、前記ＳＵＭ信号強度の回折環の半径方向のピーク位置を検出するプログラムである。
【００５９】
回折環読取りプログラムの実行は図５ＡのステップＳ２００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ２０２にて、回折環基準半径Ｒを算出する。回折環基準半径Ｒは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」である場合の回折環の半径である。回折環基準半径Ｒは、測定対象物ＯＢの材質及びイメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに依存する。すなわち、残留応力が「０」であるので、回折角θａは材質によって決定される。距離Ｌと回折環基準半径Ｒとは比例関係にあるので、予め材質ごとに、回折角θａを記憶しておけば、回折環基準半径Ｒを、Ｒ＝Ｌ・ｔａｎ（θａ）の演算によって算出できる。なお、測定対象物ＯＢの回折角θａが不明である場合には、その測定対象物ＯＢの粉末を測定対象物ＯＢに一様に付着させ、上記の回折環撮像プログラムを実行して、回折環を撮像すればよい。そして、このときの回折環の半径Ｒと距離Ｌからなる上記式を用いて回折角θａを求めればよい。
【００６０】
本実施形態の場合には、フェライト及びオーステナイトの２種類の結晶構造を含む鉄を測定対象物ＯＢとしているので、回折角度はフェライト及びオーステナイト用の２種類の回折角度が予め記憶されているか、入力装置５８を用いて入力するとよい。したがって、回折環基準半径Ｒとして前述したフェライト及びオーステナイトによる２つの回折環の回折環基準半径Ｒ１，Ｒ２が計算される。
【００６１】
前記ステップＳ２０２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２０４にて、位置検出回路２１の作動を開始させる。そして、ステップＳ２０６にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が読取り開始位置にある状態では、対物レンズ３９の中心すなわちレーザ光の照射位置が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ小さい位置に位置する。なお、所定距離αは、撮像したフェライトによる回折環の半径が回折環基準半径Ｒ１からずれる可能性のある距離よりもやや大きい距離である。これにより、後述の処理により、フェライトによる回折環の測定が十分に内側から開始されて、フェライトによる回折環が確実に検出される。
【００６２】
ここで、移動ステージ１５の移動限界位置から図１〜３の右下方向への移動距離ｘを表す位置検出回路２１からの位置信号と、イメージングプレート２８の中心からレーザ光の照射位置（対物レンズ３９の中心位置）までの距離（すわちレーザ光の照射位置の半径値ｒ）との関係について説明しておく。移動ステージ１５すなわちイメージングプレート２８が移動限界位置にある状態において、図１０（Ａ）に示すように、イメージングプレート２８の中心から対物レンズ３９の中心位置までの距離をＲ０とする。なお、この場合、対物レンズ３９は前記イメージングプレート２８の中心位置から図１〜３にて左上方向にあり、また前記距離Ｒ０は予め測定されてコントローラＣＴに記憶されている。一方、図１０(Ｂ)に示すように、イメージングプレート２８を移動限界位置から図１〜３の右下方向へ距離ｘだけ移動させると、レーザ光の照射位置の半径値ｒは、ｒ＝ｘ＋Ｒ０で表される。この場合、距離ｘは、前述のように位置検出回路２１から出力される位置信号によって示されるので、今後の処理において、レーザ光の照射位置の半径値ｒは、位置検出回路２１から出力される位置信号によって表された距離ｘに予め記憶されている値Ｒ０を加算することになる。
【００６３】
そして、前記のように、イメージングプレート２８を読取り開始位置へ移動させる場合には、図１０(Ｃ)に示すように、レーザ光の照射位置は、回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ内側に位置するので、この場合の半径値ｒは距離Ｒ１−αに等しくなるはずである。したがって、イメージングプレート２８を駆動限界位置から図１〜３の右下方向へ移動させる距離ｘは、ｘ＝Ｒ１−α−Ｒ０に等しくなる。すなわち、前記ステップＳ２０８における読取り開始位置への移動処理においては、位置検出回路２１から出力される位置信号により表される距離ｘ（＝Ｒ１−α−Ｒ０）だけ、テーブル２７を図１〜３の右下方向へ移動させればよい。
【００６４】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２０８にて、スピンドルモータ制御回路２５に対して、所定の一定回転速度でイメージングプレート２８を回転させることを指示する。スピンドルモータ制御回路２５は、エンコーダ２４ａからのパルス信号を用いて回転速度を計算しながら、前記指示された一定回転速度でイメージングプレート２８が回転するようにスピンドルモータ２４の回転を制御する。したがって、イメージングプレート２８は前記所定の一定回転速度で回転し始める。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１０にて、レーザ駆動回路３４を制御してレーザ光源３３によるレーザ光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。この場合、コントローラＣＴは、レーザ光の強度が低レベルになるように、レーザ駆動回路３４が低レベルの直流駆動信号でレーザ光源３３を駆動するようにレーザ駆動回路３４を制御する。したがって、この状態では、イメージングプレート２８には、低レベルの強度でレーザ光が照射されることになる。
【００６５】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１２にて、フォーカスサーボ回路４６に対して、フォーカスサーボ制御の開始を指示する。これにより、フォーカスサーボ回路４６は、増幅回路４４及びフォーカスエラー信号生成回路４５からのフォーカスエラー信号に応じてフォーカスサーボ信号を生成して加算器４７に出力し始める。加算器４７は、このフォーカスサーボ信号にフォーカスオフセット電圧発生回路４９からのフォーカスオフセット電圧Foを加算して、加算した信号をドライブ回路４８に供給する。ドライブ回路４８は、この供給された加算信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動制御することにより、フォーカスサーボ制御を開始する。なお、最初はフォーカスオフセット電圧発生回路４９から供給されるフォーカスオフセット電圧Foは「０」であり、対物レンズ３９は、レーザ光の焦点がイメージングプレート２８の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。ステップＳ２１２の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１４にて、回転角度検出回路２６及びＡ／Ｄ変換回路５２の作動を開始させる。これにより、回転角度検出回路２６は、スピンドルモータ２４（イメージングプレート２８）の基準位置からの回転角度θｐをコントローラＣＴに出力し始め、Ａ／Ｄ変換回路５２は、ＳＵＭ信号の瞬時値のディジタルデータをコントローラＣＴに出力し始める。
【００６６】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を読取り開始位置から軸受部１９側（図１，２の右下方向）へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート２８において、フェライトの回折環基準半径Ｒ１から所定距離αだけ内側から外側方向に一定速度で相対移動し始める。なお、この状態では、レーザ光の照射位置は、前記ステップＳ２０８，Ｓ２１６の処理により、相対的にイメージングプレート２８上を螺旋状に回転する。
【００６７】
前記ステップＳ２１６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２１８にて、周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍの値をそれぞれ「１」に初期設定する。図１１に示すように、周方向番号ｎは、イメージングプレート２８の周方向の測定位置（読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)）を指定する変数であり、イメージングプレート２８が基準回転位置から所定角度θずつ回転するごとに「１」ずつ増加し、イメージングプレート２８の１回転の間に１〜Ｎにわたって変化する。したがって、値Ｎと所定角度θの関係は、２π＝Ｎ・θの関係にある。半径方向番号ｍは、イメージングプレート２８の半径方向の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)を指定する変数であり、イメージングプレート２８が１回転するごとに「１」ずつ増加する。なお、読取りポイントＰ（１，１）は、前述したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ小さい位置に対応している。
【００６８】
前記ステップＳ２１８の初期設定後、コントローラＣＴは、ステップＳ２２０にて、回転角度検出回路２６がエンコーダ２４ａからのインデックス信号を入力したか否かを判定する。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力していなければ、コントローラＣＴはステップＳ２２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２０の判定処理を繰り返し実行し続ける。回転角度検出回路２６がインデックス信号を入力すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２２にて、回転角度検出回路２６からイメージングプレート２８の現在の回転角度θｐを取り込む。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２２６にて、現在の回転角度θｐと変数ｎによって指定される所定の回転角度θ(ｎ)（この場合、ｎ＝１であるのでθ(１)）との差の絶対値｜θｐ−θ(ｎ)｜が所定の許容値未満であるか否か判定する。所定の回転角度θ(１)〜θ(Ｎ)は予めコントローラＣＴに記憶されているもので、０度から所定角度θずつ増加する角度である。
【００６９】
前記絶対値｜θｐ−θＬ(ｎ)｜が所定の許容値未満でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２２４にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ２２２，Ｓ２２４の処理を繰り返し実行する。すなわち、コントローラＣＴは、現在の回転角度θｐが所定の回転角度θ(ｎ)にほぼ一致するまで待機する。そして、現在の回転角度θｐが所定の回転角度θ(ｎ)にほぼ一致すると、コントローラＣＴは、ステップＳ２２４にて「Ｙｅｓ」すなわち前記絶対値｜θｐ−θ(ｎ)｜が所定の許容値未満であると判定して、ステップＳ２２６に進む。
【００７０】
ステップＳ２２６においては、コントローラＣＴは、レーザ駆動回路３４に対して、ハイレベルパルスの出力を指示する。この指示に応答して、レーザ駆動回路３４は、前記ステップＳ２１０による低レベルの直流駆動信号にハイレベルのパルスを重畳したパルス信号でレーザ光源３３を駆動制御する。この場合のパルス信号は、予め決められた所定幅を有する。これにより、レーザ光源３３からハイレベルのパルス状のレーザ光が、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ) （この場合、ｎ＝１、ｍ＝１であるのでＰ(１，１)）で指定される位置に照射される。このハイレベルのパルスは、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)から輝尽発光が充分に得られる程度の強度のレーザ光をレーザ光源３３に発光させるものである。
【００７１】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２２８にて、前記パルス状のレーザ光の照射中に、Ａ／Ｄ変換回路５２からＳＵＭ信号を取り込んで、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてメモリにそれぞれ記憶する。また、このステップＳ２２８においては、位置検出回路２１からの位置信号を取り込んで、位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒ０を加算して半径値ｒを計算して、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径値ｒ(ｎ，ｍ)として前記信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)に対応させてメモリに記憶する。これにより、レーザ光源３３からハイレベルのパルス状のレーザ光による、イメージングプレート２８の読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)からの輝尽発光の強度すなわち読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対するＸ線回折光の強度を表す信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の半径値を表す半径値ｒ(ｎ，ｍ)と共にメモリに記憶される。
【００７２】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値以上であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３４に進む。一方、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ２３０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２３２にて、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を消去した後、ステップＳ２３４に進む。この信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)の消去は、所定の基準値より小さな信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は回折環の測定に不要であるからである。
【００７３】
ステップＳ２３４においては、コントローラＣＴは、周方向番号ｎに「１」を加算する。そして、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて、変数ｎが１周当たりの読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)の数を表す値Ｎより大きいか、すなわちイメージングプレート２８が１回転したか否かを判定する。この場合、ｎ＝２であり、周方向番号ｎは値Ｎ以下であるので、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２２に戻る。
【００７４】
そして、前述したステップＳ２２２〜Ｓ２３６の処理を、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなるまで繰り返す。このステップＳ２２２〜Ｓ２３６の繰り返し処理により、回転角度θ(１)〜θ(Ｎ)にそれぞれ対応した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに記憶される。このようなステップＳ２２２〜Ｓ２３６の循環処理により、周方向番号ｎが値Ｎよりも大きくなると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３８にて、後述のピーク検出プログラムによる終了指令の有無を判定する。未だ終了指令がないときは、コントローラＣＴは、ステップＳ２３８にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２４０にて周方向番号ｎを「１」に戻すとともに、半径方向番号ｍに「１」を加算する（この場合、ｍ＝２になる）。そして、コントローラＣＴは、前述したステップＳ２２２〜Ｓ２３６の処理を実行して、次の半径方向位置の回転角度θ(１)〜θ(Ｎ)に対応した読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に関する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をメモリに記憶する。そして、終了指令の指示があるまで、このようなステップＳ２２２〜Ｓ２４０の処理により、「１」ずつ順次大きくなる半径方向番号ｍ（＝１，２，３・・）と、各半径方向番号ｍごとに回転角度θ(１)〜θ(Ｎ)に対応した周方向番号ｎ（＝１〜Ｎ）とにより指定される読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対応する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに順次記憶される。なお、この場合も、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
【００７５】
そして、前記ピーク検出プログラムによる終了指令の指示があると、コントローラＣＴは、ステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ２４２以降に進む。このステップＳ２４２以降の処理について説明する前に、回折環読取りプログラムと並行して実行されている制御パラメータ設定プログラム及びピーク検出プログラムについて説明しておく。
【００７６】
制御パラメータ設定プログラムの実行は図６のステップＳ３００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ３０２にてイメージングプレート２８におけるレーザ光の照射位置の半径値ｒを取得する。このステップＳ３０２の処理においては、コントローラＣＴは、上記ステップＳ２２８の処理と同様に、位置検出回路２１からの位置信号を取り込んで、位置信号によって表される距離ｘに所定距離Ｒ０を加算して半径値ｒを計算する。
【００７７】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ３０４にて、レーザ光強度Ｐｗを下記数２の演算の実行により計算して、計算されたレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。
【数２】
0005327285.tif 000003
レーザ光強度を変化させる理由は、回折Ｘ線の発生原点からの距離がイメージングプレート２８のレーザ光照射位置により変化し、距離が長くなるほど回折Ｘ線の減衰が大きくなっていることを補正するためである。すなわち、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなって減衰が大きくなるほど、レーザ光強度Ｐｗを大きくして、レーザ光照射位置とは無関係に、輝尽発光の強度を常に一定に保つためである。そして、前記数２中の各パラメータは次の通りである。Ｐwoは、レーザ光照射開始位置でのレーザ光強度を示し、予め決められた値である。ｒ０は、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１−αに等しい。ｒは、レーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌは、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。μは、空気のＸ線吸収係数であり、予め後述する測定により求めて記憶しておいた値である。
【００７８】
前記数２について、図１４を用いて説明しておく。レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置（最小半径位置）での回折Ｘ線の発生原点からレーザ光の照射位置までの距離は、（ｒo2＋Ｌ2）1/2である。回折Ｘ線の発生原点から発生されるＸ線が平行光であると仮定すると、前記最小半径位置のＸ線の強度は下記数３で表される。同様に、現在のレーザ光の照射位置におけるＸ線の強度は、下記数４で表される。そして、これらの比は下記数５で表される。なお、値Ｉｏは、発生原点における回折Ｘ線の強度である。
【数３】
0005327285.tif 000004
【数４】
0005327285.tif 000005
【数５】
0005327285.tif 000006
そして、この割合でＸ線の強度が下がった場合、同じ強度の輝尽発光をさせるためには、レーザ光強度Ｐｗを前記数５の逆数の割合だけ上げる必要があり、レーザ光強度Ｐｗは前記数２のようになる。
【００７９】
これを視覚的に示すと、図１４に示すように、回折Ｘ線の発生原点からの距離がレーザ光の照射開始位置から{(ｒ2＋Ｌ2）1/2−(ｒo2＋Ｌ2）1/2}分長くなるので、その長くなった分だけ低下するＸ線強度を、レーザ光強度Ｐｗを大きくすることで補正する。これにより、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図示点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じになるようにするものである。
【００８０】
次に、空気のＸ線吸収係数μを測定により求める方法の一例について説明しておく。測定対象物ＯＢに鉄粉を糊塗して、通常のＸ線回折の方法で、図１５に示すように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離をＬ１にして回折環を形成し、回折環の半径方向にピークとなる強度と半径位置を複数の周方向位置で検出して、ピークとなる強度と半径を平均する。平均化されたピークとなる強度及び半径をそれぞれＳ１、ｒ１とする。次に、ＬＥＤ光をイメージングプレート２８に照射して回折環を消し、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離をＬ２とし、前記場合と同じ条件すなわちＸ線の照射強度及び照射時間を同じにして回折環を形成する。そして、フォーカスオフセット電圧（イメージングプレート２８上でのレーザ光の断面積すなわちスポット径に相当）以外は同じ条件すなわちレーザ光強度及び検出信号の増幅率を同じにして、回折環の半径方向にピークとなる強度と半径位置を複数の周方向位置で検出して、ピークとなる強度と半径を平均する。平均化されたピークとなる強度及び半径をそれぞれＳ２、ｒ２とする。なお、フォーカスオフセット電圧の変更に関しては、後述するフォーカスオフセット電圧Ｆｏの設定において説明する。
【００８１】
値Ｓ２／Ｓ１は、回折Ｘ線の発生原点からＸ線が平行光で発生すると仮定した場合のＸ線の強度の比であり、前記数５から下記数６が成立する。
【数６】
0005327285.tif 000007
前記数６中のＸ線吸収係数μ以外は計測値であるので、Ｘ線吸収係数μは下記数７により求めることができる。
【数７】
0005327285.tif 000008
【００８２】
ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０４にて前記計算したレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。これに応答して、レーザ駆動回路３４は、コントローラＣＴからハイレベルの出力の指示がされた際のレーザ光源３３から出射されるレーザ光の強度が出力されたレーザ光強度Ｐｗに応じた強度になるように回路内に設定する。したがって、Ｘ線が平行光であるという条件下で、レーザ光照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図１４の点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じになる。
【００８３】
前記ステップＳ３０４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３０６にて、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを下記数８，９の演算の実行により計算して、計算されたフォーカスオフセット電圧Ｆｏの発生をフォーカスオフセット電圧発生回路４９に指示する。この場合、数８の「ｆ」は関数を示し、予めメモリに記憶された後述する関数テーブルを用いて、数９により計算された値に応じてフォーカスオフセット電圧Ｆｏを計算する。
【数８】
0005327285.tif 000009
【数９】
0005327285.tif 000010
【００８４】
フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させる理由は、図１６に示すように、回折Ｘ線の発生原点からの距離がイメージングプレート２８のレーザ光照射位置により変化し、距離が長くなるほど回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が大きくなるために、前記面積が大きくなるほどフォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させてレーザスポット径を大きくし、輝尽発光の強度を同じにするためである。また、イメージングプレート２８において微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線が受光される半径方向の長さに関しては、これに加え、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置の方向とイメージングプレート２８とがなす角度がレーザ光照射位置により変化し、この角度が小さくなるに従って前記半径方向の長さが長くなり、これによっても、微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線がイメージングプレート２８で受光される面積が大きくなるために、前記面積が大きくなるほどフォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させてレーザスポット径を大きくし、輝尽発光の強度を同じにするためである。
【００８５】
そして、前記数８，９中の各パラメータは次の通りである。Ａs0はレーザ光照射開始位置でのスポット面積を表し、Ａｓはレーザ光照射位置のスポット面積を表す。ｒ０は、前述のように、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１−αに等しい。ｒも、前述のように、レーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌも、前述のように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。
【００８６】
前記数８，９について、図１６を用いて説明しておく。回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置（最小半径位置）までの距離は、（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2である。このとき、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθに対するレーザ光照射開始位置におけるスポットの直径に相当する長さを、Ｗ０とする。そして、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの距離は、（ｒ2＋Ｌ2）1/2である。このとき、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθに対する現在のレーザ光照射位置におけるスポットの直径に相当する長さを、Ｗとする。Ｗ０とＷの比は、（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2と（ｒ2＋Ｌ2）1/2との比に等しいから、ＷはＷ０を用いて下記数１０のように表される。なお、これらのＷ，Ｗ０は、イメージングプレート２８の半径方向及び周方向の両者の長さを示している。
【数１０】
0005327285.tif 000011
【００８７】
そして、半径方向においては、イメージングプレート２８の表面に平行な微小角度Δθに対する長さＷＩは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度をθとすると、下記数１１のようになる。
【数１１】
0005327285.tif 000012
θは、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの方向がなす角度に等しいので、長さＷＩは下記数１２のようになる。
【数１２】
0005327285.tif 000013
前記数１０を前記数１２に代入すると、長さＷＩは下記数１３で表される。
【数１３】
0005327285.tif 000014
【００８８】
また、レーザ光照射開始位置におけるイメージングプレート２８の表面に平行な微小角度Δθに対する長さＷ０Ｉは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度をθ０とすると、下記数１４のようになる。
【数１４】
0005327285.tif 000015
θ０は、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置までの方向がなす角度θ０に等しいので、長さＷ０Ｉは下記数１５のようになる。
【数１５】
0005327285.tif 000016
ＷＩとＷ０Ｉとの比ＷＩ／Ｗ０Ｉは、前記数１３及び図１５から下記数１６のように表される。なお、この数１６の比ＷＩ／Ｗ０Ｉは、微小角度Δθに対するイメージングプレート２８の半径方向の長さに関する比である。
【数１６】
0005327285.tif 000017
【００８９】
一方、円周方向（紙面垂直方向）においては、回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置の方向はイメージングプレート２８に対して垂直であるので、微小角度Δθに対する長さＷ，Ｗ０は前記半径方向の場合の長さＷＩ，ＷＯＩのように変化することはなく、Ｗ，Ｗ０の比Ｗ／Ｗ０は前記数１０に基づき下記数１７のようになる。なお、この数１７の比Ｗ／Ｗ０は、微小角度Δθに対するイメージングプレート２８の周方向の長さに関する比である。
【数１７】
0005327285.tif 000018
【００９０】
前述のように、前記数１６及び数１７は、半径方向及び円周方向における長さの比であるので、回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積を、レーザ光照射開始位置の場合ではＡ０とし、変化するレーザ光照射位置ではＡとすると、面積比は、前記数１６及び数１７を乗算した式となり、下記数１８で表される。
【数１８】
0005327285.tif 000019
これは、変化するレーザ光照射位置におけるスポット面積Ａｓのレーザ光照射開始位置におけるスポット面積Ａs0に対する比を下記数１９のようにすれば、スポット面積に対する微小角度Δθで囲まれた領域は、イメージングプレート２８の任意の位置でも同等となることを意味する。
【数１９】
0005327285.tif 000020
【００９１】
そして、フォーカスオフセット電圧を上げていくことにより、図１７（Ａ）に示すように、対物レンズ３９が上方に変位して、スポット面積は破線で示すように増加していくので、フォーカスオフセット電圧が「０」のときのスポット面積をＡs0とすると、Ａs／Ａs0には図１７（Ｂ）に示すようにＦｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）なる関数が成立する。よって、レーザ光照射開始位置におけるフォーカスオフセット電圧Ｆｏを「０」にし、Ｆｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）の関数テーブルを予め用意しておけば、現在のレーザ光照射位置におけるオフセット電圧Ｆｏは、前記数１９と前記関数テーブルを用いて求めることができる。
【００９２】
なお、前記空気のＸ線吸収係数μを求める際のフォーカスオフセット電圧の制御は、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１とＬ２の場合があるので、次のように行う。回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１のときの回折環が形成される半径位置（レーザ照射による受光信号の強度がピークとなる半径位置）をｒ１とし、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ２のときの回折環が形成される半径位置をｒとすると、微小角度Δθに対する長さの比Ｗ２／Ｗ１は、円周方向、半径方向とも、上記数１７の式と同等の下記数２０で表される。
【数２０】
0005327285.tif 000021
【００９３】
半径方向も上記数１７になるのは、イメージングプレート２８の表面と回折Ｘ線方向に垂直な平面がなす角度は、距離がＬ１とＬ２によらず同じ値であるためである。そして、微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における距離Ｌ１とＬ２の場合の面積比Ａ２／Ａ１は、上記数２０の右辺を２乗した式になり、下記数２１のようになる。
【数２１】
0005327285.tif 000022
【００９４】
よって、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ１のときはフォーカスオフセット電圧を「０」にして回折環の半径方向にピークとなる強度Ｓ１及び半径ｒ１を求め、回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離がＬ２のときは、上記数２１の右辺をＡｓ／Ａs0にして、上記数８によりフォーカスオフセット電圧Ｆｏを制御すればよい。
【００９５】
さらに、Ｆｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）の関数テーブルは次のようにして用意すればよい。測定対象物ＯＢに鉄粉を糊塗して、通常のＸ線回折の方法でイメージングプレート２８に回折環を形成し、イメージングプレート２８を回転させるとともに半径方向に移動させながら、レーザ光の照射により回折環から輝尽発光の強度を表す測定信号を取得する。このとき、イメージングプレート２８が基準回転角から所定角度ずつ変化するごとに、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを「０」から所定の大きさずつ変化させて測定信号を得る。そして、この測定信号がピークとなるイメージングプレート２８の半径位置、すなわち回折環の半径方向中心位置を検出する。そして、検出した半径位置において、異なるフォーカスオフセット電圧Ｆｏごとの測定信号を取出す。この場合、ピークである半径位置における回折Ｘ線の強度は同じであるので、測定信号の強度（輝尽発光の強度）の違いは、スポット面積の違いであり、フォーカスオフセット電圧Ｆｏが「０」のときのピーク強度をＳ０とすると、スポット面積の比Ａｓ／Ａs0は信号強度の比Ｓ／Ｓ０と同じとみなせる。よって、信号強度の比Ｓ／Ｓ０とフォーカスオフセット電圧Ｆｏとの関数テーブルＦ０＝ｆ（Ｓ／Ｓ０）を求めることで、スポット面積の比Ａｓ／Ａs0の関数であるフォーカスオフセット電圧Ｆｏを表す関数テーブルＦｏ＝ｆ（Ａs／Ａs0）を求めることができる。なお、このとき、信号強度Ｓ，Ｓ０は、回折Ｘ線が存在しない箇所の信号強度（輝尽発光がないときの信号強度、すなわち反射光のみによる信号強度）を減算した強度とする。
【００９６】
ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０６にて前記計算したフォーカスオフセット電圧Ｆｏの出力をフォーカスオフセット電圧発生回路４９に指示する。これに応答して、フォーカスオフセット電圧発生回路４９は、前記フォーカスオフセット電圧Ｆｏを加算器４７に出力する。加算器４７は、フォーカスサーボ回路４６からのフォーカスサーボ信号に前記フォーカスオフセット電圧Ｆｏを加算して、ドライブ回路４８に出力する。ドライブ回路４８は、フォーカスアクチュエータ４０を加算器４７からの信号に応じて制御する。したがって、対物レンズ３９は、フォーカスオフセット電圧Ｆｏによってオフセットされた位置にて対物レンズ３９をフォーカスサーボ制御する。その結果、レーザ光の照射位置が変化しても、対物レンズ３９によるレーザ光のスポットの面積が、レーザ光の照射位置がイメージングプレート２８の半径方向外側にいくに従って大きくなり、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が変化しても、輝尽発光の強度を常に同じにすることができる。
【００９７】
前記ステップＳ３０８の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて、半径方向移動速度Ｆｒを下記数２２の演算の実行により計算して、計算された半径方向移動速度Ｆｒをフィードモータ制御回路２２に出力する。
【数２２】
0005327285.tif 000023
【００９８】
半径方向移動速度Ｆｒを変化させる理由は、回折Ｘ線の発生原点における半径方向の角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄは、レーザ光照射位置により変化、すなわち半径が大きくなるほど前記角度変化Δθに対する距離Ｄが大きくなる。したがって、この距離Ｄが大きくなるほど半径方向移動速度Ｆｒを大きくすることにより、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間を一定にするためである。
【００９９】
そして、前記数２２中の各パラメータは次の通りである。Ｆr0はレーザ光照射開始位置での移動速度を表すもので、予め設定されている値である。ｒ０は、前述のように、レーザ光照射開始時のレーザ光の照射位置の半径値（最小半径）であり、上記図５ＡのステップＳ２０６でフィードモータ制御回路２２に指示した読取り開始位置Ｒ１−αに等しい。ｒも、前述のように、現在のレーザ光照射位置の半径値であり、前記ステップＳ３０２にて取得した半径値ｒである。Ｌも、前述のように、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離であり、図４のステップＳ１１０にて計算して記憶しておいた値である。
【０１００】
前記数２２について、説明しておく。回折Ｘ線の発生原点における半径方向の角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での距離Ｄは、前述した図１６における長さＷＩ，ＷＩ０を距離Ｄ，Ｄ０とおけば、同様に考えることができる。したがって、前記数１６をそのまま用いることができ、距離Ｄ，Ｄ０の関係は下記数２３のようになる。
【数２３】
0005327285.tif 000024
【０１０１】
半径方向移動速度Ｆｒは一定時間に移動する距離であり、イメージングプレート２８は一定の回転速度で回転しているので、１回転に要する時間はレーザ光照射位置によらず同じである。よって、Ｄ／Ｄ０＝Ｆｒ／Ｆｒ０であり、下記数２４，２５が成立する。
【数２４】
0005327285.tif 000025
【数２５】
0005327285.tif 000026
【０１０２】
ふたたび、図６の制御パラメータ設定プログラムの説明に戻ると、コントローラＣＴは、前記ステップＳ３０８にて前記計算した半径方向移動速度Ｆｒをフィードモータ制御回路２２に供給する。これに応答して、フィードモータ制御回路２２は、フィーダモータ１８によるイメージングプレート２８の半径方向の移動速度を前記供給された半径方向移動速度Ｆｒになるように制御する。すなわち、レーザ光照射位置の半径方向の移動速度を半径方向移動速度Ｆｒになるように制御する。その結果、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。
【０１０３】
前記ステップＳ３１０の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて、レーザ照射の停止指示があったか否かを判定する。レーザ照射の停止は、後述するように、回折環の測定終了時に指示されるので、この場合、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３０２〜Ｓ３１０の処理が繰返し実行され続ける。このステップＳ３０２〜Ｓ３１０の処理により、レーザ光の照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）が常に同じに保たれ、かつ一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。なお、レーザ照射の停止指示があった場合には、コントローラＣＴは、ステップＳ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１２にてこの制御パラメータ設定プログラムの実行を終了する。
【０１０４】
次に、前記回折環読取りプログラム及び制御パラメータ設定プログラムと並行して実行されるピーク検出プログラムについて説明する。ピーク検出プログラムの実行は図７のステップＳ４００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ４０２にて変数ｔを「１」に初期設定する。この変数ｔは、後述するステップＳ４０４〜４１８からなる実質的なピーク検出処理を２回連続して行わせるための変数であり、ピーク検出処理の回数を表す。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４にて、周方向番号ｎを「１」に初期設定する。なお、この周方向番号ｎは、回折環読取りプログラムの場合と同様に所定角度θごとの周方向位置を示すものであるが、回折環読取りプログラムに用いられる周方向番号ｎとは独立したものである。
【０１０５】
前記ステップＳ４０４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて、詳しくは後述するピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が存在するか、すなわちピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出済みであるかを判定する。この場合、ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)においては、変数ｔによって１回目のピーク検出か２回目のピーク検出かが表され、変数ｎによって検出されたピーク半径の回転角度θ(ｎ)が表される。ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出済みであれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０８にて周方向番号ｎに「１」を加算し、ステップＳ４１０にて周方向番号ｎが所定数Ｎより大きいか否かを判定する。周方向番号ｎが所定数Ｎ以下であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ４０６に戻る。周方向番号ｎが所定数より大きければ、コントローラＣＴはステップＳ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、周方向番号ｎを「１」に戻すためにステップＳ４０４に戻る。
【０１０６】
一方、ピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が未検出であれば、コントローラＣＴは、ステップＳ４０６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４１２にて前記図５ＡのステップＳ２２８の処理によって記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるか否か判定する。信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上でなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１２にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。このステップＳ４１２の判定処理は、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が少ない場合には後述するピーク検出処理を実行しても無駄であるからである。なお、前記図５ＡのステップＳ２３２の処理によって消去された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)は、記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)としてカウントされない。
【０１０７】
一方、前記記憶した信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)の数が所定数以上であるときは、コントローラＣＴは、ステップＳ４１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１４にて、ピークの有無を判定する。すなわち、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径値ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を用いて、ＳＵＭ信号の値のピークの有無を判定する。具体的には、図１２に示すように、周方向番号ｎによって指定される周方向位置の全ての半径値ｒ(ｎ，ｍ)を横軸に取り、その半径値ｒ(ｎ，ｍ)に対応させて信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)を縦軸に取った受光曲線において、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)にピークが存在するか、すなわち信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が増加した後に減少したかを判定するとよい。そして、ピークが存在しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１４にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。
【０１０８】
このように、ステップＳ４０４〜Ｓ４１４を繰り返し実行している間に、並行して実行されている回折環読取りプログラムの処理により、さらに半径値ｒ(ｎ，ｍ)及び信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が取り込まれてメモリに次々に記憶されていく。このため、ステップＳ４１４にてピークが検出されるようになり、検出されると、コントローラＣＴは、ステップＳ４１４にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４１６にて、ピークの半径値ｒ(ｎ，ｍ)をピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)としてメモリに記憶する。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が所定数Ｎ以上であるか否かを判定する。そして、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が所定数より小さければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて「Ｎｏ」と判定し、前述したステップＳ４０８，Ｓ４１０の処理を実行してステップＳ４０６又はステップＳ４０４に戻る。
【０１０９】
このようにステップＳ４０４〜Ｓ４１８を繰り返すことで、取得したピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の数が増えていき所定数Ｎに達すると、すなわち周方向の全ての読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)にてピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が取得されると、コントローラＣＴは、ステップＳ４１８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４２０にて比率測定有りか否かを判定する。ここで、比率測定とは、詳しくは後述する、フェライトの回折積分強度とオーステナイトの回折積分強度との比率の測定を意味する。この場合、比率測定無しならば、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ４２４にてピーク検出の終了を示す終了指令を出力する。
【０１１０】
本実施形態の場合、鉄に関する回折環の測定であり、かつフェライトとオーステナイトの比率の測定を含むので、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２２に進む。ステップＳ４２２においては、コントローラＣＴは、位置検出回路２１からテーブル２７（すなわちイメージングプレート２８）の位置を入力して、この入力した位置を用いてイメージングプレート２８が読取り終了位置を超えているかを判定する。このイメージングプレート２８の読取り終了位置とは、対物レンズ３９の中心位置すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径から前記所定距離αだけ外側にある状態である。具体的には、この場合の測定対象はフェライトの回折環であるので、対物レンズ３９の中心位置が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離αだけ外側に位置している状態である。そして、イメージングプレート２８が読取り終了位置を超えていなければ、ステップＳ４２２にて「Ｎｏ」と判定し続けて、ステップＳ４２２の判定処理を繰り返し実行する。
【０１１１】
したがって、この状態では、次のステップＳ４２４の処理による終了指令が出力されない。そのため、コントローラＣＴは、前述した図５ＡのステップＳ２３８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２４０の処理によって周方向番号ｎを「１」に戻すとともに半径方向番号ｍを「１」ずつ増加させながら、ステップＳ２２０〜Ｓ２４０の循環処理により、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をさらに蓄積記憶していく。なお、この場合も、ステップＳ２３０，Ｓ２３２の処理により、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が基準値より小さければ、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。このように１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)が検出された後も信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を蓄積記憶する理由は、回折環（この場合、フェライトの回折環）に関する回折積分強度を計算するために、図１３に示すように半径方向に分布する回折環の信号強度Ｓを取得するためである。
【０１１２】
そして、イメージングプレート２８が読取り終了位置を超えると、コントローラＣＴは、図７のステップＳ４２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２４にてピーク検出の終了を示す終了指令を出力する。この終了指令の出力後、コントローラＣＴは、ステップＳ４２６にてレーザ照射の停止が指示されたか否かを判定する。なお、このステップＳ４２６の判定処理は、前記終了指令後における所定の短時間内にレーザ照射の停止が指示されたかを判定するもので、短時間内にレーザ照射の停止の指示がなされない場合には、「Ｎｏ」と判定される。言い換えれば、ステップＳ４２６の判定処理は、前記ステップＳ４２４の終了指令の直後に行われるのではなく、所定の短時間だけ待って、その短時間内にレーザ照射停止の指示があったかを判定するものである。このレーザ照射の停止の指示は、詳しくは後述する、回折環読取りプログラムの図５ＢのステップＳ２５８にて出力されるものであり、この場合、レーザ照射の停止の指示は短時間内に出力されることはない。したがって、この場合、コントローラＣＴは、ステップＳ４２６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ４２８にて変数ｔに「１」を加算してステップＳ４０４に戻る。したがって、このピーク検出プログラムにおいては、コントローラＣＴは、ステップＳ４０４〜Ｓ４１８からなる２回目のピーク検出処理及びステップＳ４２０，Ｓ４２２の測定終了判定処理を実行し始める。
【０１１３】
前記ステップＳ４２４の終了指令の出力により、コントローラＣＴは、図５ＡのステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定し、図５ＢのステップＳ２４２に進む。ステップＳ２４２においては、コントローラＣＴは、前記ステップＳ２２８の処理によって蓄積記憶した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を測定済みの回折環の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)として保存する。なお、この場合の保存される信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)において、変数ｎは周方向番号ｎに対応し、変数ｍは半径方向番号ｍに対応する。そして、最初の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)（例えば、Ｓ１(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ１(ｎ，ｍ)）はフェライトの回折環に関するデータである。
【０１１４】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて全ての回折環の読取りが終了したかを判定する。この場合、１つの回折環（フェライトの回折環）の読取りが終了しただけで、他の回折環（オーステナイトの回折環）が残っているので、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２４６以降の処理を実行する。ステップＳ２４６においては、コントローラＣＴは、既に保存した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)をクリアする。
【０１１５】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２４８にてフィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８の移動停止を指示する。これに応答して、フィードモータ制御回路２２はフィードモータ１８の作動を停止させて、イメージングプレート２８の移動を停止させる。前記ステップＳ２４８の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ２５０にてフォーカスサーボ回路４６にフォーカスサーボ制御の停止を指示する。これに応答して、フォーカスサーボ回路４６は、フォーカスサーボ信号の出力を停止して、対物レンズ３９のフォーカスサーボ制御を停止する。
【０１１６】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２５２にて、フィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８を次の読取り開始位置へ移動することを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を制御して、イメージングプレート２８を次の読取り開始位置まで移動する。このイメージングプレート２８の次の読取り開始位置とは、対物レンズ３９の中心位置が次の回折環基準半径Ｒ２（本実施形態ではオーステナイトの回折基準半径Ｒ２）から所定距離αだけ内側にある位置である。前記ステップＳ２５２の処理後、コントローラＣＴは、前記ステップＳ２１２と同様なステップＳ２５４の処理により、フォーカスサーボ制御を開始させる。
【０１１７】
このステップＳ２５４のフォーカスサーボ制御の開始後、コントローラＣＴは、図５ＡのステップＳ２１６に戻り、前述のように、イメージングプレート２８を図１及び図２の右下方向に一定速度で移動させ始める。これにより、レーザ光がイメージングプレート２８上にフォーカスサーボ制御された状態で、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート２８において、回転しながら、オーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離αだけ内側から外側方向に一定速度で移動し始める。そして、前述したフェライトの回折環の場合と同様に、ステップＳ２１８による周方向番号ｎ及び半径方向番号ｍの「１」への初期設定後、ピーク検出プログラムの実行によって終了指令が出力されるまで、ステップＳ２２０〜Ｓ２４０の循環処理により、「１」ずつ順次大きくなる半径方向番号ｍ（＝１，２，３・・）と、各半径方向番号ｍごとに回転角度θ(１)〜θ(Ｎ)に対応した周方向番号ｎ（＝１〜Ｎ）とにより指定される読取りポイントＰ(ｎ，ｍ)に対応する信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)がメモリに順次記憶される。なお、この場合も、信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)が、所定の基準値より小さければ、メモリに記憶された信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)は消去される。
【０１１８】
この状態では、前述したように、コントローラＣＴは、図６の制御パラメータ設定プログラムも並行して実行しているとともに、図７のピーク検出プログラムのステップＳ４０４〜Ｓ４１８からなる２回目のピーク検出処理及びステップＳ４２０，Ｓ４２２の測定終了判定処理を並行して実行している。なお、この場合の、ステップＳ４２２による測定終了判定処理は、２つ目の回折環（本実施形態ではオーステナイトの回折環）に関する判定処理であり、読取り終了位置は、レーザ照射位置（すなわち測定位置）がオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２よりも所定距離αだけ外側に移動した位置である。
【０１１９】
そして、ピークが検出され、かつレーザ光の照射位置が読取り終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ４２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４２４にて終了指令を出力する。この終了指令の出力後、コントローラＣＴは前記場合と同様に、ステップＳ４２６にてレーザ照射停止が指示されたか否かを判定するが、この場合には、後述する図５ＢのステップＳ２５８の処理によってレーザ照射停止の指示が前記所定の短時間内に出力されるので、その時点で、ステップＳ４２６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４３０にてピーク検出プログラムの実行を終了する。
【０１２０】
ふたたび、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムの説明に戻ると、前記ピーク検出プログラムによる終了指令の指示があって、コントローラＣＴが、ステップＳ２３８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４２に進むと、ステップＳ２４２においては、前記ステップＳ２２８の処理によりって蓄積記憶した全ての信号強度Ｓ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ(ｎ，ｍ)を測定済みの回折環の信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)として保存する。なお、この場合の保存される信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)及び半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)は、オーステナイトの回折環に関する信号強度Ｓ２(ｎ，ｍ)及び半径値ｒ２(ｎ，ｍ)である。
【０１２１】
次に、コントローラＣＴは、前述のように、ステップＳ２４４にて全ての回折環の読取りが終了したかを判定する。この場合、２つ目の回折環の測定が終了したので、すなわち本実施形態におけるオーステナイトの回折環の測定が終了したので、コントローラＣＴは、ステップＳ２４４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２５６以降の処理を実行する。
【０１２２】
そして、コントローラＣＴは、コントローラＣＴは、ステップＳ２５６にて、フォーカスサーボ回路４６に対してフォーカスサーボ制御の停止を指示することにより、フォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ２５８にて、レーザ照射停止の指示を出力して、レーザ駆動回路３４によるレーザ光源３３によるレーザ光の照射を停止させる。このレーザ照射停止の指示の出力により、前述のように図７のピーク検出プログラムの実行が終了されると同時に、図６の制御パラメータ設定プログラムの実行も終了される。さらに、コントローラＣＴは、ステップＳ２６０にて、Ａ／Ｄ変換回路５２及び回転角度検出回路２６の作動を停止させ、ステップＳ２６２にて、フィードモータ制御回路２２を制御してフィードモータ１８の作動を停止させることにより、イメージングプレート２８を停止させて、ステップＳ２６４にて回折環読取りプログラムの最実行を終了する。なお、位置検出回路２１の作動及びイメージングプレート２８の回転は、以前と同様のまま継続されている。
【０１２３】
なお、上記説明では、複数の結晶構造（本実施形態ではフェライトとオーステナイト）の比率の測定を行うことを入力したので、図７のピーク検出プログラムのステップＳ４０６〜Ｓ４１８からなる１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の検出後も、ステップＳ４２０にて「Ｙｅｓ」との判定のもとに、ステップＳ４２２にてレーザ光の照射位置（測定位置）が読取り終了位置を超えたか否かを判定するようにした。しかし、複数の結晶構造の比率の測定が不要であって、前記比率を測定することを入力しなければ、コントローラＣＴは、ステップＳ４２０にて「Ｎｏ」と判定して、１周分のピーク半径ｒｐ(ｔ，ｎ)の検出直後に、ステップＳ４２４に進む。
【０１２４】
前記回折環読取りプログラムの実行が終了すると、コントローラＣＴは、イメージングプレート２８に撮像された回折環を消去する図８の回折環消去プログラムを実行する。回折環消去プログラムの実行はステップＳ５００にて開始され、コントローラＣＴは、ステップＳ５０２にて、フィードモータ制御回路２２に、イメージングプレート２８を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させることを指示する。フィードモータ制御回路２２は、位置検出回路２１と協働してフィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート２８が消去開始位置にある状態では、ＬＥＤ５５から出力される可視光の中心が前記計算したフェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離γだけ小さい位置に位置する。具体的には、この位置は、イメージングプレート２８が駆動限界位置にある状態において、イメージングプレート２８の中心からＬＥＤの可視光の中心までの距離をＲ０’とすると、位置検出回路２１から出力される位置がＲ１−γ−Ｒ０’になる位置である。なお、所定距離γは、前記所定距離αよりも若干大きく、フェライトによって撮像された回折環の半径よりは余裕をもってずれた位置である。これにより、後述の処理により、フェライトによって撮像された回折環が確実に消去される。
【０１２５】
次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５０４にて、ＬＥＤ駆動回路５６を制御してＬＥＤ５５による可視光のイメージングプレート２８に対する照射を開始させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５０６にて、フィードモータ制御回路２２に対して、イメージングプレート２８の移動開始及び移動速度を指示する。フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８を駆動制御して、イメージングプレート２８を消去開始位置から軸受部１９側（図１，２の右下方向）へ一定速度で移動させる。これにより、ＬＥＤ５５による可視光が、イメージングプレート２８において、回転しながら、フェライトの回折環基準半径Ｒ１から所定距離γ（γ＞α）だけ内側から外側方向に一定速度で移動し始める。
【０１２６】
前記ステップＳ５０６の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５０８にて位置検出回路２１からイメージングプレート２８の位置を表す位置信号を入力し、ステップＳ５１０にて、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えているか否かを判定する。この終了位置は、フェライトの回折環基準半径Ｒ１よりも所定距離γだけ大きな位置である。具体的には、位置検出回路２１から出力される位置がＲ１＋γ−Ｒ０’になる位置である。そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えるまで、コントローラＣＴは、ステップＳ５１０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５０８，Ｓ５１０の処理を繰り返し実行する。これにより、回転するイメージングプレート２８に対し、前記回折環基準半径Ｒ１から所定距離γだけ内側から所定距離γだけ外側まで、ＬＥＤ５５による可視光が照射されるので、フェライトによる回折Ｘ線によって形成された回折環は内側から徐々に消去されていく。
【０１２７】
そして、イメージングプレート２８の現在の位置が消去終了位置を超えると、コントローラＣＴは、ステップＳ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５１２にてフィードモータ制御回路２２にイメージングプレート２８の移動停止を指示し、ステップＳ５１４にてＬＥＤ駆動回路５６にＬＥＤ５５による可視光の照射停止を指示する。これにより、フィードモータ制御回路２２は、フィードモータ１８の作動を停止させることによりイメージングプレート２８の移動を停止させる。ＬＥＤ駆動回路５６は、ＬＥＤ５５による可視光の照射を停止させる。この状態では、フェライトによって撮像された回折環は完全に消去されている。
【０１２８】
前記ステップＳ５１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて次の消去位置、すなわちさらに消去する回折環が存在するか否かを判定する。この場合、本実施形態では、イメージングプレート２８にはフェライトによる回折環とオーステナイトによる回折環が存在するので、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５０２に戻る。そして、前述したステップＳ５０２〜Ｓ５１０の処理により、オーステナイトによって撮像された回折環が消去される。なお、この場合のステップＳ５０２の消去開始位置はオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離γだけ内側位置であり、ステップＳ５１０の消去終了位置はオーステナイトの回折環基準半径Ｒ２から所定距離γだけ外側位置である。具体的には、消去開始位置は位置検出回路２１から出力される位置がＲ２−γ−Ｒ０’になる位置であり、消去終了位置は位置検出回路２１から出力される位置がＲ２＋γ−Ｒ０’になる位置である。その後、ステップＳ５１２，Ｓ５１４の処理により、イメージングプレート２８の移動が停止するとともに、ＬＥＤ５５による可視光の照射も停止する。
【０１２９】
前記ステップＳ５１４の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ５１６にて、ふたたび次の消去位置の存在を判定するが、この場合、オーステナイトによる回折Ｘ線によって形成された回折環が消去されているので、同ステップＳ５１６にて「Ｎｏ」すなわち次の消去位置は存在しないと判定して、ステップＳ５１８に進む。ステップＳ５１８においては、コントローラＣＴは、位置検出回路２１の作動を停止させる。次に、コントローラＣＴは、ステップＳ５２０にて、スピンドルモータ制御回路２５に対してイメージングプレート２８の回転停止を指示する。この指示に応答して、スピンドルモータ制御回路２５は、スピンドルモータ２４の作動を停止させて、イメージングプレート２８の回転を停止させる。前記イメージングプレート２８の回転停止後、コントローラＣＴは、ステップＳ５２２にて回折環消去プログラムの実行を終了する。
【０１３０】
前記回折環消去プログラムの実行を終了すると、コントローラＣＴは、図示しないプログラムの実行により、フェライトの回折環のピーク半径ｒｐ(１，ｎ)及びオーステナイトの回折環のピーク半径ｒｐ(２，ｎ)を用いて、ｃｏｓα法により、残留応力を算出して表示装置５７に表示する。また、残留応力の計算では、フェライトの回折環のピーク半径ｒｐ(１，ｎ)及びオーステナイトの回折環のピーク半径ｒｐ(２，ｎ)のうちのいずれか一方のピーク半径を用いるのみでもよい。また、コントローラＣＴは、ピーク半径ｒｐ(１，ｎ)，ｒｐ(２，ｎ)を用いて、フェライト及びオーステナイトの回折環の画像データを作成して、フェライト及びオーステナイトの回折環を表示装置５７に表示する。これにより、回折環の真円からのずれ具合から測定対象物ＯＢ（鉄）の残留応力を認識できる。
【０１３１】
また、コントローラＣＴは、フェライトに関する全ての強度信号Ｓ１(ｎ，ｍ)から全ての強度信号Ｓ１(ｎ，ｍ)の中の最小値（すなわち、回折環が形成されていない箇所の信号強度）を減算した値を合計して、合計値を測定時における周方向番号ｎの最大値Ｎで除算して、フェライトの回折環に関する回折積分強度（図１３の半径Ｒ１近傍の斜線領域の面積に対応）を計算する。また、オーステナイトに関する全ての強度信号Ｓ２(ｎ，ｍ)から全ての強度信号Ｓ２(ｎ，ｍ)の中の最小値（すなわち、回折環が形成されていない箇所の信号強度）を減算した値を合計して、合計値を測定時における周方向番号ｎの最大値Ｎで除算して、オーステナイトの回折環に関する回折積分強度（図１３の半径Ｒ２近傍の斜線領域の面積に対応）を計算する。そして、フェライトの回折積分強度と、オーステナイトの回折積分強度との比により、鉄の中に含まれるフェライトとオーステナイトとの比率を取得する。この場合も、この比率と共に図１３に示すようなフェライト及びオーステナイトの信号強度の分布を表示装置５７に表示するようにするとよい。これらの残留応力及び比率により、鉄の特性を評価することができる。
【０１３２】
上記のように動作するＸ線回折測定装置においては、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラム及び図７のピーク検出プログラムの実行により、イメージングプレート２８に記録された回折Ｘ線の像である回折環がそれぞれ検出される。また、回折環読取りプログラムの実行中においては、この回折環読取りプログラムの実行と並行して、図６の制御パラメータ設定プログラムが実行される。そして、この制御パラメータ設定プログラムにおいては、ステップＳ３０４の処理により、レーザ光源３３からハイレベル出力の指示がされた際に出射されるレーザ光の強度が前記数２の演算によって計算されたレーザ光強度Ｐｗに設定される。これにより、Ｘ線が平行光であるという条件下で、レーザ光照射位置が変化しても、輝尽発光の強度（レーザ照射して取得する受光信号の強度）を、レーザ光の照射開始位置における回折Ｘ線の発生原点からの距離（図１４の点線部分の球面の位置）でＸ線を受光した場合の強度と同じにすることができる。
【０１３３】
また、上記実施形態によれば、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０６の処理により、フォーカスアクチュエータ４０によるレーザ光のフォーカス位置が、前記数８，９の演算によって計算されたフォーカスオフセット電圧Ｆｏに応じてオフセットされる。これにより、レーザ光の照射位置が変化して、回折Ｘ線の発生原点における微小角度Δθの範囲内で発生した回折Ｘ線のイメージングプレート２８で受光される面積が変化しても、輝尽発光の強度を常に同じにすることができる。
【０１３４】
さらに、上記実施形態によれば、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０８の処理により、レーザ光の照射位置が変化しても、一定時間における角度変化Δθに相当するイメージングプレート２８の表面での半径方向の距離Ｄをレーザ光が移動する時間が一定に保たれる。そして、このようなレーザ照射位置による、レーザ光強度、フォーカスオフセット電圧及び半径方向移動速度の制御により、イメージングプレート２８には最適なレーザ光が照射されるとともに、最適なレーザ光照射位置の移動が行われるので、レーザ光照射による良好な受光信号とその分布が得られ、ひいては前記回折環の測定も良好に行われるようになる。
【０１３５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１３６】
上記実施形態では、レーザ光の照射位置により、レーザ光強度Ｐｗ、フォーカスオフセット電圧Ｆｏ及び半径方向移動速度Ｆｒを変化させることにより、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線になるようにした。しかし、これに代えて、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変更せずに、レーザ光強度Ｐｗ及び半径方向移動速度Ｆｒの２つを変更するようにしてもよい。この場合、図６の制御パラメータ設定プログラムのステップＳ３０６の処理を省略して、ステップＳ３０４にて、レーザ光強度Ｐｗを下記数２６の演算の実行により計算して、計算されたレーザ光強度Ｐｗをレーザ駆動回路３４に出力する。
【数２６】
0005327285.tif 000027
この場合も、上記実施形態と同様に、ｒはレーザ光照射位置の半径値であり、Ｐwoは、レーザ光照射開始位置でのレーザ光強度を示し、予め決められた値である。ｒ０は読取り開始位置Ｒ１−αに等しく、Ｌは回折Ｘ線の発生原点からイメージングプレート２８までの距離であり、μは空気のＸ線吸収係数である。
【０１３７】
この数２６は、上記実施形態のレーザ光強度Ｐｗを計算するための数２の右辺に、上記実施形態のフォーカスオフセット電圧Ｆｏを計算するための数９（レーザ光照射開始位置でのスポット面積に対するレーザ光照射位置でのスポット面積の比）の逆数を乗じた数式である。すなわち、この数２６は、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなることで回折Ｘ線の強度が低くなる分だけレーザ光強度を上げ、さらに回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積が大きくなって、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度が低くなる分だけレーザ光強度を上げる数式である。単位面積当たりの回折Ｘ線の強度の比は、回折Ｘ線の強度が一定であれば、面積の比の逆数になるので、上記数９のフォーカスオフセット電圧Ｆｏを求めるためのレーザ光照射開始位置でのスポット面積に対するレーザ光照射位置でのスポット面積の比の逆数を乗算すればよい。
【０１３８】
また、半径方向移動速度Ｆｒに関しては、上記実施形態のステップＳ３０８の制御と同じである。その結果、この変形例によっても、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線にすることができる。したがって、回折環が精度よく検出できる。また、この変形例においては、フォーカスオフセット電圧の制御が省略されるので、上記実施形態の加算器４７及びフォーカスオフセット電圧発生回路４９も不要となる。
【０１３９】
さらに、上記実施形態のフォーカスオフセット電圧Ｆｏ、レーザ光強度Ｐｗ及び半径方向移動速度Ｆｒを変更することなく一定に保ったまま、上記実施形態で取得された回折Ｘ線の強度分布を表すデータとしての信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を補正するようにしてもよい。すなわち、上記実施形態の図６の制御パラメータ設定プログラムをなくして、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムの実行により取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）及び半径値ｒ（ｎ，ｍ）を図１８のデータ補正プログラムの実行によって補正するようにしてもよい。
【０１４０】
すなわち、コントローラＣＴは、図８の回折環消去プログラムの実行後、図１８のステップＳ６００にてデータ補正プログラムの実行を開始し、ステップＳ６０１にて下記数２７の演算を実行することにより、取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）を補正して補正信号強度Ｓ’（ｎ，ｍ）を計算する。なお、この取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）とは、図５Ａ及び図５Ｂの回折環読取りプログラムのステップＳ２４２の処理によってメモリに保存されている信号強度Ｓｔ(ｎ，ｍ)（ｔ＝１，２）から回折Ｘ線が存在しない箇所の信号強度（輝尽発光がない箇所の信号強度、すなわち反射光のみによる信号強度）を減算した値である。より具体的には、図１３の信号強度値からハッチングを付与してない部分の信号強度を減算した値である。
【数２７】
0005327285.tif 000028
前記数２７中、ｒ０は、半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値（回折環が複数ある場合には、半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値）である。Ｌは、上記実施形態と同様に、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離である。μは、空気のＸ線吸収係数である。
【０１４１】
前記数２７は、前記変形例の数２６におけるレーザ光強度Ｐｗ及びレーザ光照射開始位置でのレーザ光強度Ｐwoを、補正した信号強度Ｓ’（ｎ，ｍ）及び測定によって取得した信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）にそれぞれ変更したものである。すなわち、この数２７は、レーザ光強度と信号強度がほぼ比例関係にあることに基づくもので、これにより、前記変形例と同様に、回折Ｘ線の発生原点からの距離が大きくなることで回折Ｘ線の強度が低くなる分だけ信号強度が上がり、さらに回折Ｘ線の発生原点において全方角を微小角度Δθで囲まれた箇所のイメージングプレート２８における面積が大きくなって、単位面積当たりの回折Ｘ線の強度が低くなる分だけ信号強度が上がる。
【０１４２】
前記ステップＳ６０１の処理後、コントローラＣＴは、ステップＳ６０２にて下記数２８の演算を実行することにより、取得した半径値ｒ（ｎ，ｍ）を補正して補正半径値ｒ’（ｎ，ｍ）を計算して、ステップＳ６０３にてデータ補正プログラムの実行を終了する。なお、前記半径値ｒ(ｎ，ｍ)は、前記ステップＳ２４２の処理によってメモリに保存されている半径値ｒｔ(ｎ，ｍ)（ｔ＝１，２）である。
【数２８】
0005327285.tif 000029
前記数２８中、ｒ０は、前記ステップＳ６０１の処理に用いた半径値ｒ（ｎ，ｍ）（半径値ｒ１（ｎ，ｍ），ｒ２（ｎ，ｍ））中の最も小さなデータ値である。Ｌも、前記ステップＳ６０１の処理に用いた、回折Ｘ線の発生原点（測定対象物ＯＢへのＸ線の照射位置）からイメージングプレート２８までの距離である。この数２８は、図１９に示すように、イメージングプレート２８上の半径方向の距離（ｒ(ｎ，ｍ)−ｒｏ）を、回折Ｘ線の発生原点から半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離に変換して最小半径値ｒｏを加算した距離を求めることに相当する。
【０１４３】
前記数２８について説明する。イメージングプレート２８から測定対象物ＯＢまでの距離をＬとし、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射開始位置までの方向がなす角度をθ０とすれば、下記数２９が成立する。
【数２９】
0005327285.tif 000030
また、Ｘ線照射方向と回折Ｘ線の発生原点からレーザ光照射位置までの方向がなす角度をθとすれば、下記数３０が成立する。
【数３０】
0005327285.tif 000031
【０１４４】
一方、角度（θ−θ０）に対する半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離（ｒ’（ｎ，ｍ）−ｒｏ）は、下記数３１のように表される。
【数３１】
0005327285.tif 000032
前記数３１は、下記数３２のように変形される。
【数３２】
0005327285.tif 000033
そして、前記数３２に、数２９及び数３０によって表される角度θ０，θを代入すれば、上記数２８が導かれる。
【０１４５】
この数２８を用いた半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正は、イメージングプレート２８上の半径方向の距離（ｒ(ｎ，ｍ)−ｒｏ）を、回折Ｘ線の発生原点から半径（ｒｏ2＋Ｌ2）1/2の球面上での距離に変換する補正である。したがって、この変形例によっても、回折環の半径方向のレーザ光の強度分布曲線を、回折Ｘ線の発生原点から同一半径にある球面で回折Ｘ線を受光した場合と同じである、本来の強度分布曲線にすることができる。したがって、回折環が精度よく検出できる。
【０１４６】
この変形例におけるステップＳ６０１の信号強度Ｓ（ｎ，ｍ）の補正は、上記実施形態の数２，８，９の演算によるレーザ光強度Ｐｗの変更及びフォーカスオフセット電圧Ｖｏの設定制御に対応するとともに、上記変形例の数２６の演算によるレーザ光強度Ｐｗの変更に対応する。また、ステップＳ６０２の半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正は、上記実施形態及び変形例の数２２の演算による半径方向移動速度Ｆｒの設定制御に対応する。したがって、前記ステップＳ６０１，Ｓ６０２の両処理の一方のみを上記実施形態及び変形例の対応処理に代えて用いるようにしてもよい。特に、ステップＳ６０２の半径値ｒ（ｎ，ｍ）の補正を、上記実施形態及び変形例の数２２の演算による半径方向移動速度Ｆｒの設定制御に代えて利用しても、大きな誤差は生じない。
【０１４７】
さらに、上記実施形態及び変形例において、フェライトの回折積分強度とオーステナイトの回折積分強度との比率の測定を必要とする場合には、前記半径方向移動速度Ｆｒの制御は有効であるが、比率測定無しで、回折環のピーク位置のみを検出して回折環の形状を評価する場合には、前記半径方向移動速度Ｆｒの制御は必ずしも行う必要はない。
【０１４８】
また、上記実施形態では、フォーカスオフセット電圧Ｆｏをフォーカスサーボ信号に加算し、フォーカスオフセット電圧Ｆｏを変化させることでレーザ光のスポット面積を変化させた。しかし、イメージングプレート２８の表面のレーザ光の光軸方向への変動が充分に小さければ、フォーカスサーボ機能を設けずに、対物レンズ３９の位置、コリメーティングレンズ３５の位置又は光ヘッドＰＵＨの位置をレーザ光の光軸方向に変化させて、レーザ光のスポット面積を変化させるようにしてもよい。この場合、フォーカスオフセット電圧Ｆｏに代えて、対物レンズ３９の位置、コリメーティングレンズ３５の位置又は光ヘッドＰＵＨの位置と、レーザ光のスポット面積との関係を上記実施形態と同様の方法により求めておけばよい。
【０１４９】
また、上記実施形態においては、受光センサ３１によって受光した反射光の受光位置を用いて、測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内になければ、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整するようにした。しかし、受光センサ３１の受光位置が表す測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が所定の範囲内にあるように、昇降ステージ１２ａの高さが自動的に調整されるように構成してもよい。これによれば、作業者がセットした測定対象物ＯＢの高さ方向の位置が、受光センサ３１が反射光を受光できる範囲にありさえすれば、作業者が昇降ステージ１２ａの高さを調整する必要が無いので、作業効率を向上させることができる。なお、例えば上記従来のＸ線検出装置のように、イメージングプレート２８と測定対象物ＯＢとの距離が常に一定になるように構成されていれば、受光センサ３１は不要である。
【０１５０】
また、上記実施形態においては、受光センサ３１の受光位置を用いて、回折環基準半径Ｒを算出し、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒからずれる可能性のある領域を想定して、読取り開始位置を決定するようにした。しかし、回折環基準半径Ｒを算出することなく、常に一定の領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にレーザ光を照射するようにしてもよい。また、ＬＥＤ５３による可視光の照射についても同様に、常に一定の領域にＬＥＤ５３から発せられた可視光を照射するようにしてもよい。例えば、イメージングプレート２８の全領域にＬＥＤ５３からの可視光を照射するようにしてもよい。ただし、この場合、上記実施形態よりも測定時間が長くなる。
【符号の説明】
【０１５１】
１２…昇降機、１３…Ｘ線出射器、１５…移動ステージ、１８…フィードモータ、２１…位置検出回路、２２…フィードモータ制御回路、２４…スピンドルモータ、２５…スピンドルモータ制御回路、２６…回転角度検出回路、２７…テーブル、２８…イメージングプレート、３１…受光センサ、３３…レーザ光源、３４…レーザ駆動回路、３９…対物レンズ、４０…フォーカスアクチュエータ、４３…フォトディテクタ、４５…フォーカスエラー信号生成回路、４６…フォーカスサーボ回路、４７…加算器、４９…フォーカスオフセット電圧発生回路、５１…ＳＵＭ信号生成回路、５７…表示装置、５８…入力装置、ＣＴ…コントローラ、ＰＵＨ…光ヘッド
【図１】
0005327285.tif 000034
【図２】
0005327285.tif 000035
【図３】
0005327285.tif 000036
【図４】
0005327285.tif 000037
【図５Ａ】
0005327285.tif 000038
【図５Ｂ】
0005327285.tif 000039
【図６】
0005327285.tif 000040
【図７】
0005327285.tif 000041
【図８】
0005327285.tif 000042
【図９】
0005327285.tif 000043
【図１０】
0005327285.tif 000044
【図１１】
0005327285.tif 000045
【図１２】
0005327285.tif 000046
【図１３】
0005327285.tif 000047
【図１４】
0005327285.tif 000048
【図１５】
0005327285.tif 000049
【図１６】
0005327285.tif 000050
【図１７】
0005327285.tif 000051
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0005327285.tif 000054
【図２１】
0005327285.tif 000055