(57)【要約】【課題】測定対象物へのＸ線の照射密度を高めた場合にも、バックグラウンドとなる蛍光Ｘ線に影響されることなく回折Ｘ線のピークを正確に判別することができるＸ線応力測定装置を提供する。【解決手段】金属試料表面にＸ線を照射するＸ線照射手段と、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、回折Ｘ線の波長変化から金属の応力を演算する演算手段とを備えたＸ線応力測定装置において、Ｘ線検出手段と金属試料表面との間にＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタとを備えたことを特徴とする。なおＴｉとＣｌ化合物とを含有するフィルタを用いてもよい。ＴｉフィルタはＦｅの蛍光Ｘ線を低減させ、Ｃｌ化合物フィルタはＴｉの蛍光Ｘ線を低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属試料表面にＸ線を照射するＸ線照射手段と、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、回折Ｘ線の波長変化から金属の応力を演算する演算手段とを備えたＸ線応力測定装置において、
Ｘ線検出手段と金属試料表面との間にＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタとを備えたことを特徴とするＸ線応力測定装置。
【請求項２】
金属試料表面にＸ線を照射するＸ線照射手段と、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、回折Ｘ線の波長変化から金属の応力を演算する演算手段とを備えたＸ線応力測定装置において、
Ｘ線検出手段がＴｉとＣｌ化合物とを含有するフィルタを備えたことを特徴とするＸ線応力測定装置。
【請求項３】
Ｃｌ化合物がＣｌ含有樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線応力測定装置。
【請求項４】
Ｃｌ含有樹脂が塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請求項３記載のＸ線応力測定装置。
【請求項５】
Ｃｌ化合物フィルタをＴｉフィルタの後方に配置したことを特徴とする請求項１記載のＸ線応力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を金属体の表面に照射し、回折する連続Ｘ線の波長の変化によって金属体に作用している応力値を定量的に測定することができるＸ線応力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼材その他の金属に引張応力または圧縮応力が作用した場合には、金属の原子間隔に変化が生ずるため、その表面にＸ線を照射すると回折する連続Ｘ線の波長が応力に応じて変化する。この原理を利用したＸ線応力測定装置は、例えば特許文献１に示されるように従来から知られている。しかし従来のＸ線応力測定装置は大重量の大型の装置であるために、実験室等に設置して用いるのが常である。
【０００３】
このため測定対象物をＸ線応力測定装置の設置場所まで持ち込む必要があり、例えば橋梁のような大型構造物に現実に作用している応力を測定することは不可能であった。
【０００４】
そこで本発明者は、小型で持ち運びが可能なＸ線応力測定装置を開発中である。このためには測定対象物へのＸ線の照射密度を従来よりも高めるとともに、金属試料表面から発せられた回折Ｘ線の検出精度を向上させることが必要となる。しかし測定対象物へのＸ線の照射密度を高めると金属試料表面からの蛍光Ｘ線の強度も高まり、回折Ｘ線の検出が困難となるという問題があった。特に金属が鋼材である場合にはＦｅの蛍光Ｘ線が非常に大きいために回折Ｘ線がバックグラウンドとしての蛍光Ｘ線に埋没し、回折Ｘ線のピークが判別不能となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３３４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、測定対象物へのＸ線の照射密度を高めた場合にも、バックグラウンドとなる金属試料表面からの蛍光Ｘ線に影響されることなく回折Ｘ線のピークを正確に判別することができるＸ線応力測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、金属試料表面にＸ線を照射するＸ線照射手段と、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、回折Ｘ線の波長変化から金属の応力を演算する演算手段とを備えたＸ線応力測定装置において、Ｘ線検出手段と金属試料表面との間にＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また上記の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、金属試料表面にＸ線を照射するＸ線照射手段と、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、回折Ｘ線の波長変化から金属の応力を演算する演算手段とを備えたＸ線応力測定装置において、Ｘ線検出手段がＴｉとＣｌ化合物とを含有するフィルタを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
なお、何れの発明においてもＣｌ化合物がＣｌ含有樹脂であることが好ましく、またＣｌ含有樹脂が塩化ビニル樹脂であることが好ましい。さらに請求項１の発明においては、Ｃｌ化合物フィルタをＴｉフィルタの後方に配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＸ線応力測定装置においては、金属試料表面から発せられる回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段は、ＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタまたはＴｉとＣｌ化合物とを含有するフィルタを備える。Ｔｉフィルタ（Ｔｉを含有するフィルタも同じ）は蛍光Ｘ線の遮蔽効果を有し、特にＦｅの蛍光Ｘ線の遮蔽効果に優れるので、蛍光Ｘ線によるバックグラウンドが低減される。しかしこのＴｉからも新たに蛍光Ｘ線が発生するため、Ｔｉフィルタを用いただけではＴｉによる蛍光Ｘ線がバックグラウンドとなり、回折Ｘ線のピーク判別は容易ではない。
【００１１】
そこで本発明ではＣｌ化合物フィルタ（Ｃｌ化合物を含有するフィルタ）を併用することによりＴｉによる蛍光Ｘ線を弱め、回折Ｘ線のピークを明確に識別可能とした。この結果、本発明のＸ線応力測定装置は、測定対象物へのＸ線の照射密度を高めた場合にも、バックグラウンドとなる蛍光Ｘ線に影響されることなく回折Ｘ線のピークを正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】計測ターゲットとなるＸ線スペクトルＡを示すグラフである。
【図３】Ｔｉフィルタのない場合のＸ線スペクトル図である。
【図４】Ｔｉフィルタを用いた場合のＸ線スペクトル図である。
【図５】ＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタとを使用した場合のＸ線スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１において、１はＸ線照射手段、２はＸ線検出手段、３は演算手段である。また４は測定対象物である金属体、５はＸ線集光レンズ、６はスリットである。
【００１４】
Ｘ線照射手段１はＸ線発生源７と照射用プリズム８を備え、照射されたＸ線はＸ線集光レンズ５により集光され平行Ｘ線となって測定対象物である金属体４の表面に照射される。Ｘ線集光レンズ５は金属体４への照射密度を高めるためのものであり、例えばキャピラリチューブを用いることができる。金属体４の種類は特に限定されるものではないが、この実施形態では応力が作用している鋼材である。図１では金属体４を模式的に示したが、橋梁のような構造物を測定対象物とすることもできる。Ｘ線を照射すると金属体４の表面から原子間隔に応じた回折Ｘ線が発生するので、これをスリット６を通すことにより目的角度以外のＸ線を遮断したうえ、Ｘ線検出手段２により受光する。
【００１５】
前記したように、金属体４に応力が作用している場合には金属の原子間隔に変化が生ずるため、回折する連続Ｘ線の波長がプラス側あるいはマイナス側に変化する。この波長変化をエネルギ変化で表わし、Ｘ線の強度スペクトルとして読み取り、演算手段３が応力値として出力する。以上の構成及び検出原理は従来技術と特に変わりはない。なお、図２は計測ターゲットとなるＸ線スペクトルＡを示すグラフである。
【００１６】
しかし本発明においては、Ｘ線検出手段２と金属試料表面との間にフィルタ９を備える。このフィルタ９は請求項１の発明ではＴｉフィルタとＣｌ化合物フィルタとを重ねたものであるが、請求項２の発明のようにＴｉとＣｌ化合物とを含有する1枚のフィルタとすることもできる。なお2枚のフィルタとした場合には、Ｃｌ化合物フィルタを後側に配置するものとする。
【００１７】
Ｔｉフィルタは蛍光Ｘ線の遮蔽効果を有し、特にＦｅの蛍光Ｘ線の遮蔽効果に優れる。このため、金属体４が鋼材である場合にもＦｅ原子からの蛍光Ｘ線を遮蔽し、バックグラウンドとなる蛍光Ｘ線Ｂを抑制することができる。
【００１８】
図３と図４はこの様子を示すＸ線スペクトル図であり、図３はＴｉフィルタのない場合を示している。図３に示されるように、この場合にはＦｅの蛍光Ｘ線によるバックグラウンドＢが非常に大きく、計測ターゲットとなる回折Ｘ線のピークＡを判別することが困難である。これに対してＴｉフィルタを用いれば、図４に示すようにＦｅの蛍光Ｘ線によるバックグラウンドＢは低減され、図３よりは回折Ｘ線のピークＡを判別し易くなる。しかしＴｉフィルタを設けると、Ｆｅの蛍光Ｘ線が低減できる反面、Ｔｉ原子がＸ線を受けることによって発生するＴｉの蛍光Ｘ線Ｃが強く現れる。このため、Ｔｉの蛍光Ｘ線Ｃが計測ターゲットとなる回折Ｘ線のピークＡを精度よく判別する妨げとなる。
【００１９】
そこで本発明ではＣｌ化合物フィルタを用い、Ｔｉの蛍光Ｘ線Ｃをさらに遮蔽する。この結果、図５に示すようにＴｉの蛍光Ｘ線Ｃの強度が低下し、相対的に計測ターゲットとなる回折Ｘ線のピークＡが判別し易くなる。このため測定対象物へのＸ線の照射密度を高めた場合にも、バックグラウンドとなる蛍光Ｘ線Ｂに影響されることなく回折Ｘ線のピークＡを正確に判別することが可能となる。なおＣｌ化合物フィルタは有機物であるため、エックス線を受けても新たに蛍光Ｘ線が発生することはない。
【００２０】
なお、Ｃｌ化合物としてはＣｌ含有樹脂を用いることができ、実用的には安価で耐久性に優れる塩化ビニル樹脂を用いることが好ましい。しかしＣｌ含有樹脂であれば塩化ビニル樹脂に限定されず、塩化ビニリデン樹脂、塩素化ポリエチレン等を使用することもできる。またＣｌ含有樹脂からなるフィルム上にＴｉ層を蒸着等の手法により形成すれば、ＴｉとＣｌ化合物とを含有する1枚のフィルタを得ることができる。
【００２１】
Ｔｉフィルタの厚みは本実施形態では６０μｍとしたが、測定対象物の結晶状態によって蛍光Ｘ線の発生状況が変化するため、Ｔｉ層の最適厚みは変動する。しかし実用的には、６〜６００μｍの範囲内である。Ｔｉフィルタの厚みが６μｍ未満であるとＦｅの蛍光Ｘ線によるバックグラウンドの低減効果が不十分であり、逆に６００μｍを超えると回折Ｘ線の強度も低下してしまうため、好ましくない。
【００２２】
一方、Ｃｌ化合物フィルタはＸ線がＴｉフィルタを通過することにより発生するＴｉの蛍光Ｘ線量を低減させるためのものであるから、Ｔｉフィルタの厚みに応じて最適厚みが決定される。Ｔｉの蛍光Ｘ線量を１／１０に低減させることを目安とすると、Ｔｉフィルタの厚みが６０μｍである場合には、Ｃｌ化合物フィルタ（塩化ビニル樹脂フィルム）の厚みは７５μｍである。しかしＴｉフィルタの厚みが３０μｍ以下であるような場合にはＴｉの蛍光Ｘ線量も減少するので、Ｃｌ化合物フィルタを省略できる場合もある。
【００２３】
以上に説明したように、本発明のＸ線応力測定装置によれば、測定対象物へのＸ線の照射密度を高めた場合にも、バックグラウンドとなる蛍光Ｘ線に影響されることなく回折Ｘ線のピークを正確に判別することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１    Ｘ線照射手段
２    Ｘ線検出手段
３    演算手段
４    測定対象物である金属体
５    Ｘ線集光レンズ
６    スリット
７    Ｘ線発生源
８    照射用プリズム
９    フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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