(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象の表面形状を転写したレプリカの転写表面を観察する方法において、前記観察対象の表面形状を転写した前記レプリカの前記転写表面上に前記転写表面の色と異なる色の粉末状の物質を散布し、前記転写表面上の前記粉末状の物質を塗り掃きし、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上を観察することを特徴とするレプリカによる表面形状の観察方法。
【請求項２】
請求項１において、下部に格子状又は網目状に粉末状の物質の出口を有する容器の中に前記粉末状の物質を貯留し、前記容器を揺動して前記容器の中の前記粉末状の物質を観察対象の表面形状を転写したレプリカの転写表面上に散布することを特徴とするレプリカによる表面形状の観察方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記転写表面上の前記粉末状の物質を柔軟性のある部材で塗り掃きすることを特徴とするレプリカによる表面形状の観察方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３において、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上を直接目視により観察することを特徴とするレプリカによる表面形状の観察方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項３において、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上をカメラによる画像又は顕微鏡又は拡大鏡を用いて観察することを特徴とするレプリカによる表面形状の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察対象の表面をレプリカ材で転写して観察対象の表面のレプリカを作り、観察対象の表面が転写されたレプリカの転写表面を観察するレプリカによる表面形状観察方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
検査対象を破壊しないで検査できる良さが評価されている非破壊検査方法として、従来から浸透探傷法，磁粉探傷法，レプリカ法等が知らている。その中で、検査対象表面の状態をレプリカ材に反映しやすい様に、レプリカ材と粉末状の物質を組み合わせて用いる方法が存在する。
【０００３】
その方法の例として以下のものがある。即ち、特開平７−１２８２９７号公報に記載の方法は、検査対象である試験体の欠陥部にレプリカフィルムを押貼し、粉末状の物質としては磁粉を吹き付け、磁界を発生させるハンドマグナ探触子を用いて磁化させ、磁粉を欠陥部に集積させ欠陥形状磁粉末を形成することを特徴としている。
【０００４】
また、特開平８−１６０００８号公報に記載のものは、微粒子の磁粉を分散させたコロイド液を検査対象である試料に付着させた後、磁化させ、溶かしたレプリカフィルムを噴霧し、乾燥固化させて、微粒子の磁粉と一体化したレプリカフィルムを剥離し、該剥離フィルムを観察する方法である。
【０００５】
また、特開平４−１２７０３２号公報に記載のものは、観察対象表面の金属面を腐食して観察対象でない加工傷などを平坦面に近似させ、その後に腐食させた面に光を透過させない微粒子を塗布し加工傷などの平坦に近い傷に溜まった微粒子を拭き取り、その後に腐食させた面に高分子フィルムを押し当てて観察対象の深い傷に残留した微粒子を高分子フィルムの転写面に付着させて剥がしとり、その微粒子の存在を高分子フィルムの転写面から観察する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般にレプリカ法による採取後の観察方法は、光学顕微鏡や拡大鏡を用いるが、微細な欠陥の場合はこれらの機器がない場合は観察困難であり、また、機器の操作にも技術が必要とされる。
【０００７】
また上述の特開平７−１２８２９７号および特開平８−１６０００８号公報に示された磁粉転写法は、精度良く転写でき目視観察が可能である。しかしながら、観察対象の鉄鋼材料に直接レプリカ材および磁粉を付け、さらに、磁化させる方法のため、例えば、深溝底部、または狭隘部、または水中では施工困難である。特開平４−１２７０３２号公報に記載のものについても、観察対象の金属表面に直接高分子フィルムおよび微粒子を付ける方法のため、微粒子が扱いにくい水中では施工困難である。
【０００８】
本発明の目的は、観察対象の表面を容易に観察できるレプリカによる表面形状の観察方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
課題を解決する為の基本的手段は、観察対象の表面形状を転写したレプリカの転写表面を観察する方法において、前記観察対象の表面形状を転写した前記レプリカの前記転写表面上に前記転写表面の色と異なる色の粉末状の物質を散布し、前記転写表面上の前記粉末状の物質を塗り掃きし、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上を観察することであり、このように散布した粉末状の物質を塗り掃きすると、レプリカの転写表面上の凸形状などの特定の表面形状部分に粉末状の物質を密集させることが出来てレプリカの転写表面上の形状を観察しやすくできる。
【００１０】
そして、好ましくは、上記基本的手段で、粉末状の物質の散布に際して、下部に格子状又は網目状に粉末状の物質の出口を有する容器の中に前記粉末状の物質を貯留し、前記容器を揺動して前記容器の中の前記粉末状の物質を観察対象の表面形状を転写したレプリカの転写表面上に散布するようにすると、容易且つ迅速に散布作業が出来る。
【００１１】
更に、粉末状の物質を塗り掃きする際に、前記転写表面上の前記粉末状の物質を柔軟性のある部材で塗り掃きするようにすれば、レプリカや粉末状の物質と人体との接触防止や、レプリカの転写表面の傷めつけを防止できる。
【００１２】
更に、レプリカの転写表面上の形状を観察する際に、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上を直接目視により観察するようにすれば、その場で簡易に観察対象の表面状態が知れる。
【００１３】
更に、レプリカの転写表面上の形状を観察する際に、前記粉末状の物質の塗り掃き後の前記転写表面上をカメラによる画像又は顕微鏡又は拡大鏡を用いて観察するようにすれば、精度良く詳細に観察対象の表面状態が知れる上、レプリカの転写表面のデジタル画像処理が必要な場合に有利である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内には原子炉炉心とともに、原子炉炉内構造物として、例えばシュラウドと称される金属製の円筒状構造物が収納されている。そのシュラウドは原子炉圧力容器内の冷却水に浸されているので、冷却水中でそのシュラウドの表面を観察して状態を検査する際には、シュラウドを傷つけないように非破壊検査方法が適用される。
【００１５】
その非破壊検査方法として、本発明の実施例ではレプリカによる表面形状観察方法が採用される。このレプリカによる表面形状観察方法は、転写材（レプリカ材ともいう。）として、ポリジメチルシロキサンまたはそれに類似するシリコーン系物質が主成分の材質のものが利用される。そのレプリカ材をシュラウドの観察対象部位の表面に当てて硬化剤により液状からゴムのように弾力性のある状態にまで硬化させる。そのレプリカ材の色は液体の状態でも硬化した状態でも黒色である。
【００１６】
硬化したレプリカ材は、レプリカとして原子炉圧力容器内の水中から水面上の気中に引き上げられる。そのレプリカの表面には、シュラウドの観察対象部位の表面形状が写し取られた形状となっている。例えば、シュラウドの観察対象部位に観察すべき亀裂などの欠陥が存在すると、その亀裂内に入ったレプリカ材が硬化して、その亀裂に対応したレプリカの表面位置に凸状の形状が形成されることになる。このようにして、観察対象をレプリカ材で転写する。
【００１７】
このように観察対象をレプリカ材で転写（ステップＡ）してシュラウドの観察対象部位の表面形状を写し取ったレプリカを採取する。次に、図４のように、採取したレプリカの表面、即ちレプリカの転写面、に粉末状の物質（以下、単に粉末という。）を散布（ステップＢ）する。シュラウドの観察対象部位の表面形状を写し取ったレプリカの面を転写面というが、その転写面の表面形状はシュラウドの観察対象部位の表面形状と逆の凹凸関係となっている。即ち、シュラウドの観察対象部位の亀裂などの凹みはレプリカの転写面においては凸形状になって転写される。また、粉末としては滑石（タルク）又は酸化チタンを粒子直径にして０.０３μｍ 程度以下の超微粒子に加工したものをもちいる。タルクも酸化チタンも白色を呈しており、本実施例ではタルクと酸化チタンの一方を選択して使用する。
【００１８】
このようなレプリカの転写面に粉末を散布するには、図１のように指で粉末１を摘んで採取したレプリカ３の転写面４に振掛けるように散布する。散布の面積は転写面の５割以上とし、散布による粉末の堆積高さを１mm程度にする。この場合、粉末１の散布面積と堆積高さは人間の感覚で判断する。このようにして、粉末１の量はレプリカ表面面積の５割以上で高さが平均１mm程度に散布されたかを判断し（ステップＣ）、まだであると感じる場合（ＮＯの場合）には、粉末１を散布し続け、もう充分であると感じられた場合（ＹＥＳの場合）には、粉末１の散布を止める。
【００１９】
ステップＣでＹＥＳの場合は、次に散布した粉末１をレプリカ３の転写面４上で塗り掃きする（ステップＤ）。塗り掃きとは、図１の例では、塗り掃き方向に指２を往復移動させて塗り掃き方向に転写面４上の粉末を掃き広げる行為をいう。塗り掃き方向はレプリカに転写した亀裂の長手方向と直交する方向にする。塗り掃きによって粉末１の一部が転写面４から掃き取られて転写面４の外側にこぼれ落ちてもかまわない。
【００２０】
このように、塗り掃きを続けることによって、散布された粉末１は平坦面では塗り広げられて粉末の白色が薄められてレプリカ３の黒色が粉末の白色よりも強く表れる。一方、塗り掃きを続けることによって、散布された粉末１は亀裂の転写跡（痕跡）に相当する転写面上の凸部６に、図２のごとく、粉末１が凸部６に止められるように掃き去られないで厚く残留する。そのため、粉末１が凸部６に密集し十分に痕跡５が現れるようになる。粉末１が凸部６に密集し十分に痕跡５が現れたか判断し（ステップＥ）、痕跡５が現れたか目視しても判断つかない場合（ＮＯの場合）には、塗り掃きを続ける。
【００２１】
また、粉末１の塗り掃きにより粉末１が凸部６に密集して、白色の粉末１が密集して濃くなった白色とその密集個所の周囲で観察できる色との差がはっきりと目視できる状態になった時点で十分に痕跡５が現れたと判断して(ＹＥＳの場合)、粉末の塗り掃きを止める。十分に痕跡５が現れた状態では、図１のように、レプリカの転写面に存在する凸部６の形状に沿って粉末１が密集した粉末の痕跡５が明確に目視できるようになる。このような状態になったら、直接目視によるレプリカ３の転写面４であるレプリカ表面の観察を行う（ステップＦ）。
【００２２】
粉末１が凸部６に密集し痕跡５が現れていれば、粉末１の色が白色で、その周囲のレプリカ３の色が黒色であるから、その痕跡５は白色が強調されて見えて容易且つ迅速に痕跡５を目視で確認できるようになる。レプリカ３の転写面４を直接目視による観察を行い、粉末１が密集した痕跡５が発見できれば、その痕跡５でシュラウドの観察対象部位に亀裂などの欠陥が存在していると検査結果をだす。また、レプリカ３の転写面４に凸部６が無い平坦な場合には、粉末１の密集する個所が存在せずに白色が強調されて現れるようなことは無い。このように、白色の強調が無い場合には、シュラウドの観察対象部位に亀裂などの欠陥が存在しないと判断して検査結果を出す。
【００２３】
このように、レプリカ３の転写面４に痕跡５が存在するか否かの情報を、検査結果を出すのに必要とする情報として得る。その情報が得られたか否かを判断し（ステップＧ）、情報が得られた場合（ＹＥＳの場合）には図４の一連のフローに示した作業を止め、まだ検査結果を出すに充分な確証を得るに至ることが出来ない場合（ＮＯの場合）には、カメラでレプリカの転写表面を撮像してその映像をモニター画面で観察することや拡大鏡や顕微鏡でレプリカの転写表面を観察して検査結果を出すに充分な確証を得て（ステップＨ）から、図４の一連のフローに示した作業を止める。
【００２４】
原子炉の運転開始後のシュラウドを検査する場合には、シュラウドや冷却水に放射性物質が付着していたり含まれていたりするので、シュラウドの観察対象部位や冷却水に接触したレプリカは放射線の遮蔽機能や放射性物質の飛散を防ぐ機能のあるグローブボックスに入れられた状態で図４のステップＢからステップＨまでの作業を実施する。作業上手作業が必要な場合にはグローブボックスの手袋を着用して行う。グローブボックスは透明な部材によって壁面が構成されていて、外から中が観察できるように透けて見えるようになっている。
【００２５】
図３は、粉末１を貯溜した容器７と、粉末１を塗り掃きする道具８を用い、続いてカメラ９で撮像した映像を映し出すモニター１０とを用意した。容器７を用いることで粉末１の保管ができ、塗り掃き道具８を用いることで人体への粉末付着が防止できる。容器７の底面は格子状又は網目状の構造の粉末１の落下出口が形成され、その底面は散布時以外は蓋等の開閉板で容器７内の粉末１が落下してこないように閉止されている。
【００２６】
図４のフローに従って作業する場合には、次のようにして行う。即ち、観察対象部位をレプリカ材で転写したレプリカ３を転写面４を上にしてグローブボックス内に入れておく。あらかじめグローブボックス内に入れておいた容器７の開閉板を容器７の下面から取り去って、グローブボックスの手袋を着用した手で容器７を転写面４の上方で揺動させる。容器７が揺動することでその揺動の振動により容器７内の粉末１は容器７の底面から転写面４上に落ちて散布される。散布は図１の実施例と同じく１mmの厚さで転写面４の面積の５割以上に散布する。
【００２７】
次に、粉末１が散布された転写面４上で粉末１を、グローブボックスにあらかじめ入れておいた塗り掃き道具８で図１の例と同じ塗り掃き方向で塗り掃きを行う。図３では、塗り掃き道具８としてブラシを用い、ブラシの毛先で粉末を塗り掃き方向へ掃く。塗り掃き道具８として、ブラシのほかに、ゴム板やスポンジやパフなどの弾性のあるやわらかい材質のものが採用できる。そのように塗り掃き道具８として弾性のある材質のものを用いると、塗り掃き時にレプリカ３の転写面４を傷つけることが無くて、転写面４に転写した形状を正確に維持することができる。また、パフやブラシやスポンジを塗り掃き道具８として用いた場合には、粉末１を掃くことを効率よく行うことできる。
【００２８】
転写面４上での粉末１の塗り掃き完了の目安は、図１の例と同じく、粉末１が転写面の凸部に充分に密集して粉末１が密集した痕跡５が現れ、これ以上、転写面４上の粉末１を塗り掃きしても粉末１の分布状態が変化しないまで塗り掃きされているのがよい。
【００２９】
次に、図１の場合と同様に、転写面４をグローブボックスの外から直接目視で見ることによってレプリカ３の転写面４に粉末１が密集した痕跡５が存在するか否か観察する。痕跡５が存在していれば、観察対象部位に亀裂などの欠陥が存在していたと判断し、そうでない場合には、欠陥が存在していないと判断する情報となり得る。
【００３０】
転写面４の観察に際しては、痕跡５は粉末が密集して周囲に比べて白色が強調されるので、直接目視によっても観察が確実になせる。このように、欠陥存否の判断の情報が観察によって得られたならば、判断結果を出して作業を終了する。充分に判断情報が得られないような場合には、グローブボックス内あらかじめ用意しておいたカメラで転写面４を撮像してモニター１０で転写面４の表面形状等の状態を画像として見るか、同じくグローブボックス内あらかじめ用意しておいた拡大鏡又は顕微鏡を用いて子細に見ることによって観察する。
【００３１】
このような観察結果から欠陥の存否を判断する。このようにして、図３の実施例でも、図４のフローに従って観察対象のシュラウドの表面の検査を行う。
【００３２】
以上説明したように本発明の各実施例によるレプリカによる表面形状の観察方法は、通常、狭隘部や水中環境等の粉末散布が困難な個所の観察対象の表面をレプリカ材で転写後、そのレプリカの表面に対して粉末を散布し、散布した粉末を塗り掃きすることにより、レプリカに転写された観察対象の表面形状を観察しやすいようにコントラストを強調して確実にレプリカの転写面の状態を観察できる。従って、必ずしも光学顕微鏡や拡大鏡等を必要としないため観察技術に苦心することはない。このため、欠陥の有無の判定の効率向上が図れる。また、粉末を貯溜した容器を用いれば、粉末の保管に便利である。また、塗り掃き道具を用いることにより、人体への付着防止になる。また、粉末を貯溜した容器と塗り掃き道具を並べて配置し、順番に搬送し作業すれば観察時間を大幅に低減できる。また、状況によってはカメラとモニター、または顕微鏡、または拡大鏡等を用いて観察してもよいためデジタル処理をする発展性がある。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、表面を検査したい物体の周囲の環境に左右されずに、確実にその表面の検査が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による検査手順を示した図である。
【図２】本発明の各実施例における痕跡部分の痕跡の長手方向と直行する面でのレプリカの垂直断面図である。
【図３】本発明の第２実施例による検査手順を示した図である。
【図４】本発明の各実施例における検査作業工程のフロー図である。
【符号の説明】
１…粉末、２…指、３…レプリカ、４…転写面、５…痕跡、６…凸部、７…容器、８…塗り掃き道具、９…カメラ、１０…モニター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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