JPH05288616A - Ｘ線残留応力測定方法 - Google Patents
Ｘ線残留応力測定方法Info
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- JPH05288616A JPH05288616A JP4085733A JP8573392A JPH05288616A JP H05288616 A JPH05288616 A JP H05288616A JP 4085733 A JP4085733 A JP 4085733A JP 8573392 A JP8573392 A JP 8573392A JP H05288616 A JPH05288616 A JP H05288616A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少な
かったり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏
りがあるような場合でも、残留応力の測定が可能である
と同時に、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出
器を一つで済ませることができるＸ線残留応力測定方法
を提供すること。 【構成】 前記Ｘ線回折装置１の試料支持機構６には、
入射Ｘ線ビーム４の光軸を回転中心軸として試料３を回
転させる照射領域旋回機能を備えておき、前記照射領域
旋回機能による試料３の回転角が任意角度αおよび（α
＋１８０゜）の２位置で位置感応型Ｘ線検出器８に検出
させたピークプロファイルにおけるピーク角度のずれか
ら残留応力を求める。
かったり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏
りがあるような場合でも、残留応力の測定が可能である
と同時に、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出
器を一つで済ませることができるＸ線残留応力測定方法
を提供すること。 【構成】 前記Ｘ線回折装置１の試料支持機構６には、
入射Ｘ線ビーム４の光軸を回転中心軸として試料３を回
転させる照射領域旋回機能を備えておき、前記照射領域
旋回機能による試料３の回転角が任意角度αおよび（α
＋１８０゜）の２位置で位置感応型Ｘ線検出器８に検出
させたピークプロファイルにおけるピーク角度のずれか
ら残留応力を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線回折装置を使って
残留応力を測定するＸ線残留応力測定方法に関するもの
である。
残留応力を測定するＸ線残留応力測定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線回折装置を使って残留応力を測定す
るＸ線残留応力測定方法として、従来より sin2 ψ法が
知られている。この方法は、試料面法線と入射Ｘ線ビー
ムとのなす角度ψを変化させながらピークプロファイル
を測定し、ピーク角度の変化から残留応力を求めるもの
である。
るＸ線残留応力測定方法として、従来より sin2 ψ法が
知られている。この方法は、試料面法線と入射Ｘ線ビー
ムとのなす角度ψを変化させながらピークプロファイル
を測定し、ピーク角度の変化から残留応力を求めるもの
である。
【０００３】ところが、Ｘ線回折装置を使ってピークプ
ロファイルを測定する対象が例えば試料（多結晶試料）
上の微小領域となる場合には、Ｘ線照射領域中に存在す
る結晶粒の数が少ないこと、さらに、結晶粒の結晶格子
面の方向分布に偏りがあることなどのために、ピーク検
出の洩れのない連続した回折スペクトルを得ることがで
きなくなる虞れがあり、このような場合には、前述した
sin2 ψ法では、回折ピークが検出できないために角度
ψの変化に対するピーク角度の変化を正確に知ることが
できなくなって、残留応力が求めることができないとい
った事態が発生する虞れがある。
ロファイルを測定する対象が例えば試料（多結晶試料）
上の微小領域となる場合には、Ｘ線照射領域中に存在す
る結晶粒の数が少ないこと、さらに、結晶粒の結晶格子
面の方向分布に偏りがあることなどのために、ピーク検
出の洩れのない連続した回折スペクトルを得ることがで
きなくなる虞れがあり、このような場合には、前述した
sin2 ψ法では、回折ピークが検出できないために角度
ψの変化に対するピーク角度の変化を正確に知ることが
できなくなって、残留応力が求めることができないとい
った事態が発生する虞れがある。
【０００４】そこで、このように測定対象が微小領域と
なるような場合に適したＸ線残留応力測定方法として、
単一入射法が提案されている。この方法は、試料面法線
と入射Ｘ線ビームとのなす角度ψを固定しておいて、デ
バイリングを前記Ｘ線フィルムあるいは２個の位置感応
型Ｘ線検出器に記録して、記録したデバイリング画像か
ら残留応力を求めるものである。
なるような場合に適したＸ線残留応力測定方法として、
単一入射法が提案されている。この方法は、試料面法線
と入射Ｘ線ビームとのなす角度ψを固定しておいて、デ
バイリングを前記Ｘ線フィルムあるいは２個の位置感応
型Ｘ線検出器に記録して、記録したデバイリング画像か
ら残留応力を求めるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した単一入射法に
よれば、測定対象が微小領域等で、Ｘ線照射領域中に存
在する結晶粒の数が少なかったり、あるいは結晶粒の結
晶格子面の方向分布に偏りがあるような場合でも、残留
応力の測定が可能であるが、従来の単一入射法では、デ
バイリングを写真撮影するために必要な露光時間によっ
て処理の高速化が困難であるとか、あるいは、二つの位
置感応型Ｘ線検出器をＸ線回折装置に装備するために、
Ｘ線回折装置が大型化したり、装置コストが高価になる
という欠点があった。
よれば、測定対象が微小領域等で、Ｘ線照射領域中に存
在する結晶粒の数が少なかったり、あるいは結晶粒の結
晶格子面の方向分布に偏りがあるような場合でも、残留
応力の測定が可能であるが、従来の単一入射法では、デ
バイリングを写真撮影するために必要な露光時間によっ
て処理の高速化が困難であるとか、あるいは、二つの位
置感応型Ｘ線検出器をＸ線回折装置に装備するために、
Ｘ線回折装置が大型化したり、装置コストが高価になる
という欠点があった。
【０００６】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかった
り、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りがあ
るような場合でも、残留応力の測定が可能であり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器を一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化にも適したＸ線残留応力測定方法を提供す
ることを目的とする。
で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかった
り、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りがあ
るような場合でも、残留応力の測定が可能であり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器を一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化にも適したＸ線残留応力測定方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線残留応
力測定方法は、Ｘ線源と、該Ｘ線源から出力された入射
Ｘ線ビームの光路上に試料を保持して試料上のＸ線照射
位置を操作する試料支持機構と、前記試料からの回折Ｘ
線を検出する位置感応型Ｘ線検出器とを備えたＸ線回折
装置を使って残留応力を測定する。
力測定方法は、Ｘ線源と、該Ｘ線源から出力された入射
Ｘ線ビームの光路上に試料を保持して試料上のＸ線照射
位置を操作する試料支持機構と、前記試料からの回折Ｘ
線を検出する位置感応型Ｘ線検出器とを備えたＸ線回折
装置を使って残留応力を測定する。
【０００８】具体的には、前記Ｘ線回折装置の試料支持
機構には、試料上の任意箇所を任意の角度で入射Ｘ線ビ
ームの光路上に位置させることのできる照射領域設定機
能と、前記入射Ｘ線ビームの光軸を回転中心軸として前
記試料を回転させる照射領域旋回機能とを備えておく。
機構には、試料上の任意箇所を任意の角度で入射Ｘ線ビ
ームの光路上に位置させることのできる照射領域設定機
能と、前記入射Ｘ線ビームの光軸を回転中心軸として前
記試料を回転させる照射領域旋回機能とを備えておく。
【０００９】そして、試料面法線に対して角度ψ0 で入
射する入射Ｘ線ビームに対して、前記照射領域旋回機能
による試料の回転角が任意角度αおよび（α＋１８０
゜）の２位置で回折Ｘ線を前記位置感応型Ｘ線検出器に
検出させ、前記任意角度αのときのピークプロファイル
と角度（α＋１８０゜）のときのピークプロファイルと
におけるピーク角度のずれから残留応力を測定する。
射する入射Ｘ線ビームに対して、前記照射領域旋回機能
による試料の回転角が任意角度αおよび（α＋１８０
゜）の２位置で回折Ｘ線を前記位置感応型Ｘ線検出器に
検出させ、前記任意角度αのときのピークプロファイル
と角度（α＋１８０゜）のときのピークプロファイルと
におけるピーク角度のずれから残留応力を測定する。
【００１０】
【作用】本発明に係るＸ線残留応力測定方法は、試料の
入射Ｘ線ビームの光軸を回転中心軸として角度αから角
度（α＋１８０゜）まで回転させ、これらの角度αと角
度（α＋１８０゜）の２位置でピークプロファイルの測
定を行うもので、入射Ｘ線ビームが試料面法線に対して
いかなる角度で入射したとしても、前記２位置における
ピークプロファイルのピーク角度のずれから、残留応力
を求めることができる。また、一つの試料に対して、角
度αの値を変えて、角度αと角度（α＋１８０゜）との
２位置におけるピークプロファイルの測定を複数回繰り
返し、それによって得た複数の測定値を比較処理するこ
とによって、測定精度を高めることも容易であり、ま
た、測定値の誤差評価を行って信頼性を高めることも可
能になる。
入射Ｘ線ビームの光軸を回転中心軸として角度αから角
度（α＋１８０゜）まで回転させ、これらの角度αと角
度（α＋１８０゜）の２位置でピークプロファイルの測
定を行うもので、入射Ｘ線ビームが試料面法線に対して
いかなる角度で入射したとしても、前記２位置における
ピークプロファイルのピーク角度のずれから、残留応力
を求めることができる。また、一つの試料に対して、角
度αの値を変えて、角度αと角度（α＋１８０゜）との
２位置におけるピークプロファイルの測定を複数回繰り
返し、それによって得た複数の測定値を比較処理するこ
とによって、測定精度を高めることも容易であり、ま
た、測定値の誤差評価を行って信頼性を高めることも可
能になる。
【００１１】従って、測定対象が薄膜試料上の微小領域
等で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかっ
たり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りが
あるような場合でも、残留応力の測定が可能であると同
時に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
等で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかっ
たり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りが
あるような場合でも、残留応力の測定が可能であると同
時に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例のＸ線残留応力測
定方法に使用するＸ線回折装置の概略構成を示したもの
である。
定方法に使用するＸ線回折装置の概略構成を示したもの
である。
【００１３】このＸ線回折装置１は、いわゆる微小焦点
型のＸ線源２と、このＸ線源２の出力するＸ線をコリメ
ートして試料３上の微小領域に照射する入射Ｘ線ビーム
４を生成する入射Ｘ線生成手段５と、この入射Ｘ線生成
手段５によって生成される入射Ｘ線ビーム４の光路上に
試料３を保持して試料３上のＸ線照射位置を操作する試
料支持機構６と、前記試料３からの回折Ｘ線７を検出す
る単一の位置感応型Ｘ線検出器８と、前記試料支持機構
６およびその他の可動部の動作を制御するとともに前記
位置感応型Ｘ線検出器８による検出結果を処理する制御
処理装置９とを備えた構成とされている。
型のＸ線源２と、このＸ線源２の出力するＸ線をコリメ
ートして試料３上の微小領域に照射する入射Ｘ線ビーム
４を生成する入射Ｘ線生成手段５と、この入射Ｘ線生成
手段５によって生成される入射Ｘ線ビーム４の光路上に
試料３を保持して試料３上のＸ線照射位置を操作する試
料支持機構６と、前記試料３からの回折Ｘ線７を検出す
る単一の位置感応型Ｘ線検出器８と、前記試料支持機構
６およびその他の可動部の動作を制御するとともに前記
位置感応型Ｘ線検出器８による検出結果を処理する制御
処理装置９とを備えた構成とされている。
【００１４】そして、詳細な構造は示さないが、前記試
料支持機構６は、例えば、回転機構部および平行移動機
構部とを適宜数組合わせることによって、試料３を任意
の方向に移動および回転可能にしたもので、前記試料３
上の任意箇所を任意の角度で入射Ｘ線ビーム４の光路上
に位置させることのできる照射領域設定機能と、前記入
射Ｘ線ビーム４の光軸を回転中心軸として前記試料３を
回転させる照射領域旋回機能とを備えている。
料支持機構６は、例えば、回転機構部および平行移動機
構部とを適宜数組合わせることによって、試料３を任意
の方向に移動および回転可能にしたもので、前記試料３
上の任意箇所を任意の角度で入射Ｘ線ビーム４の光路上
に位置させることのできる照射領域設定機能と、前記入
射Ｘ線ビーム４の光軸を回転中心軸として前記試料３を
回転させる照射領域旋回機能とを備えている。
【００１５】なお、図１において、符号１０は試料３の
表面３ａに直交する試料面法線、１１は回折にあずかる
結晶格子面に直交する格子面法線、１２は前記入射Ｘ線
ビーム４の光軸の延長線である。この延長線１２は、試
料支持機構６の照射領域旋回機能が試料３を回転させる
際の回転中心軸に相当する。
表面３ａに直交する試料面法線、１１は回折にあずかる
結晶格子面に直交する格子面法線、１２は前記入射Ｘ線
ビーム４の光軸の延長線である。この延長線１２は、試
料支持機構６の照射領域旋回機能が試料３を回転させる
際の回転中心軸に相当する。
【００１６】また、角度ψ0 は前記試料面法線１０と入
射Ｘ線ビーム４との挟角であり、角度ηは格子面法線１
１と入射Ｘ線ビーム４との挟角（即ち、格子面法線１１
と回折Ｘ線７との挟角でもある）である。
射Ｘ線ビーム４との挟角であり、角度ηは格子面法線１
１と入射Ｘ線ビーム４との挟角（即ち、格子面法線１１
と回折Ｘ線７との挟角でもある）である。
【００１７】本発明の一実施例のＸ線残留応力測定方法
は、前記制御処理装置９におけるプログラム処理で前記
試料支持機構６の動作を制御して、必要な回折Ｘ線７を
前記位置感応型Ｘ線検出器８に検出させる。具体的に
は、前記入射Ｘ線ビーム４に対して、前記照射領域旋回
機能による試料３の回転角が任意角度αおよび（α＋１
８０゜）の２位置で回折Ｘ線７を前記位置感応型Ｘ線検
出器８に検出させ、前記任意角度αのときのピークプロ
ファイルと角度（α＋１８０゜）のときのピークプロフ
ァイルとにおけるピーク角度のずれから残留応力を測定
するものである。以下、この一実施例の方法で、残留応
力が測定できることを説明する。
は、前記制御処理装置９におけるプログラム処理で前記
試料支持機構６の動作を制御して、必要な回折Ｘ線７を
前記位置感応型Ｘ線検出器８に検出させる。具体的に
は、前記入射Ｘ線ビーム４に対して、前記照射領域旋回
機能による試料３の回転角が任意角度αおよび（α＋１
８０゜）の２位置で回折Ｘ線７を前記位置感応型Ｘ線検
出器８に検出させ、前記任意角度αのときのピークプロ
ファイルと角度（α＋１８０゜）のときのピークプロフ
ァイルとにおけるピーク角度のずれから残留応力を測定
するものである。以下、この一実施例の方法で、残留応
力が測定できることを説明する。
【００１８】図２は、試料３上での入射Ｘ線ビーム４
と、主ひずみおよび応力との関係を定義するものであ
る。試料上の入射Ｘ線ビーム４の入射点を原点Ｏとし
て、この原点Ｏから主ひずみε1 ，ε2 ，ε3 の方向に
Ｘ1 軸，Ｘ2 軸，Ｘ3 軸の３軸をとる。これらの３軸は
互いに直交しており、前記Ｘ3 軸が図１の試料面法線１
０に一致しているものとする。
と、主ひずみおよび応力との関係を定義するものであ
る。試料上の入射Ｘ線ビーム４の入射点を原点Ｏとし
て、この原点Ｏから主ひずみε1 ，ε2 ，ε3 の方向に
Ｘ1 軸，Ｘ2 軸，Ｘ3 軸の３軸をとる。これらの３軸は
互いに直交しており、前記Ｘ3 軸が図１の試料面法線１
０に一致しているものとする。
【００１９】さて、前記Ｘ1 Ｘ2 平面内で、Ｘ1 軸より
φ回転したＸ軸方向の残留応力σfを測定するために、
ＸＯＸ3 面内で、Ｘ3 軸に対して角度ψ0 傾けて入射Ｘ
線ビーム４を入射させたとする。なお、図２中の軸線Ｏ
Ｐは入射Ｘ線ビーム４の延長線であり、図１における軸
線１２に相当している。
φ回転したＸ軸方向の残留応力σfを測定するために、
ＸＯＸ3 面内で、Ｘ3 軸に対して角度ψ0 傾けて入射Ｘ
線ビーム４を入射させたとする。なお、図２中の軸線Ｏ
Ｐは入射Ｘ線ビーム４の延長線であり、図１における軸
線１２に相当している。
【００２０】前記主ひずみε1 ，ε2 ，ε3 と、応力σ
1 ，σ2 ，σ3 との間には、次の式（１）〜（３）に示
す関係がある。
1 ，σ2 ，σ3 との間には、次の式（１）〜（３）に示
す関係がある。
【００２１】
【数１】 ただし、前記式（１）〜（３）および以降に記述する式
中におけるＥは弾性定数であり、またνはポアソン比で
ある。
中におけるＥは弾性定数であり、またνはポアソン比で
ある。
【００２２】Ｘ線応力測定では表面層の応力を測定する
ため、一般に平面応力状態が成立するから、近似的に、
σ3 ＝０と見なすことができる。従って、前述の式
（１）〜（３）は、次の式（４）〜（６）とすることが
できる。
ため、一般に平面応力状態が成立するから、近似的に、
σ3 ＝０と見なすことができる。従って、前述の式
（１）〜（３）は、次の式（４）〜（６）とすることが
できる。
【００２３】
【数２】 また、前記図２において、線ＯＡは、図１における格子
面法線１１を示したものである。そして、図２おける角
度ηは、図１でも示したように、格子面法線１１に対す
る入射Ｘ線ビーム４および回折Ｘ線７の挟角である。
面法線１１を示したものである。そして、図２おける角
度ηは、図１でも示したように、格子面法線１１に対す
る入射Ｘ線ビーム４および回折Ｘ線７の挟角である。
【００２４】前記角度ηと、回折角２θとの間には、 １８０゜−２θ＝２η、即ち、η＝９０゜−θ ……（７） の関係がある。
【００２５】いま、試料を軸線ＯＰの回りに角度αだけ
回転させた状態で測定している場合を検討する。この状
態で回折条件を満たしている結晶の格子面法線１１は、
図２の線ＯＡであり、これは、ＸＯＸ3 平面内でＸ3 軸
から角度（ψ0 ＋η）だけ傾いた位置にある（以下、
（ψ0 ＋η）＝ψとして記述する）。
回転させた状態で測定している場合を検討する。この状
態で回折条件を満たしている結晶の格子面法線１１は、
図２の線ＯＡであり、これは、ＸＯＸ3 平面内でＸ3 軸
から角度（ψ0 ＋η）だけ傾いた位置にある（以下、
（ψ0 ＋η）＝ψとして記述する）。
【００２６】この時の格子面法線ベクトルは（sin ψ，
０，cos ψ）である。測定条件を、軸線ＯＰの回りに角
度αだけ回転する前の状態に戻すと、その時の格子面法
線に対する格子面法線ベクトルは、次の式（８）で表さ
れる。
０，cos ψ）である。測定条件を、軸線ＯＰの回りに角
度αだけ回転する前の状態に戻すと、その時の格子面法
線に対する格子面法線ベクトルは、次の式（８）で表さ
れる。
【００２７】
【数３】 そして、前記式（８）において、ψ0 −ψ＝η＝( ９０
゜−θ) であるから、次の式（９）が成立する。
゜−θ) であるから、次の式（９）が成立する。
【００２８】
【数４】 即ち、図１に示したＸ線回折装置１において、試料３を
角度αだけ回転して測定することは、試料３を回転しな
い状態で格子面法線ベクトル（ n(α) 1 ，ｎ( α)
2 ，ｎ( α) 3 ）を測定することと同値である。
角度αだけ回転して測定することは、試料３を回転しな
い状態で格子面法線ベクトル（ n(α) 1 ，ｎ( α)
2 ，ｎ( α) 3 ）を測定することと同値である。
【００２９】いま、試料３を角度αと、角度（α＋１８
０゜）との一対で測定した場合について考える。角度が
（α＋１８０゜）の時の格子面法線ベクトルを（ ｎ(
α+π) 1 ，ｎ( α+ π) 2 ，ｎ( α+ π) 3 ）、角度
αの時の前記法線ベクトル方向のひずみをε( α) 、角
度（α＋１８０゜）の時の法線ベクトル方向のひずみを
ε( α+ π) とすると、これらの法線ベクトル方向の各
ひずみは、次の式（１０）、（１１）となる。
０゜）との一対で測定した場合について考える。角度が
（α＋１８０゜）の時の格子面法線ベクトルを（ ｎ(
α+π) 1 ，ｎ( α+ π) 2 ，ｎ( α+ π) 3 ）、角度
αの時の前記法線ベクトル方向のひずみをε( α) 、角
度（α＋１８０゜）の時の法線ベクトル方向のひずみを
ε( α+ π) とすると、これらの法線ベクトル方向の各
ひずみは、次の式（１０）、（１１）となる。
【００３０】
【数５】 ここで、[ ε( α) −ε( α+ π) ] を計算すると、次
の式（１２）を得ることができる。
の式（１２）を得ることができる。
【００３１】
【数６】 ここに、前述の式（４），（５），（６）と、次の式
（１３）を前述の式１２に代入することによって、以下
の式（１４）を得ることができる。
（１３）を前述の式１２に代入することによって、以下
の式（１４）を得ることができる。
【００３２】 εx ＝ε1 cos 2 φ＋ε2 sin 2 φ ……( １３)
【数７】 ここに、σf ＝σ1 cos 2 φ＋σ2 sin 2 φ ……( １５) を前記式（１４）に代入して、次の式（１６）を得るこ
とができる。
とができる。
【００３３】
【数８】 ここで、角度αの回転をした時に測定される格子面間隔
をｄ( α) 、角度（α＋１８０゜）の回転をした時に測
定される格子面間隔をｄ( α＋π) とし、無歪の状態で
の格子面間隔をｄ0 とする。また、結晶格子面への入射
角θは、前記角度αに対するものをθ1 、角度（α＋
π）に対するものをθ2 とすると、前述のε( α) およ
びε( α+ π) は、次の式（１８），（１９）のように
表すことができる。
をｄ( α) 、角度（α＋１８０゜）の回転をした時に測
定される格子面間隔をｄ( α＋π) とし、無歪の状態で
の格子面間隔をｄ0 とする。また、結晶格子面への入射
角θは、前記角度αに対するものをθ1 、角度（α＋
π）に対するものをθ2 とすると、前述のε( α) およ
びε( α+ π) は、次の式（１８），（１９）のように
表すことができる。
【００３４】
【数９】 ここに、前記式（１８）、（１９）においては、近似的
に、cot θ1 ＝cot θ2 ＝cot θと見なすことができる
から、次の式（２０）が成立する。
に、cot θ1 ＝cot θ2 ＝cot θと見なすことができる
から、次の式（２０）が成立する。
【００３５】 ε( α) −ε( α+ π) ＝−cot θ・( Δθ1 −Δθ2 ) ……（２０） そして、この式（２０）と前述の式（１６）とから、以
下の式（２１）が成り立ち、この式（２１）から式（２
２）を導き、( Δ２θ1 −Δ２θ2 ) ：cos αの直線の
勾配Ｋ（式（２３））を求めることによって、以下の式
（２４）に示すように、残留応力σf を算出することが
できる。
下の式（２１）が成り立ち、この式（２１）から式（２
２）を導き、( Δ２θ1 −Δ２θ2 ) ：cos αの直線の
勾配Ｋ（式（２３））を求めることによって、以下の式
（２４）に示すように、残留応力σf を算出することが
できる。
【００３６】
【数１０】 以上において、試料支持機構６に装備した照射領域旋回
機能による試料３の回転角度αの値は、角度αと角度
（α＋１８０゜）の２位置で測定ができる範囲内であれ
ば、任意の値でよい。そして、角度αの位置および角度
（α＋１８０゜）の位置の２位置においてピークプロフ
ァイルの測定を行えば、入射Ｘ線ビーム４が試料面法線
１０に対していかなる角度ψ0 で入射した場合でも、前
述の式（２４）に示したように、角度αおよび角度（α
＋１８０゜）の２位置におけるピークプロファイルにお
けるピーク角度のずれから、残留応力を求めることがで
きる。また、一つの試料に対して、角度αの値を変え
て、角度αと角度（α＋１８０゜）との２位置における
ピークプロファイルの測定を複数回繰り返し、それによ
って得た複数の測定値を比較処理することによって、測
定精度を高めることも容易であり、また、測定値の誤差
評価を行って信頼性を高めることも可能になる。
機能による試料３の回転角度αの値は、角度αと角度
（α＋１８０゜）の２位置で測定ができる範囲内であれ
ば、任意の値でよい。そして、角度αの位置および角度
（α＋１８０゜）の位置の２位置においてピークプロフ
ァイルの測定を行えば、入射Ｘ線ビーム４が試料面法線
１０に対していかなる角度ψ0 で入射した場合でも、前
述の式（２４）に示したように、角度αおよび角度（α
＋１８０゜）の２位置におけるピークプロファイルにお
けるピーク角度のずれから、残留応力を求めることがで
きる。また、一つの試料に対して、角度αの値を変え
て、角度αと角度（α＋１８０゜）との２位置における
ピークプロファイルの測定を複数回繰り返し、それによ
って得た複数の測定値を比較処理することによって、測
定精度を高めることも容易であり、また、測定値の誤差
評価を行って信頼性を高めることも可能になる。
【００３７】従って、以上の一実施例のＸ線残留応力測
定方法によれば、測定対象が薄膜試料上の微小領域等
で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかった
り、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りがあ
るような場合でも、残留応力の測定が可能であると同時
に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
定方法によれば、測定対象が薄膜試料上の微小領域等
で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかった
り、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りがあ
るような場合でも、残留応力の測定が可能であると同時
に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
【００３８】なお、前述の一実施例では、位置感応型Ｘ
線検出器８をただ一つ装備することとした。しかし、前
述の角度αにおけるピークプロファイルの測定と角度
（α＋１８０゜）におけるピークプロファイルの測定と
を同時に可能成らしめて、処理速度の高速化を図るため
に、Ｘ線回折装置に位置感応型Ｘ線検出器を二つ装備し
ておくことも考えられる。
線検出器８をただ一つ装備することとした。しかし、前
述の角度αにおけるピークプロファイルの測定と角度
（α＋１８０゜）におけるピークプロファイルの測定と
を同時に可能成らしめて、処理速度の高速化を図るため
に、Ｘ線回折装置に位置感応型Ｘ線検出器を二つ装備し
ておくことも考えられる。
【００３９】図３は、位置感応型Ｘ線検出器を二つ装備
したＸ線回折装置の構成例を示したものである。この場
合、二つの位置感応型Ｘ線検出器２０，２１は、一方の
位置感応型Ｘ線検出器２０で例えば角度αにおけるピー
クプロファイルを測定しているときには他方の位置感応
型Ｘ線検出器２１で角度（α＋１８０゜）におけるピー
クプロファイルが測定できるように、それぞれの有感面
が入射Ｘ線ビーム４を含む同一面内に位置するように、
入射Ｘ線ビーム４を挟んで配置されている。
したＸ線回折装置の構成例を示したものである。この場
合、二つの位置感応型Ｘ線検出器２０，２１は、一方の
位置感応型Ｘ線検出器２０で例えば角度αにおけるピー
クプロファイルを測定しているときには他方の位置感応
型Ｘ線検出器２１で角度（α＋１８０゜）におけるピー
クプロファイルが測定できるように、それぞれの有感面
が入射Ｘ線ビーム４を含む同一面内に位置するように、
入射Ｘ線ビーム４を挟んで配置されている。
【００４０】なお、図３において、符号２２は入射Ｘ線
ビーム４の延長線と重なる試料３の回転軸である。ま
た、図中の角度η1 ，η2 については、近似的に、次の
式（２５）が成立する。
ビーム４の延長線と重なる試料３の回転軸である。ま
た、図中の角度η1 ，η2 については、近似的に、次の
式（２５）が成立する。
【００４１】 η1 ＝η2 ＝η＝（９０゜−θ） ……（２５） そして、図中の角度ψ1 およびψ2 は、次の式（２６）
および（２７）に従う。 ψ1 ＝ψ0 −η
……（２６） ψ2 ＝ψ0 ＋η ……（２７） 図３のＸ線回折装置において、位置感応型Ｘ線検出器２
０で検出される結晶格子面法線は、前述した式（９）で
与えられる。また、位置感応型Ｘ線検出器２１で検出さ
れる結晶格子面法線は、前述の式（８）において、ψの
代りにψ1 を代入し、次の式（２８）の関係を用いるこ
とによって、以下の式（２９）の如くとなる。
および（２７）に従う。 ψ1 ＝ψ0 −η
……（２６） ψ2 ＝ψ0 ＋η ……（２７） 図３のＸ線回折装置において、位置感応型Ｘ線検出器２
０で検出される結晶格子面法線は、前述した式（９）で
与えられる。また、位置感応型Ｘ線検出器２１で検出さ
れる結晶格子面法線は、前述の式（８）において、ψの
代りにψ1 を代入し、次の式（２８）の関係を用いるこ
とによって、以下の式（２９）の如くとなる。
【００４２】 ψ−ψ0 ＝ψ1 −ψ0 ＝−η＝（−９０゜＋θ） ……（２８）
【数１１】 この式（２９）は、前述の式（９）において角度αの代
りに（α＋π）を代入して得た式と同じであるから、こ
れら二つの位置感応型Ｘ線検出器２０，２１において同
時期に検出したピークプロファイルのピーク角度の差か
ら、一実施例の場合と同様に、残留応力を検出すること
ができる。
りに（α＋π）を代入して得た式と同じであるから、こ
れら二つの位置感応型Ｘ線検出器２０，２１において同
時期に検出したピークプロファイルのピーク角度の差か
ら、一実施例の場合と同様に、残留応力を検出すること
ができる。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るＸ線残留応力測定方法は、試料の入射Ｘ線ビーム
の光軸を回転中心軸として角度αから角度（α＋１８０
゜）まで回転させ、これらの角度αと角度（α＋１８０
゜）の２位置でピークプロファイルの測定を行うもの
で、入射Ｘ線ビームが試料面法線に対していかなる角度
で入射したとしても、前記２位置におけるピークプロフ
ァイルのピーク角度のずれから、残留応力を求めること
ができる。また、一つの試料に対して、角度αの値を変
えて、角度αと角度（α＋１８０゜）との２位置におけ
るピークプロファイルの測定を複数回繰り返し、それに
よって得た複数の測定値を比較処理することによって、
測定精度を高めることも容易であり、また、測定値の誤
差評価を行って信頼性を高めることも可能になる。
に係るＸ線残留応力測定方法は、試料の入射Ｘ線ビーム
の光軸を回転中心軸として角度αから角度（α＋１８０
゜）まで回転させ、これらの角度αと角度（α＋１８０
゜）の２位置でピークプロファイルの測定を行うもの
で、入射Ｘ線ビームが試料面法線に対していかなる角度
で入射したとしても、前記２位置におけるピークプロフ
ァイルのピーク角度のずれから、残留応力を求めること
ができる。また、一つの試料に対して、角度αの値を変
えて、角度αと角度（α＋１８０゜）との２位置におけ
るピークプロファイルの測定を複数回繰り返し、それに
よって得た複数の測定値を比較処理することによって、
測定精度を高めることも容易であり、また、測定値の誤
差評価を行って信頼性を高めることも可能になる。
【００４４】従って、測定対象が薄膜試料上の微小領域
等で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかっ
たり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りが
あるような場合でも、残留応力の測定が可能であると同
時に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
等で、Ｘ線照射領域中に存在する結晶粒の数が少なかっ
たり、あるいは結晶粒の結晶格子面の方向分布に偏りが
あるような場合でも、残留応力の測定が可能であると同
時に、測定値の誤差評価を行うことも可能になり、しか
も、Ｘ線回折装置に装備する位置感応型Ｘ線検出器は一
つで済ませることができて、装置コストの低減や装置の
コンパクト化を図ることもできる。
【図１】本発明の一実施例で使用するＸ線回折装置の構
成図である。
成図である。
【図２】一実施例における作用説明図である。
【図３】本発明の応用例の説明図である。
１ Ｘ線回折装置 ２ Ｘ線源 ３ 試料 ３ａ 表面 ４ 入射Ｘ線ビーム ６ 試料支持機構 ７ 回折Ｘ線 ８ 位置感応型Ｘ線検出器 １０ 試料面法線 １１ 格子面法線 １２ 軸線
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｘ線源と、該Ｘ線源から出力された入射
Ｘ線ビームの光路上に試料を保持して試料上のＸ線照射
位置を操作する試料支持機構と、前記試料からの回折Ｘ
線を検出する位置感応型Ｘ線検出器とを備えたＸ線回折
装置を使って残留応力を測定するＸ線残留応力測定方法
であって、 前記Ｘ線回折装置の試料支持機構には、試料上の任意箇
所を任意の角度で入射Ｘ線ビームの光路上に位置させる
ことのできる照射領域設定機能と、前記入射Ｘ線ビーム
の光軸を回転中心軸として前記試料を回転させる照射領
域旋回機能とを備えておき、 試料面法線に対して角度ψ0 で入射する入射Ｘ線ビーム
に対して、前記照射領域旋回機能による試料の回転角が
任意角度αおよび（α＋１８０゜）の２位置で回折Ｘ線
を前記位置感応型Ｘ線検出器に検出させ、前記任意角度
αのときのピークプロファイルと角度（α＋１８０゜）
のときのピークプロファイルとにおけるピーク角度のず
れから残留応力を測定することを特徴とするＸ線残留応
力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4085733A JPH05288616A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Ｘ線残留応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4085733A JPH05288616A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Ｘ線残留応力測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288616A true JPH05288616A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=13867046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4085733A Pending JPH05288616A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Ｘ線残留応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05288616A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014190899A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Pulstec Industrial Co Ltd | Ｘ線回折測定装置及びｘ線回折測定システム |
| CN110715946A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-21 | 西安交通大学 | 基于单色x射线衍射的单晶应力张量测量方法 |
| CN113125480A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-07-16 | 科德尔科股份公司 | 铜精矿的矿物分析系统 |
| DE102022130253A1 (de) | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Rigaku Corporation | Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung, Verfahren, Programm und JIG |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP4085733A patent/JPH05288616A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014190899A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Pulstec Industrial Co Ltd | Ｘ線回折測定装置及びｘ線回折測定システム |
| CN110715946A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-21 | 西安交通大学 | 基于单色x射线衍射的单晶应力张量测量方法 |
| CN113125480A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-07-16 | 科德尔科股份公司 | 铜精矿的矿物分析系统 |
| DE102022130253A1 (de) | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Rigaku Corporation | Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung, Verfahren, Programm und JIG |
| US12287301B2 (en) | 2021-11-18 | 2025-04-29 | Rigaku Corporation | Correction amount specifying apparatus, method, program, and jig |
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