JPH0654265B2 - ２軸揺動ｘ線応力測定装置 - Google Patents
２軸揺動ｘ線応力測定装置Info
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- JPH0654265B2 JPH0654265B2 JP59197713A JP19771384A JPH0654265B2 JP H0654265 B2 JPH0654265 B2 JP H0654265B2 JP 59197713 A JP59197713 A JP 59197713A JP 19771384 A JP19771384 A JP 19771384A JP H0654265 B2 JPH0654265 B2 JP H0654265B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は金属材料などの応力をＸ線回折によって測定す
る装置に関する。
る装置に関する。
(ロ) 従来技術 この種の応力測定は，微小な結晶から成る材料に応力が
加わると結晶の格子間隔が変化することによるものであ
る。Ｘ線の材料表面に対する入射角を変え，回折角２
θを測定し，sin2 を変数としてプロットすると，２θ
とsin2 の関係は理論的に直線となり，この直線の勾配
は材料表面の応力に比例する。従来のＸ線応力測定装置
では，この２θ−sin2 線図（回帰直線）を得るため
に，測定する材料の表面の一点をＸ線ビームで照射しな
がらＸ線検出器の位置を走査して検出強度のピークをさ
がし，そのときの回折角２θを求め，次いでＸ線管又は
測定材料を動かしてＸ線入射角を変えて上記と同様に
して回折角２θを求め，数点のについて２θを求めて
いる。このようにして２θとの関係が求まると，sin2
を横軸，２θを縦軸としてプロットし，プロットされ
た点の中央を通る直線（回帰直線）を最少二乗法を用い
て求める。
加わると結晶の格子間隔が変化することによるものであ
る。Ｘ線の材料表面に対する入射角を変え，回折角２
θを測定し，sin2 を変数としてプロットすると，２θ
とsin2 の関係は理論的に直線となり，この直線の勾配
は材料表面の応力に比例する。従来のＸ線応力測定装置
では，この２θ−sin2 線図（回帰直線）を得るため
に，測定する材料の表面の一点をＸ線ビームで照射しな
がらＸ線検出器の位置を走査して検出強度のピークをさ
がし，そのときの回折角２θを求め，次いでＸ線管又は
測定材料を動かしてＸ線入射角を変えて上記と同様に
して回折角２θを求め，数点のについて２θを求めて
いる。このようにして２θとの関係が求まると，sin2
を横軸，２θを縦軸としてプロットし，プロットされ
た点の中央を通る直線（回帰直線）を最少二乗法を用い
て求める。
上記のような測定を行なうに際し，測定誤差を少なくす
るため，通常一つの軸のまわりに検出器やＸ線管を揺動
させている。これは材料を構成する結晶粒の大きさによ
り，照射ビームを回折する格子面の数が入射角によって
ばらつき，測定値が不正確となるのを防止するためであ
る。ところがこのよう揺動を行なっても，材料が粗大結
晶粒を含む場合や圧延金属材のような集合組織の場合は
回折Ｘ線強度の低下や方位によるばらつきが大きくな
り，測定が困難となる場合があった。一般に実用材の結
晶状態は加工変質層や浸炭・脱炭層があり，結晶粒の粗
大化や集合組織を有する場合が多い。また最近では，結
晶粒の大きい焼結合金や非鉄金属，セラミックス材の応
力測定が要望されているが，前述のように従来の装置で
はこのような材料の応力測定が困難である。
るため，通常一つの軸のまわりに検出器やＸ線管を揺動
させている。これは材料を構成する結晶粒の大きさによ
り，照射ビームを回折する格子面の数が入射角によって
ばらつき，測定値が不正確となるのを防止するためであ
る。ところがこのよう揺動を行なっても，材料が粗大結
晶粒を含む場合や圧延金属材のような集合組織の場合は
回折Ｘ線強度の低下や方位によるばらつきが大きくな
り，測定が困難となる場合があった。一般に実用材の結
晶状態は加工変質層や浸炭・脱炭層があり，結晶粒の粗
大化や集合組織を有する場合が多い。また最近では，結
晶粒の大きい焼結合金や非鉄金属，セラミックス材の応
力測定が要望されているが，前述のように従来の装置で
はこのような材料の応力測定が困難である。
(ハ) 発明の目的 本発明は従来のＸ線応力測定装置を改良し，結晶粒が大
きい材料や集合組織を有する場合にも精度良く応力測定
ができる装置を提供することを目的とする。
きい材料や集合組織を有する場合にも精度良く応力測定
ができる装置を提供することを目的とする。
(ニ) 構 成 本発明のＸ線応力測定装置は測定対象の材料にＸ線を照
射するＸ線管と回折Ｘ線を検出する検出器を，材料表面
のＸ線入射位置を通る２つ直線（２つの軸）を中心とす
る微小角度の回転（揺動）をさせる駆動機構（以下揺動
駆動機構という）を設けたことを特徴とする。
射するＸ線管と回折Ｘ線を検出する検出器を，材料表面
のＸ線入射位置を通る２つ直線（２つの軸）を中心とす
る微小角度の回転（揺動）をさせる駆動機構（以下揺動
駆動機構という）を設けたことを特徴とする。
(ホ) 実施例 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。第１
図は本発明の一実施例の概略を示す構成図であり，(1)
はＸ線管，(2)はＸ線検出器，(3)は被測定材料である。
Ｘ線管(1)及び検出器(2)は材料(3)表面のＸ線入射位置
(4)を中心点とする円弧状の支持部材(5)に取り付けられ
ている。Ｘ線管(1)は支持部材(5)に固定され，検出器
(2)はモータ(6)によって支持部材(5)に沿って走査可能
なように設置されている。支持部材(5)はさらに支持部
材(7)に，モータ(8)によって走査可能なように設置され
ており，支持部材(7)もまたＸ線入射位置(4)を中心とす
る円弧状に形成されている。支持部材(7)はアーム(9)に
固定されており，アーム(9)はモータ(10)の回転軸に取
り付けられて回転可能となっている。モータ(10)の回転
軸中心線(A)の延長上にＸ線入射位置(4)が存在するよう
に，材料(3)は台(11)上に固定されている。モーター
(6)，(8)，(10)は制御装置(12)から送られるパルス信号
に従って回転し，検出器(2)の出力は制御装置(12)に送
られて処理され，表示される。
図は本発明の一実施例の概略を示す構成図であり，(1)
はＸ線管，(2)はＸ線検出器，(3)は被測定材料である。
Ｘ線管(1)及び検出器(2)は材料(3)表面のＸ線入射位置
(4)を中心点とする円弧状の支持部材(5)に取り付けられ
ている。Ｘ線管(1)は支持部材(5)に固定され，検出器
(2)はモータ(6)によって支持部材(5)に沿って走査可能
なように設置されている。支持部材(5)はさらに支持部
材(7)に，モータ(8)によって走査可能なように設置され
ており，支持部材(7)もまたＸ線入射位置(4)を中心とす
る円弧状に形成されている。支持部材(7)はアーム(9)に
固定されており，アーム(9)はモータ(10)の回転軸に取
り付けられて回転可能となっている。モータ(10)の回転
軸中心線(A)の延長上にＸ線入射位置(4)が存在するよう
に，材料(3)は台(11)上に固定されている。モーター
(6)，(8)，(10)は制御装置(12)から送られるパルス信号
に従って回転し，検出器(2)の出力は制御装置(12)に送
られて処理され，表示される。
以下，第１図装置の動作を説明する。Ｘ線管(1)により
発生するＸ線はソーラスリット（図示せず）により細い
ビーム状となり，測定の間中常に材料(3)の表面の一定
点(4)を照射している。あるＸ線入射角に対する回折
角２θを求めるには，制御装置(12)によってモーター
(6)を駆動し検出される出射Ｘ線と入射Ｘ線の成す角度
２θ′を走査する必要があるが，この走査は初期位置か
ら一定微小角度毎にステップ状に行なう。２θ′の各値
について，一定時間検出器(2)からの出力値が制御装置
(12)に送られ，制御装置はこの出力値を積算する。以下
この一定時間の検出を１ステップの測定と称することと
する。なお，上記の積算は平均値を求めることと同じ意
味を有する。この１ステップの測定の間にモーター
(8)，(10)による揺動が行なわれる。モーター(8)が駆動
されると，検出器，Ｘ線管及び支持部材(5)は支持部材
(7)に沿って動き，これはＸ線入射位置(4)を通る直線の
回りの回転となるが，この回転角度が±Δθ１の範囲で
周期的な動作を行なうよう，制御装置はモーター(8)を
制御する。モーター(8)と同時にモーター(10)も駆動さ
れ，±Δθ２の回転角度範囲で周期的な動作を行なう。
これらの動作を揺動と称する。このΔθ１，Δθ２は小
さな値であり，１ステップの測定時間内に少くとも１周
期以上がはいるが，多くの周期がはいるようにしてかつ
モーター(8)と(10)の動作の周期を異なるようにすると
結果的に検出器等はだ円等の単純な軌道をとらないので
効果的となる。
発生するＸ線はソーラスリット（図示せず）により細い
ビーム状となり，測定の間中常に材料(3)の表面の一定
点(4)を照射している。あるＸ線入射角に対する回折
角２θを求めるには，制御装置(12)によってモーター
(6)を駆動し検出される出射Ｘ線と入射Ｘ線の成す角度
２θ′を走査する必要があるが，この走査は初期位置か
ら一定微小角度毎にステップ状に行なう。２θ′の各値
について，一定時間検出器(2)からの出力値が制御装置
(12)に送られ，制御装置はこの出力値を積算する。以下
この一定時間の検出を１ステップの測定と称することと
する。なお，上記の積算は平均値を求めることと同じ意
味を有する。この１ステップの測定の間にモーター
(8)，(10)による揺動が行なわれる。モーター(8)が駆動
されると，検出器，Ｘ線管及び支持部材(5)は支持部材
(7)に沿って動き，これはＸ線入射位置(4)を通る直線の
回りの回転となるが，この回転角度が±Δθ１の範囲で
周期的な動作を行なうよう，制御装置はモーター(8)を
制御する。モーター(8)と同時にモーター(10)も駆動さ
れ，±Δθ２の回転角度範囲で周期的な動作を行なう。
これらの動作を揺動と称する。このΔθ１，Δθ２は小
さな値であり，１ステップの測定時間内に少くとも１周
期以上がはいるが，多くの周期がはいるようにしてかつ
モーター(8)と(10)の動作の周期を異なるようにすると
結果的に検出器等はだ円等の単純な軌道をとらないので
効果的となる。
第２図は揺動を説明する図であるが，簡単のため入射Ｘ
線をＺ軸とし，ｘ軸及びｙ軸が揺動の中心軸であること
を示している。このような揺動で回折面法線（入射Ｘ線
と回折Ｘ線の間を２等分する直線であり，回折格子面に
対する法線となる）が±Δθ１，±Δθ２の範囲で２軸
揺動を行なう。
線をＺ軸とし，ｘ軸及びｙ軸が揺動の中心軸であること
を示している。このような揺動で回折面法線（入射Ｘ線
と回折Ｘ線の間を２等分する直線であり，回折格子面に
対する法線となる）が±Δθ１，±Δθ２の範囲で２軸
揺動を行なう。
揺動は１ステップの測定ごとに行なわれ，１ステップの
測定が終了するといったん揺動が停止されてモーター
(6)によって検出器の位置すなわち２θ′が変化し再び
揺動が開始されて次の１ステップの測定が行なわれる。
このようにして２θ′の変化に対する検出強度の変化を
求めた結果を第５図に例示する。第５図の曲線でピーク
となる角度が回折角２θである。このようにして１つの
入射角に対する回折角２θが求められ，同様の測定は
数点のについて実行される。
測定が終了するといったん揺動が停止されてモーター
(6)によって検出器の位置すなわち２θ′が変化し再び
揺動が開始されて次の１ステップの測定が行なわれる。
このようにして２θ′の変化に対する検出強度の変化を
求めた結果を第５図に例示する。第５図の曲線でピーク
となる角度が回折角２θである。このようにして１つの
入射角に対する回折角２θが求められ，同様の測定は
数点のについて実行される。
以上のようにして２θとの関係が測定されると，最小
二乗法によって２θ−sin2回帰直線が従来と同様にし
て作成され，その傾斜から応力σが求められる。
二乗法によって２θ−sin2回帰直線が従来と同様にし
て作成され，その傾斜から応力σが求められる。
本発明は第４図に示すとおりであるが，その構成は第１
図に限定されず，Ｘ線入射位置(4)を通る２直線の回り
に検出器及びＸ線管を回転揺動させる方式のものであれ
ばよい。また２直線は直交させることに限定されず，た
とえばモーター(10)の回転軸中心(A)を傾斜させてもよ
い。
図に限定されず，Ｘ線入射位置(4)を通る２直線の回り
に検出器及びＸ線管を回転揺動させる方式のものであれ
ばよい。また２直線は直交させることに限定されず，た
とえばモーター(10)の回転軸中心(A)を傾斜させてもよ
い。
さらにＸ線管と検出器を揺動させる代りに材料(3)を揺
動させることも考えられるが，被測定材料は構造物であ
ったりして動かすことが困難な場合には，検出系を揺動
させる法が優れている。
動させることも考えられるが，被測定材料は構造物であ
ったりして動かすことが困難な場合には，検出系を揺動
させる法が優れている。
(ヘ) 効 果 本発明によって結晶粒が大きい材料や集合組織を有する
材料についても精度の良い応力測定が可能となる。実験
データにより，従来技術と本発明を比較するため，アル
ミニウム引き抜き材（集合組織を有する）を被測定材料
とする測定を行ない，２θとsin2の関係をプロット
し，応力σ及び測定精度（分散）を求めた。第３図は２
軸揺動法による結果であり，第４図は１軸のみの揺動に
よるものである。第３図（本発明の方法）では応力は圧
縮方向３．９３kgＦ／cm２，分散は０．９３kgＦ／cm２
であり，第４図では応力は引張り方向０．８４kgＦ／cm
２，分散は８．４３kg／cm２となった。分散を比較して
わかるように，従来方法では不正確で測定不可能であっ
た応力測定が本発明によって可能となるなどその効果は
顕著である。
材料についても精度の良い応力測定が可能となる。実験
データにより，従来技術と本発明を比較するため，アル
ミニウム引き抜き材（集合組織を有する）を被測定材料
とする測定を行ない，２θとsin2の関係をプロット
し，応力σ及び測定精度（分散）を求めた。第３図は２
軸揺動法による結果であり，第４図は１軸のみの揺動に
よるものである。第３図（本発明の方法）では応力は圧
縮方向３．９３kgＦ／cm２，分散は０．９３kgＦ／cm２
であり，第４図では応力は引張り方向０．８４kgＦ／cm
２，分散は８．４３kg／cm２となった。分散を比較して
わかるように，従来方法では不正確で測定不可能であっ
た応力測定が本発明によって可能となるなどその効果は
顕著である。
第１図は本発明装置構成の実施例を示す。第２図は揺動
を説明するための図である。第３図及び第４図は各々本
発明及び従来技術による測定結果を示し，第５図は回折
角２θを求める測定結果の一例を示す図である。 (1)……Ｘ線管、(2)……Ｘ線検出器 (3)……被測定材料、(4)……Ｘ線入射位置 (5),(7)……支持部材、(9)……アーム (6),(8),(10)……モーター、(11)……台 (14)……入射Ｘ線、(13)……出射Ｘ線（回折Ｘ線） (12)……制御装置
を説明するための図である。第３図及び第４図は各々本
発明及び従来技術による測定結果を示し，第５図は回折
角２θを求める測定結果の一例を示す図である。 (1)……Ｘ線管、(2)……Ｘ線検出器 (3)……被測定材料、(4)……Ｘ線入射位置 (5),(7)……支持部材、(9)……アーム (6),(8),(10)……モーター、(11)……台 (14)……入射Ｘ線、(13)……出射Ｘ線（回折Ｘ線） (12)……制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】被測定材料にＸ線を入射させるＸ線管と、
材料面で回折したＸ線を検出する検出器と、前記Ｘ線管
と検出器をＸ線の材料への入射点のまわりに回転する回
転手段と、前記Ｘ線管及び検出器を前記入射点を通る２
直線を中心として回転揺動させる回転揺動手段と、前記
回転手段と前記回転揺動手段を制御する制御手段とを有
し、前記制御手段は、前記Ｘ線管に対して前記検出器を
移動させて回折Ｘ線を検出するとき、前記Ｘ線管及び検
出器を一定時間回転揺動させ、得られた回折Ｘ線の検出
強度を積算することを特徴とする２軸揺動Ｘ線応力測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59197713A JPH0654265B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | ２軸揺動ｘ線応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59197713A JPH0654265B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | ２軸揺動ｘ線応力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6175243A JPS6175243A (ja) | 1986-04-17 |
| JPH0654265B2 true JPH0654265B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=16379114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59197713A Expired - Lifetime JPH0654265B2 (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | ２軸揺動ｘ線応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654265B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03225237A (ja) * | 1990-01-30 | 1991-10-04 | Nippon Steel Corp | 小型ｘ線回折装置とその使用方法 |
| JP2904055B2 (ja) * | 1995-05-30 | 1999-06-14 | 株式会社島津製作所 | Ｘ線回折装置 |
| JP3474101B2 (ja) * | 1998-04-24 | 2003-12-08 | 理学電機株式会社 | 極点測定方法 |
| JP2007127435A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Taiyo Yuden Co Ltd | 応力測定方法および装置ならびに品質管理方法 |
| CN114993544A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-09-02 | 安徽建筑大学 | 一种桥梁结构应力检测装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5588148U (ja) * | 1979-12-06 | 1980-06-18 |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP59197713A patent/JPH0654265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6175243A (ja) | 1986-04-17 |
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