X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法

摘要

作为本发明的一个方式的X射线衍射装置（1）包括：测量单元（2），其测量被检试样（16）的X射线衍射强度分布；距离测量部（9），其测量被检试样（16）与测量单元（2）之间的间隔距离（Z）；以及数据处理部（10），其对X射线衍射强度分布进行校正处理。测量单元（2）具有：X射线照射部（3），其对被检试样（16）照射X射线；X射线检测部（6），其对来自被检试样（16）的多条衍射X射线进行一维检测或者二维检测；以及框体（8），其使X射线照射部（3）以及X射线检测部（6）相对于基准面（17）相对固定地配置。数据处理部（10）基于间隔距离（Z）来计算被检试样（16）的位移（ΔZ），根据计算出的位移（ΔZ），来计算被检试样（16）的测量点处的真实X射线衍射角（2θ），并基于计算出的真实X射线衍射角（2θ），来校正X射线衍射强度分布。

说明书

技术领域

本发明涉及对构成被检试样的物质的X射线衍射强度分布进行测量的X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法。

背景技术

X射线衍射法能够根据照射到被检试样的X射线的衍射峰的角度、强度、宽度等，得到构成该被检试样的物质的晶体结构、量、晶格间距、变形、应力、结晶取向性、结晶性等多种有用的信息。因此，X射线衍射法在各种领域，广泛地用于对被检试样进行各种处理时的特性评价。

一般而言，使用了X射线衍射法的被检试样的X射线衍射测量是从制造后或者制造过程中的钢带等产品中提取一部分作为被检试样，使用所提取的被检试样在生产线外即离线地进行的。然而，在离线地进行被检试样的X射线衍射测量的情况下，难以将所得到的X射线衍射测量结果即时地反映到制造条件中来控制处于制造过程中的产品的制造条件。另一方面，当控制制造过程中的产品的制造条件时，希望可以将能够获取上述的与被检试样有关的多种有用信息的X射线衍射测量结果即时地反映到制造条件中。因此，能够在产品的生产线内即在线地进行被检试样的X射线衍射测量的技术就十分重要。

另外，作为与在线的X射线衍射测量有关的现有技术，例如提出了一种在线X射线衍射装置，以形成某个特定的X射线衍射角的方式固定入射X射线源和X射线检测器，来测量X射线衍射强度(参照专利文献1至8或者非专利文献1)。此外，还提出了一种在线X射线衍射装置以及方法，其测量被检试样的X射线衍射强度分布来计算衍射峰角度、积分强度、半高宽等(参照专利文献9至15)。在测量X射线衍射强度分布的类型的在线X射线衍射装置中，如专利文献9所公开的那样，存在一种在线X射线衍射装置，利用白色X射线作为入射X射线，利用能量分散型检测器作为X射线检测器。此外，如专利文献10所公开的那样，存在一种利用一维检测器作为X射线检测器的在线X射线衍射装置。

专利文献

专利文献1：日本专利第2542906号公报

专利文献2：日本专利第2707865号公报

专利文献3：日本特公昭56-12314号公报

专利文献4：日本专利第2534834号公报

专利文献5：日本特开平9-33455号公报

专利文献6：日本专利第3034801号公报

专利文献7：日本特公平6-68472号公报

专利文献8：日本特公平6-90154号公报

专利文献9：日本专利第3817812号公报

专利文献10：日本专利第3217843号公报

专利文献11：日本特开昭52-21887号公报

专利文献12：日本特开平6-25894号公报

专利文献13：日本特开平7-276235号公报

专利文献14：日本特开2012-163392号公报

专利文献15：日本专利第2810225号公报

非专利文献

非专利文献1：《川崎制铁技报(川崎製鉄技報)》1986年Vol.18No.2p.31

发明内容

如上述那样，通过X射线衍射法，能够基于从测量出的X射线衍射强度分布，得到构成被检试样的物质的如晶体结构、构成物质的量、应力、结晶取向性等各种信息。然而，在专利文献1至8或者非专利文献1所记载的现有技术中，因为测量的是某个特定的X射线衍射角的X射线衍射强度，所以构成被检试样的物质的量、厚度等能够根据X射线衍射强度得到的信息有限，存在无法得到所需要的被检试样的信息的可能性。

此外，当在线测量被检试样的X射线衍射强度分布时，不仅需要迅速地测量所关注的角度范围内的X射线衍射强度分布，还需要抑制在测量X射线衍射强度分布时的X射线衍射角的误差。然而，在专利文献9至15所记载的现有技术中，由于被检试样的厚度、形状变化或者行进过程中(运送过程中)被检试样或设置台等的振动，X射线衍射强度分布的测量单元与被检试样之间的距离会发生变化，由此导致被检试样的X射线衍射角产生误差，并因此存在被检试样的X射线衍射强度分布的测量精度降低的问题。

尤其是，在专利文献9的实施例1中记载了一种在线X射线衍射装置，使X射线源以及X射线检测器旋转扫描，来测量被检试样的X射线衍射强度分布。在该在线X射线衍射装置中，存在着没有针对由X射线衍射强度的测量单元与被检试样之间的距离变化而产生的X射线衍射角的误差而提出对策的问题。此外，为了测量被检试样的X射线衍射强度分布，需要使X射线源以及X射线检测器不停地且高速地反复进行旋转扫描，因此，不仅存在因伴随着X射线源以及X射线检测器的高速旋转驱动的振动而导致被检试样的X射线衍射角产生误差的问题，还存在用于旋转扫描的旋转驱动部的机械耐久性降低的问题。

此外，在如专利文献9的实施例5所记载的那样，利用平行光束状白色X射线作为入射X射线并利用能量分散型检测器作为衍射X射线的检测器的在线X射线衍射装置中，存在从被检试样激发的特征X射线对X射线衍射强度分布的形状造成影响的问题。此外，角度分辨率并不高，因此在几个衍射峰靠近的情况下，还存在衍射峰的辨别、分离变得困难的问题。

另一方面，在专利文献10所记载的现有技术中，将对被检试样照射平行光束状X射线的入射X射线源和对来自被检试样的衍射X射线进行检测的一维检测器配置在被检试样的正反面两侧，将测量被检试样的相对于平均位置的高度的测量装置配置在被检试样的单面一侧，基于该一维检测器以及测量装置的各个输出数据，来进行X射线衍射角的校正。然而，在该专利文献10中，不仅没有关于X射线衍射角的校正的具体记述，校正X射线衍射角所需要的测量装置也仅配置在被检试样的单面一侧，因此存在无法充分地校正由于被检试样的厚度形状变化而导致的X射线衍射角的误差的问题。

本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法，能够在线地迅速并且高精度地测量被检试样的X射线衍射强度分布。

为了解决上述课题，实现目的，本发明涉及的X射线衍射装置包括：测量单元，其具有：X射线照射部，其对被检试样的测量点照射X射线；X射线检测部，其对上述X射线由上述被检试样的测量点衍射而形成的多条衍射X射线进行一维检测或者二维检测，来测量上述被检试样的X射线衍射强度分布；以及框体，其使上述X射线照射部以及上述X射线检测部相对于作为上述被检试样的基准位置的基准面相对固定地配置；距离测量部，其测量上述被检试样的测量点与上述测量单元之间的间隔距离；以及数据处理部，其计算上述测量单元和上述基准面之间的基准间隔距离与由上述距离测量部测量出的上述间隔距离之差，作为上述被检试样在厚度方向上的位移ΔZ，并利用计算出的上述位移ΔZ、从上述X射线照射部至上述被检试样的测量点的X射线入射角α、从上述基准面内的基准测量点到上述X射线检测部的距离R、从上述基准测量点至上述X射线检测部的假定衍射X射线出射角Θ_ex、以及下面所示的式(1)，来计算上述被检试样的测量点处的真实X射线衍射角2θ，并基于计算出的上述真实X射线衍射角2θ，来校正上述X射线衍射强度分布。

此外，本发明涉及的X射线衍射装置，在上述发明中，上述数据处理部利用上述X射线入射角α、上述假定衍射X射线出射角Θ_ex、以及下面所示的式(2)，来计算上述基准测量点处的假定X射线衍射角2Θ，并利用计算出的上述假定X射线衍射角2Θ、上述被检试样在厚度方向上的位移ΔZ、以及下面所示的式(3)，来计算上述真实X射线衍射角2θ。

2Θ＝Θ_ex+α···(2)

2θ＝2Θ+a×ΔZ+b···(3)

其中，a、b是常数。

此外，本发明涉及的X射线衍射装置，在上述发明中，上述距离测量部按照上述被检试样的多个测量点配置有多个，多个上述距离测量部分别测量上述被检试样的多个测量点各自与上述测量单元之间的间隔距离。

此外，本发明涉及的X射线衍射测量方法，包括：测量步骤，利用测量单元来测量被检试样的X射线衍射强度分布，并且利用距离测量部来测量上述被检试样的测量点与上述测量单元之间的间隔距离，其中，上述测量单元具有：X射线照射部，其对上述被检试样的测量点照射X射线；X射线检测部，其对上述X射线由上述被检试样的测量点衍射而形成的多条衍射X射线进行一维检测或者二维检测；以及框体，其使上述X射线照射部以及上述X射线检测部相对于作为上述被检试样的基准位置的基准面相对固定地配置；X射线衍射角计算步骤，计算上述测量单元和上述基准面之间的基准间隔距离与由上述距离测量部测量出的上述间隔距离之差，作为上述被检试样在厚度方向上的位移ΔZ，并利用计算出的上述位移ΔZ、从上述X射线照射部至上述被检试样的测量点的X射线入射角α、从上述基准面内的基准测量点到上述X射线检测部的距离R、从上述基准测量点至上述X射线检测部的假定衍射X射线出射角Θ_ex、以及下面所示的式(4)，来计算上述被检试样的测量点处的真实X射线衍射角2θ；以及校正步骤，基于通过上述X射线衍射角计算步骤计算出的上述真实X射线衍射角2θ，来校正上述X射线衍射强度分布。

此外，本发明涉及的X射线衍射测量方法，在上述发明中，在上述X射线衍射角计算步骤中，利用上述X射线入射角α、上述假定衍射X射线出射角Θ_ex、以及下面所示的式(5)，来计算上述基准测量点处的假定X射线衍射角2Θ，并利用计算出的上述假定X射线衍射角2Θ、上述被检试样在厚度方向上的位移ΔZ、以及下面所示的式(6)，来计算上述真实X射线衍射角2θ。

2Θ＝Θ_ex+α···(5)

2θ＝2Θ+a×ΔZ+b···(6)

其中，a、b是常数。

此外，本发明涉及的X射线衍射测量方法，在上述发明中，在上述测量步骤中，利用按照上述被检试样的多个测量点配置的多个上述距离测量部，来分别测量上述被检试样的多个测量点各自与上述测量单元之间的间隔距离。

根据本发明，可以发挥能够在线地迅速并且高精度地测量被检试样的X射线衍射强度分布的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的X射线衍射装置的一个结构例的示意图。

图2是用于说明本发明的实施方式中的X射线衍射角的计算原理的图。

图3是例示本发明的实施方式中的真实X射线衍射角与被检试样的位移之间的关系的图。

图4是表示本发明的实施方式涉及的X射线衍射测量方法的一个示例的流程图。

图5是表示本实施例中的被检试样的钢中成分的一个示例的图。

图6是表示本实施例中的合金化热浸镀锌钢带的镀层的结构的截面示意图。

图7是表示本实施例中的合金化热浸镀锌钢带的各个测量点的X射线衍射强度分布测量结果的图。

符号说明

1X射线衍射装置

2测量单元

3X射线照射部

4X射线源

5X射线平行光束化用设备

6X射线检测部

7Kβ滤波片

8框体

9距离测量部

10 数据处理部

11 输入部

12 输出部

13 存储部

14 控制部

16 被检试样

17 基准面

20 镀层

21 ζ相

22 δ₁相

23 Γ相

24 基底钢板

A点光源

BX射线检测元件

L1～L3相关线

O 基准测量点

O’、P₁～P₃测量点

具体实施方式

下面，参照附图，详细地说明本发明涉及的X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法的优选实施方式。另外，本发明并不受下述实施方式所限定。

X射线衍射装置

首先，说明本发明的实施方式涉及的X射线衍射装置。图1是表示本发明的实施方式涉及的X射线衍射装置的一个结构例的示意图。本实施方式涉及的X射线衍射装置1是在生产线内将钢板等产品作为被检试样16进行X射线衍射测量的在线X射线衍射装置，如图1所示，包括：测量单元2，其测量被检试样16的X射线衍射强度分布；和距离测量部9，其对测量单元2与被检试样16之间的间隔距离进行测量。此外，X射线衍射装置1包括：数据处理部10，其进行与X射线衍射测量有关的各种数据处理；输入部11，其输入各种信息；输出部12，其输出X射线衍射测量结果等信息；存储部13，其存储X射线衍射测量结果等信息；以及控制部14，其控制X射线衍射装置1的各个结构部。

测量单元2是进行被检试样16的X射线衍射测量的单元。如图1所示，测量单元2包括：X射线照射部3，其对被检试样16照射X射线18a；X射线检测部6，其检测来自被检试样16的多条衍射X射线18b；Kβ滤波片7，其从向X射线检测部6入射的多条衍射X射线18b中去除Kβ线；以及框体8，其收纳X射线照射部3、X射线检测部6以及Kβ滤波片7。

X射线照射部3用于对被检试样16的测量点照射X射线18a，如图1所示，包括X射线源4和X射线平行光束化用设备5。X射线源4由各种X射线管或辐射光源等构成，用于朝向被检试样16的测量点射出能够得到被检试样16的所期望的X射线衍射强度分布的波段的X射线18a。X射线平行光束化用设备5由索勒狭缝(soller slit)、准直仪(collimator)或多层膜反射镜等构成，设置于X射线源4的X射线射出口。X射线平行光束化用设备5将由X射线源4产生并射出的X射线18a平行光束化。这样的X射线平行光束化用设备5对X射线18a的平行光束化对于抑制由于X射线束的扩散而产生的X射线衍射强度分布的角度分辨率的降低是必要的。X射线18a在经X射线平行光束化用设备5平行光束化后，如图1所示，入射至被检试样16的测量点。

如上述那样被X射线18a照射的被检试样16的测量点在图1中与基准面17内的基准测量点O一致。基准面17是作为被检试样16的厚度方向(下面，可以省略成厚度方向)的基准位置的固定面。基准测量点O是在包含被来自X射线照射部3的X射线18a照射的测量点的被检试样16的表面(下面，称为被检面)与基准面17一致的情况下，与被检试样16的测量点一致的基准面17内的固定点。被检试样16以其被检面和基准面17基本一致的方式，被生产线的运送装置(未图示)依次运送。另外，被检试样16的厚度方向是与被检试样16的宽度方向以及运送方向(下面，分别根据需要省略成宽度方向、运送方向)垂直的方向。被检试样16的运送方向是与图1的纸面垂直的方向。

X射线检测部6对来自X射线照射部3的X射线18a由被检试样16的测量点衍射而形成的多条衍射X射线18b进行一维检测或者二维检测，来测量该被检试样16的X射线衍射强度分布。具体地，X射线检测部6由具有一维排列或者二维排列的多个X射线检测元件的一维检测器或者二维检测器构成，并以使多个X射线检测面朝向被检试样16的测量点侧的方式固定配置。X射线检测部6一次性地对从被检试样16的测量点在规定的角度范围内出射的多条衍射X射线18b进行一维检测或者二维检测。由此，X射线检测部6在规定的X射线衍射角范围内，一次性地测量被检试样16的测量点的X射线衍射强度分布。X射线检测部6每次都将测量出的X射线衍射强度分布发送给数据处理部10。另外，优选使用例如对信号的敏感度以及响应性和角度分辨率优良，并且维护性优良的半导体式检测器，作为构成X射线检测部6的一维检测器或者二维检测器。

如图1所示，Kβ滤波片7在X射线检测部6的X射线检测面一侧固定配置，用于去除从被检试样16的测量点朝向X射线检测部6出射的多条衍射X射线18b中的Kβ线。即，这些多条衍射X射线18b在由Kβ滤波片7去除了Kβ线后，再分别入射至X射线检测部6的多个X射线检测元件。

框体8用于收纳上述的X射线照射部3、X射线检测部6以及Kβ滤波片7等，使X射线照射部3以及X射线检测部6相对于作为被检试样16的基准位置的基准面17相对固定地配置。具体地，如图1所示，框体8维持在其内部固定配置X射线照射部3以及X射线检测部6的状态，以在被检试样16的厚度方向上与基准面17间隔规定距离的方式，被支承机构(未图示)等支承。在该状态下，框体8将X射线照射部3相对于基准面17的相对位置及X射线照射方向、以及X射线检测部6相对于基准面17的相对位置及X射线检测面方向都固定下来。其结果，框体8内部的X射线照射部3以及X射线检测部6以能够测量被检试样16的所期望的X射线衍射强度分布的配置状态进行固定。

即，从框体8内部的X射线照射部3出射的X射线18a相对于基准面17以规定的X射线入射角α入射至基准测量点O(具体地，是被检试样16的测量点)。入射至被检试样16的测量点的X射线18a以X射线衍射角2θ被衍射。由被检试样16衍射该X射线18a而成的多条衍射X射线18b相对于被检试样16的被检面以衍射X射线出射角θ_ex从被检试样16的测量点向框体8内部的X射线检测部6出射。此外，这些多条衍射X射线18b在通过在框体8内部固定配置于X射线检测部6的X射线检测面一侧的Kβ滤波片7后，由X射线检测部6检测。

距离测量部9测量被检试样16的测量点与测量单元2之间的间隔距离(下面，称为被检试样距离)。具体地，如图1所示，距离测量部9以隔着测量单元2的框体8与基准面17内的基准测量点O对置的方式，固定配置在框体8的内壁。距离测量部9非接触地测量沿基准面17依次运送的被检试样16的被检面与框体8的间隔距离作为被检试样距离Z，并每次都将测量出的被检试样距离Z发送给数据处理部10。这样的距离测量部9可以是对被检试样16的被检面发送接收超音波或者光信号来测量被检试样距离Z的非接触型测距仪，但是从距离测量精度高且响应性优良的观点出发，优选是对被检试样16的被检面发送接收激光来非接触地测量被检试样距离Z的激光测距仪。

数据处理部10与被检试样16在厚度方向上的位置变化对应地，校正被检试样16的X射线衍射强度分布。具体地，数据处理部10从距离测量部9获取测量单元2与被检试样16的测量点之间的间隔距离即被检试样距离Z。此外，数据处理部10具有预先设定的基准面17与测量单元2(详细地，是框体8)之间的间隔距离(以下，称为基准间隔距离)。数据处理部10计算该设定的基准间隔距离与由距离测量部9测量出的被检试样距离Z之差，作为被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ。数据处理部10与该计算出的位移ΔZ对应地，计算被检试样16的测量点处的真实X射线衍射角2θ。另一方面，数据处理部10从X射线检测部6获取被检试样16的测量点处的X射线衍射强度分布。数据处理部10基于如上述那样计算出的真实X射线衍射角2θ，来校正来自该X射线检测部6的X射线衍射强度分布。

输入部11由输入键或者鼠标等输入设备构成，根据操作者的输入操作将各种信息输入控制部14。作为通过输入部11输入到控制部14的信息，例如有指示测量单元2对被检试样16的X射线衍射强度分布的测量开始或者测量结束的信息、指示X射线衍射强度分布的测量时间的信息、以及对控制部14指示的信息等。

输出部12基于控制部14的控制，输出由数据处理部10校正后的X射线衍射强度分布、由输入部11输入的输入信息等各种信息。这样的输出部12可以是显示上述各种信息的显示装置，也可以是将上述各种信息打印到纸张等打印介质上的打印机，也可以是组合显示装置和打印机而成的设备。

存储部13存储由控制部14指示存储的信息，从存储信息中读取由控制部14指示读取的信息并发送给控制部14。例如，存储部13基于控制部14的控制，将由上述数据处理部10校正后的X射线衍射强度分布与被检试样16的测量点建立对应关系地存储、累积。

控制部14控制X射线衍射装置1的各个构成部件，并且控制这些各个构成部件之间的信号的输入输出。具体地，控制部14基于来自输入部11的输入信息等，来控制测量单元2对被检试样16的X射线衍射强度分布的测量时点(开始或者结束的时点)或者测量时间等。此时，控制部14控制X射线照射部3的X射线源4对被检试样16的测量点照射的X射线18a的照射时点或者照射时间。此外，控制部14控制距离测量部9对被检试样16的每个测量点分别测量被检试样距离Z。

此外，控制部14以使由测量单元2测量X射线衍射强度分布的被检试样16的测量点和由距离测量部9测量被检试样距离Z的被检试样16的测量点相一致的方式，来控制从X射线检测部6向数据处理部10发送的X射线衍射强度分布和从距离测量部9向数据处理部10发送的被检试样距离Z的对应关系。基于该控制，数据处理部10对于被检试样16的每个测量点，都将来自X射线检测部6的X射线衍射强度分布和来自距离测量部9的被检试样距离Z建立起对应关系。另一方面，控制部14还进行对输出校正后的X射线衍射强度分布的输出部12的动作控制和对存储并累积校正后的X射线衍射强度分布存储部13的动作控制。

另外，尽管在图1中没有特别图示，但是在具有上述那样的结构的X射线衍射装置1中，附带有用于使测量单元2以及数据处理部10等各个结构部工作的各种电源。此外，在X射线衍射装置1中，根据需要，还可附带有用于使X射线源4等的各个构成部件冷却的冷却装置、用于使各个结构部的温度保持恒定的恒温装置、用于控制测量单元2的框体8内部的气体氛围的净化装置、压力控制装置等。

X射线衍射角的计算原理

接着，说明作为X射线衍射强度分布的测量对象的被检试样16的测量点处的真实X射线衍射角2θ的计算原理。在图1所示的X射线衍射装置1中，X射线照射部3对被检试样16的测量点照射X射线18a，X射线检测部6对来自该测量点的多条衍射X射线18b进行一维检测或者二维检测，来测量该测量点处的X射线衍射强度分布。此时，被检试样16会由于伴随着被检试样16的行进(运送)的振动、被检试样16的厚度或者形状变化等，而导致在被检试样16的厚度方向上即在与被检面垂直的方向上发生位置变化。由于该位置变化，被检试样16的被检面从上述基准面17(参照图1)在被检试样16的厚度方向上发生位移，其结果，由X射线检测部6测量出的X射线衍射强度分布的X射线衍射角产生误差。因此，为了实现X射线衍射强度分布的高精度测量，需要校正如此产生的X射线衍射角的误差。

图2是用于说明本发明的实施方式中的X射线衍射角的计算原理的图。在图2中，点光源A对应于X射线照射部3的X射线源4。X射线检测元件B代表X射线检测部6中的多个X射线检测元件。在被检试样16相对于基准面17在厚度方向上没有发生位移的情况下，即，在被检试样16的被检面与基准面17一致的情况下，被检试样16的测量点与基准面17内的基准测量点O一致。在点光源A中产生的X射线到达该测量点(＝基准测量点O)而衍射，作为衍射X射线，相对于基准面17以衍射X射线出射角Θ_ex从基准测量点O出射(参照图2的虚线箭头)。从该基准测量点O出射的衍射X射线到达X射线检测元件B，通过X射线检测元件B来测量X射线衍射强度。

另一方面，如图2所示，在被检试样16的被检面从基准面17在厚度方向上发生了位移的情况下，被检试样16的测量点O’与被检试样16偏离该基准面17的位移ΔZ相对应地，也从基准测量点O发生位置偏移。在点光源A中产生的X射线到达该测量点O’而衍射，作为衍射X射线，相对于被检试样16的被检面以衍射X射线出射角θ_ex从测量点O’出射(参照图2的实线箭头)。从该测量点O’出射的衍射X射线到达X射线检测元件B，通过X射线检测元件B来测量X射线衍射强度。此时，在被检试样16中衍射X射线的真实衍射X射线出射角θ_ex和上述基准面17中衍射X射线的假定衍射X射线出射角Θ_ex之间，产生角度偏差。该角度偏差是测量X射线衍射强度时的X射线衍射角的误差的主要原因。

如上述那样被检试样16的被检面从基准面17在厚度方向上发生了位移的情况下，位移后的被检试样16的测量点O’处的真实衍射X射线出射角θ_ex和基准面17内的基准测量点O处的假定衍射X射线出射角Θ_ex之间的关系能够使用被检试样16的测量点O’与X射线检测元件B之间的厚度方向的距离以及宽度方向的距离，通过下面所示的式(7)来表示。另外，如图2所示，位移ΔZ是被检试样16的被检面从基准面17在厚度方向上位移了的距离。距离R是从基准面17内的基准测量点O开始到对应于X射线检测部6的X射线检测元件B的距离(以下，可以称为OB间的距离)。X射线入射角α是从对应于X射线照射部3的X射线源4的点光源A照射到被检试样16的测量点O’的X射线的入射角。该X射线入射角α的值与从点光源A照射到基准测量点O的X射线的入射角相同。

此外，位移后的被检试样16的测量点O’处的真实X射线衍射角2θ能够使用该测量点O’处的X射线入射角α和真实衍射X射线出射角θ_ex，通过下面所示的式(8)来表示。

2θ＝α+θ_ex···(8)

基于上述的式(7)以及式(8)，位移后的被检试样16的测量点O’处的真实X射线衍射角2θ能够通过下面所示的式(9)表示。

在式(9)中，从基准测量点O到X射线检测元件B的距离R、X射线入射角α、以及基准测量点O处的假定衍射X射线出射角Θ_ex是使图1所示的X射线照射部3以及X射线检测部6相对于基准面17相对固定地配置而确定的设计上的已知值。因此，如果位移ΔZ基于距离测量部9(参照图1)的测量结果而确定，就能够基于式(9)来计算真实X射线衍射角2θ。

在本发明的实施方式中，上述已知的距离R、X射线入射角α以及假定衍射X射线出射角Θ_ex被预先设定在图1所示的X射线衍射装置1的数据处理部10中。如上述那样，数据处理部10计算测量单元2与基准面17之间的基准间隔距离和由距离测量部9测量出的被检试样距离Z之差，作为被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ。接着，数据处理部10利用计算出的位移ΔZ、从X射线照射部3向被检试样16的测量点O’的X射线入射角α、从基准面17内的基准测量点O到X射线检测部6的距离R、从基准测量点O到X射线检测部6的假定衍射X射线出射角Θ_ex、以及上述式(9)，来计算被检试样16的测量点O’处的真实X射线衍射角2θ。此外，数据处理部10基于如上述那样计算得到的真实X射线衍射角2θ，来校正由X射线检测部6测量出的被检试样16的测量点O’处的X射线衍射强度分布。

另一方面，在图2所示的OB间的距离R是200mm、X射线入射角α是45°、假定衍射X射线出射角Θ_ex是60°的情况下，基于上述式(9)计算真实X射线衍射角2θ与被检试样16的位移ΔZ的关系，其结果，可看出这些位移ΔZ与真实X射线衍射角2θ之间存在确定的相关性。在这种位移ΔZ与真实X射线衍射角2θ的相关性中，基准面17内的基准测量点O处的衍射X射线的假定X射线衍射角2Θ能够通过下面的式(10)来表示。

2Θ＝Θ_ex+α···(10)

即，在X射线入射角α是45°、假定衍射X射线出射角Θ_ex是60°的情况下，假定X射线衍射角2Θ是105°。

图3是例示本发明的实施方式中的真实X射线衍射角与被检试样的位移之间的关系的图。如图3所示，在被检试样16的位移ΔZ比OB间的距离R(参照图2)小的情况下，使假定X射线衍射角2Θ恒定时的真实X射线衍射角2θ相对于位移ΔZ的增减变化大致呈直线状地变化。在这样的位移ΔZ和真实X射线衍射角2θ的相关性成立的情况下，真实X射线衍射角2θ能够利用位移ΔZ以及假定X射线衍射角2Θ，通过下面的式(11)表示。

2θ＝2Θ+a×ΔZ+b···(11)

其中，在式(11)中，a以及b是任意常数。

在如上述那样被检试样16的位移ΔZ比OB间的距离R小的情况下，数据处理部10(参照图1)利用X射线入射角α、假定衍射X射线出射角Θ_ex和上述式(10)，来计算基准测量点O处的假定X射线衍射角2Θ。接着，数据处理部10利用计算出的假定X射线衍射角2Θ、被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ以及上述式(11)，来计算真实X射线衍射角2θ。此外，数据处理部10基于这样计算出的真实X射线衍射角2θ，来校正由X射线检测部6测量出的被检试样16的测量点O’处的X射线衍射强度分布。

另外，即便在OB间的距离R、X射线入射角α以及假定衍射X射线出射角Θ_ex不是上述数值的情况下，如果被检试样16的位移ΔZ比OB间的距离R小，数据处理部10也能够基于上述式(10)以及式(11)，来与位移ΔZ对应地计算真实X射线衍射角2θ。

X射线衍射测量方法

下面，说明本发明的实施方式涉及的X射线衍射测量方法。图4是表示本发明的实施方式涉及的X射线衍射测量方法的一个示例的流程图。在本实施方式涉及的X射线衍射测量方法中，图1所示的X射线衍射装置1针对依次运送的被检试样16的每个测量点，都进行图4所示的步骤S101至S105的各个处理步骤。

即，如图4所示，X射线衍射装置1首先测量被检试样16的X射线衍射强度分布和测量单元2与被检试样16之间的被检试样距离Z(步骤S101)。在步骤S101中，X射线衍射装置1利用测量单元2，对被检试样16的测量点照射X射线18a，检测从该测量点在规定的X射线衍射角范围内出射的多条衍射X射线18b，由此测量该测量点的X射线衍射强度分布。并且，X射线衍射装置1利用距离测量部9，来测量被检试样16的测量点与测量单元2之间的间隔距离即被检试样距离Z。

详细地，如图1所示，测量单元2具有：X射线照射部3，其具有X射线源4以及X射线平行光束化用设备5；X射线检测部6，其检测X射线18a由被检试样16的测量点衍射而形成的多条衍射X射线18b；Kβ滤波片7，其从多条衍射X射线18b去除Kβ线；以及框体8，其使X射线照射部3、X射线检测部6以及Kβ滤波片7相对于作为被检试样16的基准位置的基准面17相对固定地配置。X射线照射部3将能够获取被检试样16的所期望的X射线衍射强度分布的波段的X射线18a平行光束化后，照射被检试样16的测量点。Kβ滤波片7去除来自被该X射线18a照射的测量点的多条衍射X射线18b中的Kβ线。X射线检测部6对由Kβ滤波片7去除Kβ线后的多条衍射X射线18b进行一维检测或者二维检测，由此一次性地测量该被检试样16的测量点处的X射线衍射强度分布。X射线检测部6每次这样对测量点的X射线衍射强度分布进行测量时，都将测量出的X射线衍射强度分布发送给数据处理部10。

与上述X射线衍射强度分布的测量并行地，X射线衍射装置1的距离测量部9通过对被检试样16的被检面发送接收激光等动作，来测量被检试样16的测量点与测量单元2之间的被检试样距离Z。此时，距离测量部9测量测量单元2的框体8与被检试样16的被检面之间的间隔距离作为被检试样距离Z。距离测量部9每次都将测量出的被检试样距离Z发送给数据处理部10。

在执行上述步骤S101后，X射线衍射装置1与被检试样16在厚度方向上的位置变化对应地，计算被检试样16的测量点处的真实X射线衍射角2θ(步骤S102)。在步骤S102中，数据处理部10已经从距离测量部9获取到步骤S101中的被检试样距离Z的测量结果。数据处理部10计算测量单元2与基准面17之间的基准间隔距离和在步骤S101中由距离测量部9测量出的被检试样距离Z之差，作为被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ。接着，数据处理部10利用如上述那样计算出的位移ΔZ、从X射线照射部3向被检试样16的测量点的X射线入射角α、从基准面17内的基准测量点O开始到X射线检测部6的距离R、从基准测量点O向X射线检测部6的假定衍射X射线出射角Θ_ex以及上述式(9)，来计算被检试样16的测量点处的真实X射线衍射角2θ。

接着，X射线衍射装置1基于通过步骤S102计算出的真实X射线衍射角2θ，来校正被检试样16的测量点处的X射线衍射强度分布(步骤S103)。在步骤S103中，数据处理部10已经从测量单元2的X射线检测部6获取到步骤S101中的X射线衍射强度分布的测量结果。数据处理部10将在步骤S101中通过X射线检测部6测量出的X射线衍射强度分布的X射线衍射角，即假定X射线衍射角2Θ校正成基于上述式(9)计算出的真实X射线衍射角2θ。由此，数据处理部10校正该步骤S101中的X射线衍射强度分布的X射线衍射角的误差。

接着，X射线衍射装置1存储并输出通过步骤S103校正后的X射线衍射强度分布(步骤S104)。在步骤S104中，控制部14控制存储部13，以将由数据处理部10校正后的X射线衍射强度分布与被检试样16的测量点建立对应关系地存储。存储部13基于该控制部14的控制，对由数据处理部10校正后的X射线衍射强度分布按被检试样16的测量点分别存储。与之并行地，控制部14控制输出部12，以输出用于表示由数据处理部10校正后的X射线衍射强度分布以及被检试样16的测量点的各个信息。输出部12基于该控制部14的控制，在画面上显示或者在纸张等打印介质上打印这些各信息。或者，输出部12同时执行这些各个信息的画面显示和打印输出。

之后，X射线衍射装置1判断是否结束对被检试样16测量X射线衍射强度分布(步骤S105)。在步骤S105中，在从被检试样16的测量开始经过了设定的测量时间的情况、针对在被检试样16中设定的全部测量点X射线衍射强度分布的测量都完成了的情况或者根据输入部11的输入信息指示了X射线衍射强度分布的测量结束的情况下，控制部14判断为对被检试样16的X射线衍射强度分布的测量结束。在对被检试样16的X射线衍射强度分布的测量结束了的情况下(步骤S105，“是”)，X射线衍射装置1结束本处理。此外，在对被检试样16的X射线衍射强度分布的测量尚未结束的情况下(步骤S105，“否”)，X射线衍射装置1返回到上述步骤S101，适当地反复进行该步骤S101以后的处理步骤。

另一方面，在上述步骤S102中，数据处理部10在图2所示的OB间的距离R比被检试样16的位移ΔZ小的情况下，也可以基于上述的式(10)以及式(11)来计算真实X射线衍射角2θ。此时，数据处理部10利用X射线入射角α、假定衍射X射线出射角Θ_ex以及上述式(10)，来计算基准面17内的基准测量点O处的假定X射线衍射角2Θ。接着，数据处理部10利用该计算出的假定X射线衍射角2Θ、基于步骤S102的被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ以及上述式(11)，来计算被检试样16的测量点处的真实X射线衍射角2θ。

此外，在后续的步骤S103中，数据处理部10将来自X射线检测部6的X射线衍射强度分布的X射线衍射角，即假定X射线衍射角2Θ校正成基于上述的式(10)以及式(11)计算出的真实X射线衍射角2θ。由此，数据处理部10校正该X射线衍射强度分布的X射线衍射角的误差。

实施例

接着，说明本发明的实施例。在本实施例中，图1所示的X射线衍射装置1适用于制造合金化热浸镀锌钢带(下面，称为GA钢带)的连续式GA钢带生产线。

具体地，在连续式GA钢带生产线中，对处理对象钢带的生产线速度恒定在100mpm、具有图5所示的成分且厚度(详细而言，是形成钢带的钢板的厚度)为1.0mm的处理对象的钢带，控制镀层附着量以及合金化温度来进行热浸镀锌合金化处理(镀层附着量：42.0至48.0g/m²，Fe浓度：7.2至15.2重量％)。在该连续式GA钢带生产线内，在钢带温度为100℃以下的生产线区域上，设置图1所示的X射线衍射装置1，该X射线衍射装置1在线测量作为被检试样16的GA钢带的X射线衍射强度分布。此时，X射线衍射装置1被固定设置在连续式GA钢带生产线的生产线中心部，将依次运送的GA钢带的宽度方向中央部分作为测量点，来进行X射线衍射强度分布的测量。此外，将X射线衍射装置1对GA钢带的X射线衍射强度分布的测量时间设定成30秒。

图6是表示本实施例中的GA钢带的镀层的结构的截面示意图。在作为图6所示的被检试样16的GA钢带的镀层20中，由于铁(Fe)从基底钢板24开始的热扩散，Fe浓度从GA钢带表面朝向基底钢板24一侧变高。如图6所示，在这样的GA钢带的镀层20中，从GA钢带表面朝向基底钢板24一侧，形成ζ相(FeZn₁₃)21、δ₁相(FeZn_7-10)22、Γ相以及Γ₁相(Fe₃Zn₁₀以及Fe₁₁Zn₄₀，以下将Γ相和Γ₁相统称为Γ相)23。这些合金相随着镀层20的合金化的进展，它们的存在比例也会改变。这是因为，随着镀层20的合金化的进展，Fe从基底钢板24扩散，导致金属锌即η相(未图示)消失，而ζ相21、δ₁相22、Γ相23依次生成并生长。

另一方面，在本实施例中，设置在连续式GA钢带生产线的X射线衍射装置1利用铬(Cr)管作为X射线源4(参照图1)，通过准直仪直径为的准直仪(X射线平行光束化用设备5)来使X射线18a平行光束化，对行进的GA钢带(被检试样16)照射X射线18a。此外，本实施例的X射线衍射装置1利用半导体型一维检测器作为X射线检测部6，利用激光测距仪作为距离测量部9。在这样的X射线衍射装置1中，X射线18a对作为被检试样16的GA钢带的入射角(X射线入射角α)是65°。从基准面17的基准测量点O(参照图1、图2)到达一维检测器受光面的中心的衍射X射线18b的出射角(图2所示的假定衍射X射线出射角Θ_ex)是65°。从该基准测量点O开始到一维检测器受光面的中心的距离R(参照图2)是250mm。

此外，基于附带的激光测距仪的测量结果来计算GA钢带在厚度方向上的位移ΔZ，计算出的位移ΔZ的标准偏差是40μm以下。因此，GA钢带的位移ΔZ的产生原因主要包括通过生产线的GA钢带的厚度(钢板厚度)变化。因此，在本实施例中，计算基于在X射线衍射强度分布的测量时间中由激光测距仪依次得到的距离测量结果的各个位移ΔZ的平均值，进而利用该计算出的位移ΔZ的平均值，来进行X射线衍射角的校正。

并且，在本实施例中，根据作为被检试样16的GA钢带的生产线速度和该GA钢带的长度进行倒算，从与X射线衍射装置1对X射线衍射强度分布的测量点大致相同的位置的GA钢带部分采集合金化热浸镀锌钢片(下面，称为GA钢片)。对该GA钢带的测量点P₁、P₂、P₃所对应的3块GA钢片，分别完全密封X射线衍射强度分布测量的非对象面，在添加了少量六亚甲基四胺的盐酸水溶液中，分别浸泡这3块GA钢片。由此，分别溶解这3块GA钢片的镀层(例如图6所示的镀层20)，计算溶解前后的GA钢片的重量差(JISH0401)，并且对溶解后的溶液进行ICP发光分光分析，计算GA钢片的镀层附着量和镀层中Fe浓度。

其结果，GA钢带的测量点P₁处的镀层附着量以及Fe浓度分别是42.0g/m²、7.2重量％。GA钢带的测量点P₂处的镀层附着量以及Fe浓度分别是46.0g/m²、11.4重量％。GA钢带的测量点P₃处的镀层附着量以及Fe浓度分别是48.0g/m²、15.2重量％。

图7是表示本实施例中的GA钢带的各个测量点的X射线衍射强度分布测量结果的图。在图7中，相关线L1表示针对GA钢带的测量点P₁在线测量出的X射线衍射强度分布。相关线L2表示针对GA钢带的测量点P₂在线测量出的X射线衍射强度分布。相关线L3表示针对GA钢带的测量点P₃在线测量出的X射线衍射强度分布。如图7所示，能够即时地得知伴随着GA钢带的合金化处理条件的变化的合金相的种类、数量的变化以及表示合金相的X射线衍射强度的峰值的X射线衍射角(下面，称为衍射峰角度)的变化。因此，能够将基于图7所示的X射线衍射强度分布的测量结果的各种信息迅速地反馈给GA钢带的制造条件的控制。

例如，从图7所示的X射线衍射强度分布的测量结果得知，伴随着镀层中Fe浓度的增加，出现：ζ相的X射线衍射强度的峰值减少的现象、δ₁相的X射线衍射强度的峰值增加且δ₁相的衍射峰角度向角度较大一侧偏移的现象、Γ相的X射线衍射强度的峰值增加的现象。根据这些关系，能够读取到随着合金化ζ相消失而δ₁相以及Γ相依次生成、生长的现象。此外，根据图7所示的δ₁相的衍射峰角度的偏移，还能够读取到在δ₁相中Fe固溶而晶格间距变小的现象。基于上面的结果，通过控制GA钢带的制造条件以使其成为具有期望的物理特性的合金相构造，能够以更高的成品率制造GA钢带。

因此，如果使用本发明的实施方式涉及的X射线衍射装置1在线测量被检试样16的X射线衍射强度分布，则能够迅速地得知制造过程中被检试样16的物理特性。能够迅速地将这样得知的物理特性反馈给被检试样16的制造条件的控制，因此能够以更高的成品率制造产品。

以上，如已说明了的那样，在本发明的实施方式中，利用在框体内部具有相对于作为被检试样的基准位置的基准面相对固定地配置的X射线照射部以及X射线检测部的测量单元，对被检试样的测量点照射X射线，对从该测量点在规定的角度范围内衍射的多条衍射X射线进行一维检测或者二维检测，由此测量被检试样的X射线衍射强度分布，并且利用距离测量部来测量被检试样的测量点和测量单元之间的被检试样距离。此外，基于由距离测量部测量出的被检试样距离来计算被检试样在厚度方向上的位移，并适当地利用该计算出的位移、对被检试样的测量点的X射线入射角、从基准面内的基准测量点到X射线检测部的距离、基准测量点处的假定衍射X射线出射角，基于上述的式(9)或者式(10)及式(11)，来计算被检试样的测量点处的真实X射线衍射角，基于该计算出的真实X射线衍射角，来校正被检试样的测量点处的X射线衍射强度分布。

因此，能够在线一次性地测量能够获取如构成被检试样的物质的晶体结构、构成物质的量、应力、结晶取向性等所期望的信息的X射线衍射强度分布，而不需要使X射线照射部以及X射线检测部进行旋转扫描。除此之外，还能够充分地校正起因于被检试样的厚度、形状的变化或者行进中的被检试样、设置台等的振动而产生的X射线衍射角的误差，并能够将校正后的X射线衍射角反映到被检试样的X射线衍射强度分布的测量结果中。根据上述技术，能够高效地测量所关注的角度范围内的X射线衍射强度分布，并且能够尽可能地降低X射线衍射强度分布中的X射线衍射角误差。其结果，能够在线地迅速并且高精度地测量被检试样的所期望的X射线衍射强度分布。

此外，在本发明的实施方式中，使对被检试样的测量点照射X射线的X射线照射部和检测由被检试样的测量点衍射的多条衍射X射线的X射线检测部相对于基准面相对固定地配置。因此，在测量被检试样的X射线衍射强度分布时，能够尽可能地减轻测量单元(具体地，为X射线照射部以及X射线检测部)的机械负荷。其结果，因为能够抑制测量单元的机械寿命的降低，所以能够实现机械耐久性优良的X射线衍射装置。

并且，在本发明的实施方式中，通过在X射线衍射装置1中设置多个距离测量部9，能够针对被检试样16的多个测量点，分别测量被检试样16与测量单元2之间的间隔距离。该情况下，距离测量部9按照被检试样16的多个测量点配置有多个。这些多个距离测量部9分别测量被检试样16的多个测量点各自与测量单元2之间的间隔距离(被检试样距离Z)。这样，通过利用多个距离测量部9对被检试样16的每个测量点测量被检试样距离Z，能够针对每个测量点高精度地测量相对于基准面17的被检试样16在厚度方向上的位移ΔZ。因此，与被检试样16的厚度、形状，振动的影响等各测量点的状況对应地，能够高精度地获取被检试样16的测量点的位移ΔZ。由此，能够提高每个测量点的X射线衍射角的精度，其结果，能够促进多个测量点处的X射线衍射强度分布的测量精度的提高。另外，在每个测量点被检试样16的厚度、形状，振动的影响等不同的情况下，优选使这些多个距离测量部9与全部测量点对应地配置。

另外，在上述实施方式中，并行地进行被检试样的X射线衍射强度分布的测量和被检试样距离的测量，但是本发明并不限于此。在本发明中，被检试样的X射线衍射强度分布的测量可以在被检试样距离的测量之前进行，也可以在其之后进行。

此外，在上述实施方式中，测量依次运送的被检试样的X射线衍射强度分布，但是本发明并不限于此。在本发明中，X射线衍射强度分布的测量可以针对停止状态下的被检试样进行，也可以针对行进状态下的被检试样进行。或者，可以使载置被检试样的试样载置台相对于测量单元相对地移动，来测量试样载置台上的被检试样的X射线衍射强度分布，也可以在测量单元中设置移动机构，使测量单元相对于被检试样相对地移动，来测量被检试样的X射线衍射强度分布。该情况下，能够对于被检试样的被检面内的任意部位测量X射线衍射强度分布。

并且，在上述实施方式中，采用GA钢带等钢铁产品作为被检试样，但是本发明并不限于此。通过本发明涉及的X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法来测量X射线衍射强度分布的被检试样可以是GA钢板等各种钢材，也可以是钢以外的铁合金，也可以是铜或铝等铁合金以外的金属。此外，也能够应用于陶瓷材料、半导体材料、树脂材料等呈现出结晶性的其他材料。即，在本发明中，被检试样的素材可以是钢、钢以外的铁合金、铁合金以外的金属、陶瓷材料、半导体材料、树脂材料等任意材料，此外，钢种等金属种类(例如强度、组成等)也没有特别限定。

此外，上述实施方式以及实施例并不限定本发明，适当地组合上述各个结构要素而构成的技术方案也包含在本发明中。此外，本领域技术人员基于上述实施方式能够得到的其他实施方式、实施例以及运用技术等也全部包含在本发明的范围中。

如以上那样，本发明涉及的X射线衍射装置以及X射线衍射测量方法对于构成被检试样的物质的X射线衍射强度分布的测量是有用的，特别地，适于在线地迅速并且高精度地测量被检试样的X射线衍射强度分布。