X線回折とは

プロト®では、X線回折（XRD）を使用して材料の特性を測定します。X線ビームを材料から散乱させると、残留応力、結晶方位、材料構造などの材料に関する情報を得ることができます。XRDには多くの応用分野があり、それぞれに特化した装置があります。

粉末X線回折

粉末X線回折は、多結晶試料の相分析や構造解析に最も一般的に応用されています。粉末試料に単色X線を照射し、X線回折パターンを生成します。このパターンは材料固有の指紋であり、材料に関する構造情報を与えます。これらのパターンは、ICDD PDF 4+などのデータベースにある既知のパターンと比較することで、正確な材料を特定することができます。その応用範囲は、鉱山からの鉱石の組成の決定から医薬品の品質管理まで多岐にわたります。

残留応力測定

X線回折は、結晶面間の距離（d-間隔）を測定することによって、材料の残留応力を測定するために使用できます。材料に張力がかかるとd-spacingは増加し、圧縮がかかるとd-spacingは減少します。

d-スペーシングは、ブラッグの法則（nλ = 2dsinθ）を用いて計算されます。

単色(λ)X線ビームが結晶試料に入射すると、角度θで建設的干渉が起こります。X線検出器で角度θを測定することで、d-間隔を計算することができ、これをひずみ値に変換することができます。最後に、フックの法則（応力＝ひずみ×弾性率）を用いて応力を求めます。X線回折法は非破壊で非常に正確であるため、残留応力の特性評価は、金属やセラミックのプロセス最適化、設計改善、故障解析に有用なツールとなっています。

ラウエX線回折

ラウエ回折は、単結晶材料の配向を定量化するために最も一般的に使用されます。また、結晶の完全性と無秩序性を評価するためにも使用されます。ラウエ回折法は、多色X線の平行ビームを結晶に照射し、回折像を2次元X線検出器に収集することで機能する。回折像は、結晶の配向と構造に対応したパターンの多数のスポットから構成される。ラウエ法の利点の一つは、高速で非破壊であることです。一般的な産業用途としては、ガスタービンエンジンで使用される単結晶タービンブレードの配向をチェックすることである。