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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenstrahlungserzeuger mit einer Anode, die mit einer Mehrzahl von Röntgenstrahlungserzeugungszonen versehen ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Röntgenanalysevorrichtung, die den Röntgenstrahlungserzeuger nutzt.
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STAND DER TECHNIK
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In Röntgenanalysevorrichtungen, d. h. Röntgendiffraktometern, Röntgenfluoreszenzgeräten, Kleinwinkelröntgenstreuungsgeräten und dergleichen, wird ein Prüfkörper für die Analyse gezielt mit erzeugten Röntgenstrahlen aus einem Röntgenstrahlungserzeuger bestrahlt. In einem typischen Röntgenstrahlungserzeuger werden aus einer Kathode erzeugte Elektronen mit der Oberfläche einer Anode in Kollision gebracht und erzeugen dadurch Röntgenstrahlen aus der Oberfläche der Anode. Die Region, in der die Elektronen kollidieren, d. h. der Bereich, in dem die Röntgenstrahlen erzeugt werden, wird typischerweise als Röntgenfokus bezeichnet.
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Die Wellenlänge der aus der Anode erzeugten Röntgenstrahlen wird durch das Material der Region bestimmt, die dem Röntgenfokus in der Anode entspricht. Bekannte Materialien für Anoden umfassen Cu (Kupfer), Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Co (Kobalt) und dergleichen. Das Material der Anode wird je nach Art der auszuführenden Analyse entsprechend ausgewählt. Für den Fall, dass eine Strukturanalyse eines Proteins durch ein Röntgendiffraktometer durchzuführen ist, würden mehrere aus der obigen Mehrzahl von Materialien ausgewählte Materialien eingesetzt.
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Gemäß Patentliteratur 1 wird in 1 der Literatur eine herkömmliche Ausgestaltung offenbart, bei der ein durch Ansaugen von Luft hergestellter Unterdruck verwendet wird, um das die Anode halternde Anodengehäuse in eine der Kathode gegenüberliegende Position zu bewegen und durch diese Bewegung eine von zwei Arten von Röntgenstrahlungserzeugungszone der Anode selektiv dort anzuordnen.
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In dieser herkömmlichen Vorrichtung wird mittels zweier Wandflächen, nämlich einer Wandfläche eines Gehäuses, das die Anode umfasst, und einer Wandfläche eines vorspringenden Elements, das aus dem Gehäuse herausragt, ein Zwischenraum ausgebildet, und in diesem Zwischenraum ist ein vom Anodengehäuse vorspringender Flansch angeordnet. Die Komponenten werden dann so angeordnet, dass die Kathode und eine der Röntgenstrahlungserzeugungszonen einander gegenüberliegen, wenn der Flansch des Anodengehäuses an die Wandflächen angestoßen ist, und die Kathode und eine andere der Röntgenstrahlungserzeugungszonen einander gegenüberliegen, wenn der Flansch des Anodengehäuses an die Wandfläche des vorspringenden Elements angestoßen ist.
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Das heißt, im Röntgenstrahlungserzeuger von Patentliteratur 1 sind zwei Röntgenstrahlungserzeugungszonen an entsprechenden, der Kathode gegenüberliegenden Positionen angeordnet, während die Wandfläche des Gehäuses und die Wandfläche des vorspringenden Elements als Anschläge bzw. Stopper verwendet werden. Bei diesem Verfahren besteht jedoch ein Problem darin, dass für eine Anode, die mit drei oder mehr Röntgenstrahlungserzeugungszonen versehen ist, nicht jede ihrer Röntgenstrahlungserzeugungszonen an einer der Kathode gegenüberliegenden Position stationiert werden kann.
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Gemäß 8 von Patentliteratur 1 wird ein Verfahren offenbart, bei dem eine Stoppervorrichtung für eine mit drei oder mehr Röntgenstrahlungserzeugungszonen versehene Anode so ausgelegt ist, dass das ferne Ende einer Anlaufschraube an einem Flansch des Gehäuses in Anschlag gebracht wird, um jede der Röntgenstrahlungserzeugungszonen an einer der Kathode gegenüberliegende Position zu stationieren. Bei diesem Verfahren wird der Gewindebetrag der Anlaufschraube verstellt, um die Position des fernen Endes zu verändern, so dass die Position, an der die Anode anschlägt, verändert werden kann.
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ZITATLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Japanische Ungeprüfte Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2008-269933
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Im Positionseinstellungsverfahren für die in Patentliteratur 1 offenbarten Röntgenstrahlungserzeugungszonen der Anode wird jedoch die Anlaufschraube manuell gedreht, und daher bestand ein Problem darin, dass es nicht möglich ist, die Aufgabe des Auswählens einer von mehreren Röntgenstrahlungserzeugungszonen und des Anordnens der Zone an einer der Kathode gegenüberliegenden Position zu automatisieren, und dass der Prozess nicht mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der genannten Probleme der vorbekannten Vorrichtungen entwickelt, und ein Ziel besteht darin, einen Röntgenstrahlungserzeuger und eine Röntgenanalysevorrichtung bereitzustellen, mit denen eine von drei oder mehr an einer Anode vorgesehenen Röntgenstrahlungserzeugungszonen an einer vorgeschriebenen Position gegenüber der Kathode stationiert werden kann und durch die der Betrieb automatisch und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
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PROBLEMLÖSUNG
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Der Röntgenstrahlungserzeuger (Röntgengenerator) gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Röntgenstrahlungserzeuger umfassend: eine Kathode zur Erzeugung von Elektronen; eine der Kathode gegenüberliegend vorgesehene Anode, die mit mehreren Röntgenstrahlungserzeugungszonen ist, die benachbart zueinander aufgereiht sind; ein Gehäuse zur Aufnahme der Kathode und der Anode in ihrem Innenraum und integriert mit der Kathode; ein Anodenstützkörper zum Stützen der Anode; Antriebsmittel zum Antreiben des Anodenstützkörpers dergestalt, dass der Anodenstützkörper und das Gehäuse einer relativen Vorschub- und Rückfahrbewegung unterliegen; und Anschlagelemente zum Stoppen der Bewegung des Anodenstützkörpers, wenn der Anodenstützkörper und das Gehäuse sich in eine einander annähernde Richtung bewegen. Die Anschlagelemente umfassen: eine mobile Plattform, die mit einem Abschnitt versehen ist, der zwischen den Anodenstützkörper und das Gehäuse einläuft und von dort herausläuft; ein Mobilplattform-Antriebsmittel zum Antreiben der mobilen Plattform; und mehrere Anschlagelemente jeweils unterschiedlicher Höhe, die im einlaufenden und auslaufenden Abschnitt der mobilen Plattform vorgesehen sind.
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Gemäß diesem Röntgenstrahlungserzeuger werden die mehreren Anschlagelemente unterschiedlicher Höhe von einem Mobilplattform-Antriebsmittel, wie einem Elektromotor, bewegt, wodurch die Positionen mehrerer Röntgenstrahlungserzeugungszonen der Anode verändert werden, wodurch sich das Einstellen der Position der Röntgenstrahlungserzeugungszonen automatisch statt manuell realisieren lässt.
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Herkömmlicherweise wurde zudem die ferne Endfläche einer Anlaufschraube als Stopper verwendet, um die Positionen von drei oder mehr Röntgenstrahlungserzeugungszonen einzustellen, und die Position des fernen Endes der Anlaufschraube wurde durch Verstellung des Gewindebetrags der Anlaufschraube verändert. Bei diesem Verfahren konnte die Position der Röntgenstrahlungserzeugungszonen nicht feineingestellt oder mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch jedes der mehreren Anschlagelemente unterschiedlicher Höhe selektiv zwischen den Anodenstützkörper und das Gehäuse platziert, wodurch die vom Anodenstützkörper gestützte Anode und die vom Gehäuse gehalterte Kathode in ihren relativen Positionen eingestellt werden, wodurch die relativen Positionen der Kathode und der Röntgenstrahlungserzeugungszonen an der Anode fein und mit hoher Genauigkeit positioniert werden können.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung kann die mobile Plattform so vorgesehen sein, dass sie in einem Zustand, in dem wenigstens eines der mehreren Anschlagelemente zwischen dem Anodenstützkörper und dem Gehäuse platziert ist, in der Lage ist, sich in eine Richtung näher zum Gehäuse oder vom Gehäuse weg zu bewegen. Mit dieser Ausgestaltung kann eine ungewollte Belastung der die Anschlagelemente tragenden mobilen Plattform verhindert werden.
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In der vorgenannten Ausgestaltung können die Anschlagelemente durch Federkraftelemente (z. B. Druckfedern) beaufschlagt werden. Mit dieser Ausgestaltung können die auf der mobilen Plattform beweglich vorgesehenen Anschlagelemente über die Federkraft der Federkraftelemente in einem natürlichen Zustand immer an einer gegebenen Position gehalten werden.
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In der vorgenannten Ausgestaltung können die Anschlagelemente Längen aufweisen, welche die Dicke der mobilen Plattform übersteigen, die Anschlagelemente können so vorgesehen sein, dass sie durch die mobile Plattform hindurchgehen, und die Anschlagelemente können so ausgelegt sein, dass ihr eines Ende in der Lage ist, entweder am Gehäuse oder am Anodenstützkörper anzustoßen, und das andere Ende des Anschlagelements in der Lage ist, an das entsprechend andere von Gehäuse oder Anodenstützkörper anzustoßen.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung kann die mobile Plattform eine rotierende Platte sein, die mehreren einlaufenden und auslaufenden Abschnitte können Peripherieabschnitte der rotierenden Platte sein, und die mehreren Anschlagelemente können an verschiedenen Positionen der Peripherieabschnitte der rotierenden Platte vorgesehen sein. Mit dieser Ausgestaltung lassen sich die Anschlagelemente der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise realisieren.
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Im vorgenannten Röntgenstrahlungserzeuger, der eine rotierende Platte als mobile Plattform aufweist, kann das Mobilplattform-Bewegungsmittel ein Elektromotor sein, der Elektromotor kann ein Motor sein, der einen Hauptkörperabschnitt und eine Abtriebswelle, die sich aus dem Inneren des Hauptkörperabschnitts nach außen erstreckt, aufweist, die rotierende Platte kann an der Abtriebswelle angebracht sein, und der Hauptkörperabschnitt des Motors kann am Anodenstützkörper oder am Gehäuse befestigt sein.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung können am Anodenstützkörper oder am Gehäuse mehrere Anschlagelemente vorgesehen sein. Dadurch lässt sich die Positionierung der Anode mit hoher Genauigkeit durchführen.
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Der die mehreren Anschlagelemente einsetzende Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung kann ein Dichtungselement zur luftdichten Abteilung eines Raums zwischen dem Anodenstützkörper und dem Gehäuse aufweisen. In diesem Röntgenstrahlungserzeuger können die mehreren Anschlagelemente punktsymmetrisch zur Mittelachse des Dichtungselements in einer senkrecht zur Mittelachse stehenden Ebene oder liniensymmetrisch zu einer durch die Mittelachse verlaufenden Linie angeordnet sein. Dadurch kann die Genauigkeit der Anodenpositionierung weiter verbessert werden.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung, der eine Mehrzahl der Anschlagelemente nutzt, können die Anschlagelemente in einem jeweils distanzgleichen Abstand zur Mittelachse des Dichtungselements und in einem jeweils winkelgleichen Abstand um die Mittelachse herum angeordnet sein. Dadurch kann die Genauigkeit der Anodenpositionierung weiter verbessert werden.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung kann der Raum zwischen dem Anodenstützkörper und dem Gehäuse durch einen Faltenbalg luftdicht abgetrennt werden. Das heißt, das Dichtungselement kann durch den Faltenbalg ausgebildet werden. Die Anschlagelemente können außerhalb des Faltenbalgs vorgesehen sein. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich Röntgenstrahlungserzeuger leicht herstellen.
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Im Röntgenstrahlungserzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Anodenstützkörper ein Anodengehäuse, das die Anode haltert und sich zur Außenseite der Anode erstreckt, und eine Stützplatte, die am Anodengehäuse befestigt ist und sich in einer die Ausdehnungsrichtung des Anodengehäuses querenden Richtung erstreckt, aufweisen. Das Antriebsmittel und die Anschlagelemente können auf der Stützplatte angeordnet sein. Mit dieser Ausgestaltung kann eine Struktur zum Stützen der Anode auf einfache Weise ausgebildet werden, und der das Antriebsmittel und die Anschlagelemente umfassende Röntgenstrahlungserzeuger kann kompakt gehalten werden.
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Die Röntgenanalysevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Röntgenanalysevorrichtung, die einen Röntgenstrahlungserzeuger der oben offenbarten Ausgestaltung und ein röntgenoptisches System, das die vom Röntgenstrahlungserzeuger erzeugten Röntgenstrahlen nutzt, umfasst. Das röntgenoptische System kann beispielsweise ein optisches System sein, das eine Kombination von Divergenzspalt, Streuschlitz, Aufnahmeschlitz, Röntgenstrahldetektor 13 und dergleichen umfasst. Im röntgenoptischen System können neben diesen röntgenoptischen Elementen weitere Elemente enthalten sein.
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VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß dem Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung werden die mehreren Anschlagelemente unterschiedlicher Höhe vom Mobilplattform-Bewegungsmittel bewegt, das ein Elektromotor oder dergleichen ist, wodurch eines der mehreren Anschlagelemente zur Verwendung ausgewählt werden kann. Im Ergebnis kann die Positionierung der Röntgenstrahlungserzeugungszonen automatisch, nicht manuell, ausgeführt werden.
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Herkömmlicherweise wurde außerdem die ferne Endfläche einer Anlaufschraube als Stopper zur Einstellung der Positionen von drei oder mehr Röntgenstrahlungserzeugungszonen verwendet, und die Position der fernen Endfläche der Anlaufschraube wurde durch Verstellung des Gewindebetrags der Anlaufschraube verändert. Bei diesem Verfahren konnte die Position der Röntgenstrahlungserzeugungszonen nicht automatisch mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
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Im Gegensatz dazu wird gemäß dem Röntgenstrahlungserzeuger der vorliegenden Erfindung jeweils eines der mehreren Anschlagelemente unterschiedlicher Höhe zwischen den Anodenstützkörper und das Gehäuse gestellt, wodurch mehrere Röntgenstrahlungserzeugungszonen, die sich an mehreren unterschiedlichen Positionen an der Anode befinden, feineingestellt und mit hoher Genauigkeit in Bezug zur Kathode positioniert werden können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht, die eine Ausführungsform der Röntgenanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist eine Vorderansicht, die eine Ausführungsform des Röntgenstrahlungserzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung entlang Pfeil A in 1 darstellt;
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3 ist eine Querschnittsansicht, welche die Längsquerschnittsstruktur des Röntgenstrahlungserzeugers entlang der Linie B-B von 2 darstellt;
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4 ist eine Querschnittsansicht, welche die planare Querschnittsstruktur des Röntgenstrahlungserzeugers entlang der Linie C-C von 2 darstellt;
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5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie G-G von 2 und zeigt die Längsquerschnittsstruktur einer Hilfseinheit, die ein Hauptteil des Röntgenstrahlungserzeugers ist;
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6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie K-K von 2 und zeigt die Längsquerschnittsstruktur einer Stoppervorrichtung, die ein weiterer Hauptteil des Röntgenstrahlungserzeugers ist;
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7 ist eine Draufsicht und zeigt die planare Struktur der Stoppervorrichtung entlang der Linie M-M von 6;
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8 ist eine Seitenansicht der Stoppervorrichtung entlang der Linie N-N von 7;
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9 ist eine Seitenansicht und zeigt die in 8 dargestellte Stoppervorrichtung bei der Durchführung einer Stopperfunktion; und
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10 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform der Röntgenanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der Röntgenstrahlungserzeuger und die Röntgenanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungsformen beschrieben. Es wird deutlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. In den an die vorliegende Beschreibung angehängten Figuren werden Einzelbestandteile in bestimmten Einzelfällen für ein besseres Verständnis der kennzeichnenden Merkmale abweichend vom originalen Maßstab dargestellt.
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(Röntgendiffraktometer)
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1 ist eine Vorderansicht zur Darstellung eines Röntgendiffraktometers 1 als eine Ausführungsform der Röntgenanalysevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung. Die in der Papierblattebene der Zeichnung verlaufende Richtung ist die vertikale Richtung, und die senkrecht zum Papierblatt verlaufende Richtung ist die horizontale Richtung. Dieses Röntgendiffraktometer 1 weist einen Röntgenstrahlungserzeuger 2 und ein Goniometer 3 auf. Das Goniometer 3 weist eine θ-Rotationsplattform 4, eine 2θ-Rotationsplattform 5 und einen aus der 2θ-Rotationsplattform 5 herausragenden Detektor-Arm 6 auf.
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Die θ-Rotationsplattform 4 ist um die eigene Mittelachse ω drehbar. Die Mittelachse ω erstreckt sich in 1 in der Richtung senkrecht zum Papierblatt. Die 2θ-Rotationsplattform 5 ist ebenso um die gleiche Mittelachse ω drehbar. Zwischen dem Röntgenstrahlungserzeuger 2 und dem Goniometer 3 ist ein Divergenzspalt 7 vorgesehen. Dieser Divergenzspalt 7 reguliert die Divergenz der aus dem Röntgenstrahlungserzeuger 2 austretenden Röntgenstrahlen und bewirkt, dass die Röntgenstrahlen einen Prüfkörper S bestrahlen.
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Ein Prüfkörperhalter 10 ist abnehmbar an der θ-Rotationsplattform 4 angebracht, und der zu messende Prüfkörper S wird im Prüfkörperhalter 10 aufgenommen. Beispielsweise kann der Prüfkörper S in eine am Prüfkörperhalter 10 vorgesehene Aussparung oder Durchgangsöffnung eingelegt werden. Am Detektor-Arm 6 sind über ein Röntgenstrahldetektionsmittel ein Streuschlitz 11, ein Aufnahmeschlitz 12 und ein zweidimensionaler Röntgenstrahldetektor 13 vorgesehen. Der Streuschlitz 11 verhindert, dass für die Zwecke der Analyse unerwünschte Streustrahlen in den Röntgenstrahldetektor 13 gelangen. Der Aufnahmeschlitz 12 lässt aus dem Prüfkörper S austretende sekundäre Röntgenstrahlen, z. B. gebeugte Röntgenstrahlen, passieren, während er andere, unerwünschte Röntgenstrahlen blockiert.
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Der zweidimensionale Röntgenstrahldetektor 13 weist einen zweidimensionalen Sensor 14 auf. Der zweidimensionale Sensor 14 ist ein Röntgensensor mit einer Positionsauflösungsfunktion in einem zweidimensionalen Bereich (d. h. innerhalb einer Ebene). Eine Positionsauflösungsfunktion ist eine Funktion zur Erkennung der Röntgenstrahlintensität je Position. Dieser zweidimensionale Sensor 14 ist ein Röntgenstrahldetektor mit beispielsweise einer Mehrzahl von zweidimensional (d. h. ebenflächig) angeordneten photonenzählertypischen Pixeln. Der Sensor hat als Funktion das Ausgeben elektrischer Signale einer Größenordnung, die der Intensität der von den einzelnen photonenzählertypischen Pixeln aufgenommenen Röntgenstrahlintensität entspricht. Daher ist der zweidimensionale Sensor 14 zum gleichzeitigen Aufnehmen von flächigen Röntgenstrahlen aus einer Mehrzahl von Pixeln und zum unabhängigen Ausgeben von elektrischen Signalen aus jedem dieser Pixel ausgelegt.
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Der zweidimensionale Sensor 14 könnte auch aus einem zweidimensionalen ladungsgekoppelten (CCD-)Sensors ausgestaltet sein. Ein zweidimensionaler CCD-Sensor ist ein zweidimensionaler Sensor, in dem einzelne Pixel zum Aufnehmen von Röntgenstrahlen durch ladungsgekoppelte Bausteine (CCDs) ausgebildet werden.
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Je nach Art der ausgeführten Messung könnte an Stelle des zweidimensionalen Röntgenstrahldetektors 13 ein eindimensionaler Röntgenstrahldetektor verwendet werden. Ein eindimensionaler Röntgenstrahldetektor ist ein Röntgendetektor mit einer Positionsauflösungsfunktion in einem eindimensionalen Bereich (d. h. in einem linearen Bereich). Der eindimensionale Röntgenstrahldetektor kann beispielsweise ein positionsempfindlicher Proportionalzähler (PSPC), ein Röntgenstrahldetektor, der einen eindimensionalen CCD-Sensor nutzt, ein Röntgenstrahldetektor, in dem eine Mehrzahl von photonenzählertypischen Pixeln eindimensional angeordnet ist, oder dergleichen sein.
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Je nach Art der ausgeführten Messung kann an Stelle eines zweidimensionalen Röntgenstrahldetektors ein 0(null)-dimensionaler Röntgenstrahldetektor verwendet werden. Ein 0(null)-dimensionaler Röntgenstrahldetektor ist ein Röntgendetektor ohne Positionsauflösungsfunktion in Bezug auf die Röntgenstrahlintensität. Dieser 0(null)-dimensionale Röntgenstrahldetektor kann beispielsweise ein Röntgenstrahldetektor, der einen Proportionalzähler (PC) nutzt, ein Röntgenstrahldetektor, der einen Szintillationszähler (SC) nutzt, oder dergleichen sein.
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Der Röntgenstrahlungserzeuger 2 ist an einer gegebenen Position gesichert angeordnet. Dieser Röntgenstrahlungserzeuger 2 umfasst eine Kathode 16, die durch elektrisches Leiten thermische Elektronen emittiert, und eine Drehanode 17, die der Kathode 16 gegenüber angeordnet ist. Emittierte Elektronen von der Kathode 16 prallen mit hoher Geschwindigkeit auf die äußere Peripheriefläche der Drehanode 17. Der Bereich, in dem die Elektronen aufprallen, ist ein Röntgenfokus F, und in diesem Röntgenfokus werden Röntgenstrahlen erzeugt. Die flächige Form des Röntgenfokus beträgt zum Beispiel 0,2 mm × 2 mm. Die von der Drehanode 17 erzeugten Röntgenstrahlen R1, deren Divergenzwinkel dann durch den Divergenzspalt 7 reguliert wurde, treffen auf dem Prüfkörper S auf.
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Die θ-Rotationsplattform 4 dreht sich um die Achse ω und wird dabei von einer θ-Rotationsantriebsvorrichtung 20 angetrieben. Diese Rotation ist eine diskontinuierliche Drehung mit vorgeschriebenen Schrittwinkeln oder eine kontinuierliche Drehung mit vorgeschriebener Winkelgeschwindigkeit. Diese Drehung der θ-Rotationsplattform 4 ist eine Drehung, die stattfindet, um den Einfallswinkel θ der Röntgenstrahlen auf den Prüfkörper S zu ändern, und wird typischerweise θ-Rotation genannt.
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Die 2θ-Rotationsplattform 5 dreht sich um die Achse ω und wird dabei von einer 2θ-Rotationsantriebsvorrichtung 21 angetrieben. Diese Drehung wird typischerweise als 2θ-Rotation bezeichnet. Diese 2θ-Rotation ist eine Drehung, die so stattfindet, dass, wenn sekundäre Röntgenstrahlen (z. B. gebeugte Röntgenstrahlen) R2 vom Prüfkörper S zu Zeitpunkten erzeugt werden, an denen Röntgenstrahlen mit einem Einfallswinkel θ auf den Prüfkörper auftreffen, die sekundären Röntgenstrahlen vom Röntgenstrahldetektor 13 aufgenommen werden können.
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Die θ-Rotationsantriebsvorrichtung 20 und die 2θ-Rotationsantriebsvorrichtung 21 können mit beliebigen Rotationsantriebsvorrichtungen ausgestaltet werden. Eine solche Rotationsvorrichtung kann beispielsweise aus einer Rotationskraftquelle und einer Kraftübertragungsvorrichtung ausgestaltet sein. Die Rotationskraftquelle kann beispielsweise mit einem drehzahlgeregelten Motor, z. B. Servomotor, oder einem Schrittmotor ausgestaltet sein. Die Kraftübertragungsvorrichtung kann beispielsweise mit einer an der Abtriebswelle der Rotationskraftquelle befestigten Schnecke und einem mit der Schnecke kämmenden Schneckenrad ausgestaltet sein und ist an der Mittelwelle der θ-Rotationsplattform 4 oder an der Mittelwelle der 2θ-Rotationsplattform 5 befestigt.
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Wenn die θ-Rotationsplattform 4 und der auf ihr installierte Prüfkörper S eine θ-Rotation erfahren und die 2θ-Rotationsplattform 5 und der von ihr gestützte Röntgenstrahldetektor 13 eine 2θ-Rotation erfahren, ist der Röntgenfokus F fest auf einem zur Achse ω zentrierten Goniometerkreis Cg angeordnet, während der Röntgenerfassungspunkt des Aufnahmeschlitzes 12 sich über den Goniometerkreis Cg bewegt. Während der θ-Rotation des Prüfkörpers S und 2θ-Rotation des Röntgenstrahldetektors 13 befinden sich der Röntgenstrahlfokus F, die ω-Achse und der Röntgenstrahl-Erfassungspunkt des Aufnahmeschlitzes 12 auf einem Fokussierkreis Cf. Der Goniometerkreis Cg ist ein hypothetischer Kreis mit konstantem Radius, und der Fokussierkreis Cf ist ein hypothetischer Kreis, dessen Radius sich in Verbindung mit Änderungen des Winkels θ und des Winkels 2θ ändert.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das röntgenoptische System mit dem Divergenzspalt 7, dem Prüfkörper S, dem Streuschlitz 11, dem Aufnahmeschlitz 12 und dem Röntgenstrahldetektor 13 ausgestaltet. Bei Bedarf kann das röntgenoptische System weitere röntgenoptische Elemente beinhalten. Solche röntgenoptischen Elemente könnten zum Beispiel ein Kollimator, ein Sollerschlitz, ein Monochromator oder dergleichen sein.
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Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise des Röntgendiffraktometers 1 gemäß obiger Ausgestaltung.
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Zuerst werden die verschiedenen vorhandenen röntgenoptischen Elemente auf dem vom Röntgenfokus F zum Röntgendetektor 13 führenden Röntgenpfad auf der röntgenoptischen Achse positionskorrekt ausgerichtet. Das heißt, es erfolgt eine Einstellung der optische Achse. Als nächstes werden der Röntgenstrahl-Einfallswinkel θ zum Prüfkörper S und der Beugungswinkel 2θ des Röntgendetektors 13 auf die gewünschten Ausgangspositionen (Nullstellungen) eingestellt.
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Als nächstes werden ausgehend von der Kathode 16 thermische Elektronen erzeugt, indem Strom durch die Kathode 16 geleitet wird, um diese zu erwärmen. Diese Elektronen, obwohl sie in Vorschubrichtung durch ein elektrisches Feld eingeschränkt werden, das gewöhnlich durch einen Wehnelt-Zylinder (nicht dargestellt) angelegt wird, prallen mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche der Drehanode 17 und bilden den Röntgenfokus F. Röntgenstrahlen einer vom Material der Drehanode 17 abhängigen Wellenlänge werden dann aus dem Röntgenfokus F emittiert. Der Strom, der aufgrund der elektrischen Zuleitung zur Kathode 16 von der Kathode 16 zur Anode 17 fließt, wird typischerweise als Röhrenstrom bezeichnet. Zur Beschleunigung der Elektronen, die von der Kathode 16 emittiert werden und mit der Drehanode 17 kollidieren, wird eine vorgeschriebene hohe Spannung über die Kathode 16 und die Drehanode 17 angelegt. Diese Spannung wird typischerweise als Röhrenspannung bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Röhrenspannung und der Röhrenstrom auf 30–60 kV bzw. 10–120 mA eingestellt. Das Drehanodenmaterial wird weiter unten erörtert.
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Die aus dem Röntgenstrahlungserzeuger 2 emittierten und divergierenden Röntgenstrahlen R1 umfassen kontinuierliche Röntgenstrahlen, die Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen umfassen, und charakteristische Röntgenstrahlen spezifischer Wellenlänge. Für den Fall, dass eine Auswahl gewünschter charakteristischer Röntgenstrahlen aus diesen Röntgenstrahlen gewünscht ist, ist auf dem vom Röntgenstrahlungserzeuger 2 zum Prüfkörper S führenden röntgenoptischen Pfad ein einfallseitiger Monochromator ("Einfallmonochromator") vorgesehen. Die Röntgenstrahlen R1, deren Divergenz durch den Divergenzspalt 7 reguliert wird, bestrahlen den Prüfkörper S. In Intervallen, in denen der Prüfkörper eine θ-Rotation erfährt und der Röntgenstrahldetektor 13 eine 2θ-Rotation erfährt, wenn die auf den Prüfkörper S einfallenden Röntgenstrahlen R1 eine vorgeschriebene Rotationsbedingung in Bezug auf die Kristallgitterebenen im Prüfkörper, insbesondere einen dem Braggschen Beugungswinkel entsprechenden Winkelzustand, erfüllen, werden vom Prüfkörper S sekundäre Röntgenstrahlen, z. B. gebeugte Strahlen R2, mit einem Beugungswinkel von 2θ erzeugt. Diese gebeugten Strahlen R2 passieren den Streuschlitz 11 und den Aufnahmeschlitz 12 zur Aufnahme durch den Röntgendetektor 13. Der Röntgendetektor 13 gibt ein Signal aus, das von der Zählung der an einzelnen Pixeln des Röntgendetektors 13 aufgenommenen Röntgenstrahlen abhängig ist, und auf Grundlage dieses Ausgabesignals wird die Röntgenstrahlintensität berechnet.
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Der oben beschriebene Prozess zur Berechnung der Röntgenstrahlintensität wird an jedem Winkel der einfallenden Röntgenstrahlwinkel θ und Beugungswinkel 2θ durchgeführt, wobei im Ergebnis an jeder Winkelposition des Beugungswinkels 2θ eine Röntgenstrahlintensität I (2θ) abgeleitet wird. Durch Abbilden der Röntgenstrahlintensität I (2θ) in Flächenkoordinaten, bei denen der Beugungswinkel 2θ die horizontale Achse und die Röntgenstrahlintensität I die vertikale Achse ist, wird ein Röntgenstrahlbeugungsdiagramm bekannten Typs abgeleitet. Durch anschließendes Beobachten der erzeugten Intensität (I) und des Winkels (2θ), bei dem die im Röntgenstrahlbeugungsdiagramm erscheinende Spitzenwertwellenform der Röntgenstrahlintensität erzeugt wird, kann die interne Struktur des Prüfkörpers S analysiert werden.
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(Röntgenstrahlungserzeuger)
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Nachstehend wird der Röntgenstrahlungserzeuger 2 im Detail beschrieben.
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2 zeigt den Röntgenstrahlungserzeuger 2, der entlang Pfeil A in 1 betrachtet wird. 3 zeigt die Längsquerschnittsstruktur des Röntgenstrahlungserzeugers 2 entlang der Linie B-B von 2. 4 zeigt die planare Querschnittsstruktur des Röntgenstrahlungserzeugers entlang der Linie C-C von 2. Der Röntgenstrahlungserzeuger 2 in 2 und 4 weist die zuvor erwähnte Kathode 16, die zuvor erwähnte Drehanode 17, eine Anodeneinheit 24, welche die Drehanode 17 umfasst, und einen Faltenbalg 36 als Dichtmaterial auf.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein geschweißter Faltenbalg 36 eingesetzt. Der geschweißte Faltenbalg weist eine Akkordeonform auf, in der die äußeren Peripherien und inneren Peripherien mehrerer dünner ringförmiger Metallplatten durch Schweißen zusammengefügt werden. Der Faltenbalg 36 ist von runder Form, wenn in Richtung von Pfeil A betrachtet, und insgesamt von zylindrischer Form. An der äußeren Peripheriefläche der Drehanode 17 sind mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform fünf) Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E vorgesehen, die benachbart zueinander aufgereiht sind. Die Mittelachse X1 der zylindrischen Form des Faltenbalgs 36 erstreckt sich in der Richtung, in der die Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A bis 27E gereiht sind (vertikale Richtung in 4).
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Ein Ende des Faltenbalgs 36 (z. B. das oberseitige Ende in 4) ist fest mit dem ersten Flansch 36a verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Das andere Ende des Faltenbalgs 36 (das unterseitige Ende in 4) ist fest mit einem zweiten Flansch 36b verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Wie in 2 zu sehen, ist die Form des ersten Flansches 36a rundflächig.
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Für die Flächenform und Dicke des ersten Flansches 36a und des zweiten Flansches 36b kann neben den dargestellten Formen nach Bedarf eine beliebige Form gewählt werden. In einigen Fällen kann der Faltenbalg 36 durch einen geformten Faltenbalg an Stelle eines geschweißten Faltenbalgs oder durch einen Faltenbalg anderer Ausgestaltung ausgebildet werden. Geformte Faltenbälge sind Faltenbälge, die durch ein Formverfahren statt Schweißen ausgebildet werden.
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In 3 und 4 ist der erste Flansch 36a des Faltenbalgs 36 durch eine Schraube oder ein anderes Befestigungsmittel an einem Basiselement 29 befestigt, das ein Metallelement ist. Ein O-Ring (d. h. ein elastischer Ring) 23 zur Sicherstellung der Luftdichtheit ist zwischen dem Basiselement 29 und dem ersten Flansch 36a zwischengelegt. Das Basiselement 29 und der erste Flansch 36a bilden ein Gehäuse 25. Das Gehäuse 25 weist einen Innenraum H zur Aufnahme der Anode 17 und der Kathode 16 auf. Das Basiselement 29 (und damit das Gehäuse 25) und die Kathode 16 sind integriert.
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In einem Abschnitt des Basiselements 29 des Gehäuses 25 ist ein Röntgenstrahlfenster 28 zur Extraktion der von der Drehanode 17 erzeugten Röntgenstrahlen R1 vorgesehen. Das Röntgenstrahlfenster 28 ist aus einem Material ausgebildet, durch das Röntgenstrahlen hindurchdringen können, beispielsweise aus Beryllium (Be).
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Die Drehanodeneinheit 24 weist ein Anodengehäuse 26 auf, das die Drehanode 17 haltert und sich zur Außenseite der Drehanode 17 erstreckt. Das Anodengehäuse 26 haltert die Drehanode 17 drehbar um die Achse X0, wie durch Pfeil D verdeutlicht. Das Basiselement 29 und das Anodengehäuse 26 sind beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Das Anodengehäuse 26 ist in zylindrischer Form ausgestaltet, wenn aus der Richtung von Pfeil A betrachtet. Das Basiselement 29 ist in zylindrischer Form ausgestaltet, wenn aus der Richtung von Pfeil A betrachtet. Das Basiselement 29 kann auch eine eckige Röhrenform aufweisen.
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Die Drehanode 17 wird dadurch ausgebildet, dass mehrere Arten (in der vorliegenden Ausführungsform fünf Arten) von Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E an der äußeren Peripheriefläche eines aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung) gebildeten Grundelements in Reihe angeordnet werden. Die Drehanode 17 hat eine Topfform mit flächig verschlossener Oberseite, wie in 4 dargestellt. Die Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E sind in Ausdehnungsrichtung der Mittelachse X0 der Drehanode 17 (d. h. in Axialrichtung der Drehanodeneinheit 24) aneinander gereiht und in Ringform in Form von Bändern vorgesehen. Die Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E sind aus jeweils unterschiedlichen Materialien ausgebildet, wobei jedes Material aus beispielsweise Cu, Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Co (Kobalt) oder anderen Metallen gewählt ist.
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Die Materialien Mo, Cr und Co werden auf einem Cu-Grundelement beispielsweise durch Ionenplattieren, Plattieren, Aufschrumpfen oder ein anderes geeignetes Filmbildungsverfahren ausgebildet. Die Breiten der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E in Axialrichtung sind jeweils gleich lang eingestellt. Wenn die Abmessungen des Röntgenfokus F insbesondere 0,2 mm × 2 mm betragen, werden die Breiten der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E in Axialrichtung auf etwa 3 mm eingestellt.
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Das Anodengehäuse 26 ist in allgemein zylindrischer Form zentriert auf der Achse X0 ausgebildet. Wie in 3 zu sehen, sind im Innenraum des Anodengehäuses 26 eine mit der Drehanode 17 integrierte rotierende Welle 30, ein als Rotationsantriebsvorrichtung für den Drehantrieb der rotierenden Welle 30 dienender Elektromotor 40, eine um die rotierende Welle 30 herum vorgesehene Magnetdichtungsvorrichtung 38 und ein Wasserkanal 31 für Wasser zur Kühlung der Drehanode 17 vorgesehen. Die Drehanode 17 dreht sich bei Antrieb durch den Motor 40. Die Drehzahl der Drehanode 17 beträgt zum Beispiel 6.000 U/min.
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Die Magnetdichtungsvorrichtung 38 ist eine Wellendichtungsvorrichtung zum Halten eines Differenzdrucks zwischen dem Innenraum H des Gehäuses 25, der sich in einem Hochvakuumzustand befindet, und dem Innenraum des Anodengehäuses 26, der mit atmosphärischem Druck in Verbindung steht. Die Magnetdichtungsvorrichtung 38 weist ein Magnetfluid auf, das durch Magnetkraft auf die äußere Peripheriefläche der rotierenden Welle 30 abgeschieden wird. Durch dieses Magnetfluid wird ein hohes Vakuum auf einer Seite der Magnetdichtungsvorrichtung 38 und atmosphärischer Druck auf der anderen Seite gehalten. Da das Magnetfluid kein erhebliches Drehmoment auf die rotierende Welle 30 ausübt, behindert die Magnetdichtungsvorrichtung 38 nicht die Drehung der rotierenden Welle 30.
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Der Wasserkanal 31 ist an eine Wasserzuführöffnung 46 und eine Wasseraustragsöffnung 47 angeschlossen, die am hinteren Ende des Anodengehäuses 26 (linkes Ende in 3) vorgesehen sind. Kühlwasser, das aus der Wasserzuführöffnung 46 in das Anodengehäuse 26 eingeleitet wird, wird durch den Auslaufabschnitt des Wasserkanals 31 zum Innenraum der Drehanode 17 geführt und kühlt die Drehanode 17 von innen her und läuft anschließend durch den Rücklaufabschnitt des Wasserkanals 31 und wird aus der Wasseraustragsöffnung 47 nach draußen geführt.
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Die Innenstruktur der Drehanodeneinheit
24 ist allgemein wie oben beschrieben. Insbesondere kann die Innenstruktur der zum Beispiel in der
japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung 2008-269933 offenbarten Drehanodeneinheit übernommen werden.
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In 3 und 4 ist der zweite Flansch 36b des Faltenbalgs 36 an einem Flansch 35 befestigt, der am Anodengehäuse 26 vorgesehen ist. Der Faltenbalg 36 hält den Innenraum H des Gehäuses 25 gegenüber dem atmosphärischen Druck in einem luftdichten Zustand. Wie in 4 dargestellt, ist dieser Innenraum H mit einer Absaugvorrichtung 34 verbunden. Die Absaugvorrichtung 34 zieht Luft aus diesem Innenraum H ab und hält ein hohes Vakuum (nachfolgend vereinfacht als „Vakuumzustand“ bezeichnet) im Innenraum H.
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Die Absaugvorrichtung 34 kann beispielsweise als Kombination einer Rotationspumpe und einer Turbomolekularpumpe ausgestaltet sein. Die Rotationspumpe ist eine Pumpe, die den Druck im Innenraum H auf ein geringes Vakuum reduzieren kann. Die Turbomolekularpumpe ist eine Pumpe, welche die durch die Rotationspumpe druckreduzierte Atmosphäre weiter auf einen Hochvakuumzustand bringen kann. Durch die Wirkung dieser Turbomolekularpumpe kann der Umgebungsbereich der Drehanode 17 und der Kathode 16 mit einem Hochvakuum von 10–3 Pa oder weniger beaufschlagt werden. Vorausgesetzt, dass der Innenraum des Gehäuses 25 in einen Hochvakuumzustand versetzt werden kann, kann eine Kombination aus einer anderen Hochvakuumpumpe an Stelle der Turbomolekularpumpe und einer anderen Hilfspumpe an Stelle der Rotationspumpe eingesetzt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 25 an einem geeigneten Ort des Röntgendiffraktometers 1 von 1 befestigt. In 4 ist der Faltenbalg 36 ein Element, das entlang der eigenen Mittelachse X1 verlängerbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform weicht die Drehmittelachse X0 der Drehanode 17 von der Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ab. Natürlich kann die Drehmittelachse X0 des Anodengehäuses 26 auf die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ausgerichtet sein.
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Durch Anordnen des Faltenbalgs 36 zwischen dem Gehäuse 25 und dem Anodengehäuse 26 von 4 kann der die Anode 17 umgebende Innenraum H durch die Ausdehnung und Zusammenziehung des Faltenbalgs 36 in einem luftdichten Zustand gehalten werden, selbst wenn der zweite Flansch 36b einer Vorschub- oder Rückfahrbewegung in Bezug auf das Gehäuse 25 unterworfen ist. In der vorliegenden Ausführungsform stellen das Anodengehäuse 26 und der zweite Flansch 36b einen Anodenstützkörper 32 zum Stützen der Anode 17 dar.
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In 2 ist die Fläche 36c des zweiten Flansches 36b auf der von der Anode 17 abgewandten Seite (Vorderseite in 2) mit mehreren (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Luftzylindern 41a, 41b als Antriebsmittel, mehreren (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) linearen Führungen 42a, 42b als Führungsmittel, mehreren (in der vorliegenden Ausführungsform vier) Hilfseinheiten 43a, 43b, 43c 43d als Federkraftbeaufschlagungsmittel und mehreren (in der vorliegenden Ausführungsform vier) Stoppervorrichtungen 44a, 44b, 44c, 44d als Anschlagelemente versehen. Der zweite Flansch 36b des Faltenbalgs 36 funktioniert auf diese Weise als Tragplatte zum Stützen dieser Vorrichtungen, d. h. zum Stützen der Luftzylinder 41, 41b, der linearen Führungen 42a, 42b, der Hilfseinheiten 43a, 43b, 43c, 43d und der Stoppervorrichtungen 44a, 44b 44c, 44d. Nachfolgend wird der zweite Flansch 36b gelegentlich als Stützplatte 36b bezeichnet.
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In 4 weisen die linearen Führungen 42a, 42b Schwalbenschwanz-Leisteneinheiten 55 und Schwalbenschwanz-Nuteneinheiten 56 auf. Die Schwalbenschwanz-Leisteneinheiten 55 umfassen einen Tragständer 57a, der an der Oberfläche 36c der Stützplatte 36b befestigt ist, und eine Schwalbenschwanzleiste 58, die als geführtes Element dient und an einer Seitenfläche des Tragständers 57a vorgesehen ist. Der Tragständer 57a und die Schwalbenschwanzleiste 58 erstrecken sich in Richtung der Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36. Die Schwalbenschwanz-Nuteneinheiten 56 umfassen einen Tragständer 57b, der am das Gehäuse 25 bildenden ersten Flansch 36a befestigt ist, und ein Schwalbenschwanz-Nutelement 59, das als führendes Element dient und an einer Seitenfläche des Tragständers 57b vorgesehen ist. Der Tragständer 57b und das Schwalbenschwanz-Nutelement 59 erstrecken sich auch in Richtung der Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36.
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Die Schwalbenschwanzleisten 58 sind passend zu den Schwalbenschwanznuten der Schwalbenschwanz-Nutelemente 59. Das Einpassen der Schwalbenschwanzfedern und der Schwalbenschwanznuten umfasst ein Einpassen dergestalt, dass die Teile in Längsrichtung verschiebbar sind (d. h. gleitgelagert verfahren können), aber nicht in Richtungen senkrecht zur Längsrichtung aus dem Passzustand abheben können. Der die Anode 17 stützende Anodenstützkörper 32 bewegt sich parallel zum Gehäuse 25, wie durch Pfeil E und Pfeil J angezeigt, und wird dabei durch die linearen Führungen 42a, 42b geführt. Durch diese Wirkung der linearen Führungen 42a, 42b wird der Anodenstützkörper 32 so geführt, dass er keinem seitlichen Schaukeln oder Kippen ausgesetzt ist. Auf diese Weise kann die Anode 17 eine parallele Bewegung erfahren, ohne im Innenraum H des Gehäuses 25 seitlich abzuweichen.
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Wie in 3 zu sehen, weisen die in 2 dargestellten Luftzylinder 41a, 41b einen Zylinderkörper 48 und einen Ausfahrstab 49 auf. Der Zylinderkörper 48 ist an der Oberfläche 36c der Stützplatte 36b auf der Seite befestigt, die der Anode 17 entgegengesetzt ist. Das ferne Ende des Ausfahrstabs 49 ist über eine Schraube 50 am ersten Flansch 36a, d. h. am Gehäuse 25, befestigt.
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Der Zylinderkörper 48 ist mit einer ersten Luftanschlussöffnung 51 und einer zweiten Luftanschlussöffnung 52 versehen. Diese Luftanschlussöffnungen sind mit einer nicht dargestellten Luftversorgungsquelle verbunden. Wenn Luft zur ersten Luftanschlussöffnung 51 geführt wird, erfährt der Ausfahrstab 49 eine Ausfahrbewegung. Aufgrund dieser Ausfahrbewegung erfährt die Stützplatte 36b eine Parallelbewegung in einer Richtung vom Gehäuse 25 weg, wie durch Pfeil E dargestellt. Wenn Luft zur zweiten Luftanschlussöffnung 52 geführt wird, erfährt der Ausfahrstab 49 eine Einfahrbewegung. Aufgrund dieser Einfahrbewegung erfährt die Stützplatte 36b eine Parallelbewegung in Richtung auf das Gehäuse 25 zu, wie durch Pfeil J dargestellt. Wenn die Stützplatte 36b eine Parallelbewegung in Richtung von Pfeil E oder in Richtung von Pfeil J vollführt, erfährt die integrierte Anode 17 eine Parallelbewegung in die gleiche Richtung. Aufgrund dieser Parallelbewegung der Anode 17 kann jede der an der Anode 17 vorgesehenen Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D oder 27E selektiv an eine der Kathode 16 gegenüberliegende Position verfahren werden.
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5 zeigt eine Querschnittsstruktur einer Hilfseinheit 43a, dargestellt in Längsrichtung entlang der Linie G-G von 2. Die anderen Hilfseinheiten 43b, 43c, 43d sind im Aufbau identisch. Die Hilfseinheit 43a umfasst eine Durchgangsöffnung 62, die durch die den zweiten Flansch des Faltenbalgs 36 bildende Stützplatte 36b verläuft, eine Druckfeder 63, die an ein Ende des ersten Flansches 36a (der das Gehäuse 25 bildet) des Faltenbalgs 36 anstößt, und einen Federdeckel 64, der an einem Ende in die Durchgangsöffnung 62 der Stützplatte 36b eingepasst ist. Die Druckfeder 63 verläuft durch die Durchgangsöffnung 62 der Stützplatte 63b.
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Ein Ende des in die Durchgangsöffnung 62 der Stützplatte 36b eingepassten Federdeckels 64 ist offen, und das Ende auf der entgegengesetzten Seite ist geschlossen. Der Federdeckel 64 komprimiert die Druckfeder 63 mittels des geschlossenen Endes. Die Druckfeder 63 legt an den Anodenstützkörper 32 eine (elastische) Federkraft entsprechend der komprimierten Länge an. Auf diese Weise wird der Anodenstützkörper 32 durch die Druckfeder 63 in Richtung von Pfeil E (d. h. in eine Richtung vom Innenraum H weg) beaufschlagt.
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In 4 wird der Innenraum H des Gehäuses 25 durch die Absaugvorrichtung 34 evakuiert und in einen Vakuumzustand versetzt. Der Anodenstützkörper 32, der das Anodengehäuse 26 und die Stützplatte 36b umfasst, neigt deshalb dazu, sich vom atmosphärischen Druck verschieben zu lassen, welcher ihn in die Richtung von Pfeil J (d. h. in die Richtung zum Innenraum H) schiebt. Die von der Druckfeder 63 von 5 in Richtung von Pfeil E auf den Anodenstützkörper 32 ausgeübte Druckkraft wirkt auf den vakuumierten Anodenstützkörper 32 als entgegengerichtete Rückschubkraft zur Erzeugung eines Kräftegleichgewichts.
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6 zeigt die Längsquerschnittsstruktur der Stoppervorrichtung 44b entlang der Linie K-K von 2. Die anderen Stoppervorrichtungen 44a, 44c, 44d sind im Aufbau identisch. Die Stoppervorrichtung 44b in 6 weist eine rotierende Platte 68 als mobile Plattform und einen elektrischen Motor 69 als Mobilplattform-Antriebsmittel auf. Der elektrische Motor (nachfolgend vereinfacht als „Motor“ bezeichnet) 69 weist einen Motorkörper 70 und eine Abtriebswelle 71 auf. Der Motorkörper 70 ist an einer Oberfläche 36c der Stützplatte 36b auf der dem Innenraum H entgegengesetzten Seite befestigt. Die Abtriebswelle 71 verläuft durch eine an der Stützplatte 36b vorgesehene Durchgangsöffnung 72 und tritt auf der entgegengesetzten Seite der Stützplatte 36b aus. Die rotierende Platte 68 ist an der Abtriebswelle 71 befestigt, die zur entgegengesetzten Seite der Stützplatte 36b herausragt. Der Motor 69 ist ein Motor mit regelbarem Rotationswinkel der Abtriebswelle 71, z. B. ein Servomotor oder ein Impulsmotor. Die rotierende Platte 68 wird vom Motor 69 angetrieben und dreht sich um die Abtriebswelle 71, wie von Pfeil L angezeigt.
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7 zeigt die planare Ausgestaltung der Stoppervorrichtung 44b entlang der Linie M-M von 6. Wie in 7 zu sehen, ist die an der Abtriebswelle 71 des Motors 69 angebrachte rotierende Platte 68 in runder Form ausgebildet. Wenn der Motor 69 arbeitet und die Abtriebswelle 71 rotiert, dreht sich die rotierende Platte 68 so wie von Pfeil L angezeigt. Es gibt auch Fälle mit Rotation in der Drehrichtung entgegengesetzt zu Pfeil L. Wenn die rotierende Platte 68 sich auf diese Weise dreht, läuft ein ringförmiger Peripherieabschnitt der rotierenden Platte 68 in eine Region R, die zwischen dem Gehäuse 25 und der den Motor 69 tragenden Stützplatte 36b gelegen ist, hinein und aus dieser heraus.
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Der ringförmige Peripherieabschnitt der rotierenden Platte 68 (d. h. der zwischen das Gehäuse 25 und die Stützplatte 36b hinein und von dort heraus laufende Abschnitt) ist mit mehreren Anschlagelementen 73a, 73b, 73c, 73d, 73e versehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind es fünf Anschlagelemente. 8 zeigt die Struktur einer Seitenfläche des Anschlagelements 44b entlang Linie N-N von 7. Wie in 8 zu sehen, verläuft jedes der fünf Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e mit einem Schaftabschnitt durch eine in der rotierenden Platte 68 vorgesehene Durchgangsöffnung. Die Schaftelemente sind axial zur rotierenden Platte 68 in Axialrichtung gleitend verschiebbar.
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An den fernen Enden (obere Enden in 8) der Schaftabschnitte der Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e sind Sicherungsringe 74 angebracht. Zwischen der rotierenden Platte 86 und den Köpfen der Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e sind Druckfedern 75 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung werden im natürlichen Zustand die Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e durch die (elastische) Federkraft der Druckfedern 75 in eine vom Pfeil J angezeigte Richtung (d. h. zur Anode 17 hin (siehe 6)) gedrückt.
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Die ausgehend von der Oberfläche der Seite des Gehäuses 25 der rotierenden Platte 68 gemessenen Höhen P1, P2, P3, P4, P5 der Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e unterscheiden sich voneinander. Insbesondere gilt: P1 < P2 < P3 < P4 < P5. Diese Höhenunterschiede entsprechen den Positionen, in Ausdehnungsrichtung der Achse X0, der einzelnen Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A, 27B, 27C, 27D, 27E von 6.
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Der in 6 abgebildete Zustand ist ein Zustand, in dem die Ausfahrstäbe 49 der Luftzylinder 41a und 41b von 3 auf maximale Länge ausgefahren sind. Der Zwischenraum Q zwischen der Stützplatte 36b und dem Gehäuse 25 befindet sich in einem Zustand maximaler Öffnung. Wie in 8 dargestellt, befindet sich der Zwischenraum Q zu diesem Zeitpunkt in einem solchen Zustand, dass, selbst wenn das höchste Anschlagelement 73e zwischen dem Gehäuse 25 und der Stützplatte 36b platziert ist, ein Zwischenraum zwischen einem fernen Ende des Anschlagelements 73e und der Oberfläche des Gehäuses 25 besteht, während gleichzeitig ein Zwischenraum zwischen dem anderen fernen Ende des Anschlagelements 73a und der Oberfläche der Stützplatte 36b besteht. Wenn sich der Zwischenraum Q zwischen der Stützplatte 36b und dem Gehäuse 25 auf diese Weise in einem Zustand maximaler Öffnung befindet und die rotierende Platte 86 sich gemäß Pfeil L von 6 gedreht hat, ist jedes der Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e in der Lage, in die zwischen dem Gehäuse 25 und der Stützplatte 36b gelegenen Region R einzulaufen und zwar ohne Kontakt mit dem Gehäuse 25, d. h. ohne es zu berühren.
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Aufgrund der Ausgestaltung des Röntgenstrahlungserzeugers 2 der vorliegenden Ausführungsform in der genannten Weise wird für den Fall, dass zum Beispiel die Strahlungserzeugungszone 27E in 6 ausgewählt wird, zuerst der Motor 69 mit dem in einem maximalen Öffnungszustand befindlichen Zwischenraum Q betrieben, die Abtriebswelle 71 gedreht und das Anschlagelement 73e in der Mitte der Region R angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die anderen Anschlagelemente außerhalb der Region R angeordnet. In 3 erfahren die Ausfahrstäbe 49 der Luftzylinder 41a und 41b eine Einfahrbewegung. Die Stützplatte 36b erfährt dadurch eine Parallelbewegung in Richtung von Gehäuse 25, wie von Pfeil J angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt stößt in 8 das ferne Ende (das ferne Ende auf der Unterseite in 8) des Kopfabschnitts von Anschlagelement 73e zuerst an das Gehäuse 25 an und wird dann weiterhin gedrückt.
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Als nächstes wird die Druckfeder 75 komprimiert und das ferne Ende auf der dem Anschlagelement 73e entgegengesetzten Seite (das ferne Ende auf der Oberseite in 9) stößt an die Oberfläche der Stützplatte 36b an, wie in 9 gezeigt, und die Parallelbewegung der Stützplatte 36b in Richtung von Pfeil J kommt zum Stehen. Auf diese Weise funktioniert das Anschlagelement 73e als exakter Positionsstopper zum Anhalten der Bewegung der Stützplatte 36b.
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Es gibt keine Einschränkung für die Auswahl des Anschlagelements 73e, das der Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E entspricht, und durch geeignete Auswahl des Anschlagelements 73a–73e entsprechend der gewünschten Röntgenstrahlungserzeugungszone 27A–27E kann die gewünschte Röntgenstrahlungserzeugungszone korrekt und exakt an der vorgeschriebenen Position angeordnet werden. Dadurch, dass die Anschlagelemente 73a–73e gleitfähig zur rotierenden Platte 68 ausgelegt sind, sind die rotierende Platte 68 und die Abtriebswelle 71 zudem keiner Axiallast, Radiallast oder Momentenlast ausgesetzt, und eine Positionierung der Anode 17 an einer von vielen Positionen lässt sich allein mit der Kompressionslast der Anschlagelemente 73a–73e bewerkstelligen.
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Wenn die eine Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E in 4 in der oben beschriebenen Weise der Kathode 16 gegenüberliegt und Elektronen von der Kathode 16 emittiert werden, kollidieren die Elektronen mit der Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E, und es werden Röntgenstrahlen der Wellenlänge, die dem Metall entspricht, aus dem die Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E ausgebildet ist, aus der Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E in alle Richtungen emittiert. Einige der Röntgenstrahlen werden durch das Röntgenstrahlfenster 28 nach draußen extrahiert. Wie oben beschrieben, werden diese Röntgenstrahlen R1 zu Röntgenanalysemessungen in 1 genutzt.
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Wenn es notwendig geworden ist, Röntgenstrahlen aus einer anderen als der Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E zu produzieren, um die Bedingungen der röntgenanalytischen Messung zu ändern, werden zuerst der Luftzylinder 41a und der Luftzylinder 41b gleichzeitig einer Ausfahrbewegung in 3 unterzogen, und der Anodenstützkörper 32 (d. h. die Stützplatte 36b) wird zu einer Position mit größtem Abstand zum Gehäuse 25 eingefahren. Dadurch wird das System in einen Zustand versetzt, in dem der Zwischenraum Q zwischen der Stützplatte 36b und dem Gehäuse 25 eine maximale Öffnung aufweist, wie in 6 und 8 dargestellt. Auf diese Weise wird ein Zustand erreicht, in dem die die Anschlagelemente 73a, 73b, 73c, 73d, 73e tragende rotierende Platte 68 sich frei zwischen der Stützplatte 36b und dem Gehäuse 25 drehen kann.
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Als nächstes wird die rotierende Platte 68 durch den Motor 69 so gedreht, dass von den Anschlagelementen 73a–73d von 8 ein Anschlagelement (eines von 73a, 73b, 73c und 73d) mit einer Höhe, die einer gewünschten, von der Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E von 3 abweichenden Röntgenstrahlungserzeugungszone entspricht, in der Mitte der Region R zwischen dem Gehäuse 25 und der Stützplatte 36b positioniert wird. Anschließend werden die Luftzylinder 41a, 41b von 3 betrieben, und die Ausfahrschäfte 49 werden einer Einfahrbewegung unterzogen, bis sie vom Anschlagelement angehalten werden. Mittels dieser Einfahrbewegung kann die Röntgenstrahlungserzeugungszone (eine von 27A, 27B, 27C und 27D), die der Höhe des in der Region R von 6 befindlichen Anschlagelements (eines von 73a, 73b, 73c und 73d) entspricht, in einem sicheren Zustand an einer der Kathode 26 gegenüberliegenden Position angeordnet werden.
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Wenn thermische Elektronen von der Kathode 16 in diesem Zustand emittiert werden, werden Röntgenstrahlen einer Wellenlänge, die dem Metall entspricht, aus dem die gegenüberliegende Röntgenstrahlungserzeugungszone (eine der Zonen 27A, 27B, 27C und 27D) ausgebildet ist, aus eben dieser Röntgenstrahlungserzeugungszone emittiert und zum Teil vom Röntgenstrahlfenster 28 von 4 nach außen extrahiert.
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In der vorliegenden Ausführungsform befinden sich, wie in 2 zu sehen, von den Luftzylindern 41a, 41b, die als Antriebsmittel dienen, den linearen Führungen 42a, 42b, die als Führungsmittel dienen, den Hilfseinheiten 43a–43d, die als Federkraftbeaufschlagungsmittel dienen, und den Stoppervorrichtungen 44a–44d, die als Anschlagelemente dienen, alle Elemente zusammen auf der Stützplatte 36b, die ein Einzelelement ist, und insbesondere auf dem zweiten Flansch 36b des Faltenbalgs 36, wodurch der Röntgenstrahlungserzeuger 2 in der Gesamtkonfiguration sehr kompakt gehalten werden kann.
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In 2 verläuft die Oberfläche 36c der Stützplatte 36b, die der zweite Flansch des Faltenbalgs 36 ist, senkrecht zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36. Die beiden Luftzylinder 41a und 41b sind innerhalb dieser Oberfläche 36c an unterschiedlichen Positionen vorgesehen. Ferner sind die Luftzylinder 41a und 41b gleichförmig zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 vorgesehen. Zudem sind auch die beiden linearen Führungen 42a und 42b an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Oberfläche 36c vorgesehen. Die linearen Führungen 42a und 42b sind ebenso gleichförmig zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 vorgesehen.
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Zudem sind auch die vier Hilfseinheiten 43a–43d an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Oberfläche 36c vorgesehen. Die Hilfseinheiten 43a–43d sind ebenso gleichförmig zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 vorgesehen. Ferner sind die vier Stoppervorrichtungen 44a–44d an unterschiedlichen Positionen innerhalb dieser Oberfläche 36c vorgesehen. Die Stoppervorrichtungen 44a–44d sind gleichförmig zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 vorgesehen.
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„Gleichförmig“ in Bezug auf mehrere Elemente bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf einen Zustand, in dem die mehreren Elemente so angeordnet sind, dass, wenn an die Elemente gleichgroße Kräfte in der gleichen Richtung angelegt werden, der Angriffspunkt der resultierenden Kraft, die eine aus diesen Kräften synthetisierte Kraft ist, im Allgemeinen auf die Mittelachse X1 des als Dichtungselement dienenden Faltenbalgs 36 ausgerichtet ist. Der Ausdruck „im Allgemeinen“ im Wortlaut „im Allgemeinen ausgerichtet“ wird in einem Sinne gebraucht, der Fälle mit einschließt, in denen der Angriffspunkt der resultierenden Kraft so weit von der Mittelachse X1 abweicht, dass die vom Anodenstützkörper 32 gestützte Anodeneinheit 24 gemäß Abbildung in 3 und 4 ohne erhebliches Kippen und ohne praktische Schwierigkeit eine Parallelbewegung vollführen kann.
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Wenn insbesondere in 2 Kräfte gleicher Größenordnung in der gleichen Richtung an die zwei Luftzylinder 41a und 41b angelegt werden, ist der Angriffspunkt ihrer resultierenden Kraft im Allgemeinen auf die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ausgerichtet. Weiter insbesondere weisen der Luftzylinder 41a und der Luftzylinder 41b ein punktsymmetrisches Positionsverhältnis in Bezug zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 auf. Innerhalb der Oberfläche 36c des zweiten Flansches 36b weisen zudem der Luftzylinder 41a und der Luftzylinder 41b ein liniensymmetrisches Verhältnis in Bezug zu einer durch die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 hindurch verlaufenden Linie C-C auf. Darüber hinaus sind der Luftzylinder 41a und der Luftzylinder 41b im gleichen Abstand zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 und in gleichgroßen Intervallen von 180° vorgesehen.
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Wenn außerdem Kräfte gleicher Größenordnung in der gleichen Richtung an die zwei linearen Führungen 42a und 42b angelegt werden, ist der Angriffspunkt ihrer resultierenden Kraft im Allgemeinen auf die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ausgerichtet. Insbesondere weisen die lineare Führung 42a und die lineare Führung 42b ein punktsymmetrisches Positionsverhältnis in Bezug zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 auf. Innerhalb der Oberfläche 36c des zweiten Flansches 36b weisen zudem die lineare Führung 42a und die lineare Führung 42b ein liniensymmetrisches Verhältnis in Bezug zu einer durch die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 hindurch verlaufenden Linie B-B auf. Darüber hinaus sind die lineare Führung 42a und die lineare Führung 42b im gleichen Abstand zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 und in gleichgroßen Intervallen von 180° vorgesehen.
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Die vier Hilfseinheiten 43a–43d sind an den vier Ecken eines hypothetischen, auf der Mittelachse X1 zentrierten Rechtecks L angeordnet. Wenn Kräfte gleicher Größenordnung in der gleichen Richtung an die Hilfseinheiten 43a–43d angelegt werden, ist deshalb der Angriffspunkt ihrer resultierenden Kraft im Allgemeinen auf die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ausgerichtet. Insbesondere weisen die Hilfseinheiten 43a–43d ein punktsymmetrisches Positionsverhältnis in Bezug zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 auf. Innerhalb der Oberfläche 36c des zweiten Flansches 36b weisen zudem die Hilfseinheiten 43a–43d ein liniensymmetrisches Verhältnis in Bezug zu Linie B-B bzw. Linie C-C auf, die durch die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 hindurch verlaufen.
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Wenn Kräfte gleicher Größenordnung in der gleichen Richtung an die vier Stoppervorrichtungen 44a–44d angelegt werden, ist ferner der Angriffspunkt ihrer resultierenden Kraft im Allgemeinen auf die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 ausgerichtet. Insbesondere weisen die Stoppervorrichtungen 44a–44d ein punktsymmetrisches Positionsverhältnis in Bezug zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 auf. Innerhalb der Oberfläche 36c des zweiten Flansches 36b weisen zudem die Stoppervorrichtungen 44a–44d ein liniensymmetrisches Verhältnis in Bezug zu Linie B-B bzw. Linie C-C auf, die durch die Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 hindurch verlaufen. Die Stoppervorrichtungen 44a–44d sind im gleichen Abstand zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 und in gleichgroßen Intervallen von 180° vorgesehen.
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Wie oben dargestellt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Luftzylinder 41a, 41b, die mehreren linearen Führungen 42a, 42b, die mehreren Hilfseinheiten 43a–43d und die mehreren Stoppervorrichtungen 44a–44d jeweils gleichförmig zur Mittelachse X1 des Faltenbalgs 36 angeordnet, und wenn die von den Luftzylindern 41a, 41b angetriebene Anodeneinheit 24 einer Vorschub- oder Rückfahrbewegung in Bezug zum Gehäuse 25 unterzogen wird, erfährt die Anode 17 eine ordnungsgemäße Parallelbewegung ohne seitliches Schwanken oder Kippen. Die fünf Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A–27E in 4 können infolge dessen der Kathode 16 mit gleicher Entfernung und mit gleichem Winkel zur Kathode 16 gegenüberliegen. Das heißt, es lässt sich eine korrekte, reproduzierbare Positionsgenauigkeit der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A–27E in Bezug zur Kathode 16 erreichen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ändern die vom Motor 69 angetriebenen Anschlagelemente 73a–73e von 6 die Positionen der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A–27E der Anode 17, weshalb die Positionseinstellung der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A–27E automatisch statt manuell bewerkstelligt werden kann.
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Herkömmlicherweise wurde außerdem die ferne Endfläche einer Anlaufschraube als Stopper verwendet, um die Positionen von drei oder mehr Röntgenstrahlungserzeugungszonen einzustellen, und um die Position der fernen Endfläche der Anlaufschraube zu verändern, wurde der Gewindebetrag der Anlaufschraube entsprechend verstellt. Mit diesem Verfahren konnten die Positionen der Röntgenstrahlungserzeugungszonen nicht mit hoher Genauigkeit automatisch feineingestellt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform hingegen kann ein beliebiges der mehreren Anschlagelemente 73a–73e unterschiedlicher Höhe selektiv zwischen den Anodenstützkörper 32 und das Gehäuse 25 platziert werden, um die vom Anodenstützkörper 32 gestützte Anode 17 und die vom Gehäuse 25 gehalterte Kathode 16 in ihren relativen Positionen einzustellen, wodurch die relativen Positionen der Kathode 16 und der Röntgenstrahlungserzeugungszonen 27A–27E an der Anode mit hoher Genauigkeit eingestellt werden können.
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(Andere Ausführungsformen)
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Während die vorliegende Erfindung oben in Bezug auf ihre derzeit bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und innerhalb des Umfangs der in den Ansprüchen offenbarten Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde zum Beispiel die rotierende Platte 68 als die in 6 dargestellte mobile Plattform eingesetzt. Zur Ausgestaltung der mobilen Plattform kann jedoch eine Plattform verwendet werden, die einer direkten Vorschubbewegung ausgesetzt ist. Das Mittel zum Antreiben der mobilen Plattform ist nicht auf einen zum Rotationsantrieb eines Targetobjekts ausgelegten Motor beschränkt, und es könnte eine für den Direktvorschubantrieb eines Targets ausgelegte Antriebsvorrichtung gewählt werden.
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Bei Nutzung der vorliegenden Erfindung ist es nicht immer notwendig, Führungsmittel, wie die in 4 dargestellten linearen Führungen 42a, 42b, oder Federkraftbeaufschlagungsmitteln, wie die in 5 dargestellten Hilfseinheiten 43a, 43b, 43c, 43d, zu verwenden.
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10 zeigt eine weitere Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird eine einzige Röntgenstrahlungserzeugungszone 27E aus zwei Arten von Metallen, einem ersten Metall 33a und einem zweiten Metall 33b, ausgebildet. Diese Metalle 33a und 33b sind abwechselnd in Umfangsrichtung der Drehanode 17 angeordnet. Das erste Metall 33a ist zum Beispiel Kupfer (Cu), und das zweite Metall 33b ist zum Beispiel Molybdän (Mo).
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Der Grund für die Ausbildung einer einzigen Röntgenstrahlungserzeugungszone aus mehreren Metallarten besteht in der Erzielung der Fähigkeit zur Erzeugung von Röntgenstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen (d. h. unterschiedlicher Energien) aus einer einzigen Röntgenstrahlungserzeugungszone. Eine solche Struktur der Röntgenstrahlungserzeugung wird zum Beispiel in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5437180 mittels eines gestreiften Targets offenbart.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist es akzeptabel, drei oder mehr Arten von Metallen zur Ausbildung einer einzigen Röntgenstrahlungserzeugungszone einzusetzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Röntgendiffraktometer (Röntgenanalysegerät),
- 2
- Röntgenstrahlungserzeuger (Röntgengenerator),
- 3
- Goniometer,
- 4
- θ-Rotationsplattform,
- 5
- 2θ-Rotationsplattform,
- 6
- Detektor-Arm,
- 7
- Divergenzspalt,
- 10
- Prüfkörperhalter,
- 11
- Streuschlitz,
- 12
- Aufnahmeschlitz,
- 13
- zweidimensionaler Röntgendetektor (Röntgendetektionsmittel),
- 14
- zweidimensionaler Sensor,
- 16
- Kathode,
- 17
- Drehanode,
- 20
- θ-Rotationsantriebsvorrichtung,
- 21
- 2θ-Rotationsantriebsvorrichtung,
- 23
- O-Ring,
- 24
- Anodeneinheit,
- 25
- Gehäuse,
- 26
- Anodengehäuse (Anodenstützkörper),
- 27A, 27B, 27C, 27D, 27E
- Röntgenstrahlungserzeugungszonen,
- 29
- Basiselement,
- 30
- rotierende Welle,
- 31
- Wasserkanal,
- 32
- Anodenstützkörper,
- 34
- Absaugvorrichtung,
- 35
- Flansch,
- 36
- Faltenbalg,
- 36a
- erster Flansch des Faltenbalgs,
- 36b
- zweiter Flansch des Faltenbalgs (Stützplatte),
- 36c
- Oberfläche des zweiten Flansches,
- 38
- Magnetdichtungsvorrichtung,
- 40
- Motor (Rotationsantriebsvorrichtung),
- 41a, 41b
- Luftzylinder (Antriebsmittel),
- 42a, 42b
- lineare Führungen (Führungsmittel),
- 43a, 43b, 43c, 43d
- Hilfseinheiten (Federkraftbeaufschlagungsmittel),
- 44a, 44b, 44c, 44d
- Stoppervorrichtungen (Anschlagelemente),
- 46
- Wasserzuführöffnung,
- 47
- Wasseraustragsöffnung,
- 48
- Zylinderkörper,
- 49
- Ausfahrstab,
- 50
- Schraube,
- 51
- erste Luftanschlussöffnung,
- 52
- zweite Luftanschlussöffnung,
- 55
- Schwalbenschwanz-Leisteneinheiten,
- 56
- Schwalbenschwanz-Nuteneinheiten,
- 57a, 57b
- Tragständer,
- 58
- Schwalbenschwanzleiste,
- 59
- Schwalbenschwanz-Nutelement,
- 62
- Durchgangsöffnung,
- 63
- Druckfeder,
- 64
- Federdeckel,
- 68
- rotierende Platte (mobile Plattform),
- 69
- elektrischer Motor (Mobilplattform-Antriebsmittel),
- 70
- Motorkörper,
- 71
- Abtriebswelle,
- 73a, 73b, 73c, 73d, 73e
- Anschlagelemente,
- 74
- Sicherungsringe,
- 75
- Druckfedern (Federkraftelemente),
- F
- Röntgenfokus,
- H
- Innenraum,
- P1–P5
- Höhe des Anschlagelements,
- Q
- Zwischenraum,
- R
- Region zwischen Gehäuse und Stützplatte,
- Cf
- Fokussierkreis,
- Cg
- Goniometerkreis,
- R1
- Röntgenstrahlen,
- R2
- gebeugte Röntgenstrahlen,
- S
- Prüfkörper,
- X0
- Mittelachse des Anodengehäuses,
- X1
- Mittelachse von Stützplatte und Faltenbalg
