JP2002148218A - Ｘ線回折装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノクロメータとゴニオメータの位置関係の
調整の容易化を図る。 【解決手段】 Ｘ線源２と、試料５を回転させるゴニオ
メータ５０と、Ｘ線検出器９５と、モノクロメータ４０
とを備えたＸ線回折装置において、モノクロメータを測
定に使用するときにモノクロメータの回転中心を位置合
わせする位置合わせ点２００を設定し、この位置合わせ
点を回転軸線とする回動軸３２を備えた支持アーム３１
を設ける。支持アームの回動軸に回動可能にゴニオメー
タ５０を取り付け、支持アームに、モノクロメータを測
定に使用するときにモノクロメータをＸ線の進路内に挿
入してモノクロメータの回転中心を前記位置合わせ点に
位置合わせし、且つ、モノクロメータを測定に使用しな
いときにモノクロメータをＸ線の進路内から退避させる
モノクロメータ位置調整機構４２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線源で発生した
Ｘ線を試料に照射し、この試料から放出される回折Ｘ線
を測定することにより、試料に含まれる物質の成分の種
類や量、あるいは成分の結晶面間隔等を分析するＸ線回
折装置に係り、特に、ゴニオメータにより試料を水平に
近い状態で保持して水平な試料軸の回りに回転させなが
ら測定する縦型のＸ線回折装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は縦型のＸ線回折装置の従来例を示
している。図において、１はＸ線管、２はＸ線源、Ｆは
Ｘ線、５は試料、１１０はゴニオメータである。Ｘ線源
２から出射されたＸ線Ｆは、ゴニオメータ１１０に保持
された試料５に照射される。

【０００３】ゴニオメータ１１０は、ゴニオメータ本体
１１０Ａの下部に設けられた複数のアジャスタボルト１
１１を介してＸ線管１と同じ基準面１００に設置され、
これらのアジャスタボルト１１１を連携しながら回すこ
とで、試料５に対するＸ線Ｆの入射点を微妙に調節する
ことができるようにしている。

【０００４】このゴニオメータ１１０には、回転板１１
５の回転軸線として水平な試料軸Ａが設けられており、
試料５はこの試料軸Ａの回りに鉛直面内で角速度θで回
転させられ、試料５に対するＸ線Ｆの入射角度を変化さ
せられるようになっている。また、ゴニオメータ１１０
には、試料軸Ａを中心として試料５の回転角速度θの２
倍の回転角速度２θで回転させられる検出器アーム１２
０が設けられており、この検出器アーム１２０に、試料
５から放出された回折Ｘ線を検出するＸ線検出器１２５
が設けられている。また、試料５とＸ線検出器１２５と
の間には、散乱スリット１２１、ソーラスリット１２
２、受光スリット１２３がこの順に設けられ、Ｘ線源２
と試料５との間には、入射光学要素として、試料５に照
射するＸ線Ｆの面積を制限する発散スリット１３０が設
けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のＸ
線回折装置では、測定内容によって、入射光学系に使用
する光学要素やその組み合わせを交換することがしばし
ばある。例えば、入射光学要素として発散スリット１３
０を使用し、発散スリット１３０を通過したＸ線を直接
試料５に照射して測定する場合と、入射光学要素として
モノクロメータを使用し、モノクロメータで回折された
Ｘ線を試料５に照射して測定する場合とがある。

【０００６】このようにモノクロメータをＸ線の進路に
挿入して測定する場合と、挿入しないで測定する場合と
では、試料に入射するＸ線の進路が変わることがある
が、従来では、そのようなＸ線の進路の変化に対応した
調整を、ゴニオメータ１１０全体をアジャスタボルト１
１１で動かすことにより行っており、そのため操作が面
倒であるうえ、精度が出せないという問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、モノクロメ
ータを使用する場合と使用しない場合とでのゴニオメー
タの調整の簡略化及び精度の向上を図れるようにしたＸ
線回折装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、試料
に対しＸ線を照射するＸ線源と、水平な試料軸を中心に
試料を回転させることで試料に対するＸ線の入射角度を
変化させると共に検出器アームを前記試料軸を中心とし
て前記試料の回転角速度の２倍の回転角速度で回転させ
るゴニオメータと、前記検出器アームに配されて試料か
ら放出される回折Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ
線源と試料との間に配されるモノクロメータとを備えた
Ｘ線回折装置において、前記Ｘ線源と試料との間に、前
記モノクロメータを測定に使用するときに当該モノクロ
メータの回転中心を位置合わせする位置合わせ点を設定
すると共に、この位置合わせ点を回転軸線とする回動軸
を備えた支持アームを設け、この支持アームの回動軸
に、前記回転軸線を中心にして回動可能に且つ回動角度
を調整可能にゴニオメータを取り付けると共に、前記支
持アームに、モノクロメータを測定に使用するときには
モノクロメータをＸ線の進路内に挿入してモノクロメー
タの回転中心を前記位置合わせ点に位置合わせし、且
つ、モノクロメータを測定に使用しないときにはモノク
ロメータをＸ線の進路内から退避させるモノクロメータ
位置調整機構を設けたことを特徴としている。

【０００９】この請求項１の発明のＸ線回折装置では、
ゴニオメータを、測定に使用する位置にセットしたモノ
クロメータの回転中心と同軸に回動させることができ
る。従って、モノクロメータの回転に合わせたゴニオメ
ータの調整が簡単にできると共に、モノクロメータを測
定に使用しないときとモノクロメータを測定に使用する
ときとのＸ線の進路の変更に伴うゴニオメータの調整が
簡単にできる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、前
記Ｘ線源から出射されるＸ線の進路に対して平行なガイ
ドレールを設け、このガイドレール上に該ガイドレール
に沿ってスライド自在にスライド台を設け、該スライド
台に前記支持アームを設けると共に、前記スライド台の
上に、前記支持アームの回動軸に取り付けられたゴニオ
メータを、回動角度調整機構を介して載置したことを特
徴とする。

【００１１】この請求項２の発明のＸ線回折装置では、
光学系に影響することなく、容易かつ自在にゴニオメー
タ半径を変更することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１（ａ）は実施形態のＸ線回折装
置の平面図、（ｂ）は側面図ある。このＸ線回折装置
は、Ｘ線発生装置としてのＸ線管１と、試料５を保持し
て回転させるゴニオメータ５０と、ゴニオメータ５０を
載せてゴニオメータ５０の高さ方向の位置調整を可能と
する高さ調節台７と、ゴニオメータ半径の調節を可能に
するスライド台３０と、ゴニオメータ５０を回動可能に
支持すると共にモノクロメータ４０を支持する支持アー
ム３１とを備えている。

【００１３】Ｘ線管１のターゲット上に設定されたＸ線
源２からは、ゴニオメータ５０によって略水平に保持さ
れた試料５の表面（上面）に向けてＸ線Ｆが出射され
る。出射されたＸ線Ｆは、ゴニオメータ５０の中心部に
設定された水平な試料軸Ａ上の試料表面に入射し、試料
５からは回折Ｘ線が放射される。ゴニオメータ５０で試
料５を回転させることにより、試料５に対するＸ線Ｆの
入射角度が変化し、試料５から放出される回折Ｘ線の進
路はその２倍の角度変化する。

【００１４】ゴニオメータ５０は、試料軸Ａを中心軸線
として鉛直面内で回転するθ回転板５１を有しており、
この回転板５１に試料テーブル５２が突き出した形で設
けられ、この試料テーブル５２の上に試料５が保持され
ている。また、ゴニオメータ５０は、θ回転板５１と同
軸に、つまり、試料軸Ａを中心軸線として鉛直面内で回
転する２θ回転板５５を有している。θ回転板５１と２
θ回転板５５は、θ回転板５１が角速度θで回転すると
き、２θ回転板５５がその２倍の角速度２θで回転する
ように構成されている。ゴニオメータ本体５０Ａの内部
には、そのように回転駆動制御する図示略の機構が含ま
れている。

【００１５】２θ回転板５５には、Ｘ線管１のある側と
反対側に突出する検出器アーム５６が一体に設けられて
おり、この検出器アーム５６の上に、受光側光学系ユニ
ット９０とＸ線検出器９５とが搭載されている。受光側
光学系ユニット９０は、試料５からの回折Ｘ線の進路に
沿って順番に散乱スリット、ソーラスリット、受光スリ
ット等のユニットを並べたものであり、この受光側光学
系ユニット９０を通過した回折Ｘ線がＸ線検出器９５に
入射するようになっている。

【００１６】ゴニオメータ本体５０ＡのＸ線管１側に
は、入射光学系アーム５７が一体に設けられている。入
射光学系アーム５７の上部には入射光学系ユニット６０
が取り付けられている。

【００１７】前記高さ調節台７は、Ｘ線管１と同じ基準
面１００の上にアジャスタボルト１１を介して支持され
たベース１０と、該ベース１０の上方に配され上下動ガ
イド１３によって案内されながら昇降自在とされたプレ
ート状の昇降台２０と、ウェッジ式の昇降駆動機構８と
によって構成されている。

【００１８】上下動ガイド１３は、ベース１０の上面
の、昇降台２０を安定ガイドできる複数個所に配されて
おり、ベース１０の上面に軸線を鉛直方向を向けて固定
されたガイド筒１３Ａと、昇降台２０の下面に固定され
ガイド筒１３Ａに対して上下スライド可能に嵌入された
ロッド１３Ｂとからなる。このように上下動ガイド１３
を介して昇降台２０が支持されていることにより、昇降
台２０は上下方向にしか移動できないように拘束されて
いる。

【００１９】ウェッジ式の昇降駆動機構８は、前記ベー
ス１０と昇降台２０の間に配されて互いに重なり合うこ
とで昇降台２０を支持する固定ウェッジ板１６と可動ウ
ェッジ板１５とを有している。固定ウェッジ板１６は昇
降台２０の下面に固定され、自身の下面が傾斜面１６ａ
とされたものである。可動ウェッジ板１５は、ベース１
０の上面に沿ってスライド自在に設けられ、上面に、固
定ウェッジ板１６の傾斜面１６ａと摺接する傾斜面１５
ａを有するものである。

【００２０】可動ウェッジ板１５の側部には、ベース１
０に軸受１８で支持された送りネジ１７の先端がナット
１４を介して連結されており、ハンドル１９を回して送
りネジ１８により可動ウェッジ板１５を水平方向にスラ
イドさせることで、可動ウェッジ板１５と固定ウェッジ
板１６の傾斜面１５ａ、１６ａ同士を摺動させて、それ
により、可動ウェッジ板１５に加えた水平変位を昇降台
２０の垂直変位に変換できるようになっている。

【００２１】また、昇降台２０の上には、Ｘ線源２から
出射されるＸ線Ｆの進路に対して平行なガイドレール２
１が複数本設けられており、ゴニオメータ５０を載せた
スライド台３０が、リニアガイド２２を介してこれらガ
イドレール２１に滑動自在に取り付けられている。スラ
イド台３０の下面にはナット２３が設けられており、昇
降台２０に軸受２５で支持された送りネジ２４がそのナ
ット２３に螺合している。従って、ハンドル２６を操作
して送りネジ２４を回すことにより、スライド台３０上
に載ったゴニオメータ５０を、Ｘ線ビームと平行に移動
させることができるようになっている。

【００２２】ゴニオメータ５０を回動自在に支持する支
持アーム３１は、スライド台３０の前端部に、互いに間
隔をおいて左右一対立設されている。片方の支持アーム
３１の上端部には、Ｘ線源２と試料５との間に配される
モノクロメータ４０を測定に使用するときに、当該モノ
クロメータ４０の回転中心を位置合わせする位置合わせ
点２００が設定されており、この位置合わせ点２００を
回転軸線として、左右の支持アーム３１間には回動軸３
２が設けられている。そして、この回動軸３２に、ゴニ
オメータ５０の入射光学系アーム５７の上端部５７ａが
連結されることにより、ゴニオメータ５０が、支持アー
ム３１上の位置合わせ点２００を中心に回動できるよう
になっている。即ち、支持アーム３１上の位置合わせ点
２００にモノクロメータ４０の回転中心を正確に位置合
わせした状態では、モノクロメータ４０の回転中心と同
軸に、ゴニオメータ５０を回動させることができるよう
になっている。

【００２３】ゴニオメータ本体５０Ａは、一端がこのよ
うに入射光学系アーム５７を介して支持アーム３１の上
端に回動可能に支持されており、他端がアジャスタボル
ト３５を介してスライド台３０の上に載っている。従っ
て、アジャスタボルト３５を回して、ゴニオメータ本体
５０Ａとスライド台３０との間の距離を変えることによ
り、ゴニオメータ５０の回動角度を調節できるようにな
っている。ここでは、アジャスタボルト３５が回動角度
調整機構の役割をなす。なお、ゴニオメータ５０の回動
角度を調整するに従い、アジャスタボルト３５の下端と
スライド台３０との当たり角度が変わるので、スライド
台３０とアジャスタボルト３５の下端との間には、当た
り角度の変化を吸収する受座３６が設けられている。

【００２４】また、モノクロメータ４０が取り付けられ
た支持アーム３１の上端には、モノクロメータ４０を測
定に使用するときに当該モノクロメータ４０をＸ線Ｆの
進路内に挿入してモノクロメータ４０の回転中心を前記
位置合わせ点２００に位置合わせし、且つ、モノクロメ
ータ４０を測定に使用しないときに当該モノクロメータ
４０をＸ線Ｆの進路内から退避させるモノクロメータ位
置調整機構４２が設けられている。

【００２５】次に作用を説明する。このＸ線回折装置で
は、モノクロメータ４０を測定に使用する場合と測定に
使用しない場合の切り換えを簡単に行うことができる。
即ち、モノクロメータ４０を測定に使用する場合には、
モノクロメータ位置調整機構４２を操作して、モノクロ
メータ４０をＸ線Ｆの進路内に挿入し、モノクロメータ
４０の回転中心を、支持アーム３１上の位置合わせ点２
００に位置合わせする。

【００２６】同時に、モノクロメータ基台５０Ａの端部
に螺合したアジャスタボルト３５を操作することによ
り、ゴニオメータ５０を回動させ、モノクロメータ４０
から出射するＸ線が、入射光学系６０を介して、ゴニオ
メータ５０に保持された試料５の所定位置に入射するよ
うに調整する。この場合、ゴニオメータ５０は、モノク
ロメータ４０の回転中心と同軸に回動操作できるので、
モノクロメータ４０の回転に合わせたゴニオメータ５０
の調整が簡単にできる。

【００２７】また、モノクロメータ４０を測定に使用し
ない場合には、モノクロメータ位置調整機構４２を操作
して、モノクロメータ４０をＸ線Ｆの進路から退避させ
る。同時に、モノクロメータ基台５０Ａの端部に螺合し
たアジャスタボルト３５を操作することにより、ゴニオ
メータ５０を回動させ、モノクロメータ４０を通過しな
いＸ線が、入射光学系６０を介して、ゴニオメータ５０
に保持された試料５の所定位置に入射するように調整す
る。

【００２８】このように、モノクロメータ４０を測定に
使用しないときとモノクロメータ４０を測定に使用する
ときとのＸ線の進路の変更に伴うゴニオメータ５０の調
整が簡単にできるので、特別な熟練を必要としない。

【００２９】また、入射光学系ユニット６０の光学要素
の変更などによって、ゴニオメータ５０の高さ調整の必
要が生じてくるが、そのような場合には、ハンドル１９
を操作し、可動ウェッジ板１５を図１の左右方向へ水平
にスライドさせる。そうすると、昇降台２０を上下に変
位させることができるので、それによって昇降台２０の
上のゴニオメータ５０の高さ調整を行うことができる。

【００３０】この場合、可動ウェッジ板１５と固定ウェ
ッジ板１６の傾斜面１５ａ、１６ａの角度によって、可
動ウェッジ板１５の水平変位量に対する昇降台２０の垂
直変位量を決めることができるので、傾斜角度を非常に
小さくすることによって、小さな操作力にて、極めて微
小なゴニオメータ５０の高さ調節を行うことが可能とな
る。例えば、昇降台２０の変動量を、送りネジ１７のピ
ッチの数分の一とすることができるため、精密な高さ調
節を容易に行うことができる。

【００３１】また、このＸ線回折装置では、ハンドル２
６を回すことで、Ｘ線ビームの進路に沿って、光学系を
搭載したゴニオメータ５０全体及びモノクロメータ４０
を一緒に移動することができる。従って、Ｘ線ビームと
の関係を維持しながら、光学系に影響を及ぼすことな
く、ゴニオメータ半径を容易且つ自在に変更することが
できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ゴニオメータをモノクロメータの回転中心と同
軸に回動させることができるので、モノクロメータの回
転に合わせたゴニオメータの調整が簡単にできると共
に、モノクロメータを測定に使用しないときとモノクロ
メータを測定に使用するときとのＸ線の進路の変更に伴
うゴニオメータの調整が簡単にでき、調整精度の向上も
図れる。

【００３３】請求項２の発明によれば、Ｘ線源から出射
されるＸ線の進路に対して平行にゴニオメータを動かす
ことができるようにしたので、光学系に影響することな
く、容易かつ自在にゴニオメータ半径を変更することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のＸ線回折装置の平面図
（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図２】従来のＸ線回折装置の側面図である。

【符号の説明】

Ｆ Ｘ線 Ａ 試料軸 ２ Ｘ線源 ５ 試料 ２１ ガイドレール ３０ スライド台 ３１ 支持アーム ３２ 回動軸 ３５ アジャスタボルト（回動角度調整機構） ４０ モノクロメータ ４２ モノクロメータ位置調整機構 ５０ ゴニオメータ ５０Ａ ゴニオメータ本体 ６０ 入射光学系ユニット ９５ Ｘ線検出器 ２００ 位置合わせ点

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA18 CA01 DA02 EA01 GA01 GA13 JA08 JA11 KA08 PA12 SA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対しＸ線を照射するＸ線源と、水
   平な試料軸を中心に試料を回転させることで試料に対す
   るＸ線の入射角度を変化させると共に検出器アームを前
   記試料軸を中心として前記試料の回転角速度の２倍の回
   転角速度で回転させるゴニオメータと、前記検出器アー
   ムに配されて試料から放出される回折Ｘ線を検出するＸ
   線検出器と、前記Ｘ線源と試料との間に配されるモノク
   ロメータとを備えたＸ線回折装置において、 前記Ｘ線源と試料との間に、前記モノクロメータを測定
   に使用するときに当該モノクロメータの回転中心を位置
   合わせする位置合わせ点を設定すると共に、この位置合
   わせ点を回転軸線とする回動軸を備えた支持アームを設
   け、 この支持アームの回動軸に、前記回転軸線を中心にして
   回動可能に且つ回動角度を調整可能にゴニオメータを取
   り付けると共に、 前記支持アームに、モノクロメータを測定に使用すると
   きにモノクロメータをＸ線の進路内に挿入してモノクロ
   メータの回転中心を前記位置合わせ点に位置合わせし、
   且つ、モノクロメータを測定に使用しないときにモノク
   ロメータをＸ線の進路内から退避させるモノクロメータ
   位置調整機構を設けたことを特徴とするＸ線回折装置。
2. 【請求項２】 前記Ｘ線源から出射されるＸ線の進路に
   対して平行なガイドレールを設け、このガイドレール上
   に該ガイドレールに沿ってスライド自在にスライド台を
   設け、該スライド台に前記支持アームを設けると共に、
   前記スライド台の上に、前記支持アームの回動軸に取り
   付けられたゴニオメータを、回動角度調整機構を介して
   載置したことを特徴とする請求項１記載のＸ線回折装
   置。