JP2004117343A - 平行ｘ線ビームの取り出し方法及び装置並びにｘ線回折装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の放物面多層膜ミラーを用いて２種類の波長の平行Ｘ線ビームを取り出すことができるようにする。
【解決手段】ＣｕＫα線とＣｏＫα線の平行Ｘ線ビームを取り出すのに，ＣｕＫα線用に作られた単一の放物面１０だけを用いる。放物面１０の焦点のところに位置する第１のＸ線焦点ＸＦ１から出射したＣｕＫα線は，Ｘ＝８０〜１２０ｍｍの領域において，放物面１０で示す反射面で反射して，平行ビームとなって右方向に出ていく。第１のＸ線焦点ＸＦ１から上方に０．６７６５ｍｍだけ離れたところに第２のＸ線焦点ＸＦ２を設けると，この第２のＸ線焦点ＸＦ２から出射したＣｏＫα線は，Ｘ＝８０〜１２０ｍｍの領域において，同じ放物面１０で示す反射面で反射することができて，平行ビームとなって右方向に出ていく。
【選択図】図２

Description

　本発明は放物面多層膜ミラーを用いて２種類の波長の平行Ｘ線ビームを取り出す方法及び装置に関する。また，そのような平行Ｘ線ビーム取り出し装置を備えたＸ線回折装置に関する。

　２種類の波長の平行Ｘ線ビームを取り出す従来技術としては，次の特許文献１に記載のものが知られている。
特開２００２−３９９７０号公報

　この公知技術は，Ｘ線を用いた測定において，異なる波長のＸ線を容易に使用できるようにしている。すなわち，複数のＸ線発生手段を備えることを特徴としており，２種類の波長の平行ビームを利用するには，第１波長用のＸ線源及びそれ専用の放物面多層膜ミラーと，第２波長用のＸ線源及びそれ専用の放物面多層膜ミラーとを，それぞれ用いている。

　上述の公知技術は，Ｘ線の波長を切り換えるためには，Ｘ線源とそれ専用の放物面多層膜ミラーとの組み合わせを，Ｘ線の波長ごとに用意しておかなければならない。

　本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、単一の放物面多層膜ミラーを用いて２種類の波長の平行Ｘ線ビームを取り出すことのできる方法及び装置並びにＸ線回折装置を提供することにある。

　本発明の平行Ｘ線ビームの取り出し方法は次の各段階を備えている。（ａ）第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラーを準備する段階。（ｂ）前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点を，前記放物面の焦点の位置に配置して，前記第１のＸ線焦点から出射される前記第１波長のＸ線を，前記放物面多層膜ミラーで反射させて，前記第１波長の平行Ｘ線ビームを得る段階。（ｃ）前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点を，前記放物面の焦点から，前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずらした位置に配置して，前記第２のＸ線焦点から出射される前記第２波長のＸ線を，前記放物面多層膜ミラーで反射させて，前記第２波長の平行Ｘ線ビームを得る段階。

　また，本発明の平行Ｘ線ビームの取り出し装置は次の構成を備えている。（ａ）第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラー。（ｂ）前記放物面の焦点の位置に配置することが可能で前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点。（ｃ）前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずれた位置に配置することが可能で前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点。

　さらに，本発明のＸ線回折装置は，上述の平行Ｘ線ビーム取り出し装置を用いたものであって，Ｘ線源から出射されたＸ線ビームを試料に照射して，試料で回折された回折Ｘ線をＸ線検出器で検出するＸ線回折装置において，次の構成を備えている。（ａ）前記第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラー。（ｂ）前記放物面の焦点の位置に配置することが可能で前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点。（ｃ）前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずれた位置に配置することが可能で前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点。（ｄ）前記第１のＸ線焦点と前記第２のＸ線焦点とを実現できる前記Ｘ線源。

　さらに，本発明のＸ線回折装置は，集中法と平行ビーム法の切り換え方式を組み合わせることができて，上述のＸ線回折装置の発明において，さらに，次の構成を備えている。（ａ）前記Ｘ線ビームを所定の発散角で前記試料に入射させる第１の入射経路。（ｂ）前記Ｘ線ビームを前記放物面多層膜ミラーで反射させて平行ビームにしてから前記試料に入射させる第２の入射経路。（ｃ）前記第１の入射経路と前記第２の入射経路のうちの任意の一方を開放して他方を遮断できる選択スリット装置。（ｄ）同じ波長のＸ線に対して，前記第１の入射経路を使う場合と，前記第２の入射経路を使う場合とで，Ｘ線の発生位置が変化しないように配置された前記Ｘ線源。（ｅ）同じ波長のＸ線に対して，前記第１の入射経路を使う場合と，前記第２の入射経路を使う場合とで，前記試料の中心位置が変化しないように配置された試料支持装置。

　本発明の平行Ｘ線ビーム取り出し方法を用いると，単一の放物面多層膜ミラーを用いて２種類の波長の平行Ｘ線ビームを取り出すことができる。

　まず、本発明で使用する多層膜ミラーについて説明する。多層膜ミラーの反射面は放物面の形状をしており，放物面の焦点位置にＸ線源が位置するように，多層膜ミラーとＸ線源との相対位置関係が定められる。Ｘ線源から出射して反射面で反射したＸ線ビームは平行ビームとなる。この反射面は，重元素と軽元素を交互に積層した人工多層膜からなり，その積層周期（結晶の格子面間隔に相当する）は，放物面に沿って連続的に変化している（傾斜格子面間隔となる）。特定の波長用に作られた放物面多層膜ミラーは，その波長のＸ線について，反射面上のすべての位置でブラッグの回折条件を満足する。この種の放物面多層膜ミラーは，例えば，次の特許文献２に開示されている。
特開平１１−２８７７７３号公報

　この多層膜ミラーは特定波長のＸ線だけを選択的に反射して平行ビームとするので，モノクロメータでもある。

　図５はＸ線管球のターゲットの材質に応じて放物面多層膜ミラーの仕様が異なることを示す一覧表である。ターゲットの材質（すなわち，そのターゲットから出射される特性Ｘ線の波長）に応じて，放物面多層膜ミラーの曲率や積層周期が異なる。なお，この一覧表の多層膜ミラーでは，積層周期ｄについては，近似的に同じ値を使っている。この一覧表は，各ターゲット材質のＫα特性Ｘ線についてのものであるが，それ以外の特性Ｘ線，例えばＫβ（同じ材質でもＫαとは波長が異なる）を用いる場合には，やはり，それ専用の多層膜ミラーを準備する必要がある。

　次に、本発明の原理を説明する。図１はＣｕＫα線用の放物面１０と，ＣｏＫα線用の放物面１２とを，二つの放物面の軸及び頂点を互いに一致させて描いたグラフである。グラフの横軸は，放物面の頂点から軸に沿って計った距離Ｘである。縦軸は，放物面の頂点から軸に垂直な方向に計った距離Ｙである。放物面１０，１２の焦点Ｆは，厳密には，頂点の位置からわずかにＸの正方向に離れた位置に存在するが，放物面多層膜ミラーの放物面は極めて偏平な形をしているので，放物面の焦点Ｆと頂点との距離はきわめてわずかである。したがって，放物面の頂点の位置に焦点Ｆを表示している。

　この放物面多層膜ミラーは距離Ｘが８０〜１２０ｍｍのところの放物面領域を使うように設計されている。したがって，焦点Ｆを出たＣｕＫα線は，放物面１０のうち，距離Ｘ＝８０〜１２０ｍｍのところで反射して，平行ビームとなる。一方，焦点Ｆを出たＣｏＫα線は，放物面１２のうち，距離Ｘ＝８０〜１２０ｍｍのところで反射して，同様に平行ビームとなる。

　次に，図１のグラフにおいて，多層膜ミラーの中心位置であるＸ＝１００ｍｍのところで二つの放物面１０，１２が交差するように，放物面１２を上方に平行移動させることを考える。図２はその平行移動の結果を示すグラフである。Ｘ＝１００ｍｍにおけるＡ点のところで，放物面１０と１２が交差している。このとき，放物面１２は図１の状態から上方に０．６７６５ｍｍシフトしている。

　図３は図２のグラフのＸ＝８０〜１２０ｍｍの付近を拡大して示したものである。Ａ点のところで二つの放物面１０，１２が交差している。一方の放物面１０の両側に細線１０ａと１０ｂを描いてあるが，これは，放物面１０の許容幅を示している。この許容幅とは，許容幅内に反射面が存在すればＣｕＫα線が反射することを意味している。実際のＸ線源は有限の焦点幅（例えば，ノーマルフォーカスＸ線管の場合，焦点幅は０．１ｍｍ）を持っており，また，多層膜ミラーの反射特性もロッキングカーブ幅（例えば，０．０５°程度）で代表される許容誤差を持っている。これらの現象が上述の許容幅を作り出している。

　そこで，ＣｕＫα線の放物面１０の許容幅と，ＣｏＫα線の放物面１２とを比較すると，使用領域であるところのＸ＝８０〜１２０ｍｍの範囲内では，ＣｕＫα線の放物面１０の許容幅内にＣｏＫα線の放物面１２が位置していることが分かる。このことは，Ｘ＝８０〜１２０ｍｍの範囲内では，ＣｕＫα線用の放物面多層膜ミラーを使って，ＣｏＫα線も反射させることができる（平行ビームを取り出すことができる）ことを意味している。

　図２に戻って，放物面１０の焦点のところに位置する第１のＸ線焦点ＸＦ１から出射したＣｕＫα線は，Ｘ＝８０〜１２０ｍｍの領域において，放物面１０で示す反射面で反射して，平行ビームとなって右方向に出ていく。また，上述の第１のＸ線焦点ＸＦ１から上方に０．６７６５ｍｍだけ離れたところに第２のＸ線焦点ＸＦ２を設けると，この第２のＸ線焦点ＸＦ２から出射したＣｏＫα線は，Ｘ＝８０〜１２０ｍｍの領域において，同じ放物面１０で示す反射面で反射して，平行ビームとなって右方向に出ていく。このように，ＣｕＫα線とＣｏＫα線は，同じ反射面で反射し，その平行ビームの取り出し位置も，ほとんど重なり合っている。

　以上説明したように，二つの波長を適切に選択すると，同じ放物面多層膜ミラーを用いて，二つの波長の平行Ｘ線ビームを別個に取り出すことが可能になる。上述の組み合わせ（ＣｕＫα線用のミラーを用いてＣｏＫα線を取り出すこと）以外にも別の組み合わせが可能であり，例えば，ＣｏＫα線用のミラーを用いてＣｕＫα線やＦｅＫα線を取り出すことができる。

　次に，本発明を実施するときに使うＸ線管について説明する。最も一般的な方法は，二つのＸ線波長について，それぞれ別個のＸ線管を使うことである。この場合，例えば，Ｃｕターゲットを備えるＸ線管と，Ｃｏターゲットを備えるＸ線管を，同一の架台の上に移動可能にセットしておいて，使う波長に応じて，該当するＸ線管を，図２のグラフの第１のＸ線焦点ＸＦ１または第２焦点ＸＦ２の位置に配置すればよい。

　図６を参照して，二つのＸ線管を使った平行ビーム取り出し方法をＸ線回折装置に適用した例を説明する。Ｃｕターゲットを備えた回転対陰極Ｘ線管７０と，Ｃｏターゲットを備えた回転対陰極Ｘ線管７１とを用意する。放物面多層膜ミラー２０は，図２に示すような，ＣｕＫα線用に設計された放物面からなる反射面１０を備えているものである。ＣｕＫα線をＸ線回折測定に使うには，図６（ａ）に示すように，二つのＸ線管７０，７１を動かして，ＣｕターゲットＸ線管７０の焦点位置を，放物面多層膜ミラー２０の放物面の焦点の位置ＸＦ１，すなわち，図２の第１のＸ線焦点ＸＦ１の位置，にもってくる。そして，このＸ線管７０だけを動作させると，Ｘ線管７０から発生するＣｕＫα線が多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となって出て行く。この平行ビーム７２が試料３８に照射される。試料３８で回折したＸ線７４は，ソーラスリット７６を通過してから，Ｘ線検出器２８で検出される。

　一方，ＣｏＫα線をＸ線回折測定に使うには，図６（ｂ）に示すように，二つのＸ線管７０，７１を動かして，ＣｏターゲットＸ線管７１の焦点位置を，図２の第２のＸ線焦点ＸＦ２の位置にもってくる。そして，Ｘ線管７１だけを動作させると，Ｘ線管７１から発生するＣｏＫα線が多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となって出て行く。

　次に，２種類の波長のＸ線を発生できる単一のＸ線管を使うことを説明する。図７はゼブラ型の回転対陰極６４の斜視図である。回転対陰極６４の外周面に，Ｃｕターゲット材料５６とＣｏターゲット材料５８を円周方向に沿って交互に配置している。フィラメント６０から電子ビーム６２が回転対陰極６４に照射されると、Ｃｕターゲット材料５６からのＸ線とＣｏターゲット材料５８からのＸ線が混じった状態で，Ｘ線ビーム６６として取り出される。この場合、Ｘ線取り出し方向から見れば同じ焦点位置から，Ｃｕターゲット材料５６からのＸ線と，Ｃｏターゲット材料５８からのＸ線が発生していることになる。

　図示の状態では，上から見て，第１のＸ線焦点ＸＦ１の位置からＸ線ビーム６６が発生していることになる。このＸ線ビーム６６には，ＣｕＫα線とＣｏＫα線とが含まれているが，そのうち，ＣｕＫα線だけが図２の反射条件を満足しており，多層膜ミラーからはＣｕＫα線の平行ビームだけが取り出される。一方，ＣｏＫα線を多層膜ミラーから取り出すには，図７において，回転対陰極６４を一点鎖線の位置にシフトする。こうすると，第２のＸ線焦点ＸＦ２の位置からＸ線ビーム６８が発生する。このＸ線ビーム６８にも，ＣｕＫα線とＣｏＫα線とが含まれているが，そのうち，ＣｏＫα線だけが図２の反射条件を満足しているので，多層膜ミラーからはＣｏＫα線の平行ビームだけが取り出される。

　次に，図７に示すＸ線管を使った平行ビーム取り出し方法をＸ線回折装置に適用した例を図８に示す。Ｘ線管７３は，図７に示す回転対陰極６４を備えたＸ線管である。放物面多層膜ミラー２０は，図２に示すような，ＣｕＫα線用に設計された放物面１０からなる反射面を備えているものである。ＣｕＫα線をＸ線回折測定に使うには，図８（ａ）に示すように，Ｘ線管７３を動かして，Ｘ線管７３の焦点位置を，放物面多層膜ミラー２０の放物面の焦点の位置，すなわち，図２の第１のＸ線焦点ＸＦ１の位置にもってくる。すると，Ｘ線管７３から発生するＸ線のうち，ＣｕＫα線だけが多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となって出て行く。この平行ビーム７２が試料３８に照射され，試料３８で回折したＸ線７４は，ソーラスリット７６を通過してから，Ｘ線検出器２８で検出される。

　一方，ＣｏＫα線をＸ線回折測定に使うには，図８（ｂ）に示すように，Ｘ線管７３を動かして，Ｘ線管７３の焦点位置を，図２の第２のＸ線焦点ＸＦ２の位置にもってくる。すると，Ｘ線管７３から発生するＸ線のうち，ＣｏＫα線だけが多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となって出て行く。

　次に，本発明の平行ビーム取り出し方法を，集中法と平行ビーム法の切り換え方式と組み合わせた例を説明する。次の特許文献２は放物面多層膜ミラーを用いた平行ビーム法の入射光学系と，集中法の入射光学系とを，容易に切り換えることができる技術を開示している。
特開２００３−１９４７４４号公報

　この技術では，Ｘ線源と試料との位置関係を変更することなく，選択スリット装置の切り換えだけで，平行ビーム法と集中法を切り換えることができる。このような技術と本発明の平行ビーム取り出し方法とを組み合わせることができる。図４は，図２のグラフ上に，平行ビームと切り換えることが可能な，集中法のＸ線経路を追加したものである。

　ＣｕＫα線の平行ビームを使うときは，第１のＸ線焦点ＸＦ１から出たＸ線を放物面多層膜ミラー２０で反射させて平行ビームとして取り出す。同じＣｕＫα線で集中法の測定をするときは，第１のＸ線焦点ＸＦ１から出た発散Ｘ線２２を使う。一方，ＣｏＫα線の平行ビームを使うときは，第２のＸ線焦点ＸＦ２から出たＸ線を放物面多層膜ミラー２０で反射させて平行ビームとして取り出す。同じＣｏＫα線で集中法の測定をするときは，第２のＸ線焦点ＸＦ２から出た発散Ｘ線２４を使う。このようにして，二つのＸ線波長について，それぞれ，平行ビーム法と集中法を切り換えて使うことができる。

　図９は，本発明の平行ビーム取り出し方法と，集中法と平行ビーム法の切り換え方式とを，組み合わせた入射Ｘ線光学系を，Ｘ線回折装置に適用した例を示す。図９は，２種類の波長，すなわちＣｕＫα線及びＣｏＫα線と，２種類の方式，すなわち集中法及び平行ビーム法，とを組み合わせた，４種類の入射光学系を示している。この例では，Ｃｕターゲットを備えた回転対陰極Ｘ線管７０と，Ｃｏターゲットを備えた回転対陰極Ｘ線管７１とを使う。放物面多層膜ミラー２０は，図２に示すような，ＣｕＫα線用に設計された放物面１０からなる反射面を備えているものである。Ｘ線管７０，７１と試料３８との間には，Ｘ線管側から順に，アパーチャスリット板１４と，多層膜ミラー２０と，選択スリット装置１８と，発散スリット４０が配置されている。

　図１０はアパーチャスリット板１４と多層膜ミラー２０の斜視図である。アパーチャスリット板１４は多層膜ミラー２０の端面にネジで固定されていて両者は一体化されている。アパーチャスリット板１４には第１開口４４と第２開口が形成されていて，第１開口４４を通過したＸ線ビーム４６は，そのまま試料へと向かうようになっている。第２開口４５を通過したＸ線ビーム４８は多層膜ミラー２０の反射面５０で反射して，平行ビーム７２となって，試料に向かうようになっている。

　図１１は選択スリット装置１８の斜視図である。図１１（ａ）において，この選択スリット装置１８は概略円盤状であり，その中央付近にひとつの細長い開口５２を備えている。この選択スリット装置１８は回転中心線５４の回りに１８０°回転させることができる。開口５２の形成位置は選択スリット装置１８の中心７８に対して偏心している。図１１（ａ）の状態では，回転中心線５４の左側に開口５２が位置している。この状態の選択スリット装置１８を回転中心線５４の回りに１８０°回転させると，図１１（ｂ）の状態になり，回転中心線５４の右側に開口５２が位置する。図１１（ａ）の状態では，集中法用のＸ線ビーム４６だけが開口５２を通過でき，図１１（ｂ）の状態では平行ビーム７２（多層膜ミラーで反射した平行ビーム）だけが開口５２を通過できる。

　図９（ａ）に戻って，ＣｕＫα線を使って平行ビーム法でＸ線回折測定を行うには，まず，二つのＸ線管７０，７１を動かして，ＣｕターゲットＸ線管７０の焦点位置を，放物面多層膜ミラー２０の放物面の焦点の位置，すなわち，図２の第１のＸ線焦点ＸＦ１の位置にもってくる。そして，選択スリット装置１８を図１１（ｂ）の状態にする。この状態で，Ｘ線管７０だけを動作させると，Ｘ線管７０で発生するＣｕＫα線のうち，アパーチャスリット板１４の第２開口４５を通過したものだけが多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となり，これが選択スリット装置１８の開口５２を通過する。一方，アパーチャスリット板１４の第１開口４４を通過したＸ線は選択スリット装置１８に遮られる。発散スリット４０は，平行ビーム７２が通過できるように，十分に広げておく。発散スリット４０を通過した平行ビーム７２は試料３８に照射される。試料３８で回折したＸ線は，図６（ａ）に示すのと同様に，ソーラスリットを通過してから，Ｘ線検出器で検出される。

　図９（ｂ）はＣｕＫα線を使って集中法でＸ線回折測定を行う場合を示している。二つのＸ線管７０，７１の位置は図９（ａ）に示す場合と同じである。選択スリット装置１８は，回転中心線５４の回りに１８０°回転させて，図１１（ａ）の状態にする。そして，Ｘ線管７０だけを動作させると，Ｘ線管７０で発生するＣｕＫα線のうち，アパーチャスリット板１４の第１開口４４を通過したＸ線ビーム４６だけが，選択スリット装置１８の開口５２を通過する。このＸ線ビーム４６は，発散スリット４０で所望の発散角に制限されてから，試料３８に照射される。発散スリット４０は，電動モータによってその開口幅が制御可能であり，Ｘ線の進行方向に対して垂直方向に（すなわち図９（ｂ）の矢印８０に示す方向に）移動できる。試料３８で回折したＸ線は，集中法の検出系で検出されることになるが，集中法の検出系については後述する。

　図９（ｃ）はＣｏＫα線を使って平行ビーム法でＸ線回折測定を行う場合を示している。まず，二つのＸ線管７０，７１を動かして，ＣｏターゲットＸ線管７１の焦点位置を，図２の第２のＸ線焦点ＸＦ２の位置にもってくる。選択スリット装置１８と発散スリット４０は図９（ａ）の状態と同じにする。そして，Ｘ線管７１だけを動作させると，Ｘ線管７１で発生するＣｏＫα線のうち，アパーチャスリット板１４の第２開口４５を通過したものだけが多層膜ミラー２０で反射して，平行ビーム７２となり，これが試料３８に照射される。

　図９（ｄ）はＣｏＫα線を使って集中法でＸ線回折測定を行う場合を示している。二つのＸ線管７０，７１の位置は図９（ｃ）に示す場合と同じである。選択スリット装置１８と発散スリット４０は図９（ｂ）の状態と同じにする。そして，Ｘ線管７１だけを動作させると，Ｘ線管７１で発生するＣｏＫα線のうち，アパーチャスリット板１４の第１開口４４を通過したＸ線ビーム４６だけが，選択スリット装置１８の開口５２を通過し，発散スリット４０で所望の発散角に制限されてから，試料３８に照射される。

　集中法と平行ビーム法の切り換えについて，第１波長（ＣｕＫα線）については，図９（ｂ）に示すＸ線経路が第１の入射経路であり，図９（ａ）に示すＸ線経路が第２の入射経路である。第２波長（ＣｏＫα線）については，図９（ｄ）に示すＸ線経路が第１の入射経路であり，図９（ｃ）に示すＸ線経路が第２の入射経路である。第１波長については，第１の入射経路と第２の入射経路において，Ｘ線の発生位置（ＸＦ１）が変化しないし，試料３８の中心位置も変化しない。第２波長についても，第１の入射経路と第２の入射経路において，Ｘ線の発生位置（ＸＦ２）が変化しないし，試料３８の中心位置も変化しない。

　以上のように，２種類の波長を発生するＸ線源について，ひとつのＸ線管を用いる例と，二つのＸ線管を用いる例を示したが，これに限らない。例えば，図７において，Ｘ線の取り出し方向を，ライン取り出しからポイント取り出し（図の上下方向にＸ線を取り出す）に変更して，フィラメント６０の位置を左右に移動できるようにすれば，Ｘ線管を移動させなくても，フィラメント６０を移動させるだけでＸ線の焦点位置をずらすことができる。また，第１波長のＸ線と第２波長のＸ線を発生可能で，かつ，第１波長のＸ線の発生位置と第２波長のＸ線の発生位置とが，ちょうど，図２に示す第１のＸ線焦点ＸＦ１と第２のＸ線焦点ＸＦ２との間の距離だけずれているようなＸ線管を用いれば，Ｘ線管を全く動かすことなく，本発明を実現することができる。さらに，Ｘ線ビームを反射ミラーで屈折させることを考えれば，図２の第１の焦点位置ＸＦ１と第２の焦点位置ＸＦ２に現実のＸ線焦点を配置しなくても済む。例えば，多層膜ミラーから見て，あたかも第２の焦点位置ＸＦ２にＸ線焦点があるかのように，別の位置にある第２のＸ線管から発生した第２波長のＸ線ビームを反射ミラーを介して多層膜ミラーに入射させてもよい。

　次に，集中法のＸ線回折装置の構成を図１２を参照して説明する。Ｘ線管３６と試料３８との間には，Ｘ線管３６の側から順に，アパーチャスリット板１４と，多層膜ミラー２０と，選択スリット装置１８と，発散スリット４０が配置されている。試料３８は試料支持台４２に載っており，試料支持台４２はゴニオメータの回転中心４３の回りを回転できる。受光スリット２６とＸ線検出器２８は検出器支持台３０に載っており，検出器支持台３０もゴニオメータの回転中心４３の回りを回転できる。ゴニオメータの集中円３２の上に，受光スリット２６とＸ線焦点３４とが位置している。集中法でＸ線回折測定をするには，受光スリット２６とＸ線検出器２８を使って，試料３８からの回折Ｘ線を検出する。その際，試料３８と検出器支持台３０を１対２の角速度比で連動して回転して，Ｘ線回折パターンを得る。

　平行ビーム法に切り換えるには，既に説明したように，選択スリット装置１８をその回転中心線の回りに１８０°回転し，発散スリット４０の中心が，多層膜ミラー２０からの平行ビームの中心に来るようにする。平行ビーム法でＸ線回折測定をするには，受光スリット２６を検出器支持台３０から取り外すか，あるいは受光スリット２６の開口幅を非常に広くする。そして，Ｘ線検出器２８の手前にはソーラスリットを配置する。また，検出するＸ線強度を高めるために，Ｘ線検出器２８は試料３８に近づけるのが好ましい。したがって，Ｘ線検出器２８は検出器支持台３０の長手方向にスライドできるようにしている。

　次に，２種類のＸ線波長を使い分ける用途について説明する。Ｘ線回折法においては，入射Ｘ線波長に対する試料の吸収係数が大きいと，（１）蛍光Ｘ線が発生してバックグランドが上昇する，（２）試料に対するＸ線浸透力が小さくなるために，回折に寄与する結晶粒が減少し，回折強度が低下する，というような問題が生じる。このような点を考慮して，試料物質にとって吸収係数の小さいＸ線波長を選択することが大切である。そこで，ＣｕＫα線とＣｏＫα線を使い分ける例を説明する。Ａｌ₂Ｏ₃粉末の回折パターンを測定する場合には，ＣｏＫα線の平行ビームよりもＣｕＫα線の平行ビームを使った方が，回折Ｘ線強度が大きく，測定精度が高くなる。一方，Ｆｅ₃Ｏ₄粉末の回折パターンを測定する場合には，ＣｕＫα線の平行ビームよりもＣｏＫα線の平行ビームを使った方が，回折Ｘ線強度が大きくて，かつ，バックグラウンドが低くなる。

ＣｕＫα線用の放物面とＣｏＫα線用の放物面とを二つの放物面の軸及び頂点を互いに一致させて描いたグラフである。 図１におけるＣｏＫα線用の放物面を平行移動した結果を示すグラフである。 図２のグラフのＸ＝８０〜１２０ｍｍの付近を拡大して示したグラフである。 図２のグラフに集中法のＸ線経路を追加したグラフである。 Ｘ線管球のターゲットの材質に応じた放物面多層膜ミラーの仕様の一覧表である。 二つのＸ線管を使った平行ビーム取り出し方法を適用したＸ線回折装置の２種類の状態を示す平面図である。 ゼブラ型の回転対陰極の斜視図である。 図７に示すＸ線管を使った平行ビーム取り出し方法を適用したＸ線回折装置の２種類の状態を示す平面図である。 本発明の平行ビーム取り出し方法と，集中法と平行ビーム法の切り換え方式とを組み合わせた入射Ｘ線光学系を備えるＸ線回折装置の４種類の状態を示す平面図である。 アパーチャスリット板と多層膜ミラーの斜視図である。 選択スリット装置の斜視図である。 集中法のＸ線回折装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

　１０　ＣｕＫα線用の放物面
　１２　ＣｏＫα線用の放物面
　１４　アパーチャスリット板
　１８　選択スリット装置
　２０　放物面多層膜ミラー
　２２　第１の焦点からの発散Ｘ線
　２４　第２の焦点からの発散Ｘ線
　２６　受光スリット
　２８　Ｘ線検出器
　３０　検出器支持台
　３４　Ｘ線焦点
　３６　Ｘ線管
　３８　試料
　４０　発散スリット
　４２　試料支持台
　４４　第１開口
　４５　第２開口
　５０　反射面
　７０　ＣｕターゲットのＸ線管
　７１　ＣｏターゲットのＸ線管
　７２　平行ビーム
　７３　ＣｕとＣｏの混合ターゲットのＸ線管
　７４　回折Ｘ線
　７６　ソーラスリット
　ＸＦ１　第１のＸ線焦点
　ＸＦ２　第２のＸ線焦点

Claims (8)

1. 　次の各段階を備える平行Ｘ線ビームの取り出し方法。
   （ａ）第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラーを準備する段階。
   （ｂ）前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点を，前記放物面の焦点の位置に配置して，前記第１のＸ線焦点から出射される前記第１波長のＸ線を，前記放物面多層膜ミラーで反射させて，前記第１波長の平行Ｘ線ビームを得る段階。
   （ｃ）前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点を，前記放物面の焦点から，前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずらした位置に配置して，前記第２のＸ線焦点から出射される前記第２波長のＸ線を，前記放物面多層膜ミラーで反射させて，前記第２波長の平行Ｘ線ビームを得る段階。
2. 　請求項１に記載の平行Ｘ線ビームの取り出し方法において，前記第１のＸ線焦点と前記第２のＸ線焦点が同一のＸ線管に存在することを特徴とする方法。
3. 　請求項１に記載の平行Ｘ線ビームの取り出し方法において，前記第１波長はＣｕＫα線であり，前記第２波長はＣｏＫα線であることを特徴とする方法。
4. 　次の構成を備える平行Ｘ線ビームの取り出し装置。
   （ａ）第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラー。
   （ｂ）前記放物面の焦点の位置に配置することが可能で前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点。
   （ｃ）前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずれた位置に配置することが可能で前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点。
5. 　Ｘ線源から出射されたＸ線ビームを試料に照射して，試料で回折された回折Ｘ線をＸ線検出器で検出するＸ線回折装置において，次の構成を備えるＸ線回折装置。
   （ａ）前記第１波長に基づいて定められた放物面形状を有する反射面を備える放物面多層膜ミラー。
   （ｂ）前記放物面の焦点の位置に配置することが可能で前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線焦点。
   （ｃ）前記放物面の軸に対して垂直方向に所定距離だけずれた位置に配置することが可能で前記第１波長とは異なる第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線焦点。
   （ｄ）前記第１のＸ線焦点と前記第２のＸ線焦点とを実現できる前記Ｘ線源。
6. 　請求項５に記載のＸ線回折装置において，前記Ｘ線源は，前記第１波長のＸ線と前記第２波長のＸ線とを発生可能なひとつのＸ線管からなり，このＸ線管を移動させることで前記第１のＸ線焦点と前記第２のＸ線焦点とを選択的に実現できることを特徴とするＸ線回折装置。
7. 　請求項５に記載のＸ線回折装置において，前記Ｘ線源は，前記第１波長のＸ線を発生する第１のＸ線管と，前記第２波長のＸ線を発生する第２のＸ線管とからなり，これらのＸ線管を移動させることで前記第１のＸ線焦点と前記第２のＸ線焦点とを選択的に実現できる，ことを特徴とするＸ線回折装置。
8. 　請求項５に記載のＸ線回折装置において，さらに次の構成を備えるＸ線回折装置。
   （ａ）前記Ｘ線ビームを所定の発散角で前記試料に入射させる第１の入射経路。
   （ｂ）前記Ｘ線ビームを前記放物面多層膜ミラーで反射させて平行ビームにしてから前記試料に入射させる第２の入射経路。
   （ｃ）前記第１の入射経路と前記第２の入射経路のうちの任意の一方を開放して他方を遮断できる選択スリット装置。
   （ｄ）同じ波長のＸ線に対して，前記第１の入射経路を使う場合と，前記第２の入射経路を使う場合とで，Ｘ線の発生位置が変化しないように配置された前記Ｘ線源。
   （ｅ）同じ波長のＸ線に対して，前記第１の入射経路を使う場合と，前記第２の入射経路を使う場合とで，前記試料の中心位置が変化しないように配置された試料支持装置。

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