JP2007171000A - X-ray crystal structure analyzer - Google Patents
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本発明は、X線を照射して得られる回折点から結晶の立体構造を解析するために用いられるX線回折装置に関し、特に、発生するX線を所定の位置において点状に絞り込む集光ミラーを備えたX線回折装置に関する。 The present invention relates to an X-ray diffractometer used for analyzing a three-dimensional structure of a crystal from diffraction points obtained by irradiating X-rays, and more particularly, a condensing mirror that narrows generated X-rays into a point at a predetermined position. The present invention relates to an X-ray diffraction apparatus including
単結晶試料の結晶構造を解析するためのX線結晶構造解析装置とは、複数の回転軸に対して回転する試料に対し、微小断面に絞った平行X線を照射し、この試料からの回折X線を検出器により検出することにより、その結晶構造を解析するものである。すなわち、従来、解析すべき単結晶試料を保持しながら、χ軸、ω軸、Φ軸を含む4軸上に自在に回転させるための試料保持用ゴニオメータは、例えば、以下の特許文献1によっても既に知られており、これによれば、試料をω軸の周りに360°回転させてもゴニオメータとコリメータが衝突することのない試料保持用ゴニオメータが提供されている。
An X-ray crystal structure analyzer for analyzing the crystal structure of a single crystal sample irradiates a sample rotating with respect to a plurality of rotation axes with parallel X-rays focused on a minute cross section, and diffracts from the sample. The crystal structure is analyzed by detecting X-rays with a detector. That is, a conventional sample holding goniometer for freely rotating on four axes including the χ axis, the ω axis, and the Φ axis while holding a single crystal sample to be analyzed is disclosed in, for example,
また、以下の特許文献2によれば、試料からの回折X線によってその表面にX線回折像を生じる比較的大きな面積のシンチレータからの発光を、光ファイバーユニットによって伝送し、CCDイメージセンサによって検出するX線検出ユニット(二次元検出器)を備えたX線結晶構造解析装置も既に知られている。
Further, according to
更に、以下の特許文献3によれば、ゴニオメータの機構をベースとして、更に、回転可能な椀部を設け、比較的簡単な構成により、X線回折装置として以外にも、他の種々の測定にも利用可能なX線回折装置が既に知られている。 Furthermore, according to the following Patent Document 3, a rotary collar is provided on the basis of a goniometer mechanism, and it can be used for various other measurements in addition to an X-ray diffractometer with a relatively simple configuration. X-ray diffractometers that can also be used are already known.
ところで、上述した試料保持用ゴニオメータを備えたX線結晶構造解析装置では、解析すべき試料を、例えば、ガラス製のキャピラリに試料ホルダに取り付け、上記ゴニオメータにより、試料を上記3軸上でそれぞれ独立に回転させると共に、二次元検出器であるX線検出ユニットを試料に対して所定の範囲内に設定する。また、その場合、精度の高い測定を行なうためには、試料に対してより大きなビームサイズのX線を照射(所謂、完浴)する必要がある。 By the way, in the X-ray crystal structure analysis apparatus provided with the above-described sample holding goniometer, a sample to be analyzed is attached to a sample holder, for example, on a glass capillary, and the samples are independently separated on the three axes by the goniometer. And the X-ray detection unit, which is a two-dimensional detector, is set within a predetermined range with respect to the sample. In that case, in order to perform highly accurate measurement, it is necessary to irradiate the sample with X-rays having a larger beam size (so-called complete bathing).
即ち、上記従来技術を含むX線結晶構造解析装置の構造では、通常、測定が可能な位置(ポイント)は一点のみであり、集光ミラーの集光点でビームサイズが最小になるが、しかしながら、特に、低分子の結晶構造解析を行なう場合など、大きな結晶では、試料に対してより大きなビームサイズのX線を照射(所謂、完浴)することが出来ず、そのため、精度の高い測定が困難であった。 That is, in the structure of the X-ray crystal structure analysis apparatus including the above-described conventional technique, normally, there is only one position (point) that can be measured, and the beam size is minimized at the focusing point of the focusing mirror. In particular, in the case of a large crystal such as when analyzing a crystal structure of a low molecule, it is not possible to irradiate a sample with X-rays having a larger beam size (so-called complete bathing). It was difficult.
なお、かかる場合、ゴニオメータ又はX線発生装置の一方、又は、これらの双方にステージを設けて、これらを移動することも考えられるが、しかしながら、その移動の後、ゴニオステージの稼動軸又は/及びX線発生装置の稼動軸を、X線と一致させる必要があることから、再調整を行なう必要が生じる。ところが、上記のゴニオメータ又はX線発生装置はその重量が重く、そのため、再調整のための時間がかかるという問題点がある。又は、上記の特許文献3により知られる構造では、回転可能な椀部に重量の重いX線検出器を搭載する必要があるため、ゴニオステージを安定して固定することが出来ないという問題がった。 In such a case, it may be possible to move the goniometer and / or the X-ray generation apparatus by providing a stage in both or both of them, however, after the movement, the operating axis of the goniometer or / and Since the operating axis of the X-ray generator needs to coincide with the X-ray, it becomes necessary to readjust. However, the goniometer or the X-ray generator described above has a problem that it is heavy and therefore takes time for readjustment. Or, in the structure known from the above-mentioned Patent Document 3, since it is necessary to mount a heavy X-ray detector on the rotatable collar, there is a problem that the gonio stage cannot be stably fixed. It was.
そこで、本発明では、上述した従来技術における問題点に鑑みて成されたものであり、すなわち、例えば、低分子試料など大きな結晶に対しても、簡単に、より大きなビームサイズのX線を照射(所謂、完浴)して測定することが出来、もって、各種の試料に対しても精度の高い測定が可能となるX線結晶構造解析装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art. That is, for example, even a large crystal such as a low molecular sample can be easily irradiated with X-rays having a larger beam size. An object of the present invention is to provide an X-ray crystal structure analysis apparatus that can perform measurement (so-called complete bathing), and can perform highly accurate measurement on various samples.
そこで、本発明では、上記の目的を達成するため、発生するX線を所定の位置において点状に絞り込む集光ミラーを備え、発生したX線を試料に照射するX線源と、前記試料を保持して該試料のX線入射面を含む面内に設けられた軸を中心に回転自在に支持された試料回転台と、前記試料からの回折X線を検出するX線検出器とを有するX線結晶構造解析装置において、更に、前記X線源と前記試料回転台との間の相対的な距離を可変するための手段を備えたX線結晶構造解析装置を提供するものである。 Therefore, in the present invention, in order to achieve the above-described object, the X-ray source that irradiates the sample with the generated X-ray is provided with a condensing mirror that narrows the generated X-ray into a point shape at a predetermined position. A sample turntable that is held and supported rotatably about an axis provided in a plane including the X-ray incident surface of the sample, and an X-ray detector that detects diffracted X-rays from the sample. In the X-ray crystal structure analyzing apparatus, an X-ray crystal structure analyzing apparatus provided with means for changing a relative distance between the X-ray source and the sample turntable is further provided.
なお、本発明では、前記のX線結晶構造解析装置において、前記距離可変手段を移動用レールにより構成することが好ましく、更には、前記移動用レールを、前記X線源又は前記試料回転台の一方に取り付け、又は、その双方に取り付けることが好ましい。 In the present invention, in the X-ray crystal structure analyzing apparatus, it is preferable that the distance varying means is constituted by a moving rail, and further, the moving rail is provided by the X-ray source or the sample turntable. It is preferable to attach to one or both.
以上に述べた本発明になるX線結晶構造解析装置によれば、各種の大きの結晶に対しても、簡単に、その結晶よりも大きなビームサイズのX線を照射(所謂、完浴)することが出来、もって、低分子の結晶を含む各種の試料に対しても精度の高い測定が可能となるX線結晶構造解析装置を提供することが可能となるという、優れた効果を発揮する。 According to the X-ray crystal structure analysis apparatus according to the present invention described above, X-rays having a beam size larger than that of a crystal of various sizes can be easily irradiated (so-called complete bath). Therefore, it is possible to provide an X-ray crystal structure analyzing apparatus capable of measuring with high accuracy even for various samples including low-molecular crystals.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
添付の図1は、本発明の実施の形態になるX線結晶構造解析装置の概略構造を示す上面図であり、この図において、符号10は、試料に照射するX線を発生するX線源であるX線発生装置を示している。なお、このX線発生装置10は、図示のように、そのX線には、発生したX線を所定の位置(ポイント)において点状に絞り込むための、所謂、集光ミラー11が設けられており、更に、その先端部には、コリメータ12が取り付けられている。
FIG. 1 attached herewith is a top view showing a schematic structure of an X-ray crystal structure analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure,
一方、上記X線発生装置10から発生したX線の照射方向には、試料保持用のゴニオメータ20が配置されており、このゴニオメータ20には、解析すべき試料(サンプル)Sが、例えば、ガラス製のキャピラリなどにより、試料ホルダに取り付けられ、複数の回転軸上で回転される。これにより、試料(サンプル)Sは、試料のX線入射面を含む面内に設けられた軸を中心に、回転自在に支持される。また、このゴニオメータ20には、更に、試料からの回折X線を検出するX線検出器として、例えば、CCDイメージセンサによって構成される二次元検出器30が、上記試料(サンプル)Sを中心に回動可能に取り付けられている。
On the other hand, a
なお、本発明は、集光ミラーを備えたX線源では、添付の図3にも示すように、それにより得られるX線ビームの径(サイズ)は、その集光点より前後の位置では点状ではなく、その径(サイズ)はその距離により変化するとの発明者の知見に基づくものである。 According to the present invention, in an X-ray source equipped with a condensing mirror, as shown in FIG. 3 attached, the diameter (size) of the X-ray beam obtained thereby is at a position before and after the condensing point. It is based on the inventor's knowledge that the diameter (size) is not point-like and changes depending on the distance.
即ち、本発明では、上記X線発生装置10の下部には図示しない車輪又はローラ又はスライド機構を設けると共に、装置が配置される床面には、移動用のレール(ガイド)15、15を配設している。一方、上記ゴニオメータ20の下部にも車輪を設けると共に、ゴニオメータが配置される床面には、移動用のレール(ガイド)25、25を配設している。なお、これらのレール15、25は、互いに平行に配設されており、そのため、X線発生装置10とゴニオメータ20との間の相対的な距離を、容易に可変することが可能となる。また、これらのレール15、25は、上記X線発生装置10から発生するX線の照射方向(即ち、集光ミラー11及びコリメータ12の取り付け方向)とも一致している。
That is, in the present invention, a wheel, a roller, or a slide mechanism (not shown) is provided at the lower part of the
以上のように、上記X線発生装置10とゴニオメータ20との間の相対的な距離を可変にすることによれば、添付の図2にも示すように、X線発生装置10の集光ミラー11の働きによって集光点に収束するX線ビームの径(サイズ)を、サイズの小さい試料(サンプル)Sには点状に(図2(A)を参照)、一方、サイズの大きな試料(サンプル)Sに対しては、X線ビームの径(サイズ)を大きくして、その大きさに適合させることが可能となる(図2(B)を参照)。即ち、低分子試料などの大きな結晶から、その他の小さな結晶まで、各種の試料に対して、X線ビームを全体に照射(所謂、完浴)することが出来、精度の高い測定を可能にする。なお、本例の場合、X線ビームの径は、例えば、図2(A)の場合には、0.2mmφ、そして、図2(A)の場合には、0.5mmφであり、その間の移動距離「d」は50mmであった。
As described above, by making the relative distance between the
なお、以上に詳述した実施の形態では、図示しない車輪又はローラ又はスライド機構と共に、上記移動用のレール15、25からなる距離可変手段を、上記X線発生装置10と共に、上記ゴニオメータ20にも設けたが、しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、その一方だけに設けることによっても同様の効果が得られることは、当業者にとっては、当然であろう。
In the embodiment described in detail above, the distance variable means including the moving
また、上記の実施の形態では、上記距離可変手段として、図示しない車輪と共に上記移動用のレール15、25からなる例についてのみ述べたが、しかしながら、これにのみ限定されず、その間の相対距離を可変するものであれば、その他の手段によっても達成することが出来る。また、更に、モータ等を備えた駆動機構と共に、上記上記X線発生装置10とゴニオメータ20との間の相対的な距離を測定するセンサを設けることにより、自動的に、移動するようにすることも可能であろう。
In the above embodiment, only the example of the distance variable means including the moving
10 X線発生装置
11 集光ミラー
12 コリメータ
15 移動用のレール(ガイド)
20 ゴニオメータ
25 移動用のレール(ガイド)
30 二次元検出器
S 試料(サンプル)
DESCRIPTION OF
20
30 Two-dimensional detector S Sample
Claims (4)
2. The X-ray crystal structure analyzing apparatus according to claim 1, wherein the distance varying means is attached to both the X-ray source and the sample turntable.
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