JP2011099839A - X線分析装置及びx線分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】干渉性X線が発せられるX線源と、前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、を有し、前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置により上記課題を解決する。
【選択図】 図8
Description
(X線フーリエホログラフィー法)
最初に、X線フーリエホログラフィー法について説明する。図1はX線フーリエホログラフィー装置の構造図であり、図2はX線フーリエホログラフィー装置において観察される試料の構造図である。
次に、第1の実施の形態におけるX線分析装置について説明する。図4は、本実施の形態におけるX線分析装置の構造の概略図である。本実施の形態におけるX線分析装置は、X線フーリエホログラフィー法を利用するものであり、干渉性X線を発するX線源11と、X線コリメータ12と、2次元のCCD(Charge Coupled Device)等のイメージングデバイスからなる検出器13を有している。X線源11より発せられた干渉性X線は、X線コリメータ12によりコリメートされ、X線吸収部20及び観察対象となる観察用試料部30に照射される。
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるX線分析装置は、第1の実施の形態におけるX線分析装置において、複数の観察用試料部を設置することが可能なものであり、試料を交換するための試料交換部を設けることにより、複数の試料を容易に交換することができる構造のものである。
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態と異なる構造のX線吸収部を有するものである。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、イメージ画像を得るための対象となる試料が液体、粉末等の場合におけるX線分析装置である。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、試料の3次元のイメージ画像を得るためのX線分析装置である。
次に、第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、試料の磁化のイメージ画像を得るためのX線分析装置である。
次に、第7の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第6におけるX線分析装置を用いたX線分析方法である。
T(x0、y0)=C1(x0、y0)×A(x0、y0)
R(x0、y0)=C2(x0、y0)
となる。尚、位相因子C1、C2の積であるC1C2 *及びC1 *C2はzが異なるため1にはならない。また、Aはイメージuのフーリエ変換FTであり、A=FT(u(x、y))である。
次に、第8の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第6におけるX線分析装置を用いたX線分析方法である。
次に、第9の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第6におけるX線分析装置を用いたX線分析方法であって、2以上の波長のX線を用いるものである。
次に、第10の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第6におけるX線分析装置を用いたX線分析方法であって、所定の波長領域のX線を照射することにより、試料における化学結合状態のイメージ画像を得るためのX線分析方である。
次に、第11の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第6におけるX線分析装置を用いたX線分析方法であり、より鮮明な画像イメージを得ることのできるX線分析方法である。
(付記1)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。
(付記2)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を透過する膜上に、前記X線を吸収する材料により形成されたX線吸収領域を有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線吸収領域と可干渉となる位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記X線吸収領域の周囲に照射されるX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。
(付記3)
前記試料は観察用試料部に設けられたX線を透過する支持膜上に設置されていることを特徴とする付記1または2に記載のX線分析装置。
(付記4)
前記試料は支持棒により支持されていることを特徴とする付記1または2に記載のX線分析装置。
(付記5)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓に対応する位置に試料を滴下する試料供給ノズルと、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有することを特徴とするX線分析装置。
(付記6)
前記X線透過窓に対応する位置に前記試料が設置された際に、
前記X線吸収部の前記参照穴に対応する領域における前記支持膜には、開口窓が設けられていることを特徴とする付記3に記載のX線分析装置。
(付記7)
前記観察用試料部は、前記支持棒を軸に前記試料を回転することができるものであって、
前記検出器において、前記試料の回転させた角度ごとのホログラムを検出し、
前記処理部において、前記ホログラムに基づき前記試料における3次元の内部構造のイメージ画像を算出することを特徴とする付記4に記載のX線分析装置。
(付記8)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線を右円偏光と左円偏光に切換えることの可能な偏光子と、
前記偏光子を透過したX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は磁化しており、前記右円偏光のX線により得られるホログラムと、前記左円偏光のX線により得られるホログラムに基づき前記処理部において前記試料の磁化方向のイメージ画像を得ることができるものであって、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。
(付記9)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置しない状態で前記検出器により検出を行う第1の検出工程と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置した状態で前記検出器により検出を行う第2の検出工程と、
前記第1の検出工程において検出された0次回折光のピークの値を前記第2の検出工程において検出された0次回折光のピークの値が一致するように、第1の検出工程において検出されたホログラムを規格化する規格化工程と、
前記第2の検出工程により得られたホログラムと前記規格化されたホログラムとの差分を算出する差分算出工程と、
前記差分を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。
(付記10)
前記第1の検出工程は、前記検出器による検出を行うことなく、前記X線透過窓の形状に基づき、前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料が設置されていない状態の前記検出器に検出されるホログラムを算出するものであることを特徴とする付記9に記載のX線分析方法。
(付記11)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記試料を構成する元素のうち1の元素の吸収端よりも短い波長の第1のX線を照射しホログラムを得る第1のX線照射工程と、
前記1の元素の吸収端よりも長い波長の第2のX線を照射しホログラムを得る第2のX線照射工程と、
前記第1のX線照射工程により得られたホログラムを逆フーリエ変換することにより第1のイメージ画像を算出し、前記第2のX線照射工程により得られたホログラムを逆フーリエ変換することにより第2のイメージ画像を算出する逆フーリエ変換工程と、
前記第1のイメージ画像と前記第2のイメージ画像との差分を算出する差分算出工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。
(付記12)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記試料を構成する元素のうち1の元素の吸収端よりも短い波長の第1のX線を照射しホログラムを得る第1のX線照射工程と、
前記1の元素の吸収端よりも長い波長の第2のX線を照射しホログラムを得る第2のX線照射工程と、
第1のX線照射工程により得られたホログラムと第2のX線照射工程により得られたホログラムとの差分を算出する差分算出工程と、
前記差分を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。
(付記13)
付記9または12のX線分析方法における逆フーリエ変換工程は第1の逆フーリエ変換工程であって、
前記第1の逆フーリエ変換工程により得られたデータをフーリエ変換するフーリエ変換工程と、
前記フーリエ変換工程により得られたデータのフィルタリングを行うフィルタリング工程と、
前記フィルタリング工程により得られたデータを逆フーリエ変換する第2の逆フーリエ変換を行うことを特徴とする付記9または12に記載のX線分析方法。
(付記14)
付記11のX線分析方法における逆フーリエ変換工程は第1の逆フーリエ変換工程であって、
前記差分算出工程により得られたデータをフーリエ変換するフーリエ変換工程と、
前記フーリエ変換工程により得られたデータのフィルタリングを行うフィルタリング工程と、
前記フィルタリング工程により得られたデータを逆フーリエ変換する第2の逆フーリエ変換を行うことを特徴とする付記11に記載のX線分析方法。
(付記15)
干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置した状態で、前記X線の波長を変化させながら前記検出器により検出を行う検出工程と、
前記検出工程において検出されたホログラムに基づき、XANESまたはXAFSにより、前記試料における化学結合状態の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。
11 X線源
12 X線コリメータ
13 検出器
14 モノクロメータ
15 シャッター
16 コントローラ
17 コンピュータ
18 検出器コントローラ
19 表示部
20 X線吸収部
21 金属層
22 X線透過窓
23 参照穴
24 フレーム
25 支持膜
30 観察用試料部
31 支持膜
32 試料
Claims (8)
- 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を透過する膜上に、前記X線を吸収する材料により形成されたX線吸収領域を有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線吸収領域と可干渉となる位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記X線吸収領域の周囲に照射されるX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓に対応する位置に試料を滴下する試料供給ノズルと、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有することを特徴とするX線分析装置。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線を右円偏光と左円偏光に切換えることの可能な偏光子と、
前記偏光子を透過したX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有し、
前記試料は磁化しており、前記右円偏光のX線により得られるホログラムと、前記左円偏光のX線により得られるホログラムに基づき前記処理部において前記試料の磁化方向のイメージ画像を得ることができるものであって、
前記試料は、前記X線吸収部に対し相対的に移動させることができるものであることを特徴とするX線分析装置。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置しない状態で前記検出器により検出を行う第1の検出工程と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置した状態で前記検出器により検出を行う第2の検出工程と、
前記第1の検出工程において検出された0次回折光のピークの値を前記第2の検出工程において検出された0次回折光のピークの値が一致するように、第1の検出工程において検出されたホログラムを規格化する規格化工程と、
前記第2の検出工程により得られたホログラムと前記規格化されたホログラムとの差分を算出する差分算出工程と、
前記差分を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記試料を構成する元素のうち1の元素の吸収端よりも短い波長の第1のX線を照射しホログラムを得る第1のX線照射工程と、
前記1の元素の吸収端よりも長い波長の第2のX線を照射しホログラムを得る第2のX線照射工程と、
前記第1のX線照射工程により得られたホログラムを逆フーリエ変換することにより第1のイメージ画像を算出し、前記第2のX線照射工程により得られたホログラムを逆フーリエ変換することにより第2のイメージ画像を算出する逆フーリエ変換工程と、
前記第1のイメージ画像と前記第2のイメージ画像との差分を算出する差分算出工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記試料を構成する元素のうち1の元素の吸収端よりも短い波長の第1のX線を照射しホログラムを得る第1のX線照射工程と、
前記1の元素の吸収端よりも長い波長の第2のX線を照射しホログラムを得る第2のX線照射工程と、
第1のX線照射工程により得られたホログラムと第2のX線照射工程により得られたホログラムとの差分を算出する差分算出工程と、
前記差分を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。 - 干渉性X線が発せられるX線源と、
前記X線源からのX線をコリメートするX線コリメータと、
X線を吸収又は反射する材料により形成されており、前記X線の可干渉となる位置に設けられた参照穴及びX線透過窓とを有し、前記コリメートされたX線が照射されるX線吸収部と、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に設置される試料と、
前記試料により生じる散乱X線と、前記参照穴を通過したX線との干渉により生じたホログラムを検出する検出器と、
前記検出器により得られた前記ホログラムに基づき前記試料の内部構造のイメージ画像を得るためフーリエ変換を行う処理部と、
を有するX線分析装置を用いたX線分析方法において、
前記X線透過窓を透過したX線が照射される位置に前記試料を設置した状態で、前記X線の波長を変化させながら前記検出器により検出を行う検出工程と、
前記検出工程において検出されたホログラムに基づき、XANESまたはXAFSにより、前記試料における化学結合状態の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とするX線分析方法。
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