JP2017084713A - X-ray generator and sample measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、いわゆる回転対陰極方式を用いてX線を発生させるX線発生装置、及びこのX線発生装置を含んで構成される試料測定システムに関する。 The present invention relates to an X-ray generator that generates X-rays using a so-called rotating anti-cathode method, and a sample measurement system that includes the X-ray generator.
従来から、計測分野において、回転対陰極の外周面上に電子ビームを照射して周方向又は幅方向に長尺な焦点を形成することで、線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させる方法が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, in the measurement field, a linear or dotted X-ray beam is selectively formed by irradiating an electron beam on the outer peripheral surface of a rotating cathode to form a long focal point in the circumferential direction or width direction. A generation method is known (see Patent Document 1).
特許文献2では、概略直方体状をなすチャンバの左壁面、右壁面及び上壁面(若しくは下壁面)に、回転ターゲットを固着するための装着用穴を1つずつ設けたX線発生装置が提案されている。装着用穴の選択結果に応じてフィラメント及び回転ターゲットの配置関係が変化するので、線状又は点状のX線ビームを選択的に取出可能である旨が記載されている。
ところで、特許文献2に記載された装置では、X線ビームの形状を切り替える度に回転ターゲットの付け替え作業を伴う。そして、この作業中にチャンバ内の真空が破られるため、チャンバ内の空気を抜くパージ作業が再度必要となる。その結果、パージ作業が完了するまで待機しなければならず、その分だけ作業効率が低下するという問題がある。
By the way, in the apparatus described in
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制可能なX線発生装置及び試料測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to selectively generate a linear or dotted X-ray beam with an extremely simple apparatus configuration, and to reduce the work efficiency associated with this selection. An object is to provide an X-ray generation apparatus and a sample measurement system that can be suppressed.
本発明に係る「X線発生装置」は、線状の電子ビームを放出する電子源を含んで構成される電子発生器と、前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでX線ビームを出射する周面部を含んで構成される回転対陰極と、前記電子源及び前記回転対陰極を収容するチャンバを備え、前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向する位置関係下にて前記チャンバに固定配置され、前記電子発生器は、前記電子源を支持する支持台と、前記チャンバ内に気密に挿通され、且つ、前記チャンバの外側からの操作に応じて前記支持台を回動させる回動導入機構を更に有する。 An “X-ray generator” according to the present invention includes an electron generator configured to include an electron source that emits a linear electron beam, and an X-ray beam generated by colliding the electron beam from the electron source. A rotating counter-cathode configured to include a peripheral surface portion that emits light, and a chamber that accommodates the electron source and the rotating counter-cathode, and the electron generator and the rotating counter-cathode have the electron source and the peripheral surface portion mutually connected. The electron generator is fixedly disposed in the chamber under an opposing positional relationship, and the electron generator is hermetically inserted into the chamber and a support base that supports the electron source, and in response to an operation from the outside of the chamber. And a rotation introducing mechanism for rotating the support base.
このように、チャンバの外側からの操作に応じて電子源を支持する支持台を回動させる回動導入機構を設けたので、電子発生器又は回転対陰極の付け替え作業が不要となり、チャンバ内の真空状態を保ったまま電子源の延在方向を変更可能となる。これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。 As described above, since the rotation introduction mechanism for rotating the support base that supports the electron source according to the operation from the outside of the chamber is provided, it is not necessary to replace the electron generator or the rotating counter cathode. It is possible to change the extending direction of the electron source while maintaining the vacuum state. This makes it possible to selectively generate a linear or dotted X-ray beam with an extremely simple apparatus configuration, and to suppress a decrease in work efficiency associated with this selection.
また、前記回動導入機構は、前記チャンバの外側にて回動可能に配置されたハンドル部を有すると共に、前記ハンドル部の回動操作に応じて前記支持台を回動させることが好ましい。作業者は、ハンドル部を回動させる操作を行うことで、電子源の延在方向を容易に変更できる。 Further, it is preferable that the rotation introducing mechanism has a handle portion that is rotatably arranged outside the chamber, and rotates the support base in accordance with a rotation operation of the handle portion. The operator can easily change the extending direction of the electron source by performing an operation of rotating the handle portion.
また、前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動状態を前記チャンバの外側から視認可能に指示する指示手段を更に有することが好ましい。作業者は、チャンバの外側から指示手段による指示位置を視認することで、ハンドル部の回動状態及び電子源の延在向きを一見して把握できる。 Moreover, it is preferable that the said rotation introduction mechanism further has an instruction | indication means which instruct | indicates the rotation state of the said handle part so that visual recognition is possible from the outside of the said chamber. The operator can grasp at a glance the rotation state of the handle portion and the extending direction of the electron source by visually recognizing the indication position by the indication means from the outside of the chamber.
また、前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動範囲を規制する回動規制手段を更に有することが好ましい。これにより、電子源の駆動部品が過度に捻れて破損するのを防止できる。 Moreover, it is preferable that the said rotation introduction mechanism further has a rotation control means which controls the rotation range of the said handle part. Thereby, it can prevent that the drive component of an electron source twists too much, and is damaged.
また、前記回動導入機構は、前記支持台の回動動作により、前記電子源の延在位置を第1方向及び該第1方向に直交する第2方向に変更可能であり、前記回転対陰極の回転軸は、前記第1方向及び前記第2方向に対して傾斜することが好ましい。第1方向及び第2方向からの電子ビームの放出により形成される2つの焦点に関し、周方向に横切る焦点長さの乖離量が、回転軸を傾斜させない場合と比べて小さくなる。つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のX線ビームに共通して出力し得る最大量(つまり、X線の限界出力量)が底上げされる。 The rotation introducing mechanism can change the extending position of the electron source in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction by a rotation operation of the support base, and It is preferable that the rotation axis is inclined with respect to the first direction and the second direction. With respect to the two focal points formed by the emission of the electron beam from the first direction and the second direction, the amount of deviation of the focal lengths traversing in the circumferential direction is smaller than when the rotation axis is not inclined. In other words, by raising the output efficiency on the lowest side instead of lowering the output efficiency on the highest side, the maximum amount that can be output in common to both X-ray beams (that is, the limit output amount of X-rays) is raised. The
本発明に係る「試料測定システム」は、上記したいずれかのX線発生装置と、前記X線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したX線ビームを検出するX線検出装置と、前記X線検出装置により検出された前記X線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段を備える。 A “sample measurement system” according to the present invention includes any one of the X-ray generators described above, and an X-ray detector that detects an X-ray beam generated from the X-ray generator and transmitted or reflected from the sample. And measuring means for measuring a physical quantity related to the sample based on the detected amount of the X-ray beam detected by the X-ray detector.
本発明に係るX線発生装置及び方法、並びに試料測定システムによれば、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。 According to the X-ray generation apparatus and method and the sample measurement system according to the present invention, a linear or dotted X-ray beam is selectively generated with an extremely simple apparatus configuration, and work efficiency associated with this selection is achieved. Can be suppressed.
以下、本発明に係るX線発生装置について、試料測定システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an X-ray generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments in relation to a sample measurement system.
[X線発生装置10の構成]
図1はこの実施形態に係るX線発生装置10の斜視図であり、図2は図1のII−II線に沿った断面図であり、図3は図1に示すX線発生装置10の側面図であり、図4は図1のIV−IV線に沿った断面図である。説明の便宜上、これらの図1〜図4では、三次元直交座標系を示す3軸方向(X方向・Y方向・Z方向)を定義する。
[Configuration of X-ray generator 10]
1 is a perspective view of the
図1に示すように、X線発生装置10は、いわゆる回転対陰極方式を用いてX線(エックス線)を発生させる装置である。X線発生装置10は、X線透過率が低い金属材料からなる概略直方体状のチャンバ12を有する。
As shown in FIG. 1, the
チャンバ12の第1面14側には、円形状の第1開口部16が設けられている。チャンバ12の第2面18側にある1つの角部には、三角柱状に凹まされた凹部20が形成されている。凹部20をなす傾斜面22には円形状の第2開口部24が設けられると共に、第2面18に対向する第3面26にはX線透過率が高いベリリウム薄膜を介挿した窓部28が設けられている。
A circular
第1開口部16から電子発生器30を挿通すると共に、第2開口部24を覆う位置に蓋部32を装着することで、チャンバ12の室34(図2及び図4)内が気密に保たれる。電子発生器30は、熱電子型、電界放出型、又はショットキー型の電子銃であり、ここでは熱電子型を例に説明する。
The inside of the chamber 34 (FIGS. 2 and 4) of the
図2に示すように、電子発生器30は、線状の電子ビームB1を放出する電子源36と、電子源36を支持する円柱状の支持台38と、支持台38を保持する保持部40と、チャンバ12の外部から回動運動を導入する回動導入機構42と、電子発生器30の各種動作に必要な構成部品を収容する収容ケース44とを含んで構成される。必要な構成部品には、例えば、電子源36を加熱するヒータの電源部、チャンバ12内に高電圧を導入するための高圧導入部が含まれる。
As shown in FIG. 2, the
電子源36は、例えばタングステン・フィラメントからなり、一方向に延びるコイル形状を有する。概略円筒状の保持部40は、セラミックスを含む絶縁性材料からなる。これにより、電子源36は、チャンバ12と電気的に絶縁された状態にて、室34内に配置される。
The
回動導入機構42は、カソード側の一軸(以下、カソード軸Ac)を中心とする、T方向に沿った回動動作を導入する機構であり、保持部40の基端側に接続されている。これにより、回動導入機構42は、保持部40及び支持台38を一体的に回動させ、電子源36の中心位置O(図4)を固定しながら電子源36の延在方向を変更可能である。
The
ここでは、回動導入機構42は、支持台38の回動動作により電子源36の延在方向を第1方向及び第2方向のうちいずれか一方に変更可能である。第1方向は「Z方向」に対応すると共に、第2方向は「X方向」に対応する。この場合、第1方向及び第2方向は、互いに直交すると共に、カソード軸Ac(Y方向)にそれぞれ直交する。
Here, the
具体的には、回動導入機構42は、その一端側が保持部40に接続された回動軸部46と、第1開口部16を封止する円柱状の封止部47と、チャンバ12に接続するための接続フランジ48と、回動軸部46の他端側に係合されたハンドル部50とを備える。
Specifically, the
封止部47の外周壁には図示しないOリングが設けられ、このOリングにより室34内の低圧空気が外部に流出するのを防止する。接続フランジ48は、第1開口部16と比べて大径の主面を有すると共に、チャンバ12の外側から第1開口部16を覆う位置にて着脱可能である。ハンドル部50は、T方向に沿った回動動作に伴い、ベローズ方式又は磁気結合方式により回動軸部46に対して回動力を付与する。
An O-ring (not shown) is provided on the outer peripheral wall of the sealing
図3に示すように、第1面14側から視て、径が小さい方から順に、収容ケース44、ハンドル部50及び接続フランジ48が同軸的に配置されている。環状であるハンドル部50の側面上には、径方向に延びて突出する線状の第1突出部52(指示手段)が形成されている。環状である接続フランジ48の側面上には、2つのマーク54、55がそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 3, the
マーク54は、アルファベット文字の「L」、及び「L」の下側に配置された1本の短線からなる。マーク55は、アルファベット文字の「P」、及び「P」の左側に配置された1本の短線からなる。なお、収容ケース44の外周面上には、マーク54の近傍にて第2突出部56(回動規制手段)が、マーク55の近傍にて第2突出部57(回動規制手段)がそれぞれ形成されている。
The
図2及び図4に示すように、X線発生装置10は、チャンバ12及び電子発生器30の他に、円板状又は円柱状である回転対陰極60と、回転対陰極60を冷却させるための冷却機構(不図示)を更に有する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
回転対陰極60は、アノード側の一軸(以下、アノード軸Aa)を中心として、例えば5000〜12000[rpm]の速度でR方向に回転可能に構成される。回転対陰極60は、モリブデン(Mo)、銅(Cu)等の金属層が被覆された周面部62と、回転対陰極60の回転機構66が取り付けられた側面部64とを有する。
The
回転機構66は、回転対陰極60を軸支する円筒状の回転軸部68と、回転軸部68の一端側に設けられる円板状の蓋部32(図1)を含んで構成される。蓋部32は、第2開口部24と比べて大径の主面を有すると共に、チャンバ12の外側から第2開口部24を覆う位置にて着脱可能である。
The
図4から理解されるように、回転対陰極60は、アノード軸AaがX方向及びZ方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置される。つまり、回転対陰極60の径方向とZ方向のなす角を「傾斜角φ」(0≦φ≦90、単位:度)と定義する場合、0<φ<90の関係を満たす。この実施形態では、特にφ=45[度]を満たす。
As understood from FIG. 4, the rotating
図2及び図4から理解されるように、電子源36及び周面部62は互いに対向する位置関係下にあるので、電子源36からの電子ビームB1による線状焦点(第1焦点71)が周面部62上に形成される。周面部62は、電子ビームB1の衝突時にて特定の発生条件を満たす場合、第1焦点71の位置又は近傍位置からX線ビームB2を出射する。後述のように、チャンバ12の外部に出射されるX線ビームB2の形状は、線状焦点と窓部28との間の幾何学的関係に応じて変化する。
As can be understood from FIGS. 2 and 4, since the
[X線発生装置10の動作]
続いて、この実施形態に係るX線発生装置10の動作について、図1〜図4の各図、及び図5の模式図を参照しながら説明する。
[Operation of X-ray generator 10]
Subsequently, the operation of the
(1)固定・配置ステップ
ユーザは、電子発生器30の接続フランジ48を把持しながら、第1開口部16を介して電子源36をチャンバ12内に挿入する。そして、第1面14上の所定位置(つまり、第1開口部16を覆う位置)に接続フランジ48を装着することで、電子源36はチャンバ12に固定的に配置される。
(1) Fixing / Arrangement Step The user inserts the
これと併せて、ユーザは、蓋部32を把持しながら、第2開口部24を介して回転対陰極60をチャンバ12内に挿入する。そして、傾斜面22上の所定位置(つまり、第2開口部24を覆う位置)に蓋部32を装着することで、回転対陰極60はチャンバ12に固定的に配置される。
At the same time, the user inserts the
これにより、チャンバ12の室34内にて気密状態が保たれる。また、電子源36及び周面部62が互いに対向すると共に、アノード軸Aaが第1方向(Z方向)及び第2方向(X方向)に対して傾斜する位置関係下にある点に留意する。
Thereby, an airtight state is maintained in the
(2)設定ステップ
ユーザは、ハンドル部50をT方向に沿って回動させることで、X線ビームB2、B3の形状を設定する。具体的には、第1突出部52をマーク54(「L=Line」の意味)の位置に合わせることで、支持台38がハンドル部50と連動し、電子源36の延在方向が「第1方向」に設定される。これに対して、第1突出部52をマーク55(「P=Point」の意味)の位置に合わせることで、支持台38がハンドル部50と連動し、電子源36の延在方向が「第2方向」に設定される。
(2) Setting Step The user sets the shapes of the X-ray beams B2 and B3 by rotating the
このように、回動導入機構42は、チャンバ12の外側にて回動可能に配置されたハンドル部50を有すると共に、ハンドル部50の回動操作に応じて支持台38を回動させる構成を採ってもよい。作業者は、ハンドル部50を回動させる操作を行うことで、電子源36の延在方向を容易に変更できる。
As described above, the
また、ハンドル部50の回動状態をチャンバ12の外側から視認可能に指示する指示手段(具体的には、第1突出部52)を回動導入機構42に設けてもよい。作業者は、チャンバ12の外側から第1突出部52による指示位置を視認することで、ハンドル部50の回動状態及び電子源36の延在向きを一見して把握できる。
In addition, an instruction means (specifically, the first projecting portion 52) that instructs the turning state of the
また、ハンドル部50の回動位置と、X線ビームB2、B3の形状との対応関係を示すマーク54、55を、ハンドル部50とは異なる部材(接続フランジ48又は収容ケース44)に設けてもよい。これにより、回動操作の目標位置が明確になり、作業者にとって便宜である。
Further, marks 54 and 55 indicating the correspondence between the rotation position of the
(3)発生ステップ
図示しない真空ポンプによるパージ作業を行って室34内を真空状態にさせると共に、回転対陰極60を所定の速度でR方向に回転させる。そして、X線の発生条件を満たすための各種準備が完了した後、電子発生器30は、ユーザによる指示操作に応じて線状の電子ビームB1を発生させる。
(3) Generation Step A purge operation by a vacuum pump (not shown) is performed to evacuate the inside of the
図5は、第1方向及び第2方向の切り替え動作に応じたX線ビームB2、B3の形状を示す模式図である。電子源36(図2及び図4)の延在方向に応じて、第1方向に沿って湾曲する第1焦点71、或いは、第2方向に沿って湾曲する第2焦点72が選択的に形成される。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the shapes of the X-ray beams B2 and B3 corresponding to the switching operation between the first direction and the second direction. Depending on the extending direction of the electron source 36 (FIGS. 2 and 4), a first
前者の場合、周面部62は、電子ビームB1が入射された線状の第1焦点71の位置からX線ビームB2を出射する。このとき、第1焦点71は窓部28がなす平面と略平行する関係にあるので、線状のX線ビームB2が出射される。
In the former case, the
後者の場合、周面部62は、電子ビームB1が入射された線状の第2焦点72の位置からX線ビームB3を出射する。このとき、第2焦点72は窓部28がなす平面と略直交する関係にあるので、点状のX線ビームB3が出射される。
In the latter case, the
(4)変更ステップ
ユーザは、上記した「設定ステップ」と同じ操作手順に従って、X線ビームB2、B3の形状を「点状から線状」或いは「線状から点状」に変更する。チャンバ12の外側からの操作(具体的には、ハンドル部50の操作)に応じて支持台38を回動可能な構成を採ることで、電子発生器30又は回転対陰極60の付け替え作業を行うことなく電子源36の延在方向を変更できる。
(4) Change Step The user changes the shape of the X-ray beams B2 and B3 from “dot to line” or “from line to dot” according to the same operation procedure as the “setting step” described above. By adopting a configuration in which the
ここで、第1突出部52の軌道上には第2突出部56、57が配置されているので、第1突出部52は、第2突出部56、57の区間内(ここでは、90度の回動範囲内)に限って回動動作が許容される。このように、ハンドル部50の回動範囲を規制する回動規制手段(具体的には、第2突出部56、57)を、回動導入機構42に設けてもよい。これにより、電子源36の駆動部品が過度に捻れて破損するのを防止できる。
Here, since the
[X線発生装置10による効果]
以上のように、X線発生装置10は、[1]線状の電子ビームB1を放出する電子源36を含んで構成される電子発生器30と、[2]電子源36からの電子ビームB1を衝突させることでX線ビームB2、B3を出射する周面部62を含んで構成される回転対陰極60と、[3]電子源36及び回転対陰極60を収容するチャンバ12を備える。
[Effects of X-ray generator 10]
As described above, the
そして、電子発生器30及び回転対陰極60は、電子源36及び周面部62が互いに対向する位置関係下にてチャンバ12に固定配置され、電子発生器30は、電子源36を支持する支持台38と、チャンバ12内に気密に挿通され、且つ、チャンバ12の外側からの操作に応じて支持台38を回動させる回動導入機構42を更に有する。
The
このように、チャンバ12の外側からの操作に応じて電子源36を支持する支持台38を回動させる回動導入機構42を設けたので、電子発生器30又は回転対陰極60の付け替え作業を行うことなくチャンバ12内の真空状態を保ったまま、電子源36の延在方向(第1方向/第2方向)を変更可能となる。これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームB2、B3を選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。
As described above, since the
また、回動導入機構42は、支持台38の回動動作により電子源36の延在方向を第1方向及び第2方向に変更可能であり、回転対陰極60のアノード軸Aaは、第1方向及び第2方向に対して傾斜してもよい。この構成によって得られる効果について説明する。以下、第1焦点71及び第2焦点72(図5)は、平面視にて、幅がW[mm]、高さがH[mm](H>W)の矩形状であることを想定する。また、周面部62の周方向に横切る焦点長さを「周方向焦点長さ」と定義する場合、第1焦点71及び第2焦点72の周方向焦点長さをそれぞれL1、L2とする。
Further, the
図6は、傾斜角φと周方向焦点長さL1、L2の関係を示すグラフである。グラフの横軸は傾斜角φ(単位:度)であり、グラフの縦軸は周方向焦点長さL1、L2(単位:mm)である。また、実線はL1の関数を示すと共に、一点鎖線はL2の関数を示す。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the tilt angle φ and the circumferential focal lengths L1 and L2. The horizontal axis of the graph is the tilt angle φ (unit: degree), and the vertical axis of the graph is the circumferential focal length L1, L2 (unit: mm). The solid line indicates the function of L1, and the alternate long and short dash line indicates the function of L2.
本図から理解されるように、周方向焦点長さL1は、φ=0[度]のときL1=H[mm]、φ=90[度]のときL1=W[mm]を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に減少する。一方、周方向焦点長さL2は、φ=0[度]のときL2=W[mm]、φ=90[度]のときL2=H[mm]を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に増加する。 As understood from this figure, the circumferential focal length L1 satisfies L1 = H [mm] when φ = 0 [degrees], L1 = W [mm] when φ = 90 [degrees], and It decreases monotonously as the inclination angle φ increases. On the other hand, the focal length L2 in the circumferential direction satisfies L2 = W [mm] when φ = 0 [degrees], L2 = H [mm] when φ = 90 [degrees], and monotonously as the inclination angle φ increases. To increase.
すなわち、傾斜角φがφ=0[度]又はφ=90[度]を満たす場合に|L1−L2|の値が最大になり、傾斜角φを0<φ<90の範囲に設定することで、|L1−L2|の値が相対的に小さくなる。なお、φ=45[度]の近傍では、L1=W/sinφ、L2=W/cosφの関係が成り立つ点に留意する。 That is, when the inclination angle φ satisfies φ = 0 [degrees] or φ = 90 [degrees], the value of | L1-L2 | is maximized, and the inclination angle φ is set in the range of 0 <φ <90. Therefore, the value of | L1-L2 | becomes relatively small. Note that in the vicinity of φ = 45 [degrees], the relationship of L1 = W / sinφ and L2 = W / cosφ holds.
この実施形態において、回転対陰極60は、アノード軸Aaが第1方向及び第2方向に対して傾斜する位置関係下(0<φ<90)にあるので、第1方向及び第2方向からの電子ビームB1の放出により形成される第1焦点71、第2焦点72に関し、周方向焦点長さL1、L2の乖離量|L1−L2|が、アノード軸Aaを傾斜させない場合(φ=0、90)と比べて小さくなる。
In this embodiment, the rotating
つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のX線ビームB2、B3に共通して出力し得る最大量(つまり、X線の限界出力量)が底上げされる。特に、アノード軸Aaが第1方向に対して45度傾斜する場合(φ=45)、周方向焦点長さL1=L2=√2・W[mm]が等しくなるので、両方のX線ビームB2、B3に共通する限界出力量が最大になる。 That is, by increasing the output efficiency on the lowest side instead of lowering the output efficiency on the highest side, the maximum amount that can be output in common to both X-ray beams B2 and B3 (that is, the limit output amount of X-rays) Is raised. In particular, when the anode axis Aa is inclined 45 degrees with respect to the first direction (φ = 45), the circumferential focal length L1 = L2 = √2 · W [mm] becomes equal, so both X-ray beams B2 , B3 has a maximum limit output amount.
[試料測定システム100の構成例]
続いて、上記のX線発生装置10を組み込んだ試料測定システム100について、図7を参照しながら説明する。ここでは「X線回折装置」を例に説明するが、この構成及び測定方式に限られない。
[Configuration Example of Sample Measurement System 100]
Next, the
試料測定システム100は、X線ビームB2、B3を発生するX線発生装置10と、試料Sを反射したX線ビームB2、B3を検出するX線検出装置102と、θ1及びθ2方向の角度を設定するためのゴニオメータ104と、各部を制御する制御装置106(測定手段)を備える。
The
ゴニオメータ104は、X線発生装置10を把持する第1アーム110と、第1アーム110をθ1方向に回転駆動させるθ1回転機構112と、X線検出装置102の検出器126を把持する第2アーム114と、第2アーム114をθ2方向に回転駆動させる回転機構116を含んで構成される。
The
第1アーム110及び第2アーム114の回転中心には、測定対象である試料Sを載置するための試料台118が固定配置される。第1アーム110には、回転中心から外方に向かって順に、発散スリット120及びX線発生装置10が固定される。第2アーム114には、回転中心から外方に向かって順に、散乱スリット122、受光スリット124及び検出器126が固定される。集中法を用いる場合、本図に示すように、第1焦点51及び受光スリット124の位置は、単一の円軌道C上に存在するように調整される。
A
X線検出装置102は、X線ビームB2、B3の強度に応じた検出信号を出力する検出器126と、検出器126からの検出信号に基づいてX線ビームB2、B3の検出量を求める検出回路128とを有する。検出器126は、単一のX線検出素子、或いは線状又は面状に配置されたX線検出素子アレイを含んで構成される。
The
制御装置106は、θ1回転機構112及びθ2回転機構116を制御することで、X線発生装置10、試料S及び検出器126を適切な位置関係下に配置させる。この測定例では、第1アーム110と第2アーム114が同じ角度(θ1=θ2)に設定される。
The
制御装置106は、X線発生装置10を制御することで電子ビームB1(図2)を放出させると共に、X線ビームB2、B3を発生させる。制御装置106は、ゴニオメータ104の設定角度及び試料Sを反射したX線ビームB2、B3の検出量に基づいて、試料Sに関する物理量を測定する。出力装置130は、制御装置106からの出力指示に応じて、格子面間隔、回折強度、ミラー係数、積層周期、応力、同定された物質名を含む、試料Sの測定結果を出力する。
The
試料Sの種類、性状、又は測定しようとする物理量の組み合わせに応じて、線状又は点状のX線ビームB2、B3のいずれかを選択する。ユーザは、ビーム形状に適したX線光学系の調整、具体的には、発散スリット120、散乱スリット122又は受光スリット124の交換作業を行う。ユーザは、更に、ハンドル部50をT方向に沿って回動させる操作を行う。これにより、電子源36の延在方向が手動で切り替わり、所望のX線測定を実行できる。なお、上記の構成に代えて、制御装置106がX線発生装置10に向けて指示信号を送信し、図示しないアクチュエータを用いてハンドル部50を駆動することで、電子源36の延在方向を自動で切り替える構成であってもよい。
Either a linear or dotted X-ray beam B2 or B3 is selected according to the type, properties, or combination of physical quantities to be measured. The user adjusts the X-ray optical system suitable for the beam shape, specifically, replaces the diverging
以上のように、試料測定システム100は、上記したX線発生装置10と、X線発生装置10から発生し、且つ、試料Sを透過又は反射したX線ビームB2、B3を検出するX線検出装置102と、検出されたX線ビームB2、B3の検出量に基づいて試料Sに関する物理量を測定する制御装置106(測定手段)を備える。これにより、チャンバ12内の真空状態を保ったまま、X線ビームB2、B3の形状を適時に切り替えたX線測定を実行できる。
As described above, the
[備考]
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
[Remarks]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change freely in the range which does not deviate from the main point of this invention.
この実施形態では、ハンドル部50(図3)は回転ハンドルで構成されているが、これに代えて、チャンバ12の外側にて回動可能に配置されたクランクハンドルであってもよい。
In this embodiment, the handle portion 50 (FIG. 3) is constituted by a rotary handle. However, instead of this, a crank handle arranged to be rotatable outside the
この実施形態では、指示手段は1つの第1突出部52(図3)で構成されているが、視認不可である電子源36の延在方向をチャンバ12の外側から把握できる構成であれば、当該指示手段の形態の如何は問わない。例えば、ハンドル部50の側面上に指示線を印刷してもよいし、ハンドル部50とは別の構成要素に設けてもよい。
In this embodiment, the instruction means is configured by one first projecting portion 52 (FIG. 3). However, as long as the extending direction of the
この実施形態では、回動規制手段は2つの第2突出部56、57(図3)で構成されているが、360度未満の回動範囲を任意に設定できる構成であれば、当該回動規制手段の形態の如何は問わない。例えば、部材の個数は1つであってもよいし、収容ケース44とは別の構成要素に設けてもよい。
In this embodiment, the rotation restricting means is constituted by two second projecting
10‥X線発生装置 12‥チャンバ
16‥第1開口部 24‥第2開口部
28‥窓部 30‥電子発生器
34‥室 36‥電子源
38‥支持台 40‥保持部
42‥回動導入機構 44‥収容ケース
46‥回動軸部 47‥封止部
48‥接続フランジ 50‥ハンドル部
52‥第1突出部(指示手段) 54、55‥マーク
56、57‥第2突出部(回動規制手段) 60‥回転対陰極
62‥周面部 64‥側面部
71‥第1焦点 72‥第2焦点
100‥試料測定システム 102‥X線検出装置
104‥ゴニオメータ 106‥制御装置(測定手段)
Aa‥アノード軸(回転軸) Ac‥カソード軸(回動軸)
B1‥電子ビーム B2、B3‥X線ビーム
L1、L2‥周方向焦点長さ S‥試料
DESCRIPTION OF
Aa ... Anode shaft (rotating shaft) Ac ... Cathode shaft (rotating shaft)
B1 ... Electron beam B2, B3 ... X-ray beams L1 and L2 ... Circumferential focal length S ... Sample
Claims (6)
前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでX線ビームを出射する周面部を含んで構成される回転対陰極と、
前記電子源及び前記回転対陰極を収容するチャンバと
を備え、
前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向する位置関係下にて前記チャンバに固定配置され、
前記電子発生器は、
前記電子源を支持する支持台と、
前記チャンバ内に気密に挿通され、且つ、前記チャンバの外側からの操作に応じて前記支持台を回動させる回動導入機構と
を更に有することを特徴とするX線発生装置。 An electron generator including an electron source that emits a linear electron beam;
A rotating anti-cathode comprising a peripheral surface that emits an X-ray beam by colliding the electron beam from the electron source;
A chamber containing the electron source and the rotating counter-cathode,
The electron generator and the rotating counter-cathode are fixedly disposed in the chamber under a positional relationship in which the electron source and the peripheral surface portion face each other,
The electron generator is
A support for supporting the electron source;
An X-ray generation device further comprising: a rotation introduction mechanism that is inserted in the chamber in an airtight manner and that rotates the support base in response to an operation from the outside of the chamber.
前記回転対陰極の回転軸は、前記第1方向及び前記第2方向に対して傾斜することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のX線発生装置。 The rotation introducing mechanism can change the extending direction of the electron source into a first direction and a second direction orthogonal to the first direction by a rotation operation of the support base,
5. The X-ray generator according to claim 1, wherein a rotation axis of the rotating anti-cathode is inclined with respect to the first direction and the second direction.
前記X線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したX線ビームを検出するX線検出装置と、
前記X線検出装置により検出された前記X線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段と
を備えることを特徴とする試料測定システム。 The X-ray generator according to any one of claims 1 to 5,
An X-ray detector that detects an X-ray beam generated from the X-ray generator and transmitted or reflected by the sample;
A sample measurement system comprising: a measurement unit that measures a physical quantity related to the sample based on a detection amount of the X-ray beam detected by the X-ray detection apparatus.
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