JP2019211209A - Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector - Google Patents

Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector Download PDF

Info

Publication number
JP2019211209A
JP2019211209A JP2018104186A JP2018104186A JP2019211209A JP 2019211209 A JP2019211209 A JP 2019211209A JP 2018104186 A JP2018104186 A JP 2018104186A JP 2018104186 A JP2018104186 A JP 2018104186A JP 2019211209 A JP2019211209 A JP 2019211209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional
detector
angle
ray
diffracted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018104186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
良雄 勝矢
Yoshio Katsuya
良雄 勝矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2018104186A priority Critical patent/JP2019211209A/en
Publication of JP2019211209A publication Critical patent/JP2019211209A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a measurement method for reducing a variation in sensitivity between detector elements in a one-dimensional/two-dimensional detector in X-ray diffraction measurement.SOLUTION: A measurement method of diffracted X-ray intensity in the present invention includes: an acquisition step of diffraction data by scanning a detector arm from a start angle to an end angle by a fixed step width by letting W be the central angle of a one-dimensional or two-dimensional detector whose chord is the length in the direction perpendicular to the diffracted X-ray, and N be the number of elements contained in the detector; a step of further acquiring diffraction data, after an increasing step of the start angle by n×W/N ( where n is a natural number satisfying 1≤n≤N ), by scanning the detector arm from the increased start angle to the end angle by the fixed step width; a step of repeating the increasing step and the further acquiring step; a step of performing 2θ angle conversion and correction of the diffraction data and sorting by 2θ: and a step of averaging the diffraction data for each W/N 2θ interval.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、一次元または二次元検出器を用いた回折X線の強度を測定する方法に関し、詳細には、一次元または二次元検出器の検出器素子間の感度のばらつきを低減した回折X線の強度を測定する方法である。   The present invention relates to a method for measuring the intensity of diffracted X-rays using a one-dimensional or two-dimensional detector, and more particularly, to a diffraction X with reduced variation in sensitivity between detector elements of a one-dimensional or two-dimensional detector. This is a method for measuring the intensity of a line.

近年、X線回折およびX線散乱実験において、高速・高感度測定の実現のため、検出器素子を一次元または二次元的に連続的に多数配列した位置敏感型検出器(以降では、単に、一次元または二次元検出器と称する)が広く用いられている。   In recent years, in X-ray diffraction and X-ray scattering experiments, in order to realize high-speed and high-sensitivity measurement, a position-sensitive detector (hereinafter simply referred to as a single-dimensional or two-dimensional array of detector elements) One-dimensional or two-dimensional detectors) are widely used.

このような一次元または二次元検出器を用いたX線回折測定において、測定する回折角2θの範囲が検出器面よりも大きい場合に、測定範囲全体を覆うために検出器を動かすスキャン法には、一次元または二次元検出器を、所定のステップ幅(例えば、検出器の幅)ずつ動かしては静止させて計数を行い、開始角から終了角まで走査し、回折データを取得するステップスキャン(例えば、非特許文献1を参照)と、一次元または二次元検出器を一定速度で連続的に動かしながら、検出器に含有される検出器素子で同時に計数させる連続スキャン(例えば、検出器素子全点の出力を検出器移動と同期させて2θ角度に配分する時間遅延積分(TDI)スキャン、特許文献1を参照)とが知られている。   In the X-ray diffraction measurement using such a one-dimensional or two-dimensional detector, when the range of the diffraction angle 2θ to be measured is larger than the detector surface, the scanning method is used to move the detector to cover the entire measurement range. Is a step scan in which the one-dimensional or two-dimensional detector is moved by a predetermined step width (for example, the detector width) and stopped to perform counting, scanning from the start angle to the end angle, and acquiring diffraction data. (See, for example, Non-Patent Document 1) and a continuous scan (eg, detector element) that simultaneously counts the detector elements contained in the detector while moving the one-dimensional or two-dimensional detector continuously at a constant speed. There is known a time delay integration (TDI) scan in which outputs of all points are distributed to 2θ angles in synchronization with detector movement (see Patent Document 1).

また、放射線計測において計測強度のランダムな誤差はポアソン分布に従うと考えられているが、一次元または二次元検出器においては、検出器素子間の感度のばらつきの影響による系統誤差により、カウントが増大してランダム誤差の影響が相対的に小さくなるにつれポアソン分布からの逸脱が無視できなくなることが知られている。例えば、この検出器素子間の感度のばらつきによる系統誤差の軽減には、蛍光X線などの強度が一様な光源を用いて十分な計数が得られるまで露光した後に各検出器素子の計数が等しくなるように補正係数を求め、それを適用する一様性補正(Flat Filed補正)が用いられてきた。しかしながら、必ずしも十分ではなく、例えば放射光粉末X線回折に広く用いられるMYTHEN検出器の場合は10カウントを超えると系統誤差の影響が顕著になることが知られ、また検出器素子の感度のばらつきはX線のエネルギーによって異なるため、エネルギー毎に補正係数を求める必要があるなどの問題があった。 In radiation measurement, random errors in measurement intensity are thought to follow a Poisson distribution, but in one-dimensional or two-dimensional detectors, the count increases due to systematic errors due to sensitivity variations between detector elements. It is known that deviation from the Poisson distribution cannot be ignored as the influence of random errors becomes relatively small. For example, in order to reduce systematic errors due to variations in sensitivity between detector elements, the count of each detector element is counted after exposure until a sufficient count is obtained using a light source with uniform intensity such as fluorescent X-rays. Uniformity correction (Flat Filled correction) in which correction coefficients are obtained so as to be equal and applied thereto has been used. However, not always sufficient, for example greater than the influence of the systematic error of 10 4 counts if widely MYTHEN detector used in the synchrotron X-ray powder diffraction is known to be significant, also the sensitivity of the detector element Since the variation differs depending on the energy of the X-ray, there is a problem that it is necessary to obtain a correction coefficient for each energy.

先に挙げたステップスキャンの場合、検出器素子間の感度のばらつきについては何ら考慮されていない。さらに、ステップスキャンで得られた回折強度データを、各測定点の回折強度データとその周辺の回折強度データとの平均をとる移動平均法などの平滑化処理を適用することにより、回折強度のランダムな誤差が低減するとともに、検出器素子間の感度のばらつきの影響も軽減できることが知られている。しかしながら、回折ピークを過剰に平坦化してしまうため、精度に問題がある。   In the case of the step scan described above, no consideration is given to variations in sensitivity between detector elements. Furthermore, by applying a smoothing process such as a moving average method that takes the average of the diffraction intensity data at each measurement point and the diffraction intensity data around it, the diffraction intensity data obtained by the step scan can be obtained at random. It is known that the error can be reduced and the influence of the variation in sensitivity between detector elements can be reduced. However, there is a problem in accuracy because the diffraction peak is flattened excessively.

先に挙げた連続スキャンの場合、検出器素子すべてをスキャンするため、結果的に、検出器素子間の感度のばらつきが低減する。しかしながら、連続スキャンにおいては、回折強度のカウントを大きくするには検出器素子1点の2θの通過時間を長くとる必要があるため、特に、放射光のようなX線源が断絶してしまうなどのトラブルがあった場合には、終了点までの連側的な測定ができないという制約があった。   In the case of the above-described continuous scanning, all the detector elements are scanned, and as a result, variations in sensitivity among the detector elements are reduced. However, in continuous scanning, in order to increase the diffraction intensity count, it is necessary to increase the 2θ passage time of one detector element, and in particular, an X-ray source such as synchrotron radiation is disconnected. When there was a trouble, there was a restriction that continuous measurement up to the end point could not be performed.

このようなことから簡便かつ確実に一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する方法が望まれている。   For this reason, there is a demand for a method for reducing variation in sensitivity between detector elements in a one-dimensional / two-dimensional detector simply and reliably.

特開2012−88094号公報JP 2012-88094 A

M. Tanakaら, Journal of the Ceramic Society of Japan,121[3],287−290,2013M.M. Tanaka et al., Journal of the Ceramic Society of Japan, 121 [3], 287-290, 2013.

以上から、本発明の課題は、X線回折測定において一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定方法を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a measurement method for reducing variation in sensitivity between detector elements in a one-dimensional / two-dimensional detector in X-ray diffraction measurement.

本発明による、試料に向かう入射X線を照射するX線源と、前記試料を中心とする検出器アーム上に搭載され、前記試料からの回折X線の強度を検出する一次元または二次元検出器とを備えたX線回折計において、前記入射X線と前記検出器アームとのなす角度を変更しながら前記回折X線の強度を測定する方法は、2θ軸を中心として前記入射X線と前記回折X線とを含む平面内の円周上に前記一次元または二次元検出器を移動させてスキャンする場合、前記一次元または二次元検出器の、前記平面に含まれ前記回折X線と垂直をなす方向の長さを弦とする中心角をWとし、前記一次元または二次元検出器が含有する素子数をNとし、前記検出器アームを、一定のステップ幅ずつ、開始角(2θ_start)から終了角(2θ_end)まで走査し、前記一次元または二次元検出器により2θと強度との回折データを取得するステップと、前記開始角をn×W/N(nは1≦n≦Nを満たす自然数である)だけ増加させるステップと、前記検出器アームを、前記一定のステップ幅ずつ、前記増加した開始角から前記終了角まで走査し、前記一次元または二次元検出器により2θと強度との回折データをさらに取得するステップと、前記増加させるステップと、前記さらに取得するステップとを繰り返すステップと、前記取得するステップおよび前記繰り返すステップで得られた前記回折データを2θ角度変換・補正を行い、2θごとにソートするステップと、前記2θごとにソートするステップで得た前記回折データを、W/Nの2θ区間ごとで平均化するステップとを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記一定のステップ幅は、角度WまたはW−ΔW(ΔW<W)であってもよい。
前記繰り返すステップは、前記Nよりも少ない回数繰り返してもよい。
前記繰り返すステップは、繰り返し回数が少なくとも4回となるよう行ってもよい。
前記繰り返すステップは、繰り返し回数が15回以上となるよう行ってもよい。
前記試料は粉末試料であってもよい。
One-dimensional or two-dimensional detection for detecting the intensity of diffracted X-rays from a sample mounted on a detector arm centered on the sample and an X-ray source that irradiates incident X-rays toward the sample according to the present invention A method of measuring the intensity of the diffracted X-ray while changing the angle formed between the incident X-ray and the detector arm, and When scanning by moving the one-dimensional or two-dimensional detector on a circumference in a plane including the diffracted X-ray, the diffracted X-ray included in the plane of the one-dimensional or two-dimensional detector The central angle with the length in the vertical direction as a chord is W, the number of elements contained in the one-dimensional or two-dimensional detector is N, and the detector arm is moved by a predetermined step width to a starting angle (2θ_start). ) To end angle (2θ_end) Scanning and acquiring diffraction data of 2θ and intensity by the one-dimensional or two-dimensional detector, and increasing the starting angle by n × W / N (n is a natural number satisfying 1 ≦ n ≦ N) And scanning the detector arm by the predetermined step width from the increased start angle to the end angle, and further acquiring diffraction data of 2θ and intensity by the one-dimensional or two-dimensional detector. Repeating the step, the increasing step, and the further obtaining step, and performing the 2θ angle conversion / correction on the diffraction data obtained in the obtaining step and the repeating step and sorting each 2θ And the step of averaging the diffraction data obtained in the step of sorting every 2θ in every 2θ section of W / N. The above problems are solved.
The constant step width may be an angle W or W−ΔW (ΔW <W).
The repeating step may be repeated a number of times less than N.
The repeating step may be performed so that the number of repetitions is at least four.
The repeating step may be performed so that the number of repetitions is 15 or more.
The sample may be a powder sample.

本発明による回折X線の強度を測定する方法によれば、2θ軸を中心として入射X線と回折X線を含む平面内の円周上に一次元または二次元検出器を移動させてスキャンする場合に、一次元または二次元検出器面のこの平面に含まれ回折X線と垂直をなす方向の長さを弦とする中心角をWとし、一次元または二次元検出器が含有する素子数をNとした際に、開始角をn×W/N(n:自然数、Nを上限とする)だけ増加させ、開始角から終了角まで走査し、回折データを取得することを複数回繰り返す。このとき終了角は初回の終了角を検出器面が含む最大の角度とする。さらに、得られた回折データを、それぞれに検出器面が平面であるための円または円筒からのずれや検出器面の傾きに対する角度補正を行ってから、それらのデータを結合して角度ごとにソートしたものに対して、W/Nの2θ区間ごとで平均化する。これにより、同一の回折角度のX線に対する複数の検出器素子のデータが平均されるので、移動平均法のような平滑化と異なり、回折ピークの平坦化は生じない。繰り返しの回数を増やすことにより、総露光時間が増大するため、計数のランダムな誤差の低減が可能となり、回折データの精度を向上できる。連続スキャンと異なり、途中でX線源が断絶しても、そこまでの回折データを平均すればよいので、測定範囲すべてのデータが得られデータの欠落といった測定の失敗はない。   According to the method for measuring the intensity of diffracted X-rays according to the present invention, scanning is performed by moving a one-dimensional or two-dimensional detector around a 2θ axis on a circumference in a plane including incident X-rays and diffracted X-rays. In this case, the number of elements contained in the one-dimensional or two-dimensional detector is W, where W is a central angle that is included in this plane of the one-dimensional or two-dimensional detector surface and has a length perpendicular to the diffracted X-ray. N is increased by n × W / N (n: natural number, N is the upper limit), scanning from the start angle to the end angle, and acquiring diffraction data are repeated a plurality of times. At this time, the end angle is the maximum angle that the detector surface includes the initial end angle. Furthermore, the obtained diffraction data is subjected to angle correction for the deviation from the circle or cylinder and the detector surface inclination for each detector surface being flat, and then the data are combined for each angle. The sorted ones are averaged for every 2θ section of W / N. Thereby, since data of a plurality of detector elements with respect to X-rays having the same diffraction angle are averaged, the flattening of the diffraction peak does not occur unlike the smoothing like the moving average method. By increasing the number of repetitions, the total exposure time increases, so that random errors in counting can be reduced, and the accuracy of diffraction data can be improved. Unlike continuous scanning, even if the X-ray source is interrupted in the middle, it is only necessary to average the diffraction data up to that point, so that data for the entire measurement range can be obtained and there is no measurement failure such as missing data.

また、微弱な回折ピークの検出や結晶性の低い試料の散乱強度の測定において平滑なデータを得ることができる。本発明の方法を採用すれば、検出器素子ごとの感度を較正するための補正係数を求めるための一様補正データの収集の必要がないため、煩雑でなく、極めて簡便である。また、入射X線のエネルギー変更に対して自在に対応できるので、汎用性に優れる。   In addition, smooth data can be obtained in detecting weak diffraction peaks and measuring the scattering intensity of a sample having low crystallinity. If the method of the present invention is adopted, it is not necessary to collect uniform correction data for obtaining a correction coefficient for calibrating the sensitivity of each detector element, so that it is not complicated and extremely simple. Moreover, since it can respond | correspond freely with respect to the energy change of incident X-ray | X_line, it is excellent in versatility.

本発明の方法を実施するためのX線回折計を示す模式図Schematic showing an X-ray diffractometer for carrying out the method of the present invention 本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施するフローチャートThe flowchart which implements the measurement which reduces the dispersion | variation in the sensitivity between detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of this invention. 本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施する模式図The schematic diagram which implements the measurement which reduces the dispersion | variation in the sensitivity between the detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of this invention. 本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施した際の一次元検出器と回折X線との関係を示す模式図The schematic diagram which shows the relationship between the one-dimensional detector and diffraction X-ray at the time of implementing the measurement which reduces the dispersion | variation in the sensitivity between the detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of this invention. 本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施した際のデータ処理のプロシージャを示す図The figure which shows the procedure of the data processing at the time of implementing the measurement which reduces the dispersion | variation in the sensitivity between the detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of this invention. 実施例1によるXRDパターンを示す図The figure which shows the XRD pattern by Example 1. 実施例1、比較例1および比較例3によるXRDパターンの一部を示す図The figure which shows a part of XRD pattern by Example 1, Comparative example 1, and Comparative example 3 実施例1、比較例1および比較例4によるXRDパターンの一部を示す図The figure which shows a part of XRD pattern by Example 1, Comparative example 1, and Comparative example 4 実施例1、比較例1および比較例2による相対誤差の分布を示す図The figure which shows distribution of the relative error by Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2 実施例1、比較例1および比較例2による相対誤差の標準偏差と強度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the standard deviation of the relative error by Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2, and intensity | strength. 実施例1による相対誤差と繰り返し回数との関係を示す図The figure which shows the relationship between the relative error by Example 1, and the repetition frequency.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の番号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the same element and the description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の方法を実施するためのX線回折計を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an X-ray diffractometer for carrying out the method of the present invention.

X線回折計100は、試料に向かう入射X線を照射するX線源110と、試料を中心とするゴニオメーターの検出器アーム120上に搭載され、試料からの回折X線の強度を検出する一次元または二次元検出器130とを備える。X線源110は、例えば、回転対陰極X線発生装置、シンクロトロン放射光ビームライン等である。図1では、一次元または二次元検出器130として、長手方向に複数の単位検出領域(ピクセル)がN個並んだ一次元の位置敏感型検出器が示される。このような一次元検出器には、MYTHEN検出器、D/teX検出器等が知られている。なお、一次元または二次元検出器130として、複数のピクセルが平面内にマトリクス状に配列された検出器であり、例えば、二次元検出器としてPILATUS検出器、EIGER検出器等が知られている。   An X-ray diffractometer 100 is mounted on an X-ray source 110 that irradiates incident X-rays directed toward a sample and a goniometer detector arm 120 centered on the sample, and detects the intensity of diffracted X-rays from the sample. A one-dimensional or two-dimensional detector 130. The X-ray source 110 is, for example, a rotating anti-cathode X-ray generator, a synchrotron radiation beam line, or the like. In FIG. 1, as the one-dimensional or two-dimensional detector 130, a one-dimensional position sensitive detector in which a plurality of unit detection regions (pixels) are arranged in the longitudinal direction is shown. As such a one-dimensional detector, a MYTHEN detector, a D / teX detector, and the like are known. The one-dimensional or two-dimensional detector 130 is a detector in which a plurality of pixels are arranged in a matrix in a plane. For example, a PILATUS detector, an EIGER detector, or the like is known as a two-dimensional detector. .

このようなX線回折計100において、入射X線と検出器アーム120とのなす角度を変更しながら、一次元または二次元検出器130が回折X線の強度を測定するが、ここでは、2θ軸を中心として、入射X線と回折X線とを含む平面内(図1で示す面内)の円周(図1で示す円の周り)上に一次元または二次元検出器130を移動させてスキャンするものとする。以降では、一次元または二次元検出器130の、平面に含まれる回折X線と垂直をなす方向の長さを弦とする中心角をWとし、一次元または二次元検出器130が含有する素子数をNとする。例えば、一次元検出器130がMYTHEN検出器である場合、Nは、1,280であり、試料−検出器間距離が1mのときのWは、3.66°となる。WおよびNの値は、用いる一次元または二次元検出器およびその配置によって一義的に決まる。   In such an X-ray diffractometer 100, the one-dimensional or two-dimensional detector 130 measures the intensity of the diffracted X-ray while changing the angle formed by the incident X-ray and the detector arm 120. The one-dimensional or two-dimensional detector 130 is moved on the circumference (around the circle shown in FIG. 1) within the plane (in the plane shown in FIG. 1) including the incident X-ray and the diffracted X-ray around the axis. Scan. Hereinafter, the element of the one-dimensional or two-dimensional detector 130 that the central angle of the one-dimensional or two-dimensional detector 130 with the length in the direction perpendicular to the diffracted X-rays included in the plane as a chord is W is included. Let N be the number. For example, when the one-dimensional detector 130 is a MYTHEN detector, N is 1,280, and W when the sample-detector distance is 1 m is 3.66 °. The values of W and N are uniquely determined by the one-dimensional or two-dimensional detector used and its arrangement.

図2は、本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施するフローチャートである。
図3は、本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施する模式図である。
図4は、本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施した際の一次元検出器と回折X線との関係を示す模式図である。
FIG. 2 is a flowchart for performing a measurement for reducing variation in sensitivity between detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for carrying out measurement for reducing variation in sensitivity between detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the one-dimensional detector and the diffracted X-ray when the measurement for reducing the sensitivity variation between the detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of the present invention is performed.

ステップS210:図3(A)に示すように、検出器アーム120を、一定のステップ幅ずつ移動させて、開始角(2θ_start)から終了角(2θ_end)まで走査し、一次元または二次元検出器130が回折X線の2θと強度との回折データを取得する。ここで、検出器アーム120を移動させる一定のステップ幅は、好ましくは、一次元または二次元検出器130がなす中心角W、あるいは、ステップ移動ごとの測定データの領域をΔW(ΔW<W)だけオーバーラップさせるように角W−ΔWである。これは、通常のステップスキャンと同様である。例えば、図4において、下段に示す一次元検出器130が1回目のスキャンと想定されたい。   Step S210: As shown in FIG. 3A, the detector arm 120 is moved by a certain step width and scanned from the start angle (2θ_start) to the end angle (2θ_end), and the one-dimensional or two-dimensional detector 130 obtains diffraction data of 2θ and intensity of diffracted X-rays. Here, the fixed step width for moving the detector arm 120 is preferably a central angle W formed by the one-dimensional or two-dimensional detector 130 or a measurement data area for each step movement by ΔW (ΔW <W). The angle W−ΔW so as to overlap only. This is the same as a normal step scan. For example, in FIG. 4, assume that the one-dimensional detector 130 shown in the lower stage is the first scan.

ステップS220:図3(B)に示すように、開始角(2θ_start)をn×W/N(nは1≦n≦Nを満たす自然数である)だけ増加させる。この結果、開始角が2θ_start+n×W/Nとなる。nが小さいほど、ある2θ点においての繰り返し測定回数が多くなり、その2θ点を測定する検出器素子の数が多くなり、検出器素子間の感度のばらつきが大きい場合に有利であり、nが大きいほど、ある2θ点においての繰り返し測定回数が少なくなるため測定全体の時間が短くでき、検出器素子間の感度のばらつきが小さい場合に有利である。目的に応じて、nを適宜設定すればよい。例えば図4において、中段に示す一次元検出器130が、下段に示す一次元検出器130から1素子分だけ移動していることが分かる。   Step S220: As shown in FIG. 3B, the start angle (2θ_start) is increased by n × W / N (n is a natural number satisfying 1 ≦ n ≦ N). As a result, the start angle is 2θ_start + n × W / N. The smaller n is, the more the number of repeated measurements at a certain 2θ point is, the more detector elements that measure the 2θ point are, and it is advantageous when the variation in sensitivity between detector elements is large. The larger the value, the smaller the number of repeated measurements at a certain 2θ point, so that the entire measurement time can be shortened, which is advantageous when the sensitivity variation between detector elements is small. What is necessary is just to set n suitably according to the objective. For example, in FIG. 4, it can be seen that the one-dimensional detector 130 shown in the middle stage is moved by one element from the one-dimensional detector 130 shown in the lower stage.

ステップS230:図3(C)に示すように、検出器アーム120を、一定のステップ幅、例えば角度Wずつ、ステップS220で増加した開始角(2θ_start+n×W/N)から終了角(2θ_end)まで走査し、一次元または二次元検出器130が回折X線の2θと強度との回折データを取得する。これは、ステップS210の開始角が異なる以外は、ステップS210と同様である。これにより、同じ回折X線を異なる素子にて少なくとも2回スキャンしたことになる。   Step S230: As shown in FIG. 3C, the detector arm 120 is moved from the start angle (2θ_start + n × W / N) increased in step S220 by a certain step width, for example, by an angle W, to the end angle (2θ_end). Scanning is performed, and a one-dimensional or two-dimensional detector 130 acquires diffraction data of 2θ and intensity of diffracted X-rays. This is the same as step S210 except that the start angle of step S210 is different. As a result, the same diffracted X-ray is scanned at least twice with different elements.

ステップS240:ステップS220とステップS230とを繰り返す。これにより、少なくとも3回スキャンしたことになる。例えば、図4を参照すれば、1素子分ずつ増加し、スキャンを3回したとすると、図4中の回折X線に対して、点線で囲んだ素子D、素子Cおよび素子Bが2θと強度との回折データを取得することになる。好ましくは、繰り返しの回数は、一次元または二次元検出器130のピクセル数Nよりも少ない回数である。繰り返しの回数がNに近いほど、総露光時間が増大し、計数のランダムな誤差が低減し、回折データの精度が向上する。なお、繰り返し回数は、少なくとも4回がよいが、回折データの精度を考慮すれば、15回以上が好ましい。   Step S240: Steps S220 and S230 are repeated. As a result, scanning has been performed at least three times. For example, referring to FIG. 4, if the scanning is increased by one element and the scanning is performed three times, the element D, the element C, and the element B surrounded by a dotted line are 2θ with respect to the diffracted X-ray in FIG. Diffraction data with intensity is acquired. Preferably, the number of repetitions is less than the number N of pixels of the one-dimensional or two-dimensional detector 130. As the number of repetitions is closer to N, the total exposure time is increased, random errors in counting are reduced, and the accuracy of diffraction data is improved. The number of repetitions is preferably at least 4, but is preferably 15 or more in consideration of the accuracy of diffraction data.

ステップS250:ステップS240で得られたすべての回折データを2θ角度変換・補正を行い、2θごとにソートする。すなわち、回折データを、それぞれに一次元または二次元検出器面130が平面であるための円または円筒からのずれや検出器130の面の傾きに対する角度補正を行ってから、それらのデータを結合して角度(2θ)ごとにソートする。角度補正によりデータの角度の値を正確にすることになり、鋭い回折ピークの角度情報を正確にとらえられるだけでなく、これにより、回折データは、一次元または二次元検出器130自体の持つ角度分解能よりも細かいサンプリングを行うことになるので鋭いピークを持ったデータのピーク形状を正確にとらえる事ができるので好ましい。2θ角度変換・補正は、例えば、非特許文献1に示される方法等の一般的な補正を採用できる。   Step S250: All diffraction data obtained in step S240 are subjected to 2θ angle conversion / correction and sorted every 2θ. That is, the diffraction data is angle-corrected with respect to the deviation from the circle or cylinder and the inclination of the surface of the detector 130 because the one-dimensional or two-dimensional detector surface 130 is a flat surface, and then the data is combined. And sorting by angle (2θ). The angle correction corrects the angle value of the data and not only accurately captures the angle information of the sharp diffraction peak, but also the diffraction data can be obtained from the angle of the one-dimensional or two-dimensional detector 130 itself. Since sampling finer than the resolution is performed, it is preferable because the peak shape of data having a sharp peak can be accurately captured. For the 2θ angle conversion / correction, for example, a general correction such as the method disclosed in Non-Patent Document 1 can be adopted.

ステップS260:ステップS250でソートされた回折データを、W/Nの2θ区間ごとで平均化する。これにより、同一の回折角度のX線に対する複数の検出器素子(例えば、図4の回折X線に対しては、素子D、素子Cおよび素子Bに相当)のデータが平均化されることになる。   Step S260: The diffraction data sorted in step S250 is averaged for each 2θ section of W / N. Thereby, the data of a plurality of detector elements for the X-rays having the same diffraction angle (for example, corresponding to the elements D, C, and B for the diffracted X-rays in FIG. 4) are averaged. Become.

図5は、本発明の一次元/二次元検出器における検出器素子間の感度のばらつきを低減する測定を実施した際のデータ処理のプロシージャを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a data processing procedure when a measurement for reducing variation in sensitivity between detector elements in the one-dimensional / two-dimensional detector of the present invention is performed.

本発明の測定方法では、出発角の異なる通常のステップスキャン測定のP回の繰り返しを行うため、例えば繰り返しされるステップスキャンの1回の中で、ステップ移動ごとに一次元/二次元検出器の出力データファイルを作成する場合は、複数のデータファイルから成るデータセットがP組得られる。例えば1回のステップスキャンがQ回のステップ移動から成る場合には、各々Q個の出力データファイルから成るP組のデータセットが得られる。それぞれの繰り返された一組のデータセットは、データセットごとに2θ角度変換・補正を行い連結することによって、通常のステップスキャンの回折データとなる。この2θ角度変換・補正と連結については、個別の出力データファイルを作成せずに、1回のステップスキャンの動作中に制御用のコンピュータ上のソフトウェアによって一括処理することで、一つのデータセットを取得しても構わない。   In the measurement method of the present invention, since the normal step scan measurement with different starting angles is repeated P times, the one-dimensional / two-dimensional detector of each step movement is performed, for example, in one repeated step scan. When an output data file is created, P sets of data sets including a plurality of data files are obtained. For example, if one step scan consists of Q step movements, P sets of data sets each consisting of Q output data files are obtained. Each repeated data set is converted into diffraction data of a normal step scan by connecting and performing 2θ angle conversion / correction for each data set. For this 2θ angle conversion / correction and connection, one data set can be processed by batch processing by software on the control computer during one step scan operation without creating an individual output data file. You can get it.

P回の出発角の異なるステップスキャンから得られたP個の回折データを、統合して一つの回折データとする。統合された回折データのファイル形式は、2θ区間ごとの平均化操作が行えるように、回折データの2θ値と回折強度の対応関係が把握できるものであれば、任意の形式で良い。例えば一次元検出器の場合、回折データを2θ値の昇順にソートすることで、通常のステップスキャンの回折データと同様のファイル形式にする。二次元検出器の場合は、検出器上の2θ回転軸と平行な方向の位置情報または回折光学における空間上の座標情報を含んだ二次元の回折データでも良いし、一次元検出器と同様の2θごとのデータとなるように変換しても良い。ここで入射X線の強度の変動があれば、その影響を取り除くためP個の回折データに対して、入射X線の強度に応じた回折強度の補正を行い、回折強度のスケールを合わせる。   P diffraction data obtained from P step scans having different starting angles are integrated into one diffraction data. The file format of the integrated diffraction data may be any format as long as the correspondence between the 2θ value of the diffraction data and the diffraction intensity can be grasped so that the averaging operation can be performed for each 2θ section. For example, in the case of a one-dimensional detector, the diffraction data is sorted in ascending order of 2θ values, so that the file format is the same as that of normal step scan diffraction data. In the case of a two-dimensional detector, it may be two-dimensional diffraction data including position information in a direction parallel to the 2θ rotation axis on the detector or coordinate information in space in diffractive optics, or the same as that of a one-dimensional detector. You may convert so that it may become data for every 2theta. If there is a variation in the intensity of the incident X-ray, the diffraction intensity is corrected according to the intensity of the incident X-ray with respect to the P pieces of diffraction data in order to remove the influence, and the diffraction intensity scale is adjusted.

P回の出発角の異なるステップスキャンから得られた統合された回折データに対して、一次元/二次元検出器の検出器の単位素子(ピクセル)サイズに相当する2θ区間ごとに平均する。一次元検出器の回折データの場合、または一次化された二次元検出器の回折データの場合は、通常のステップスキャンと同様の一次元の回折データとなる。二次元の回折データの場合は、検出器上の2θ回転軸と平行な方向の位置ごとに、それと直行する方向に2θ区間で平均化することで二次元の回折データとなる。   The integrated diffraction data obtained from step scans with different P starting angles are averaged for each 2θ interval corresponding to the unit element (pixel) size of the detector of the one-dimensional / two-dimensional detector. In the case of the diffraction data of the one-dimensional detector, or the diffraction data of the two-dimensional detector that has been linearized, the one-dimensional diffraction data is the same as in a normal step scan. In the case of two-dimensional diffraction data, two-dimensional diffraction data is obtained by averaging each position in a direction parallel to the 2θ rotation axis on the detector in a 2θ section in a direction orthogonal thereto.

本発明の方法では、試料は特に制限がないが、試料が粉末試料である場合であっても、微弱な回折ピークも平坦化することなく精度よく測定できるので、好ましい。   In the method of the present invention, the sample is not particularly limited, but even if the sample is a powder sample, a weak diffraction peak can be measured accurately without being flattened, which is preferable.

ここで、本発明の方法と従来の方法との違いを説明する。
(1)ステップスキャン
本発明とステップスキャンとはスキャンを繰り返している点が異なる。詳細には、出発角を変化させない単なるステップスキャンの繰り返しではなく、出発角を変化させながらスキャンを行うことで、意図的に同一の回折X線に対して異なる検出器素子を照射させている点が異なる。
Here, the difference between the method of the present invention and the conventional method will be described.
(1) Step scan The present invention and step scan differ in that scanning is repeated. Specifically, it is not simply repeating step scanning without changing the starting angle, but by scanning while changing the starting angle, different detector elements are intentionally irradiated to the same diffracted X-ray. Is different.

(2)移動平均法を用いたステップスキャン
移動平均法をステップスキャンに適用する場合には、複数の回折角2θが異なる観測点すなわち検出器素子からの強度データを平均するが、本発明では、同一の回折X線に対する異なる検出器素子のデータを平均する点が異なる。移動平均法では、検出器素子のサイズよりも大きな領域のデータを一つにしてしまい回折データの角度分解能が検出器素子サイズよりも大きくなるが、本発明では回折データの角度分解能は検出器素子サイズと同一である。
(2) Step scan using the moving average method When the moving average method is applied to the step scan, a plurality of diffraction angles 2θ average intensity data from different observation points, that is, detector elements. The difference is that the data of different detector elements for the same diffracted X-ray is averaged. In the moving average method, data in a region larger than the size of the detector element is combined into one, and the angular resolution of the diffraction data becomes larger than the detector element size. However, in the present invention, the angular resolution of the diffraction data is the detector element. It is the same as the size.

(3)TDIスキャン
本発明とTDIスキャンとはスキャンを繰り返している点が異なる。TDIスキャンでは検出器の移動に伴い連続的にデータを取得するためスキャン回数は一回となり、その一回のスキャンの中で同一の回折X線を検出器中の複数の素子によって測定するが、本発明では繰り返し中の一回のスキャンではステップ移動によって行われるため、その一回の測定では回折X線と検出器素子の対応は一対一のものとなる。TDIスキャンでは一回のスキャンで複数の検出器素子が一つの回折X線を測定するのに対して、本発明ではスキャンを繰り返すことで複数の検出器素子が一つの回折X線を測定する点が異なる。
(3) TDI scan The present invention and TDI scan differ in that scanning is repeated. In the TDI scan, data is continuously acquired as the detector moves, so that the number of scans is one, and the same diffracted X-ray is measured by a plurality of elements in the detector in the one scan. In the present invention, since one scan during repetition is performed by step movement, the correspondence between the diffracted X-rays and the detector elements is one-to-one in one measurement. In the TDI scan, a plurality of detector elements measure one diffracted X-ray in one scan, whereas in the present invention, a plurality of detector elements measure one diffracted X-ray by repeating the scan. Is different.

次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。   The present invention will now be described in detail using specific examples, but it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
実施例1では、SPring−8内に建設されたビームラインBL15XUにより、図2の方法を実施し、CeO粉末のX線回折測定を行った。CeO粉末を直径0.1mmのリンデマンガラスキャピラリーに封入し、測定用サンプルとした。測定に用いた入射エネルギーは18.987keVである。一次元検出器として、シリコン半導体検出器MYTHEN(Dectris社製、分解能50μm、N=1280チャネル)を用い、試料−検出器間の距離を955mmとした。このとき検出器の角度分解能は0.003°、2θ幅は3.84°になるが、検出器の両末端でカウント数が大きくなる現象や検出器素子を収めた筐体の受光窓の陰といった余分な影響を避けるために両端近傍のデータを切り捨てることでWを3.5°とした。一回目のスキャンでは開始角を5°とし、終了角(60°)まで、露光時間5秒、3.5°ずつのステップ幅で、開始角をn×W/N(n=1とする)≒0.003°ずつ増加させて繰り返しスキャンした。総繰り返し回数は51回であった(図2のステップS210〜S240)。得られた回折データを、図5に示すように、各繰り返しのスキャンごとに2θ角度変換・補正を行い、51個の回折データを得た。51個の回折データから繰り返し回数が4回、9回、16回、25回、36回、51回に相当するように、4個、9個、16個、25個、36個、51個の回折データをそれぞれ連結した後、2θでソートした(図2のステップS250)。ソートされた回折データは、0.003°の区間で平均化した(図2のステップS260)。このようにして得られた回折データを図6〜図8に示す。
[Example 1]
In Example 1, the X-ray diffraction measurement of CeO 2 powder was performed by carrying out the method of FIG. 2 using the beam line BL15XU constructed in SPring-8. CeO 2 powder was sealed in a Lindeman glass capillary having a diameter of 0.1 mm to obtain a measurement sample. The incident energy used for the measurement is 18.987 keV. As a one-dimensional detector, a silicon semiconductor detector MYTHEN (manufactured by Decris, resolution 50 μm, N = 1280 channel) was used, and the distance between the sample and the detector was 955 mm. At this time, the angular resolution of the detector is 0.003 °, and the 2θ width is 3.84 °. However, the phenomenon that the number of counts increases at both ends of the detector and the shadow of the light receiving window of the housing that houses the detector elements. In order to avoid such an extra effect, W was set to 3.5 ° by discarding data near both ends. In the first scan, the start angle is 5 °, and the start angle is n × W / N (n = 1) with an exposure time of 5 seconds and a step width of 3.5 ° until the end angle (60 °). Approximately increased by 0.003 ° and scanned repeatedly. The total number of repetitions was 51 (steps S210 to S240 in FIG. 2). As shown in FIG. 5, the obtained diffraction data was subjected to 2θ angle conversion / correction for each repeated scan to obtain 51 diffraction data. 4 times, 9 times, 16 times, 25 times, 36 times, 51 times, 4 times, 9 times, 16 times, 25 times, 36 times, 51 times so that the number of repetitions is 51 times from the 51 diffraction data. After connecting the diffraction data, they were sorted by 2θ (step S250 in FIG. 2). The sorted diffraction data was averaged over a section of 0.003 ° (step S260 in FIG. 2). The diffraction data obtained in this way are shown in FIGS.

5つの角度範囲(14.5°−17.0°、24.7°−27.3°、37.3°−39.5°、47.7°−48.9°、55.8°−57.4°)に対して、相対誤差の分布を調べた。これらの角度範囲はいずれもCeOの結晶性回折ピークがなく一見すると平坦に見える領域であるが、バックグラウンドをなす試料回りの空気からの散乱や試料を封入したキャピラリーからの散乱の影響によってなだらかな曲線を描くため直線ではなく滑らかな理想曲線として二次曲線を設定し、実測データのその二次曲線からの差を誤差とし、更にその二次曲線の強度で相対化し相対誤差として、それぞれの区間における相対誤差の分布を求めた。結果を図9に示す。さらに、相対誤差の標準偏差をそれぞれの区間で算出した。結果を表2、図10および図11に示す。 5 angular ranges (14.5 ° -17.0 °, 24.7 ° -27.3 °, 37.3 ° -39.5 °, 47.7 ° -48.9 °, 55.8 °- 57.4 °), the relative error distribution was examined. Each of these angular ranges is a region that appears flat at first glance without a crystalline diffraction peak of CeO 2 , but is gentle due to the scattering from the air around the sample that forms the background and the scattering from the capillary that encloses the sample. In order to draw a simple curve, a quadratic curve is set as a smooth ideal curve instead of a straight line. The distribution of relative error in the interval was obtained. The results are shown in FIG. Furthermore, the standard deviation of the relative error was calculated for each interval. The results are shown in Table 2, FIG. 10 and FIG.

[比較例1]
比較例1では、実施例1と同じ条件にて、通常のステップスキャンを一回行った。すなわち、実施例1における1回目のスキャンと同じであった。結果を図7および図8に示す。また、実施例1と同様に、5つの角度範囲に対して、相対誤差の分布を調べ、標準偏差を算出した。結果を表2、図9および図10に示す。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a normal step scan was performed once under the same conditions as in Example 1. That is, it was the same as the first scan in Example 1. The results are shown in FIG. 7 and FIG. Further, as in Example 1, the relative error distribution was examined for the five angle ranges, and the standard deviation was calculated. The results are shown in Table 2, FIG. 9 and FIG.

[比較例2]
比較例2では、実施例1において、露光時間を250秒にした以外は同じ条件にて、通常のステップスキャンを行った。実施例1と同様に、5つの角度範囲に対して、相対誤差の分布を調べ、標準偏差を算出した。結果を表2、図9および図10に示す。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a normal step scan was performed under the same conditions as in Example 1, except that the exposure time was 250 seconds. Similarly to Example 1, the relative error distribution was examined for five angle ranges, and the standard deviation was calculated. The results are shown in Table 2, FIG. 9 and FIG.

[比較例3]
比較例3では、比較例1の通常のステップスキャンによって得たデータに対して51点を平均化区間とした移動平均法を適用した。平坦な区間に関しては移動平均法による平坦化の影響は無視できるので加重平均ではなく平均化区間内の各点のウェートを等しくした単純移動平均化法を用いた。結果を図7に示す。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, the moving average method with 51 points as the averaging interval was applied to the data obtained by the normal step scan of Comparative Example 1. Since the influence of flattening by the moving average method is negligible for the flat interval, the simple moving average method in which the weight of each point in the averaging interval is equal is used instead of the weighted average. The results are shown in FIG.

[比較例4]
比較例4では、比較例3において11回移動平均法を実施した以外は、同様であった。結果を図8に示す。
[Comparative Example 4]
Comparative Example 4 was the same except that the moving average method was performed 11 times in Comparative Example 3. The results are shown in FIG.

以上の実施例/比較例の測定条件を簡単のため、表1にまとめる。   The measurement conditions of the above Examples / Comparative Examples are summarized in Table 1 for simplicity.

図6は、実施例1によるXRDパターンを示す図である。
図7は、実施例1、比較例1および比較例3によるXRDパターンの一部を示す図である。
図8は、実施例1、比較例1および比較例4によるXRDパターンの一部を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an XRD pattern according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a part of XRD patterns according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 3.
FIG. 8 is a diagram showing a part of the XRD pattern according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 4.

図6には、実施例1において、51回繰り返した際のXRDパターンを示した。この得られた粉末XRDパターンは、CeOの標準的な粉末回折パターンに良好に一致することが確認できた。図7は、図6のXRDパターンのうち平坦に見える角度範囲(55.8°〜57.4°)を拡大して示す。図7において、実施例1の結果は、白丸で示されており、これを多項式近似(二次関数)した結果が薄い実線で示される。実施例1による多項式近似との比較した結果によれば、ばらつきが極めて少ないことが分かる。一方、比較例1によるステップスキャンのみでは、ばらつきが大きい。これに対して、51回移動平均法を行った比較例3によれば、ばらつきが低減した。このことから、本発明の方法は、平坦に見えるような角度範囲に対して、移動平均法と同等程度にばらつきを低減することができることが示された。 FIG. 6 shows an XRD pattern when the repetition was performed 51 times in Example 1. It was confirmed that the obtained powder XRD pattern matched well with the standard powder diffraction pattern of CeO 2 . FIG. 7 shows an enlarged angle range (55.8 ° to 57.4 °) that appears flat in the XRD pattern of FIG. In FIG. 7, the result of Example 1 is indicated by white circles, and the result of polynomial approximation (secondary function) is indicated by a thin solid line. According to the result of comparison with the polynomial approximation according to Example 1, it can be seen that the variation is extremely small. On the other hand, only the step scan according to Comparative Example 1 has a large variation. On the other hand, according to Comparative Example 3 in which the moving average method was performed 51 times, the variation was reduced. From this, it was shown that the method of the present invention can reduce the variation to the same extent as the moving average method with respect to the angle range that seems flat.

図8は、図6のXRDパターンのうち明瞭なピークを示す角度範囲(11.94°〜12.06°)を拡大して示す。図8において、実施例1および比較例1の回折ピークは、いずれも同じ回折強度を示した。一方、11回移動平均法を行った比較例4の回折ピークの強度は、実施例1および比較例1のそれよりも顕著に減少した。このことから、本発明の方法は、複数回スキャンした回折データを平均しても、回折ピークを過剰に平坦化することがないことが示された。図示しないが、51回移動平均法を行った比較例3の回折ピークの強度は、比較例4のそれよりもさらに低減した。   FIG. 8 shows an enlarged angle range (11.94 ° to 12.06 °) showing a clear peak in the XRD pattern of FIG. In FIG. 8, the diffraction peaks of Example 1 and Comparative Example 1 all showed the same diffraction intensity. On the other hand, the intensity of the diffraction peak of Comparative Example 4 subjected to the 11-time moving average method was significantly reduced as compared with that of Example 1 and Comparative Example 1. From this, it was shown that the method of the present invention does not excessively flatten the diffraction peak even if the diffraction data scanned a plurality of times are averaged. Although not shown, the intensity of the diffraction peak of Comparative Example 3 in which the moving average method was performed 51 times was further reduced than that of Comparative Example 4.

図9は、実施例1、比較例1および比較例2による相対誤差の分布を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a distribution of relative errors according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

図9(A)および(B)は、それぞれ、14.5°〜17.0°の範囲および55.8°〜57.4°の範囲の相対誤差の分布を示す。図9(A)および(B)によれば、実施例1(ただし、繰り返し回数51回)による相対誤差分布は、極めて小さいことが分かった。一方、比較例1の相対誤差の分布は大きく、比較例1の露光時間に対して50倍の露光時間とし、強度の統計誤差を低減した比較例3は、相対誤差分布は減少するものの、検出器素子間の感度のばらつきの影響により、実施例1の相対誤差分布よりも大きかった。   9A and 9B show the relative error distribution in the range of 14.5 ° to 17.0 ° and in the range of 55.8 ° to 57.4 °, respectively. According to FIGS. 9A and 9B, it was found that the relative error distribution according to Example 1 (however, 51 repetitions) was extremely small. On the other hand, the relative error distribution of Comparative Example 1 is large, and the exposure time of 50 times the exposure time of Comparative Example 1 is set. In Comparative Example 3 in which the statistical error of the intensity is reduced, the relative error distribution decreases, but the detection is performed. It was larger than the relative error distribution of Example 1 due to the influence of variations in sensitivity between the detector elements.

表2には、各角度範囲における相対誤差の標準偏差の一覧を示す。表2から明らかなように、本発明の方法を実施した実施例1は、いずれの角度範囲においても、従来の方法に対して、もっとも標準偏差が小さく、回折強度を維持しつつも検出器素子間の感度のばらつきを低減するに有効であることが示された。   Table 2 shows a list of standard deviations of relative errors in each angle range. As is apparent from Table 2, the first embodiment in which the method of the present invention was performed was the detector element having the smallest standard deviation and maintaining the diffraction intensity in any angular range compared to the conventional method. It was shown to be effective in reducing the sensitivity variation between the two.

図10は、実施例1、比較例1および比較例2による相対誤差の標準偏差と強度との関係を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the standard deviation of relative error and the intensity according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

図10は、表2に示す各角度範囲の標準偏差と強度との関係を示しており、実施例1は■で示され、比較例1は強度の小さい側5点の●で示され、比較例2は強度の大きい側5点の●で示される。また、図10の理論曲線は、ポアソン分布であり、3次近似は、比較例1と比較例2との結果に基づく曲線である。図10によれば、本発明の方法を実施した実施例1は、ポアソン分布に良好に一致することが分かった。一方、従来の方法である比較例1および比較例2は、ポアソン分布から大きく外れていた。このことからも、本発明の方法は、検出器素子間の感度のばらつきの低減に有利であることを示された。   FIG. 10 shows the relationship between the standard deviation of each angle range shown in Table 2 and the strength. Example 1 is indicated by ■, and Comparative Example 1 is indicated by ● on the lower strength side 5 points. Example 2 is indicated by ● on the five points on the strong side. The theoretical curve in FIG. 10 is a Poisson distribution, and the third-order approximation is a curve based on the results of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. According to FIG. 10, Example 1 which implemented the method of this invention turned out to agree | coincide well with Poisson distribution. On the other hand, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which are conventional methods, deviated significantly from the Poisson distribution. This also shows that the method of the present invention is advantageous in reducing the variation in sensitivity between detector elements.

図11は、実施例1による相対誤差と繰り返し回数との関係を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the relative error and the number of repetitions according to the first embodiment.

図11において、繰り返し回数が1の結果は比較例1の結果である。図11によれば、繰り返し回数が多いほど、相対誤差が低減することが示される。しかしながら、繰り返し回数がわずか4回であっても、従来のステップスキャンに比べて十分に検出器素子間の感度のばらつきは低減されている。また、繰り返し回数が16回以上となると、相対誤差の低減の程度も小さくなった。このことから、必要な精度に応じて、繰り返し回数を設定すればよいが、少なくとも3回は行った方がよく、繰り返し回数を15回以上行うことが好ましいといえる。図11では、角度範囲が55.8°〜57.4°の結果を示したが、他の角度範囲においても同様の傾向を示した。   In FIG. 11, the result of the number of repetitions of 1 is the result of Comparative Example 1. FIG. 11 shows that the relative error decreases as the number of repetitions increases. However, even if the number of repetitions is only four, the sensitivity variation between detector elements is sufficiently reduced as compared with the conventional step scan. Further, when the number of repetitions was 16 times or more, the degree of reduction of the relative error was reduced. From this, the number of repetitions may be set according to the required accuracy, but it is better to perform at least three times, and it is preferable to perform the number of repetitions 15 times or more. In FIG. 11, although the angle range showed the result of 55.8 degrees-57.4 degrees, the same tendency was shown also in other angle ranges.

本発明の方法は、X線回折やX線散乱実験において、一次元または二次元検出器を用いた場合に、検出器素子間の感度のばらつきの影響を低減できるので、精度よく測定でき、汎用性に優れる。   The method of the present invention can reduce the influence of variations in sensitivity between detector elements when a one-dimensional or two-dimensional detector is used in an X-ray diffraction or X-ray scattering experiment. Excellent in properties.

100 X線回折計
110 X線源
120 検出器アーム
130 一次元または二次元検出器
100 X-ray diffractometer 110 X-ray source 120 Detector arm 130 One-dimensional or two-dimensional detector

Claims (6)

試料に向かう入射X線を照射するX線源と、前記試料を中心とする検出器アーム上に搭載され、前記試料からの回折X線の強度を検出する一次元または二次元検出器とを備えたX線回折計において、前記入射X線と前記検出器アームとのなす角度を変更しながら前記回折X線の強度を測定する方法であって、
2θ軸を中心として前記入射X線と前記回折X線とを含む平面内の円周上に前記一次元または二次元検出器を移動させてスキャンする場合、前記一次元または二次元検出器の、前記平面に含まれ前記回折X線と垂直をなす方向の長さを弦とする中心角をWとし、前記一次元または二次元検出器が含有する素子数をNとし、
前記検出器アームを、一定のステップ幅ずつ、開始角(2θ_start)から終了角(2θ_end)まで走査し、前記一次元または二次元検出器により2θと強度との回折データを取得するステップと、
前記開始角をn×W/N(nは1≦n≦Nを満たす自然数である)だけ増加させるステップと、
前記検出器アームを、前記一定のステップ幅ずつ、前記増加した開始角から前記終了角まで走査し、前記一次元または二次元検出器により2θと強度との回折データをさらに取得するステップと、
前記増加させるステップと、前記さらに取得するステップとを繰り返すステップと、
前記取得するステップおよび前記繰り返すステップで得られた前記回折データを2θ角度変換・補正を行い、2θごとにソートするステップと、
前記2θごとにソートするステップで得た前記回折データを、W/Nの2θ区間ごとで平均化するステップと
を包含する方法。
An X-ray source that irradiates incident X-rays directed toward a sample, and a one-dimensional or two-dimensional detector that is mounted on a detector arm centered on the sample and detects the intensity of diffracted X-rays from the sample In the X-ray diffractometer, the intensity of the diffracted X-ray is measured while changing the angle formed by the incident X-ray and the detector arm,
When scanning by moving the one-dimensional or two-dimensional detector on a circumference within a plane including the incident X-ray and the diffracted X-ray around the 2θ axis, the one-dimensional or two-dimensional detector A center angle having a chord as a length in a direction perpendicular to the diffracted X-ray included in the plane is W, and N is the number of elements contained in the one-dimensional or two-dimensional detector,
Scanning the detector arm by a predetermined step width from a start angle (2θ_start) to an end angle (2θ_end), and acquiring diffraction data of 2θ and intensity by the one-dimensional or two-dimensional detector;
Increasing the starting angle by n × W / N (where n is a natural number satisfying 1 ≦ n ≦ N);
Scanning the detector arm by the constant step width from the increased start angle to the end angle, and further acquiring 2θ and intensity diffraction data by the one-dimensional or two-dimensional detector;
Repeating the increasing step and the further obtaining step;
Performing the 2θ angle conversion / correction on the diffraction data obtained in the obtaining step and the repeating step, and sorting each 2θ;
And averaging the diffraction data obtained in the step of sorting every 2θ for every 2θ section of W / N.
前記一定のステップ幅は、角度WまたはW−ΔW(ΔW<W)である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the constant step width is an angle W or W−ΔW (ΔW <W). 前記繰り返すステップは、前記Nよりも少ない回数繰り返す、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the repeating step is repeated less than N times. 前記繰り返すステップは、繰り返し回数が少なくとも4回となるよう行う、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the repeating step is performed so that the number of repetitions is at least four. 前記繰り返すステップは、繰り返し回数が15回以上となるよう行う、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the repeating step is performed so that the number of repetitions is 15 or more. 前記試料は粉末試料である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the sample is a powder sample.
JP2018104186A 2018-05-31 2018-05-31 Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector Pending JP2019211209A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018104186A JP2019211209A (en) 2018-05-31 2018-05-31 Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018104186A JP2019211209A (en) 2018-05-31 2018-05-31 Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019211209A true JP2019211209A (en) 2019-12-12

Family

ID=68846573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018104186A Pending JP2019211209A (en) 2018-05-31 2018-05-31 Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019211209A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010038722A (en) * 2008-08-05 2010-02-18 Rigaku Corp X-ray diffraction device and x-ray diffraction method
JP2012088094A (en) * 2010-10-16 2012-05-10 Rigaku Corp X-ray diffraction device
US20140348298A1 (en) * 2011-12-28 2014-11-27 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method Of Analysing A Sample Of Material By Diffractometry And Associated Diffractometer
JP2015190868A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社島津製作所 X-ray measurement device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010038722A (en) * 2008-08-05 2010-02-18 Rigaku Corp X-ray diffraction device and x-ray diffraction method
JP2012088094A (en) * 2010-10-16 2012-05-10 Rigaku Corp X-ray diffraction device
US20140348298A1 (en) * 2011-12-28 2014-11-27 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method Of Analysing A Sample Of Material By Diffractometry And Associated Diffractometer
JP2015190868A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社島津製作所 X-ray measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10175182B2 (en) CT detection method and CT device
US9791385B2 (en) Modular high resolution X-ray computed tomography system
KR20070009479A (en) Enhancing resolution of x-ray measurements by sample motion
JP4519455B2 (en) Beam centering method and angle calibration method for X-ray reflectometer
JP2007014783A (en) Focusing method in computer tomographic apparatus
CN111650226B (en) Medium energy X-ray absorption spectrometer based on laboratory X-ray source
JP5777967B2 (en) Charged particle beam apparatus and measurement method
US10048215B2 (en) X-ray imaging apparatus and X-ray imaging method
CN106154305B (en) Temperature correction system and method for X-ray detector
WO2011083532A1 (en) Inspecting apparatus and inspecting method
JP3792432B2 (en) Computed tomography equipment
CN112955735B (en) X-ray phase camera system
WO2019220689A1 (en) X-ray imaging device
JP2019211209A (en) Measurement method of diffracted x-ray intensity by one-dimensional or two-dimensional detector
WO2020192265A1 (en) Geometric parameter calibration piece and calibration method for ct device
US9086367B2 (en) X-ray intensity correction method and X-ray diffractometer
US11022570B2 (en) X-ray transmission inspection apparatus and X-ray transmission inspection method
JP5537226B2 (en) Radiation imaging device
CN107631806B (en) A method of improving TDI scanner scanning direction and TDI detector scanning orientation consistency alignment precision
Gongadze et al. Alignment and resolution studies of a MARS CT scanner
JP5863292B2 (en) X-ray CT system
US11782176B2 (en) Bad detector calibration methods and workflow for a small pixelated photon counting CT system
JP4027954B2 (en) Computed tomography equipment
JP4733484B2 (en) Computed tomography equipment
JP3607285B2 (en) Computed tomography equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220823