JP2663804B2 - Ｘ線分光器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部から入力されたＸ
線を例えば結晶格子板等の一対の分光用光学素子を用い
て分光して、所望の単波長を有したＸ線を出力するＸ線
分光器に係わり、特に、出力されるＸ線の波長精度を規
定する各分光用光学素子相互間の相対角度を通常の光線
を用いてモニタする角度モニタ装置が組込まれたＸ線分
光器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の分光用光学素子を用いたＸ線分光
器は例えば下記文献に示すように図７及び図８のように
構成されている。 Nuclear Instrements and Metheds 208(1983) 349-3
53, North HollandPublishing Company

【０００３】種々の波長成分（エネルギレベル；ｅＶ）
を有したＸ線１ａは例えば水平の基準方向Ａに対して回
動自在に設けられた結晶格子板で構成された第１の分光
用光学素子２ａの分光面で分光されて、同じく基準方向
Ａに対して回動自在に設けられた第２の分光用光学素子
２ｂで分光されて、水平方向（基準方向Ａ）の延長線上
に配設された図示しないＸ線利用装置へ入射される。ま
た、第２の分光用光学素子２ｂは基準方向Ａに移動自在
に支持されている。

【０００４】この場合、第１，第２の分光用光学素子２
ａ，２ｂが同一結晶格子板で構成されていた場合、第
１，第２の分光用光学素子２ａ，２ｂの前記基準方向Ａ
に対する回動角度θ1 ，θ2 が等しく設定されていた場
合（θ1 ＝θ2 ）、未分光のＸ線１ａを図示するように
水平方向（基準方向Ａ）から第１の分光用光学素子２ａ
へ入射させた場合、第２の分光用光学素子２ｂから水平
方向（基準方向Ａ）に出力されるＸ線１ｂは各分光用光
学素子２ａ，２ｂの回動角度θ1 （＝θ2 ）によって一
義的に定まる単一波長を有する。

【０００５】そして、出力Ｘ線１ｂの波長を変更する場
合は、回動角度θ1 （＝θ2 ）を変化させるとともに、
第２の分光用光学素子２ｂの水平方向（基準方向Ａ）位
置を変化させることによって、変化後の波長を有した出
力Ｘ線１ｂを波長変更前の出力Ｘ線と同一位置Ｂから出
力させることができる。

【０００６】このようなＸ線分光器には、分光された出
力Ｘ線１ｂの波長を正確に制御、監視するために、各分
光用光学素子２ａ，２ｂの回動角度θ1 ，θ2 を監視す
る角度モニタ装置が組込まれている。

【０００７】この角度モニタ装置においては、図示する
ように、レーザ光源３から前記基準方向Ａ（水平方向）
に対して直交する方向に出力されたレーザ光線４はビー
ムスプリッタ５を透過してペンタプリズム６で進行方向
が基準方向に変更されて、結晶格子板で形成された第１
の分光用光学素子２ａの分光面で反射され、第１の分光
用光学素子２ｂの分光面で反射された後、基準方向Ａに
対して垂直に配設された平面鏡７に入射される。

【０００８】レーザ光４は平面鏡７に対して垂直に入射
するので、平面鏡７にて反射されたレーザ光４は第２，
第１の分光用光学素子２ｂ，２ａ及びペンタプリズム６
からなる同一光路を通り、ビームスプリッタ５へ入射さ
れる。ペンタプリズム６からビームスプリッタ５へ入射
したレーザ光４はビームスプリッタ５で分岐されて、帰
還レーザ光４ａとして受光器８へ入射されて、光位置に
対応する信号レベルを有した光位置信号９に変換され
る。なお、前記レーザ光源３，ビームスプリッタ５及び
受光器８は一つのレーザ入出力ユニット１０を構成す
る。

【０００９】レーザ入出力ユニット１０から出力された
光位置Ｉを示す光位置信号９は例えばコンピュータ等か
ら構成された制御部１１へ入力される。レーザ入出力ユ
ニット１０の受光器８へ入射する帰還レーザ光４ａの光
位置Ｉは、各分光用光学素子２ａ，２ｂの各回動角度の
角度差｜θ1 −θ2 ｜に対応した値を示すので、この光
位置Ｉを検出することによって、前記角度差｜θ1 −θ
2 ｜が把握できる。

【００１０】したがって、制御部１１は例えば検出され
た光位置Ｉが最適値を示すように、各分光用光学素子２
ａ，２ｂの各回動角度θ1 ，θ2 制御すると共に、第２
の分光用光学素子２ｂの基準方向Ａ位置を制御する。次
に、このＸ線分光器における各分光用光学素子２ａ，２
ｂの各回動角度θ1，θ2 を初期調整する操作手順を説
明する。 1) 既知の吸収エネルギ特性（吸収波長特性）を有した
薄板１２を準備する。

【００１１】2) 出力側の分光用光学素子２ｂの回動角
度θ2 を前記既知の吸収波長に対応する予め求められて
いる概略の回動角度に合わせる。同様に、入力側の分光
用光学素子２ａの回動角度θ1 も前記既知波長に対応す
る概略の回動角度に合わせる。 3) 図８に示すように、薄板１２を出力Ｘ線１ｂの出力
光路に垂直に挿入する。 4) 薄板１２の後方に光電子検出管及びカウンタを設け
て、薄板１２に入射される出力Ｘ線のフォトン数を計測
する。

【００１２】5) そして、フォトン数が最小となる、す
なわちエネルギ吸収量が最大となるように各回動角度θ
1 ，θ2 を調整する。すなわち、この状態においては、
回動角度θ1 ，θ2 が例えば秒の単位［１／（60×6
0）］°まで正確に等しく、各分光用光学素子２ａ，２
ｂは完全に平行状態を維持している。

【００１３】次に、実際に入力Ｘ線１ａから所望の波長
を有した出力Ｘ線１ｂを分光する場合における各分光用
光学素子２ａ，２ｂの回動角度θ1 ，θ2 の設定作業作
手順を説明する。

【００１４】1) 前述した初期調整時における受光器８
で得られる光位置Ｉを各分光用光学素子２ａ，２ｂが完
全に平行状態を維持した場合における基準光位置Ｉs と
する。

【００１５】2) 各分光用光学素子２ａ，２ｂの各回動
角度θ1 ，θ2 を、今回、測定対象のＸ線１ａから分光
して得ようとする出力Ｘ線１ｂの波長に対応する概略の
回動角度角θ1a，θ2bに設定する。

【００１６】3) 次に、受光器８で得られる光位置Ｉが
先に求めた基準光位置Ｉs に一致するように、制御部１
１において、各分光用光学素子２ａ，２ｂの各回動角度
θ1，θ2 を微調整する。

【００１７】このように、レーザ光４を用いた角度モニ
タ装置でもって、出力Ｘ線１ｂの波長を変更した場合に
おける各回動角度θ1 ，θ2 を設定して、各分光用光学
素子２ａ，２ｂを常に平行状態に維持するようにしてい
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７及
び図８に示すような角度モニタ装置が組込まれたＸ線分
光器においても、まだ解消すべき次のような問題があっ
た。

【００１９】1) 図９に示すように、分光用光学素子２
ａの分光面にはＸ線１ａの他に、回動角度検出用のレー
ザ光４が入射している。結晶格子板から構成された分光
用光学素子２ａの大きさにも一定の限界があり、かつ入
力Ｘ線１ａは図示するように幅方向に広がりを有してい
る。したがって、レーザ光４を含む角度モニタ用の光学
系の配設位置に大きな制約が加わり、レーザ光４がＸ線
１ａに接近しすぎて、Ｘ線分光性能に悪影響を与える懸
念がある。

【００２０】2) 分光用光学素子２ａの分光面に入射さ
れる入力Ｘ線１ａが有するエネルギの大部分は分光する
過程で熱エネルギに変換されるので、分光用光学素子２
ａが加熱される。分光用光学素子２ａが過度に加熱され
ると、図９（ｂ）の点線で示すように、分光面が変形
し、レーザ光４の入射角度が変化し、正しい方向に反射
されなくなり、この分光用光学素子２ａに対する回動角
度θ1 が精度よく検出できない問題が生じる。

【００２１】3) 角度モニタ装置に用いるレーザ光４の
スポット径Ｄは、入力Ｘ線１ａの厚さに比較して格段に
大きい。また、図１０に示すように、分光用光学素子２
ａに対する入射角度（分光用光学素子２ａの回動角度）
θ1 は１°程度と非常に小さい。その結果、分光用光学
素子２ａにおけるレーザ光４の照射形状は長楕円形状と
なる。分光用光学素子２ａの幅は少なくとも(1) 式で示
す最低必要幅Ｗ以上を有する必要がある。 Ｗ＝Ｄ／sin θ1 …(1)

【００２２】今、例えば、スポット径Ｄが１mmであり、
入射角度θ1 が１°の場合、最低必要幅Ｗは５７．３mm
となり、入射角度θ1 が５°の場合、最低必要幅Ｗは１
１．５mmとなる。

【００２３】さらに、レーザ光４のスポット径Ｄが５mm
場合、入射角度θ1 ＝１°に対して最低必要幅Ｗ＝２８
６．５mmであり、入射角度θ1 ＝５°に対して最低必要
幅Ｗ＝５７．４mmである。

【００２４】一定光強度以上のレーザ光４を得る場合、
スポット径Ｄは概略５mm以上必要である。その結果、分
光用光学素子２ａの最低必要幅Ｗが５cm〜３０cmとな
り、分光用光学素子２ａが大型化する問題がある。分光
用光学素子２ａが大型化すると、装置自体が大型化する
のみならず、分光用光学素子２ａを回動制御する駆動機
構が大型化し、回動角度制御精度が低下する。なお、上
述した1)〜3)の各問題点は出力側の分光用光学素子２ｂ
についても同様である。

【００２５】4) また、前述した実際に入力Ｘ線１ａか
ら所望の波長を有した出力Ｘ線１ｂを分光する場合の各
分光用光学素子２ａ，２ｂの回動角度θ1 ，θ2 の設定
操作手順においては、第２の分光用光学素子２ｂの反射
光が入射される平面鏡７は基準方向Ａ（水平方向）に対
して正確に直交する方向に配設されていると見なしてい
る。

【００２６】しかし、現実問題として、図７に示すよう
に、平面鏡７が基準方向Ａに対する垂直方向から微小角
度δずれていた場合においても、受光器８で得られる光
位置Ｉが先に求めた基準光位置Ｉs に一致するように、
制御部１１において、各分光用光学素子２ａ，２ｂの各
回動角度θ1 ，θ2 を微調整することが可能である。

【００２７】この場合、各回動角度θ1 ，θ2 は一致し
なくて（θ1 ≠θ2 ）、前記ずれ微小角度δに対応した
所定回動角度差｜θ1 −θ2 ｜を有した状態を維持す
る。したがって、操作者は、各分光用光学素子２ａ，２
ｂが平行状態に達したものと見なして、実際のＸ線分光
動作を開始させる。しかし、この場合、各分光用光学素
子２ａ，２ｂは平行状態でないので、Ｘ線１ａに対する
分光精度が低下する。

【００２８】こような不都合を解消するためには、Ｘ線
分光を実施する都度、得ようとする波長（エネルギ）に
対応する吸収波長特性を有した薄板１２を用いて校正す
る必要がある。しかし、任意の吸収波長特性を有した薄
板１２を準備することは困難であるので、実際問題とし
て、この校正手法を採用することはできない。また、調
整作業が繁雑である。

【００２９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、各分光用光学素子の回動角度モニタ用の光
線が経由する光路とＸ線の経路とを分離することによ
り、モニタ用の光路に対するＸ線に起因する悪影響を排
除でき、各分光用光学素子の回動角度のモニタ精度を大
幅に向上できるＸ線分光器を提供することを目的とす
る。

【００３０】さらに、別途校正用光学機構を設けること
によって、各分光用光学素子の回動角度のみならず、出
力側の分光用光学素子の反射光が入射される第３の反射
部材の姿勢角も正確に調整でき、最終的に各分光用光学
素子の回動角度を正確に設定でき、Ｘ線の分光精度をよ
り一層向上できるＸ線分光器を提供することを目的とす
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、外部から入力されたＸ線を所定の角度関係
を維持した状態で回動される一対の分光用光学素子で分
光して各回動角度に対応した波長を有するＸ線を出力す
ると共に、各分光用光学素子相互の相対角度を検出する
角度モニタ装置を備えたＸ線分光器において、

【００３２】角度モニタ装置を、光源と、一対の分光用
光学素子のうち一方の分光用光学素子に取付けられ、光
源から出力される光線を反射する第１の反射部材と、他
方の分光用光学素子に取付けられ、第１の反射部材の反
射光を再反射する第２の反射部材と、フレームに固定さ
れ第２の反射部材の反射光が垂直に入射される第３の反
射部材と、第３の反射部材で反射された後第２，第１の
反射部材を経由した帰還光線の光位置を検出する受光器
と、この受光器にて検出された光位置で相対角度を評価
する制御部とで構成している。

【００３３】また、別の発明においては、各分光用光学
素子を同一構成の結晶分光板で構成し、この各結晶分光
板を同一回動角度を維持した状態で回動させるようにし
ている。また、各反射部材の反射面と該当反射部材が取
付けられた分光用光学素子の分光面との角度をほぼ直角
に設定している。

【００３４】さらに、角度モニタ装置に対して、光源か
ら出力された光線を第１，第２の反射部材を経由せずに
直接第３の反射部材に垂直に入射させて、この第３の反
射部材からの反射光を受光器へ導く校正用光学機構を付
加している。

【００３５】また、角度モニタ装置に対して、第３の反
射部材近傍に設けられ、反射方向を入射方向に対して１
８０度反転させる第４の反射部材と、光源から出力され
た光線を第１，第２の反射部材を経由せずに直接第４の
反射部材又は第３の反射部材に垂直に入射させて、第４
又は第３の反射部材からの反射光を受光器へ導く校正用
光学機構を付加している。

【００３６】さらに、校正用光学機構を、光源から出力
される光線の方向を第３の反射部材の垂直方向に平行す
る方向に変換させるペンタプリズムと、このペンタプリ
ズムを前記垂直方向に直角する方向に移動自在に支持す
るスライド機構とで構成している。

【００３７】

【作用】このように構成されたＸ線分光器ににおいて
は、Ｘ線が分光される各分光用光学素子に対してモニタ
用の光線がそれぞれ反射される第１．第２の反射部材が
取付けられている。そして、光源から出力された光線
は、第１，第２の反射部材にて反射されて、フレームに
固定された第３の反射部材にて垂直に反射されて、第２
の反射部材，第１の反射部材でそれぞれ反射されて、帰
還光線となって、受光器へ導かれ、光位置に変換され
る。そして、例えばこの光位置が最適値になると、各分
光用光学素子の回動角度が等しいと判断する。

【００３８】この場合、Ｘ線が分光される各分光用光学
素子の分光面に入射されることはないので、モニタ用の
光線はＸ線照射に起因する熱変形の影響を受けない。よ
って、各分光用光学素子の回動角度の検出精度が上昇す
る。

【００３９】さらに、各反射部材の反射面と該当反射部
材が取付けられた分光用光学素子の分光面との角度をほ
ぼ直角に設定しているので、各反射部材に対する光線の
入射角度が垂直に近い角度になるので、各反射部材の光
線の入射面を小さくできる。

【００４０】さらに、第２の反射部材の反射光が入射さ
れる第３に反射部材に対して、第１，第２の反射部材を
経由しない光路を形成するようにしているので、この第
３の反射部材が例えば基準方向に対して垂直に位置決め
されているか否かを、第１，第２の反射部材とは全く独
立に確認できる。したがって、先ず、この第３の反射部
材のフレームに対する取付角度を正確に設定した後、第
１，第２，第３の反射部材を用いて、各分光用光学素子
相互間の回動角度調整を実施すればよい。

【００４１】また、第３の反射部材近傍にコーナーキュ
ーブプリズム等の第４の反射部材を設けることによっ
て、この第４の反射部材からの反射光と第３の反射部材
からの反射光の光位置差から第３の反射部材における正
確な角度からのずれ角度を評価できる。

【００４２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００４３】図１は実施例のＸ線分光器の概略構成を示
す模式図であり、図２は側面から見た配置図である。図
８及び図７に示す従来のＸ線分光器と同一部分には同一
符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説
明は省略されている。

【００４４】この実施例においては、基準方向Ａ（水平
方向）から入力される未分光のＸ線１ａは例えば結晶格
子板で構成され第１の分光用光学素子２ａの分光面へ入
射される。この第１の分光用光学素子２ａで分光された
Ｘ線は、同一構成の第２の分光用光学素子２ｂへ入射さ
れる。この第２の分光用光学素子２ｂで分光されたＸ線
のうちの基準方向Ａ（水平方向）のＸ線１ｂが位置Ｂか
ら外部へ導出される。

【００４５】各分光用光学素子２ａ．２ｂには制御部１
４によって駆動制御されるステッピングモータ等の図示
しない回動機構が取付けられている。また、第２の分光
用光学素子２ｂは回動角度θ2 の変化に応動して、基準
方向Ａへ移動制御される。第１，第２の分光用光学素子
２ａ．２ｂの基準方向Ａ（水平方向）に対する各回動角
度をθ1 ，θ2 とする。次に、このような基本的構造を
有するＸ線分光器に組込まれた角度モニタ装置について
説明する。

【００４６】第１の分光用光学素子２ａの図示しない回
動中心軸に第１の反射部材としての第１の平面鏡１３ａ
がこの第１の分光用光学素子２ａの分光面に対してほぼ
直角に取付けられている。同様に、第２の分光用光学素
子２ｂの図示しない回動中心軸に第２の反射部材として
の第２の平面鏡１３ｂが第２の分光用光学素子２ｂの分
光面に対してほぼ直角に取付けられている。

【００４７】また、第２の反射鏡１３ｂの水平方向位置
に第３の反射部材としての第３の平面鏡１３ｃが図示し
ないフレームに固定されている。そして、この第３の平
面鏡１３ｃは前述した基準方向Ａ（水平方向）に対して
垂直に位置決めされている。

【００４８】レーザ入出力ユニット１０内には、図７に
示したように、レーザ光源３とビームスプリッタ５と受
光器８とが収納されている。そして、レーザ光源３から
前記基準方向Ａ（水平方向）に平行する方向に出力され
たレーザ光線４はビームスプリッタ５を透過してペンタ
プリズム６ａ，６ｂを介して第１の平面鏡２ａに対して
角度α1 で入射する。第１の平面鏡１３ａで反射された
レーザ光４は第２の平面鏡１３ｂへ角度α2 で入射す
る。第２の平面鏡経１３ｂで反射されたレーザ光４は第
３の平面鏡１３ｃへ入射される。第２の平面鏡１３ｂの
反射レーザ光４が第３の平面鏡１３ｃに垂直に入射され
た場合、第３の平面鏡１３ｃの反射レーザ光４は第２，
第１の反射鏡１３ｂ，１３ａで順次反射されて、各ペン
タプリズム６ｂ，６ａを経由してレーザ入出力ユニット
１０へ入射される。

【００４９】レーザ入出力ユニット１０へ入射したレー
ザ光４はビームスプリッタ５で分岐され、帰還レーザ光
４ａとして受光器８へ入射されて、光位置Ｉに対応する
光位置信号９に変換される。光位置信号９は制御部１４
へ入力される。

【００５０】このような構成のＸ線分光器において、各
分光用光学素子２ａ，２ｂの回動角度θ1 ，θ2 に対す
る初期調整は前述したように既知の吸収エネルギ特性
（吸収波長特性）を有した薄板１２を用いて実施され
る。初期調整後においては、各分光用光学素子２ａ，２
ｂの回動角度θ1 ，θ2 は等しく、各分光用光学素子２
ａ，２ｂは平行状態を維持する。次に、実際に入力Ｘ線
１ａから所望の波長を有した出力Ｘ線１ｂを分光する場
合の各分光用光学素子２ａ，２ｂの回動角度設定作業を
前述した操作手順で実行する。

【００５１】この場合、各平面鏡１３ａ，１３ｂに対す
るレーザ光４の入射角度α1 ，α2が、各分光用光学素
子２ａ，２ｂに対するＸ線１ａの入射角度θ1 ，θ2 に
連動しているので、モニタ用のレーザ光４の入射角度を
Ｘ線１ａの入射角度に一致させる必要は全くない。

【００５２】このように、レーザ光４の光路を構成する
第１，第２の平面鏡１３ａ，１３ｂを、Ｘ線１ａを分光
する第１，第２の分光用光学素子２ａ，２ｂに対してそ
れぞれ独立して設け、かつ両者が連動して回動するよう
に構成している。その結果、たとえＸ線１ａが照射され
る各分光用光学素子２ａ，２ｂが加熱されたとしても、
各平面鏡１３ａ，１３ｂは直接加熱されないので、熱変
形が生じることはない。したがって、レーザ光４の入射
角度及び反射角度が熱変形に起因して変化することはな
いので、レーザ光４は常に正しい方向に反射され、常に
分光用光学素子２ａ．２ｂに対する回動角度θ1 ，θ2
の角度差｜θ1 −θ2 ｜を精度よく検出できる。実施例
装置においては、角度差｜θ1 −θ2 ｜を１秒以下の精
度で検出できた。

【００５３】また、図４（ｂ）に示すように、レーザ光
４の各平面鏡１３ａ，１３ｂに対する入射角度α1 ，α
2 が直角に近い値となるので、レーザ光４の照射形状は
ほぼ円形となる。したがって、図４（ａ）に示したレー
ザ光４を分光用光学素子２ａ．２ｂに入射させる従来装
置比較して、レーザ光４の照射面積を大幅に低減でき
る。よって、各平面鏡１３ａ，１３ｂの最低必要幅Ｗを
従来装置に比較して大幅に短縮できる。例えば、平面鏡
１３ａを分光用光学素子２ａに対して９０度に取付けた
場合の最低必要幅Ｗは(2) 式となる。 Ｗ＝Ｄ／sin(９０−θ1) …(2)

【００５４】今、例えば、レーザ光４のスポット径Ｄが
５mm場合、Ｘ線１ａの入射角度θ1＝１°に対して最低
必要幅Ｗ＝５．００mmであり、入射角度θ1 ＝５°に対
して最低必要幅Ｗ＝５．０２mmである。前述した従来装
置の同一条件における各最低必要幅Ｗ＝２８６．５mm．
Ｗ＝５７．４mmに比較して格段に小さいことが理解でき
る。

【００５５】よって、各平面鏡１３ａ，１３ｂを小型に
形成できると共に、各分光用光学素子２ａ，２ｂはＸ線
１ａのみを分光すればよいので、従来装置に比較して格
段に小型化できる。その結果、各分光用光学素子２ａ，
２ｂを回動させる回動機構も小型化でき、Ｘ線分光器全
体を小型軽量に構成できる。また、各分光用光学素子２
ａ，２ｂの回動精度も向上できる。

【００５６】また、各分光用光学素子２ａ，２ｂに対す
るＸ線１ａの入射角度（θ1 ，θ2）を限りなく０度に
近似させることができ、Ｘ線分光器の分光可能範囲を大
幅に拡大できる。

【００５７】さらに、図３に示すように、従来装置のよ
うにＸ線の入射角度と同一の入射角度でレーザ光４を入
射していた場合は、入射方向が何等かの要因によってず
れた場合には、レーザ光４が各分光用光学素子２ａ，２
ｂの入射面から外れやすいが、各反射鏡１３ａ，１３ｂ
を各分光用光学素子２ａ，２ｂに対してほぼ直角に配設
することによって、レーザ光４の入射方向が多少ずれた
たとしても、レーザ光４は各反射鏡１３ａ，１３ｂから
は外れることはない。

【００５８】図５は本発明の他の実施例に係わるＸ線分
光器の概略構成を示す側面図である。図２と同一部分に
は同一符号が付してある。したがって、重複する部分の
詳細説明は省略されている。

【００５９】この実施例においては、基準方向Ａ（水平
方向）と直交する方向にスライド機構１５が敷設されて
いる。そして、このスライド機構１５は、ペンタプリズ
ム６ｂを基準方向Ａと直交する方向に移動自在に支持す
る。ペンタプリズム６ｂは、各分光用光学素子２ａ，２
ｂの平行度を調整する場合、第１の平面鏡１３ａを水平
方向（基準方向Ａ）に見る基準位置Ｐ1 に位置する。ま
た、第３の平面鏡１３ｃのフレームに対する取付角度を
チェックする場合は、ペンタプリズム６ｂは、第３の平
面鏡１３ｃを水平方向（基準方向Ａ）に見る第１の校正
位置Ｐ2 に位置する。スライド機構１５及びペンタプリ
ズム６ｂは校正用光学機構を構成する。

【００６０】このような構成のＸ線分光器において、ペ
ンタプリズム６ｂを第１の校正位置Ｐ2 に移動させた状
態において、レーザ入出力ユニット１０から出力された
基準方向に進行するレーザ光４はペンタプリズム６ａで
基準方向と直角方向に進行方向が変換される。そして、
第１の校正位置Ｐ2 に位置しているペンタプリズム６ｂ
によって、進行方向が再度基準方向に変換されて、第３
の平面鏡１３ｃへ入射される。第３の平面鏡１３ｃの反
射レーザ光４は再度ペンタプリズム６ｂ，６ａで進行方
向が変化され、レーザ入出力ユニット１０へ入射され
る。レーザ入出力ユニット１０へ入射された帰還レーザ
光４ａの光位置Ｉは受光器８で検出されて制御部１４へ
送出される。

【００６１】そして、光位置Ｉが最適値を示すように、
第３の平面鏡１３ｃのフレームに対する取付角度を調整
する。各ペンタプリズム６ａ，６ｂはたとえ取付け姿勢
角度が変化したとしても、入射した光を正確に９０°進
行方向を変換する機能を有するので、スライド機構１５
自体のベースに対する取付精度、及びスライド機構１５
に対するペンタプリズム６ｂの取付精度は特に問題とな
らない。すなわち、レーザ入出力ユニット１０から出力
されるレーザ光４の方向と第１，第２の平面鏡１３ａ，
１３ｃに対する入射レーザ光の方向は完全に平行であ
る。

【００６２】したがって、上述した第３の平面鏡１３ｃ
のフレームに対する取付角度調整が終了した時点におい
ては、第３の平面鏡１３ｃは基準方向Ａに対して完全に
直交状態を維持している。

【００６３】第３の平面鏡１３ｃの取付角度調整が終了
すると、ペンタプリズム６ｂを基準位置Ｐ1 へ戻す。そ
して、既知の吸収エネルギ特性（吸収波長特性）を有し
た薄板１２を用いて各分光用光学素子２ａ，２ｂの回動
角度θ1 ，θ2 に対する初期調整作業を実行する。さら
に、実際に入力Ｘ線１ａから所望の波長を有した出力Ｘ
線１ｂを分光する場合の各分光用光学素子２ａ，２ｂの
回動角度制定作業を実行する。

【００６４】このように構成されＸ線分光器において
は、第３の平面鏡１３ｃのフレームに対する取付角度が
第１，第２の平面鏡１３ａ，１３ｂに対して全く独立に
調整可能である。したがって、実際のＸ線１ａの分光動
作前の分光用光学素子２ａ，２ｂの角度設定作業終了後
においては、各分光用光学素子２ａ，２ｂの各回動各度
は正確に一致する（θ1 ＝θ2 ）ので、Ｘ線１ａの分光
精度を大幅に向上できる。

【００６５】図６は本発明の他の実施例に係わるＸ線分
光器の概略構成を示す側面図である。図５と同一部分に
は同一符号が付してある。したがって、重複する部分の
詳細説明は省略されている。

【００６６】この実施例においては、第３の平面鏡１３
ｃの側面に第４の反射部材としてのコーナーキューブプ
リズム１６がスライド機構１５に対向する向きに取付け
られている。コーナーキューブプリズム１６は、周知の
ように、入射角度に関係なく、入射光を無条件で１８０
°反転させて出力する機能を有する。

【００６７】スライド機構１５対して、前述した基準位
置Ｐ1 及び第１の校正位置Ｐ2 の他に、コーナーキュー
ブプリズム１６を水平方向（基準方向Ａ）に見る第２の
校正位置Ｐ3 が設定されている。

【００６８】このような構成のＸ線分光器において、ペ
ンタプリズム６ｂを第２の校正位置Ｐ3 に移動させた状
態において、レーザ入出力ユニット１０から出力された
レーザ光４はペンタプリズム６ｂを介してコーナーキュ
ーブプリズム１６へ入射して、このコーナーキューブプ
リズム１６で反射されて、ペンタプリズム６ｂへ入射
し、最終的にレーザ入出力ユニット１０へ入射する。レ
ーザ入出力ユニット１０内の受光器８で検出された帰還
レーザ光４ａの光位置Ｉは、コーナーキューブプリズム
１６の取付角度に関係なく最大値の基準光位置Ｉssとな
る。

【００６９】次に、ペンタプリズム６ｂを第１の校正位
置Ｐ2 に移動させた状態において、光位置Ｉが前記基準
光位置Ｉssに一致するように、第３の平面鏡１３ｃのフ
レームに対する取付角度を調整する。すなわち、コーナ
ーキューブプリズム１６は入射レーザ光４を入射角度に
関係なく、無条件にペンタプリズム６ｂ方向へ反射する
ので、基準光位置Ｉssは第３の平面鏡１３ｃにレーザ光
４が垂直に入射した状態の光位置Ｉに一致する。よっ
て、第３の平面鏡１３ｃは基準方向Ａに対して正確に垂
直方向を向く。したがって、前述した実施例とほぼ同様
の効果を得ることが可能である。

【００７０】また、コーナーキューブプリズム１６を用
いた場合の基準光位置Ｉssと第３の平面鏡１３ｃからの
光位置Ｉとを比較することによって、第３の平面鏡１３
ｃにおける正しい取付角度からのずれ角度δを評価でき
る。

【００７１】また、第３の平面鏡１３ｃの取付角度が大
きくずれている場合は、この第３の平面鏡１３ｃで反射
されたレーザ光は第１の校正位置Ｐ2 のペンタプリズム
６ｂに全く入射しない場合もある。この場合、光位置Ｉ
を検出できないので、第３の平面鏡１３ｃの取付角度調
整作業ができない。しかし、コーナーキューブプリズム
１６に対するレーザ光４の入射角度が垂直方向から大き
く離れたとしても、反射レーザ光を第２の校正位置Ｐ3
のペンタプリズム６ｂに入射させることが可能であるの
で、第３の平面鏡１３ｃの取付角度を移動させながら、
簡単にペンタプリズム６ｂから出力されたレーザ光４を
コーナーキューブプリズム１６で捕らえることが可能で
ある。一旦、コーナーキューブプリズム１６でレーザ光
４を捕らえると、比較的容易に第３の平面鏡１３ｃでレ
ーザ光４を捕ら得ることができる。すなわち、調整作業
能率が向上する。

【００７２】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例における一対の分光用光学素
子は同一構成の第１，第２の結晶分光板で構成したが、
例えば結晶格子間隔が異なる２種類の結晶分光板を用い
てもよい。この場合、各分光用光学素子２ａ，２ｂの基
準方向Ａに対する回動角度θ1 ，θ2 は一致しなくて、
所定の角度差を有する。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線分光
器によれば、各分光用光学素子の回動角度モニタ用の光
線が経由する光路とＸ線の経路とを分離している。した
がって、モニタ用の光路に対するＸ線に起因する悪影響
を排除でき、各分光用光学素子の回動角度のモニタ精度
を大幅に向上できる。

【００７４】さらに、例えばペンタプリズムやスライド
機構からなる校正用光学機構を設けている。したがっ
て、各分光用光学素子の回動角度のみならず、出力側の
分光用光学素子の反射光が入射される第３の反射部材の
フレームに対する取付角度を正確に調整でき、最終的に
各分光用光学素子の回動角度をさらに正確に設定でき、
Ｘ線の分光精度をより一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わるＸ線分光器の概略
構成を示す模式図、

【図２】 同実施例の側面図、

【図３】 同実施例の動作を示す部分側面図、

【図４】 同実施例の効果を示す図、

【図５】 本発明の他の実施例に係わるＸ線分光器の側
面図、

【図６】 本発明のさらに別の実施例に係わるＸ線分光
器の側面図、

【図７】 従来のＸ線分光器の側面を示す模式図、

【図８】 従来のＸ線分光器の概略構成を示す模式図、

【図９】 同従来装置の要部を取出して示す図、

【図１０】 同従来装置の要部を取出して示す側面図。

【符号の説明】

１ａ．１ｂ…Ｘ線、２ａ…第１の分光用光学素子、２ｂ
…第２の分光用光学素子、３…レーザ光源、４…レーザ
光、４ａ…帰還レーザ光、５…ビームスプリッタ、６
ａ，６ｂ…ペンタプリズム、１０…レーザ入出力ユニッ
ト、１２…薄板、１３ａ…第１の平面鏡、１３ｂ…第２
の平面鏡、１３ｃ…第３の平面鏡、１４…制御部、１５
…スライド機構、１６…コーナーキューブプリズム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−91100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117436（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−41350（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力されたＸ線を所定の角度関
   係を維持した状態で回動される一対の分光用光学素子で
   分光して各回動角度に対応した波長を有するＸ線を出力
   すると共に、前記各分光用光学素子相互の相対角度を検
   出する角度モニタ装置を備えたＸ線分光器において、 前記角度モニタ装置は、光源と、前記一対の分光用光学
   素子のうち一方の分光用光学素子に取付けられ、前記光
   源から出力される光線を反射する第１の反射部材と、前
   記他方の分光用光学素子に取付けられ、前記第１の反射
   部材の反射光を再反射する第２の反射部材と、フレーム
   に固定され前記第２の反射部材の反射光が垂直に入射さ
   れる第３の反射部材と、前記第３の反射部材で反射され
   た後前記第２，第１の反射部材を経由した帰還光線の光
   位置を検出する受光器と、この受光器にて検出された光
   位置で前記相対角度を評価する制御部とを備えたことを
   特徴とするＸ線分光器。
2. 【請求項２】 前記各分光用光学素子は同一構成の結晶
   分光板で構成され、この各結晶分光板は同一回動角度を
   維持した状態で回動されることを特徴とする請求項１記
   載のＸ線分光器。
3. 【請求項３】 前記各反射部材の反射面と該当反射部材
   が取付けられた分光用光学素子の分光面との角度がほぼ
   直角に設定されたことを特徴とする請求項１記載のＸ線
   分光器。
4. 【請求項４】 前記角度モニタ装置は、前記光源から出
   力された光線を前記第１，第２の反射部材を経由せずに
   直接前記第３の反射部材に垂直に入射させて、この第３
   の反射部材からの反射光を前記受光器へ導く校正用光学
   機構を有することを特徴とする請求項３記載のＸ線分光
   器。
5. 【請求項５】 前記角度モニタ装置は、前記第３の反射
   部材近傍に設けられ、反射方向を入射方向に対して１８
   ０度反転させる第４の反射部材と、前記光源から出力さ
   れた光線を前記第１，第２の反射部材を経由せずに直接
   前記第４の反射部材又は前記第３の反射部材に垂直に入
   射させて、前記第４又は第３の反射部材からの反射光を
   前記受光器へ導く校正用光学機構を有することを特徴と
   する請求項３記載のＸ線分光器。
6. 【請求項６】 前記校正用光学機構は、前記光源から出
   力される光線の方向を前記第３の反射部材の垂直方向に
   平行する方向に変換させるペンタプリズムと、このペン
   タプリズムを前記垂直方向に直角する方向に移動自在に
   支持するスライド機構とで構成されたことを特徴とする
   請求項４又は請求項５記載のＸ線分光器。