JP2666871B2 - X-ray monochromator - Google Patents

X-ray monochromator

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JP2666871B2 JP4251638A JP25163892A JP2666871B2 JP 2666871 B2 JP2666871 B2 JP 2666871B2 JP 4251638 A JP4251638 A JP 4251638A JP 25163892 A JP25163892 A JP 25163892A JP 2666871 B2 JP2666871 B2 JP 2666871B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、X線分析装置におい
て、集中光学系に用いるX線モノクロメータに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray monochromator used for a focusing optical system in an X-ray analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にX線分析装置において、X線源か
らのX線を試料に集中させたり、あるいは電子ビーム等
を試料に照射し、該試料から放出されるX線を検出器に
集中させる等の集中光学系の装置としてX線モノクロメ
ータが知られている。このX線モノクロメータは、X線
放射の中から選択したごく一部分のみを試料あるいは検
出器に到達させることによって、シグナル/バックグラ
ウンド比を向上させたり、通常は分離できない二重線の
主線を分離する等のいわゆるX線の単色化を行う装置で
ある。
2. Description of the Related Art Generally, in an X-ray analyzer, X-rays from an X-ray source are focused on a sample, or an electron beam or the like is irradiated on the sample, and X-rays emitted from the sample are focused on a detector. An X-ray monochromator is known as a device of a concentrated optical system such as the one described above. This X-ray monochromator improves the signal / background ratio by allowing only a selected portion of the X-ray radiation to reach the sample or detector, or separates the main line of a double line that cannot normally be separated. This is a device that performs so-called X-ray monochromaticization.

【0003】この単色化を行う方法は、一般に分光結晶
の回折を用いるX線エネルギーの分散を用いるものであ
り、ブラッグの式として知られる nλ=2dsin θ …(1) ただし、n=回折次数、λ=X線の波長、d=格子面間
隔、θ=ブラッグ角によって表される関係を利用するも
のである。
[0003] This method of monochromatization generally uses the dispersion of X-ray energy using diffraction of a dispersive crystal, and is known as Bragg's equation: nλ = 2dsin θ (1) where n = diffraction order, λ = X-ray wavelength, d = lattice plane interval, and θ = Bragg angle.

【0004】X線束を絞ったり、あるいは集中させる目
的の前記X線モノクロメータとして、使用される分光結
晶の形状から、ヨハンソン式モノクロメータとヨハン式
モノクロメータが知られている。始めに、ヨハンソン式
モノクロメータについて説明する。図4は、ヨハンソン
式モノクロメータにおける従来のヨハンソン式集中光学
系の構成図である。
[0004] As the X-ray monochromator for narrowing or concentrating the X-ray flux, a Johansson monochromator and a Johann monochromator are known from the shape of the spectral crystal used. First, the Johansson monochromator will be described. FIG. 4 is a block diagram of a conventional Johansson type centralized optical system in a Johansson type monochromator.

【0005】図4において、10はヨハンソン結晶、r
はローランド円、Oは湾曲結晶面中心、O´はローラン
ド円中心、Rはローランド円半径、2θは回折角、a、
cは分光点、bは分光中心点である。ヨハンソン結晶1
0は、ローランド円rの直径2Rを半径とする曲面で結
晶表面を削り出し、さらにローランド円rに接するよう
に湾曲させることによって分光結晶を構成する。
In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a Johansson crystal, r
Is the Rowland circle, O is the center of the curved crystal plane, O ′ is the Rowland circle center, R is the Rowland circle radius, 2θ is the diffraction angle, a,
c is a spectral point and b is a spectral center point. Johansson crystal 1
In the case of 0, the crystal surface is cut out with a curved surface having a radius of 2R of the Rowland circle r and further curved so as to be in contact with the Rowland circle r, thereby forming a spectral crystal.

【0006】このヨハンソン式モノクロメータにおいて
は、分光結晶の湾曲面すべてが完全にローランド円r上
にあるので、分光結晶の中心部である分光中心点b、及
び分光結晶の両端部である分光点a、cのそれぞれで分
光されたX線は試料上あるいは検出器のスリット面上に
完全集中する。図4において、点A及び点BはX線源、
あるいは試料または検出器のスリット面の位置に対応
し、全てローランド円r上に存在する。
In this Johansson type monochromator, since all the curved surfaces of the spectral crystal are completely on the Rowland circle r, the spectral center point b which is the center of the spectral crystal and the spectral points b which are both ends of the spectral crystal. The X-rays separated by a and c are completely concentrated on the sample or the slit surface of the detector. In FIG. 4, points A and B are X-ray sources,
Alternatively, it corresponds to the position of the slit surface of the sample or the detector, and all exist on the Rowland circle r.

【0007】例えば、点AをX線源とし、点Bを試料ま
たは検出器のスリット面とすると、点Aから放出された
X線はヨハンソン結晶10の分光中心点bにおいて回折
角2θで入射し、ローランド円r上の点Bに到達する。
また、ローランド円r上の点Aから放出されたX線でヨ
ハンソン結晶10の端部の分光点aにおいて回折角2θ
で入射したものも、同じくローランド円r上の点Bに到
達する。同様に、ローランド円r上の点Aから放出され
たX線でヨハンソン結晶10の前記の端部の分光点aと
反対側の分光点cにおいて回折角2θで入射したもの
も、同じくローランド円r上の点Bに到達する。
For example, assuming that point A is an X-ray source and point B is a slit surface of a sample or a detector, the X-rays emitted from point A enter the Johansson crystal 10 at a diffraction angle 2θ at the spectral center point b. , Reach point B on the Roland circle r.
Further, the X-rays emitted from the point A on the Rowland circle r at the spectral point a at the end of the Johansson crystal 10 have a diffraction angle 2θ.
Also reach the point B on the Rowland circle r. Similarly, the X-rays emitted from the point A on the Rowland circle r and incident on the Johansson crystal 10 at a diffraction point 2θ at a spectral point c opposite to the spectral point a at the above-mentioned end also have the same shape as the Rowland circle r. Reach point B above.

【0008】したがって、ローランド円r上の点Aから
放出されたX線はヨハンソン結晶10によって分光さ
れ、すべてローランド円r上の点Bに到達して完全集中
することになる。次に、ヨハン式モノクロメータについ
て説明する。図5は、ヨハン式モノクロメータにおける
従来のヨハンソン式集中光学系の構成図である。
Therefore, the X-rays emitted from the point A on the Rowland circle r are separated by the Johansson crystal 10 and all reach the point B on the Rowland circle r and are completely concentrated. Next, the Johann monochromator will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional Johansson type concentrated optical system in a Johann type monochromator.

【0009】図5において、11はヨハン結晶、rはロ
ーランド円、Oは湾曲結晶面中心、O´はローランド円
中心、Rはローランド円半径、2θは回折角、Wはヨハ
ン収差である。ヨハン結晶11は、結晶面と平行に切り
出した平板をローランド円の半径Rの2倍の2Rで湾曲
させることによって構成される。このとき分光結晶の湾
曲面のすべてが完全にローランド円r上に存在しない構
成となっている。このヨハン式モノクロメータにおいて
は、分光されたX線は試料あるいは検出器のスリット面
上に完全集中することなく近似集中する。
In FIG. 5, 11 is a Johann crystal, r is a Rowland circle, O is a center of a curved crystal plane, O 'is a Rowland circle center, R is a Rowland circle radius, 2θ is a diffraction angle, and W is Johan's aberration. The Johann crystal 11 is formed by bending a flat plate cut in parallel with the crystal plane at 2R which is twice the radius R of the Rowland circle. At this time, all the curved surfaces of the dispersive crystal do not completely exist on the Rowland circle r. In this Johann monochromator, the separated X-rays are not focused completely on the sample or on the slit surface of the detector, but are approximately concentrated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のX線モノクロメータにおいては、以下のような問題
点がある。 (1)前記ヨハンソン結晶を用いたヨハンソン式モノク
ロメータにおいては、完全な集中光学系を満足するもの
の、そのヨハンソン結晶の製作が困難であるという欠点
を有している。 (2)また、前記ヨハン結晶を用いたヨハン式モノクロ
メータにおいては、分光結晶の湾曲面すべてが完全にロ
ーランド円r上にないので、分光結晶の中心部において
分光されたX線は試料上あるいは検出器のスリット面上
に集中するが、分光結晶の両端部で分光されたX線は試
料上あるいは検出器のスリット面上において焦点のずれ
を生じ、近似集中することになる。
However, the conventional X-ray monochromator described above has the following problems. (1) The Johansson monochromator using the Johansson crystal has a drawback that, although it satisfies a complete focusing optical system, it is difficult to manufacture the Johansson crystal. (2) In the Johann monochromator using the Johann crystal, all the curved surfaces of the spectral crystal are not completely on the Rowland circle r. Although the X-rays separated at both ends of the crystal are concentrated on the slit surface of the detector, the X-rays are defocused on the sample or the slit surface of the detector, and are approximately concentrated.

【0011】したがって、この焦点のずれは分析におい
て分析感度、分析強度、分解能の低下させ、微小領域の
測定を困難にするという問題点を有している。前記問題
点について、再び図5によって説明する。図5におい
て、ローランド円r上の点A2 から放出されたX線はヨ
ハン結晶11の中心部の分光中心点P2 において回折角
2θで入射し、ローランド円r上の点B2 に到達する。
[0011] Therefore, this defocus causes a problem in that the analysis sensitivity, the analysis intensity, and the resolution are reduced in the analysis, and it is difficult to measure a minute area. The above problem will be described again with reference to FIG. In FIG. 5, an X-ray emitted from a point A 2 on the Rowland circle r is incident at a diffraction angle 2θ at a spectral center point P 2 at the center of the Johann crystal 11, and reaches a point B 2 on the Rowland circle r. .

【0012】一方、ヨハン結晶11の端部の分光点a´
においてブラッグの式を満足し、かつ回折角が2θとな
るものは、分光点a´から半径が2Rcos θの円Cへの
接線であり、その接点は図5において、点A´及び点B
´となる。この点A´及び点B´は前記ローランド円r
上の点とならない。したがって、例えば点A´から放出
されヨハン結晶11の端部の分光点a´において分光さ
れるX線は、試料上あるいは検出器のスリット面上であ
るローランド円r上において点B3 で表される位置に到
達する。
On the other hand, the spectroscopic point a'at the end of the Johann crystal 11
Are the tangents from the spectral point a ′ to the circle C having a radius of 2R cos θ, which satisfies Bragg's equation and the diffraction angle is 2θ.
'. The point A 'and the point B' correspond to the Roland circle r.
It is not the above point. Therefore, for example, an X-ray emitted from the point A ′ and separated at the spectral point a ′ at the end of the Johann crystal 11 is represented by a point B 3 on the sample or on the Rowland circle r on the slit surface of the detector. To reach the position.

【0013】このため、ヨハン結晶11の端部の分光点
a´において分光されるX線とヨハン結晶11の中心部
の分光中心点P2 において分光されるX線は、そのロー
ランド円r上の到達点がそれぞれ点B3 と点B2 とな
り、その点B3 と点B2 の差であるWで表される焦点の
ずれを生じることになる。このずれWはヨハン収差と呼
ばれるものである。
For this reason, the X-rays split at the spectral point a 'at the end of the Johann crystal 11 and the X-rays split at the spectral center point P 2 at the center of the Johann crystal 11 are on the Rowland circle r. goal each point B 3 and point B 2 next will result in a shift of focus represented by the point which is the difference between B 3 and point B 2 W. This shift W is called Johan's aberration.

【0014】このヨハン収差Wは、回折角2θが小さい
場合あるいは、ローランド円rに対してヨハン結晶11
が比較的大きい場合に顕著となる。このヨハン収差W
は、焦点のずれを生じさせ、分析において分析感度、分
析強度、分解能の低下させ、微小領域の測定を困難とす
る。本発明は以上述べた問題点を除去し、分光結晶の製
作が容易で、かつヨハン収差の少なく、微小な焦点を得
ることができ、検出感度及び検出強度を向上させること
ができるヨハン式モノクロメータを提供することを目的
とする。
This Johann aberration W is caused by the Johann crystal 11 when the diffraction angle 2θ is small, or with respect to the Rowland circle r.
Becomes remarkable when is relatively large. This Johan aberration W
Causes a shift in focus, reduces analysis sensitivity, analysis intensity, and resolution in analysis, making it difficult to measure a minute area. The present invention eliminates the above-mentioned problems, and makes it easy to manufacture a spectral crystal, has a small Johan aberration, can obtain a minute focus, and can improve the detection sensitivity and the detection intensity. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題点
を解決するために、湾曲分光結晶を用いたヨハン式のX
線モノクロメータにおいて、零度を含む互いに異なる切
り出し角度を持つ平板状の分光結晶をローランド円半径
の2倍の半径で湾曲させて形成した湾曲分光結晶を2枚
以上備え、その分光結晶の切り出し角度をαとし、ロー
ランド円の中心を通るひとつの直線とローランド円との
2つの交点をOとP2 とし、点Oを通り直線OP2 との
なす角が前記切り出し角度と同じαである直線とローラ
ンド円との点O以外の交点をP1 とするとき、前記各湾
曲分光結晶の凹表面上の任意の点がこの点P1 において
前記ローランド円に接するように各湾曲分光結晶を配設
することを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a Johann type X using a curved dispersive crystal.
In a line monochromator, two or more curved dispersive crystals formed by bending plate-shaped dispersive crystals having different cut-off angles including zero degree at a radius twice the Rowland circle radius are provided, and the cut-off angle of the dispersive crystals is α, and two intersections of one straight line passing through the center of the Roland circle and the Roland circle are defined as O and P2, and a straight line passing through the point O and forming a straight line with the straight line OP2 has the same α as the cutout angle and a Roland circle. When the intersection point other than the point O is P1, the curved dispersive crystals are arranged so that an arbitrary point on the concave surface of each curved dispersive crystal is in contact with the Rowland circle at this point P1. .

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、 (1)X線モノクロメータにおける集中光学系に使用す
る分光結晶の製作が容易となる。 (2)X線モノクロメータにおける集中光学系のヨハン
収差を少なくし微小な焦点を得ることができる。 (3)したがって、X線モノクロメータの検出感度及び
検出強度を向上させることができる。
According to the present invention, (1) the dispersive crystal used for the focusing optical system in the X-ray monochromator can be easily manufactured. (2) It is possible to reduce the Johann aberration of the focusing optical system in the X-ray monochromator and obtain a fine focus. (3) Therefore, the detection sensitivity and detection intensity of the X-ray monochromator can be improved.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。図1は本発明のX線モノクロメータの集
中光学系の構成図であり、図2は本発明のX線モノクロ
メータの集中光学系を説明するための構成図である。図
1及び図2において、1は非対称カット分光結晶、2は
対称カット分光結晶、3は平板分光結晶、Oは湾曲結晶
面中心及び対称カット分光結晶2の湾曲中心、O´はロ
ーランド円中心、P、P1 、P2 は分光中心点、Rはロ
ーランド円半径、C、C1 、C2 は円、A、Bは円Cに
対する分光中心点Pからの接点、A1、B1 は円C1
対する分光中心点P1 からの接点、A2 、B2 は円C2
に対する分光中心点P2 からの接点、Yは非対称カット
分光結晶1の湾曲中心、rはローランド円、lは平板分
光結晶3に対する結晶格子面法線、l1 は非対称カット
分光結晶1に対する結晶格子面法線、l2 は対称カット
分光結晶2に対する結晶格子面法線、mは平板分光結晶
3の結晶表面の法線、tは結晶格子面、uは結晶表面、
αは切出し角度、2θは回折角である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the centralized optical system of the X-ray monochromator of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram for explaining the centralized optical system of the X-ray monochromator of the present invention. 1 and 2, 1 is an asymmetric cut dispersive crystal, 2 is a symmetric cut dispersive crystal, 3 is a flat plate dispersive crystal, O is a curved crystal plane center and a curved center of the symmetric cut dispersive crystal 2, O 'is a Roland circle center, P, P 1 and P 2 are the spectral center points, R is the radius of the Roland circle, C, C 1 and C 2 are circles, A and B are the points of contact of the circle C from the spectral center point P, A 1 and B 1 are circles contacts the spectral center point P 1 with respect to C 1, a 2, B 2 is the circle C 2
Contacts the spectral center point P 2 for, Y is the crystalline lattice bending center of the asymmetric cut analyzing crystal 1, r is the Rowland circle, l is the crystal lattice plane normal to the flat analyzing crystal 3, l 1 is for asymmetric cut spectral crystal 1 Plane normal, l 2 is the crystal lattice plane normal to the symmetric cut spectral crystal 2, m is the normal to the crystal surface of the flat spectral crystal 3, t is the crystal lattice plane, u is the crystal surface,
α is a cutout angle and 2θ is a diffraction angle.

【0018】本発明のX線モノクロメータの集中光学系
に用いる分光結晶は、前記従来のヨハン式モノクロメー
タにおいては1枚の結晶で構成されるのに対して、ヨハ
ン式モノクロメータの分光結晶を結晶の切り出し角度を
異ならせた複数枚の分光結晶によって構成し、さらにそ
の複数枚の分光結晶の内、非対称カット分光結晶1は、
湾曲中心Yを中心とする半径2Rで湾曲させ、また、対
称カット分光結晶2は湾曲結晶面中心Oを中心とする半
径2Rで湾曲させるものである。
The spectral crystal used in the concentrated optical system of the X-ray monochromator of the present invention is composed of a single crystal in the above-mentioned conventional Johann monochromator, whereas the spectral crystal of the Johann monochromator is composed of a single crystal. It is composed of a plurality of dispersive crystals with different cutout angles of the crystals, and among the plurality of dispersive crystals, the asymmetric cut dispersive crystal 1 is:
The symmetric cut dispersive crystal 2 is bent at a radius 2R about the center O of the curved crystal plane.

【0019】始めに本発明の構成上の特徴点の説明上、
図2の本発明のX線モノクロメータの集中光学系によっ
て説明する。図2に示される平板分光結晶3は、分光結
晶を湾曲させる以前の状態を示すものである。本発明の
X線モノクロメータの集中光学系の構成では、図1に示
すように平板分光結晶3は、湾曲中心Yを中心とする半
径2Rで湾曲させた非対称カット分光結晶1と、湾曲結
晶面中心Oを中心とする半径2Rで湾曲させた対称カッ
ト分光結晶2の構成によってなる。
First, in order to explain the features of the present invention,
The explanation will be made with reference to the concentrated optical system of the X-ray monochromator of the present invention shown in FIG. The flat plate dispersive crystal 3 shown in FIG. 2 shows a state before the dispersive crystal is bent. In the configuration of the concentrated optical system of the X-ray monochromator of the present invention, as shown in FIG. 1, the flat plate dispersive crystal 3 is composed of an asymmetric cut dispersive crystal 1 curved at a radius 2R centered on a curved center Y and a curved crystal plane. It has a configuration of a symmetric cut dispersive crystal 2 curved at a radius 2R about the center O.

【0020】平板分光結晶3は、その結晶格子の方向を
示す結晶格子面tと結晶の切削方向を示す結晶表面uを
有している。ここで、結晶表面uは湾曲される以前のた
め直線状の形状に形成されている。平板分光結晶3にお
ける結晶表面u上の任意の位置に分光中心点Pを設定
し、その分光中心点Pをローランド円r上に接して配置
する。この平板分光結晶3の配置によって、結晶表面u
上の分光中心点Pにおける結晶表面の法線mは、ローラ
ンド円rの中心O´を通過してローランド円rの分光中
心点Pと対称の位置の点Yに到達する。ここで結晶表面
の法線mは、図2において破線で示されている。
The flat plate crystal 3 has a crystal lattice plane t indicating the direction of the crystal lattice and a crystal surface u indicating the cutting direction of the crystal. Here, the crystal surface u is formed in a linear shape before being curved. A spectral center point P is set at an arbitrary position on the crystal surface u of the flat-plate spectral crystal 3, and the spectral center point P is arranged in contact with the Rowland circle r. Due to the arrangement of the flat dispersive crystal 3, the crystal surface u
The normal m of the crystal surface at the upper spectral center point P passes through the center O ′ of the Rowland circle r and reaches a point Y symmetrical to the spectral center point P of the Rowland circle r. Here, the normal m of the crystal surface is indicated by a broken line in FIG.

【0021】また、分光中心点Pから結晶格子面tに対
して垂直に延びる結晶格子面法線lは図2において二点
鎖線で示されており、ローランド円rの湾曲結晶面中心
Oを通過している。この構成において、結晶の切出し角
度αは、結晶格子面tと結晶表面uの成す角度であり、
図2において前記結晶表面の法線mと結晶格子面法線l
の成す角度となる。
A crystal lattice plane normal 1 extending perpendicularly to the crystal lattice plane t from the spectral center point P is indicated by a two-dot chain line in FIG. 2 and passes through the curved crystal plane center O of the Rowland circle r. doing. In this configuration, the cutout angle α of the crystal is the angle formed between the crystal lattice plane t and the crystal surface u,
In FIG. 2, the normal m of the crystal surface and the normal l of the crystal lattice plane
The angle formed by

【0022】前記構成によって、回折角2θで前記ブラ
ッグの式(1)nλ=2dsinθを満足しながら分光
するX線は、結晶格子面法線lを反射の中心線とする
と、中心が湾曲結晶面中心Oで半径が2R cosαc
osθである円Cの接線となる。つまり、図におい
て、X線は前記円Cの接点Aあるいは接点Bから平板分
光結晶3のローランド円r上の分光中心点Pに向けて放
出され、さらに前記分光中心点Pから前記円Cの接点B
あるいは接点Aに向けて分光される。
With the above structure, the X-rays that are spectrally separated while satisfying the Bragg's formula (1) nλ = 2 dsin θ at a diffraction angle 2θ have a curved crystal plane when the crystal lattice plane normal 1 is the center line of reflection. Radius 2R cosαc at center O
It becomes a tangent to the circle C that is osθ. That is, in FIG. 2 , the X-rays are emitted from the contact point A or the contact point B of the circle C toward the spectral center point P on the Rowland circle r of the flat crystal 3 and further from the spectral center point P to the circle C Contact B
Alternatively, the light is dispersed toward the contact point A.

【0023】したがって、結晶の切出し角度αを変える
ことによって、回折角2θで前記ブラッグの式(1)n
λ=2dsinθを満足しながら分光するX線の通過す
る軌跡、つまり、分光X線のローランド円r上を通過す
る位置を変更することができる。次に、図によって非
対称カット分光結晶1及び対称カット分光結晶2を用い
た本発明のX線モノクロメータの集中光学系の構成につ
いて説明する。
Therefore, by changing the cut-out angle α of the crystal, the Bragg equation (1) n at the diffraction angle 2θ is obtained.
It is possible to change the trajectory of X-rays that disperse while satisfying λ = 2 dsin θ, that is, the position where the spectral X-rays pass on the Rowland circle r. Next, description will be given of a configuration of centralized optical system of the X-ray monochromator of the present invention using an asymmetric cut spectral crystal 1 and symmetrically-cut analyzer crystal 2 by Figure 1.

【0024】図1の非対称カット分光結晶及び対称カ
ット分光結晶は、図2の直線状の平板分光結晶3を非
対称カット分光結晶1については湾曲中心Yを中心とす
る半径2Rで湾曲させ、また、対称カット分光結晶2に
ついては湾曲結晶面中心Oを中心とする半径2Rで湾曲
させて形成されるものである。対称カット分光結晶2
は、ローランド円rに対してその分光中心Pを湾曲結
晶面中心Oとローランド円の中心O′に対して対称の位
置に配置し、さらに結晶格子面法線lに対して対称に
削り出されて形成される。
The asymmetric cut dispersive crystal 1 and the symmetric cut dispersive crystal 2 shown in FIG. 1 are obtained by bending the linear flat plate dispersive crystal 3 shown in FIG. Further, the symmetric cut dispersive crystal 2 is formed by being curved with a radius 2R about the curved crystal plane center O. Symmetric cut spectral crystal 2
Is disposed at a position symmetrical to the spectral center P 2 with respect to the curved crystal plane center O and the center O of the Rowland circle 'to Rowland circle r, cutting symmetrically to further crystal lattice plane normal to l 2 Formed out.

【0025】一方、非対称カット分光結晶1は、前記図
2で示したようにその分光中心P1をローランド円の中
心O´と湾曲結晶面中心Oを結ぶローランド円rの中心
線に対してずらした位置に配置し、さらに非対称カット
分光結晶1の結晶表面の法線m1 に対して非対称に削り
出されて形成される。なお、図1においては分光中心P
1 をローランド円の中心O´と湾曲結晶面中心Oを結ぶ
ローランド円rの中心線、あるいは非対称カット分光結
晶1を結晶格子面法線l2 に対して一方の側のみ示して
いるが、その反対側においても設けて非対称カット分光
結晶と対称カット分光結晶の複数枚の分光結晶によって
一つの集中光学系が構成される。
On the other hand, the asymmetric cut spectral crystal 1 has its spectral center P 1 shifted with respect to the center line of the Rowland circle r connecting the center O ′ of the Rowland circle and the center O of the curved crystal plane as shown in FIG. And is formed by being asymmetrically cut out with respect to the normal m 1 of the crystal surface of the asymmetric cut spectral crystal 1. In FIG. 1, the spectral center P
1 shows the center line of the Rowland circle r connecting the center O ′ of the Rowland circle and the center O of the curved crystal plane, or the asymmetric cut spectral crystal 1 on only one side with respect to the crystal lattice plane normal l 2 . Also provided on the opposite side, one concentrated optical system is constituted by a plurality of dispersive crystals of the asymmetric cut dispersive crystal and the symmetric cut dispersive crystal.

【0026】次に、図1において対称カット分光結晶2
によるX線の焦点と非対称カット分光結晶1によるX線
の焦点のローランド円r上における位置関係を説明す
る。始めに、対称カット分光結晶2によるX線の焦点位
置を説明する。X線を回折角2θでブラッグの式(1)
nλ=2dsin θを満足させながら対称カット分光結晶
2によって分光するには、X線は結晶格子面法線l2
反射の中心線とし、中心が湾曲結晶面中心Oで半径が2
Rcos θである円C2 の接線とならなければならない。
このX線の前記円C2 における接点は点A2 及び点B2
であり、この接点はローランド円r上にある。
Next, referring to FIG. 1, a symmetrical cut dispersive crystal 2
The positional relationship between the X-ray focal point due to and the X-ray focal point due to the asymmetric cut dispersive crystal 1 on the Rowland circle r will be described. First, the focus position of X-rays by the symmetric cut spectral crystal 2 will be described. X-ray diffraction at 2θ Bragg equation (1)
To perform spectroscopy with the symmetric cut dispersive crystal 2 while satisfying nλ = 2 dsin θ, the X-ray has a crystal lattice plane normal l 2 as a reflection center line, a center at a curved crystal plane center O and a radius of 2
It must be a tangent to the circle C 2 that is Rcos θ.
The points of contact of this X-ray on the circle C 2 are point A 2 and point B 2
And this contact is on the Rowland circle r.

【0027】次に、非対称カット分光結晶1によるX線
の焦点位置を説明する。一方、X線を回折角2θでブラ
ッグの式(1)nλ=2dsin θを満足させながら非対
称カット分光結晶1によって分光するには、X線は結晶
格子面法線l1を反射の中心線とし、中心が湾曲結晶面
中心Oで半径が2R cosαcos θである円C1 の接線と
ならなければならない。これは、分光結晶の切出し角度
αによって前記結晶表面の法線m1 と結晶格子面法線l
1 の間に角度差αが生じるからである。このX線の前記
円C1 における接点は図1において点A1 及び点B1
示され、この接点はローランド円r上にない。
Next, the focal position of the X-rays by the asymmetric cut spectral crystal 1 will be described. On the other hand, when X-rays are separated by the asymmetric cut dispersive crystal 1 while satisfying Bragg's formula (1) nλ = 2 dsin θ at a diffraction angle of 2θ, the X-rays have a crystal lattice plane normal l 1 as a reflection center line. , center radius curvature crystal plane center O shall become the tangent of the circle C 1 is 2R cosαcos θ. This is because the normal m 1 of the crystal surface and the normal l of the crystal lattice plane depend on the cut-out angle α of the spectral crystal.
This is because the angle difference α is generated during 1 . Contacts in the circle C 1 of the X-ray is indicated by a point A 1 and the point B 1 in FIG. 1, this contact is not on the Rowland circle r.

【0028】前記円C1 の半径は2R cosαcos θであ
るのに対して、前記円C2 の半径は2Rcos θであるた
め、円C1 と円C2 の半径の間には円C1 の半径≦円C
2 の半径の関係がある。前記対称カット分光結晶2は、
分光中心点P2 を同じにする従来のヨハン結晶の一部分
と見ることができる。したがって、非対称カット分光結
晶1によって分光されるX線がローランド円rと交差す
る位置は、従来のヨハン結晶によって分光されるX線が
ローランド円rと交差する位置よりも、ヨハンソン結晶
による完全な集中光学系による位置に近づけることがで
き、ヨハン収差を減少させることができる。
[0028] While the radius of the circle C 1 is 2R cosαcos θ, a radius of the circle C 2 is for a 2Rcos θ, between the radius of the circle C 1 and the circle C 2 of the circle C 1 Radius ≦ circle C
There is a relationship of two radii. The symmetric cut dispersive crystal 2 is
The spectral center point P 2 can be viewed as part of the conventional Johann crystal to be the same. Therefore, the position where the X-rays separated by the asymmetric cut dispersive crystal 1 intersects the Rowland circle r is more completely concentrated by the Johansson crystal than the position where the X-rays separated by the conventional Johann crystal intersects the Rowland circle r. The position can be made closer to the optical system, and Johan aberration can be reduced.

【0029】次に、前記の非対称カット分光結晶によっ
てヨハン収差が減少する状態を、図3の従来のヨハン結
晶を用いた分光による焦点位置と本発明の非対称カット
分光結晶を用いた分光による焦点位置の比較図によって
説明する。図3において、Oは湾曲結晶面中心、O´は
ローランド円中心、aは非対称結晶の分光結晶面上の分
光点、a´はヨハン結晶面上の分光点、P1 は非対称結
晶の分光中心点、P2 は対称結晶の分光中心点、Rはロ
ーランド円半径、C1 、C 2 は円、A、Bは円C1 に対
する分光点aからの接点、A´、B´は円C2 に対する
分光中心点a´からの接点、A2 、B2 は円C2 に対す
る分光中心点P2 からの接点、rはローランド円、l1
は結晶格子面法線、Dは分光点aと接点Bを結ぶ接線の
延長線とローランド円rとの交点、D´は分光点a´と
接点B´を結ぶ接線の延長線とローランド円rとの交点
である。
Next, the above-mentioned asymmetrically cut spectral crystal is used.
The state in which the Johan aberration is reduced is shown in FIG.
Position and the asymmetric cut of the present invention by spectroscopy using crystal
Comparison of focal positions by spectroscopy using spectral crystals
explain. In FIG. 3, O is the center of the curved crystal plane, and O ′ is
Rowland circle center, a is the fraction on the crystal plane of the asymmetric crystal
The light point, a 'is the spectral point on the Johann crystal plane, P1Is asymmetric
The spectral center point of the crystal, PTwoIs the spectral center point of the symmetric crystal, and R is
-Land circle radius, C1, C TwoIs a circle, A and B are circles C1To
A ′, B ′ are circles CTwoAgainst
Contact point from the spectral center point a ', ATwo, BTwoIs the circle CTwoAgainst
Spectral center point PTwo, R is the Roland circle, l1
Is the normal to the crystal lattice plane, and D is the tangent connecting the spectral point a to the contact point B.
The intersection of the extension line and the Rowland circle r, D ', is the spectral point a'
Intersection between the extension of the tangent connecting the contact point B 'and the Roland circle r
It is.

【0030】図3において、分光中心点P1 は本発明の
非対称カット分光結晶上における分光中心点であり、ま
た分光中心点P2 は従来のヨハン結晶(図示していな
い)の分光中心点であるとともに本発明の対称カット分
光結晶上における分光中心点である。また、分光点aは
本発明の非対称カット分光結晶上の端部における分光点
であり、分光点a´は従来のヨハン結晶(図示していな
い)の端部における分光点である。
In FIG. 3, the spectral center point P 1 is the spectral center point on the asymmetric cut spectral crystal of the present invention, and the spectral center point P 2 is the spectral center point of a conventional Johann crystal (not shown). In addition, it is a spectral center point on the symmetric cut spectral crystal of the present invention. The spectral point a is a spectral point at an end on the asymmetric cut spectral crystal of the present invention, and the spectral point a 'is a spectral point at an end of a conventional Johann crystal (not shown).

【0031】従来のヨハン結晶を用いた分光X線の軌跡
は、半径2Rcos θで表される円C 2 上の接点A´と、
従来のヨハン結晶(図示していない)の端部における分
光点a´と、円C2 上の接点B´とを結ぶものである。
そして、X線は前記したように接点B´の延長上でロー
ランド円rと交差する点D´において焦点を形成し、点
D´と分光中心点P2 に対するローランド円r上の焦点
2 の間でヨハン収差Wが生じることとなる。
X-ray trajectory using conventional Johann crystal
Is a circle C represented by a radius 2Rcos θ. TwoThe upper contact point A ',
The fraction at the end of a conventional Johann crystal (not shown)
Light point a 'and circle CTwoIt connects the upper contact point B '.
Then, the X-ray is low on the extension of the contact point B 'as described above.
A focal point is formed at a point D ′ intersecting with the land circle r,
D 'and spectral center point PTwoFocus on Roland circle r
BTwoThe Johan aberration W occurs between the two.

【0032】これに対して、本発明の非対称カット分光
結晶を用いた分光によるX線の軌跡は、半径2R co
sαcosθの円C上の接点Aと、分光点aと円C
上の接点Bを結ぶものである。そして、分光点aと円C
上の接点Bを結ぶ線分の延長上でローランド円rと交
差する焦点Dは、対称カット分光結晶による分光の焦点
ほぼ一致し、ヨハン収差Wを減少させることがで
きる。また、前記分光点aがローランド円r上の分光中
心点Pの場合には、焦点Dは対称カット分光結晶によ
る分光の焦点Bに完全に一致する。
On the other hand, the locus of X-rays obtained by spectroscopy using the asymmetric cut dispersive crystal of the present invention has a radius of 2R co
a point A on the circle C 1 of Esuarufashioesushita, spectral points a and a circle C 2
It connects the upper contact B. Then, the spectral point a and the circle C
The focal point D intersecting with the Rowland circle r on the extension of the line segment connecting the contact points B on 2 substantially coincides with the focal point B2 of the spectrum by the symmetric cut spectral crystal, and the Johan aberration W can be reduced. Further, the spectroscopic point a when the spectral center point P 1 on the Rowland circle r is focal D is exactly matches the focal point B 2 of spectroscopy with symmetrical cut analyzer crystal.

【0033】したがって、本発明の切出し角度αを異な
らせた複数枚の分光結晶を用いることによって、従来の
ヨハン結晶を用いた場合よりもヨハン収差Wを減少させ
ることができる。前記実施例においては、分光結晶の湾
曲をローランド円に沿って円筒状に湾曲させるいわゆる
シングルベントによるもので説明したが、分光結晶の湾
曲をローランド球に沿って球状に湾曲させるダブルベン
トによって実現することも可能である。
Therefore, by using a plurality of light-separating crystals having different cutting angles α according to the present invention, the Johan aberration W can be reduced as compared with the case where a conventional Johan crystal is used. In the above embodiments, the so-called single vent, in which the curve of the dispersive crystal is cylindrically curved along the Rowland circle, has been described. It is also possible.

【0034】つまり、ローランド球上における一点に、
ローランド球上において反射したX線を集中させること
ができ、さらに検出強度を向上させることができる。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。
That is, at one point on the Roland sphere,
The X-rays reflected on the Roland sphere can be concentrated, and the detection intensity can be further improved. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 (1) 製作が容易な分光結晶によって構成されるヨハン式
モノクロメータを提供することができる。 (2) また、ヨハン収差を少なくして、微小な焦点を得る
ことができ、検出感度及び検出強度を向上させることが
できるヨハン式モノクロメータを提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, (1) it is possible to provide a Johann monochromator constituted by a spectral crystal which is easy to manufacture. (2) It is also possible to provide a Johann monochromator capable of obtaining a fine focus by reducing Johan aberration and improving detection sensitivity and detection intensity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のX線モノクロメータの集中光学系の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a concentrated optical system of an X-ray monochromator of the present invention.

【図2】本発明のX線モノクロメータの集中光学系を説
明するための構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram for explaining a concentrated optical system of the X-ray monochromator of the present invention.

【図3】従来のヨハン結晶を用いた分光による焦点位置
と本発明の非対称カット分光結晶を用いた分光による焦
点位置の比較図である。
FIG. 3 is a comparison diagram of a focus position by spectroscopy using a conventional Johann crystal and a focus position by spectroscopy using an asymmetric cut spectral crystal of the present invention.

【図4】ヨハンソン式モノクロメータにおける従来のヨ
ハンソン式集中光学系の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional Johansson type centralized optical system in a Johansson type monochromator.

【図5】ヨハン式モノクロメータにおける従来のヨハン
ソン式集中光学系の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional Johansson type concentrated optical system in a Johann type monochromator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…非対称カット分光結晶、2…対称カット分光結晶、
3…平板分光結晶、O…湾曲結晶面中心、対称カット分
光結晶2の湾曲中心、O′…ローランド円中心、P,P
,P …分光中心点、R…ローランド円半径、C,C
,C …円、A,B…円Cまたはに対する分光中
心点Pまたはaからの接点、A′B′…円Cに対す
る分光中心点a′からの接点、A …円Cに対
する分光中心点Pからの接点、A …円Cまた
に対する分光中心点Pからの接点、Y…非対称
カット分光結晶1の湾曲中心、r…ローランド円、
…結晶格子面法線、m…結晶表面の法線、t
…結晶格子面、u…結晶表面、α…切出し角度、2θ…
回折角、aa′…分光点
1 ... Asymmetric cut spectral crystal, 2 ... Symmetric cut spectral crystal,
3: flat plate crystal, O: center of curved crystal plane, center of curvature of symmetric cut crystal 2, O ': center of Rowland circle, P, P
1 , P 2 ... Spectral center point, R ... Roland circle radius, C, C
1 , C 2 ... Circle, A , B... Contact point from spectral center point P or a to circle C or C 2 , A ′ , B ′... Contact point from spectral center point a ′ to circle C 2 , A 1 , B 1 ... contact from the spectral center point P 1 with respect to the circle C 1, a 2, B 2 ... circle C also
Contacts the spectral center point P 2 is for C 2, Y ... asymmetric cut spectral crystal 1 of the bending center, r ... Rowland circle,
1 1 , 1 2 ... normal to crystal lattice plane, m ... normal to crystal surface, t
... Crystal lattice plane, u ... Crystal surface, α ... Cutting angle, 2θ ...
Diffraction angles, a , a '... spectral points .

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 湾曲分光結晶を用いたヨハン式のX線モ
ノクロメータにおいて、零度を含む互いに異なる切り出
し角度を持つ平板状の分光結晶をローランド円半径の2
倍の半径で湾曲させて形成した湾曲分光結晶を2枚以上
備え、その分光結晶の切り出し角度をαとし、ローラン
ド円の中心を通るひとつの直線とローランド円との2つ
の交点をOとP2 とし、点Oを通り直線OP2 とのなす
角が前記切り出し角度と同じαである直線とローランド
円との点O以外の交点をP1 とするとき、前記各湾曲分
光結晶の凹表面上の任意の点がこの点P1 において前記
ローランド円に接するように各湾曲分光結晶を配設する
ことを特徴とするX線モノクロメータ。
1. In a Johann X-ray monochromator using a curved spectral crystal, a flat spectral crystal having a cutout angle different from each other including zero degree has a Roland circle radius of 2 mm.
Two or more curved dispersive crystals formed by bending with a double radius are provided, the cutout angle of the dispersive crystals is α, and two intersections of one straight line passing through the center of the Roland circle and the Roland circle are O and P2. When an intersection point other than the point O between the straight line passing through the point O and the straight line OP2 having the same α as the cutout angle and the Rowland circle is defined as P1, an arbitrary point on the concave surface of each curved dispersive crystal is obtained. Wherein each curved dispersive crystal is disposed so as to be in contact with the Rowland circle at this point P1.
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