JP3262831B2 - Ｘ線回折装置用ゴニオメータの光軸調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線回折装置に用いら
れるゴニオメータのＸ線源に対する角度位置を微調整し
て、ゴニオメータの光軸をＸ線光軸と一致させるための
光軸調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線回折装置は、一般に、図５に示すよ
うに、Ｘ線源としてのＸ線管１及びゴニオメータ２を有
している。Ｘ線管１は、電子を放出するフイラメント３
と、フイラメント３に対向して配置されたターゲット１
２とを有している。フイラメント３から放出された電子
がターゲット１２に衝突すると、そのターゲット１２か
らＸ線が放出される。ゴニオメータ２は、直方体形状の
ベース筺体４と、その筺体の中央位置に設けられた円柱
状のθ回転台５と、θ回転台５を同心状に取り囲むリン
グ状の２θ回転台６とを有している。

【０００３】測定対象である試料７は、θ回転台５の上
に固定されている。ベース筺体４上であって２θ回転台
６の左方位置に、発散スリット８が固定して設けられて
いる。２θ回転台６の右側部分には検出器アーム９が固
定されており、その検出器アーム上に受光スリット１０
及びＸ線検出器１１が固定されている。

【０００４】ベース筺体４の内部には回転駆動装置（図
示せず）が格納されており、その駆動装置によって駆動
されてθ回転台５が中心軸線ωを中心として間欠的又は
連続的に走査回転できるようになっている。通常、この
走査回転はθ回転と呼ばれている。また、２θ回転台６
は、上記の駆動装置によって駆動されて同じく中心軸線
ωを中心として上記θ回転の二倍の回転速度で間欠的又
は連続的に走査回転できるようになっている。通常、こ
の回転は２θ回転と呼ばれている。

【０００５】θ回転台５をθ回転させ、そして２θ回転
台６を２θ回転させながら、Ｘ線管１内のターゲット１
２から出たＸ線を試料７に照射し、その試料７で回折し
たＸ線をＸ線検出器１１によって検出する。通常、Ｘ線
検出器１１の後段にはＸ線強度計数回路（図示せず）が
電気的に接続されており、そのＸ線強度計数回路により
Ｘ線検出器１１のＸ線検出結果に基づいて回折Ｘ線の強
度が測定される。Ｘ線検出器１１による回折Ｘ線の検出
は、検出器アーム９の各２θ角度位置、すなわちＸ線検
出器１１の各２θ角度位置において行なわれる。

【０００６】上記形式のＸ線回折装置においては、発散
スリット８のＸ線通過用スリット部、ゴニオ回転中心
ω、そして受光スリット１０のＸ線通過用スリット部を
結ぶゴニオ光軸（破線）Ｌ１が、Ｘ線管１から出射する
Ｘ線の光軸（鎖線）Ｌ２と正確に一致していなければな
らない。仮にそれらが一致していないと、正確なＸ線測
定を行うことができない。

【０００７】従って、Ｘ線回折装置には、従来より、ゴ
ニオ光軸Ｌ１の角度位置を調整するための光軸調整装置
が付設されていた。従来のゴニオ光軸調整装置は、ベー
ス筺体４の内部に格納されており、しかもその光軸調整
装置を構成する各部品は、ベース筺体４に個別に組み付
けられていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のゴニオ光軸調整
装置は、ベース筺体４の内部に格納され、しかも各構成
部品がベース筺体４に直接且つ個別に組み付けられてい
たので、ゴニオ光軸調整装置それ自体を単体としてゴニ
オメータ２から分離させることができなかった。つま
り、従来のＸ線回折装置においては、１つのＸ線回折装
置に専用のゴニオメータが取り外し不能に組み付けられ
ていた。

【０００９】ところで、ゴニオメータには非常に多くの
種類がある。例えば形式的に見て、試料に入射する入射
Ｘ線と試料で回折した回折Ｘ線の両方を含む面であるＸ
線回折面が水平である横型ゴニオメータや、そのＸ線回
折面が垂直である縦型ゴニオメータがある。また、ゴニ
オメータをＸ線管の左右いずれに配設させるかによって
二種類のゴニオメータがある。さらに、原理的に見て、
集中法測定用のゴニオメータや、平行ビーム法測定用の
ゴニオメータ等がある。従来は、それら各ゴニオメータ
に適合した異なる構成のゴニオ光軸調整装置が、個々の
ゴニオメータの内部に組み付けられていた。従って、ゴ
ニオ光軸調整装置をゴニオメータに組み付けるにあたっ
て、多種類の部品を用意しておかなければならず、ま
た、その組み付けの作業も非常に面倒で時間がかかって
いた。

【００１０】本発明は、従来のゴニオ光軸調整装置にお
ける上記の問題点を解消するためになされたものであっ
て、各種形式のゴニオメータに容易に組み付けることの
できるゴニオ光軸調整装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線回折装
置用ゴニオメータの光軸調整装置は、試料及びＸ線検出
器を支持しており、前記試料に対して前記Ｘ線検出器を
走査回転させるＸ線回折装置用ゴニオメータに関して用
いられる光軸調整装置であって、前記Ｘ線検出器の走査
回転中心を中心として前記ゴニオメータをテーブル上に
回転自在に支持するゴニオメータ支持手段と、前記ゴニ
オメータを付勢して回転させるゴニオメータ回転手段
と、該ゴニオメータ回転手段を支持すると共に前記テー
ブルに着脱可能に且つ前記ゴニオメータとは別体に設け
られるケーシングとを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】ゴニオメータは、ゴニオメータ回転手段によっ
て駆動されてＸ線検出器の走査回転中心を中心として適
宜の角度だけ回転する。この回転により、ゴニオ光軸と
Ｘ線光軸とが合致するように調整される。ゴニオメータ
回転手段はそれ自体一つの単体として構成されているの
で、それ自体の製造も楽である。また、そのゴニオメー
タ回転手段はゴニオメータの外部に組み付けられるの
で、その組み付け作業も非常に楽である。さらに、ゴニ
オメータの種類は数多くのものが存在するが、それらに
対して用いられるゴニオメータ回転手段は一種類で良
い。このため、ゴニオメータ回転手段の構成部品として
多くの種類のものを用意する必要がない。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係る光軸調整装置を備えた
Ｘ線回折装置用ゴニオメータの平面図であり、図２はそ
のゴニオメータの側面断面図である。ここに示したゴニ
オメータは、試料に入射する入射Ｘ線と試料で回折する
回折Ｘ線の両方を含む面が水平面となるような形式の、
いわゆる横型ゴニオメータである。

【００１４】ゴニオメータ２は、方形状のテーブル１３
の上に載置されている。このゴニオメータ２は、直方体
状のベース筺体４と、そのベース筺体４の上に位置する
三段の円筒状のθ回転台５と、θ回転台５の下方に位置
していてθ回転台５よりも径の大きい円盤状の２θ回転
台６とを有している。θ回転台５の上端には長方形状の
板材であるサンプルホルダ１５が固定されており、その
サンプルホルダ１５に測定対象である試料７が詰め込ま
れている。

【００１５】図２に示すように、ベース筺体４の内部に
は、円筒状の芯部１６ａと、その芯部と一体なギヤ１６
ｂとによって構成されたθ回転軸１６が格納されてい
る。また、そのθ回転軸１６の外側には、円筒状の芯部
１７ａと、その芯部と一体なギヤ１７ｂとによって構成
された２θ回転軸１７が配設されている。θ回転軸１６
は、その底面において、いわゆるワイヤベアリング１８
を介してベース筺体４によって支持されている。ここに
いうワイヤベアリングとは、内輪及び外輪として環状の
金属製ワイヤを用い、それらのワイヤ間に多数の金属ボ
ールを介在させることによって形成された、スラストボ
ールベアリングである。また、２θ回転軸１７は、その
底面において、ワイヤベアリング１８を介してθ回転軸
１６によって支持されている。２θ回転軸１７のギヤ部
上面は、ベース筺体４の上壁にねじ結合しているリング
ねじ１９により、ワイヤベアリング１８を介して下方へ
押し付けられている。以上の構成により、θ回転軸１６
及び２θ回転軸１７は、上下方向移動不能に、しかし中
心軸線ωを中心として独自に回転自在な状態でベース筺
体４内に格納されている。

【００１６】図１に示すように、θ軸ギヤ１６ｂはパル
スモータ３０によって駆動されるウオーム３１と噛み合
っている。一方、２θ軸ギヤ１７ｂは、θ軸パルスモー
タ３０と対称な位置に設けられた他のパルスモータ３２
によって駆動されるウオーム３３と噛み合っている。

【００１７】図２において、θ回転軸１６の上端はベー
ス筺体４の上方へ突出しており、その上端にθ回転台５
がボルト等によって結合されている。また、２θ回転軸
１７の上端もベース筺体４の上方へ突出しており、その
上端に２θ回転台６がボルト等によって結合されてい
る。

【００１８】２θ回転台６の右端上部には、右方へ延び
る検出器アーム９が固定されており、その検出器アーム
９の上に受光スリットボックス２０及びＸ線検出器２１
が固定されている。受光スリットボックス２０の内部に
は受光スリット２５が設けられている。また、ベース筺
体４の上面の左端には、上方へ延びる支柱２２がボルト
２３（図１）によって固定されており、その支柱２２の
上端に、発散スリット２６を格納した発散スリットボッ
クス２４が固定されている。

【００１９】２θ回転軸１７の上面には、円環状のプロ
テクタ支持盤２７が配置されている。このプロテクタ支
持盤２７は、発散スリット固定用の支柱２２の下部に固
定された断面Ｌ字状の金属ブラケット２８にボルト２９
によって固定されている。θ回転軸１６及び２θ回転軸
１７は、それぞれ、θ回転用パルスモータ３０及び２θ
回転用パルスモータ３２によって駆動されて回転する
が、プロテクタ支持盤２７は、それら各軸の回転に影響
されることなく、ブラケット２８に支持されて常に静止
状態を維持する。

【００２０】プロテクタ支持盤２７の上面には、図１に
示すように、円柱状の三本の支柱３５が１２０゜等配間
隔で上方へ延びるように固定されている。そして、図２
に示すように、それらの支柱３５によってプロテクタ３
６が支持されている。このプロテクタ３６は、試料７を
覆うように配置された上方から見て円形状の試料カバー
３７と、その試料カバー３７と受光スリットボックス２
０とを連結する筒状の回転カバー３８とによって構成さ
れている。回転カバー３８は、受光スリットボックス２
０と一体になって中心軸線ωを中心として自由に回転で
きるように試料カバー３７に連結されている。

【００２１】上記の構成から成るゴニオメータ２を載置
するテーブル１３のほぼ中央には、円柱形状のピン１４
が固定されている。一方、ゴニオメータ２のベース筐体
４の底面には段付き穴４０が形成されており、その段付
き穴４０に金属栓４１がねじ結合されている。金属栓４
１の中央には貫通穴３９が形成されており、その穴３９
に上記の固定ピン１４が嵌合している。ピン穴３９は、
θ回転軸１６及び２θ回転軸１７の回転中心線ω上に位
置するように設定されている。以上の構成により、ゴニ
オメータ２の全体は、ピン１４すなわち中心軸線ωを中
心として自由に回転できる状態でテーブル１３の上に載
置されている。

【００２２】図１において、ゴニオメータ２の奥側（図
の上側）のテーブル１３上に、光軸調整装置４２が固定
されている。この光軸調整装置４２は、図３及びその側
断面図である図４に示すように、テーブル１３にボルト
（図示せず）などによって着脱可能に固定された直方体
状のケーシング４３を有している。ケーシング４３のの
内部の右方部には、ケーシング基盤４４に回転自在に結
合されて上方へ延びる軸４５が設けられ、その軸の上端
にギヤ４６が、そしてその軸のほぼ中央に偏心円盤カム
４７が固定されている。

【００２３】偏心円盤カム４７に対向する左方の位置に
は、バネ付勢される押圧子４８を備えたバネ押圧装置４
９が設けられている。バネ押圧装置４９と偏心円盤カム
４７との間には、ゴニオメータ２のベース筺体４の側壁
から突出する円柱状の突出ピン５０が位置するようにな
っている。バネ押圧装置４９はバネ（図示せず）を内蔵
しており、そのバネによって付勢される押圧子４８がゴ
ニオ突出ピン５０をその側面から偏心円盤カム４７に押
し付けている。

【００２４】ケーシング４３内の左方部にパルスモータ
５１が配設されている。このパルスモータ５１の出力軸
にはウオーム５２が取り付けられていて、そのウオーム
５２が、偏心カム軸４５上のギヤ４６と噛み合ってい
る。パルスモータ５１が入力パルスに応じて適宜の角度
回転すると、ウオーム５２及びギヤ４６を介してその回
転がカム４７に伝えられて、そのカム４７が適宜の角度
回転する。カム４７の回転によりゴニオピン５０は、バ
ネ押圧子４８の押圧力に抗して図の左側に移動したり、
あるいはその逆にバネ押圧子４８に押されて右方に移動
したりする。ゴニオピン５０がそのように左右に移動す
るとき、図１において、ゴニオメータ２のベース筺体４
はテーブル１３上の固定ピン１４を中心として左右に回
転揺動する。ベース筺体４がそのように回転揺動する
と、発散スリット２６、ゴニオ回転中心ω、受光スリッ
ト２５を結ぶゴニオ光軸Ｌ１が矢印Ａ−Ａ’のようにゴ
ニオ回転中心ωを中心として回転する。

【００２５】本実施例においては、Ｘ線検出器２１の走
査回転中心ωを中心としてゴニオメータ２の全体を回転
自在に支持するゴニオメータ支持手段として、テーブル
１３及びそのほぼ中央位置に設けたピン１４から成る構
造を採用している。また、ゴニオメータ２を付勢してそ
れを回転させるゴニオメータ回転手段として、偏心円盤
カム４７とバネ押圧装置４９との組み合わせから成る付
勢手段を有する機構を採用し、ゴニオメータ２の外部へ
突出する突出ピン５０をこの付勢手段によって回転させ
るようにしている。

【００２６】以下、上記構成よりなるＸ線回折装置及び
ゴニオ光軸調整装置４２の作用について説明する。 （Ｘ線回折測定）まず、Ｘ線回折装置全体によるＸ線回
折測定について説明する。図２において、ゴニオメータ
２の左側には図示しないＸ線源が配設されており、その
Ｘ線源から出たＸ線Ｒは、発散スリット２６によって制
限された後、プロテクタ３６内に入り、さらに試料７に
入射する。入射したＸ線と試料７内の結晶格子面との間
で所定のＸ線回折条件が満足されると、その試料でＸ線
の回折が生じる。回折したＸ線は、プロテクタ３６の回
転カバー３８内を進行し、受光スリット２５に集光した
後、Ｘ線検出器２１によって検出される。

【００２７】上記の回折Ｘ線の検出測定の際、試料７を
支持するサンプルホルダ１５、θ回転台５、そしてθ回
転軸１６は、θ回転パルスモータ３０によって駆動され
て一体となって、いわゆるθ回転する。一方、Ｘ線検出
器２１及び受光スリット２５を支持する検出器アーム
９、２θ回転台６、そして２θ回転軸１７は、２θ回転
パルスモータ３２によって駆動されて一体となって、い
わゆる２θ回転する。Ｘ線検出器２１は、２θ回転する
間の各角度位置において試料７からの回折Ｘ線を検出す
る。プロテクタ３６は、試料７に入射する入射Ｘ線及び
試料７で回折した回折Ｘ線が外部へ漏れるのを防止す
る。

【００２８】なお、２θ回転台６の外周側面には、その
外周面からわずかに突出する程度の厚さを有するストッ
パ５４が固着されている。また図１において、ベース筺
体４の右上位置に二つのマイクロスイッチ５５が設けら
れている。２θ回転台６が許容限度以上に大きな角度で
回転すると、ストッパ５４によってマイクロスイッチ５
５のスイッチング状態が切り換えられ、その切り換え信
号に基づいて２θ回転台６及びθ回転台５の回転が停止
される。これにより、各回転台５，６の異常回転が防止
される。ストッパ５４は、２θ回転台６の外周面にねじ
等によって着脱可能に固着されている。従って、２θ回
転台６の外周面におけるストッパ５４の固着位置は、目
的に応じて自由に選定できる。

【００２９】（ゴニオ光軸調整）図５に関連して説明し
たように、ゴニオ光軸Ｌ１はＸ線管１から放射されるＸ
線の光軸Ｌ２と正確に一致していなければならない。本
Ｘ線回折装置においては、以下のようにしてその光軸調
整作業が行われる。

【００３０】図１及び図２に示すように、ゴニオメータ
２の全体を支持するテーブル１３の左端には、図示しな
いＸ線源に対する位置を確定するための位置決め爪５３
が、予め、設けられている。この爪５３を、Ｘ線源の所
定位置に設けられた突部（図示せず）に嵌合させること
により、Ｘ線源に対するゴニオメータ２の正確な位置決
めが行われる。ゴニオメータ２がＸ線源に対して正確に
位置決めされるということは、ゴニオ回転中心ωを形成
する固定ピン１４の位置が正確に位置決めされるという
ことである。

【００３１】以上の設定が終ると、検出器アーム９が２
θ＝０゜の位置（図１に鎖線で示す位置）に置かれ、さ
らにθ回転台５の上にサンプルホルダ１５に代えて所定
の治具が装着される。この状態で、Ｘ線源からＸ線を放
射し、光軸調整装置４２内のパルスモータ５１を作動さ
せてゴニオ突出ピン５０、従ってゴニオメータ２の全体
を回転揺動させながら、Ｘ線検出器２１（図２）によっ
てＸ線の強度を測定する。測定されるＸ線強度が最大に
なる位置が、とりもなおさずゴニオ光軸Ｌ１とＸ線光軸
とが合致した位置であり、この位置でパルスモータ５１
の動作を停止し、さらにゴニオメータ２のベース筺体４
を位置固定する。以上により、ゴニオメータ２の光軸調
整が完了する。

【００３２】以上、一つの実施例をあげて本発明に係る
光軸調整装置を説明したが、本発明はその実施例に限定
されるものではない。例えば、Ｘ線検出器２１の走査回
転中心ωを中心としてゴニオメータ２の全体を回転自在
に支持するゴニオメータ支持手段は、上記実施例におけ
るテーブル１３上のピン１４に限られず、他の任意の構
成を採用できる。

【００３３】ゴニオメータ２を付勢してそれを回転させ
るゴニオメータ回転手段は、上記実施例における偏心円
盤カム４７とバネ押圧装置４９との組み合わせから成る
駆動機構に限られず、他の任意の構成を採用できる。ま
た、突出ピン５０を用いなくともゴニオメータ２を付勢
することができる場合には、その突出ピン５０を設ける
必要はない。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る光軸調整装置においては、
ゴニオメータを付勢してそれを回転させるためのゴニオ
メータ回転手段が、ゴニオメータとは別体の一つのユニ
ットとして形成されており、それをゴニオメータの外部
に配置するようにしている。従って、一種類の光軸調整
装置を形式の異なる各種のゴニオメータに組み付けるこ
とができ、光軸調整装置を構成する部品の共通化を図る
ことができる。また、従来のようにゴニオメータのベー
ス筺体の内部に各種部品を直接に組み付けることによっ
て光軸調整装置を組み立てる場合に比べて、光軸調整装
置それ自体の製造も簡単にできるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るゴニオメータの光軸調整装置の一
実施例及びそれを用いたＸ線回折装置用ゴニオメータの
一例を示す平面図である。

【図２】上記Ｘ線回折装置用ゴニオメータの側面断面図
である。

【図３】図１に示した光軸調整装置を拡大して示す平面
断面図である。

【図４】図３における矢印ＩＶに従った側面断面図であ
る。

【図５】Ｘ線光軸とゴニオメータ光学系の光軸の関係を
示すための平面図である。

【符号の説明】

２ ゴニオメータ ７ 試料 １３ テーブル １４ 回転中心ピン ２１ Ｘ線検出器 ４２ 光軸調整装置 ４３ ケーシング ４７ 偏心円盤カム ４９ バネ押圧装置 ５１ パルスモータ ω Ｘ線検出器の走査回転中心

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−156643（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−289548（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−127940（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−134099（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−286946（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291555（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234858（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223656（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−85660（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−52456（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−8875（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 1/06 G01N 23/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料及びＸ線検出器を支持しており、前
   記試料に対して前記Ｘ線検出器を走査回転させるＸ線回
   折装置用ゴニオメータに関して用いられる光軸調整装置
   であって、 前記Ｘ線検出器の走査回転中心を中心として前記ゴニオ
   メータをテーブル上に回転自在に支持するゴニオメータ
   支持手段と、 前記ゴニオメータを付勢して回転させるゴニオメータ回
   転手段と、 該ゴニオメータ回転手段を支持すると共に前記テーブル
   に着脱可能に且つ前記ゴニオメータとは別体に設けられ
   るケーシングとを有することを特徴とするＸ線回折装置
   用ゴニオメータの光軸調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ゴニオメータは、外部へ突出する突出ピンを有し、 前記ゴニオメータ回転手段は、前記突出ピンを付勢して
   前記ゴニオメータを回転させる付勢手段を有することを
   特徴とするＸ線回折装置用ゴニオメータの光軸調整装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記付勢手段は、前記突出ピンを一方向へばね付勢する
   ばね付勢部材と、 前記突出ピンを挟んで前記ばね付勢部材に対向して配置
   された偏心カムと、 該偏心カムを回転駆動するモータとを有することを特徴
   とするＸ線回折装置用ゴニオメータの光軸調整装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記ケーシングはテーブルに取り付けられる基盤を有
   し、 前記ばね付勢部材、前記偏心カム及び前記モータは、前
   記基盤に取り付けられることを特徴とするＸ線回折装置
   用ゴニオメータの光軸調整装置。
5. 【請求項５】 請求項３及び請求項４において、前記モ
   ータはパルスモータであることを特徴とするＸ線回折装
   置用ゴニオメータの光軸調整装置。