JP3751008B2 - X-ray analyzer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線を用いて試料の構造等を分析するX線分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線分析装置は、一般に、試料に照射するX線を発生するX線源と、試料から発生するX線、例えば回折X線や散乱X線等を検出するX線検出器とを有する。このX線分析装置において、X線源から放出されたX線が直接にX線検出器に入ること、すなわちダイレクトビームがX線検出器に入ることを防止するために、X線検出器の直前位置にX線の進行を阻止する部材、いわゆるダイレクトビームストッパを配置することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、X線光学系を構成する複数の要素の互いの位置関係を調節する作業、いわゆるアライメント作業又はセッティング作業のときに、X線検出器に強いX線が入って当該X線検出器を損傷させることを防止するために、X線の強度を弱める部材、例えばX線吸収板をX線光学系の中に配置することも知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
上記のダイレクトビームストッパは、X線測定中、X線光路上に配置される。しかし、セッティング作業の際には、ダイレクトビームストッパはX線光路上から退避させられることがある。また、上記のX線吸収板は、セッティング作業時にはX線光路上に配置される必要があるが、X線測定中にはX線光路上から外されることが必要である。このように、ダイレクトビームストッパやX線吸収板等といった要素は、必要に応じて、それらを選択する必要がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−55727号公報
【特許文献2】
特開平3−218449号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のX線分析装置においては、上記ダイレクトビームストッパの位置と上記X線吸収板の位置は、それぞれ独自に変化されるようになっていて、互いに連動するものではなかった。従って、場合によっては、X線検出器にダイレクトビームや非常に強いX線が入ってしまい、当該X線検出器を損傷するおそれがあった。
【0007】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、X線検出器に非常に強いX線が入ることを確実に防止できるX線分析装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の目的を達成するため、本発明に係るX線分析装置は、X線を発生するX線源と、X線をその強度を弱めて通過させるX線減衰要素と、該X線減衰要素をX線光路上に置く状態と置かない状態とを選択的に実現するX線強度調節手段と、分析する試料を保持する試料支持手段と、前記X線源から出たダイレクトビームの進行を阻止するダイレクトビームストッパと、該ダイレクトビームストッパをX線光路上の位置とそこから退避する退避位置との間で移動させるストッパ位置調節手段と、前記X線源から見て前記ダイレクトビームストッパの後方位置に配置されるX線検出手段と、前記X線減衰要素と前記ダイレクトビームストッパとを連動して移動させる制御手段と、前記X線源からX線を放出する状態とX線を遮蔽する状態とを選択するX線シャッタとを有し、前記制御手段は、前記X線減衰要素と前記ダイレクトビームストッパとが共にX線光路上に無いときに前記X線シャッタがX線を遮蔽する状態になるように連動させることを特徴とする。
【0009】
このX線分析装置によれば、X線減衰要素とダイレクトビームストッパとを連動して移動させることができるので、一方をX線光路上から外れる位置へ退避させるときには、それに連動させて他方を自動的にX線光路上へ置くことができる。これにより、X線光路に沿って進行するX線は、必ず、X線減衰要素又はダイレクトビームストッパのいずれかに当ることになる。それ故、X線光路上にX線検出器が配設される場合でも、そのX線検出器に強度の強いX線が入ることを確実に防止できる。
【0010】
(2) 上記構成のX線分析装置において、前記制御手段はX線測定を行うための制御形態である測定モードを有し、この測定モードにおいて前記制御手段は、前記ダイレクトビームストッパをX線光路上に置き、それに連動して前記X線減衰要素を退避位置に置くことができる。
【0011】
測定モードにおいては、X線源から放出されるX線を試料に照射し、そのときに試料から発生するX線、例えば散乱X線をX線検出器によって検出する。このとき、ダイレクトビームストッパをX線光路上に置いておけば、X線検出器にダイレクトビームが当ってX線検出器が損傷することを防止できる。また、このとき、X線減衰要素はX線光路から外れる位置へ自動的に退避するので、試料へ照射されるX線が弱められることはない。
【0012】
(3) 上記構成のX線分析装置において、前記制御手段はX線光学系のセッティングを行うための制御形態であるセッティングモードを有し、このセッティングモードにおいて前記制御手段は前記X線減衰要素をX線光路上に置くことができる。この場合、制御手段は、ダイレクトビームストッパの位置に関係なく、必ず、X線減衰要素がX線光路上に入っているようにすることが望ましい。
【0013】
セッティングとは、X線分析装置に含まれる複数のX線光学要素、例えば、スリット、コリメータ等をX線光路に対して所定の位置に合わせることにより、X線測定を正常に行うことができるようにするための作業のことである。この作業は、アライメントと呼ばれることもある。
【0014】
このセッティングを行う場合に、上記のようにX線減衰要素をX線光路上に配置すれば、強度が弱められたX線を用いて各X線光学要素の位置合わせを行うことができる。また、ダイレクトビームストッパをX線光路から外れる位置へ退避させておけば、強度が弱められたX線がダイレクトビームストッパによって誤って除去されることを防止できる。
【0015】
(4) 上記構成のX線分析装置において、前記制御手段はセッティングを行うための制御形態であるセッティングモードを有し、このセッティングモードにおいて前記制御手段は、前記ダイレクトビームストッパを退避位置に置き、それに連動して前記X線減衰要素をX線光路上に置くか、あるいは、前記ダイレクトビームストッパをX線光路上に置き、それに連動して前記X線減衰要素をX線光路上に置くことができる。
【0016】
セッティングモード時に、ダイレクトビームストッパを退避位置に置き、それに連動してX線減衰要素をX線光路上に置くという制御を行えば、上記の通りに、X線減衰要素によって強度が弱められたX線を用いてセッティングを行うことができる。
【0017】
また、このセッティングモード時に、ダイレクトビームストッパをX線光路上に置き、それに連動してX線減衰要素をX線光路上に置くように、すなわち両方をX線光路上に置くという制御を行えば、ダイレクトビームストッパそれ自体が正規の位置にセットされているかどうか、すなわちダイレクトビームストッパに関するセッティングを行うことができる。
【0018】
(5) 上記構成のX線分析装置において、前記制御手段はX線が出ているかどうかをチェックするための制御形態であるX線モニタモードを有し、該X線モニタモードにおいて前記制御手段は、前記ダイレクトビームストッパを退避位置に置き、それに連動して前記X線減衰要素をX線光路上に置くことができる。
【0019】
X線減衰要素をX線光路上に置いて、そのX線光路に沿って進行するX線の強度を弱めると共に、ダイレクトビームストッパをX線光路から外れる位置へ退避させれば、強度を弱められた上記のX線をX線光路上に配置したX線検出器によって検出できるか、あるいは検出できないかによって、X線が出ているか、あるいは出ていないかを判定できる。
【0020】
(6) 上記構成のX線分析装置は、前記X線源からX線を放出する状態とX線を遮蔽する状態とを選択するX線シャッタを有することが望ましい。そしてこの場合、前記制御手段は、前記X線減衰要素と前記ダイレクトビームストッパとが共にX線光路上に無いときに前記X線シャッタがX線を遮蔽する状態になるように連動させることが望ましい。このように、X線減衰要素及びダイレクトビームストッパに加えて、X線シャッタの開閉動作も連動させるようにすれば、過剰な強度のX線が誤ってX線検出器に入ってしまうことを、より一層確実に防止できる。
【0021】
(7) 上記構成のX線分析装置は、前記X線源と前記ダイレクトビームストッパとの間に設けられると共にその内部に試料が置かれるX線光学系と、前記X線源から見て前記ダイレクトビームストッパの後方位置に配置されるX線検出手段とを有することができる。そしてその場合、前記X線光学系はX線光路を中心とする小角領域において前記試料から発生する散乱X線を検出できる光学系によって構成できる。
【0022】
この構成のX線分析装置は、一般に、小角散乱装置と呼ばれるX線分析装置である。この小角散乱装置は、広角ゴニオメータでは測定できない角度領域、すなわち、試料へ入射するX線の中心から0.08°〜4.5°程度の角度領域、いわゆる小角領域内に発生するX線、例えば散乱X線を測定する。
【0023】
このような小角領域内に発生するX線を認識できるようにするため、換言すれば、小角領域内における分解能を高めるため、小角散乱装置では、広角領域を測定範囲とする一般的なX線回折装置とは異なった構造、例えば、▲1▼試料へ入射するX線を非常に狭い平行ビームに絞ったり、▲2▼スリットから発生する不要な寄生散乱線が試料へ入射することを防止するために多数の、例えば3つのスリットを長い光路長の中に配設したり、▲3▼X線源からX線検出器にいたるX線通路を真空状態に保持したり、▲4▼試料からX線検出器に至る長さ、いわゆるカメラ長を非常に長くとる、等といった種々の構成が採用される。
【0024】
この小角散乱装置によれば、広角X線分析装置では測定できない、長周期構造を有する物質、例えば有機化合物、における分子構造の違いをX線回折図形の違いによって捉えることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をX線分析装置の一例である小角散乱装置に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、この実施形態は本発明の一例であって、本発明を限定するものではない。
【0026】
図1は、本発明の一実施形態である小角散乱装置1を示している。この小角散乱装置1は、X線源4を備えたX線管6と、X線源4から発生したX線を1つの焦点に収束させるX線集光手段としてのコンフォーカルミラー7と、第1スリット8と、第2スリット9と、第3スリット11と、試料支持装置12と、X線検出手段としての2次元X線検出器13と、X線検出手段としての0次元X線検出器15とを有する。
【0027】
X線源4は、例えば、通電によって発熱するフィラメント(図示せず)と、そのフィラメントに対向して配置されたターゲット(図示せず)とによって構成できる。フィラメントとターゲットとの間には所定の電圧、いわゆる管電圧が印加される。フィラメントに所定の電流を流すと当該フィラメントが発熱して熱電子が放出され、この熱電子が上記の管電圧によって加速されてターゲットの表面に衝突し、この衝突領域からターゲットの材質に対応した波長のX線が発生する。ターゲットの表面において電子が衝突する領域がX線焦点である。
【0028】
X線管6はX線を外部へ放出するための窓(図示せず)を有しており、その窓の所にはX線シャッタ57が設けられる。このX線シャッタ57はX線源4から出たX線の進行を許容する開状態と、そのX線の進行を遮蔽する閉状態とを選択することができるシャッタ機構を有している。このシャッタ機構にいずれの状態を選択させるかは、制御装置56によって制御される。
【0029】
この制御装置56は、単独の制御回路によって構成することもできるし、あるいは、小角散乱装置1の全体の制御を行う制御回路の一部として構成することもできる。また、制御装置56は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、記憶媒体等を含んで構成されるコンピュータシステムによって構成することもできるし、あるいは、コンピュータを含まないシーケンス回路を用いて構成することもできる。
【0030】
第2スリット9と第3スリット11との間にはX線強度調節手段としてのアッテネータ41が配設される。また、試料支持装置12には試料ホルダ42が装着できるようになっており、その試料ホルダ42に測定対象である試料Sが取り付けられる。
【0031】
本実施形態の場合、2次元X線検出器13は蓄積性蛍光体を用いた検出器プレートによって構成される。この検出器プレート13は、X線を検出する面の全面に蓄積性蛍光体が均一な厚さで設けられたプレートである。蓄積性蛍光体は、それ自体周知の物質であり、X線が当った部分にそのX線の強度に対応する量のエネルギを持った潜像を蓄積でき、さらに、その部分に輝尽励起光、例えばレーザ光が照射されると、その蓄積されたエネルギ潜像が光として外部へ放出される、という機能を有する物質である。
【0032】
なお、2次元X線検出器としては、蓄積性蛍光体を用いた検出器プレート以外に、複数のCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)を平面的に配列して成るCCDX線検出器を用いることもできる。また、0次元X線検出器15は、PC(Proportional Counter)やSC(Scintillation Counter)等によって構成できる。
【0033】
試料Sに対して小角散乱測定を行う場合、X線検出器としては2次元X線検出器である検出器プレート13が用いられる。また、スリット8,9,11その他の要素をX線光路X0に対して所定の位置に合わせる作業、すなわちセッティング作業を行う場合、X線検出器としては0次元X線検出器15が用いられる。
【0034】
アッテネータ41は、図4に示すように、X線光路X0に対して平行(すなわち、図4の紙面垂直方向)に延びる軸43を中心として矢印Aのように又はその反対方向へ回転可能な円板44を有する。この円板44には、5個の開口46が軸43の周りに等角度間隔で設けられている。そして、1つの開口46aを除いて4つの開口46には、X線吸収率の異なる4つのX線吸収部材47a,47b,47c,47dがX線減衰要素として装着されている。開口46aは何も装着されないで、空の状態になっている。
【0035】
X線吸収部材47a〜47dはX線を吸収できる物質、例えば、Cu(銅)、Al(アルミニウム)によって形成され、X線の吸収率を異ならせるため、それらの厚さが異ならせてある。例えば、X線吸収部材47aは厚さ0.3mmのCuによって形成され、X線吸収部材47bは厚さ0.2mmのCuによって形成され、X線吸収部材47cは厚さ0.1mmのCuによって形成され、X線吸収部材47dは厚さ0.2mmのAlによって形成される。
【0036】
円板44の軸43には回転駆動装置54が接続される。この回転駆動装置54は、例えば、回転角度を制御可能な電動モータを用いて構成される。この回転駆動装置54によって円板44を所定の角度だけ軸43を中心として回転させることにより、複数の開口46のうちのいずれか1つをX線光路X0上に選択的に置くことができる。図4では、空の開口46aがX線光路X0上に置かれた状態を示しており、この状態ではX線光路上にX線吸収部材が置かれないので、図1のX線源4から出たX線は減衰されることなくアッテネータ41を通過する。
【0037】
なお、X線吸収部材47a〜47d及び空の開口46aのうちのいずれがX線光路X0に位置しているかを判定する手段は種々考えられ、特定のものに限定されることはない。例えば、回転駆動装置54をパルスモータによって構成し、そのパルスモータに印加するパルスを制御することにより、円板44を希望の角度だけ回転させるという方法が考えられる。
【0038】
また、軸43にパルス発生器を取り付けておき、このパルス発生器によって円板44の回転角度を検出するという方法も考えられる。また、個々の開口46に対応させてカムを設け、いずれかの開口46がX線光路X0に到来したときにはそれに対応するカムがマイクロスイッチによって検出されるという方法も考えられる。
【0039】
回転駆動装置54の動作は図1の制御装置56によって制御される。また、図4の円板44の角度位置に関する情報、すなわち開口46の回転方向に関する角度位置に関する情報は、図1の制御装置56へ伝送され、その制御装置56による制御のための情報として用いられる。
【0040】
第1スリット8と第2スリット9との間には管14が配設され、第2スリット9とアッテネータ41との間には管16が配設され、アッテネータ41と第3スリット11との間には管17が配設され、試料Sが装着される位置と検出器プレート13が置かれる位置との間には管18が配設される。小角散乱測定の際、検出器プレート13は管18の端部に対向して配設される。これらの管14,16,17,18は図示しない減圧装置に接続され、この減圧装置の働きにより、これらの管の内部は真空又はそれに近い減圧状態に減圧される。この減圧状態により、管内を進行するX線が空気散乱によって減衰することを防止できる。
【0041】
本実施形態の小角散乱装置1では、試料支持装置12によって支持される試料Sから発生する散乱線を検出することが目的であるが、この散乱線の強度は非常に小さい。上記のように管14,16,17,18によって減圧通路を形成するのは、X線の空気散乱によって目標とする試料Sからの散乱線が乱されることを防止するためである。
【0042】
管18の端部にはストッパプレート48が矢印B及びB’で示すようにスライド移動可能に装着されている。このストッパプレート48は、正方形、長方形、円形その他適宜の形のリング状に形成された枠49と、その枠49に装着されたX線透過フィルム51と、そのX線透過フィルム51の略中央位置に固着、例えば接着されたダイレクトビームストッパ38とによって構成されている。ダイレクトビームストッパ38は、例えば、Pb(鉛)によって形成される。
【0043】
ストッパプレート48が取り付けられた管18の端部には、そのストッパプレート48をスライド移動させるための機構が内蔵されている。また、このスライド機構にはレバー52が付設されている。レバー52を矢印C方向へ傾ければストッパプレート48を矢印B方向へスライド移動させることができる。また、レバー52を矢印C’方向へ傾ければストッパプレート48を矢印B’方向へスライド移動させることができる。
【0044】
本実施形態では、レバー52を矢印C方向の最端位置まで移動させるとストッパプレート48を矢印B方向の最端位置まで移動させることができ、この最端位置においてダイレクトビームストッパ38がX線光路X0上に位置するようになっている。また、レバー52を矢印C’方向へ移動させれば、ストッパプレート48を矢印B’方向へスライド移動させて、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0から外れる退避位置へ退避させることができる。
【0045】
このように、ストッパプレート48、それをスライド移動させるための機構、及びレバー52は、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0上の位置とそこから退避する位置との間で移動させるストッパ位置調節手段を構成している。もちろん、ストッパ位置調節手段はこれ以外の構成とすることもできる。
【0046】
ストッパプレート48をスライド移動させるための機構又はレバー52には、フォトセンサ、マイクロスイッチ、その他、任意の構造の位置センサ53が付設され、ダイレクトビームストッパ38がX線光路X0上にある場合と、X線光路X0から退避している場合との違いに応じて、その位置センサ53から異なる信号が出力されるようになっている。
【0047】
図2は、図1に示す小角散乱装置1におけるX線の進行の様子を模式的に示している。図2において、図1と同じ符号は同じ要素を示している。図2に示すように、コンフォーカルミラー7は、互いに交差する関係にある2つのX線反射面7a及び7bを有し、それらのX線反射面で反射したX線が同じ又はほぼ同じ焦点fに集まるようになっているX線反射ミラーである。
【0048】
このコンフォーカルミラー7は、例えば、X線を反射することのできる材料、例えば、ニッケル、白金、タングステン等によって単層構造として形成することができる。あるいは、コンフォーカルミラー7は、X線反射面上に複数の薄膜を積層することにより、X線の回折を利用して全体としてX線を反射させる構造の多層膜ミラーとして形成することもできる。この多層膜ミラーによれば、単層構造のX線反射ミラーに比べて、より強度の強いX線を反射して焦点fへ集めることができる。
【0049】
図1の小角散乱装置1の全体の動作を制御する制御装置は、制御装置56を含んで構成されたり、制御装置56とは別に設けられたりするが、この制御装置は少なくとも、測定モード、セッティングモード、X線モニターモードの3つの制御モードを有している。これらのモードは、キーボード、マウス、その他の適宜の操作入力装置によって指示できる。
【0050】
測定モードは、試料Sに対してX線を照射し、その試料Sから発生する散乱X線をX線光路X0の中心に対する小角領域内で測定するための制御モードである。X線モニターモードは、X線源4からX線が出ているかどうかをチェックするための制御モードである。
【0051】
また、セッティングモードは、X線源4からダイレクトビームストッパ38までの間に配置された各種の光学要素、例えば、コンフォーカルミラー7、スリット8,9,11、試料支持装置12等によって形成されるX線光学系がX線光路X0に対して所定の位置に合わされているかどうかをチェックするための制御モードである。また、ダイレクトビームストッパ38がX線光路X0上に正確に位置しているかどうかのチェックもセッティングモードに含まれる。
【0052】
(測定モード)
まず、測定モード時の動作について説明する。この測定モード時、測定者はストッパプレート48のためのレバー52を矢印方向の最端位置にセットして、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0上に配置する。また、検出器プレート13をX線光路X0上に配置する。レバー52を上記の位置にセットすると、その位置情報が位置センサ53によって制御装置56へ伝送される。制御装置56は、その情報に従って、アッテネータ41及びX線シャッタ57の動作を制御する。つまり、ダイレクトビームストッパ38の位置と連動させてアッテネータ41及びX線シャッタ57の状態を制御する。
【0053】
具体的には、図4のアッテネータ41内の回転駆動装置54に、X線光路X0にX線吸収部材47a〜47bを介在させない旨の情報が伝送され、これにより、円板44が必要な角度だけ回転駆動されて、空の開口46aがX線光路X0上にセットされる。つまり、アッテネータ41は、X線を減衰させない状態にセットされる。また、図1のX線シャッタ57は、X線通路を開いてX線を通過させる状態にセットされる。
【0054】
以上の条件の下、測定者は、試料Sが装着された試料ホルダ42を試料支持装置12の所定位置に取り付けて、試料SをX線光路X0上にセットする。次に、測定者によって測定スタートの指示が成されると、X線源4からX線が発生され、そのX線は図2においてコンフォーカルミラー7によって焦点fに集光するように進行する。また、第1スリット8及び第2スリット9のダブルスリット構造により、X線の収束状態を安定な状態に設定し、さらに、第2スリット9で発生する寄生散乱線が試料Sに当ることを第3スリット11によって防止する。
【0055】
第3スリット11を通過したX線が試料Sに入射すると、図3において、その試料Sの分子構造に応じた散乱角度2θの所に当該分子構造に応じた強度の散乱線が発生する。そして、この散乱線が当った部分の検出器プレート13に散乱線の強度に対応したエネルギ潜像が蓄積される。
【0056】
なお、図3において、ダイレクトビームRdが当る部分W0の検出器プレート13の前にはダイレクトビームストッパ38が配設され、ダイレクトビームRdが検出器プレート13に直接に当ることを防止している。また、W1で示す領域は、図2の第2スリット9で発生した寄生散乱線が第3スリット11によって阻止できなくて、検出器プレート13に到達してしまう領域を示している。
【0057】
つまり、検出器プレート13における領域W0及び領域W1は、ダイレクトビームや寄生散乱線に邪魔されて、試料Sからの散乱線を測定できない領域である。従って、本実施形態の小角散乱装置1によって測定される小角領域は、図3のW1よりも外側の2θ領域であり、具体的には、0.08°〜4.5°の角度領域である。
【0058】
このような小角領域における散乱線の測定は、X線をスリット8,9,11によって極めて小さく絞った上で、さらにカメラ長Lを長くして行わなければならないので、一般的な広角ゴニオメータを用いて行われるX線測定では実現できない。また、X線を小さく絞る関係上、試料Sに入射するX線の強度が低くなるので、測定のために長時間を必要とする傾向にある。
【0059】
しかしながら、本実施形態では、図2に示すように、X線源4から出たX線をコンフォーカルミラー7で集光するようにしたので、従来に比べて強度の強いX線を試料Sに入射させることができる。このように高強度のX線を試料Sに入射させることができるので、本実施形態では、非常に短時間で検出器プレート13上に十分な強度の散乱線を得ることができ、従って、非常に短時間で測定を完了できる。
【0060】
以上の測定の完了後、図1において、測定者は検出器プレート13を小角散乱装置1から取り外し、その検出器プレート13をX線読取り装置(図示せず)の所定の読取り位置にセットする。そして、検出器プレート13のエネルギ蓄積面の全面を輝尽励起光、例えばレーザ光によって走査し、このレーザ光によって励起された光を採取して、さらに光電管等によって電気信号に変換し、この電気信号に基づいて、試料Sから発生した散乱線の散乱角度2θ及び戦乱線の強度を測定する。
【0061】
(セッティングモード)
次に、セッティングモード時の動作について説明する。このセッティングモードは、通常、必要に応じて、上記の測定モードを行うのに先立って測定者の指示に従って実行される。このセッティングモードには、図1において、X線源4からダイレクトビームストッパ38の手前側までに設置される各種の要素から成るX線光学系についての位置状態を合わせるためのモードと、ダイレクトビームストッパ38の位置を合わせるためのモードとの2種類がある。
【0062】
(1) まず、ダイレクトビームストッパ38の前側にあるX線光学系に関するセッティングについて説明する。このセッティングの場合、測定者は検出器プレート13を小角散乱装置1から取り外し、それに代えて、0次元X線検出器15をX線光路X0上に設置する。また、試料支持装置12に試料Sを装着しない状態とする。
【0063】
また、ダイレクトビームストッパ38のレバー52を矢印C’方向の最端位置まで移動させて、ストッパプレート48を矢印B’方向へスライド移動させて、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0から外れる退避位置へ移動させる。このように、ダイレクトビームストッパ38を退避位置へ退避させると、その位置情報が位置センサ53によって制御装置56へ伝送され、制御装置56はその情報に従って、アッテネータ41及びX線シャッタを連動して制御する。
【0064】
具体的には、図4の回転駆動装置54を制御して円板44を適宜の角度だけ回転させて、X線吸収部材47a〜47dのいずれか希望するものをX線光路X0上にセットする。どのX線吸収部材を選択するかは、X線の強度をどの程度まで減衰させるかに応じて決められる。X線源4から出たX線はX線吸収板47a〜47dの1つによって減衰されるので、ダイレクトビームストッパ38がX線光路X0から外れている場合でも、X線検出器15に強度の強いX線が誤って入ることを防止でき、そのX線検出器15の損傷を防止できる。
【0065】
また、制御装置56は、ダイレクトビームストッパ38がX線光路X0から外れる位置へ退避されたことに連動させて、X線シャッタ57を開状態にセットする。これにより、スリット8,9,11等を含むX線光学系にX線を通すことができる。このように通過されたX線がアッテネータ41内のX線吸収部材47a〜47dのいずれかによって減衰された後、X線検出器15によって所定の強度で検出されれば、スリット8,9,11等を含むX線光学系が正規の位置に配置されていることが確認される。
【0066】
一方、X線検出器15によって所定の強度のX線が検出されない場合は、X線光学系を構成する何等かの要素が正規の位置に置かれていないことが判定できる。この判定結果に従って、スリット8.9.11あるいはその他の要素の位置を調整することにより、セッティングが行われる。
【0067】
(2) 次に、ダイレクトビームストッパ38の位置を合わせるためのモードについて説明する。このモード時、測定者は、ストッパプレート48のためのレバー52を矢印C方向の最端位置にセットして、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0上に配置する。こうすると、制御装置56は、それに連動して、図4のアッテネータ41内のX線吸収部材47a〜47dのいずれかをX線光路X0上に配置する。また、X線シャッタ57は開状態、すなわちX線を通過させる状態に配置する。
【0068】
この状態で、X線源4からX線を発生させ、X線検出器15によってX線を検出する。ダイレクトビームストッパ38が正規の位置にセットされていれば、X線検出器15はX線を検出しない。一方、ダイレクトビームストッパ38が正規位置にセットされていなければ、X線検出器15がダイレクトビームストッパ38から漏れ出たX線を検出する。このように、X線検出器15がX線を検出するか否かによってダイレクトビームストッパ38が正規の位置にセットされているか、いないかを判定できる。
【0069】
(X線モニターモード)
次に、X線モニターモード時の動作について説明する。このX線モニターモードは、通常、必要に応じて、上記の測定モードや上記のセッティングモードを行うのに先立って測定者の指示に従って実行される。
【0070】
このX線モニター時、測定者はストッパプレート48のレバー52を矢印C’方向の最端位置に傾け移動させて、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0から外れる退避位置にセットする。ダイレクトビームストッパ38がこのように退避位置にセットされると、制御装置56はそれに連動して、図4のアッテネータ41において、X線吸収部材47a〜47dのいずれかをX線光路X0上にセットする。そしてさらに、制御装置56は、それに連動させてX線シャッタ57を開いてX線の通過を許容する。
【0071】
以上の状態で、X線源4からX線を発生させると、そのX線はアッテネータ41のX線吸収部材47a〜47dのいずれかによってその強度が減衰され、その減衰されたX線がX線検出器15によって検出される。こうしてX線検出器15によってX線が検出されれば、X線源4からX線が出ていることを認識できる。一方、X線検出器15がX線を検出しなければ、X線源4からX線が出ていないものと認定できる。
【0072】
以上に説明したように、本実施形態によれば、ダイレクトビームストッパ38の動きとアッテネータ41の動きとX線シャッタ57の動きとを互いに連動させたので、X線検出器15にX線源4からのダイレクトビームが直接に入ることを確実に防止でき、それ故、X線検出器15に過剰なX線が入ってそのX線検出器15が損傷することを確実に防止できる。
【0073】
(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【0074】
例えば、図1の実施形態では、ダイレクトビームストッパ38をX線光路X0上の位置と退避位置との間で移動させることを測定者の手動によって行うこととしたが、このダイレクトビームストッパ38の位置合わせも制御装置56によって自動的に行うことができる。
【0075】
また、図1の実施形態では、小角散乱装置に本発明を適用したが、本発明は小角散乱装置以外のX線分析装置、例えば、広角ゴニオメータを用いたX線分析装置に対しても適用できる。
【0076】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によれば、X線減衰要素とダイレクトビームストッパとを連動して移動させることができるので、一方をX線光路上から外れる位置へ退避させるときには、それに連動させて他方を自動的にX線光路上へ置くことができる。これにより、X線光路に沿って進行するX線は、必ず、X線減衰要素又はダイレクトビームストッパのいずれかに当ることになる。それ故、X線光路上にX線検出器が配設される場合でも、そのX線検出器に強度の強いX線が入ることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るX線分析装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】 図1のX線分析装置におけるX線の進行状況を模式的に示す図である。
【図3】 図2の主要部を拡大して示す図である。
【図4】 図1のX線分析装置の主要部であるアッテネータの内部構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
1:小角散乱装置、4:X線源、6:X線管、7:コンフォーカルミラー、8,9,11:スリット、12:試料支持装置、13:検出器プレート(2次元X線検出器)、14,16,17,18:管、38:ダイレクトビームストッパ、41:アッテネータ(X線強度調節手段)、42:試料ホルダ、43:回転軸、44:円板、46:開口、46a:空の開口、47a〜47d:X線吸収部材(X線減衰要素)、48:ストッパプレート(ストッパ位置調節手段)、51:X線透過フィルム、52:レバー、53:位置センサ、57:X線シャッタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray analyzer that analyzes the structure and the like of a sample using X-rays.
[0002]
[Prior art]
An X-ray analyzer generally has an X-ray source that generates X-rays irradiated on a sample, and an X-ray detector that detects X-rays generated from the sample, such as diffraction X-rays and scattered X-rays. In this X-ray analyzer, in order to prevent the X-rays emitted from the X-ray source from directly entering the X-ray detector, that is, to prevent the direct beam from entering the X-ray detector. It is known to arrange a member for preventing the X-ray from traveling at a position, that is, a so-called direct beam stopper (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In addition, during the work of adjusting the mutual positional relationship of a plurality of elements constituting the X-ray optical system, so-called alignment work or setting work, strong X-rays enter the X-ray detector and damage the X-ray detector. In order to prevent this, it is also known to dispose a member that weakens the intensity of X-rays, for example, an X-ray absorption plate, in the X-ray optical system (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
The direct beam stopper is disposed on the X-ray optical path during X-ray measurement. However, during the setting operation, the direct beam stopper may be retracted from the X-ray optical path. Further, the X-ray absorbing plate described above needs to be disposed on the X-ray optical path during the setting operation, but needs to be removed from the X-ray optical path during the X-ray measurement. Thus, elements such as a direct beam stopper and an X-ray absorbing plate need to be selected as necessary.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-55727
[Patent Document 2]
JP-A-3-218449
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional X-ray analyzer, the position of the direct beam stopper and the position of the X-ray absorber are individually changed, and are not linked to each other. Therefore, in some cases, the direct beam or very strong X-ray enters the X-ray detector, and there is a risk of damaging the X-ray detector.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an X-ray analyzer that can surely prevent very strong X-rays from entering an X-ray detector.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, an X-ray analysis apparatus according to the present invention includes an X-ray source that generates X-rays, an X-ray attenuation element that passes X-rays with reduced intensity, and the X-rays X-ray intensity adjusting means for selectively realizing a state where the attenuation element is placed on the X-ray optical path and a state where the attenuation element is not placed, a sample support means for holding the sample to be analyzed, and the progress of the direct beam emitted from the X-ray source A direct beam stopper for preventing the direct beam stopper, a stopper position adjusting means for moving the direct beam stopper between a position on the X-ray optical path and a retracted position for retracting from the position, and the direct beam stopper as viewed from the X-ray source. X-ray detection means arranged at a rear position; control means for moving the X-ray attenuation element and the direct beam stopper in conjunction with each other; An X-ray shutter that selects a state of emitting X-rays from the X-ray source and a state of shielding X-rays, and the control means includes the X-ray attenuation element and the direct beam stopper together When the X-ray shutter is not on the ray path, the X-ray shutter is interlocked so as to shield the X-ray. It is characterized by that.
[0009]
According to this X-ray analyzer, the X-ray attenuating element and the direct beam stopper can be moved in conjunction with each other. Therefore, when one is retracted to a position off the X-ray optical path, the other is automatically operated in conjunction with it. Can be placed on the X-ray optical path. As a result, the X-rays traveling along the X-ray optical path always strike either the X-ray attenuation element or the direct beam stopper. Therefore, even when an X-ray detector is disposed on the X-ray optical path, it is possible to reliably prevent the X-ray having strong intensity from entering the X-ray detector.
[0010]
(2) In the X-ray analyzer configured as described above, the control unit has a measurement mode which is a control mode for performing X-ray measurement. In this measurement mode, the control unit sets the direct beam stopper to X-ray light. The X-ray attenuating element can be placed at the retracted position in association with the road.
[0011]
In the measurement mode, the sample is irradiated with X-rays emitted from the X-ray source, and X-rays generated from the sample at that time, for example, scattered X-rays, are detected by the X-ray detector. At this time, if the direct beam stopper is placed on the X-ray optical path, the X-ray detector can be prevented from being damaged by the direct beam hitting the X-ray detector. At this time, the X-ray attenuating element automatically retracts to a position deviating from the X-ray optical path, so that the X-ray irradiated to the sample is not weakened.
[0012]
(3) In the X-ray analysis apparatus having the above configuration, the control means has a setting mode which is a control mode for setting the X-ray optical system, and in this setting mode, the control means controls the X-ray attenuation element. It can be placed on the X-ray optical path. In this case, it is desirable for the control means to ensure that the X-ray attenuation element is in the X-ray optical path regardless of the position of the direct beam stopper.
[0013]
Setting means that X-ray measurement can be normally performed by aligning a plurality of X-ray optical elements included in the X-ray analyzer, for example, slits, collimators, and the like at predetermined positions with respect to the X-ray optical path. It is work to make. This operation is sometimes called alignment.
[0014]
When performing this setting, if the X-ray attenuation elements are arranged on the X-ray optical path as described above, the X-ray optical elements can be aligned using the X-rays whose intensity has been reduced. Further, if the direct beam stopper is retracted to a position deviating from the X-ray optical path, it is possible to prevent the X-ray whose intensity has been weakened from being erroneously removed by the direct beam stopper.
[0015]
(4) In the X-ray analysis apparatus having the above-described configuration, the control unit has a setting mode which is a control mode for performing setting. In the setting mode, the control unit places the direct beam stopper at a retracted position, The X-ray attenuation element is placed on the X-ray optical path in conjunction with it, or the direct beam stopper is placed on the X-ray optical path, and the X-ray attenuation element is placed on the X-ray optical path in conjunction therewith. it can.
[0016]
In the setting mode, if the direct beam stopper is placed at the retracted position, and the X-ray attenuation element is controlled to be linked to the X-ray optical path in conjunction with the direct beam stopper, as described above, the X intensity attenuated by the X-ray attenuation element. Settings can be made using lines.
[0017]
In this setting mode, if the direct beam stopper is placed on the X-ray optical path and the X-ray attenuating element is placed on the X-ray optical path in conjunction with the direct beam stopper, that is, both are placed on the X-ray optical path. Whether or not the direct beam stopper itself is set at a normal position, that is, a setting relating to the direct beam stopper can be performed.
[0018]
(5) In the X-ray analysis apparatus having the above configuration, the control means has an X-ray monitor mode which is a control mode for checking whether or not X-rays are emitted, and in the X-ray monitor mode, the control means The direct beam stopper can be placed at the retracted position, and the X-ray attenuation element can be placed on the X-ray optical path in conjunction with the direct beam stopper.
[0019]
If the X-ray attenuation element is placed on the X-ray optical path, the intensity of the X-ray traveling along the X-ray optical path is reduced, and the direct beam stopper is retracted to a position outside the X-ray optical path, thereby reducing the intensity. Whether or not X-rays are emitted can be determined depending on whether or not the above-mentioned X-rays can be detected by an X-ray detector disposed on the X-ray optical path.
[0020]
(6) It is desirable that the X-ray analyzer configured as described above has an X-ray shutter that selects a state of emitting X-rays from the X-ray source and a state of shielding X-rays. In this case, it is desirable that the control means be interlocked so that the X-ray shutter shields X-rays when both the X-ray attenuation element and the direct beam stopper are not on the X-ray optical path. . In this way, in addition to the X-ray attenuation element and the direct beam stopper, if the opening / closing operation of the X-ray shutter is interlocked, excessive X-rays will accidentally enter the X-ray detector. This can be prevented more reliably.
[0021]
(7) The X-ray analyzer configured as described above is provided between the X-ray source and the direct beam stopper, and an X-ray optical system in which a sample is placed, and the direct as viewed from the X-ray source. X-ray detection means disposed behind the beam stopper. In that case, the X-ray optical system can be constituted by an optical system capable of detecting scattered X-rays generated from the sample in a small angle region centered on the X-ray optical path.
[0022]
The X-ray analyzer having this configuration is an X-ray analyzer generally called a small angle scattering device. This small-angle scattering apparatus is an X-ray generated in an angle region that cannot be measured by a wide-angle goniometer, that is, an angle region of about 0.08 ° to 4.5 ° from the center of the X-ray incident on the sample, for example, a so-called small-angle region. Measure scattered X-rays.
[0023]
In order to make it possible to recognize X-rays generated in such a small-angle region, in other words, in order to increase the resolution in the small-angle region, the small-angle scattering apparatus uses general X-ray diffraction with a wide-angle region as a measurement range. Structure different from the device, for example, (1) In order to prevent X-rays incident on the sample from being narrowed into a very narrow parallel beam and (2) to prevent unwanted parasitic scattered rays generated from the slit from entering the sample A large number of, for example, three slits are arranged in the long optical path length, (3) the X-ray passage from the X-ray source to the X-ray detector is kept in a vacuum state, or (4) the X from the sample Various configurations such as a very long length reaching the line detector, so-called camera length, and the like are employed.
[0024]
According to this small angle scattering apparatus, a difference in molecular structure in a substance having a long-period structure, such as an organic compound, which cannot be measured by a wide angle X-ray analyzer, can be grasped by a difference in X-ray diffraction pattern.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a case where the present invention is applied to a small angle scattering apparatus which is an example of an X-ray analyzer will be described as an example. In addition, this embodiment is an example of this invention and does not limit this invention.
[0026]
FIG. 1 shows a small angle scattering device 1 according to an embodiment of the present invention. This small angle scattering apparatus 1 includes an X-ray tube 6 having an X-ray source 4, a confocal mirror 7 as an X-ray condensing means for converging X-rays generated from the X-ray source 4 to one focus, 1 slit 8, second slit 9, third slit 11, sample support device 12, two-dimensional X-ray detector 13 as X-ray detection means, and zero-dimensional X-ray detector as X-ray detection means 15.
[0027]
The X-ray source 4 can be constituted by, for example, a filament (not shown) that generates heat when energized and a target (not shown) arranged to face the filament. A predetermined voltage, so-called tube voltage, is applied between the filament and the target. When a predetermined current is passed through the filament, the filament generates heat and emits thermoelectrons, and the thermoelectrons are accelerated by the tube voltage and collide with the surface of the target, and the wavelength corresponding to the material of the target from the collision area. X-rays are generated. The region where electrons collide on the surface of the target is the X-ray focal point.
[0028]
The X-ray tube 6 has a window (not shown) for emitting X-rays to the outside, and an X-ray shutter 57 is provided at the window. The X-ray shutter 57 has a shutter mechanism that can select an open state that allows the X-rays to travel from the X-ray source 4 and a closed state that blocks the X-rays from traveling. The controller 56 controls which state is selected by the shutter mechanism.
[0029]
The control device 56 can be configured by a single control circuit, or can be configured as a part of a control circuit that controls the entire small angle scattering device 1. Further, the control device 56 may be configured by a computer system including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a storage medium, or the like, or a computer It is also possible to use a sequence circuit that does not include
[0030]
An attenuator 41 as an X-ray intensity adjusting means is disposed between the second slit 9 and the third slit 11. A sample holder 42 can be attached to the sample support device 12, and the sample S to be measured is attached to the sample holder 42.
[0031]
In the case of this embodiment, the two-dimensional X-ray detector 13 is constituted by a detector plate using a stimulable phosphor. The detector plate 13 is a plate in which a stimulable phosphor is provided with a uniform thickness on the entire surface for detecting X-rays. The stimulable phosphor is a well-known substance, and can store a latent image having an energy corresponding to the intensity of the X-ray in the portion irradiated with the X-ray. For example, it is a substance having a function of emitting the accumulated energy latent image as light when irradiated with laser light.
[0032]
As the two-dimensional X-ray detector, a CCD X-ray detector formed by planarly arranging a plurality of CCDs (Charge Coupled Devices) other than the detector plate using the stimulable phosphor is used. You can also. The zero-dimensional X-ray detector 15 can be configured by a PC (Proportional Counter), an SC (Scintillation Counter), or the like.
[0033]
When small-angle scattering measurement is performed on the sample S, a detector plate 13 that is a two-dimensional X-ray detector is used as the X-ray detector. Further, when performing an operation of aligning the slits 8, 9, 11 and other elements at a predetermined position with respect to the X-ray optical path X0, that is, a setting operation, the zero-dimensional X-ray detector 15 is used as the X-ray detector.
[0034]
As shown in FIG. 4, the attenuator 41 is a circle that can rotate in the direction of arrow A or in the opposite direction about an axis 43 that extends parallel to the X-ray optical path X0 (that is, the direction perpendicular to the plane of FIG. 4). A plate 44 is provided. In this disk 44, five openings 46 are provided around the shaft 43 at equal angular intervals. Except for one opening 46a, four X-ray absorbing members 47a, 47b, 47c, and 47d having different X-ray absorption rates are attached to the four openings 46 as X-ray attenuation elements. Nothing is attached to the opening 46a and it is empty.
[0035]
The X-ray absorbing members 47a to 47d are made of a material capable of absorbing X-rays, for example, Cu (copper) or Al (aluminum), and have different thicknesses in order to make X-ray absorption rates different. For example, the X-ray absorbing member 47a is formed of Cu having a thickness of 0.3 mm, the X-ray absorbing member 47b is formed of Cu having a thickness of 0.2 mm, and the X-ray absorbing member 47c is formed of Cu having a thickness of 0.1 mm. The X-ray absorbing member 47d is formed of Al having a thickness of 0.2 mm.
[0036]
A rotation drive device 54 is connected to the shaft 43 of the disc 44. The rotation drive device 54 is configured using, for example, an electric motor capable of controlling the rotation angle. By rotating the disk 44 about the axis 43 by a predetermined angle by the rotation driving device 54, any one of the plurality of openings 46 can be selectively placed on the X-ray optical path X0. FIG. 4 shows a state in which the empty opening 46a is placed on the X-ray optical path X0. In this state, the X-ray absorbing member is not placed on the X-ray optical path, so that the X-ray source 4 in FIG. The emitted X-rays pass through the attenuator 41 without being attenuated.
[0037]
Various means for determining which one of the X-ray absorbing members 47a to 47d and the empty opening 46a is located in the X-ray optical path X0 are conceivable and are not limited to specific ones. For example, a method is conceivable in which the rotation drive device 54 is constituted by a pulse motor, and the disk 44 is rotated by a desired angle by controlling a pulse applied to the pulse motor.
[0038]
Another possible method is to attach a pulse generator to the shaft 43 and detect the rotation angle of the disc 44 using this pulse generator. A method is also conceivable in which a cam is provided corresponding to each opening 46, and when any opening 46 arrives in the X-ray optical path X0, the corresponding cam is detected by a microswitch.
[0039]
The operation of the rotary drive device 54 is controlled by the control device 56 of FIG. 4 is transmitted to the control device 56 in FIG. 1 and used as information for control by the control device 56. The information on the angular position of the disc 44 in FIG. .
[0040]
A tube 14 is disposed between the first slit 8 and the second slit 9, a tube 16 is disposed between the second slit 9 and the attenuator 41, and between the attenuator 41 and the third slit 11. Is provided with a tube 17, and a tube 18 is provided between the position where the sample S is mounted and the position where the detector plate 13 is placed. In the small angle scattering measurement, the detector plate 13 is disposed so as to face the end of the tube 18. These tubes 14, 16, 17, 18 are connected to a decompression device (not shown), and the inside of these tubes is decompressed to a vacuum or a decompressed state close thereto by the action of this decompression device. This reduced pressure state can prevent X-rays traveling in the tube from being attenuated by air scattering.
[0041]
In the small angle scattering device 1 of the present embodiment, the purpose is to detect the scattered radiation generated from the sample S supported by the sample support device 12, but the intensity of the scattered radiation is very small. The reason why the decompression passage is formed by the tubes 14, 16, 17, and 18 as described above is to prevent the scattered radiation from the target sample S from being disturbed by the X-ray air scattering.
[0042]
A stopper plate 48 is attached to the end of the pipe 18 so as to be slidable as indicated by arrows B and B ′. The stopper plate 48 includes a frame 49 formed in a ring shape of a square, a rectangle, a circle, or other appropriate shape, an X-ray transmission film 51 attached to the frame 49, and a substantially central position of the X-ray transmission film 51. The direct beam stopper 38 is fixed, for example, bonded to the direct beam stopper 38. The direct beam stopper 38 is made of, for example, Pb (lead).
[0043]
A mechanism for slidingly moving the stopper plate 48 is built in the end portion of the pipe 18 to which the stopper plate 48 is attached. Further, a lever 52 is attached to this slide mechanism. If the lever 52 is tilted in the direction of arrow C, the stopper plate 48 can be slid in the direction of arrow B. If the lever 52 is tilted in the direction of arrow C ′, the stopper plate 48 can be slid in the direction of arrow B ′.
[0044]
In this embodiment, when the lever 52 is moved to the extreme end position in the arrow C direction, the stopper plate 48 can be moved to the extreme end position in the arrow B direction, and the direct beam stopper 38 is moved to the X-ray optical path at this extreme end position. It is located on X0. Further, if the lever 52 is moved in the direction of the arrow C ′, the stopper plate 48 can be slid in the direction of the arrow B ′, and the direct beam stopper 38 can be retracted to the retracted position outside the X-ray optical path X0.
[0045]
As described above, the stopper plate 48, the mechanism for sliding the stopper plate 48, and the lever 52 are stopper position adjusting means for moving the direct beam stopper 38 between the position on the X-ray optical path X0 and the position retracted therefrom. Is configured. Of course, the stopper position adjusting means may have other configurations.
[0046]
A mechanism or lever 52 for sliding the stopper plate 48 is provided with a position sensor 53 of any structure such as a photo sensor, a micro switch, and the direct beam stopper 38 on the X-ray optical path X0. A different signal is output from the position sensor 53 according to the difference from the case of retreating from the X-ray optical path X0.
[0047]
FIG. 2 schematically shows the progress of X-rays in the small angle scattering device 1 shown in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same elements. As shown in FIG. 2, the confocal mirror 7 has two X-ray reflecting surfaces 7a and 7b that are in a crossing relationship with each other, and the X-rays reflected by these X-ray reflecting surfaces have the same or substantially the same focus f. It is an X-ray reflection mirror that is adapted to be gathered together.
[0048]
The confocal mirror 7 can be formed as a single layer structure with a material capable of reflecting X-rays, for example, nickel, platinum, tungsten, or the like. Alternatively, the confocal mirror 7 can also be formed as a multilayer mirror having a structure that reflects X-rays as a whole by using diffraction of X-rays by laminating a plurality of thin films on the X-ray reflecting surface. According to this multilayer mirror, X-rays with higher intensity can be reflected and collected at the focal point f as compared with the X-ray reflecting mirror having a single layer structure.
[0049]
The control device that controls the overall operation of the small angle scattering device 1 of FIG. 1 includes the control device 56 or is provided separately from the control device 56. However, this control device has at least the measurement mode and setting. There are three control modes: mode and X-ray monitor mode. These modes can be instructed by a keyboard, mouse, or other appropriate operation input device.
[0050]
The measurement mode is a control mode for irradiating the sample S with X-rays and measuring scattered X-rays generated from the sample S within a small-angle region with respect to the center of the X-ray optical path X0. The X-ray monitor mode is a control mode for checking whether X-rays are emitted from the X-ray source 4.
[0051]
The setting mode is formed by various optical elements disposed between the X-ray source 4 and the direct beam stopper 38, for example, the confocal mirror 7, the slits 8, 9, 11 and the sample support device 12. This is a control mode for checking whether or not the X-ray optical system is aligned with a predetermined position with respect to the X-ray optical path X0. The setting mode also includes checking whether the direct beam stopper 38 is accurately positioned on the X-ray optical path X0.
[0052]
(Measurement mode)
First, the operation in the measurement mode will be described. In this measurement mode, the measurer moves the lever 52 for the stopper plate 48 with an arrow. C The direct beam stopper 38 is set on the X-ray optical path X0 with the end position set in the direction. The detector plate 13 is disposed on the X-ray optical path X0. When the lever 52 is set at the above position, the position information is transmitted to the control device 56 by the position sensor 53. The control device 56 controls the operation of the attenuator 41 and the X-ray shutter 57 according to the information. That is, the state of the attenuator 41 and the X-ray shutter 57 is controlled in conjunction with the position of the direct beam stopper 38.
[0053]
Specifically, information indicating that the X-ray absorbing members 47a to 47b are not interposed in the X-ray optical path X0 is transmitted to the rotary drive device 54 in the attenuator 41 of FIG. And the empty opening 46a is set on the X-ray optical path X0. That is, the attenuator 41 is set in a state that does not attenuate X-rays. Further, the X-ray shutter 57 of FIG. 1 is set in a state in which the X-ray passage is opened and the X-ray is allowed to pass.
[0054]
Under the above conditions, the measurer attaches the sample holder 42 on which the sample S is mounted to a predetermined position of the sample support device 12, and sets the sample S on the X-ray optical path X0. Next, when a measurement start is instructed by the measurer, X-rays are generated from the X-ray source 4 and the X-rays proceed so as to be condensed at the focal point f by the confocal mirror 7 in FIG. In addition, the double slit structure of the first slit 8 and the second slit 9 sets the X-ray convergence state to a stable state, and further, the parasitic scattered radiation generated in the second slit 9 hits the sample S. This is prevented by the three slits 11.
[0055]
When the X-rays that have passed through the third slit 11 enter the sample S, in FIG. 3, scattered radiation having an intensity corresponding to the molecular structure is generated at a scattering angle 2θ corresponding to the molecular structure of the sample S. Then, an energy latent image corresponding to the intensity of the scattered radiation is accumulated on the detector plate 13 where the scattered radiation has hit.
[0056]
In FIG. 3, a direct beam stopper 38 is disposed in front of the detector plate 13 of the portion W0 where the direct beam Rd hits to prevent the direct beam Rd from hitting the detector plate 13 directly. A region indicated by W1 indicates a region where the parasitic scattered rays generated in the second slit 9 in FIG. 2 cannot be blocked by the third slit 11 and reach the detector plate 13.
[0057]
That is, the region W0 and the region W1 on the detector plate 13 are regions where the scattered radiation from the sample S cannot be measured due to the direct beam or the parasitic scattered radiation. Therefore, the small angle region measured by the small angle scattering device 1 of the present embodiment is a 2θ region outside W1 in FIG. 3, specifically, an angle region of 0.08 ° to 4.5 °. .
[0058]
The measurement of the scattered radiation in such a small-angle region must be performed with the X-rays being focused very small by the slits 8, 9, and 11 and the camera length L being further increased. Therefore, a general wide-angle goniometer is used. This cannot be realized by the X-ray measurement performed. In addition, since the intensity of the X-ray incident on the sample S is reduced due to the narrowing of the X-ray, it tends to require a long time for the measurement.
[0059]
However, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the X-rays emitted from the X-ray source 4 are condensed by the confocal mirror 7, so that X-rays having a stronger intensity than before are applied to the sample S. It can be made incident. Since high-intensity X-rays can be incident on the sample S in this way, in this embodiment, scattered light with sufficient intensity can be obtained on the detector plate 13 in a very short time. Measurement can be completed in a short time.
[0060]
After completion of the above measurement, in FIG. 1, the measurer removes the detector plate 13 from the small angle scattering device 1 and sets the detector plate 13 at a predetermined reading position of an X-ray reader (not shown). Then, the entire surface of the energy storage surface of the detector plate 13 is scanned with stimulated excitation light, for example, laser light, the light excited by this laser light is collected, and further converted into an electrical signal by a photoelectric tube or the like. Based on the signal, the scattering angle 2θ of the scattered radiation generated from the sample S and the intensity of the battle line are measured.
[0061]
(Setting mode)
Next, the operation in the setting mode will be described. This setting mode is usually executed in accordance with a measurement person's instruction prior to performing the above measurement mode, if necessary. In this setting mode, in FIG. 1, a mode for adjusting the position state of the X-ray optical system composed of various elements installed from the X-ray source 4 to the front side of the direct beam stopper 38, and a direct beam stopper. There are two types of modes for adjusting the position of 38.
[0062]
(1) First, settings regarding the X-ray optical system on the front side of the direct beam stopper 38 will be described. In the case of this setting, the measurer removes the detector plate 13 from the small angle scattering apparatus 1 and installs the 0-dimensional X-ray detector 15 on the X-ray optical path X0 instead. Further, the sample support device 12 is not loaded with the sample S.
[0063]
Further, the lever 52 of the direct beam stopper 38 is moved to the extreme end position in the arrow C ′ direction, the stopper plate 48 is slid in the arrow B ′ direction, and the direct beam stopper 38 is removed from the X-ray optical path X0. Move to. In this way, when the direct beam stopper 38 is retracted to the retracted position, the position information is transmitted to the control device 56 by the position sensor 53, and the control device 56 controls the attenuator 41 and the X-ray shutter in conjunction with the information. To do.
[0064]
Specifically, the rotation drive device 54 of FIG. 4 is controlled to rotate the disk 44 by an appropriate angle, and any one of the X-ray absorbing members 47a to 47d is set on the X-ray optical path X0. . Which X-ray absorbing member is selected is determined according to how much the X-ray intensity is attenuated. Since the X-ray emitted from the X-ray source 4 is attenuated by one of the X-ray absorption plates 47a to 47d, even when the direct beam stopper 38 is out of the X-ray optical path X0, the X-ray detector 15 has high intensity. Strong X-rays can be prevented from entering by mistake, and damage to the X-ray detector 15 can be prevented.
[0065]
In addition, the control device 56 sets the X-ray shutter 57 in an open state in conjunction with the direct beam stopper 38 being retracted to a position that is out of the X-ray optical path X0. Thereby, X-rays can be passed through the X-ray optical system including the slits 8, 9, 11 and the like. If the X-rays thus passed are attenuated by any of the X-ray absorbing members 47a to 47d in the attenuator 41 and then detected at a predetermined intensity by the X-ray detector 15, the slits 8, 9, 11 It is confirmed that the X-ray optical system including etc. is arranged at a regular position.
[0066]
On the other hand, when the X-ray detector 15 does not detect X-rays having a predetermined intensity, it can be determined that any element constituting the X-ray optical system is not placed at a normal position. Setting is performed by adjusting the position of the slit 8.9.11 or other elements according to the determination result.
[0067]
(2) Next, a mode for aligning the position of the direct beam stopper 38 will be described. In this mode, the measurer sets the lever 52 for the stopper plate 48 at the extreme end position in the arrow C direction, and places the direct beam stopper 38 on the X-ray optical path X0. In this way, the control device 56 links any of the X-ray absorbing members 47a to 47d in the attenuator 41 of FIG. 4 on the X-ray optical path X0 in conjunction with it. Further, the X-ray shutter 57 is arranged in an open state, that is, a state in which X-rays pass.
[0068]
In this state, X-rays are generated from the X-ray source 4 and detected by the X-ray detector 15. If the direct beam stopper 38 is set at a proper position, the X-ray detector 15 does not detect X-rays. On the other hand, if the direct beam stopper 38 is not set at the normal position, the X-ray detector 15 detects X-rays leaking from the direct beam stopper 38. Thus, it can be determined whether or not the direct beam stopper 38 is set at the normal position depending on whether or not the X-ray detector 15 detects X-rays.
[0069]
(X-ray monitor mode)
Next, the operation in the X-ray monitor mode will be described. This X-ray monitor mode is normally executed in accordance with a measurement person's instruction prior to performing the measurement mode or the setting mode as necessary.
[0070]
During this X-ray monitoring, the measurer tilts and moves the lever 52 of the stopper plate 48 to the extreme end position in the direction of the arrow C ′, and sets the direct beam stopper 38 at the retracted position that deviates from the X-ray optical path X0. When the direct beam stopper 38 is set in the retracted position in this way, the control device 56 interlocks with it and sets any one of the X-ray absorbing members 47a to 47d on the X-ray optical path X0 in the attenuator 41 of FIG. To do. Further, the control device 56 opens the X-ray shutter 57 in conjunction with the control device 56 and allows the passage of X-rays.
[0071]
When X-rays are generated from the X-ray source 4 in the above state, the intensity of the X-rays is attenuated by any of the X-ray absorbing members 47a to 47d of the attenuator 41, and the attenuated X-rays are converted into X-rays. It is detected by the detector 15. If X-rays are detected by the X-ray detector 15 in this way, it can be recognized that X-rays are emitted from the X-ray source 4. On the other hand, if the X-ray detector 15 does not detect X-rays, it can be recognized that X-rays are not emitted from the X-ray source 4.
[0072]
As described above, according to the present embodiment, the movement of the direct beam stopper 38, the movement of the attenuator 41, and the movement of the X-ray shutter 57 are linked to each other. Therefore, it is possible to surely prevent the X-ray detector 15 from being damaged by excessive X-rays entering the X-ray detector 15.
[0073]
(Other embodiments)
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.
[0074]
For example, in the embodiment of FIG. 1, the direct beam stopper 38 is manually moved by the measurer between the position on the X-ray optical path X0 and the retracted position. Matching can also be performed automatically by the control device 56.
[0075]
In the embodiment of FIG. 1, the present invention is applied to a small angle scattering apparatus. However, the present invention can also be applied to an X-ray analysis apparatus other than the small angle scattering apparatus, for example, an X-ray analysis apparatus using a wide angle goniometer. .
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the X-ray attenuating element and the direct beam stopper can be moved in conjunction with each other. Therefore, when one is retracted to a position outside the X-ray optical path, the X-ray attenuation element and the direct beam stopper are linked with each other. The other can be automatically placed on the X-ray optical path. As a result, the X-rays traveling along the X-ray optical path always strike either the X-ray attenuation element or the direct beam stopper. Therefore, even when an X-ray detector is disposed on the X-ray optical path, it is possible to reliably prevent the X-ray having strong intensity from entering the X-ray detector.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an X-ray analyzer according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the progress of X-rays in the X-ray analyzer of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view showing a main part of FIG. 2;
4 is a diagram showing an example of an internal structure of an attenuator that is a main part of the X-ray analysis apparatus of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1: small angle scattering device, 4: X-ray source, 6: X-ray tube, 7: confocal mirror, 8, 9, 11: slit, 12: sample support device, 13: detector plate (two-dimensional X-ray detector) , 14, 16, 17, 18: tube, 38: direct beam stopper, 41: attenuator (X-ray intensity adjusting means), 42: sample holder, 43: rotating shaft, 44: disc, 46: opening, 46a: Empty opening, 47a to 47d: X-ray absorbing member (X-ray attenuation element), 48: Stopper plate (stopper position adjusting means), 51: X-ray transmission film, 52: Lever, 53: Position sensor, 57: X-ray Shutter

Claims (4)

X線を発生するX線源と、
X線をその強度を弱めて通過させるX線減衰要素と、
該X線減衰要素をX線光路上に置く状態と置かない状態とを選択的に実現するX線強度調節手段と、
分析する試料を保持する試料支持手段と、
前記X線源から出たダイレクトビームの進行を阻止するダイレクトビームストッパと、
該ダイレクトビームストッパをX線光路上の位置とそこから退避する退避位置との間で移動させるストッパ位置調節手段と、
前記X線源から見て前記ダイレクトビームストッパの後方位置に配置されるX線検出手段と、
前記X線減衰要素と前記ダイレクトビームストッパとを連動して移動させる制御手段と、
前記X線源からX線を放出する状態とX線を遮蔽する状態とを選択するX線シャッタと、を有し、
前記制御手段は、前記X線減衰要素と前記ダイレクトビームストッパとが共にX線光路上に無いときに前記X線シャッタがX線を遮蔽する状態になるように連動させる
ことを特徴とするX線分析装置。
An X-ray source generating X-rays;
An X-ray attenuation element that allows X-rays to pass therethrough with a reduced intensity;
X-ray intensity adjusting means for selectively realizing a state where the X-ray attenuation element is placed on the X-ray optical path and a state where the X-ray attenuation element is not placed;
Sample support means for holding the sample to be analyzed;
A direct beam stopper for preventing the progress of the direct beam emitted from the X-ray source;
Stopper position adjusting means for moving the direct beam stopper between a position on the X-ray optical path and a retracted position retracted therefrom;
X-ray detection means disposed behind the direct beam stopper as viewed from the X-ray source;
Control means for moving the X-ray attenuation element and the direct beam stopper in conjunction with each other;
An X-ray shutter that selects a state of emitting X-rays from the X-ray source and a state of shielding X-rays;
The X-ray attenuating element and the direct beam stopper are interlocked so that the X-ray shutter shields the X-ray when both the X-ray attenuation element and the direct beam stopper are not on the X-ray optical path. Analysis equipment.
請求項1において、
前記制御手段はX線測定を行うための制御形態である測定モードを有し、
測定モードにおいて前記制御手段は、前記ダイレクトビームストッパをX線光路上に置き、それに連動して前記X線減衰要素を退避位置に置く
ことを特徴とするX線分析装置。
In claim 1,
The control means has a measurement mode which is a control mode for performing X-ray measurement,
In the measurement mode, the control means places the direct beam stopper on an X-ray optical path, and links the X-ray attenuation element at a retracted position in conjunction with the direct beam stopper.
請求項2において、
前記制御手段はX線光学系のセッティングを行うための制御形態であるセッティングモードを有し、
セッティングモードにおいて前記制御手段は、前記X線減衰要素をX線光路上に置く
ことを特徴とするX線分析装置。
In claim 2,
The control means has a setting mode which is a control mode for setting the X-ray optical system,
In the setting mode, the control means places the X-ray attenuation element on an X-ray optical path.
請求項2において、
前記制御手段はX線が出ているかどうかをチェックするための制御形態であるX線モニタモードを有し、
X線モニタモードにおいて前記制御手段は、前記ダイレクトビームストッパを退避位置に置き、それに連動して前記X線減衰要素をX線光路上に置く
ことを特徴とするX線分析装置。
In claim 2 ,
The control means has an X-ray monitor mode which is a control mode for checking whether or not X-rays are emitted.
In the X-ray monitor mode, the control means places the direct beam stopper at a retracted position and places the X-ray attenuation element on the X-ray optical path in conjunction with the direct beam stopper.
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