JP3923151B2 - X-ray concentrator - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小領域X線回折装置、点収束カメラ装置等のようにX線を試料の微小領域に照射してX線回折測定を行う装置に好適に用いられるX線集光装置であって、X線源から発散して進行するX線を点状に集光するX線集光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
微小領域X線回折装置、点収束カメラ装置、小角散乱装置等といったX線回折装置においては、X線源から放射されたX線が試料の微小領域に照射される。X線源から発散するX線を試料の微小領域へ導くために、従来、いわゆるコリメータを用いてX線の断面径を制限したり、あるいは、互いに直交する位置関係に配置した2つのリフレクタすなわち反射鏡を用いてX線を集光する等といった技術が用いられている。コリメータを用いる場合は、例えば図7に示すように、X線源Fと試料Sとの間のX線光路上において試料Sの上流位置にコリメータ51を設ける。このコリメータ51により、X線Rを微小断面の平行ビームに制限して試料Sに照射する。
【0003】
また、2つのリフレクタを用いる場合には、例えば図8に示すように、X線源Fと試料Sとの間の光軸上に一対のスリット52,52を設け、さらに、水平リフレクタ53と垂直リフレクタ54とを互いに直角の位置関係に配置する。そして、発散しながら進行するX線Rを、2つにリフレクタ53及び54によって反射して光軸を2方向へ曲げ、それを照射対象物例えばX線フィルム55上に点状に集束させる。
【0004】
しかしながら、図7に示すコリメータ51は、単にX線Rの一部を微小断面の平行光に制限するだけものであるから、光を集めるという集光性能に限界がある。また、図8に示すX線集光装置は、X線を集光する機能を有するものの、X線Rを2方向に曲げる、すなわち2回反射させる構成になっているので、X線の強度が著しく減衰するという問題点を有する。
【0005】
上記のような問題点を解消するため、本発明者は、特開平5−332954号公報及び特開平8−128970号公報において、円筒面を持ったX線反射鏡をX線光路に対して直角方向へ凸となるように湾曲させた構造のX線集光装置を提案した。このX線集光装置によれば、用いる反射鏡が1つだけなので、光軸調整が簡単であったり、X線強度の減衰を最小限に抑えることができる等といった格別な効果を得ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それらの公報に開示されたX線反射鏡に関しては、X線反射面を円筒面に形成しなければならず、しかもX線光路に対して湾曲させなければならない。X線反射面を円筒状に形成するための加工は非常に難しく、また、円筒状のX線反射面を高精度に湾曲させることも非常に難しい。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、実用上十分な強度のX線集光ビームを形成でき、しかも構造が極めて簡単であるX線集光装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るX線集光装置は、X線源から放射された特性X線を集光するX線集光装置において、X線源から放射されて進行するX線の進行経路上に配設されていて平板形状の第1平板モノクロメータと、X線進行経路に関してその第1平板モノクロメータの下流位置に配設されていて平板形状の第2平板モノクロメータとを有し、前記第1平板モノクロメータと前記第2平板モノクロメータとは互いに直角の位置関係で配置され、さらに前記第1平板モノクロメータ及び第2平板モノクロメータは、モザイク結晶によって形成されることを特徴とする。
【0008】
上記構成において、「モザイク角度幅」というのは、いわゆる結晶のモザイク構造に起因して発生する回折線強度の角度の広がりを表わすものであり、例えば、図3に示すような測定系によって測定できる。この測定系では、X線源Fから放射されたX線をモノクロメータ56によって平行X線ビームに成形して試料結晶Sに照射し、その試料結晶Sを試料軸線Lを中心として微小角度範囲で回転、いわゆるω回転させながら、X線カウンタ57によって回折線の強度を測定する。測定結果は、図4に示すように、ω回転角度(ω)と回折線強度(I)とを直交座標軸とするグラフ上に山形形状の回折線図形となって現われる。
【0009】
このような回折線図形の幅Wが結晶Sのモザイク角度幅を示している。結晶全体が1つの結晶によって形成される完全結晶は、ほとんどモザイク構造をとらないので、モザイク角度幅Wは、W2 のように非常に狭くなる。他方、多数の微小結晶片が積み重なってモザイク状に形成された結晶、いわゆるモザイク状結晶では、モザイク角度幅WはW1 のように広くなる。結晶で回折するX線の強度は、回折線図形の面積、すなわち積分値として現われるので、モザイク角度幅Wが広い結晶の方が、それが狭い結晶に比べてX線強度が強くなる。
【0010】
本発明で用いる「モザイク角度幅の広い結晶」というのは、モザイク角度幅が狭い結晶、例えばゲルマニウム、シリコン等の単結晶から成る完全結晶を除く意味である。そして、そのような「モザイク角度幅の広い結晶」としては上記のモザイク状結晶、例えば、熱合成によって形成されるグラファイトであるパイロリテックグラファイトを用いることができる。
【0011】
上記構成から成る本発明のX線集光装置によれば、モザイク角度幅の広い結晶によって平板モノクロメータを形成するので、その平板モノクロメータで回折したX線を線状に集束させることができる。そして、その平板モノクロメータを少なくとも2個用意し、さらに、それらを互いに交わる位置関係に配置するようにしたので、1段目の平板モノクロメータの作用によって線状に集束するX線ビームを、2段目の平板モノクロメータの作用によって、最終的に点状に集束させることができる。
【0012】
ゲルマニウム、シリコン等のようにモザイク角度幅が狭い結晶を用いて分光光学系を構成すると、その分光光学系のエネルギー分解能は高いかもしれない。しかしながら、その分光光学系によって得られる回折X線は発散角が狭いので、得られるX線の強度は低くなる。これに対し、モザイク角度幅の広い結晶を用いて分光光学系を構成した本発明によれば、得られる回折X線の発散角が広いので、強度の高い集束X線ビームを得ることができる。
【0013】
例えば、「モザイク角度幅の広い結晶」として、パイロリテックグラファイトを用いることができ、このパイロリテックグラファイトに関しては、図4におけるモザイク角度幅Wが、半価幅で0.3°〜0.5°程度、裾の領域まで含めると1°程度である。このようにモザイク角度幅の広い結晶を用いて分光光学系を構成すれば、X線ビームの発散角が大きくなり、それゆえ、強度の高い集束X線ビームが得られる。
【0014】
また、図7に示すようにコリメータ51を用いたX線光学系では、X線源Fから発散するX線のうちコリメータ51を通過するものだけを取り出すという構造であるので、取り出されるX線はX線源Fから放射されたX線のうちの極一部であり、よって、得られるX線の強度は非常に低い。これに対し、上記構成の本発明に係るX線集光装置では、X線ビームを点状に集束させることによって微小断面積のX線ビームを形成するので、得られるX線ビームのX線強度は図7の装置に比べて非常に高い。
【0015】
さらに、特開平5−332954号公報及び特開平8−128970号公報に開示されたX線集光装置では、X線反射面を円筒面形状に形成すると共に、そのX線反射面をX線進行方向に対して直角方向に凸になるように高精度に湾曲させなければならない。X線反射面を円筒面形状に形成することは非常に難しく、さらに、X線反射面を高精度に湾曲させることも非常に難しい。これに対し、上記構成の本発明に係るX線集光装置では、単に、一対の平板形状のモノクロメータを互いに直角の位置関係に配置するだけ良いので、極めて簡単に作製することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明に係るX線集光装置を微小領域X線回折装置に適用した場合の実施形態を示している。まず、その全体を符号10で示す微小領域X線回折装置の概略について説明すると、X線管19内に設けたX線源Fから出たX線Rが集光する集光点Oの所に、互いに直交して3次元に交わるχ(カイ)軸線、ω軸線、φ軸線が設定される。ω軸線上にはホルダ11が設けられ、このホルダ11の端部を通るχ軸線上に他のホルダ13が設けられ、さらにそのホルダ13の端部を通るφ軸線上に試料ホルダ15が設けられる。
【0017】
ω軸回りのホルダ11はパルスモータ12によって駆動されて回転し、χ軸回りのホルダ13はパルスモータ14によって駆動されて回転し、そして試料ホルダ15はパルスモータ16によって駆動されて回転する。測定対象である試料Sは、試料ホルダ15の先端のX線集光点Oに取り付けられる。3つのパルスモータ12,14,16を駆動して各ホルダ11,13,15を回転させることにより、試料Sを3次元的に回転させ、その結果、試料Sの表面の種々の領域をX線Rの集光点Oに持ち運ぶことが可能になっている。
【0018】
試料Sに関して上述の各ホルダ11,13,15の反対側には、X線検出器としてのPSPC( Position Sensitive Proportional Counter)17が配設される。PSPC17は、位置感応型X線検出器とも呼ばれるものであって、その具体的な構造は広く知られているので詳しい説明は省略するが、基本的には、円弧状に延びる開口18を通して内部に取り込まれるX線に関して、回折角度2θ方向の位置情報及びX線強度を同時に測定するX線検出器である。試料Sで回折したX線は開口18を介してPSPC17の内部に取り込まれ、そのX線に関する位置情報及びX線強度が同時に測定される。この測定結果に基づいて試料Sの内部の結晶構造が判定される。
【0019】
以上のような微小領域X線回折装置10において、X線管19と試料Sとの間のX線光軸上にX線集光装置1が配設される。このX線集光装置1は、図1に示すように、X線源Fから放射されて進行するX線Rの進行経路上に配設されていて平板形状の第1平板モノクロメータ2aと、X線進行経路に関してその第1平板モノクロメータ2aの下流位置に配設されていて平板形状の第2平板モノクロメータ2bとを有する。
【0020】
これらのモノクロメータ2a及び2bは、いずれも、パイロリテックグラファイト、すなわちグラファイトを熱合成によって希望の平板形状に形成した結晶物質によって形成される。このパイロリテックグラファイトは、図4に符号Pで示すようなモザイク角度幅の広い特性を有し、従って、回折X線の発散角が大きくて回折X線強度が高いという特性を有している。
【0021】
第1平板モノクロメータ2aと第2平板モノクロメータ2bとは互いに交わる位置関係で配置されている。本実施形態では、第1平板モノクロメータ2aが上下縦方向に配置され、第2平板モノクロメータ2bが左右横方向に配置される。両モノクロメータ2a及び2bの間の相対角度は略直角になると考えられるが、状況に応じて種々の値をとることも考えられる。重要なことは、X線Rが目標となる集光点Oに点状に集光できるような適当な相対角度に両モノクロメータ2a及び2bを設定するということである。
【0022】
本実施形態のX線集光装置1は以上のように構成されているので、点状のX線源Fから発生したX線は、第1平板モノクロメータ2a及び第2平板モノクロメータ2bの2枚のモノクロメータで回折した後、集光点Oに点状に集光する。第1平板モノクロメータ2aを構成するパイロリテックグラファイトのモザイク角度幅は半価幅で0.3°〜0.5°程度であるので、第1平板モノクロメータ2aで回折したX線は、そのモノクロメータ2aを中心としてX線源Fに対称の位置Qに線状に集光する。そのときの回折X線の角度幅はモザイク角度幅に相当する。線状に集光するX線を第2平板モノクロメータ2bによって回折させることにより、X線Rを最終的に目標の集光点Oに集光させることができる。この集光点Oに試料を置けば、その試料の微小領域に強度の高いX線を照射することができる。
【0023】
本実施形態のX線集光装置によれば、図7に示すようにコリメータ51を用いてX線光学系を構成する場合や、ゲルマニウム、シリコン等のようにモザイク角度幅が狭い結晶を用いて分光光学系を構成する場合等に比べて、強度の高い集束X線ビームを得ることができる。また、本実施形態のX線集光装置では、X線反射面を円筒面形状等に加工する必要も無く、また、平板モノクロメータ2a及び2bを湾曲させる必要も無いので、このX線集光装置は極めて簡単に作製することができる。
【0024】
第1平板モノクロメータ2aと第2平板モノクロメータ2bとの間には機械的な距離が存在するので、X線源Fと集光点Oは厳密には対称にはならないが、実用上は問題とはならない。また、パイロリテックグラファイトによって構成されるモノクロメータ2a及び2bに関しては、それらの内部へX線が侵入することによってそれらのモノクロメータの厚さ方向に回折X線ビームが広がり、その結果、X線の集光点にボケが生じるおそれがある。しかしながらそのボケは、モノクロメータ2a及び2bの厚さを薄くすることによって小さくすることができる。具体的な厚さ寸法はX線源Fと同程度の寸法が望ましく、例えば0.1mm程度に設定する。
【0025】
なお、図1に示す第1平板モノクロメータ2a及び2bは、図5に示すように、それらのX線入射面が平面状態であった。しかしながらこれらのモノクロメータ2a及び2bは、図6に示すように、X線入射面が凹面となるように湾曲させることもできる。図6に示す湾曲状態のときにモノクロメータ2a及び2bに取り込むことのできる入射X線Rの発散角θ2は、図5に示す平面状態のときの発散角θ1よりも大きくとることができ、その結果、モノクロメータ2a及び2aを湾曲させたときに得られる特性X線のX線強度は平面状態のときの強度よりも強くすることができる。すなわち、平板クロメータ2a及び2bを湾曲させることにより、パイロリテックグラファイトのモザイク角度幅よりも広い角度のX線ビームを得ることができる。
【0026】
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。
例えば、上記実施形態ではモザイク角度幅が広い結晶としてパイロリテックグラファイトを用いたが、ゲルマニウム、シリコン等の単結晶から成る完全結晶に比べてモザイク角度幅が広い結晶でありさえすれば、その他の結晶を用いることもできる。また、上記実施形態では本発明のX線集光装置を微小領域X線回折装置に適用したが、本発明は、X線を集光させる必要があるその他の任意のX線装置に適用することができる。
【0027】
【発明の効果】
請求項1記載のX線集光装置によれば、モザイク角度幅の広い結晶によって形成された一対の平板モノクロメータによってX線を回折させることにより、X線源から発生したX線を点状に集束させることができる。また、コリメータを用いたX線光学系を用いる場合や、ゲルマニウム、シリコン等のようにモザイク角度幅が狭い結晶を用いて分光光学系を構成する場合等に比べて、強度の高い集束X線ビームを得ることができる。また、X線反射面を円筒面形状に加工したり、モノクロメータ全体を高精度に湾曲させる必要が無く、単に平板状のモノクロメータを用いるだけなので、構造が非常に簡単で、しかも簡単に作製できる。
【0028】
請求項2記載のX線集光装置は、現状において容易に入手できるパイロリテックグラファイトを用いて形成できる。この結晶は、モザイク角度幅が単結晶モノクロメータに比べて大きいので強度の強い回折X線を得ることができる。
【0029】
請求項3記載のX線集光装置によれば、単結晶モノクロメータに比べて広いモザイク角度幅を得ることができ、従って強度の強い回折X線を得ることができる。
【0030】
請求項4記載のX線集光装置によれば、モノクロメータに取り込むことのできる入射X線の発散角を大きくとることができ、よって、モノクロメータで回折するX線の強度を高めることができる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るX線集光装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】同X線集光装置の使用例の一例を示す斜視図である。
【図3】結晶に関するモザイク角度幅を測定するためのX線測定系の一例を模式的に示す図である。
【図4】結晶に関するモザイク角度幅を示すグラフである。
【図5】平面状の平板モノクロメータが取り込むことのできる入射X線の発散角を示す図である。
【図6】湾曲形状の平板モノクロメータが取り込むことのできる入射X線の発散角を示す図である。
【図7】X線ビームの断面形状を狭めるための従来のX線光学系の一例を示す斜視図である。
【図8】従来のX線集光装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 X線集光装置
2a 第1平板モノクロメータ
2b 第2平板モノクロメータ
10 微小領域X線回折装置
11,13,15 ホルダ
12,14,16 パルスモータ
17 PSPC
18 開口
19 X線管
F X線源
L 試料軸線
R X線
S 試料
W モザイク角度幅
O X線集光点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an X-ray condensing apparatus suitably used for an apparatus that performs X-ray diffraction measurement by irradiating a micro area of a sample, such as a micro area X-ray diffractometer or a point focusing camera apparatus. The present invention relates to an X-ray condensing apparatus that condenses X-rays that diverge from an X-ray source and travel in a dot shape.
[0002]
[Prior art]
In an X-ray diffractometer such as a micro-region X-ray diffractometer, a point focusing camera device, a small angle scattering device, etc., X-rays emitted from an X-ray source are irradiated onto a micro region of a sample. Conventionally, in order to guide X-rays emitted from an X-ray source to a microscopic area of a sample, a so-called collimator is used to limit the cross-sectional diameter of the X-rays, or two reflectors or reflections arranged in a positional relationship orthogonal to each other. Techniques such as condensing X-rays using a mirror are used. When using a collimator, for example, as shown in FIG. 7, a collimator 51 is provided at an upstream position of the sample S on the X-ray optical path between the X-ray source F and the sample S. The collimator 51 irradiates the sample S while limiting the X-ray R to a parallel beam with a minute cross section.
[0003]
When two reflectors are used, a pair of slits 52 and 52 are provided on the optical axis between the X-ray source F and the sample S as shown in FIG. The reflectors 54 are arranged at a right angle relative to each other. Then, the X-ray R traveling while diverging is reflected in two by the reflectors 53 and 54 to bend the optical axis in two directions, and is focused on an irradiation object, for example, an X-ray film 55 in a dot shape.
[0004]
However, since the collimator 51 shown in FIG. 7 merely limits a part of the X-ray R to parallel light with a minute cross section, there is a limit to the light collecting performance of collecting light. The X-ray concentrator shown in FIG. 8 has a function of condensing X-rays, but is configured to bend the X-rays R in two directions, that is, to reflect the X-rays twice. There is a problem of significant attenuation.
[0005]
In order to solve the above problems, the present inventor disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-332954 and 8-128970, an X-ray reflecting mirror having a cylindrical surface is perpendicular to the X-ray optical path. An X-ray condensing device having a structure curved in a convex direction has been proposed. According to this X-ray condensing device, since only one reflecting mirror is used, it is possible to obtain special effects such as easy adjustment of the optical axis and minimization of X-ray intensity attenuation. it can.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, with respect to the X-ray reflecting mirrors disclosed in these publications, the X-ray reflecting surface must be formed in a cylindrical surface and must be curved with respect to the X-ray optical path. Processing for forming the X-ray reflecting surface into a cylindrical shape is very difficult, and it is also very difficult to curve the cylindrical X-ray reflecting surface with high accuracy.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an X-ray condensing apparatus which can form an X-ray condensing beam having a practically sufficient intensity and has a very simple structure. For the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an X-ray condensing apparatus according to the present invention is an X-ray condensing apparatus that condenses characteristic X-rays radiated from an X-ray source. A flat plate-shaped first flat plate monochromator disposed on the traveling path of the line, and a flat plate-shaped second flat plate monochromator disposed downstream of the first flat plate monochromator with respect to the X-ray traveling path has, wherein the first flat plate monochromator and the second flat monochromator are arranged in perpendicular position relative to each other, further wherein the first flat monochromator and a second flat monochromator is formed by a mosaic crystal It is characterized by that.
[0008]
In the above configuration, the “mosaic angle width” represents the angular spread of the diffraction line intensity generated due to the so-called crystal mosaic structure, and can be measured by, for example, a measurement system as shown in FIG. . In this measurement system, X-rays radiated from the X-ray source F are shaped into a parallel X-ray beam by the monochromator 56 and irradiated to the sample crystal S, and the sample crystal S is centered on the sample axis L in a minute angle range. The intensity of the diffraction line is measured by the X-ray counter 57 while rotating, so-called ω rotation. As shown in FIG. 4, the measurement result appears as a chevron-shaped diffraction line figure on a graph having the ω rotation angle (ω) and the diffraction line intensity (I) as orthogonal coordinate axes.
[0009]
The width W of such a diffraction line pattern indicates the mosaic angle width of the crystal S. Since the complete crystal formed of one crystal as a whole has almost no mosaic structure, the mosaic angle width W becomes very narrow as W 2 . On the other hand, in a crystal in which a large number of microcrystal pieces are stacked to form a mosaic, that is, a so-called mosaic crystal, the mosaic angle width W is wide as W 1 . Since the intensity of the X-ray diffracted by the crystal appears as the area of the diffraction line pattern, that is, an integral value, the crystal having a wide mosaic angle width W has a higher X-ray intensity than a crystal having a narrow mosaic angle.
[0010]
The “crystal with a wide mosaic angle width” used in the present invention means a crystal having a narrow mosaic angle width, for example, a perfect crystal made of a single crystal such as germanium or silicon. As such a “crystal with a wide mosaic angle width”, the above-mentioned mosaic crystal, for example, pyrolithic graphite, which is graphite formed by thermal synthesis, can be used.
[0011]
According to the X-ray condensing apparatus of the present invention having the above-described configuration, the flat monochromator is formed by the crystal having a wide mosaic angle width, so that the X-rays diffracted by the flat monochromator can be focused linearly. Since at least two flat monochromators are prepared and arranged so as to cross each other, the X-ray beam focused linearly by the action of the flat monochromator at the first stage is 2 By the action of the flat plate monochromator at the stage, it can be finally focused in a dot shape.
[0012]
If a spectroscopic optical system is configured using a crystal having a narrow mosaic angle width such as germanium or silicon, the energy resolution of the spectroscopic optical system may be high. However, since the diffracted X-ray obtained by the spectroscopic optical system has a narrow divergence angle, the intensity of the obtained X-ray becomes low. On the other hand, according to the present invention in which the spectroscopic optical system is configured using a crystal having a wide mosaic angle width, the divergence angle of the obtained diffracted X-rays is wide, so that a focused X-ray beam with high intensity can be obtained.
[0013]
For example, pyrolitec graphite can be used as “a crystal having a wide mosaic angle width”, and for this pyrolitek graphite, the mosaic angle width W in FIG. 4 is 0.3 to 0.5 ° in half width. Including the area of the skirt and the skirt, it is about 1 °. If a spectroscopic optical system is configured using such a crystal having a wide mosaic angle width, the divergence angle of the X-ray beam is increased, and therefore a focused X-ray beam having high intensity can be obtained.
[0014]
Further, as shown in FIG. 7, the X-ray optical system using the collimator 51 has a structure in which only the X-rays emitted from the X-ray source F are extracted from the X-ray source F that passes through the collimator 51. It is a very small part of the X-rays emitted from the X-ray source F. Therefore, the intensity of the obtained X-rays is very low. On the other hand, in the X-ray condensing apparatus according to the present invention having the above-described configuration, the X-ray beam having a small cross-sectional area is formed by converging the X-ray beam in a dot shape. Is very high compared to the device of FIG.
[0015]
Furthermore, in the X-ray condensing apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-332954 and 8-128970, the X-ray reflecting surface is formed in a cylindrical shape, and the X-ray reflecting surface travels through the X-ray reflecting surface. It must be curved with high accuracy so as to be convex in a direction perpendicular to the direction. It is very difficult to form the X-ray reflection surface in a cylindrical shape, and it is also very difficult to curve the X-ray reflection surface with high accuracy. On the other hand, in the X-ray condensing apparatus according to the present invention having the above-described configuration, the pair of flat plate monochromators need only be arranged at a right angle relative to each other.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 shows an embodiment in which the X-ray focusing apparatus according to the present invention is applied to a micro-region X-ray diffraction apparatus. First, the outline of the micro-region X-ray diffraction apparatus denoted as a whole by reference numeral 10 will be described. At the condensing point O where the X-ray R emitted from the X-ray source F provided in the X-ray tube 19 is condensed. Χ (chi) axis, ω axis, and φ axis that are orthogonal to each other and three-dimensionally are set. A holder 11 is provided on the ω axis, another holder 13 is provided on the χ axis passing through the end of the holder 11, and a sample holder 15 is provided on the φ axis passing through the end of the holder 13. .
[0017]
The holder 11 around the ω axis is driven and rotated by a pulse motor 12, the holder 13 around the χ axis is driven and rotated by a pulse motor 14, and the sample holder 15 is driven and rotated by a pulse motor 16. The sample S to be measured is attached to the X-ray condensing point O at the tip of the sample holder 15. By driving the three pulse motors 12, 14, and 16 to rotate the holders 11, 13, and 15, the sample S is rotated three-dimensionally. As a result, various regions on the surface of the sample S are X-rayed. It can be carried to the condensing point O of R.
[0018]
A PSPC (Position Sensitive Proportional Counter) 17 as an X-ray detector is disposed on the opposite side of the holders 11, 13, and 15 with respect to the sample S. The PSPC 17 is also called a position-sensitive X-ray detector, and its detailed structure is widely known and will not be described in detail. Basically, the PSPC 17 is internally passed through an arc-shaped opening 18. It is an X-ray detector that simultaneously measures positional information and X-ray intensity in the direction of diffraction angle 2θ with respect to X-rays to be captured. The X-ray diffracted by the sample S is taken into the PSPC 17 through the opening 18 and the positional information and the X-ray intensity regarding the X-ray are simultaneously measured. Based on the measurement result, the crystal structure inside the sample S is determined.
[0019]
In the microregion X-ray diffractometer 10 as described above, the X-ray condensing device 1 is disposed on the X-ray optical axis between the X-ray tube 19 and the sample S. As shown in FIG. 1, the X-ray condensing device 1 is disposed on a traveling path of X-rays R that are radiated from an X-ray source F and travel, and has a flat plate-shaped first flat plate monochromator 2a, It has the 2nd flat plate monochromator 2b of the flat plate shape arrange | positioned in the downstream position of the 1st flat plate monochromator 2a regarding the X-ray advancing path | route.
[0020]
Both of these monochromators 2a and 2b are made of pyrolithic graphite, that is, a crystalline material formed by thermal synthesis of graphite into a desired flat plate shape. This pyrolithic graphite has the characteristic that the mosaic angle width is wide as indicated by the symbol P in FIG. 4, and therefore has the characteristic that the diffracted X-ray divergence angle is large and the diffracted X-ray intensity is high.
[0021]
The first flat plate monochromator 2a and the second flat plate monochromator 2b are arranged so as to cross each other. In the present embodiment, the first flat monochromator 2a is arranged in the vertical direction and the second flat monochromator 2b is arranged in the horizontal direction. Although the relative angle between the two monochromators 2a and 2b is considered to be substantially a right angle, various values may be taken depending on the situation. What is important is that both the monochromators 2a and 2b are set at an appropriate relative angle so that the X-ray R can be focused in a point-like manner at the target focusing point O.
[0022]
Since the X-ray condensing apparatus 1 of the present embodiment is configured as described above, the X-rays generated from the dotted X-ray source F are 2 of the first flat plate monochromator 2a and the second flat plate monochromator 2b. After being diffracted by a single monochromator, the light is condensed in a spot shape at a condensing point O. Since the mosaic angle width of pyrolithic graphite constituting the first flat monochromator 2a is about 0.3 ° to 0.5 ° in half width, the X-ray diffracted by the first flat monochromator 2a is monochromatic. The light is condensed linearly at a position Q symmetrical about the X-ray source F with the meter 2a as the center. The angular width of the diffracted X-ray at that time corresponds to the mosaic angular width. By diffracting the X-rays collected linearly by the second flat plate monochromator 2b, the X-rays R can be finally focused on the target condensing point O. If a sample is placed at the condensing point O, a high-intensity X-ray can be irradiated to a minute region of the sample.
[0023]
According to the X-ray condensing apparatus of the present embodiment, when the X-ray optical system is configured using the collimator 51 as shown in FIG. 7, or using a crystal having a narrow mosaic angle width such as germanium or silicon. Compared with the case where a spectroscopic optical system is constructed, a focused X-ray beam having high intensity can be obtained. Moreover, in the X-ray condensing apparatus of this embodiment, it is not necessary to process the X-ray reflecting surface into a cylindrical surface shape or the like, and it is not necessary to curve the flat plate monochromators 2a and 2b. The device can be made very easily.
[0024]
Since there is a mechanical distance between the first flat plate monochromator 2a and the second flat plate monochromator 2b, the X-ray source F and the condensing point O are not strictly symmetrical. It will not be. In addition, regarding the monochromators 2a and 2b made of pyrolithic graphite, the X-rays penetrate into the interior of the monochromators 2a and 2b, so that the diffracted X-ray beam spreads in the thickness direction of the monochromators. There is a risk of blurring at the focal point. However, the blur can be reduced by reducing the thickness of the monochromators 2a and 2b. A specific thickness dimension is desirably the same as that of the X-ray source F, and is set to about 0.1 mm, for example.
[0025]
Note that, as shown in FIG. 5, the first flat plate monochromators 2a and 2b shown in FIG. However, these monochromators 2a and 2b can be curved so that the X-ray incident surface is concave as shown in FIG. The divergence angle θ2 of the incident X-ray R that can be taken into the monochromators 2a and 2b in the curved state shown in FIG. 6 can be made larger than the divergence angle θ1 in the planar state shown in FIG. As a result, the X-ray intensity of the characteristic X-ray obtained when the monochromators 2a and 2a are curved can be made stronger than the intensity in the planar state. That is, it is possible to obtain an X-ray beam having an angle wider than the mosaic angle width of Pyrolithic graphite by curving the flat plate chromometers 2a and 2b.
[0026]
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.
For example, in the above embodiment, pyrolithic graphite is used as a crystal having a wide mosaic angle width, but other crystals can be used as long as the crystal has a wider mosaic angle width than a complete crystal made of a single crystal such as germanium or silicon. Can also be used. Moreover, in the said embodiment, although the X-ray condensing apparatus of this invention was applied to the micro area | region X-ray-diffraction apparatus, this invention is applied to the other arbitrary X-ray apparatuses which need to condense an X-ray. Can do.
[0027]
【The invention's effect】
According to the X-ray concentrating device of claim 1, the X-rays generated from the X-ray source are punctured by diffracting the X-rays by a pair of flat plate monochromators formed of crystals having a wide mosaic angle width. Can be focused. Compared to the case where an X-ray optical system using a collimator is used, or a case where a spectroscopic optical system is configured using a crystal having a narrow mosaic angle width such as germanium or silicon, a focused X-ray beam having a higher intensity is used. Can be obtained. In addition, there is no need to process the X-ray reflecting surface into a cylindrical shape or to bend the entire monochromator with high accuracy, and the simple monochromator is used because it is simply a flat monochromator. it can.
[0028]
The X-ray condensing apparatus according to claim 2 can be formed using pyrolithic graphite which is readily available at present. Since this crystal has a larger mosaic angle width than a single crystal monochromator, it is possible to obtain diffracted X-rays with high intensity.
[0029]
According to the X-ray condensing apparatus of the third aspect, it is possible to obtain a wide mosaic angle width as compared with the single crystal monochromator, and thus to obtain a diffracted X-ray having a high intensity.
[0030]
According to the X-ray condensing apparatus of the fourth aspect, the divergence angle of the incident X-ray that can be taken into the monochromator can be increased, and therefore the intensity of the X-ray diffracted by the monochromator can be increased. .
[0031]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an X-ray focusing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of usage of the X-ray focusing apparatus.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an X-ray measurement system for measuring a mosaic angle width related to a crystal.
FIG. 4 is a graph showing the mosaic angle width for crystals.
FIG. 5 is a diagram showing a divergence angle of incident X-rays that can be captured by a flat plate monochromator.
FIG. 6 is a diagram showing a divergence angle of incident X-rays that can be captured by a curved flat plate monochromator.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional X-ray optical system for narrowing the cross-sectional shape of an X-ray beam.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional X-ray focusing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray condensing device 2a 1st flat plate monochromator 2b 2nd flat plate monochromator 10 Micro area | region X-ray diffractometer 11, 13, 15 Holder 12, 14, 16 Pulse motor 17 PSPC
18 Opening 19 X-ray tube F X-ray source L Sample axis R X-ray S Sample W Mosaic angle width O X-ray condensing point

Claims (4)

X線源から放射された特性X線を集光するX線集光装置において、
X線源から放射されて進行するX線の進行経路上に配設されていて平板形状の第1平板モノクロメータと、
X線進行経路に関してその第1平板モノクロメータの下流位置に配設されていて平板形状の第2平板モノクロメータとを有し、
前記第1平板モノクロメータと前記第2平板モノクロメータとは互いに直角の位置関係で配置され、さらに
前記第1平板モノクロメータ及び第2平板モノクロメータは、モザイク結晶によって形成される
ことを特徴とするX線集光装置。
In an X-ray condensing apparatus for condensing characteristic X-rays emitted from an X-ray source,
A flat plate-shaped first flat plate monochromator disposed on the X-ray traveling path radiated from the X-ray source;
A flat plate-shaped second flat plate monochromator disposed downstream of the first flat plate monochromator with respect to the X-ray traveling path;
Wherein the first flat plate monochromator and the second flat monochromator are arranged in perpendicular position relative to each other, further wherein the first flat monochromator and a second flat monochromator, characterized in that it is formed by a mosaic crystal X-ray condensing device.
請求項1記載のX線集光装置において、前記モザイク結晶のモザイク角度幅は、前記モザイク結晶に平行X線ビームを照射しながら該モザイク結晶を微小角度範囲内でω回転させたときに得られる回折線図形のω角度で見たときに、0.3°〜1°の範囲にあることを特徴とするX線集光装置。In X-ray focusing device according to claim 1, mosaic angular width of the mosaic crystal, obtained when the mosaic crystal while applying a parallel X-ray beam on the mosaic crystal is rotated ω within a very small angle range An X-ray condensing device having a range of 0.3 ° to 1 ° when viewed at a ω angle of a diffraction line figure to be obtained. 請求項1又は請求項2記載のX線集光装置において、前記第1平板モノクロメータ及び前記第2平板モノクロメータを形成する前記モザイク結晶は、パイロリテックグラファイトによって形成されることを特徴とするX線集光装置。3. The X-ray concentrating device according to claim 1, wherein the mosaic crystal forming the first flat plate monochromator and the second flat plate monochromator is formed of pyrolithic graphite. Line concentrator. X線源から放射された特性X線を集光するX線集光装置において、
X線源から放射されて進行するX線の進行経路上に配設されていて平板形状の結晶をそのX線入射面が凹面となるように湾曲させて成る第1モノクロメータと、
X線進行経路に関してその第1モノクロメータの下流位置に配設されていて平板形状の結晶をそのX線入射面が凹面となるように湾曲させて成る第2モノクロメータとを有し、
前記第1モノクロメータと前記第2モノクロメータとはそれらのX線回折面が互いに直角の位置関係で配置され、
前記第1モノクロメータ及び第2モノクロメータは、モザイク結晶によって形成される
ことを特徴とするX線集光装置。
In an X-ray condensing apparatus for condensing characteristic X-rays emitted from an X-ray source,
A first monochromator which is disposed on a traveling path of X-rays radiated from an X-ray source and is formed by bending a flat crystal so that its X-ray incident surface is concave;
A second monochromator that is disposed downstream of the first monochromator with respect to the X-ray traveling path and is formed by bending a flat crystal so that the X-ray incident surface is concave;
The first monochromator and the second monochromator are arranged such that their X-ray diffraction surfaces are perpendicular to each other,
The first monochromator and a second monochromator, X-rays condensing apparatus characterized by being formed by a mosaic crystal.
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