JP4724885B2 - Ｘ線ビームの走査方法及び装置 - Google Patents

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Description

本願発明は、きわめて簡単な装置により、Ｘ線ビームを一定の方向に走査することができるが、走査方向と直行する方向にはずれを生じないＸ線ビームの走査方法及び装置に関する。
従来、Ｘ線の屈折率が通常きわめて１に近いため、光と異なり、屈折を利用してＸ線の方向を変えることは、きわめて困難であると考えられていた。そこで、Ｘ線の方向を変更するには、反射鏡を利用したＸ線の反射を利用していた。しかしながら、反射を利用する場合には、反射鏡のわずかなブレでも焦点位置が離れてしまうという欠点があった。このため、屈折を利用することが考えられている（例えば、特許文献１，２参照）。
この場合も、焦点は固定位置であり、走査することは考えられていない。光線における走査の技術が必ずしも利用できるわけでもない。
特開平３−１６０４００号公報 特開２００１−４７９５号公報
Ｘ線反射鏡を用いる場合、扱えるX線ビームの面積に著しい制限がある。また、波長が短い（硬X線以上）と取り扱いが困難であり、受入角度範囲も非常に狭いという欠点があった。
対称に配置された複数の楔形の物体をX線ビームに挿入し、ビーム方向を軸に2つずつの楔を反対向きに回転させることにより対称軸に沿って、ビーム方向を走査する。
第１に、放射光施設のビーム方向安定化により、データの質が飛躍的に向上し、第２に、X線による構造解析等の現場において、より高い分解能による今まで観察できなかったような、微小な構造変化の検出を可能にし、信頼性の向上が期待できるという効果を奏する。
以下に、図面を用いて本願発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
Ｘ線に対する物質の屈折率ｎの１との差（ｎ−１）は−１０−５程度である。吸収の小さい軽元素で作った楔形のパーツをＸ線のビームに挿入するとスネルの法則に従って、ビームの方向が曲げられる。
図１において、くさび1枚にＸ線ビームが入射したときの、基本的な作用を示している。楔形の材料としては、軽い元素である、ベリリウム、リチウム、アクリル及びカーボン等が適している。例えば、アクリルを材質として用いた45°のくさびにおいては、0.86pmの波長のＸ線に対して0.3”の角度偏差である。
図２において、基本素子を組み合わせ、実際に使用するユニットを形作ったときの動作を説明している。左側は、ユニットの側面図、右側は、上面図である。
ユニットに、左側からＸ線ビームが入射している。上から下に向かって、くさびを45°づつ入射ビーム方向を軸に回転した場合のビームの挙動を図示した。θは角度を表す記号、δは”（秒）程度以下の非常に小さい角度である。従って、図中のX線の航跡の角度はすべて強調してある。
X線（の方向）を走査するときには、４個のくさび形のユニットを入射X線の進む方向を軸として回転させる。X線の入射方向上流から見て、くさび１、２、３、４と呼ぶ。
（１）くさびすべてが、上を向いている。
（２）くさび１、４が反時計方向に４５°、くさび２、３が時計方向に４５°回転している。
（３）くさび１、４が反時計方向に９０°、くさび２、３が時計方向に９０°回転している。
（４）くさび１、４が反時計方向に１３５°、くさび２、３が時計方向に１３５°回転している。
（５）くさび１、４が反時計方向に１８０°、くさび２、３が時計方向に１８０°回転している。すなわち、すべてのくさびが下を向いている。
図２のように楔形のパーツ4個一組を直線上に並べ、対称に回転させると、1軸方向のみの角度スキャンを行うことができ、直行する方向のビームずれを引き起こさずに実現することができる。
Ｘ線の波長、材質に対する屈折率、吸収係数が知られているので、必要な角度、スキャン範囲、使用するＸ線の波長に応じて、連ねるユニット数、材質を決定することができる。
高分解能のＸ線回折実験等において、試料の角度スキャン分解能が高くなると、安定なスキャンが困難になるが、本発明を用いると、試料を動かすかわりにＸ線の入射角をスキャンすることにより微小な角度を安定にスキャンすることと同等の方法が実現できる。
また、放射光施設等におけるビーム方向の揺らぎを相殺するために用いることができる。ビーム角度検出メカニズムを実験装置等の直前に設置し、そこからの出力をこのユニットの回転へフィードバックすることにより実現することができる。
また、ビームに対して試料をスキャンするような分析法にも応用できる。本操作装置から離れた距離に試料を置き角度をスキャンを行う。10メートルの位置で、100”のスキャンで、5mmのビーム移動を実現することができる。
本願発明の基礎となる事項を説明する図 本願発明を説明する図

Claims (3)

  1. Ｘ線ビームの走査装置であって、
    楔形の部材を４個１組として入射Ｘ線ビーム方向に直線状に配置し、
    該４個の部材のうちの、Ｘ線ビームの入射方向上流から見て第１番目と第４番目の楔形の部材と、第２番目と第３番目の楔形の部材とを、入射Ｘ線ビーム方向を軸として、互いに反対方向に回転自在にしたことを特徴とするＸ線ビームの走査装置。
  2. 上記部材の材料は、アクリルであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ビームの走査装置。
  3. Ｘ線ビームの走査方法であって、
    楔形の部材を４個１組として入射Ｘ線ビーム方向に直線状に配置し、
    該４個の部材のうちの、Ｘ線ビームの入射方向上流から見て第１番目と第４番目の楔形の部材と、第２番目と第３番目の楔形の部材とを、入射Ｘ線ビーム方向を軸として、互いに反対方向に回転させることにより、
    一方向には一定角度の走査を可能とするが、該一方向と直交する方向にはずれを起こさないようにしたことを特徴とするＸ線ビームの走査方法。
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