JP4860418B2

JP4860418B2 - Ｘ線光学系

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Publication number: JP4860418B2
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Authority: JP
Inventors: 隆二松尾; 光越前屋; 剛藤縄
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Current assignee: Rigaku Corp
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Filing date: 2006-10-10
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Description

本発明は、断面がライン状のＸ線ビームを、ポリキャピラリーを用いて、ポイント状に集束する集束ビームに変換するＸ線光学系に関するものである。

Ｘ線回折装置において、断面がライン状のＸ線ビームを発生するＸ線源を用いる場合に、平行ビーム法の光学系と集中法の光学系を容易に切り換えることができるようにした技術が次の特許文献１に開示されている。
特開２００３−１９４７４４号公報

図１３は特許文献１において平行ビーム法の光学系を選択した場合のＸ線回折装置の入射光学系を示す斜視図である。Ｘ線源１０が発生するＸ線ビーム１２は、その断面がライン状である。このＸ線ビーム１２は、アパーチャスリット板１４の第２開口１６を通過してから、放物面多層膜ミラー１８で反射して、平行ビーム２０となる。この平行ビーム２０は、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過してから、ソーラスリット２６と発散スリット２８を通過して、試料に向かうことになる。試料に照射されるものは平行ビーム２０である。

図１４は特許文献１において集中法の光学系を選択した場合のＸ線回折装置の入射光学系を示す斜視図である。図１３と比較して、光路選択スリット装置２２が、その中心の周りに１８０度だけ回転していて、開口２４の位置が右側にシフトしている。断面がライン状のＸ線ビーム１２は、アパーチャスリット板１４の第１開口１５を通過する。このＸ線ビーム１２は発散していくビームである。この発散ビームは、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過してから、ソーラスリット２６と発散スリット２８を通過して、試料に向かうことになる。試料に照射されるものは発散ビーム１２であり、集中法のＸ線回折装置の入射ビームとして利用できる。この発散ビームの発散角は発散スリット２８のスリット幅によって規定される。

図１３と図１４に示す入射光学系を用いると、Ｘ線回折装置において、光路選択スリット装置２２を回転するだけで、平行ビーム法と集中法を容易に切り換えることができる。この場合、試料上のＸ線照射領域の高さＨ（図１３と図１４における上下方向の寸法）は、ライン状のＸ線源１０の長さＬと同程度である。

ところで、本発明は、ポリキャピラリーを用いて平行ビームを集束ビームに変換することに関係があるが、この点については、次の特許文献２に開示されている。
特公平７−４００８０号公報

この特許文献２は、試料の微小部にＸ線を照射するために、ポリキャピラリーの一端が平行ビームを受け入れるようになっており、他端が集束ビームを出射するようになっている。このポリキャピラリーを用いることで、単位面積当たりのＸ線強度が大きな集束ビームを得ることができる。

また、本発明は、ポリキャピラリーと放物面多層膜ミラーを組み合わせることに関係があるが、平板状のモノクロメータとポリキャピラリーを組み合わせることについては、次の特許文献３に示唆されている。
特開２００４−２０５３０５号公報

この特許文献３は、全反射蛍光Ｘ線分析装置において、Ｘ線源から放出されたＸ線を平板状のモノクロメータで単色化してから、全反射式の１本のキャピラリーチューブに入射している。そして、このキャピラリーチューブの出口のところで内径が絞られていて集束ビームが出射するようになっている。さらに、１本のキャピラリーチューブを用いる代わりに、複数のキャピラリーチューブを束ねたものを用いてもよいとの記述がある。

図１３の平行ビーム法において、試料上の微小部のＸ線回折測定を実施しようとする場合は、微小部だけにＸ線ビームが当たるように、試料に到達するＸ線ビームの断面寸法を小さくする必要がある。そのための第１の方法は、ライン状のＸ線源の代わりに、ポイント状のＸ線源を使うことである。また、第２の方法は、図１５に示すように、多層膜ミラー１８の後方に、小さな開口３０を形成した微小部用の選択スリット装置３２を配置するとともに、発散スリット２８のところに高さ制限スリット３４を追加することである（すなわち、微小部用のダブルスリット光学系とする）。第１の方法を採用すると、ライン状のＸ線源のほかにポイント状のＸ線源を準備するか、あるいは、ラインフォーカスとポイントフォーカスの切り換えが可能なＸ線管を準備する必要がある。また、第２の方法を採用すると、平行ビーム２０の大部分が選択スリット装置３２と高さ制限スリット３４で遮られて、試料に到達するＸ線ビーム２１の強度が著しく低下する。

ところで、上述の特許文献２に開示された技術を用いると、平行ビームから、ポイント状に集束する集束ビームは得られるが、そのビームは単色化されていない。また、受け入れる平行ビームとしては、断面が円形の平行ビームを想定していると考えられ、断面がライン状のＸ線ビームをポイント状に集束することには触れていない。さらに、ポイント状に集束するビームを用いる光学系を、別の光学系に切り換えることにも触れていない。

上述の特許文献３に開示された技術を用いると、平板モノクロメータを用いているので、単色化されて、かつ、ポイント状に集束する集束ビームが得られる。しかし、受け入れる平行ビームとしては、断面が円形の平行ビームを想定していると考えられ、断面がライン状のＸ線ビームをポイント状に集束することには触れていない。さらに、ポイント状に集束するビームを用いる光学系を、別の光学系に切り換えることにも触れていない。

本発明の目的は、断面がライン状のＸ線ビームを発生するＸ線源を用いたままで、ライン状のＸ線ビームとポイント状のＸ線ビームを選択的に得られるようにして、かつ、ポイント状のＸ線ビームを選択した場合に、その単位面積当たりのＸ線強度を大きくできるＸ線光学系を提供することにある。

本発明に係るＸ線光学系は、Ｘ線回折測定に用いるＸ線光学系であって、次のものを備えている。（ア）断面がライン状のＸ線ビームを発生するＸ線源。（イ）前記Ｘ線ビームの断面の長手方向に垂直な方向と前記Ｘ線ビームの進行方向とを含む平面（以下、特定平面という）内において前記Ｘ線ビームが所定の発散角で発散していく発散ビームの経路。（ウ）前記特定平面内において前記Ｘ線ビームが平行に進行する平行ビームの経路。（エ）前記Ｘ線源と前記平行ビームの経路との間に配置された放物面多層膜ミラーであって、前記特定平面内において放物線の形状をしている反射面を備えていて、前記放物線の焦点が前記Ｘ線源の位置にあり、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線ビームを前記反射面で反射することで前記平行ビームを生み出す放物面多層膜ミラー。（オ）前記発散ビームと前記平行ビームの任意の一方を通過させて他方を遮断できる光路選択スリット装置。（カ）前記光路選択スリット装置の後方における前記平行ビームの経路中に着脱可能に挿入されるポリキャピラリーであって、前記平行ビームを受け入れて前記Ｘ線回折測定用の試料上にポイント状に集束する集束ビームを出射し、前記特定平面内で回転調整が可能なポリキャピラリー。

ポリキャピラリーは、好ましくは、前記Ｘ線ビームの断面の長手方向と前記Ｘ線ビームの進行方向とを含む平面内で回転調整機能を有しないものである。上述の特定平面内での回転調整機能があれば足りる。

本発明のＸ線光学系は、好ましくは、前記ポリキャピラリーと前記試料との間に配置可能な出射幅制限スリットをさらに備えるものである。

ポリキャピラリーの形状については、平行ビームを受け入れる端部を、断面がライン状の平行ビームを受け入れるように細長くすることができる。すなわち、外形が偏平状のポリキャピラリーとすることができる。

ポリキャピラリーは、断面がライン状のＸ線ビームの縦発散を制限するためのソーラスリットと交換可能となるように配置することができる。ポリキャピラリーをＸ線経路に挿入した場合には、ポイント状に集束する集束ビームを得ることができ、一方、縦発散制限のソーラスリットを挿入した場合には、断面がライン状の平行ビームまたは発散ビームを得ることができる。

本発明のＸ線光学系によれば、断面がライン状のＸ線ビームを発生するＸ線源を用いたままで、ライン状のＸ線ビームとポイント状のＸ線ビームを選択的に得ることができて、かつ、ポイント状のＸ線ビームを選択した場合に、その単位面積当たりのＸ線強度を大きくできる。

以下，図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図１は、本発明のＸ線光学系の第１実施例の斜視図である。このＸ線光学系は、断面がライン状の平行ビームが得られる第１状態と、断面がライン状の発散ビームが得られる第２状態と、断面がポイント状に集束する集束ビームが得られる第３状態が可能であり、オペレータの希望により、そのいずれかを選択することができる。図１は第３状態の斜視図である。このＸ線光学系は、Ｘ線源１０と、アパーチャスリット板１４が付属する放物面多層膜ミラー１８と、光路選択スリット装置２２と、ポリキャピラリー３６と、出射幅制限スリット３８を備えている。さらに、交換部品として、ソーラスリット２６と発散スリット２８も備えている。ポリキャピラリー３６と出射幅制限スリット３８の組み合わせは、ソーラスリット２６と発散スリット２８の組み合わせと交換が可能である。すなわち、ポリキャピラリー３６と出射幅制限スリット３８は、放物面多層膜ミラー１８から出てくる平行ビーム２０の経路中に着脱可能に挿入されていて、この経路から取り外すことができる。そして、その空いたところに、ソーラスリット２６と発散スリット２８を挿入することができる。

図１において、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を図示の方向に設定する。すなわち、Ｘ線源１０から集束ビームの集束点４２に向かう方向（Ｘ線ビームの進行方向）がＸ軸であり、ライン状のＸ線源１０が細長く延びる方向がＺ軸であり、Ｘ軸とＺ軸に垂直な方向がＹ軸である。このＹ軸は、Ｘ線ビームの断面の長手方向（Ｚ軸）に垂直な方向に相当する。本発明において、平行ビームとは、ＸＹ平面（Ｘ線ビームの断面の長手方向に垂直な方向とＸ線ビームの進行方向とを含む平面）内でＸ線が平行化されているものを指し、発散ビームとは、ＸＹ平面内でＸ線が発散しているものを指す。したがって、平行ビームであっても、ＺＸ平面内では平行化されているか発散しており、また、発散ビームであっても、ＺＸ平面内では平行化されているか発散している。上述のＸＹ平面が本発明における特定平面に相当する。

Ｘ線源１０は、断面がライン状のＸ線ビーム１２を発生するものである。このＸ線源１０は、例えば、回転対陰極Ｘ線管からラインフォーカスでＸ線ビームを取り出したものである。このＸ線ビーム１２は、回転対陰極Ｘ線管から取り出した直後における断面寸法が、例えば、８ｍｍ×０．０４ｍｍである。このＸ線ビーム１２は進行するに従って徐々に発散していく。

アパーチャスリット板１４は多層膜ミラー１８の端面にネジで固定されていて両者は一体化されている。アパーチャスリット板１４には、発散ビーム用の第１開口１５と、平行ビーム用の第２開口１６が形成されている。ＣｕＫα用のアパーチャスリット板について述べると、開口１５の寸法は、幅が１．１ｍｍ、長さが約１３ｍｍである。開口１６の寸法は、幅が０．７ｍｍ、長さが約１３ｍｍである。

多層膜ミラー１８の反射面４０は、ＸＹ平面内において放物線の形状をしており、この放物線の焦点位置にＸ線源１０が来るように、多層膜ミラー１８が配置されている。反射面４０で反射したＸ線ビームは平行ビーム２０となる。反射面４０は、重元素と軽元素を交互に積層した人工多層膜からなり、その積層周期は，放物面に沿って連続的に変化している。これにより、特定の波長のＸ線（この実施例ではＣｕＫα線）について、反射面上のすべての位置でブラッグの回折条件を満足する。この種の放物面多層膜ミラーは、例えば、次の特許文献４に開示されている。
特開平１１−２８７７７３号公報

多層膜ミラー１８は特定波長のＸ線だけを選択的に反射して（すなわち単色化して）平行ビームとするので、モノクロメータである。

光路選択スリット装置２２は概略円盤状であり、ひとつの細長い開口２４を備えている。開口２４の寸法は、幅が３ｍｍ、長さが約１２ｍｍである。この光路選択スリット装置２２はその中心の回りに１８０°回転させることができる。開口２４の形成位置は光路選択スリット装置２２の中心に対して偏心している。図１の状態では、中心の左側に開口２４が位置していて、多層膜ミラー１８からの平行ビーム２０だけを通過させる。この状態の光路選択スリット装置２２を１８０°回転させると，中心の右側に開口２４がシフトすることになり、この場合は、後述するように、発散ビームだけを通過させる。

図２（Ａ）はポリキャピラリー３６の斜視図である。Ｘ線用のポリキャピラリーは、典型的には、多数のキャピラリー（例えば、極細のガラス管）を束ねたものであって、それぞれのキャピラリーの内面においてＸ線が全反射するようになっている。この実施例で用いているポリキャピラリー３６はモノリシックタイプであって、軸方向に垂直な断面においてハニカム構造３７（蜂の巣構造）になっている。もちろん、本発明は、円筒形のガラス管を束ねたタイプのポリキャピラリーを用いることもできる。

図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すポリキャピラリー３６の平面断面図である。このポリキャピラリー３６の一端４４は、各キャピラリーが実質的に平行に配列されている。これにより、平行ビーム２０を受け入れることができて、この平行ビームをキャピラリーの内面で全反射させる。ポリキャピラリー３６の他端４６は、各キャピラリーの延びる方向が集束点４２に向かっている。他端４６から出射された集束ビーム４８は集束点４２において集束する。すなわち、ポイント状に集束する。一端４４から他端４６に向かって、各キャピラリーの内径は徐々に細くなっていき、かつ、ゆるやかに曲がっている。そして、所定の波長のＸ線（ここではＣｕＫα線）が全反射するときの臨界角θｃよりも小さい角度でＸ線ビームがキャピラリーの内面に当たるように、キャピラリーの内面はゆるやかな曲率となっている。全反射臨界角θｃは、使用する波長と、キャピラリーの内面の材質とに依存する。ＣｕＫα線の場合を例にとると、キャピラリーの内面の材質がＳｉやＳｉＯ２のときは全反射臨界角θｃが約０．２°である。ＣｕやＦｅのときは約０．４°、ＡｕやＰｔのときは約０．６°である。このポリキャピラリー３６の全長Ｌ１は約４０ｍｍ、他端４６から集束点４２までの距離Ｌ２は９８ｍｍ、一端４４の入射口径Ｄは約１０ｍｍである。

図１に戻って、出射幅制限スリット３８には円形の開口３９が形成されている。この出射幅制限スリット３８は、ポリキャピラリー３６から出射された集束ビーム４８の断面寸法を制限する機能をもっている。また、この出射幅制限スリット３８は、ポリキャピラリー３６以外からやってくる散乱Ｘ線を遮断する機能も備えている。

図３は図１のＸ線光学系の平面図であり、図４は図１のＸ線光学系において集束ビームが得られるＸ線経路に沿った側面図である。図３と図４において、Ｘ線源１０から出射されたＸ線ビーム１２のうち、アパーチャスリット板１４の第１開口１５を通過したものは、光路選択スリット装置２２で遮られる。アパーチャスリット板１４の第２開口１６を通過したＸ線ビーム１２は、多層膜ミラー１８で反射して平行ビーム２０となり、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過する。それから、ポリキャピラリー３６に入って、ポイント状に集束する集束ビーム４８に変換される。集束ビーム４８は出射幅制限スリット３８の開口３９で断面寸法を制限されてから、試料５０上の微小部に集束する。この図面では、試料５０はＸ線回折測定用の試料を想定している。ポリキャピラリー３６の集束点４２の位置に、試料５０上の測定したい微小部をもってくれば、その微小部についてＸ線回折測定が可能になる。

このＸ線光学系によれば、集束点４２のところで、Ｘ線照射領域のサイズは、Ｚ軸方向の寸法が約０．４ｍｍであり、Ｙ軸方向の寸法も約０．４ｍｍとなる。これらの寸法は、Ｘ線の強度分布の半値幅のところで測ったものである。このように、ライン状のＸ線源を用いていても、多層膜ミラーとポリキャピラリーを組み合わせることで、ポイント状に集束する集束ビームを得ることができる。また、図１５に示すようなダブルスリット光学系を採用した場合と比較して、集束点４２のところで、単位面積当たりのＸ線強度が格段に増加する。

断面がライン状の平行ビームを受け入れるので、ポリキャピラリーの角度調整は比較的簡単である。すなわち、図３において、ＸＹ平面内での回転調整（矢印６８で示す）をすることで、平行ビーム２０とポリキャピラリー３６との角度合わせをするができる。回転調整としては、これだけで足りる。図４において、ＺＸ平面内での回転調整（矢印７０で示す）は不要である。その理由は、ＺＸ平面内では、平行ビーム２０は発散しながら進行しているので、これとポリキャピラリー３６との厳密な角度合わせは意味がないからである。

図５はポリキャピラリーの変更例の斜視図である。このポリキャピラリー５２は全体として偏平な形状をしており、断面がライン状のＸ線ビームを受け入れるためのものとして、専用に作られたものである。すなわち、平行ビームを受け入れる側の端部が、断面がライン状のＸ線ビームを受け入れるのに都合が良いように、細長くなっている。このポリキャピラリー５２を、図１におけるポリキャピラリー３８（軸方向に垂直な断面の外形が円形である）の代わりに使うことができる。

図６は図１のＸ線光学系の第１状態の斜視図である。すなわち、断面がライン状の平行ビームが得られる状態である。図６の状態を得るには、図１に示す状態から、ポリキャピラリー３６と出射幅制限スリット３８をＸ線経路から取り外して、代わりに、ソーラスリット２６と発散スリット２８をＸ線経路に挿入する。図７は図６の状態の平面図である。ただし、ソーラスリットは省略してある。図６と図７において、Ｘ線源１０から出射されたＸ線ビーム１２のうち、アパーチャスリット板１４の第１開口１５を通過したものは、光路選択スリット装置２２で遮られる。アパーチャスリット板１４の第２開口１６を通過したＸ線ビーム１２は、多層膜ミラー１８で反射して平行ビーム２０となり、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過する。それから、この平行ビーム２０は、ソーラスリット２６により、縦方向の発散（ＺＸ平面内での発散）が制限される。その後、平行ビーム２０は、発散スリット２８を通過してから、試料５０（図７を参照）に入射する。発散スリット２８は、電動モータによってその開口幅が制御可能であり、かつ、各スリット片は、Ｘ線の進行方向に対してほぼ垂直な方向に（すなわち図７の矢印５４で示す方向に）移動できる。平行ビーム２０のすべてを利用する場合は、平行ビーム２０を遮らないように発散スリット２８は最大の開口幅にしておく。ビーム幅を所定値に制限したい場合は、希望するビーム幅になるように、発散スリット２８のスリット幅を制御する。図７では、試料５０はＸ線回折測定用の試料を想定している。この第１状態では、平行ビーム２０が試料５０に照射されるので、平行ビーム法のＸ線回折測定が可能である。

図６において、ソーラスリット２６の代わりに、チャンネルカット結晶を挿入することもできる。

図８は図１のＸ線光学系の第２状態の斜視図である。すなわち、断面がライン状の発散ビームが得られる状態である。図８の状態を得るには、図６に示す状態から、光路選択スリット装置２２をその中心の周りに１８０°回転させる。図９は図８の状態の平面図である。ただし、ソーラスリットは省略してある。図８と図９において、Ｘ線源１０から出射されたＸ線ビーム１２のうち、アパーチャスリット板１４の第２開口１６を通過したＸ線ビーム１２は、多層膜ミラー１８で反射して平行ビーム２０となるが、これは光路選択スリット装置２２で遮られる。Ｘ線源１０から出射されたＸ線ビーム１２のうち、アパーチャスリット板１４の第１開口１５を通過したものは、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過する。それから、ソーラスリット２６で縦方向の発散（ＺＸ平面内での発散）が制限されて、発散スリット２８で発散角が制限されてから、試料５０（図９を参照）に入射する。図９では、試料５０はＸ線回折測定用の試料を想定している。この第２状態では、発散ビーム１２が試料５０に照射されるので、集中法のＸ線回折測定が可能である。

図３に示す第３状態と、図７に示す第１状態と、図９に示す第２状態とにおいて、試料５０上のＸ線照射領域の中心位置は、互いに一致している。すなわち、そのような条件になるように、多層膜ミラー１８の配置位置が定められている。

次に、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、上述の第１実施例において、小角散乱測定用の光学系にも切換可能にしたものである。図１０は第２実施例の斜視図である。図１０のＸ線光学系は、第１実施例のＸ線光学系に小角選択スリット装置５６を追加したものである。図１１は図１０のＸ線光学系の平面図である。図１０と図１１において、光路選択スリット装置２２の後方に小角選択スリット装置５６が配置されている。この小角選択スリット装置５６は概略円盤状であり、その中心に対して１８０°の回転対称の位置に、細束スリット５８と通過用開口６０とを備えている。細束スリット５８は、多層膜ミラー１８で反射した平行ビーム２０の幅を制限する（狭くする）ためのものであり、幅が０．０３ｍｍ、高さが約１２ｍｍである。一方、通過用開口６０は、Ｘ線ビームを単に通過させるためのものであり、幅が３ｍｍ、高さが約１２ｍｍである。

図１０と図１１において、Ｘ線源１０から出射されたＸ線ビーム１２のうち、アパーチャスリット板１４の第１開口１５を通過したものは、光路選択スリット装置２２で遮られる。アパーチャスリット板１４の第２開口１６を通過したＸ線ビーム１２は、多層膜ミラー１８で反射して平行ビーム２０となり、光路選択スリット装置２２の開口２４を通過する。そして、小角選択スリット装置５６の細束スリット５８でビーム幅が制限されて、幅の細い平行ビーム６６となる。この平行ビーム６６は、ソーラスリット２６で縦方向の発散（ＺＸ平面内での発散）が制限されてから、発散スリット２８（散乱線防止スリットとして機能する）を通過して、試料５０（図１１を参照）に入射する。図１１では、小角散乱測定を実施するための試料５０を示している。この光学系は、多層膜ミラー１８によるビームの平行化と細束スリット５８によるビームの細幅化によって、小角散乱用のビーム６６を作っている。図１０において、小角散乱測定用の光学系から、ポイント状に集束する集束ビーム用の光学系に切り換えるには、小角選択スリット装置５６とソーラスリット２６と発散スリット２８をＸ線経路から取り外して、空いたところに、ポリキャピラリー３６と出射幅制限スリット３８を挿入する。

この第２実施例は、図１０に示す状態から、通常の幅の平行ビームを取り出す光学系、または、発散ビームを取り出す光学系に切り換えることができる。そのためには、光路選択スリット装置２２と小角選択スリット装置５６の回転位置を変更すればよい。この点を以下に説明する。

図１２（Ａ）は小角散乱用の光学系を作る状態である。光路選択スリット装置２２の開口２４が回転中心線６２の左側に位置する。そして、小角選択スリット装置５６では、細束スリット５８が回転中心線６４の左側に位置し、通過用開口６０が回転中心線６４の右側に位置する。すなわち、図１２（Ａ）の状態は、図１０に示す状態と同じである。

図１２（Ｂ）は通常の幅の平行ビームを取り出す光学系を作る状態である。光路選択スリット装置２２は、図１２（Ａ）の状態と同様に、その開口２４が回転中心線６２の左側に位置する。小角選択スリット装置５６については、図１２（Ａ）の状態から１８０°回転して、細束スリット５８が回転中心線６４の右側に位置し、通過用開口６０が回転中心線の左側に位置する。これにより、多層膜ミラーからの平行ビームが、光路選択スリット装置２２の開口２４と、小角選択スリット装置の通過用開口６０を通過する。

図１２（Ｃ）は発散ビームを取り出す光学系を作る状態である。光路選択スリット装置２２は、図１２（Ａ）の状態から１８０°回転して、その開口２４が回転中心線６２の右側に位置する。小角選択スリット装置５６については、図１２（Ａ）の状態と同様に、細束スリット５８が回転中心線６４の左側に位置し、通過用開口６０が回転中心線の右側に位置する。多層膜ミラーからの平行ビームは光路選択スリット装置２２で遮られる。Ｘ線源からの発散ビームは光路選択スリット装置２２の開口２４と、小角選択スリット装置５６の通過用開口６０を通過する。

ところで、小角散乱測定用の光学系と、平行ビームを取り出す光学系と、発散ビームを取り出す光学系を、互いに切換可能にしたＸ線光学系については、次の特許文献５に開示されている。
特開２００４−９３４９２号公報

図１０に示す第２実施例は、この特許文献５に開示されたＸ線光学系において、さらに、ポリキャピラリーを用いたポイント状の集束ビーム光学系を選択肢のひとつとして加えたものである。

本発明のＸ線光学系の第１実施例の斜視図である。ポリキャピラリーの斜視図と平面断面図である。図１のＸ線光学系の平面図である。図１のＸ線光学系において集束ビームが得られるＸ線経路に沿った側面図である。ポリキャピラリーの変更例の斜視図である。図１のＸ線光学系の第１状態の斜視図である。図６の状態の平面図である。図１のＸ線光学系の第２状態の斜視図である。図８の状態の平面図である。第２実施例の斜視図である。図１０のＸ線光学系の平面図である。光路選択スリット装置と小角選択スリット装置の３種類の組み合わせ状態を示す斜視図である。特許文献１において平行ビーム法の光学系を選択した場合のＸ線回折装置の入射光学系を示す斜視図である。特許文献１において集中法の光学系を選択した場合のＸ線回折装置の入射光学系を示す斜視図である。微小部測定用のＸ線ビームを作るための従来の方法を示す斜視図である。

１０Ｘ線源
１２Ｘ線ビーム
１４アパーチャスリット板
１８放物面多層膜ミラー
２０平行ビーム
２２光路選択スリット装置
２６ソーラスリット
２８発散スリット
３６ポリキャピラリー
３８出射幅制限スリット
４２集束点
４８集束ビーム
５６小角選択スリット装置

Claims

次のものを備える、Ｘ線回折測定に用いるＸ線光学系。
（ア）断面がライン状のＸ線ビームを発生するＸ線源。
（イ）前記Ｘ線ビームの断面の長手方向に垂直な方向と前記Ｘ線ビームの進行方向とを含む平面（以下、特定平面という）内において前記Ｘ線ビームが所定の発散角で発散していく発散ビームの経路。
（ウ）前記特定平面内において前記Ｘ線ビームが平行に進行する平行ビームの経路。
（エ）前記Ｘ線源と前記平行ビームの経路との間に配置された放物面多層膜ミラーであって、前記特定平面内において放物線の形状をしている反射面を備えていて、前記放物線の焦点が前記Ｘ線源の位置にあり、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線ビームを前記反射面で反射することで前記平行ビームを生み出す放物面多層膜ミラー。
（オ）前記発散ビームと前記平行ビームの任意の一方を通過させて他方を遮断できる光路選択スリット装置。
（カ）前記光路選択スリット装置の後方における前記平行ビームの経路中に着脱可能に挿入されるポリキャピラリーであって、前記平行ビームを受け入れて前記Ｘ線回折測定用の試料上にポイント状に集束する集束ビームを出射し、前記特定平面内で回転調整が可能なポリキャピラリー。
請求項１に記載のＸ線光学系において、前記ポリキャピラリーは、前記Ｘ線ビームの断面の長手方向と前記Ｘ線ビームの進行方向とを含む平面内で回転調整機能を有しないことを特徴とするＸ線光学系。
請求項１または２に記載のＸ線光学系において、前記ポリキャピラリーと前記試料との間に配置可能な出射幅制限スリットをさらに備えることを特徴とするＸ線光学系。
請求項１から３までのいずれか１項に記載のＸ線光学系において、前記ポリキャピラリーは、前記平行ビームを受け入れる端部が、断面がライン状の平行ビームを受け入れるように細長くなっていることを特徴とするＸ線光学系。
請求項１から４までのいずれか１項に記載の前記Ｘ線光学系において、前記ポリキャピラリーは、断面がライン状のＸ線ビームの縦発散を制限するためのソーラスリットと交換可能に配置されることを特徴とするＸ線光学系。