JP5695589B2 - X線強度補正方法およびx線回折装置 - Google Patents
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Description
図1、図2は、それぞれX線回折装置5の構成を模式的に示す斜視図および側面図である。図に示すように、X線回折装置5は、ラスタ素子10、検出器20、アーム30および調整機構(図示せず)を備えており、試料で回折されたX線をラスタ素子10に入射させ、ラスタ素子10を通過した回折X線R0を検出する。本発明のX線強度補正方法では、補正用試料を試料中心S0に設置して、その試料中心S0にX線を照射して蛍光X線を発生させる。そして、生じた蛍光X線をラスタ素子10に入射させて、通過したX線の像を検出し、その像をもとに、ラスタ素子10を調整して、ラスタ素子10の焦点(曲率の中心)を試料中心S0に合わせる。このようにラスタ素子10を調整したX線回折装置5に測定用試料を設置し、入射X線I0を測定用試料に当て、回折X線R0はラスタ素子10を通過させる。その結果、検出された回折X線R0のバックグラウンドの強度には、角度による偏りが生じ難い。
上記のX線回折装置5を用いて行なうことができるX線強度補正方法を説明する。まず、補正用試料をゴニオセンタS0(試料中心)に設置する。補正用試料には、蛍光X線を生じる試料として、Cuターゲットを用いた通常の回折装置では、たとえばFe3O4粉末が挙げられる。このように鉄系の物質が、補正用試料には好ましい。次に、試料中心S0にX線を集光し、集光されたX線により励起された蛍光X線を、固有の焦点を有するラスタ素子10に入射させ、ラスタ素子10を通過した蛍光X線を検出する。調整時はゴニオセンタで点集光するX線ビームを使用し、X線により励起された蛍光X線強度を検出器20でモニタする。
上記のようなX線強度の補正方法を行ない、バックグラウンドの強度を補正した。ラスタ素子10には、厚み1.5mm程度のものを使用した。補正用試料として、Fe3O4粉末を用い、測定用試料としてAl2O3粉末を用いた。検出器20には、TDIスキャン可能なものを用い、ラスタ素子10の配置調整時には、アーム30を固定して蛍光X線を検出し、回折X線検出時には、ラスタ素子10と検出器20とをアーム30により揺動させて、TDIスキャンした。
上記方法の実施例として、試料の周りに温度調節用の機構を設け、In−situで回折X線を検出する場合を、比較例と対比しつつ説明する。図7は、温度調節用の機構を用いた測定を行なう場合の構成を示す側面図である。図7に示すX線回折装置6は、温度保持用の機構として、高温アタッチメント(Anton Peer社製)としてのドーム40を有している。その場合はドーム40内の試料下部のヒータにて試料の温度を高温に維持することができ、In−situでの測定が可能になる。このとき、検出器20としては2次元検出器を用いることができるが、1次元検出器を用いてもよい。このとき、1次元または2次元検出器はオープンディテクタであるため、試料以外の散乱線が検出される。
試料にはAl2O3粉末を用いた。試料を高温アタッチメントのドームのアタッチメントで覆い、ラスタ素子10を設置した場合と設置しない場合とで、回折X線を検出した。図8は、ラスタ素子10無しで得た回折像(比較例)、図9は、ラスタ素子10を設けて得た回折像(実施例)である。また、図10は、ラスタ素子10無しで得たX線強度プロファイル(比較例)、図11は、ラスタ素子10を設けて得たX線強度プロファイル(実施例)である。図10、図11は、それぞれ図8、図9の2次元像から1次元データ変換したプロファイルである。
また、ラスタ素子10および検出器20をアーム30に固定したX線回折装置6を用いて、アーム30を固定した場合とアーム30を揺動させた場合のそれぞれで回折像を検出した。図12は、ラスタ素子10および検出器20を固定して得た回折像、図13は、ラスタ素子10および検出器20を揺動して得た回折像である。図12に示すように、固定の場合はラスタ素子10のハニカム格子による強度ムラが観察できるが、図13に示すように、揺動することで強度ムラが均一化されていることが分かった。
別の実施例として、試料の表面にX線を微小角で入射させて、微小角で出射した回折X線を検出する場合を、比較例と対比しつつ説明する。図14は、ラスタ素子10無しで微小角入射X線回折測定を行なう場合の構成を示す平面図(比較例)であり、図15は、ラスタ素子10を設けて微小角入射X線回折測定を行なう場合の構成を示す平面図(実施例)である。
まず、ラスタ素子10無しで、2次元検出器を利用して微小角入射X線回折を測定した。図16は、ラスタ素子無しで微小角入射X線回折測定をしたときの回折像(比較例)である。図中の数値は、格子面の指数を示している。微小角入射X線回折測定は、X線の試料への入射角度が1deg以下と非常に小さいため、試料上でのX線照射幅が広がる。その状態で2次元検出器にて微小角入射X線回折を測定した場合、照射幅の広がりの効果がそのまま検出器に反映され、X線回折像は照射幅に比例し広がった像となっている。
10 ラスタ素子
20 検出器
30 アーム
40 ドーム
43 線
C 揺動方向
P1、P2 回折線
I0 入射X線
R0 回折X線
S0 ゴニオセンタ(試料中心)
Claims (7)
- バックグラウンドを均一化することで回折X線を強度補正するX線強度補正方法であって、
試料中心に設置した補正用試料にX線を集光し、前記集光されたX線により励起された蛍光X線を、ポリキャピラリで形成され固有の焦点を有するラスタ素子に入射させ、前記ラスタ素子を通過した蛍光X線を検出するステップと、
前記検出された蛍光X線が検出位置によらず均一となるように、前記ラスタ素子の配置を調整するステップとを含むことを特徴とするX線強度補正方法。 - 前記検出された蛍光X線により得られる2次元像内の強度の最小値が、前記2次元像内の強度の最大値の1/2以上となるまで、前記ラスタ素子の配置を調整することを特徴とする請求項1記載のX線強度補正方法。
- 前記ラスタ素子を通過した蛍光X線像の強度分布に応じて、並進および煽り方向に前記ラスタ素子を移動させることで、前記ラスタ素子の配置を調整することを特徴とする請求項1または請求項2記載のX線強度補正方法。
- 前記ラスタ素子の配置調整後、測定用試料により回折させたX線を前記ラスタ素子に入射させ、前記X線の回折角度に対する前記ラスタ素子の位置を変えつつ、前記ラスタ素子を通過した回折X線を検出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線強度補正方法。
- 前記回折X線の検出のためのTDIスキャンに同期させて前記ラスタ素子を移動させ、前記ラスタ素子を通過した回折X線を検出することを特徴とする請求項4記載のX線強度補正方法。
- 前記測定用試料の周りに温度調節用の機構を設け、In−situで回折X線を検出することを特徴とする請求項4または請求項5記載のX線強度補正方法。
- 前記測定用試料の表面にX線を微小角で入射させて、微小角で出射した回折X線を検出することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載のX線強度補正方法。
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