JP6127717B2 - Ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料にＸ線を照射することにより分析を行うためのＸ線分析装置に関するものである。

Ｘ線分析装置には、例えば試料にＸ線を照射するためのＸ線源と、試料において回折したＸ線を検出する検出器とが備えられている。この種のＸ線分析装置の中には、Ｘ線源及び検出器を、試料を中心とする基準円（いわゆるディフラクトメータ円）上で相対移動させて分析を行うようになっているものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

図５Ａは、従来のＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。この例では、検出器１０２が、所定幅のスリットを有するスリット板１２１を備えている。これにより、試料Ｓにおいて回折したＸ線のうち、スリット板１２１のスリットを通過したＸ線のみが検出器１０２で検出されるようになっている。試料Ｓを中心とするディフラクトメータ円Ｃ上には、Ｘ線源１０１及び検出器１０２のスリット板１２１（スリット）が位置している。

分析時には、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線として、例えば試料Ｓが所定の角速度で回転（いわゆるθ回転）することにより、試料Ｓの表面に対するＸ線の入射角が変化する。このとき、検出器１０２は、回転軸線を中心にθ回転の２倍の角速度で回転（いわゆる２θ回転）する。これにより、試料Ｓに対するＸ線の入射角と、試料Ｓにおいて回折したＸ線のスリットへの入射角とが、一定の関係を維持した状態で、回折情報が得られるようになっている。

このようなＸ線分析装置を用いて分析を行う場合には、スリット板１２１を断続的に移動させることにより、スリットをディフラクトメータ円Ｃ上で移動させることとなる。しかしながら、このようにスリット板１２１を断続的に移動させて、各スリット位置を通過したＸ線を検出器１０２で検出する場合には、分析に時間がかかるという問題がある。そこで、近年では、複数の検出素子を有する検出器が、ディフラクトメータ円Ｃ上で移動するような構成を備えたＸ線分析装置が知られている。

図５Ｂは、従来のＸ線分析装置の他の構成例を示した概略図である。この例では、複数の検出素子２２１を基板２２２上に１列に配置した検出器２０２が用いられている。試料Ｓを中心とするディフラクトメータ円Ｃ上には、Ｘ線源２０１及び検出器２０２が位置している。分析時には、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線として、上述のような態様で試料Ｓ及び検出器２０２が回転することとなる。

検出器２０２は、ディフラクトメータ円Ｃの接線Ｃ１上に各検出素子２２１が並ぶように設けられている。このようなＸ線分析装置では、試料Ｓにおいて回折したＸ線を複数の検出素子２２１で一度に検出することができるため、分析時間を短縮することができる。

特開２０００−３５４０９号公報

しかしながら、上記のように複数の検出素子２２１をディフラクトメータ円Ｃの接線Ｃ１上に設けた構成では、精度よく分析を行うことができないおそれがあった。具体的には、各検出素子２２１のうち、ディフラクトメータ円Ｃと検出器２０２との接点Ｃ２上にある検出素子２２１以外は、ディフラクトメータ円Ｃ上に位置していないため、試料Ｓにおいて回折したＸ線を焦点とは異なる位置で検出することとなる。そのため、各検出素子２２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じ、正確な回折情報を得ることができないおそれがあった。

このような問題は、上記接点Ｃ２から離れた検出素子２２１ほど生じやすいため、接線Ｃ１上に設けた検出素子２２１の数が多くなるほど、分析の精度が低下することとなる。したがって、検出器２０２における検出素子２２１の数をあまり多くすることはできず、分析時間の短縮にも限度があった。すなわち、従来のＸ線分析装置では、分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことは困難であった。

また、各検出素子２２１で検出されるＸ線強度に基づいて回折情報を得る際には、各検出素子２２１の位置情報が、回転軸線を中心とするディフラクトメータ円Ｃ上の角度情報に変換されることとなる。このとき、上記接点Ｃ２から離れた検出素子２２１ほど、ディフラクトメータ円Ｃから離間しているため、変換後の角度情報にずれが生じやすい。したがって、精度よく分析を行うためには、正確な角度補正を行う必要があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができるＸ線分析装置を提供することを目的とする。また、本発明は、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができるＸ線分析装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線分析装置は、試料にＸ線を照射するためのＸ線源と、複数の検出素子を有し、試料において回折したＸ線を各検出素子で検出する検出器と、前記Ｘ線源及び前記検出器を、試料を中心とする基準円上で相対移動させて分析を行うための移動分析機構とを備え、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円に沿って円弧上に位置しており、前記複数の検出素子を相対移動させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更するための円弧曲率変更機構と、前記Ｘ線源及び前記検出器を相対移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保ちながら、前記基準円の径を変更するための基準円変更機構とをさらに備え、前記円弧曲率変更機構は、前記基準円変更機構により前記基準円の径を変更させるのに対応させて、変更された前記基準円の曲率に対応するように、前記複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更することを特徴とする。

このような構成によれば、複数の検出素子の各検出面が基準円（ディフラクトメータ円）に沿って円弧上に位置しているため、各検出素子により、試料において回折したＸ線を焦点位置で検出することができる。これにより、各検出素子で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため、より正確な回折情報を得ることができる。したがって、試料において回折したＸ線を複数の検出素子で検出することにより分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができる。

また、複数の検出素子の各検出面が基準円に沿って円弧上に位置しているため、各検出素子の位置情報を角度情報に変換する際に、角度補正を行う必要がない。したがって、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができる。 さらに、複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更し、試料において回折したＸ線の各検出面に対する入射態様を変更することができるため、より幅広い態様で分析を行うことができる。
また、基準円の径を変更させるのに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更することができる。例えば、分解能を高めたい場合には、基準円の径を大きくし、これに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率半径を大きくすることができる。一方、Ｘ線強度を高めたい場合には、基準円の径を小さくし、これに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率半径を小さくすることができる。このように、各種の分析態様に応じて、複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を適切に変更し、精度よく分析を行うことができる。

前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円の中心を向いていてもよい。

このような構成によれば、試料において回折したＸ線が、複数の検出素子の各検出面に対して垂直に入射する。これにより、各検出素子で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのをさらに効果的に防止することができるため、より精度よく分析を行うことができる。

前記検出器は、フレキシブル基板上に前記複数の検出素子を１列に配置することにより構成されていてもよい。この場合、前記フレキシブル基板を湾曲させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円に沿って円弧上に位置していてもよい。

このような構成によれば、フレキシブル基板を湾曲させるだけで、複数の検出素子の各検出面を基準円に沿って円弧上に配置し、かつ、各検出面が基準円の中心を向いた状態とすることができる。したがって、精度よく分析を行うことができるような構成を容易に実現することができる。

本発明に係る別のＸ線分析装置は、試料にＸ線を照射するためのＸ線源と、複数の検出素子を有し、試料において回折したＸ線を各検出素子で検出する検出器と、前記Ｘ線源及び前記検出器を、試料を中心とする基準球面上で相対移動させて分析を行うための移動分析機構とを備え、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面に沿って球面上に位置しており、前記複数の検出素子を相対移動させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更するための球面曲率変更機構と、前記Ｘ線源及び前記検出器を相対移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保ちながら、前記基準球面の径を変更するための基準球面変更機構とをさらに備え、前記球面曲率変更機構は、前記基準球面変更機構により前記基準球面の径を変更させるのに対応させて、変更された前記基準球面の曲率に対応するように、前記複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更することを特徴とする。

このような構成によれば、複数の検出素子の各検出面が基準球面（ディフラクトメータ球）に沿って球面上に位置しているため、各検出素子により、試料において回折したＸ線を焦点位置で検出することができる。これにより、各検出素子で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため、より正確な回折情報を得ることができる。したがって、試料において回折したＸ線を複数の検出素子で検出することにより分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができる。

また、複数の検出素子の各検出面が基準球面に沿って球面上に位置しているため、各検出素子の位置情報を角度情報に変換する際に、角度補正を行う必要がない。したがって、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができる。 さらに、複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更し、試料において回折したＸ線の各検出面に対する入射態様を変更することができるため、より幅広い態様で分析を行うことができる。 また、基準球面の径を変更させるのに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更することができる。例えば、分解能を高めたい場合には、基準球面の径を大きくし、これに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率半径を大きくすることができる。一方、Ｘ線強度を高めたい場合には、基準球面の径を小さくし、これに対応させて、複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率半径を小さくすることができる。このように、各種の分析態様に応じて、複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を適切に変更し、精度よく分析を行うことができる。

前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面の中心を向いていてもよい。

このような構成によれば、試料において回折したＸ線が、複数の検出素子の各検出面に対して垂直に入射する。これにより、各検出素子で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのをさらに効果的に防止することができるため、より精度よく分析を行うことができる。

前記検出器は、フレキシブル基板上に前記複数の検出素子を格子状に配置することにより構成されていてもよい。この場合、前記フレキシブル基板を湾曲させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面に沿って球面上に位置していてもよい。

このような構成によれば、フレキシブル基板を湾曲させるだけで、複数の検出素子の各検出面を基準球面に沿って球面上に配置し、かつ、各検出面が基準球面の中心を向いた状態とすることができる。したがって、精度よく分析を行うことができるような構成を容易に実現することができる。

本発明によれば、試料において回折したＸ線を複数の検出素子で検出することにより分析時間を短縮することができ、かつ、各検出素子で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため精度よく分析を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。 図１の検出器の構成例を示した概略図である。 図１の検出器の他の構成例を示した概略図である。 本発明の別の実施形態に係るＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。 図３の検出器の構成例を示した概略図である。 従来のＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。 従来のＸ線分析装置の他の構成例を示した概略図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。このＸ線分析装置には、試料ＳにＸ線を照射するためのＸ線源１と、試料Ｓにおいて回折したＸ線を検出するための検出器２とが備えられている。

Ｘ線源１及び検出器２は、試料Ｓを中心とするディフラクトメータ円（基準円）Ｃ上に位置している。Ｘ線源１は、ディフラクトメータ円Ｃ上に位置するＸ線焦点１１からＸ線を放射するようになっている。検出器２は、基板２２上に複数の検出素子２１を有しており、試料Ｓにおいて回折したＸ線を各検出素子２１で検出することができる。

この例では、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線として、試料Ｓ及び検出器２がそれぞれ回転可能となっている。試料Ｓ及び検出器２は、それぞれ移動分析機構３により回転され、これにより、Ｘ線源１及び検出器２をディフラクトメータ円Ｃ上で相対移動させて分析を行うことができるようになっている。移動分析機構３は、例えばモータ（図示せず）などの駆動源を備えた構成であり、試料Ｓ及び検出器２を同期させて回転させることができる。

具体的には、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線として、例えば試料Ｓが所定の角速度で回転（いわゆるθ回転）することにより、試料Ｓの表面に対するＸ線源１からのＸ線の入射角が変化する。このとき、検出器２は、回転軸線を中心にθ回転の２倍の角速度で回転（いわゆる２θ回転）する。これにより、試料Ｓに対するＸ線源１からのＸ線の入射角と、試料Ｓにおいて回折したＸ線の検出器２への入射角とが、一定の関係を維持した状態で、回折情報が得られるようになっている。

ただし、移動分析機構３は、静止したＸ線源１に対して試料Ｓ及び検出器２を回転させるような構成に限られるものではない。例えば、試料Ｓを静止させた状態で、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線としてＸ線源１及び検出器２を回転させるような構成や、検出器２を静止させた状態で、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを回転軸線として試料Ｓ及びＸ線源１を回転させるような構成などであってもよい。このような場合であっても、試料Ｓに対するＸ線源１からのＸ線の入射角と、試料Ｓにおいて回折したＸ線の検出器２への入射角とを、上記のような一定の関係を維持した状態で、回折情報を得ることができる。

Ｘ線源１は、Ｘ線距離変更機構１２により、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａに対して径方向に、Ｘ線源１を移動させることができるようになっている。これにより、試料Ｓに対するＸ線源１（Ｘ線焦点１１）の距離を変更することができる。また、検出器２は、検出距離変更機構２３により、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａに対して径方向に、検出器２を移動させることができるようになっている。これにより、試料Ｓに対する検出器２の距離を変更することができる。

Ｘ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３は、例えばモータ（図示せず）などの駆動源を備えた構成であり、Ｘ線源１及び検出器２を同期させて移動させることにより、試料Ｓに対するＸ線源１及び検出器２の距離を同一に保つことができる。これにより、ディフラクトメータ円Ｃの径を変更することができる。すなわち、Ｘ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３は、Ｘ線源１及び検出器２を相対移動させることにより、ディフラクトメータ円Ｃの径を変更するための基準円変更機構として機能することとなる。

ただし、基準円変更機構は、静止した試料Ｓに対してＸ線源１及び検出器２を移動させるような構成に限られるものではない。例えば、Ｘ線源１を静止させた状態で、試料Ｓ及び検出器２を移動させるような構成や、検出器２を静止させた状態で、試料Ｓ及びＸ線源１を移動させるような構成などであってもよい。このような場合であっても、試料Ｓに対するＸ線源１及び検出器２の距離が同一に保たれるような構成であれば、ディフラクトメータ円Ｃの径を変更することが可能である。

本実施形態では、図１に示すように、検出器２の各検出素子２１がディフラクトメータ円Ｃに沿って配置された構成となっている。以下では、その具体的な構成例について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して詳細に説明する。

図２Ａは、図１の検出器２の構成例を示した概略図である。この例では、検出器２の基板２２が、フレキシブル基板により構成されている。フレキシブル基板は、可撓性を有する材料により形成された基板であり、外力を加えることにより変形させ、湾曲させることができるようになっている。

複数の検出素子２１は、基板２２上に１列に配置されている。基板２２上には、検出素子２１を任意の数だけ配置することができる。各検出素子２１は、試料Ｓにおいて回折したＸ線が入射する検出面２１ａを有しており、基板２２が平坦な状態では、各検出面２１ａが同一面内に位置している。各検出素子２１の検出面２１ａの幅は、例えば５０μｍ程度である。

この例では、基板２２がフレキシブル基板により構成されているため、基板２２を湾曲させることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａの相対位置を変化させることができる。具体的には、基板２２が湾曲されることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが、ディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置している。この状態では、図２Ａに示すように、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが、ディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを向いている。すなわち、各検出面２１ａが、ディフラクトメータ円Ｃの接線に沿って延びるように位置している。

分析時には、検出器２を移動させることにより、複数の検出素子２１をディフラクトメータ円Ｃ上で断続的又は連続的に移動させ、各検出素子２１の検出面２１ａに入射したＸ線強度に基づいて回折情報を得ることができる。このとき、試料Ｓにおいて回折したＸ線を複数の検出素子２２１で一度に検出することができるため、分析時間を短縮することができる。各検出素子２１で検出されるＸ線強度に基づいて回折情報を得る際には、各検出素子２１の位置情報が、回転軸線を中心とするディフラクトメータ円Ｃ上の角度情報に変換されることとなる。

このように、本実施形態では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置しているため、各検出素子２１により、試料Ｓにおいて回折したＸ線を焦点位置で検出することができる。これにより、各検出素子２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため、より正確な回折情報を得ることができる。したがって、試料Ｓにおいて回折したＸ線を複数の検出素子２１で検出することにより分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができる。

また、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置しているため、各検出素子２１の位置情報を角度情報に変換する際に、角度補正を行う必要がない。したがって、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができる。

さらに、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを向いているため、試料Ｓにおいて回折したＸ線が、複数の検出素子２１の各検出面２１ａに対して垂直に入射する。これにより、各検出素子２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのをさらに効果的に防止することができるため、より精度よく分析を行うことができる。

特に、本実施形態では、フレキシブル基板により構成される基板２２を湾曲させるだけで、複数の検出素子２１の各検出面２１ａをディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に配置し、かつ、各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃの中心Ａを向いた状態とすることができる。したがって、精度よく分析を行うことができるような構成を容易に実現することができる。

図２Ａに示すように、本実施形態では、検出器２の基板２２の湾曲量を変化させることにより、複数の検出素子２１を相対移動させるための基板変形機構２４が、検出器２に取り付けられている。この基板変形機構２４は、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率を変更するための円弧曲率変更機構として機能することとなる。

基板変形機構２４の構成としては、例えば基板２２の端部側を静止させた状態で中央部側を変位させる構成や、基板２２の中央部側を静止させた状態で端部側を変位させる構成などが挙げられる。この場合、例えば機械的又は電気的な変位機構を用いて基板２２の中央部側又は端部側を変位させることができる。

上記機械的又は電気的な変位機構としては、例えばピエゾ素子などを用いることができるが、これに限らず、ソレノイドなどのアクチュエータを用いることも可能である。また、ピエゾ素子やアクチュエータを用いた構成に限らず、例えば基板２２の中央部側を真空状態で保持し、圧力変化により基板２２の中央部側を変位させるような構成など、他のあらゆる態様で基板２２の湾曲量を変化させることができる。

基準円変更機構を構成するＸ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３により、Ｘ線源１及び検出器２が相対移動され、ディフラクトメータ円Ｃの径が変更された場合には、これに対応するように基板変形機構２４が動作するようになっている。具体的には、変更されたディフラクトメータ円Ｃの曲率に対応するように、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率を変更し、ディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に各検出面２１ａが位置する状態を維持するようになっている。

このように、本実施形態では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率を変更し、試料Ｓにおいて回折したＸ線の各検出面２１ａに対する入射態様を変更することができるため、より幅広い態様で分析を行うことができる。

特に、本実施形態では、ディフラクトメータ円Ｃの径を変更させるのに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率を変更することができる。例えば、分解能を高めたい場合には、ディフラクトメータ円Ｃの径を大きくし、これに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率半径を大きくすることができる。一方、Ｘ線強度を高めたい場合には、ディフラクトメータ円Ｃの径を小さくし、これに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率半径を小さくすることができる。このように、各種の分析態様に応じて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する円弧の曲率を適切に変更し、精度よく分析を行うことができる。

図２Ｂは、図１の検出器２の他の構成例を示した概略図である。この例では、検出器２の基板２２が、ガラスエポキシ基板などのリジッド基板により構成されている。

複数の検出素子２１は、基板２２上に１列に配置されている。基板２２上には、検出素子２１を任意の数だけ配置することができる。基板２２の表面には、各検出素子２１の取付位置に対応付けて複数の段差面２２ａが形成されている。各段差面２２ａは、互いに平行な平坦面により形成されており、基板２２の両端側から中央側に向かって徐々に低くなるように形成されている。

これにより、基板２２の各段差面２２ａに取り付けられた各検出素子２１の検出面２１ａは、高さが段階的に異なるように平行に配置される。この例では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが、ディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置している。ここで、各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置するという概念には、図２Ａに例示されるように、各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って滑らかに円弧上に位置する構成だけでなく、図２Ｂに例示されるように、各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って段階的に位置する構成も含まれる。

この図２Ｂに例示されるような構成であっても、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置しているため、各検出素子２１により、試料Ｓにおいて回折したＸ線を焦点位置で検出することができる。これにより、各検出素子２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため、より正確な回折情報を得ることができる。したがって、試料Ｓにおいて回折したＸ線を複数の検出素子２１で検出することにより分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができる。

また、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ円Ｃに沿って円弧上に位置しているため、各検出素子２１の位置情報を角度情報に変換する際に、角度補正を行う必要がない。したがって、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができる。

図３は、本発明の別の実施形態に係るＸ線分析装置の構成例を示した概略図である。このＸ線分析装置には、上記実施形態と同様に、試料ＳにＸ線を照射するためのＸ線源１と、試料Ｓにおいて回折したＸ線を検出するための検出器２とが備えられている。

本実施形態では、Ｘ線源１及び検出器２が、試料Ｓを中心とするディフラクトメータ球（基準球面）Ｃ´上に位置している。Ｘ線源１は、ディフラクトメータ球Ｃ´上に位置するＸ線焦点１１からＸ線を放射するようになっている。この例では、ディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´を回転中心として、試料Ｓ及び検出器２がそれぞれ三次元で回転可能となっている。

試料Ｓ及び検出器２は、それぞれ移動分析機構３により回転され、これにより、Ｘ線源１及び検出器２をディフラクトメータ球Ｃ´上で相対移動させて分析を行うことができるようになっている。移動分析機構３は、例えばモータ（図示せず）などの駆動源を備えた構成であり、試料Ｓ及び検出器２を同期させて回転させることができる。移動分析機構３によるＸ線源１及び検出器２の相対移動の態様は、上記実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

図４は、図３の検出器２の構成例を示した概略図である。検出器２は、基板２２上に複数の検出素子２１を有しており、試料Ｓにおいて回折したＸ線を各検出素子２１で検出することができる。この例では、検出器２の基板２２が、フレキシブル基板により構成されている。

複数の検出素子２１は、例えば矩形状の基板２２上に格子状に配置されている。基板２２上には、検出素子２１を任意の数だけ配置することができる。各検出素子２１は、試料Ｓにおいて回折したＸ線が入射する検出面２１ａを有しており、基板２２が平坦な状態では、各検出面２１ａが同一面内に位置している。各検出素子２１の検出面２１ａの幅は、例えば５０μｍ程度である。

この例では、基板２２がフレキシブル基板により構成されているため、基板２２を湾曲させることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａの相対位置を変化させることができる。具体的には、図３に示すように、基板２２が湾曲されることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが、ディフラクトメータ球Ｃ´上に沿って球面上に位置している。この状態では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが、ディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´を向いている。

このように、本実施形態では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ球Ｃ´に沿って球面上に位置しているため、各検出素子２１により、試料Ｓにおいて回折したＸ線を焦点位置で検出することができる。これにより、各検出素子２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのを防止することができるため、より正確な回折情報を得ることができる。したがって、試料Ｓにおいて回折したＸ線を複数の検出素子２１で検出することにより分析時間を短縮し、かつ、精度よく分析を行うことができる。

また、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ球Ｃ´に沿って球面上に位置しているため、各検出素子２１の位置情報を角度情報に変換する際に、角度補正を行う必要がない。したがって、角度補正を行うことなく、精度よく分析を行うことができる。

さらに、複数の検出素子２１の各検出面２１ａがディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´を向いているため、試料Ｓにおいて回折したＸ線が、複数の検出素子２１の各検出面２１ａに対して垂直に入射する。これにより、各検出素子２１で検出されるＸ線強度に誤差が生じるのをさらに効果的に防止することができるため、より精度よく分析を行うことができる。

特に、本実施形態では、フレキシブル基板により構成される基板２２を湾曲させるだけで、複数の検出素子２１の各検出面２１ａをディフラクトメータ球Ｃ´に沿って球面上に配置し、かつ、各検出面２１ａがディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´を向いた状態とすることができる。したがって、精度よく分析を行うことができるような構成を容易に実現することができる。

図３においては図示しないが、本実施形態においても、図１の場合と同様にＸ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３が設けられている。この場合、Ｘ線源１は、Ｘ線距離変更機構１２により、ディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´に対して径方向に、Ｘ線源１を移動させることができる。これにより、試料Ｓに対するＸ線源１（Ｘ線焦点１１）の距離を変更することができる。また、検出距離変更機構２３により、ディフラクトメータ球Ｃ´の中心Ａ´に対して径方向に、検出器２を移動させることができる。これにより、試料Ｓに対する検出器２の距離を変更することができる。

この場合、Ｘ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３は、Ｘ線源１及び検出器２を相対移動させることにより、ディフラクトメータ球Ｃ´の径を変更するための基準球面変更機構として機能することとなる。

また、図３においては図示しないが、本実施形態においても、図２Ａの場合と同様に検出器２の基板２２の湾曲量を変化させるための基板変形機構２４が設けられている。この場合、基板変形機構２４は、複数の検出素子２１を相対移動させることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率を変更するための球面曲率変更機構として機能することとなる。

基準球面変更機構を構成するＸ線距離変更機構１２及び検出距離変更機構２３により、Ｘ線源１及び検出器２が相対移動され、ディフラクトメータ球Ｃ´の径が変更された場合には、これに対応するように基板変形機構２４が動作するようになっている。具体的には、変更されたディフラクトメータ球Ｃ´の曲率に対応するように、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率を変更し、ディフラクトメータ球Ｃ´に沿って球面上に各検出面２１ａが位置する状態を維持するようになっている。

このように、本実施形態では、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率を変更し、試料Ｓにおいて回折したＸ線の各検出面２１ａに対する入射態様を変更することができるため、より幅広い態様で分析を行うことができる。

特に、本実施形態では、ディフラクトメータ球Ｃ´の径を変更させるのに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率を変更することができる。例えば、分解能を高めたい場合には、ディフラクトメータ球Ｃ´の径を大きくし、これに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率半径を大きくすることができる。一方、Ｘ線強度を高めたい場合には、ディフラクトメータ球Ｃ´径を小さくし、これに対応させて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率半径を小さくすることができる。このように、各種の分析態様に応じて、複数の検出素子２１の各検出面２１ａが位置する球面の曲率を適切に変更し、精度よく分析を行うことができる。

ただし、検出器２の基板２２は、フレキシブル基板により構成されたものに限らず、図２Ｂの場合と同様にリジッド基板により構成されたものであってもよい。この場合、例えば矩形状の基板２２の角部側から中央部側に向かって徐々に低くなるように複数の段差面を形成し、各段差面に検出素子２１を取り付けることにより、複数の検出素子２１の各検出面２１ａをディフラクトメータ球Ｃ´に沿って球面上に配置することができる。

１ Ｘ線源
２ 検出器
３ 移動分析機構
１１ Ｘ線焦点
１２ Ｘ線距離変更機構
２１ 検出素子
２１ａ 検出面
２２ 基板
２２ａ 段差面
２３ 検出距離変更機構
２４ 基板変形機構
Ｓ 試料
Ａ 中心
Ａ´ 中心
Ｃ ディフラクトメータ円
Ｃ´ ディフラクトメータ球

Claims (8)

1. 試料にＸ線を照射するためのＸ線源と、
   複数の検出素子を有し、試料において回折したＸ線を各検出素子で検出する検出器と、
   前記Ｘ線源及び前記検出器を、試料を中心とする基準円上で相対移動させて分析を行うための移動分析機構とを備え、
   前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円に沿って円弧上に位置しており、
   前記複数の検出素子を相対移動させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更するための円弧曲率変更機構と、
   前記Ｘ線源及び前記検出器を相対移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保ちながら、前記基準円の径を変更するための基準円変更機構とをさらに備え、
   前記円弧曲率変更機構は、前記基準円変更機構により前記基準円の径を変更させるのに対応させて、変更された前記基準円の曲率に対応するように、前記複数の検出素子の各検出面が位置する円弧の曲率を変更することを特徴とするＸ線分析装置。
2. 前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円の中心を向いていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析装置。
3. 前記検出器は、フレキシブル基板上に前記複数の検出素子を１列に配置することにより構成されており、
   前記フレキシブル基板を湾曲させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準円に沿って円弧上に位置していることを特徴とする請求項２に記載のＸ線分析装置。
4. 前記基準円変更機構は、前記Ｘ線源及び前記検出器を同期させて移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
5. 試料にＸ線を照射するためのＸ線源と、
   複数の検出素子を有し、試料において回折したＸ線を各検出素子で検出する検出器と、
   前記Ｘ線源及び前記検出器を、試料を中心とする基準球面上で相対移動させて分析を行うための移動分析機構とを備え、
   前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面に沿って球面上に位置しており、
   前記複数の検出素子を相対移動させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更するための球面曲率変更機構と、
   前記Ｘ線源及び前記検出器を相対移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保ちながら、前記基準球面の径を変更するための基準球面変更機構とをさらに備え、
   前記球面曲率変更機構は、前記基準球面変更機構により前記基準球面の径を変更させるのに対応させて、変更された前記基準球面の曲率に対応するように、前記複数の検出素子の各検出面が位置する球面の曲率を変更することを特徴とするＸ線分析装置。
6. 前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面の中心を向いていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線分析装置。
7. 前記検出器は、フレキシブル基板上に前記複数の検出素子を格子状に配置することにより構成されており、
   前記フレキシブル基板を湾曲させることにより、前記複数の検出素子の各検出面が、前記基準球面に沿って球面上に位置していることを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析装置。
8. 前記基準球面変更機構は、前記Ｘ線源及び前記検出器を同期させて移動させることにより、試料に対する前記Ｘ線源及び前記検出器の距離を同一に保つことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。

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