JP6537936B2 - X-ray generator and method, and sample measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、いわゆる回転対陰極方式を用いてX線を発生させるX線発生装置及びX線発生方法、並びにこのX線発生装置を含んで構成される試料測定システムに関する。 The present invention relates to an X-ray generator and an X-ray generation method for generating X-rays using a so-called rotating anticathode method, and a sample measurement system configured to include the X-ray generator.
従来から、計測分野において、線状のX線ビームを使用する「集中法」、或いは、点状のX線ビームを使用する「平行ビーム法」が知られている。例えば、粉末試料を定量分析する際に前者の手法を適用し、薄膜試料を定性分析する際に後者の手法を適用することができる。 Conventionally, in the field of measurement, a "focused method" using a linear x-ray beam or a "parallel beam method" using a point-like x-ray beam is known. For example, the former technique can be applied when quantitatively analyzing a powder sample, and the latter technique can be applied when qualitatively analyzing a thin film sample.
特許文献1では、回転対陰極の外周面上に電子ビームを照射して周方向に長尺な焦点を形成することで、線状のX線ビームを発生させる方法が提案されている。また、同文献の図1に示す配置状態からフィラメントの向きを90度回転し、幅方向に長尺な焦点を形成することで、点状のX線ビームを発生させる旨も記載されている(同文献の図6)。
ところで、このX線発生方式に関して、周方向に横切る焦点長さが大きいほど回転対陰極が受ける熱負荷が増加する傾向がある。そして、熱負荷が増加するほど外周面に設けられた金属が冷却され難くなるため、X線の出力効率が低下する現象がみられる。つまり、特許文献1で提案される方法では、略同じ焦点面積にもかかわらず、図1及び図6の配置状態によって出力効率が大きく異なるものと推認される。
By the way, regarding this X-ray generation method, the heat load to which the rotating anticathode is subjected tends to increase as the focal length crossing in the circumferential direction becomes larger. Then, as the heat load is increased, the metal provided on the outer peripheral surface becomes more difficult to be cooled, so that the phenomenon that the output efficiency of the X-ray decreases is observed. That is, in the method proposed in
計測時の使い勝手の観点から言えば、線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させる装置は、ビーム形状の選択にかかわらず同程度のX線量を発生することが望ましい。これを実現するためには、図6の配置状態にて電子ビームの照射量を意図的に低下させることで、両者のX線量を低い側に近づける必要がある。その結果、X線発生装置が有する本来の性能を十分に発揮できないという問題が顕在化する。 From the viewpoint of ease of use in measurement, it is desirable that a device that selectively generates a linear or point X-ray beam generates the same degree of X-ray dose regardless of the selection of the beam shape. In order to realize this, it is necessary to bring the X dose of both closer to the lower side by intentionally reducing the irradiation amount of the electron beam in the arrangement state of FIG. As a result, the problem that the original performance of the X-ray generator can not be fully realized becomes apparent.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、装置全体としての出力性能を向上可能なX線発生装置及び方法、並びに試料測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to selectively generate a linear or spot X-ray beam while improving the output performance of the entire apparatus while having a very simple apparatus configuration. It is an object of the present invention to provide an X-ray generator and method, and a sample measurement system.
本発明に係る「X線発生装置」は、線状の電子ビームを放出する電子源と、前記電子源の中心位置を固定しながら該電子源の延在方向を第1方向及び該第1方向に直交する第2方向のうちいずれか一方に切り替える切替機構とを有する電子発生器と、前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでX線ビームを出射する周面部を有し、且つ、回転軸を中心に回転可能に構成される円板状又は円柱状の回転対陰極を備える装置であって、前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向すると共に、前記回転軸が前記第1方向及び前記第2方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置される。 The "X-ray generator" according to the present invention comprises an electron source for emitting a linear electron beam, and a first direction and a first direction of extension of the electron source while fixing the center position of the electron source. An electron generator having a switching mechanism for switching to one of the second directions orthogonal to the direction, and a peripheral surface portion for emitting an X-ray beam by colliding the electron beam from the electron source; It is an apparatus provided with a disk-like or cylindrical-shaped rotating anticathode configured to be rotatable about a rotation axis, wherein the electron generator and the rotating anticathode are such that the electron source and the peripheral surface portion face each other. In addition, the rotational axis is fixedly disposed under a positional relationship inclining with respect to the first direction and the second direction.
このように、電子源の中心位置を固定しながら該電子源の延在方向を第1方向及び該第1方向に直交する第2方向のうちいずれか一方に切り替える切替機構を設けると共に、電子源及び周面部が互いに対向する位置関係下に電子発生器及び回転対陰極が固定配置されるので、電子発生器及び回転対陰極の位置・姿勢を一切変更することなく電子源の延在方向を単に切り替えることで、線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させることができる。 Thus, a switching mechanism is provided which switches the extension direction of the electron source to either the first direction or the second direction orthogonal to the first direction while fixing the central position of the electron source, and also providing the electron source Since the electron generator and the rotating anticathode are fixedly arranged in a positional relationship in which the peripheral portions face each other, the extending direction of the electron source is simply changed without changing the position and attitude of the electron generator and the rotating anticathode. By switching, a linear or point-like X-ray beam can be selectively generated.
また、回転対陰極は、その回転軸が第1方向及び第2方向に対して傾斜する位置関係下にあるので、第1方向及び第2方向からの電子ビームの放出により形成される2つの焦点に関し、周方向に横切る焦点長さの乖離量が、回転軸を傾斜させない場合と比べて小さくなる。つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のX線ビームに共通して出力し得る最大量(つまり、X線の限界出力量)が底上げされる。 In addition, since the rotation anticathode is in a positional relationship in which the rotation axis is inclined with respect to the first direction and the second direction, two focal points formed by the emission of the electron beam from the first direction and the second direction In the above, the amount of deviation of the focal length transverse to the circumferential direction is smaller than in the case where the rotation axis is not inclined. That is, raising the lowest output efficiency instead of lowering the highest output efficiency raises the maximum amount that can be output commonly to both X-ray beams (that is, the X-ray limit output amount). Ru.
これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、装置全体としての出力性能を向上できる。 This makes it possible to selectively generate a linear or spot X-ray beam while having a very simple apparatus configuration, and to improve the output performance of the entire apparatus.
また、前記回転軸が前記第1方向に対して30〜60度の範囲内で傾斜することが好ましい。これにより、周方向に横切る焦点長さの乖離量、より詳細には焦点長さの比を概ね2倍未満に抑制可能となり、両者の出力性能の隔たりが一層小さくなる。 Moreover, it is preferable that the said rotating shaft inclines within the range of 30 to 60 degree | times with respect to the said 1st direction. As a result, it is possible to suppress the deviation amount of the focal length traversing in the circumferential direction, more specifically, the ratio of the focal lengths to less than about twice, and the gap between the output performances of the both becomes smaller.
また、前記回転軸が前記第1方向に対して45度傾斜することが好ましい。周方向に横切る焦点長さが等しくなるので、両方のX線ビームに共通する限界出力量が最大になる。 Further, it is preferable that the rotation axis is inclined 45 degrees with respect to the first direction. Because the circumferentially-crossed focal lengths are equal, the critical power amount common to both x-ray beams is maximized.
本発明に係る「X線発生方法」は、線状の電子ビームを放出する電子源を有する電子発生器と、前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでX線ビームを出射する周面部を有し、且つ、回転軸を中心に回転可能に構成される円板状又は円柱状の回転対陰極を備えるX線発生装置を用いた方法であって、前記電子源及び前記周面部が互いに対向すると共に、前記回転軸が第1方向及び該第1方向に直交する第2方向に対して傾斜する位置関係下に、前記電子発生器及び前記回転対陰極を固定配置するステップと、前記電子源の中心位置を固定しながら該電子源の延在方向を前記第1方向及び前記第2方向のうちいずれか一方に切り替えるステップを備える。 The “X-ray generation method” according to the present invention includes an electron generator having an electron source that emits a linear electron beam, and a circumferential surface portion that emits an X-ray beam by colliding the electron beam from the electron source. And an X-ray generator including a disk-like or cylindrical rotating anticathode configured to be rotatable about a rotation axis, wherein the electron source and the peripheral surface portion Fixedly arranging the electron generator and the rotating anticathode under a positional relationship in which the rotation axis is inclined with respect to a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, and the electrons; and Switching the extension direction of the electron source to any one of the first direction and the second direction while fixing the center position of the source.
本発明に係る「試料測定システム」は、上記したいずれかのX線発生装置と、前記X線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したX線ビームを検出するX線検出装置と、前記X線検出装置により検出された前記X線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段を備える。 The “sample measurement system” according to the present invention includes: any one of the X-ray generator described above; and an X-ray detector for detecting an X-ray beam generated from the X-ray generator and transmitted or reflected from the sample And a measuring unit configured to measure a physical quantity related to the sample based on a detection amount of the X-ray beam detected by the X-ray detection apparatus.
本発明に係るX線発生装置及び方法、並びに試料測定システムによれば、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームを選択的に発生させると共に、装置全体としての出力性能を向上できる。 According to the X-ray generator and method and sample measurement system according to the present invention, a linear or spot X-ray beam can be selectively generated with an extremely simple apparatus configuration, and the output performance of the entire apparatus Can be improved.
以下、本発明に係るX線発生装置について、X線発生方法及び試料測定システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an X-ray generator according to the present invention will be described by way of preferred embodiments in relation to an X-ray generation method and a sample measurement system with reference to the accompanying drawings.
[X線発生装置10の構成]
図1はこの実施形態に係るX線発生装置10の斜視図であり、図2は図1のII−II線に沿った断面図であり、図3は図1のIII−III線に沿った断面図である。説明の便宜上、これらの図1〜図3では、三次元直交座標系を示す3軸方向(X方向・Y方向・Z方向)を定義する。
[Configuration of X-ray generator 10]
FIG. 1 is a perspective view of an
図1に示すように、X線発生装置10は、いわゆる回転対陰極方式を用いてX線(エックス線)を発生させる装置である。X線発生装置10は、外形上、X線透過率が低い金属材料からなる概略直方体状のチャンバ12を有する。チャンバ12の一面14側にある1つの角部には、三角柱状に凹まされた凹部16が形成される。
As shown in FIG. 1, the
凹部16をなす傾斜面17には円形状の開口部18が設けられると共に、一面14の対向面20にはX線透過率が高いベリリウム薄膜を介挿した窓部22が設けられている。開口部18を覆う位置に蓋部46を装着することで、チャンバ12の内部にて気密状態が保たれる。
A
図2及び図3に示すように、X線発生装置10は、線状の電子ビームB1を発生させる電子発生器24と、円板状又は円柱状である回転対陰極26と、回転対陰極26を冷却させるための冷却機構(不図示)を更に有する。電子発生器24及び回転対陰極26はそれぞれ、チャンバ12の室28内に固定した状態で収容される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
電子発生器24は、熱電子型、電界放出型、又はショットキー型の電子銃であり、ここでは熱電子型を例に説明する。具体的には、電子発生器24は、概略直方体状の本体部30と、タングステン・フィラメント等からなる電子源32と、電子源32の延在方向を複数の向きに切り替える切替機構34とを含んで構成される。例えば、本体部30は図示しないフローティング構造を有しており、電子源32はチャンバ12と電気的に絶縁されている点に留意する。
The
切替機構34は、Y方向に沿った回動軸を中心に回動可能であり、且つ、電子源32が固定された円盤部を有する。つまり、切替機構34は、電子源32と一体的に円盤部を回動させることで、電子源32の中心位置O(図2)を固定しながら電子源32の延在方向をX方向又はZ方向に切替可能である。
The
回転対陰極26は、回転軸36を中心としてA方向に、例えば5000〜12000[rpm]の速度で回転可能に構成される。回転対陰極26は、モリブデン(Mo)、銅(Cu)等の金属層が被覆された周面部38と、回転対陰極26の回転機構42が取り付けられた側面部40とを有する。
The rotating
回転機構42は、回転対陰極26を軸支する円筒状の軸部44と、軸部44の一端側に設けられる円板状の蓋部46を含んで構成される。蓋部46は、開口部18と比べて大径の主面を有すると共に、チャンバ12の外側から開口部18を覆う位置にて着脱可能である。
The
図2から理解されるように、回転対陰極26は、回転軸36がX方向及びZ方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置される。つまり、回転対陰極26の径方向とZ方向のなす角を「傾斜角φ」(0≦φ≦90、単位:度)と定義する場合、0<φ<90の関係を満たす。この実施形態では、特にφ=45[度]を満たす。
As understood from FIG. 2, the rotating
図3から理解されるように、電子源32及び周面部38は互いに対向する位置関係下にあるので、電子源32からの電子ビームB1による線状焦点(第1焦点51)が周面部38上に形成される。周面部38は、電子ビームB1の衝突時にて特定の発生条件を満たす場合、第1焦点51の位置又は近傍位置からX線ビームB2を出射する。後述のように、チャンバ12の外部に出射されるX線ビームB2の形状は、線状焦点と窓部22との間の幾何学的関係に応じて変化する。
As understood from FIG. 3, since the
[X線発生装置10の動作]
続いて、この実施形態に係るX線発生装置10の動作について、図1〜図3の各図、及び図4の模式図を参照しながら説明する。
[Operation of X-ray generator 10]
Subsequently, the operation of the
(1)固定配置ステップ
先ず、ユーザは、電子発生器24及び回転対陰極26をチャンバ12の室28内に収容した後、開口部18を覆う位置に蓋部46を装着する。これにより、電子源32及び周面部38が互いに対向すると共に、回転軸36が第1方向及び第2方向に対して傾斜する位置関係下に、電子発生器24及び回転対陰極26が固定配置される。
(1) Fixing step First, the user mounts the
この第1方向及び第2方向は、互いに直交すると共に、電子源32及び周面部38の離間方向(すなわち、Y方向)にそれぞれ交差する。ここでは、第1方向は「Z方向」に対応すると共に、第2方向は「X方向」に対応する。
The first direction and the second direction are orthogonal to each other, and intersect with the separation direction of the
(2)切替ステップ
切替機構34は、ユーザの選択操作に応じて電子源32の延在向きを切り替える。具体的には、線状のX線ビームB2(図4参照)を使用したい場合は「第1方向」に切り替え、点状のX線ビームB3(同図)を使用したい場合は「第2方向」に切り替える。
(2) Switching Step The
(3)発生ステップ
図示しない真空ポンプを用いて室28内を真空状態にさせると共に、回転対陰極26を所定の速度でA方向に回転させる。そして、X線の発生条件を満たすための各種準備が完了した後、電子発生器24は、ユーザの動作指示に応じて、線状の電子ビームB1を発生させる。これにより、X線ビームB2、B3は、窓部22を介してX線発生装置10の外側に発せられる。
(3) Generation Step While making the inside of the
図4は、第1方向及び第2方向の切り替え動作に応じたX線ビームB2、B3の形状を示す模式図である。電子源32(図2及び図3)の延在向きに応じて、第1方向に沿って湾曲する第1焦点51、或いは、第2方向に沿って湾曲する第2焦点52が選択的に形成される。
FIG. 4 is a schematic view showing the shapes of the X-ray beams B2 and B3 according to the switching operation in the first direction and the second direction. Depending on the extending direction of the electron source 32 (FIGS. 2 and 3), a first
前者の場合、周面部38は、電子ビームB1が入射された線状の第1焦点51の位置からX線ビームB2を出射する。このとき、第1焦点51は窓部22がなす平面と略平行する関係にあるので、線状のX線ビームB2が出射される。
In the former case, the
後者の場合、周面部38は、電子ビームB1が入射された線状の第2焦点52の位置からX線ビームB3を出射する。このとき、第2焦点52は窓部22がなす平面と略直交する関係にあるので、点状のX線ビームB3が出射される。
In the latter case, the
以上のように、電子発生器24には電子源32の延在方向を切り替える切替機構34が設けられると共に、電子源32及び周面部38が互いに対向する位置関係下に電子発生器24及び回転対陰極26が固定配置される。これにより、電子発生器24及び回転対陰極26の位置・姿勢を一切変更することなく電子源32の延在方向を単に切り替えることで、線状又は点状のX線ビームB2、B3を選択的に発生させることができる。
As described above, the
[X線発生装置10による効果]
続いて、X線発生装置10による効果について、図5〜図7を参照しながら詳細に説明する。
[Effect by X-ray generator 10]
Subsequently, the effects of the
図5は、傾斜角φが0度(φ=0)における焦点の形成位置を示す模式図である。より詳しくは、図5(a)は周面部38上に形成された第1焦点51をY方向から視認した投影図であり、図5(b)は周面部38上に形成された第2焦点52をY方向から視認した投影図である。
FIG. 5 is a schematic view showing the formation position of the focal point at the inclination angle φ of 0 degree (φ = 0). More specifically, FIG. 5A is a projection view in which the first
図5(a)に示すように、第1焦点51は、Y方向からの平面視にて、幅がW[mm]、高さがH[mm](H>W)である矩形状を有する。破線で図示する線分53は、周方向に横切る焦点長さに相当する。以下、第1焦点51における線分53の長さを「周方向焦点長さL1」という。本図例では、第1焦点51の高さ方向が周面部38の周方向に一致するので、L1=H[mm]である。
As shown in FIG. 5A, the first
図5(b)に示すように、第2焦点52は、Y方向からの平面視にて、図5(a)に示す第1焦点51と略同じ形状を有する。以下、第2焦点52における線分53の長さを「周方向焦点長さL2」という。本図例では、第2焦点52の幅方向が周面部38の周方向に一致するので、L1=W[mm]である。
As shown in FIG. 5B, the second
このX線発生方式に関して、周方向焦点長さL1、L2が大きいほど回転対陰極26が受ける熱負荷が増加する傾向がある。そして、熱負荷が増加するほど周面部38に設けられた金属が冷却され難くなるため、X線の出力効率が低下する現象がみられる。つまり、図5(a)ではL1が大きいため出力効率が相対的に低くなり、図5(b)ではL2が小さいため出力効率が相対的に高くなる。計測時の使い勝手の観点から言えば、X線ビームB2、B3の選択によって出力効率の差異が生じるのは好ましくない。
With this X-ray generation method, the heat load applied to the rotating
図6は、傾斜角φが45度(φ=45)における焦点の形成位置を示す模式図である。より詳しくは、図6(a)は周面部38上に形成された第1焦点51をY方向から視認した投影図であり、図6(b)は周面部38上に形成された第2焦点52をY方向から視認した投影図である。
FIG. 6 is a schematic view showing the formation position of the focal point at the inclination angle φ of 45 degrees (φ = 45). More specifically, FIG. 6A is a projection view in which the first
図6(a)に示すように、第1焦点51は、Y方向からの平面視にて、図5(a)に示す第1焦点51と略同じ形状を有する。本図例では、第1焦点51の高さ方向が周面部38の周方向に対して45度傾斜するので、L1=√2・W[mm]である。
As shown to Fig.6 (a), the
図6(b)に示すように、第2焦点52は、Y方向からの平面視にて、図5(a)に示す第1焦点51と略同一の形状を有する。本図例では、第2焦点52の幅方向が周面部38の周方向に対して45度傾斜するので、L2=√2・W[mm]である。
As shown in FIG. 6B, the second
図7は、傾斜角φと周方向焦点長さL1、L2の関係を示すグラフである。グラフの横軸は傾斜角φ(単位:度)であり、グラフの縦軸は周方向焦点長さL1、L2(単位:mm)である。また、実線はL1の関数を示すと共に、一点鎖線はL2の関数を示す。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the inclination angle φ and the circumferential focal lengths L1 and L2. The horizontal axis of the graph is the inclination angle φ (unit: degree), and the vertical axis of the graph is the circumferential focal lengths L1 and L2 (unit: mm). The solid line indicates the function of L1, and the dashed-dotted line indicates the function of L2.
本図から理解されるように、周方向焦点長さL1は、φ=0[度]のときL1=H[mm]、φ=90[度]のときL1=W[mm]を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に減少する。一方、周方向焦点長さL2は、φ=0[度]のときL2=W[mm]、φ=90[度]のときL2=H[mm]を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に増加する。 As understood from this figure, the circumferential focal length L1 satisfies L1 = H [mm] when φ = 0 [degree] and L1 = W [mm] when φ = 90 [degree]. It decreases monotonically as the inclination angle φ increases. On the other hand, the circumferential focal length L2 satisfies L2 = W [mm] when φ = 0 [degree], L2 = H [mm] when φ = 90 [degree], and monotonously increases as the inclination angle φ increases. To increase.
すなわち、傾斜角φがφ=0[度]又はφ=90[度]を満たす場合に|L1−L2|の値が最大になり、傾斜角φを0<φ<90の範囲に設定することで、|L1−L2|の値が相対的に小さくなる。なお、φ=45[度]の近傍では、L1=W/sinφ、L2=W/cosφの関係が成り立つ点に留意する。
That is, when the inclination angle φ satisfies φ = 0 [degree] or φ = 90 [degree], the value of | L1-L2 | becomes maximum, and the inclination angle φ should be set in the range of 0 <φ <90. The value of |
この実施形態において、回転対陰極26は、回転軸36が第1方向及び第2方向に対して傾斜する位置関係下(0<φ<90)にあるので、第1方向及び第2方向からの電子ビームB1の放出により形成される第1焦点51、第2焦点52に関し、周方向焦点長さL1、L2の乖離量|L1−L2|が、回転軸36を傾斜させない場合(φ=0、90)と比べて小さくなる。つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のX線ビームB2、B3に共通して出力し得る最大量(つまり、X線の限界出力量)が底上げされる。
In this embodiment, since the
また、回転軸36が第1方向に対して30〜60度の範囲内で傾斜する位置関係下(30≦φ≦60)にあってもよい。これにより、周方向焦点長さL1、L2の比(L1/L2或いはL2/L1)を概ね2倍未満に抑制可能となり、両者の出力性能の隔たりが一層小さくなる。
In addition, the positional relationship may be such that the
また、回転軸36が第1方向に対して45度傾斜する位置関係下(φ=45)にあってもよい。この場合、周方向焦点長さL1=L2=√2・W[mm]が等しくなるので、両方のX線ビームB2、B3に共通する限界出力量が最大になる。
Further, the
以上のように、X線発生装置10は、[1]線状の電子ビームB1を放出する電子源32と、電子源32の中心位置Oを固定しながら電子源32の延在方向を第1方向(Z方向)及び第2方向(X方向)のうちいずれか一方に切り替える切替機構34とを有する電子発生器24と、[2]電子ビームB1を衝突させることでX線ビームB2、B3を出射する周面部38を有し、且つ、回転軸36を中心に回転可能に構成される円板状又は円柱状の回転対陰極26を備える。そして、電子発生器24及び回転対陰極26は、電子源32及び周面部38が互いに対向すると共に、回転軸36が第1方向及び第2方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置される。
As described above, in the
また、X線発生装置10を用いたX線発生方法は、電子発生器24及び回転対陰極26を固定配置する配置ステップと、電子源32の延在方向を第1方向及び第2方向のうちいずれか一方に切り替える切替ステップを備える。
In the X-ray generation method using the
これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のX線ビームB2、B3を選択的に発生させると共に、装置全体としての出力性能を向上できる。例えば、電子源32のアスペクト比がH/W=10である場合、図5(a)における熱負荷を基準(100%)とすると、図5(b)、図6(a)及び図6(b)における熱負荷はそれぞれ、32%、84%、84%と試算される。つまり、図6の構成を採用することで、最大値と比べて16%の損失があるものの、同程度の高い利得を得ることができる。
As a result, the linear or point-like X-ray beams B2 and B3 can be selectively generated with an extremely simple apparatus configuration, and the output performance of the entire apparatus can be improved. For example, when the aspect ratio of the
[試料測定システム100の構成例]
続いて、上記のX線発生装置10を組み込んだ試料測定システム100について、図8を参照しながら説明する。ここでは「X線回折装置」を例に説明するが、この構成及び測定方式に限られない。
[Configuration Example of Sample Measurement System 100]
Subsequently, a
試料測定システム100は、X線ビームB2、B3を発生するX線発生装置10と、試料Sを反射したX線ビームB2、B3を検出するX線検出装置102と、θ1及びθ2方向の角度を設定するためのゴニオメータ104と、各部を制御する制御装置106(測定手段)を備える。
The
ゴニオメータ104は、X線発生装置10を把持する第1アーム110と、第1アーム110をθ1方向に回転駆動させるθ1回転機構112と、X線検出装置102の検出器126を把持する第2アーム114と、第2アーム114をθ2方向に回転駆動させる回転機構116を含んで構成される。
The
第1アーム110及び第2アーム114の回転中心には、測定対象である試料Sを載置するための試料台118が固定配置される。第1アーム110には、回転中心から外方に向かって順に、発散スリット120及びX線発生装置10が固定される。第2アーム114には、回転中心から外方に向かって順に、散乱スリット122、受光スリット124及び検出器126が固定される。集中法を用いる場合、本図に示すように、第1焦点51及び受光スリット124の位置は、単一の円軌道C上に存在するように調整される。
At the rotation centers of the
X線検出装置102は、X線ビームB2、B3の強度に応じた検出信号を出力する検出器126と、検出器126からの検出信号に基づいてX線ビームB2、B3の検出量を求める検出回路128とを有する。検出器126は、単一のX線検出素子、或いは線状又は面状に配置されたX線検出素子アレイを含んで構成される。
The
制御装置106は、θ1回転機構112及びθ2回転機構116を制御することで、X線発生装置10、試料S及び検出器126を適切な位置関係下に配置させる。この測定例では、第1アーム110と第2アーム114が同じ角度(θ1=θ2)に設定される。
The
制御装置106は、X線発生装置10を制御することで電子ビームB1(図3)を放出させると共に、X線ビームB2、B3を発生させる。制御装置106は、ゴニオメータ104の設定角度及び試料Sを反射したX線ビームB2、B3の検出量に基づいて、試料Sに関する物理量を測定する。出力装置130は、制御装置106からの出力指示に応じて、格子面間隔、回折強度、ミラー係数、積層周期、応力、同定された物質名を含む、試料Sの測定結果を出力する。
The
試料Sの種類、性状、又は測定しようとする物理量の組み合わせに応じて、線状又は点状のX線ビームB2、B3のいずれかを選択する。ユーザは、ビーム形状に適したX線光学系の調整、具体的には、発散スリット120、散乱スリット122又は受光スリット124の交換作業を行う。その後、制御装置106は、ユーザによる操作に応じて、電子源32を回動させる旨の指示信号を切替機構34に向けて送信する。これにより、電子源32の延在向きが自動的に切り替わり、所望のX線測定を実行できる。なお、上記の構成に代えて、ユーザの手作業により電子源32の延在向きを切り替える構成であってもよい。
Either linear or point-like X-ray beams B2 and B3 are selected according to the type, properties of the sample S, or the combination of physical quantities to be measured. The user performs adjustment of the X-ray optical system suitable for the beam shape, specifically, replacement work of the divergence slit 120, the scattering slit 122 or the light receiving slit 124. Thereafter, the
以上のように、試料測定システム100は、上記したX線発生装置10と、X線発生装置10から発生し、且つ、試料Sを透過又は反射したX線ビームB2、B3を検出するX線検出装置102と、検出されたX線ビームB2、B3の検出量に基づいて試料Sに関する物理量を測定する制御装置106(測定手段)を備える。これにより、X線発生装置10側の調整作業を行うことなく、X線ビームB2、B3の形状を適時に切り替えたX線測定を実行できる。
As described above, the
[備考]
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
[Notes]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change freely in the range which does not deviate from the main point of this invention.
10‥X線発生装置 12‥チャンバ
22‥窓部 24‥電子発生器
26‥回転対陰極 28‥室
32‥電子源 34‥切替機構
36‥回転軸 38‥周面部
42‥回転機構 51‥第1焦点
52‥第2焦点 53‥線分
100‥試料測定システム 102‥X線検出装置
104‥ゴニオメータ 106‥制御装置(測定手段)
B1‥電子ビーム B2、B3‥X線ビーム
L1、L2‥周方向焦点長さ S‥試料
10.
B1 .. Electron beam B2, B3 .. X-ray beam L1, L2 .. circumferential focal length S .. sample
Claims (5)
前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでX線ビームを出射する周面部を有し、且つ、回転軸を中心に回転可能に構成される円板状又は円柱状の回転対陰極と
を備え、
前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向すると共に、前記回転軸が前記第1方向及び前記第2方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置されることを特徴とするX線発生装置。 An electron source for emitting a linear electron beam, and an extension direction of the electron source is fixed in one of a first direction and a second direction orthogonal to the first direction while fixing a central position of the electron source. An electron generator having a switching mechanism for switching;
A disk-shaped or cylindrical rotating anticathode having a peripheral surface portion for emitting an X-ray beam by colliding the electron beam from the electron source, and configured to be rotatable about a rotation axis; Equipped
The electron generator and the rotating anticathode are fixedly disposed in a positional relationship in which the electron source and the peripheral surface portion face each other, and the rotation axis is inclined with respect to the first direction and the second direction. An X-ray generator characterized by
前記電子源及び前記周面部が互いに対向すると共に、前記回転軸が第1方向及び該第1方向に直交する第2方向に対して傾斜する位置関係下に、前記電子発生器及び前記回転対陰極を固定配置するステップと、
前記電子源の中心位置を固定しながら該電子源の延在方向を前記第1方向及び前記第2方向のうちいずれか一方に切り替えるステップと
を備えることを特徴とするX線発生方法。 An electron generator having an electron source for emitting a linear electron beam, and a peripheral portion for emitting an X-ray beam by colliding the electron beam from the electron source, and rotating around a rotation axis A method of generating X-rays using an apparatus comprising a disk-shaped or cylindrical rotating anticathode configured as follows:
The electron generator and the rotating anticathode are arranged in a positional relationship in which the electron source and the circumferential surface portion face each other, and the rotation axis is inclined with respect to a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. Fixedly placing the
Switching the extension direction of the electron source to any one of the first direction and the second direction while fixing the central position of the electron source.
前記X線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したX線ビームを検出するX線検出装置と、
前記X線検出装置により検出された前記X線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段と
を備えることを特徴とする試料測定システム。 The X-ray generator according to any one of claims 1 to 3.
An X-ray detector for detecting an X-ray beam generated from the X-ray generator and transmitted or reflected from a sample;
A measuring unit configured to measure a physical quantity related to the sample based on a detected amount of the X-ray beam detected by the X-ray detection apparatus.
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