JP6886731B2 - Ｘ線分析補助装置及びｘ線分析装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線源からのＸ線を試料に入射したとき、試料で散乱又は回折するＸ線を２次元検出器により検出するＸ線分析装置を対象として、同装置の測定条件を設定するために用いられるＸ線分析補助装置に関する。

例えば、特開２００９−２８０５号公報（特許文献１）に開示された小角広角Ｘ線測定装置は、試料にＸ線を入射したとき当該試料で散乱するＸ線を検出するＸ線分析装置であり、同装置により得られたＸ線情報に基づき試料の構造を解析することができる。
この種のＸ線分析装置を利用して試料の構造を解析するためには、あらかじめ同装置の操作手順を知ることは勿論、ある程度は同装置の操作に習熟している必要があり、その習熟度（すなわち、経験の多さ）によって装置の条件設定等に要する時間が大きく変わり、得られるＸ線情報の精度も違ってくる。したがって、できるだけ短時間の測定で高精度なＸ線情報を得るためには、習熟したオペレータがＸ線分析装置を操作することが好ましい。

一方、装置の条件設定を補助する装置があれば、経験の少ないオペレータでも短時間で適切な条件設定が行えるようになる。しかし、この種のＸ線分析補助装置は、従来開発されていなかった。

特開２００９−２８０５号公報

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線分析装置の操作経験が少ないオペレータであっても、短時間で適切な測定条件の設定を実現可能とするＸ線分析補助装置の提供を目的とする。

本発明に係るＸ線分析補助装置は、Ｘ線源からのＸ線を試料に入射したとき、試料で散乱又は回折するＸ線を２次元検出器により検出するＸ線分析装置を対象として、同装置の測定条件を設定するために用いられる。
対象となるＸ線分析装置としては、例えば、Ｘ線小角散乱測定装置がある。ただし、同装置に適用が限定されないことは勿論である。
また、２次元検出器としては、近年、高精度かつ高分解能な２次元半導体検出器を用いることが多い。２次元半導体検出器は、Ｘ線を検出できる領域が小さく、そのため、役に立つＸ線情報を得るための適切な測定条件の設定が特に難しい。よって、２次元半導体検出器を用いたＸ線分析装置に対して、本発明に係るＸ線分析補助装置の適用は、特に効果がある。

本発明に係るＸ線分析補助装置は、試料と２次元検出器との間の距離Ｌと、試料で散乱又は回折するＸ線の測定データとして取得したい検出最大範囲Ｘｍａｘと、を設定項目に含んでいる。
ここで設定されたＸ線の検出最大範囲Ｘｍａｘは、測定データとして取得できる、試料から放射状に散乱又は回折するＸ線の広角側における最大角度範囲となる。例えば、Ｘ線小角散乱測定装置においては、検出最大範囲Ｘｍａｘを、試料で散乱又は回折したＸ線の散乱又は回折ベクトルＱ、試料への入射Ｘ線の光軸に対する試料で散乱又は回折したＸ線の散乱角又は回折角２θ、もしくは試料の構造における大きさｄのいずれかにより設定することができる。

また、本発明に係るＸ線分析補助装置は、２次元検出器の検出面がＸ線を検出可能な範囲をあらわすＸ線検出領域Ａと、２次元検出器の検出面を含む測定面に対し、検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が入射する広角側の境界をあらわす最大測定枠Ｈｍａｘと、を表示項目に含んでいる。

そして、本発明に係るＸ線分析補助装置は、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘに相当する値の一方を入力するための設定値入力手段と、設定値入力手段により入力された一方の設定項目に相当する値に基づいて、他方の設定項目を自動的に設定する自動設定手段と、距離Ｌ及び検出最大範囲Ｘｍａｘに基づいて、最大測定枠Ｈｍａｘを表示画面に表示し、かつＸ線検出領域Ａを表示画面に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

Ｘ線分析装置において、試料にＸ線を入射すると試料内で放射状にＸ線の散乱や回折が生じる。試料の近くに２次元検出器を配置した場合は、このように放射状に散乱又は回折したＸ線を広い角度範囲で２次元検出器の検出面に入射させることができる。これとは逆に、試料から離して２次元検出器を配置した場合は、２次元検出器により検出できるＸ線の角度範囲が狭くなる。一方、２次元検出器が検出できるＸ線の角度分解能は、２次元検出器を試料から離すほど良好となる。
また、試料から放射状に散乱又は回折したＸ線の測定面に対する入射範囲が２次元検出器の検出面よりも広い場合は、測定面のどの角度位置に入射するＸ線を、２次元検出器で検出するかを検討する必要も生じる。
オペレータは、これらの関係を考慮して測定条件を設定しなければならないが、Ｘ線は視認することができず、またＸ線を試料に入射しながら調整作業をすることも通常はできない。そのため、オペレータは、実際の状況を確認できないまま測定条件を設定していかなければならず、経験の多さ（すなわち、習熟度）が測定条件設定の適否に少なからず影響を及ぼす。

しかし、本発明に係るＸ線分析補助装置を用いれば、オペレータが、設定値入力手段から距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘに相当する値の一方を入力することで、自動設定手段がこの入力された一方の設定項目に相当する値に基づいて、他方の設定項目を自動的に設定する。そして、表示手段が、距離Ｌ及び検出最大範囲Ｘｍａｘに基づいて、最大測定枠Ｈｍａｘを表示画面に表示する。

ここで、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘに相当する値は、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘに限らず、それらの値と相関関係を有する値であってもよい。
また、最大測定枠Ｈｍａｘは、２次元検出器の検出面を含む測定面に対し、検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が入射する広角側の境界である。オペレータは、この表示画面に表示された最大測定枠Ｈｍａｘを視覚的に確認することができる。さらに、表示画面には、Ｘ線検出領域Ａが表示される。このＸ線検出領域Ａは、２次元検出器の検出面がＸ線を検出可能な範囲である。オペレータは、このＸ線検出領域Ａと最大測定枠Ｈｍａｘとを表示画面上で視覚的に確認することができる。このようにして、オペレータは、最大測定枠ＨｍａｘやＸ線検出領域Ａを表示画面上で視覚的に確認しながら、距離Ｌや検出最大範囲Ｘｍａｘの設定の適否を検討することができるので、Ｘ線分析装置の操作経験が少ないオペレータであっても、短時間で適切な条件設定を実現することが可能となる。

さらに、本発明に係るＸ線分析補助装置は、試料で散乱又は回折するＸ線の測定データとして取得したい検出最小範囲Ｘｍｉｎを設定項目に含むとともに、測定面に対し、検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線が入射する低角側の境界をあらわす最小測定枠Ｈｍｉｎを表示項目に含み、設定値入力手段は、距離Ｌ又は検出最小範囲Ｘｍｉｎの一方を入力して設定する機能を含み、表示手段は、距離Ｌ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎに基づいて、最小測定枠Ｈｍｉｎを表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
ここで設定されたＸ線の検出最小範囲Ｘｍｉｎは、測定データとして取得できる、試料から放射状に散乱又は回折するＸ線の低角側における最小角度範囲となる。この検出最小範囲Ｘｍｉｎも、例えば、Ｘ線小角散乱測定装置においては、検出最大範囲Ｘｍａｘと同様に、試料で散乱又は回折したＸ線の散乱又は回折ベクトルＱ、試料への入射Ｘ線の光軸に対する試料で散乱又は回折したＸ線の散乱角又は回折角２θ、もしくは試料の構造における大きさｄのいずれかにより設定することができる。

このような構成を追加すれば、オペレータが、設定値入力手段から距離Ｌ又は検出最小範囲Ｘｍｉｎの一方を入力することで、最小測定枠Ｈｍｉｎが表示画面に表示される。この最小測定枠Ｈｍｉｎは、測定面に対し検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線が入射する低角側の境界である。この最小測定枠Ｈｍｉｎが広角側に広がるほど、２次元検出器が検出できるＸ線の角度分解能が高くなる。よって、表示画面に表示された最小測定枠Ｈｍｉｎを視覚的に確認し、測定により取得したいＸ線情報から許容できる角度分解能を踏まえて、試料と２次元検出器との間の距離Ｌについてその設定の適否を検討することができる。

また、本発明に係るＸ線分析補助装置は、表示画面に表示される内容を変更するための指示を出す表示変更手段を含むことが好ましい。この表示変更手段を備えることで、以下に示すように、測定条件を設定する際に検討を補助する内容や視覚的に検討できる内容が増え、いっそう適切な条件設定を実現することが可能となる。

かかる構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面にグリッドを表示させる指示を出し、当該指示に基づき、表示手段は、１つの升目がＸ線検出領域Ａと同じ寸法形状をしたグリッドを表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、表示画面に表示されたグリッドを参照して、例えば、最大測定枠Ｈｍａｘに対するＸ線検出領域Ａの位置を検討することができる。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面に表示されたＸ線検出領域Ａを移動させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、Ｘ線検出領域Ａを表示画面内で移動させる機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、Ｘ線検出領域Ａを表示画面内で移動させて、例えば、最大測定枠Ｈｍａｘに対するＸ線検出領域Ａの最適な位置を検討することができる。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面に複数個のＸ線検出領域Ａを表示させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、複数個のＸ線検出領域Ａを表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、複数個のＸ線検出領域Ａを表示画面に表示させて、例えば、最大測定枠Ｈｍａｘに対する最適なＸ線の検出領域を検討することができる。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面の任意の位置に表示させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面の任意の位置に表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面の任意の位置に表示することで、
最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域に入射するＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面に表示された最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、表示画面に表示された最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する機能を含み、自動設定手段は、変更後の最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘを自動的に設定する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更して、例えば、Ｘ線検出領域Ａに対する最適な最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを検討することができる。そして、最大測定枠Ｈｍａｘの大きさ変更に伴い、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘが自動的に設定し直されるので、オペレータは煩雑な計算からも開放される。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面に表示されたＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、表示画面に表示されたＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する機能を含み、自動設定手段は、変更後の最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘを自動的に設定する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、Ｘ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘを変更することで、例えば、Ｘ線検出領域Ａに対する最適な最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを確定することができる。この場合も、最大測定枠Ｈｍａｘの変更に伴い、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘが自動的に設定し直されるので、オペレータは煩雑な計算からも開放される。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、表示画面に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示することで、例えば、試料からのＸ線を検出したい範囲を調整することができる。

かかる構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、自動設定手段は、分割してその一部が表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を網羅するように、Ｘ線検出領域Ａの個数と配置を自動的に設定する機能を含み、表示手段は、当該自動的に設定されたＸ線検出領域Ａの個数と配置を表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
このように構成することで、オペレータは、最適な最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域に入射するＸ線を無駄なく効率的に２次元検出器で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、表示変更手段を含む構成の本発明に係るＸ線分析補助装置において、表示変更手段は、表示画面の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示させる指示を出し、表示手段は、当該指示に基づき、表示画面の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示する機能を含み、自動設定手段は、表示画面に表示された指定測定範囲Ｈを網羅するように、Ｘ線検出領域Ａの個数及び配置を自動的に設定する機能を含み、更に、表示手段は、当該自動的に設定された個数のＸ線検出領域Ａを自動的に設定された配置で表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータが、表示画面の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示させることで、この指定測定範囲Ｈを網羅する個数と配置でＸ線検出領域Ａが表示画面に表示される。オペレータは、これらの指定測定範囲ＨやＸ線検出領域Ａを視覚的に確認しながら、例えば、試料からのＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、本発明に係るＸ線分析補助装置において、２次元検出器により検出されたＸ線情報を含む既存の測定データを読み込むデータ読込手段を有し、表示手段は、データ読込手段により読み込まれた測定データに含まれるＸ線情報を表示画面に表示する機能を含む構成としてもよい。
オペレータは、表示画面に表示されたＸ線情報を参照しながら、視覚的に測定条件の設定を検討することが可能となる。

また、本発明に係るＸ線分析装置は、Ｘ線を試料に入射するＸ線源と、試料で散乱又は回折するＸ線を検出する２次元検出器と、測定条件を設定するためのＸ線分析補助装置と、を備えている。ここで、Ｘ線分析補助装置には、上述した構成の本発明に係るＸ線分析補助装置が適用される。

以上説明したように、本発明に係るＸ線分析補助装置によれば、オペレータは、表示画面の表示内容を視覚的に確認しながら、短時間で適切に測定条件を設定することが可能となる。

図１Ａは、Ｘ線小角散乱測定装置の概要を模式的に示す正面図、図１Ｂは、Ｘ線小角散乱測定装置の光学系を示す模式図である。 図２Ａは、Ｘ線小角散乱測定装置により試料の分析を実施する際の測定条件の設定項目を説明するための正面図、図２Ｂは同じく右側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るＸ線分析補助装置の概略構造を示すブロック図である。 図４は、Ｘ線分析補助装置における表示装置の表示画面に表示される基本情報を示す図である。 図５は、表示内容を変更した表示画面の一例を示す図である。 図６は、表示内容を変更した表示画面の他の例を示す図である。 図７は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図８は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図９は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図１０は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図１１は、図１０に続く、表示内容を変更した表示画面の例を示す図である。 図１２は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図１３Ａ〜図１３Ｅは、試料で散乱又は回折するＸ線に対し、最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割して、その分割範囲に入るＸ線だけを検出対象とした各種例を示す図である。 図１４は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図１５は、図１４に続く、表示内容を変更した表示画面の例を示す図である。 図１６は、表示内容を変更した表示画面のさらに他の例を示す図である。 図１７は、本発明に係る実施形態の応用例における表示画面を示す図である。 図１８は、図１７に続く、本発明に係る実施形態の応用例における表示画面を示す図である。 図１９は、図１７に続く、本発明に係る実施形態の応用例における他の表示画面を示す図である。 図２０は、図１７に示す本発明に係る実施形態の応用例における他の表示画面を示す図である。 図２１は、図１７に続く、本発明に係る実施形態の応用例における他の表示画面を示す図である。 図２２は、本発明の実施形態に係るＸ線分析補助装置を利用して決めた設定値情報の印刷例を示す図である。

１：試料台、Ｓ：試料、２：２次元検出器、３：Ｘ線発生装置、３ａ：Ｘ線源、４：Ｘ線集光装置、４ａ：Ｘ線集光要素、５：第１スリット部、５ａ：第１スリット、６：第２スリット部、６ａ：第２スリット、７：第３スリット部、７ａ：第３スリット、８：第１減圧パス、９：第２減圧パス、１０：第３減圧パス、１１：移動ステージ、１２：ダイレクトビームストッパ、
２０：中央処理装置、２１：表示装置、２２：表示画面、２３：カーソル、２４：入力・操作装置、２５：記憶装置、２６：出力装置

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係るＸ線分析補助装置は、Ｘ線小角散乱測定装置を適用対象として、同装置の測定条件の設定を想定した構成としてある。
Ｘ線小角散乱測定装置は、Ｘ線を試料Ｓに入射したとき、試料Ｓで散乱するＸ線のうち０°＜２θ（回折角度）≦５°の低角領域に散乱するものを測定して、試料Ｓの構造を評価するためのＸ線分析装置であり、一般に数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の大きさの構造評価に利用されている。

図１ＡはＸ線小角散乱測定装置の概要を模式的に示す正面図である。図１ＢはＸ線小角散乱測定装置の光学系を示す模式図である。
なお、図１Ａ，図１Ｂにおいて、紙面の左右方向をＹ方向、紙面の垂直方向をＸ方向、紙面の上下方向をＺ方向として、Ｘ線小角散乱測定装置は、Ｘ線が進行する軸方向（装置の長手方向）をＹ方向に合わせて設置してある。

図１Ａにおいて、Ｘ線小角散乱測定装置は、略中央の位置に試料台１を有し、この試料台１の上に測定対象である試料Ｓが配置される。この試料台１を挟んで、一方の側方には入射光学系が設置され、他方の側方には２次元検出器２が設置してある。

入射側光学系は、Ｘ線発生装置３と、Ｘ線集光装置４と、第１スリット部５と、第２スリット部６と、第３スリット部７とを含んでいる。２次元検出器２には、２次元半導体検出器を用いている。

第１スリット部５と第２スリット部６との間には第１減圧パス８が設けられ、第２スリット部６と第３スリット部７との間には第２減圧パス９が設けられている。さらに、試料台１と２次元検出器２との間には、第３減圧パス１０が設けられている。
第１減圧パス８及び第２減圧パス９は、長さが一定で気密構造の管体である。また、第３減圧パス１０は、１又は複数個の気密構造の筒体で構成される。複数個の筒体は、図１ＡのＸ方向に移動自在となっており、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離に合わせて、適宜の個数の筒体を試料Ｓと２次元検出器２との間に配置できるようになっている。なお、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離は、後述するように移動調整自在となっている。
各減圧パス８，９，１０の内部は、図示しない減圧装置（例えば、ロータリーポンプやターボ分子ポンプ）によって減圧されて、真空又は真空に近い減圧状態に設定される。この減圧は、空気散乱現象によって不要な散乱線が発生することにより、測定データにおけるバックグラウンド成分が上昇することを防止するとともに、空気によるＸ線の吸収を防ぐための措置である。

本実施形態では、２次元検出器２に２次元半導体検出器を用いている。半導体検出器は、
シリコンやゲルマニウム等の半導体にＸ線が当たると電子が発生することを利用したＸ線検出器であり、エネルギ（Ｘ線強度）に対する分解能がきわめて高く、短時間でＸ線を検出できることから、近年、Ｘ線分析装置に多く用いられている。しかし、現在の半導体製造技術で生成できる半導体材料の大きさには限界があり、また寸法が大きくなるほど高価格となる。そのため、Ｘ線分析装置には、縦横数ｃｍ程度の小さな矩形状をした検出面を備えた半導体検出器が一般に利用されている。
このように、２次元半導体検出器は、検出面においてＸ線を検出できる領域が小さく、Ｘ線小角散乱測定装置に適用したとき、試料Ｓから放射状に散乱するＸ線の全範囲を網羅できないこともある。
そこで、図１Ａ，図１Ｂに示すＸ線小角散乱測定装置では、２次元検出器２を移動ステージ１１の上に載せ、移動ステージ１１とともにＺ方向及びＸ方向に移動できる構成としてある。これにより、２次元検出器２によるＸ線の検出位置を任意に移動させて、試料Ｓから放射状に散乱するＸ線の測定範囲を、複数回に分けて測定することができる。

２次元検出器２の検出面の手前には、ダイレクトビームストッパ１２が配置してある。ダイレクトビームストッパ１２は、Ｘ線を透過させない物質によって形成され、Ｘ線源３ａから試料Ｓに入射され、試料Ｓを反射又は透過してきたＸ線の光軸（中心軸）上に設けられている。このダイレクトビームストッパ１２は、２次元検出器２の検出面にＸ線源３ａからのＸ線（ダイレクトビーム）が直接入射することを防止して、試料Ｓの分析に必要な試料Ｓで散乱又は回折したＸ線だけを２次元検出器２の検出面に入射させる機能を有している。

試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌは、任意に移動調整できる構造となっている。図１Ａ，図１Ｂに示す本実施形態のＸ線小角散乱測定装置では、Ｙ方向に延びる案内レールに沿って、試料台１が移動自在となっており、試料台１を移動させることで、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌを任意に変更することができる。なお、第３減圧パス１０を構成する筒体が試料台１と干渉するおそれがあるときは、当該筒体を試料台１の移動経路から退避させる。

次に、上述した構成のＸ線小角散乱測定装置の光学系と作用を説明する。
図１Ｂに示すように、Ｘ線発生装置３の内部にＸ線源３ａが設けられ、Ｘ線集光装置４の内部に多層膜ミラー等で構成されたＸ線集光要素４ａが設けられ、第１スリット部５の内部に第１スリット５ａが設けられ、第２スリット部６の内部に第２スリット６ａが設けられ、第３スリット部７の内部に第３スリット７ａが設けられている。

Ｘ線源３ａからは、例えば、ＣｕＫα線を含むポイントフォーカスのＸ線が出射され、そのＸ線をＸ線集光要素４ａの構成要素に反射させて特定点に集光するようにビーム成形する。このＸ線は第１スリット５ａ及び第２スリット６ａによって発散を抑えられた状態で試料Ｓへ入射する。このとき、第３スリット７ａは試料Ｓへ不要な散乱線が入射することを防止する。

Ｘ線が試料Ｓへ入射すると、試料Ｓ内に含まれるナノ（１０^−９ｍ）構造に起因して小角度領域（０°＜２θ≦５°）内における試料Ｓに固有の散乱角度（回折角度）２θの角度位置にＸ線が散乱する。この散乱Ｘ線は、２次元検出器２の検出面に入射して、２次元的な入射位置とＸ線強度がＸ線情報として取得される。このＸ線情報を分析することにより、試料Ｓの内部のナノスケール（１０^−９ｍ）の構造、より具体的には分子レベルの構造（１ｎｍ〜１００ｎｍのマクロ構造）から原子レベルの構造（０．２ｎｍ〜１ｎｍのミクロ構造）を評価できる。

なお、図１Ａ，図１Ｂでは特に示していないが、Ｘ線小角散乱測定装置には、試料Ｓに対して荷重付与装置、温度制御装置、湿度制御装置等といった付帯機器を装備することができる。荷重付与装置は、試料Ｓに引張り又は圧縮の荷重を加えることができる装置である。温度制御装置は、試料Ｓの温度を上げたり又は下げたりして制御できる装置である。湿度制御装置は、試料Ｓの周囲の湿度を上げたり又は下げたりして制御できる装置である。
このような付帯機器を利用して試料Ｓの状態を動的に変化させながらＸ線小角散乱測定を実施する場合は、時間とともに試料Ｓの状態が変化してしまうため、２次元検出器２によるＸ線の検出に時間を確保したり、検出位置を変えて複数回の検出を実施したりする等の操作を行うことができない。一方、試料Ｓの状態を変化させない静的な測定環境の場合は、Ｘ線の検出に時間を確保したり、検出位置を変えて複数回の検出を実施したりすることも自由に行うことができる。

図２Ａ，図２ＢはＸ線小角散乱測定装置により試料Ｓの分析を実施する際の測定条件の設定項目を説明するための図である。
これらの図において、「Ｈｐ」は２次元検出器２の検出面を含む測定面を示しており、試料Ｓと２次元検出器２の間の距離Ｌを変えた複数の位置に測定面Ｈｐが描かれている。
Ｘ線源３ａからのＸ線を試料Ｓに入射したとき、試料Ｓからは入射Ｘ線の光軸Ｏを中心に放射状にＸ線が散乱する。この散乱Ｘ線を測定面Ｈｐ上で２次元検出器２により測定する場合、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌを図２Ａに示すように変更すると、距離Ｌが離れたＬ＝Ｌ１の位置では、散乱Ｘ線を測定面Ｈp上で測定できる角度範囲Ｘｍａｘ−１が狭くなり、逆に距離Ｌが近づいたＬ＝Ｌ３の位置では、散乱Ｘ線を測定面Ｈp上で測定できる角度範囲Ｘｍａｘ−３が広くなる。

ここで、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌを近付けるほど、Ｘ線が入射する微小な角度差を２次元検出器２が判別できなくなる。すなわち、角度分解能が低下する。よって、低角領域に散乱する散乱Ｘ線を高精度に検出するには、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌを離した方が好ましい。

オペレータは、上述した関係や事情を考慮しながら、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌと、試料Ｓで散乱するＸ線の測定データとして取得したい検出最大範囲Ｘｍａｘと、試料Ｓで散乱するＸ線の測定データとして取得したい検出最小範囲Ｘｍｉｎとを測定条件として設定する。
具体的には、Ｘ線小角散乱測定装置にあっては、試料Ｓで散乱したＸ線の散乱ベクトルＱ、試料Ｓへの入射Ｘ線の光軸に対する試料Ｓで散乱したＸ線の散乱角２θ、試料Ｓの構造における大きさｄ（例えば、結晶格子面）のいずれかにより、検出最大範囲Ｘｍａｘ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎを設定することになる。

また、検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が測定面Ｈｐに入射する領域（最大測定枠Ｈｍａｘ内の領域）が、２次元検出器２の検出面がＸ線を検出可能な範囲（Ｘ線検出領域Ａ）よりも広い場合は、１回の測定で最大測定枠Ｈｍａｘ内の全範囲におけるＸ線を検出することができない。そこでこの場合は、２次元検出器２を移動させ、測定面Ｈｐに対してＸ線検出領域Ａを複数の位置に配置し、複数回にわたり２次元検出器２によるＸ線の検出操作を実行する必要が生じる。

ただし、既述したように、荷重付与装置、温度制御装置、湿度制御装置等といった付帯機器を利用して試料Ｓの状態を動的に変化させながらＸ線小角散乱測定を実施する場合は、時間とともに試料Ｓの状態が変化してしまうため、検出位置を変えての複数回の検出操作を実施することができない。

そこで、付帯機器を利用して試料Ｓの状態を動的に変化させながらＸ線小角散乱測定を実施する場合と、試料Ｓの状態を変化させない静的な測定環境でＸ線小角散乱測定を実施する場合とを分け、前者の場合は、１回の検出操作で試料Ｓの分析に必要なＸ線情報を取得するために、Ｘ線検出領域Ａに対する最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを検討したり、測定面Ｈｐに対するＸ線検出領域Ａの位置を検討する必要がある。
また、後者の場合は、測定面Ｈｐに対してＸ線検出領域Ａをどのように配置し、何回の検出操作で分析に必要なＸ線情報を取得するのか検討する必要がある。

次に、本実施形態に係るＸ線分析補助装置について詳細に説明する。
図３は、Ｘ線分析補助装置の概略構造を示すブロック図である。
Ｘ線分析補助装置は、中央処理装置２０と、表示装置２１と、入力・操作装置２４と、記憶装置２５と、出力装置２６を含んでいる。
中央処理装置２０（ＣＰＵ）は、例えばパーソナルコンピュータで構成され、あらかじめインストールされたＸ線分析補助プログラムに従い動作し、必要な演算処理を実行するとともに、周辺機器を制御する。
表示装置２１は、液晶ディスプレイ等で構成され、表示画面２２に測定条件の設定に必要な情報を表示し、オペレータが視覚的にその情報を認識して利用できるようにするための周辺機器である。
入力・操作装置２４は、マウスやキーボード等で構成され、オペレータが測定条件を設定するに際し、各種設定値を入力したり、表示装置２１の表示画面２２に表示された情報を操作したりするための周辺機器である。なお、表示装置２１の表示画面２２に、タッチ操作でデータを入力することができるタッチディスプレイを採用するときは、この表示画面２２が入力・操作装置２４を兼ねる。
記憶装置２５は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等で構成され、Ｘ線分析補助プログラムやＸ線小角散乱測定装置により検出したＸ線情報を含む測定データや分析データを保存しておくための周辺機器である。
出力装置２６は、プリンタ等で構成され、表示画面２２のプリントスクリーンを印刷したり、各種設定値等を印刷したりしておくための周辺機器である。

図４は、Ｘ線分析補助装置における表示装置２１の表示画面２２に表示される基本情報を示す図である。オペレータは、これらの表示画面２２に表示された情報を視覚的に確認することで、それらの情報を参考にして測定条件を適切に設定していくことが可能となる。

Ｘ線分析補助装置を起動すると、表示装置２１の表示画面２２に、図４に示すような情報が表示される。具体的には、設定項目と、表示項目と、操作項目とが表示画面２２上に表示される。

設定項目には、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌ（以下、単に「距離Ｌ」と略すこともある）と、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線の検出最大範囲Ｘｍａｘと、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線の検出最小範囲Ｘｍｉｎとが含まれる。これらの設定項目のうち、距離Ｌか、又は検出最大範囲Ｘｍａｘ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎのいずれか一方をオペレータが入力すれば、他方の設定項目は中央処理装置２０が算出して最適な値に自動的に設定され、表示画面２２の該当部分に表示される。

すなわち、図２Ａに示したように、距離Ｌが離れたＬ＝Ｌ１の位置では、Ｘ線を測定面Ｈp上で測定できる角度範囲Ｘｍａｘ−１が狭く、この角度範囲Ｘｍａｘ−１を限度として検出最大範囲Ｘｍａｘを設定することができる。一方、距離Ｌが近づいたＬ＝Ｌ３の位置では、Ｘ線を測定面Ｈp上で測定できる角度範囲Ｘｍａｘ−３が広く、この角度範囲Ｘｍａｘ−３を限度として検出最大範囲Ｘｍａｘを設定することができる。距離Ｌか検出最大範囲Ｘｍａｘのいずれか一方をオペレータが入力すれば、他方の設定項目はこれらの関係に基づいて中央処理装置２０が算出して最適な値に自動的に設定される。

また、オペレータにより検出最大範囲Ｘｍａｘとともに検出最小範囲Ｘｍｉｎが設定されたときは、中央処理装置２０は、検出最大範囲Ｘｍａｘに基づき自動設定した距離Ｌにおける２次元検出器２の角度分解能を求め、検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線を検出できる角度分解能であるか否かを判別する。そして、検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線を検出できないと判定したときは、距離Ｌを自動的に修正して、検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線を検出できる値まで角度分解能を高める。このように自動修正された距離Ｌは、表示画面２２に表示される。

なお、表示画面２２には、オペレータが希望する角度分解能を大まかに指定する項目「角度分解能」を含めることもできる。この角度分解能の項目で、角度分解能が「高」に指定されたときは、中央処理装置２０は、調整可能な範囲で距離Ｌを長く設定する。一方、角度分解能が「低」に指定されたときは、中央処理装置２０は、調整可能な範囲で距離Ｌを短く設定する。距離Ｌが短く設定されれば、検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が測定面Ｈｐに入射する領域（最大測定枠Ｈｍａｘ内の領域）が相対的に小さくなるため、２次元検出器２のＸ線検出領域Ａとの面積差が小さくなり、少ない測定回数で最大測定枠Ｈｍａｘ内の全領域を測定することが可能となる。

上述したとおり、中央処理装置２０は、オペレータが入力した一方の設定項目の値に基づいて、他方の設定項目を自動的に設定する自動設定手段を構成している。
また、表示装置２１とこの表示装置２１を制御する中央処理装置２０は、各種の情報を表示画面２２に表示するとともに、その表示情報を変更する機能を含む表示手段を構成している。具体的には、表示装置２１及び中央処理装置２０は、表示手段として次のような機能を有している。なお、これらの機能の詳細は後述する。
（１）距離Ｌ及び検出最大範囲Ｘｍａｘに基づいて、最大測定枠Ｈｍａｘを表示画面２２に表示し、かつＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示する（図４参照）。
（２）１つの升目がＸ線検出領域Ａと同じ寸法形状をしたグリッドを表示画面２２に表示する（図４参照）。
（３）Ｘ線検出領域Ａを表示画面２２内で移動させる（図５参照）。
（４）複数個のＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示する（図６参照）。
（５）任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面２２の任意の位置に表示する（図７参照）。
（６）表示画面２２に表示された最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する（図８参照）。
（７）表示画面２２に表示されたＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する（図９参照）。
（８）表示画面２２に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示する（図１０参照）。
（９）自動設定手段としての中央処理装置２０により自動的に設定されたＸ線検出領域Ａの個数と配置を表示画面２２に表示する（図１１参照）。
（１０）表示画面２２の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示する（図１４参照）。
（１１）データ読込手段により読み込まれた測定データに含まれるＸ線情報を表示画面２２に表示する（図１６参照）。

図３及び図４に戻り、表示装置２１は、中央処理装置２０に制御されて、距離Ｌ及び検出最大範囲Ｘｍａｘに基づき、最大測定枠Ｈｍａｘ、最小測定枠Ｈｍｉｎ、Ｘ線検出領域Ａ等を表示画面２２に表示する。
ここで、最大測定枠Ｈｍａｘは、２次元検出器２の検出面を含む測定面Ｈｐに対し、検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が入射する広角側の境界である。また、最小測定枠Ｈｍｉｎは、２次元検出器２の検出面を含む測定面Ｈｐに対し、検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線が入射する低角側の境界である。そして、Ｘ線検出領域Ａは、２次元検出器２の検出面がＸ線を検出可能な領域である。

オペレータによる入力は、例えば、表示画面２２の入力すべき項目の横に表示された入力ボックスに、マウスの操作をもって表示画面２２上のカーソル２３を当て、続いてマウスのクリック操作でその入力ボックスを選択状態とした後、キーボード等の入力・操作装置２４で設定値を入力して行うことができる。また、表示画面２２に表示されたいくつかの項目の横には、チェックボックスが配置してある。このチェックボックスは、マウスの操作をもって表示画面２２上のカーソル２３を当てて、マウスをクリック操作することで、該当項目を選択することができる。なお、これらは入力操作の一例を示したに過ぎず、表示画面２２上の表示内容や、入力・操作装置２４の種類に応じて適宜の操作をもって設定値の入力や項目の選択が行われることは勿論である。後述するマウスによるドラッグ操作についても同様である。
このように、マウスやキーボード等の入力・操作装置２４が、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘの一方を入力するための設定値入力手段を構成している。

表示項目には、測定面Ｈｐと、最大測定枠Ｈｍａｘと、最小測定枠Ｈｍｉｎと、Ｘ線検出領域Ａとが含まれる。
測定面Ｈｐは、Ｘ線源３ａから試料Ｓに入射され、Ｘ線の光軸（中心軸）に対して垂直に配置されるが、この測定面Ｈｐを正面から見た状態で、表示画面２２に表示される。すなわち、表示画面２２上の測定面Ｈｐは、図２Ａ，図２Ｂに示した測定面Ｈｐに対応している。

最大測定枠Ｈｍａｘは、上記のように設定された距離Ｌと検出最大範囲Ｘｍａｘとに基づいて中央処理装置２０が大きさを算出し、測定面Ｈｐを示す表示上に重ねて表示される。試料Ｓからは、検出対象となる散乱Ｘ線や回折Ｘ線等が、光軸Ｏを中心として放射状に散乱又は回折するので、この最大測定枠Ｈｍａｘは光軸Ｏを中心とする円形に表示される。
最小測定枠Ｈｍｉｎは、上記のように設定された距離Ｌと検出最小範囲Ｘｍｉｎとに基づいて中央処理装置２０が大きさを算出し、測定面Ｈｐを示す表示上に重ねて表示される。この最小測定枠Ｈｍｉｎも光軸Ｏを中心とする円形に表示される。

Ｘ線検出領域Ａは、測定面Ｈｐに入射したＸ線を２次元検出器２が検出できる範囲を示している。本実施形態に用いる２次元半導体検出器は、Ｘ線検出領域Ａが矩形状となっている。
測定面Ｈｐには、この矩形状をしたＸ線検出領域Ａと同じ寸法形状のグリッド（ガイド升）Ｇを格子状に配列して表示できるようにしてある。グリッドＧは、表示画面２２に示された「グリッド表示」の項目のチェックボックスを選択することで測定面Ｈｐ上に表示され、一方、チェックボックスのチェックを外すことで非表示となる。このグリッドＧは、後述するようにＸ線検出領域Ａの配置を検討する際に役に立つ。

オペレータは、最大測定枠Ｈｍａｘ及び最小測定枠ＨｍｉｎやＸ線検出領域Ａを表示画面２２上で視覚的に確認しながら、距離Ｌや検出最大範囲Ｘｍａｘの設定の適否を検討することができるので、Ｘ線分析装置の操作経験が少ないオペレータであっても、短時間で適切な条件設定を実現することが可能となる。

次に、操作項目には、検出操作回数を指定する項目「検出操作回数」と、測定範囲を変更する項目「測定範囲変更」と、Ｘ線検出領域Ａの位置に連動して測定範囲を変更する項目「測定範囲連動」と、測定範囲を分割する項目「測定範囲分割」と、測定範囲を任意に指定する項目「測定範囲指定」とが含まれる。また、上述したグリッド表示の項目も操作項目に含まれる。この他にも、本実施形態に係るＸ線分析補助装置は、マウスによるドラッグ操作により、Ｘ線検出領域Ａを測定面Ｈｐ上の任意の位置に移動させたり、最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させたり、任意の位置に任意の大きさで指定測定範囲Ｈを表示させたりできる機能を備えている。

これらの操作項目を表示画面２２に含む表示装置２１と、表示画面２２上でのドラッグ操作を実行するマウス等の入力・操作装置２４とは、表示画面２２に表示される内容を変更するための指示（電気信号）を出力する表示変更手段を構成している。中央処理装置２０は、これらの操作項目や操作機器からの指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２に表示される内容を変更する。
具体的には、表示装置２１及び入力・操作装置２４は、表示変更手段として次のような機能を有している。なお、これらの機能の詳細は後述する。
（ａ）表示画面２２にグリッドを表示させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図４参照）。
（ｂ）表示画面２２に表示されたＸ線検出領域Ａを移動させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図５参照）。
（ｃ）表示画面２２に複数個のＸ線検出領域Ａを表示させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図６参照）。
（ｄ）任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面２２の任意の位置に表示させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図７参照）。
（ｅ）表示画面２２に表示された最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図８参照）。
（ｆ）表示画面２２に表示されたＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図９参照）。
（ｇ）表示画面２２に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図１０参照）。
（ｈ）表示画面２２の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示させる指示（電気信号）を中央処理装置２０に出力する（図１４参照）。

図５〜図１６は表示画面の表示内容を変更するための操作を説明するための図である。
例えば、図５に示すように、表示画面２２に表示されたＸ線検出領域Ａは、測定面Ｈｐ内の任意の位置に移動させることができる。このＸ線検出領域Ａの移動操作は、マウスを操作してＸ線検出領域Ａにカーソル２３を当て、続いてマウスをクリックしたままカーソル２３を移動させる、いわゆるドラッグ操作をもって実行することができる。この操作により、中央処理装置２０にＸ線検出領域Ａを移動する旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上に表示されたＸ線検出領域Ａを移動させる。
このように、表示画面２２上のＸ線検出領域Ａを任意の位置へ移動させることで、オペレータは、例えば最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域に対するＸ線検出領域Ａの最適な位置を検討することができる。
なお、中央処理装置２０は、表示画面２２上に表示されたＸ線検出領域Ａの位置に基づき、２次元検出器２をＸ−Ｚ方向に移動させる移動ステージ１１の移動位置（Ｘ−Ｚ座標値）を算出する。

また、図６に示すように、複数個のＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示することもできる。このように表示を変更するには、操作項目における検出操作回数を指定する項目「検出操作回数」の横に表示された入力ボックスに、マウスの操作をもって表示画面２２上のカーソル２３を当て、続いてマウスのクリック操作でその入力ボックスを選択状態とした後、キーボード等の入力・操作装置２４で個数を示す数値（図では「３」）を入力すればよい。この操作により、中央処理装置２０に指定した個数のＸ線検出領域Ａを表示する旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上に指定された個数のＸ線検出領域Ａを表示させる。
２次元検出器２によるＸ線の検出は、表示画面２２上に表示された各Ｘ線検出領域Ａの位置でそれぞれ実行されることになる。そのため、図６では、検出操作回数を指定する項目「検出操作回数」としてある。勿論、当該操作項目は、Ｘ線検出領域Ａの個数を指定する項目としてもよい。
上述したように、複数個のＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示することで、オペレータは、例えば、最大測定枠Ｈｍａｘ内の領域に対する最適なＸ線の検出領域を検討することができる。

また、図７に示すように、任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面２２の任意の位置に表示することもできる。このように表示を変更するには、まず図６を参照して上述した要領で、操作項目における検出操作回数を指定する項目「検出操作回数」の横に表示された入力ボックスに、Ｘ線検出領域Ａを表示させる個数を入力して、必要個数のＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示する。次に、マウスによるドラッグ操作をもって、それぞれのＸ線検出領域Ａを任意の位置へ移動させる。この操作により、中央処理装置２０に指定した個数のＸ線検出領域Ａを指定の位置へそれぞれ表示する旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上の指定された位置へ、指定された個数のＸ線検出領域Ａを表示させる。
このように、任意の個数のＸ線検出領域Ａを表示画面２２の任意の位置に表示することで、オペレータは、最大測定枠Ｈｍａｘ内に入射するＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器２で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、図８に示すように、最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更することもできる。このように表示を変更するには、まず操作項目における測定範囲の変更を指定する項目「測定範囲変更」の横に設けられたチェックボックスにチェックを入れる。次いで、マウスを操作して最大測定枠Ｈｍａｘを示す円にカーソル２３を当て、続いてマウスをクリックしたままドラッグすることで、実行することができる。この操作により、中央処理装置２０に最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上に表示された最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる。
例えば、図８に示すように、最大測定枠ＨｍａｘをＸ線検出領域Ａの外縁に合わせることで、２次元検出器２による１回の検出動作で、最大測定枠Ｈｍａｘ内の領域に入射する測定データとして必要なＸ線のほぼすべてを検出することが可能となる。

ここで、中央処理装置２０は、自動設定手段として、変更後の最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘのいずれか一方を自動的に再設定する。表示画面２２には設定値を固定しておきたい項目を選択するための項目「固定項目」が、設定項目に含めて表示してあり、この固定項目に示されたＸｍａｘとＬの横にあるいずれかのチェックボックスにチェックを入れることで、当該設定項目の設定値が固定され、他方の設定値が最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて再設定される。

また、図９に示すように、Ｘ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘを自動的に変更させることもできる。このように表示を変更するには、まず操作項目におけるＸ線検出領域Ａの位置に連動して測定範囲を変更する項目「測定範囲連動」の横に設けられたチェックボックスにチェックを入れる。この操作により、中央処理装置２０にＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘを自動的に変更させる旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上に表示された最大測定枠ＨｍａｘをＸ線検出領域Ａの外縁に合わせて変更させる。
このように、Ｘ線検出領域Ａの外縁に合わせて最大測定枠Ｈｍａｘを自動的に変更させることで、オペレータは、例えば、Ｘ線検出領域Ａに対する最適な最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを確定することができる。

このときも、中央処理装置２０は、自動設定手段として、変更後の最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘのいずれか一方を自動的に再設定する。再設定される項目は、表示画面２２上の固定項目に設けられたチェックボックスにチェックを入れなかった項目である。

また、図１０に示すように、最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させることもできる。このように表示を変更するには、まず操作項目における測定範囲を分割する項目「測定範囲分割」に設けられたチェックボックスにチェックを入れ、さらに分割する大きさを示すチェックボックスを選択して、いずれかにチェックを入れる。また、光軸Ｏを中心とする対称位置に最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片を表示したいときは、「対称」のチェックボックスにもチェックを入れる。この操作により、中央処理装置２０に最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させる旨の指示が出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させる。例えば、図１０では、１／４の大きさでかつ対称な位置に、最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片が表示されている。

表示画面２２上に表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片は、カーソル２３を当て、マウスのドラッグ操作をもって光軸Ｏを中心に回転させることができ、任意の角度位置へ配置することができる。

表示画面２２上に最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片が表示されると、図１１に示すように、中央処理装置２０は自動設定手段として、その表示された最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片を網羅するように、Ｘ線検出領域Ａの個数と配置を自動的に設定する。そして、設定したＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示する。これにより、オペレータは、これらの最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域の分割片やＸ線検出領域Ａを視覚的に確認しながら、例えば、試料ＳからのＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器２で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、本実施形態では、測定範囲を分割する項目「測定範囲分割」に「任意」の大きさに分割することを選択するチェックボックスが設けてある。図１２に示すように、まず基準となる大きさのチェックボックスにチェックを入れるとともに、「任意」を選択するチェックボックスにチェックを入れる。そうすることで、表示画面２２上に、選択した大きさの最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域に分割片が表示される。この分割片にカーソル２３を当て、マウスのドラッグ操作をもって当該分割片の大きさを任意に変更させることができる。

図１３Ａ〜図１３Ｅは、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線に対し、最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割して、その分割範囲に入るＸ線だけを検出対象とした各種例を示している。すなわち、図１３Ａは最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を１／２に分割し、その分割片内に入射するＸ線を検出対象としている。図１３Ｂは最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を１／４に分割し、その分割片内に入射するＸ線を検出対象としている。図１３Ｃは最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を１／８に分割し、その分割片内に入射するＸ線を検出対象としている。図１３Ｄは最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を任意の大きさに分割し、その分割片内に入射するＸ線を検出対象としている。図１４Ｅは最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を１／４に分割し、かつ対称位置にそれぞれ分割片を配置し、それらの分割片内に入射するＸ線を検出対象としている。

例えば、等方性を有する試料Ｓにあっては、光軸Ｏを中心とする対称な散乱が生じるため、図１３Ａ〜図１３Ｃのような一部だけを測定範囲とし、その対称位置にも散乱Ｘ線が同様に入射していると想定して、測定時間を短縮することができる。

また、図１４に示すように、表示画面２２の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示することもできる。このように表示を変更するには、まず操作項目における測定範囲を任意に指定する項目「測定範囲指定」の横に設けられたチェックボックスにチェックを入れる。次に、測定面Ｈｐ内の任意の位置にカーソル２３を配置し、当該位置を起点としてマウスによるドラッグ操作を行うことで、任意の大きさで測定範囲を指定する。このようにして表示画面２２上で指定した測定範囲を、指定測定範囲Ｈと呼ぶことにする。この操作により、表示画面２２の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示する旨の指示が中央処理装置２０に出力され、中央処理装置２０はその指示に従い表示装置２１を制御して、表示画面２２上の指定された位置へ、指定された大きさで指定された形状の指定測定範囲Ｈを表示させる。

表示画面２２上に指定測定範囲Ｈが表示されると、図１５に示すように、中央処理装置２０は自動設定手段として、その指定測定範囲Ｈを網羅する個数と配置で、Ｘ線検出領域Ａを自動的に設定する。そして、設定したＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示する。これにより、オペレータは、これらの指定測定範囲ＨやＸ線検出領域Ａを視覚的に確認しながら、例えば、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器２で検出できるよう測定条件を設定することが可能となる。

また、図１６に示すように、２次元検出器２により検出されたＸ線情報を含む既存の測定データを読み込み、その測定データに含まれるＸ線情報を表示画面２２に表示することもできる。
表示画面２２には、既存の測定データを読み込む項目「測定データの読込」が設けられている。この「測定データの読込」項目は、ファイル入力欄２２ａと読込ボタン２２ｂを含んでいる。このファイル入力欄２２ａに、測定データが記録されたファイルの保存先を指定し、読込ボタン２２ｂをマウスでクリックする。この操作により、中央処理装置２０に指定したファイルに記録された測定データを読み込む旨の指示が出力される。中央処理装置２０は、その指示に従い、指定した保存先から測定データを記録したファイルを読み込み、当該測定データに含まれるＸ線情報２２ｃを表示画面２２に表示する。
「測定データの読込」項目を表示画面２２に含む表示装置２１と、この「測定データの読込」項目を操作するマウスやキーボード等の入力・操作装置２４と、これらを制御する中央処理装置２０は、Ｘ線情報を含む既存の測定データを読み込むデータ読込手段を構成している。
このように、既存の測定データを読み込み、その測定データに含まれるＸ線情報２２ｃを表示画面２２に表示することで、オペレータは、表示画面２２に表示されたＸ線情報２２ｃを参照しながら、視覚的に測定条件の設定を検討することが可能となる。Ｘ線情報２２ｃとしては、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線のピークを記録した画像情報等がある。

さらに、既存の測定データを読み込む構成の実施形態から、次のような応用例を展開することもできる。
すなわち、図１７に示すように、測定データを記録したファイルを読み込み、当該測定データに含まれるＸ線情報２２ｃを表示画面２２に表示する。このＸ線情報２２ｃを表示画面２２に表示するための操作は、図１６を参照して上述したとおりである。
このとき、中央処理装置２０は、読み込んだ測定データに含まれる当該測定データを取得した際の測定条件（距離Ｌ、検出最大範囲Ｘｍａｘ、検出最小範囲Ｘｍｉｎ）を、表示画面２２の該当する各設定項目に表示する。

図１７に示す応用例では、表示画面２２の設定項目に「検出領域指定」の項目が追加してある。この「検出領域指定」項目は、オペレータがＸ線を検出したい検出領域を指定するための項目である。同図に示す応用例では、「検出領域指定」項目に、同項目による設定を選択するためのチェックボックスと、Ｘ線を検出したい領域の大きさを数値で指定するための入力ボックスとが設けてある。

「検出領域指定」項目の入力ボックスには、試料Ｓからの散乱Ｘ線又は回折Ｘ線が広がる光軸Ｏを中心とした径方向ｒの角度範囲と、当該角度範囲に垂直な幅方向βの範囲とを数値で入力する。具体的には、「検出領域指定」項目のチェックボックスにチェックを入れるとともに、入力ボックスに、キーボード等の入力・操作装置２４を利用して、径方向ｒと幅方向βの各範囲を数値入力する。径方向ｒの角度範囲は、例えば、ベクトルＱや２θ角度の数値で入力するように設定すればよい。また、幅方向βの範囲は、光軸Ｏを中心とした円弧状の角度範囲で指定するが、図１７等の表示画面２２では、これを直線で近似して表示してある。ただし、範囲指定の方法はこれに限定されず、任意に設計することができることは勿論である。

さらに、マウス等の入力・操作装置２４を利用して表示画面２２上のカーソル２３を操作し、表示画面２２に表示されているＸ線情報２２ｃに対して、Ｘ線を検出したい領域の中心点にカーソル２３を当て、マウスのクリック操作等によりその位置を指定する。
これらの操作を受けて、中央処理装置２０は、カーソル２３で指定された位置を中心として、チェックボックスに入力された数値で指定された範囲の指定検出領域Ａｄを、表示画面２２に表示する（図１７参照）。
例えば、Ｘ線情報２２ｃに表された散乱Ｘ線又は回折Ｘ線のピーク位置Ｐの一つに着目して、当該ピーク位置Ｐを含む領域を指定検出領域Ａｄに指定する等の操作を容易に行うことができる。

表示画面２２上に指定検出領域Ａｄが表示されると、図１８に示すように、中央処理装置２０は、その指定検出領域Ａｄを囲むようにＸ線検出領域Ａを表示画面２２上に配置する。ここで、Ｘ線検出領域Ａの大きさは測定面Ｈｐで一定である。この応用例では、かかるＸ線検出領域Ａに対して指定検出領域Ａｄを拡大又は縮小し、指定検出領域ＡｄがＸ線検出領域Ａに接する状態で当該Ｘ線検出領域Ａ内に収まるように調整される。

このとき、測定面Ｈｐ上での指定検出領域Ａｄの拡大又は縮小に伴い、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌも変更される。すなわち、距離Ｌが短くなれば検出最大範囲Ｘｍａｘが大きくなり（例えば、図２ＡのＬ＝Ｌ３とＸｍａｘ−３）、それに伴い測定面Ｈｐ上で指定検出領域Ａｄは縮小して表示される。一方、距離Ｌが長くなれば検出最大範囲Ｘｍａｘが小さくなり（例えば、図２ＡのＬ＝Ｌ１とＸｍａｘ−１）、それに伴い測定面Ｈｐ上で指定検出領域Ａｄは拡大して表示される。
このように、指定検出領域Ａｄの大きさと距離Ｌの値との間には相関関係があり、ゆえに本応用例では、表示画面２２に表示される指定検出領域Ａｄは、「距離Ｌに相当する値」となる。そして、指定検出領域Ａｄを指定するために用いた「検出領域指定」項目を表示画面２２に含む表示装置２１及びマウス等の入力・操作装置２４は、距離Ｌに相当する値を入力するための設定値入力手段を構成する。

指定検出領域Ａｄの大きさをＸ線検出領域Ａに合わせて変更する動作に伴い、距離Ｌが設定され、さらに距離Ｌに対応して検出最大範囲Ｘｍａｘと検出最小範囲Ｘｍｉｎも設定される。これらの距離Ｌ、検出最大範囲Ｘｍａｘ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎは、表示画面２２に表示される。

なお、図１８に示す応用例では距離Ｌの変化に合わせて、表示画面２２に表示したＸ線情報２２ｃの画像も光軸Ｏを中心に拡大又は縮小させる構成としてあるが、指定検出領域Ａｄを表示画面２２上で拡大又は縮小するタイミングに合わせて、Ｘ線情報２２ｃの画像を表示画面２２から消すようにしてもよい。

オペレータは、指定検出領域ＡｄやＸ線検出領域Ａを視覚的に確認しながら、例えば、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線を適切かつ効率的に２次元検出器２で検出できるよう測定条件（距離Ｌや検出最大範囲Ｘｍａｘ等）を設定することが可能となる。

また、図１９に示すように、表示画面２２の設定項目に表示された距離Ｌ、検出最大範囲Ｘｍａｘ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎ等の値がオペレータによって変更され、それに伴い指定検出領域Ａｄが拡大してＸ線検出領域Ａからはみ出てしまったときは、中央処理装置２０が、その指定検出領域Ａｄを網羅するように、Ｘ線検出領域Ａの個数と配置を自動的に設定する。そして、設定したＸ線検出領域Ａを表示画面２２に表示するように構成することもできる。

また、図２０に示すように、マウス等の入力・操作装置２４を使って表示画面２２上のカーソル２３を操作し、表示画面２２に表示されているＸ線情報２２ｃに対して、Ｘ線を検出したい領域をカーソル２３の移動によって範囲指定することもできる。このように構成したときは、マウス等の入力・操作装置２４が、距離Ｌに相当する値（指定検出領域Ａｄの大きさと位置）を入力する設定値入力手段を構成することになる。

また、図１７に示したように指定検出領域Ａｄを示す四角形が、表示画面２２上で水平及び垂直方向から傾いて配置されているとき、この指定検出領域Ａｄを光軸Ｏを中心に回転させて、水平配置させる機能を付加することもできる。
例えば、図２１に示すように、表示画面２２の操作項目に指定検出領域Ａｄを水平配置するための項目「指定検出領域水平配置」を設け、この項目のチェックボックスにチェックを入れたとき、中央処理装置２０が水平軸に対する指定検出領域Ａｄの傾き角を算出し、その算出結果に基づいて光軸Ｏを中心に指定検出領域Ａｄを回転させ、当該指定検出領域Ａｄを水平位置に配置する。
このように指定検出領域Ａｄを回転させた角度に対応して、Ｘ線分析装置に装着した試料を面内回転させることで、当該試料から散乱又は回折するＸ線の方向を、上記指定検出領域Ａｄを水平配置した表示画面２２の状態に合致させることが可能となる。

上述したような操作と検討をもって決定した試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌ、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線の検出最大範囲Ｘｍａｘ、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線の検出最小範囲Ｘｍｉｎの各設定値や、Ｘ線検出領域Ａの個数（検出操作の回数）と位置（移動ステージ１１の移動位置：Ｘ−Ｚ座標値）等の情報は、操作終了後に、例えば、中央処理装置２０に接続されたプリンタ等の出力装置２６を用いて、図２２に示すように用紙に印刷し、Ｘ線小角散乱測定装置（Ｘ線分析装置）における分析条件の設定の際に参照することができる。また、それらの情報は、操作終了後に、表示画面２２に表示することもできる。さらにまた、それらの情報は、操作終了後に、設定ファイルに記録して記憶装置に保存することもできる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論である。すなわち、上述した実施形態は本発明を具体化した一構成例に過ぎない。したがって、例えば、表示装置２１の表示画面２２のレイアウトや表示項目、さらには表示変更の内容は、図４〜図２１（図１３Ａ〜図１３Ｅを除く）に示したものに限定されず、適宜に設計変更することができる。

また、本発明のＸ線分析補助装置は、Ｘ線小角散乱測定装置に適用が限定されるものではなく、試料Ｓと２次元検出器２との間の距離Ｌと、試料Ｓで散乱又は回折するＸ線の検出最大範囲Ｘｍａｘとを測定条件の設定項目に含む各種のＸ線分析装置（例えば、粉末Ｘ線回折装置）を適用対象とすることができる。

さらに、本発明のＸ線分析補助装置をＸ線分析装置に組み込んで、測定条件を設定する際の補助機能を備えたＸ線分析装置を構成することもできる。その場合は、Ｘ線分析補助装置により設定した設定項目の値をＸ線分析装置の制御部に出力してそのまま利用してもよい。

Claims (15)

1. Ｘ線源からのＸ線を試料に入射したとき、試料で散乱又は回折するＸ線を２次元検出器により検出するＸ線分析装置を対象として、同装置の測定条件を設定するために用いられるＸ線分析補助装置であって、
   前記試料と前記２次元検出器との間の距離Ｌと、
   試料で散乱又は回折するＸ線の測定データとして取得したい検出最大範囲Ｘｍａｘと、
   を設定項目に含むとともに、
   前記２次元検出器の検出面がＸ線を検出可能な範囲をあらわすＸ線検出領域Ａと、
   前記２次元検出器の検出面を含む測定面に対し、前記検出最大範囲ＸｍａｘのＸ線が入射する広角側の境界をあらわす最大測定枠Ｈｍａｘと、
   を表示項目に含み、
   前記距離Ｌ又は前記検出最大範囲Ｘｍａｘに相当する値の一方を入力するための設定値入力手段と、
   前記設定値入力手段により入力された一方の設定項目に相当する値に基づいて、他方の設定項目を自動的に設定する自動設定手段と、
   前記距離Ｌ及び検出最大範囲Ｘｍａｘに基づいて、前記最大測定枠Ｈｍａｘを表示画面に表示し、かつ前記Ｘ線検出領域Ａを前記表示画面に表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線分析補助装置。
2. 試料で散乱又は回折するＸ線の測定データとして取得したい検出最小範囲Ｘｍｉｎを前記設定項目に含むとともに、
   前記測定面に対し、前記検出最小範囲ＸｍｉｎのＸ線が入射する低角側の境界をあらわす最小測定枠Ｈｍｉｎを前記表示項目に含み、
   前記設定値入力手段は、前記距離Ｌ又は前記検出最小範囲Ｘｍｉｎの一方を入力して設定する機能を含み、
   前記表示手段は、前記距離Ｌ及び検出最小範囲Ｘｍｉｎに基づいて、前記最小測定枠Ｈｍｉｎを前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項１のＸ線分析補助装置。
3. 前記表示画面に表示される内容を変更するための指示を出す表示変更手段を含むことを特徴とする請求項１又は２のＸ線分析補助装置。
4. 前記表示変更手段は、前記表示画面にグリッドを表示させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、１つの升目が前記Ｘ線検出領域Ａと同じ寸法形状をしたグリッドを前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項３のＸ線分析補助装置。
5. 前記表示変更手段は、前記表示画面に表示された前記Ｘ線検出領域Ａを移動させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、前記Ｘ線検出領域Ａを前記表示画面内で移動させる機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
6. 前記表示変更手段は、前記表示画面に複数個の前記Ｘ線検出領域Ａを表示させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、複数個の前記Ｘ線検出領域Ａを前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
7. 前記表示変更手段は、任意の個数の前記Ｘ線検出領域Ａを前記表示画面の任意の位置に表示させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、任意の個数の前記Ｘ線検出領域Ａを前記表示画面の任意の位置に表示する機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
8. 前記表示変更手段は、前記表示画面に表示された前記最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、前記表示画面に表示された前記最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する機能を含み、
   前記自動設定手段は、変更後の前記最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、前記距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘを自動的に設定する機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
9. 前記表示変更手段は、前記表示画面に表示された前記Ｘ線検出領域Ａの外縁に合わせて前記最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更させる指示を出し、
   当該指示に基づき、前記表示手段は、前記表示画面に表示された前記Ｘ線検出領域Ａの外縁に合わせて前記最大測定枠Ｈｍａｘの大きさを変更する機能を含み、
   前記自動設定手段は、変更後の前記最大測定枠Ｈｍａｘに基づいて、前記距離Ｌ又は検出最大範囲Ｘｍａｘを自動的に設定する機能を含むことを特徴とした請求項３乃至７のいずれか一項に記載のＸ線分析補助装置。
10. 前記表示変更手段は、前記表示画面に表示された前記最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示させる指示を出し、
    当該指示に基づき、前記表示手段は、前記表示画面に表示された前記最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を分割してその一部を表示する機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
11. 前記自動設定手段は、分割してその一部が表示された前記最大測定枠Ｈｍａｘ内の測定領域を網羅するように、前記Ｘ線検出領域Ａの個数と配置を自動的に設定する機能を含み、
    前記表示手段は、当該自動的に設定された前記Ｘ線検出領域Ａの個数と配置を前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項１０のＸ線分析補助装置。
12. 前記表示変更手段は、前記表示画面の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示させる指示を出し、
    当該指示に基づき、前記表示手段は、前記表示画面の任意の位置に任意の大きさで任意の形状をした指定測定範囲Ｈを表示する機能を含み、
    前記自動設定手段は、前記表示画面に表示された指定測定範囲Ｈを網羅するように、前記Ｘ線検出領域Ａの個数及び配置を自動的に設定する機能を含み、
    更に、前記表示手段は、当該自動的に設定された個数の前記Ｘ線検出領域Ａを自動的に設定された配置で前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項３又は４のＸ線分析補助装置。
13. 前記２次元検出器により検出されたＸ線情報を含む既存の測定データを読み込むデータ読込手段を有し、
    前記表示手段は、前記データ読込手段により読み込まれた測定データに含まれるＸ線情報を前記表示画面に表示する機能を含むことを特徴とした請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＸ線分析補助装置。
14. 前記Ｘ線分析装置は、前記２次元検出器として２次元半導体検出器を用いたＸ線小角散乱測定装置であり、
    前記検出最大範囲Ｘｍａｘは、前記試料で散乱又は回折したＸ線の散乱又は回折ベクトルＱ、前記試料への入射Ｘ線の光軸に対する前記試料で散乱又は回折したＸ線の散乱角２θ又は回折角２θ、もしくは前記試料の構造における大きさｄのいずれかにより設定されることを特徴とした請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のＸ線分析補助装置。
15. Ｘ線を試料に入射するＸ線源と、前記試料で散乱又は回折するＸ線を検出する２次元検出器と、測定条件を設定するためのＸ線分析補助装置と、を備えたＸ線分析装置であって、
    前記Ｘ線分析補助装置は、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＸ線分析補助装置であることを特徴とするＸ線分析装置。

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