JP6905748B2 - ソーラースリット、ｘ線回折装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の薄板を備えるソーラースリット、これを用いたＸ線回折装置および方法に関する。

近年、トランジスタや太陽電池などへの応用が期待される機能性の有機薄膜研究が注目されている。有機薄膜の評価には、インプレーン回折による面内配向測定が有効である。インプレーン回折Ｘ線を測定する場合には、インプレーン方向だけでなく積層方向の構造解析も可能である。インプレーン回折Ｘ線の測定には、例えば特許文献１に記載されるように平行ソーラースリットを用いてゼロ次元検出器で検出する方法が従来行なわれている。

しかし、このような方法では、測定を進めるに当たり検出器の移動を伴うため、希望する範囲を測定し終えるには多大な時間を要する。これに対し、放射光施設でビームサイズの絞られた放射光を試料に当ててインプレーン回折Ｘ線を２次元検出器で検出すれば、インプレーン方向とアウトオブプレーン方向の両方の回折スポットを測定できる。

一方、従来、インプレーン回折以外の分野でソーラースリットを用いて回折Ｘ線を検出する方法が知られている。例えば、特許文献２には、薄膜試料の表面から出る回折Ｘ線や蛍光Ｘ線を放射方向のみのＸ線をイメージングプレートで検出するために特殊回転スリットを使用することが記載されている。

特許文献３には、試料と広範囲Ｘ線検出器との間に設けられたスリット部材を介して回折Ｘ線を広範囲Ｘ線検出器に取り込むことが記載されている。そのスリット部材は、例えばＰＳＰＣのような広範囲Ｘ線検出器のＸ線検出領域に対向して互いに並べて配列され、全体が試料のＸ線照射面の中心軸線ωを中心とする円弧軌跡に沿うように湾曲している。

特許文献４には、反射線の光路中、または反射線と入射線の両方の光路中に配備され、複数の平行ソーラースリット板の重ね合せの方向に振動または等速直線運動する振動ソーラースリットが記載されている。ソーラースリット板により強度一様なＸ線が検出器上で非一様となる問題を振動ソーラースリットの振動により解消している。

特許文献５には、薄板は測定円の中心に配置された試料に対し放射状に整列されているコリメータにより、試料で散乱されたＸ線のみが測定され他の光は、コリメータによって遮蔽されることが記載されている。

特開平１１−２８７７７３号公報 特開平１０−１９８０８号公報 特許第２９７７１６６号公報 特開平９−３３４５８号公報 米国特許第５３７３５４４号明細書

上記のようにインプレーン回折による面内配向測定を行なう場合には、放射光を用いれば入射ビームサイズを細く絞れるため効率的かつ高分解能で測定できる。しかし、実験室で利用可能なＸ線を用いた場合には、入射Ｘ線のビームサイズを十分に細く絞ることができない。図８は、従来のインプレーン回折スポットを示す図である。図８に示すように、実験室では微小角入射によるＸ線照射領域が試料表面上に広がるため、２次元検出器上の回折像がインプレーン方向に伸び、分解能が低くなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＧＩＸＤによる測定でＸ線照射領域が試料表面上で広がっても、検出器上の回折像がインプレーン方向に広がらず、短い測定時間でかつ高い分解能での測定を可能にするソーラースリット、Ｘ線回折装置および方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明のソーラースリットは、各々が底面に対して垂直で、特定の焦点から放射方向にＸ線を通すように互いに所定の角度間隔をおいてアーチ形に並べられた複数の薄板を備え、ゴニオメータ円の中心を前記特定の焦点として、ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度で試料に照射され試料面上で回折されたＸ線が通る位置に設けられて用いられることを特徴としている。これにより、ＧＩＸＤによる測定でＸ線照射領域が試料表面上で広がっても、検出器上の回折像がインプレーン方向に広がらず、短い測定時間でかつ高い分解能での測定が可能になる。

（２）また、本発明のソーラースリットは、インプレーン方向の分解能が１°以下であることを特徴としている。ソーラースリットの薄板の角度間隔が狭く精度が高いことから、インプレーン方向の分解能が１°以下でのＸ線回折測定が可能となる。

（３）また、本発明のＸ線回折装置は、上記のソーラースリットを備えるＸ線回折装置であって、前記試料に対しＸ線を照射するＸ線源と、前記ゴニオメータ円の中心に対して回転可能に設けられたインプレーンアームと、前記インプレーンアーム上に設置され、前記ソーラースリットを通った回折Ｘ線を１次元または２次元の検出領域で検出する検出器と、を更に備え、前記ソーラースリットは、前記ゴニオメータ円の中心を前記特定の焦点として、ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度で前記試料に照射され試料面上で回折されたＸ線が通る位置に設けられていることを特徴としている。このような構成でソーラースリットを通ったＸ線を測定できるため、インプレーン方向の分解能の高い測定が可能となる。

（４）また、本発明のＸ線回折装置は、前記検出器上のＸ線強度の検出位置と前記インプレーンアームの回転角度とに応じて、空間上での検出位置に対して検出されたＸ線強度を算出するＴＤＩ制御部を更に備えることを特徴としている。このようにＴＤＩ方式を採用することで、インプレーン方向に対して検出器およびソーラースリットを固定して測定したときに生じる薄板の影を容易に解消することができる。

（５）また、本発明のＸ線回折装置は、前記ソーラースリットが設置され、前記ソーラースリットを前記特定の焦点を中心に揺動可能にする揺動機構を更に備えることを特徴としている。ソーラースリットの揺動により、インプレーン方向に対して検出器およびソーラースリットを固定して測定したときに生じる薄板の影を容易に解消することができる。

（６）また、本発明の方法は、上記のソーラースリットを用いて回折Ｘ線を測定する方法であって、前記ソーラースリットを、ゴニオメータ円の中心を前記特定の焦点として、試料面上で回折されたＸ線が通る位置に設けるステップと、ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度でＸ線を前記試料に照射し、前記ソーラースリットを介して検出器で前記試料により回折されたＸ線を検出するステップと、を含むことを特徴としている。これにより、ＧＩＸＤ測定でＸ線照射領域が試料表面上で広がっても、検出器上の回折像がインプレーン方向に広がらず、短い測定時間でかつ高い分解能での測定が可能になる。

本発明によれば、ＧＩＸＤによる測定でＸ線照射領域が試料表面上で広がっても、検出器上の回折像がインプレーン方向に広がらず、短い測定時間でかつ高い分解能での測定を可能にする。

（ａ）、（ｂ）それぞれ本発明のソーラースリットの構成を示す斜視図および平面図である。 本発明のソーラースリットのパラメータの一例を示す表である。 本発明のソーラースリットの形状および機能を示す模式図である。 本発明のＸ線回折装置の構成を示す平面図である。 本発明のＸ線回折装置の構成を示す側面図である。 ソーラースリットを介して得られたインプレーン回折スポットを示す図である。 ＴＤＩを用いて得られたインプレーン回折像を示す図である。 従来のインプレーン回折スポットを示す図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
（ソーラースリットの構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれソーラースリット１００の構成を示す斜視図および平面図である。ソーラースリット１００は、複数の薄板１１０を備えた光学素子である。薄板１１０は、例えばＳＵＳ等の金属のＸ線遮蔽部材で形成され、各々が底面１０５に対して垂直で、特定の焦点から放射方向にＸ線を通すように互いに所定の角度間隔ａをおいてアーチ形に並べられている。したがって、底面１０５に対して垂直な方向から見ると、ソーラースリット１００は、大径の扇形から小径の扇形を切り取った形（アーチ形）に形成されている。なお、薄板１１０は、アーチ形に並べやすいことを考慮すると長方形であることが好ましいが、その他の形状であってもよい。ソーラースリット１００のハウジングは、ジュラルミンのような硬い材料で構成され、複数の薄板１１０の角度間隔ａを精密に維持している。

ソーラースリット１００は、ゴニオメータ円の中心Ｇ０をスリットの焦点（アーチ形の円弧の中心）として、ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度で試料に照射され試料Ｓの表面上で回折されたＸ線が通る位置に設けられて用いられる。ＧＩＸＤ法は、Ｘ線の全反射現象を利用して試料表面または薄膜試料の分子凝集構造、結晶構造および結晶配向性を評価する構造評価法のひとつである。上記の構成により、ＧＩＸＤによる測定でＸ線照射領域が試料表面上で広がっても、検出器上の回折像がインプレーン方向に広がらず、インプレーン方向について高い分解能での測定が可能になる。

図２は、ソーラースリット１００のパラメータの一例を示す表である。例えば、図２に示すパラメータで製作されたソーラースリット１００においては、隣り合う薄板１１０は、特定の焦点を中心として互いに所定の角度間隔０．４°を空けてアーチ形に並べられている。角度間隔は、インプレーン方向の回折Ｘ線測定の分解能が１°以下となるように設けられていることが好ましい。

図３は、ソーラースリット１００の形状および機能を示す模式図である。図３の例では、Ｘ線Ｒ１が当たっている試料Ｓの領域のうち回折されたＸ線がゴニオメータ円の中心Ｇ０を焦点として検出器２０５に入る領域Ｐ１、Ｐ２が測定対象となる。ゴニオメータ円の中心Ｇ０を通り、ソーラースリット１００の薄板１１０の間を通り抜けた回折Ｘ線が検出器２０５で検出される。

ソーラースリット１００のアーチ形外形を形成する内側円弧および外側円弧のそれぞれは、曲率半径ｒ１およびｒ２を有する。また、ゴニオメータ円の中心Ｇ０と検出器２０５までの距離はｒ３であり、図３に示すように、検出器２０５は外側円弧の曲率半径ｒ２よりわずかに大きい位置にあるのが好ましい。ただし、これは一例であり、用途に応じて配置やソーラースリット１００の大きさ等が変わってもよい。検出器２０５は、角度間隔ａで隣り合う薄板１１０間を通過したＸ線を検出する。

（Ｘ線回折装置の構成）
図４は、Ｘ線回折装置２００の構成を示す平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａに沿った側面図である。Ｘ線回折装置２００は、Ｘ線源Ｆ、入射角度回転アーム２０１、入射光学系２０２、試料台２０３、インプレーンアーム２０４、ソーラースリット１００および検出器２０５を有している。Ｘ線回折装置２００は、例えば、インプレーンＸ線回折装置や、インプレーン逆格子マッピング装置や、ＧＩ−ＷＡＸＳ／ＳＡＸＳ装置（Grazing-Incidence Wide-Angle X-Ray Scattering/Small-Angle X-Ray Scattering :低角入射Ｘ線広角散乱／Ｘ線小角散乱装置）等である。

Ｘ線源Ｆは、ラインフォーカスのＸ線を発生する。Ｘ線源Ｆは、試料Ｓの表面Ｓａに平行な方向が長手方向となっている。入射光学系２０２は、ラインフォーカスのＸ線の平行度を高めて、試料Ｓにその表面Ｓａすれすれの角度で入射させるために構成されている。入射角度回転アーム２０１は、α回転系２１６に接続され、その駆動によりゴニオメータ円ＧＣ２の中心Ｇ０に対して回転可能に設けられている。入射角度回転アーム２０１上には入射光学系２０２が設置されている。入射光学系２０２として、Ｘ線源Ｆ側から順に、放物面多層膜ミラー２０８、インプレーンＰＳＣ（Parallel Slit Collimator/パラレル・スリット・コリメータ）２１０、長手制限スリット２１１、および入射スリット２１２が設置されている。

放物面多層膜ミラー２０８は、複数の重元素層と複数の軽元素層とが交互に積層されＸ線を反射する面が放物面に形成されたＸ線ミラーである。Ｘ線源Ｆから出射されたＸ線Ｒ０は放物面多層膜ミラー２０８により単色の平行Ｘ線に整形される。

インプレーンＰＳＣ２１０は、試料面に垂直な方向およびＸ線の進行方向（Ｙ−Ｙ方向）へ延びる薄いＸ線遮蔽部材を多数枚、Ｘ−Ｘ方向（Ｘ線光路を横切る方向）へ互いに平行に並べたＸ線光学要素である。このインプレーンＰＳＣ２１０により、Ｘ線の長手方向の平行度が高められる。

長手制限スリット２１１は、インプレーンＰＳＣ２１０を出たＸ線が試料面内方向へ広がることを制限するスリットである。入射スリット２１２は、長手制限スリット２１１を出たＸ線の幅方向のビームサイズを制限するスリットである。なお、上記の長手方向とはＸ線のビーム断面の長辺に平行な方向を指し、幅方向とはビーム断面上の長手方向に垂直な方向を指す。

試料台２０３は、試料載置面を有し、試料載置面上には薄膜の試料Ｓが設置される。試料Ｓは試料台２０３に接着されてもよい。試料Ｓの表面ＳａにＸ線が照射される。入射光学系２０２から出たＸ線Ｒ１は試料Ｓの表面Ｓａのうちの斜線で示した領域に当たる。このとき、試料Ｓ内で表面Ｓａに垂直な結晶格子面で回折しソーラースリット１００を通過したＸ線が検出器２０５で検出される。なお、Ｘ線回折装置２００では、薄膜を測定対象とするのが好ましく、特にペンタセンのような有機高分子膜の測定に好適である。

インプレーンアーム２０４は、２θχ回転系２１８に接続され、その駆動によりゴニオメータ円ＧＣ１の中心Ｇ０に対して回転可能に設けられている。インプレーンアーム２０４上には検出器２０５が設置されている。ソーラースリット１００もインプレーンアーム２０４上に設置されていることが好ましい。

ソーラースリット１００は、試料Ｓと検出器２０５との間に設けられている。ソーラースリット１００がゴニオメータ円ＧＣ１の中心Ｇ０付近を通過する回折Ｘ線のみを選択することで検出器２０５の位置での位置分解能を向上させている。ゴニオメータ円ＧＣ１の中心Ｇ０またはその近傍を通過するＸ線だけを検出器２０５へ通すので、試料Ｓで回折したＸ線が広がるのを防止できる。このようにして平行ビーム法Ｘ線回折装置において、試料Ｓで回折したＸ線の広がりを防止することで、分解能の高い鮮明な回折Ｘ線像が得られる。なお、ソーラースリット１００の設置位置の調整は、インプレーンアーム２０４上で試料台２０３と検出器２０５に対して距離を合わせて置くだけで十分であり、位置調整機構等は不要である。試料Ｓ上で測定対象となる領域が広いため設置位置が厳密でなくても十分な結果が得られる。

検出器２０５は、１次元または２次元検出器であり、インプレーンアーム２０４上に設置され、ソーラースリット１００を通った回折Ｘ線を検出領域で検出する。検出器２０５は検出されたＸ線の強度に対応した電気信号を出力する。検出器２０５は、例えばフォトンカウンティング型（光子計数型）Ｘ線検出器、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ・電荷結合素子）Ｘ線検出器等によって形成されている。検出器２０５は、２次元検出器であることが好ましい。その場合、２次元の検出面で一度にＸ線の検出が可能であり、短い測定時間で高分解能の検出が可能である。

（駆動系）
図４および図５に示す例では、入射光学系２０２は入射角度回転アーム２０１に配置され、試料台２０３はφ回転系２１７に配置されている。一方、検出器２０５は、インプレーンアーム２０４を介して２θχ（シータ・カイ）回転系２１８およびβ回転系２１９に配置されている。α回転系２１６、φ回転系２１７、２θχ回転系２１８、およびβ回転系２１９はゴニオメータ２２０を構成する。

φ回転系２１７は試料面に垂直なφ軸線を中心として試料台２０３を回転させる。すなわち、φ回転は試料台２０３に載置された試料Ｓを面内回転させる。α回転系２１６は図４においてα軸線を中心として入射光学系２０２を回転させる。α軸線は、入射角度（入射光学系角度）軸線であり、試料面に平行な軸線であり、試料Ｓに入射するＸ線Ｒ１の進行方向に直角である。α回転により試料台２０３に載置された試料Ｓへ入射するＸ線Ｒ１の試料Ｓに対する入射角度αを変えられる。

入射光学系２０２はα回転系２１６の上に載っている。α回転系２１６が作動すると試料Ｓへの入射角度αが変えられる。

β回転系２１９はβ軸線を中心として検出器２０５を回転させる。このβ回転はアウトオブプレーン方向への回転である。β軸線は、出射角度（検出器角度）軸線であり、試料面と平行な軸線である。β回転は検出器２０５を逆格子空間のＱｚ軸方向へ回転移動させる。

２θχ回転系２１８は、試料面に垂直な２θχ軸線を中心として検出器２０５を回転させる。この２θχ回転はインプレーン方向への回転であり、検出器２０５を逆格子空間のＱｘ軸方向へ回転移動させる。

α軸線、φ軸線、β軸線および２θχ軸線は、全て、ゴニオメータ円ＧＣ１の中心Ｇ０を通っている。検出器２０５による角度測定は、ピクセルの読取り操作によって行われる。検出器２０５は点Ｇ０を中心として回転移動でき、その回転移動軌跡がゴニオメータ円ＧＣ１である。この場合、検出器２０５によって計測する回折角度は点Ｇ０を中心としたゴニオメータ円ＧＣ１に沿った角度２θχである。

なお、ゴニオメータ円は、図４に示すインプレーン方向（２θχ方向）に沿ったゴニオメータ円ＧＣ１に限られず、インプレーン方向（２θχ方向）に対して直角の方向のアウトオブプレーン方向（β方向）にも考えられる。このアウトオブプレーン方向のゴニオメータ円ＧＣ２の中心点は、インプレーン方向のゴニオメータ円ＧＣ１の中心Ｇ０と同じである。

α軸線、φ軸線、β軸線および２θχ軸線に関する各回転系２１６、２１７、２１９、２１８は、回転角度が高精度に制御可能な回転機（例えば、サーボモー夕、パルスモータ）や、回転動力を伝達するウォームギヤ（ウォームとウォームホイールの組合せ）等によって構成される。

ＴＤＩ制御部２３０は、検出器２０５を連続またはステップにより所定の速度で移動させつつ、検出器２０５にＸ線を検出させる。試料Ｓの結晶性に応じて、２θχ／φ同期スキャンまたはφ固定２θχスキャンができるように、試料Ｓのφ角度位置は同期回転により変動させる場合と、固定する場合とがある。検出のタイミングと検出器２０５が移動するタイミングとを同期させ、検出器２０５の移動位置と、検出器２０５上での検出位置とを対応させる。ＴＤＩ制御部２３０は、検出器２０５上のＸ線強度の検出位置とインプレーンアーム２０４の回転角度とに応じて、空間上での検出位置に対して検出されたＸ線強度を積算する。これにより、検出器２０５およびソーラースリット１００を固定して測定したときに生じる薄板１１０の影を容易に解消することができる。

（Ｘ線回折装置の動作）
まず、ソーラースリット１００を、ゴニオメータ円の中心Ｇ０を特定の焦点として、試料面上で回折されたＸ線が通る位置に設ける。そして、試料Ｓを試料台２０３上に置く。試料Ｓは、例えばペンタセンのような薄膜である。次に、α回転系２１６を作動させてＸ線入射角度αを試料Ｓの全反射臨界角よりもわずかに小さい低角度に設定する。さらに、検出器２０５のインプレーン方向の角度を試料Ｓの薄膜内の結晶格子面に対応した所定角度に設定する。

この状態でＸ線源ＦからＸ線を出射して、ＧＩＸＤ用の角度でＸ線を試料Ｓに照射する。薄膜内の格子面のうち所定の方位を向いているもので回折したＸ線はソーラースリット１００を介して検出器２０５で検出される。このとき、検出器２０５は平面的に配置された多数のピクセルによって複数の２θχ位置におけるＸ線強度を同時に検出する。

試料Ｓの表面ＳａにＸ線Ｒ１を臨界角近傍の低角度αで入射すると、入射角αと等しい角度αでＸ線が反射される。他方、試料表面Ｓａに垂直な格子面が存在し、回折条件が満たされると、その回折線が試料表面Ｓａすれすれに出てくる。この回折現象をインプレーン回折という。インプレーン回折測定では、入射Ｘ線Ｒ１が試料Ｓの内部にほとんど侵入しない（数ｎｍ以下）ため、薄膜のみ測定し、鮮明なインプレーンＸ線回折図形が得られる。

２θχ／φスキャンを行なう。まず、初期の角度位置にある検出器２０５で回折Ｘ線の強度を測定する。次に、φ軸線と同じ軸線である２θχ軸線を中心として検出器２０５を回転（すなわち２θχ回転）させ、それに伴いφ軸線を中心として試料Ｓを２θχの半分だけ回転（すなわちφ回転）させて、回折Ｘ線の強度を測定する。そして、これを連続またはステップで繰り返す。このようにして得られた複数の位置における回折Ｘ線の強度情報を２次元座標上にプロットすることにより、インプレーン逆格子マッピング図が得られる。

（ＴＤＩ（Time Delay Integration））
図６は、ソーラースリット１００を介して得られたインプレーン回折スポット３００を示す図である。図６に示すように、ソーラースリット１００および検出器２０５を停止した状態でＸ線回折測定を行なう場合、検出データに薄板１１０の影が生じる。これに対し、ＴＤＩ方式によりインプレーンアーム２０４を駆動し、ソーラースリット１００および検出器２０５を移動しつつ回折Ｘ線を検出することができる。その場合、移動した角度と検出器２０５上の位置とから各位置での回折Ｘ線強度を算出できる。

ＴＤＩ方式では、検出器２０５を連続またはステップにより所定の速度で移動させつつＸ線を検出し、検出器２０５の移動位置と、検出器２０５上での検出位置とを対応させて位置に対する積算された検出値を算出することで撮像を行なう。その場合には、検出のタイミングと検出器２０５が移動するタイミングとを同期させる。

このようにすることで、検出器２０５の移動方向について同時に検出するのと同様に回折Ｘ線を検出でき、局所的なＸ線検出の障害物の影響も解消できる。図７は、ＴＤＩ方式を用いて得られたインプレーン回折像を示す図である。インプレーン回折像は、試料にペンタセンの薄膜（厚さ１５０ｎｍ）を用い、２θχを２５°としてＴＤＩ方式を用いて得られたものである。ＴＤＩ方式を採用することで、回折スポットに生じる薄板１１０の影を解消できる。なお、ＴＤＩによる移動は、０．５°程度であっても効果がある（後述の揺動でも同様）。

［第２実施形態］
Ｘ線回折装置２００は、ソーラースリット１００を特定の焦点を中心に揺動可能にする揺動機構および揺動機構を駆動制御する揺動制御部を更に備えていてもよい。この場合、インプレーンアーム２０４とは独立した揺動アーム上にソーラースリット１００が設置される。そして、揺動機構が揺動アームを駆動することで、測定時にゴニオメータ円の中心Ｇ０を中心として所定の速度でソーラースリット１００を移動させる。揺動制御部は、測定時に試料Ｓと検出器２０５を固定して揺動アームによりソーラースリット１００を移動させる。

このようにソーラースリットを移動することで検出器２０５およびソーラースリット１００を固定して測定したときに生じる薄板の影を容易に解消することができる。ただし、この場合には、インプレーンアーム２０４とは独立した機構を設けることになるため、コスト面で上記のＴＤＩ方式の方が好ましい。

１００ ソーラースリット
１０５ 底面
１１０ 薄板
２００ Ｘ線回折装置
２０１ 入射角度回転アーム
２０２ 入射光学系
２０３ 試料台
２０４ インプレーンアーム
２０５ 検出器
２０８ 放物面多層膜ミラー
２１０ インプレーンＰＳＣ
２１１ 長手制限スリット
２１２ 入射スリット
２１６ α回転系
２１７ φ回転系
２１８ ２θχ回転系
２１９ β回転系
２２０ ゴニオメータ
２３０ ＴＤＩ制御部
３００ インプレーン回折スポット
Ｆ Ｘ線源
Ｇ０ ゴニオメータ円の中心
ＧＣ１ ゴニオメータ円
ＧＣ２ ゴニオメータ円
Ｒ０ Ｘ線源から出射するＸ線
Ｒ１ 試料に入射するＸ線
ｒ１ 曲率半径
ｒ２ 曲率半径
Ｓ 試料
Ｓａ 試料表面

Claims (6)

1. 試料に対しラインフォーカスのＸ線を照射するＸ線源と、
   各々が底面に対して垂直で、特定の焦点から放射方向にＸ線を通すように互いに所定の角度間隔をおいてアーチ形に並べられた複数の薄板を備えるソーラースリットと、
   ゴニオメータ円の中心に対して回転可能に設けられたインプレーンアームと、
   前記インプレーンアーム上に設置され、前記ソーラースリットを通った回折Ｘ線を検出するフォトンカウンティング型の２次元検出器と、を備え、
   前記ソーラースリットは、前記ゴニオメータ円の中心を前記特定の焦点として、ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度で前記試料に照射され前記試料内の前記試料面に垂直な結晶格子面で回折されたＸ線が通り、前記回折されたＸ線の角度分解能を規定する位置に設けられ、インプレーン方向の分解能が１°以下であり、
   前記インプレーンアームの駆動に応じて前記回折されたＸ線を検出することを特徴とするＸ線回折装置。
2. 前記検出器上のＸ線強度の検出位置と前記インプレーンアームの回転角度とに応じて、空間上での検出位置に対して検出されたＸ線強度を算出するＴＤＩ制御部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線回折装置。
3. 前記ソーラースリットが設置され、前記ソーラースリットを前記特定の焦点を中心に揺動可能にする揺動機構を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線回折装置。
4. 前記試料を試料面に垂直な軸の回りに回転可能に支持する試料台と、
   前記インプレーンアームの回転に応じて前記試料台を回転させ、前記試料を試料面に垂直な軸の回りに回転させる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線回折装置。
5. 前記照射されるＸ線を単色かつ平行に整形する多層膜ミラーと、
   前記整形されたＸ線の平行度を高めるインプレーンＰＳＣと、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線回折装置。
6. 請求項１記載のＸ線回折装置を用いて回折Ｘ線を測定する方法であって、
   前記ソーラースリットを、前記ゴニオメータ円の中心を前記特定の焦点として、試料面上で回折されたＸ線が通る位置に設けるステップと、
   ＧＩＸＤ（Grazing Incident X-ray Diffraction）用の角度でＸ線を前記試料に照射し、前記ソーラースリットを介して検出器で前記試料により回折されたＸ線を検出するステップと、を含むことを特徴とする方法。

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