JP7195341B2 - 波長分散型ｘ線分光計 - Google Patents
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- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
Description
優先権主張
本願は、２０１８年６月４日に出願された米国仮出願第６２／６８０，４５１号および２０１８年６月５日に出願された米国仮出願第６２／６８０，７９５号に対する優先権の利益を主張し、これらの各出願の全体を本明細書に引用により援用する。
本願は、２０１８年６月４日に出願された米国仮出願第６２／６８０，４５１号および２０１８年６月５日に出願された米国仮出願第６２／６８０，７９５号に対する優先権の利益を主張し、これらの各出願の全体を本明細書に引用により援用する。
背景
分野
本願は概してＸ線分光計に関する。
分野
本願は概してＸ線分光計に関する。
関連技術の説明
Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）は、弾性散乱もしくは非弾性散乱、またはＸ線、電子、もしくは他の粒子が打ち込まれたターゲット内のエネルギレベル間の遷移の結果であり得る。ＸＲＦスペクトルの詳細によって、ターゲット材料の化学組成情報、ならびに電子構造および／または化学状態についての洞察を得ることができる。ＸＲＦスペクトルは、理論計算との比較によって、またはモデル材料からの既知のＸ線放射スペクトルとの比較によって分析されることが多い。ＸＲＦスペクトルは典型的に広い角度範囲にわたって放射されるので、Ｘ線分光計は、速度データ収集に対してより大きな割合の放射Ｘ線を受光する広い角度受容を有し得る。
Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）は、弾性散乱もしくは非弾性散乱、またはＸ線、電子、もしくは他の粒子が打ち込まれたターゲット内のエネルギレベル間の遷移の結果であり得る。ＸＲＦスペクトルの詳細によって、ターゲット材料の化学組成情報、ならびに電子構造および／または化学状態についての洞察を得ることができる。ＸＲＦスペクトルは、理論計算との比較によって、またはモデル材料からの既知のＸ線放射スペクトルとの比較によって分析されることが多い。ＸＲＦスペクトルは典型的に広い角度範囲にわたって放射されるので、Ｘ線分光計は、速度データ収集に対してより大きな割合の放射Ｘ線を受光する広い角度受容を有し得る。
Ｘ線分光計はこれまでさまざまな関連技術について開発されてきた。Ｘ線分光法は、放射されたＸ線のエネルギをエネルギ分散型固体検出器を用いて分析するエネルギ分散分光法（ＥＤＳ）、および、放射されたＸ線を結晶または回折格子のいずれかを用いて分析して、放射されたＸ線を分散させ、少なくとも１つのＸ線検出器（たとえば、直線検出器または面積検出器）を用いてＸ線放射スペクトルを記録する波長分散分光法（ＷＤＳ）の技術を含む。ＷＤＳは一般にＥＤＳよりも高いエネルギ分解能を提供し、ＷＤＳにおけるスペクトルは１度に１波長（またはエネルギ）ずつ連続して収集されることが多いため、この技術の方が時間がかかる。
概要
本明細書に開示される一局面では、Ｘ線分光計が提供され、上記Ｘ線分光計は、Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布を有するＸ線を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品と、上記少なくとも１つのＸ線光学部品からＸ線を受光し、上記少なくとも１つのＸ線光学部品からの上記Ｘ線の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器とを含む。上記少なくとも１つのＸ線光学部品は、長手方向軸の周りに上記長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの表面を含む少なくとも１つの基板を含む。上記長手方向軸と平行な少なくとも１つの断面における上記少なくとも１つの表面と上記長手方向軸との間の距離は、上記長手方向軸に沿った位置の関数として変化する。上記少なくとも１つのＸ線光学部品はさらに、上記少なくとも１つの表面の少なくとも一部の上または上方の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層を含む。上記複数の層は、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含む。上記第１の層および上記第２の層は、上記少なくとも１つの表面に垂直な方向において互いに交互に位置する。
本明細書に開示される一局面では、Ｘ線分光計が提供され、上記Ｘ線分光計は、Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布を有するＸ線を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品と、上記少なくとも１つのＸ線光学部品からＸ線を受光し、上記少なくとも１つのＸ線光学部品からの上記Ｘ線の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器とを含む。上記少なくとも１つのＸ線光学部品は、長手方向軸の周りに上記長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの表面を含む少なくとも１つの基板を含む。上記長手方向軸と平行な少なくとも１つの断面における上記少なくとも１つの表面と上記長手方向軸との間の距離は、上記長手方向軸に沿った位置の関数として変化する。上記少なくとも１つのＸ線光学部品はさらに、上記少なくとも１つの表面の少なくとも一部の上または上方の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層を含む。上記複数の層は、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含む。上記第１の層および上記第２の層は、上記少なくとも１つの表面に垂直な方向において互いに交互に位置する。
本明細書に開示される別の局面では、Ｘ線分光計が提供され、上記Ｘ線分光計は、Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布を有するＸ線を受光するように構成された多層スタックを含む。上記多層スタックは、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含む。上記第１の層および上記第２の層は互いに交互に位置する。上記多層スタックの第１の部分は、受光された上記Ｘ線の第１の部分を方向付けるように構成され、上記多層スタックの第２の部分は、受光された上記Ｘ線の第２の部分を方向付けるように構成され、上記多層スタックの上記第２の部分は上記多層スタックの上記第１の部分から横方向に変位している。受光された上記Ｘ線の方向付けられた上記第１の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第１の強度分布を有し、受光された上記Ｘ線の方向付けられた上記第２の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第２の強度分布を有し、上記第２の強度分布は上記第１の強度分布とは異なる。上記Ｘ線分光計はさらに、上記少なくとも１つのＸ線光学部品から受光された上記Ｘ線の方向付けられた上記第１の部分および方向付けられた上記第２の部分を受光し、上記多層スタックから受光された上記Ｘ線の方向付けられた上記第１の部分および方向付けられた上記第２の部分の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器を含む。
本明細書に開示される別の局面では、Ｘ線分光計が提供され、上記Ｘ線分光計は、１００ｅＶよりも大きいスペクトル帯域幅を有するＸ線を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品を含む。上記少なくとも１つのＸ線光学部品は、長手方向軸の周りに上記長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの表面と、上記少なくとも１つの表面の少なくとも一部の上または上方の複数の層とを含む。上記少なくとも１つのＸ線光学部品は、ブラッグ関係に従って、受光された上記Ｘ線の上記スペクトル帯域幅の少なくとも一部について、Ｘ線エネルギの関数として、受光された上記Ｘ線を回折させて上記Ｘ線の空間分離を生じさせるように構成される。上記Ｘ線分光計はさらに、上記少なくとも１つのＸ線光学部品によって回折した上記Ｘ線の少なくとも一部の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器を含む。
詳細な説明
本明細書に記載される特定の実施形態は、異なる波長のＸ線を並列検出する波長分散型Ｘ線分光計を提供する。特定のそのような実施形態では、Ｘ線分光計は、Ｘ線分光計が受光したＸ線の、Ｘ線スペクトル全体、またはある範囲のＸ線エネルギを含むスペクトル部分を同時に記録するように構成される。
本明細書に記載される特定の実施形態は、異なる波長のＸ線を並列検出する波長分散型Ｘ線分光計を提供する。特定のそのような実施形態では、Ｘ線分光計は、Ｘ線分光計が受光したＸ線の、Ｘ線スペクトル全体、またはある範囲のＸ線エネルギを含むスペクトル部分を同時に記録するように構成される。
図１Ａ～図１Ｃは、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、例示的なＸ線分光計１００のさまざまな構成の断面図を概略的に示す。図１Ａに概略的に示すように、Ｘ線分光計１００は、Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布（たとえば、入射Ｘ線エネルギスペクトル）を有するＸ線１０を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品１１０を含む。少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、長手方向軸１２０の周りに長手方向軸１２０に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの表面１１４を含む少なくとも１つの基板１１２を含む。長手方向軸１２０と平行な少なくとも１つの断面における少なくとも１つの表面１１４と長手方向軸１２０との間の距離は、長手方向軸１２０に沿った位置の関数として変化する。少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、少なくとも１つの表面１１４の少なくとも一部の上または上方の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６をさらに含む。複数の層１１６は、第１の材料を含む第１の複数の第１の層１１６ａと、第２の材料を含む第２の複数の第２の層１１６ｂとを含み、第１の層１１６ａおよび第２の層１１６ｂは、少なくとも１つの表面１１４に垂直な方向において互いに交互に位置する。Ｘ線分光計１００は、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０からの（たとえば、当該Ｘ線光学部品１１０によって反射した；回折した）Ｘ線２０を受光し、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０からのＸ線２０の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器１３０をさらに含む。図１Ａ～図１Ｃの断面図は、長手方向軸１２０と平行な断面にある（たとえば、当該断面は長手方向軸１２０を含む）。
特定の実施形態では、少なくとも１つの基板１１２（たとえば、ガラスまたは酸化ケイ素を含む）は１つの一体要素を含む。たとえば、基板１１２は、長手方向軸１２０に沿って延在する中空の軸対称構造（たとえば、軸対称管）を含むことができ、少なくとも１つの表面１１４は、長手方向軸１２０の周りに完全に延在する（たとえば、長手方向軸１２０を取り囲む；長手方向軸１２０の周りに３６０度延在する）構造の内面を含む。特定の他の実施形態では、少なくとも１つの基板１１２は、内面が長手方向軸１２０の周りに部分的にのみ（たとえば、３６０度よりも小さく；４５度～３６０度の範囲内で；４５度～３１５度の範囲内で；１８０度～３６０度の範囲内で；９０度～２７０度の範囲内で）延在する、長手方向軸１２０に沿って延在する中空の軸対称構造の少なくとも一部（たとえば、軸対称管の一部）を含む。特定の実施形態では、少なくとも１つの基板１１２は、互いに分離して（たとえば、基板部分の間に空間を有し）、長手方向軸１２０の周りに分布した、複数の基板部分（たとえば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上）を含み、各基板部分の表面１１４は、長手方向軸１２０の周りに長手方向軸１２０に沿って少なくとも部分的に延在している。たとえば、複数の基板部分の表面１１４の各々は、１５度～１７５度の範囲内、３０度～１１５度の範囲内、および／または４５度～８５度の範囲内の角度で長手方向軸１２０の周りに延在することができる。
特定の実施形態では、（たとえば、長手方向軸１２０と平行であり長手方向軸１２０を含む断面における）少なくとも１つの表面１１４と長手方向軸１２０との間の距離は、長手方向軸１２０に沿った位置の関数として変化する。たとえば、表面１１４は、長手方向軸１２０に沿った位置の関数として変化する内径を有する中空の軸対称構造（たとえば、管）の内面を含むことができる。
たとえば、図１Ａに概略的に示すように、少なくとも１つの表面１１４の少なくとも一部は、長手方向軸１２０を含む平面において実質的に直線の断面形状を有することができ、少なくとも１つの表面１１４のこの一部は、長手方向軸１２０に沿った第１の位置に第１の内径を有し、長手方向軸１２０に沿った第２の位置に第２の内径を有し、第２の内径は第１の内径よりも小さい（たとえば、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０はテーパ状または円錐状であり得る）。
別の例として、少なくとも１つの表面１１４は、長手方向軸１２０と平行な少なくとも１つの断面において（たとえば、長手方向軸１２０を含む断面において）湾曲し得る。特定のそのような実施形態では、少なくとも１つの表面１１４は凹形であり、（たとえば、少なくとも１つの表面１１４に垂直な方向における）少なくとも１つの表面１１４の面法線１１８は、少なくとも１つの表面１１４に沿った異なる位置（たとえば、長手方向軸１２０と平行な断面において長手方向軸１２０に沿った方向で互いに離間した異なる位置）において異なる。たとえば、図１Ｂおよび図１Ｃに概略的に示すように、少なくとも１つの表面１１４の第１の部分は第１の面法線１１８ａを有し、少なくとも１つの表面１１４の第２の部分は第２の面法線１１８ｂを有する。本明細書に記載されるように、少なくとも１つの表面１１４の第１、第２、および第３の部分の上の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６からのＸ線２０（たとえば、Ｘ線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）は、図１Ａに概略的に示すように、異なるスペクトル特性を有しており、異なる方向に伝播する。
特定の実施形態では、少なくとも１つの表面１１４は、長手方向軸１２０と平行な第１の直線寸法（たとえば、長さ）が３ｍｍ～１５０ｍｍの範囲内にあり、第１の直線寸法に垂直な第２の直線寸法（たとえば、幅）が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内にあり、長手方向軸１２０に垂直な平面における最大直線寸法（たとえば、内径；表面１１４上の２点を結ぶ直線分の最大長）が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内にあり、表面粗さが０．１ｎｍ～１ｎｍの範囲内にあり、および／または、０．０１ラジアン～０．５ラジアンの範囲内（たとえば、０．０１ラジアン～０．４ラジアンの範囲内；０．０１ラジアン～０．３ラジアンの範囲内）の、長手方向軸１２０に対してある範囲の角度を有する複数の表面接平面を有する。
特定の実施形態では、少なくとも１つの表面１１４は凹形であり、表面１１４の少なくとも一部は、長手方向軸１２０を含む断面において二次曲面形状の一部を有する。特定の実施形態では、少なくとも１つの表面１１４は、対応する二次曲面形状を含む、（たとえば、長手方向軸１２０を含む断面において）断面形状を有する複数の部分を含む。本明細書に記載される特定の実施形態に適合する二次曲面形状の例として、少なくとも１つの楕円面、少なくとも１つの放物面、少なくとも１つの双曲面、またはそれらの２つ以上の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
たとえば、図１Ｂは、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、表面１１４が長手方向軸１２０を含む断面において楕円形状の一部を有する例示的なＸ線分光計１００の断面図を概略的に示す。図１Ｂに概略的に示すように、Ｘ線源１５０（たとえば、蛍光Ｘ線を放射する試料）は楕円形状の第１の焦点１６０に位置決めされ、表面１１４からのＸ線２０が含む収束Ｘ線ビームは、楕円形状の第２の焦点１６２に向かって方向付けられ、第２の焦点１６２から離れて位置決めされた少なくとも１つのＸ線検出器１３０によって受光される。特定のそのような実施形態では、Ｘ線分光計１００は、少なくとも１つの表面１１４と少なくとも１つのＸ線検出器１３０との間に（たとえば、第２の焦点１６２に、または第２の焦点１６の近くに）配置された開口（図示せず）をさらに含むことができる。開口は、開口の位置に、Ｘ線ビームのビームサイズの２０％～３００％の寸法を有することができる。別の例として、図１Ｃは、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、表面１１４が長手方向軸１２０を含む断面において放物面形状の一部を有する例示的なＸ線分光計１００の断面図を概略的に示す。図１Ｃに概略的に示すように、Ｘ線源１５０（たとえば、蛍光Ｘ線を放射する試料）は放物面形状の焦点１７０に位置決めされ、Ｘ線２０は平行化されて少なくとも１つのＸ線検出器１３０によって受光される。
特定の実施形態では、少なくとも１つの表面１１４の少なくとも一部の上または上方の複数の層１１６は、複数の合成多層（たとえば、多層スタック；表面１１４上に順次互いに堆積された層１１６ａ、１１６ｂのスタックであり、層１１６ａ、１１６ｂは選択された材料および選択された厚みを有する）を含む。特定の実施形態では、第１の層１１６ａおよび／または第２の層１１６ｂは、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、スパッタリング、またはそれらの２つ以上の組み合わせ、のうちの少なくとも１つによって形成される。
特定の実施形態の複数の層１１６の各々は、厚みが０．３ｎｍ～９ｎｍの範囲内（たとえば、０．３ｎｍ～６ｎｍの範囲内）にあり、特定の実施形態の複数の層１１６の全厚は１０００ｎｍ未満（たとえば、４００ｎｍ未満）である。たとえば、複数の層１１６は、１０よりも大きく１００，０００よりも小さい、１０よりも大きく１０，０００よりも小さい、および／または１０よりも大きく５００よりも小さい、多数の層を含むことができる（たとえば、第１の層１１６ａの数は、５よりも大きく５０，０００よりも小さい、５よりも大きく５，０００よりも小さい、および／または５よりも大きく２５０よりも小さい；第２の層１１６ｂの数は、５よりも大きく５０，０００よりも小さい、５よりも大きく５，０００よりも小さい、および／または５よりも大きく２５０よりも小さい）。
特定の実施形態では、複数の層１１６は、互いに隣接して重なり合っている層の複数の組（たとえば、対）として配置され、多層スタックの周期（たとえば、隣接する２つの組の等価位置間の距離）は１ｎｍ～２０ｎｍの範囲内（たとえば、１ｎｍ～９ｎｍの範囲内）にある。特定の実施形態では、一組の層内の層の厚みは互いに同一であるが、特定の他の実施形態では、一組の層内の層の厚みは互いに異なる。
たとえば、互いに重なり合っている層１１６ａ、１１６ｂの対を含む周期的な複数の層１１６（たとえば、多層スタック）の場合、第１の層１１６ａの各々は第１の厚み（ｄ１）を有することができ、第２の層１１６ｂの各々は第２の厚み（ｄ２）を有することができ、第１の層１１６ａおよび第２の層１１６ｂは（たとえば、少なくとも１つの表面１１４の面法線１１８に沿った方向において）周期的に互いに交互に位置することができる。多層スタックの周期は、層１１６ａの厚み（ｄ１）と層１１６ｂの厚み（ｄ２）との合計と等しくてもよい。層１１６ａ、１１６ｂの厚みは互いに同一（たとえば、ｄ１＝ｄ２）であってもよいし、層１１６ａの厚みは互いに異なって（たとえば、ｄ１／ｄ２が０．１～３の範囲内、０．１～０．９の範囲内、または０．２～０．９の範囲内）いてもよい。
特定の実施形態では、周期性は複数の層１１６全体にわたって変化しないが、特定の他の実施形態では、周期性は少なくとも１方向に沿って変化する。たとえば、特定の実施形態の複数の層１１６は、少なくとも１つの表面１１４に垂直な方向（たとえば、少なくとも１つの表面１１４の面法線１１８に沿った方向）において、さまざまなｄ間隔（たとえば、多層スタック周期）で勾配を有している（たとえば、複数の層１１６は深さが勾配を有している）。特定の他の実施形態の複数の層１１６は、表面１１４と平行な方向（たとえば、概して長手方向軸に沿った方向；表面１１４の面法線１１８に垂直な方向）に沿って、さまざまなｄ間隔（たとえば、多層スタック周期）で勾配を有している（たとえば、複数の層１１６は横方向に勾配を有している）。
特定の実施形態では、第１の層１１６ａの第１の材料は、第１の原子番号を有する第１の元素（たとえば、原子番号が１５以下である低Ｚ元素）および第１の電子密度を含み、第２の層１１６ｂの第２の材料は、第２の原子番号を有する第２の元素（たとえば、原子番号が１４以上である高Ｚ元素）および第２の電子密度を含み、第２の原子番号は第１の原子番号よりも大きく、および／または第２の電子密度は第１の電子密度よりも高い。第１の元素の例として、ケイ素、ホウ素、および炭素が挙げられるが、これらに限定されない。第２の元素の例として、クロム、モリブデン、および白金が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、第１の材料と第２の材料との質量密度差は１ｇ／ｃｍ３以上である。
特定の実施形態では、少なくとも１つのモザイク結晶構造は１つ以上のモザイクグラファイト結晶構造を含み、モザイクグラファイト結晶構造は、高配向性熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ）、高アニール化熱分解グラファイト（ＨＡＰＧ）、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。特定の実施形態では、少なくとも１つのモザイク結晶構造の厚みは５ミクロン～１００ミクロン（たとえば、１０ミクロン～１００ミクロン）の範囲内にあり、モザイク度（たとえば、モザイク広がり）は０．０５度～１度（たとえば、０．１度～１度）の範囲内にある。
特定の実施形態では、少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６は、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に入射して当該部品１１０によって方向付けられた、受光されたＸ線１０のスペクトル変形を生じさせることによって、Ｘ線エネルギの関数として所定の強度分布を有するＸ線スペクトルを提供するように構成され、スペクトル変形は、受光されたＸ線１０が少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に入射する少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に沿った位置に依存する。たとえば、図１Ａに概略的に示すように、受光されたＸ線１０の少なくとも第１の部分１０ａは、第１の組の位置においてＸ線光学部品１１０の第１の部分に衝突し、Ｘ線２０ａは、対応する１つ以上の方向に伝播し、対応する１つ以上の位置１３２ａにおいて少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突する。さらに、受光されたＸ線１０の少なくとも第２の部分１０ｂは、第２の組の位置においてＸ線光学部品１１０の第２の部分に衝突し、Ｘ線２０ｂは、対応する１つ以上の方向に伝播し、対応する１つ以上の位置１３２ｂにおいて少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突する。
図１Ｄは、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、図１Ａ～図１Ｃの例示的なＸ線分光計１００の少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に入射して受光されたＸ線１０の例示的なＸ線スペクトル２００（実線）を概略的に示す。図１Ｄはまた、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に沿った第１の位置からのＸ線２０の例示的な第１のＸ線スペクトル２１０ａ（破線）と、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に沿った第２の位置からのＸ線２０の例示的な第２のＸ線スペクトル２１０ｂ（点線）とを概略的に示す。第１および第２の位置は、長手方向軸１２０に沿った方向において互いに変位している。２つのＸ線スペクトル２１０ａ、２１０ｂは、図１ＤではＸ線スペクトル２００に対してまたは互いに対して一定の縮尺で示されていない。特定の実施形態では、２つのＸ線スペクトル２１０ａ、２１０ｂの２つのピークは互いに１ｋｅＶ以内にある。図１Ｄは、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に沿った２つの異なる位置からのＸ線２０の２つの例示的なＸ線スペクトル２１０ａ、２１０ｂを概略的に示しているが、Ｘ線２０が方向付けられる開始位置が少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に沿ってシフトするにつれて、Ｘ線スペクトル２１０のエネルギは連続的にシフトする。
入射Ｘ線スペクトル２００はＸ線エネルギの関数として入射強度分布を有し、第１および第２のＸ線スペクトル２１０ａ、２１０ｂの各々は、Ｘ線エネルギの関数として、対応する第１および第２の強度分布をそれぞれ有し、第１および第２の強度分布の各々は入射強度分布とは異なり、かつ互いに異なる。たとえば、図１Ｄに概略的に示すように、入射して受光されたＸ線１０の例示的な入射Ｘ線スペクトル２００（たとえば、電子が打ち込まれたＸ線ターゲットから放射されたＸ線に対応する）は、広範囲のＸ線エネルギにわたる（たとえば、０．５ｋｅＶ～２５ｋｅＶの範囲内の）実質的な強度値と、特徴的なＫαおよびＫβ輝線とを有するのに対して、Ｘ線２０の例示的な第１および第２のＸ線スペクトル２１０ａ、２１０ｂの各々は、特定の対応するＸ線エネルギにおける実質的な強度値と他のＸ線エネルギにおけるはるかに低い強度値とを有するピークを有する。特定の実施形態では、Ｘ線２０のエネルギ帯域幅は１００ｅＶ～５ｋｅＶの範囲内にある。
たとえば、図１Ｂに概略的に示す少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、楕円面の一部に対応する断面形状を有する少なくとも１つの表面１１４の一部を有する。特定の実施形態では、Ｘ線源１５０（たとえば、点光源；蛍光Ｘ線のエミッタ；発散Ｘ線源）から放射されたＸ線の少なくとも一部は、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０に入射し（たとえば、受光されたＸ線１０）、ある範囲のＸ線エネルギおよび等方性の空間分布を有する。図１Ｂに示すように、受光されたＸ線１０ａ、１０ｂは、複数の層１１６の対応部分の下にある表面１１４の部分の面法線１１８ａ、１１８ｂに垂直な平面に対して角度θａおよびθｂで少なくとも１つのＸ線光学部品１１０の対応部分にそれぞれ入射する。少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６は、ブラッグ関係（２ｄ ｓｉｎθ＝ｎλ）が満たされると高反射率が得られる（たとえば、回折条件が満たされる）ように構成され、式中、ｄは少なくとも１つのモザイク結晶構造または複数の層１１６の周期であり、θは角度であり、λはＸ線波長であり、ｎは整数（たとえば、１、２、…）である。図１Ｂの例示的な実施形態では、Ｘ線２０ａの波長は、（たとえば、Ｘ線２０ａが方向付けられる開始位置の下流の位置からの）Ｘ線２０ｂの波長よりも短く、それに対応して、Ｘ線２０ａのエネルギはＸ線２０ｂのエネルギよりも高い。楕円形状の第２の焦点１６２の下流で、Ｘ線２０ａおよび２０ｂは互いに空間的に別個である。十分な空間分解能を有する少なくとも１つのＸ線検出器１３０を焦点１６２の下流の位置に配置することにより、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０から受光されたＸ線２０の分光が可能になる。
別の例として、図１Ｃに概略的に示す少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、放物面の一部に対応する断面形状を有する少なくとも１つの表面１１４の一部の上に、少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６を有する。この実施形態では、（たとえば、点光源または蛍光Ｘ線のエミッタ；発散Ｘ線源によって放射された）受光されたＸ線１０は少なくとも１つのＸ線光学部品１１０によって方向付けられ、Ｘ線２０は平行化されて長手方向軸１２０と平行になる。エネルギが高く偏向角度が小さい方向付けられたＸ線２０ａは長手方向軸１２０から離れるが、エネルギが低く偏向角度が大きい（たとえば、Ｘ線２０ａが方向付けられる開始位置の上流の位置からの）方向付けられたＸ線２０ｂは長手方向軸１２０に近づく。Ｘ線２０ａおよび２０ｂは互いに空間的に別個であり、十分な空間分解能を有するＸ線検出器１３０を少なくとも１つのＸ線光学部品１１０の下流に配置することにより、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０からのＸ線の分光が可能になる。さらに別の例として、図１Ａに概略的に示す少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、長手方向軸１２０を含む平面において実質的に直線の断面形状を有する少なくとも１つの表面１１４の一部の上に、少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層１１６を有する。この実施形態では、Ｘ線２０ａのエネルギはＸ線２０ｂのエネルギよりも高く、Ｘ線２０ａは、Ｘ線２０ｂが少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突する位置１３２ｂよりも長手方向軸１２０から遠い位置１３２ａにおいて少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突する。
特定の実施形態では、少なくとも１つのＸ線検出器１３０は、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０から受光されたＸ線２０の少なくとも一部の空間分布を記録するように構成された画素アレイＸ線検出器を含む。たとえば、画素アレイＸ線検出器は１次元（たとえば、１つの次元に沿って延在する；長手方向軸１２０に垂直な１方向に沿って延在する）であってもよいし、２次元（たとえば、２つの直交する次元に沿って延在する；互いに垂直な、かつ長手方向軸１２０に垂直な２方向に沿って延在する）であってもよく、画素サイズは１ミクロン～２００ミクロンの範囲内（たとえば、２ミクロン～２００ミクロンの範囲内；３ミクロン～２００ミクロンの範囲内）にある。本明細書に記載される特定の実施形態に適合する例示的なＸ線検出器１３０として、直接検出型の電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器、エネルギ分解Ｘ線検出器、Ｘ線シンチレータを含む間接変換検出器、光子計数検出器が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、Ｘ線分光計１００のエネルギ分解能は、Ｘ線２０が少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突する位置１３２の空間変位に、および画素アレイＸ線検出器１３０の画素のサイズに少なくとも部分的に依存する。位置１３２のこれらの空間変位はブラッグ関係（２ｄ ｓｉｎθ＝ｎλ＝ｎｈｃ／Ｅ）によってＸ線１０のエネルギと関連しており、ブラッグ関係は、入射Ｘ線１０の異なる角度θ（たとえば、少なくとも１つの表面１１４の曲率に起因する）、および少なくとも１つのモザイク結晶構造のｄ間隔（たとえば、モザイクグラファイト結晶構造内の隣接する原子層間の距離）、および／または複数の層１１６（たとえば、多層スタック周期）を、Ｘ線波長λおよびＸ線エネルギＥと関連付ける。たとえば、図１Ａ～図１Ｃに概略的に示すように、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０を横切って入射する入射Ｘ線１０のグレージング角の範囲により、位置１３２の範囲にわたって少なくとも１つのＸ線検出器１３０に衝突するＸ線２０の軌道範囲がもたらされる。したがって、少なくとも１つのＸ線検出器１３０の空間分解能（たとえば、画素のサイズ）はＸ線分光計１００のエネルギ分解能と等しい（たとえば、小さい画素の各々には、小さいエネルギ範囲内でＸ線２０が衝突し、大きい画素の各々には、大きいエネルギ範囲内でＸ線２０が衝突する）。特定の実施形態では、複数の層間の間隔（たとえば、ｄ間隔）、少なくとも１つの表面１１４の曲率、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０と少なくとも１つのＸ線検出器１３０との間の距離、および／またはＸ線検出器１３０の空間分解能（たとえば、画素サイズ）は、所定のエネルギ分解能（たとえば、５０ｅＶ未満）を提供するように選択される。特定の実施形態では、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、異なるＸ線エネルギ範囲のＸ線２０が少なくとも１つのＸ線検出器１３０の対応する異なる領域１３２に方向付けられることによって、異なる領域１３２の空間位置が異なるＸ線エネルギ範囲のＸ線に対応する（そして、たとえば当該Ｘ線同士を区別するために用いられ得る）ように構成される。たとえば、画素アレイＸ線検出器１３０の画素サイズ、およびＸ線光学部品１１０と画素アレイＸ線検出器１３０との間の距離は、ブラッグ関係に従って、Ｘ線光学部品１１０によって分散したＸ線スペクトルを十分なエネルギ分解能で記録するように選択される。
特定の実施形態では、少なくとも１つのＸ線検出器１３０は、シリコンドリフト検出器、超導体を用いた測色計、リチウムドリフトＳｉ検出器、リチウムドリフトＧｅ検出器、およびｐ－ｉ－ｎダイオードからなる群から選択されるエネルギ分解Ｘ線検出器を含む。上述のＸ線分光計１００のエネルギ分解能の依存性に加えて、特定のそのような実施形態のエネルギ分解能は、エネルギ分解Ｘ線検出器の検出器要素（たとえば、画素）の各々のエネルギ分解能にも少なくとも部分的に依存し得る。
特定の実施形態では、Ｘ線分光計１００は少なくとも１つのビームストップ１４０をさらに含み、ビームストップ１４０は、Ｘ線ビーム経路に配置されて、長手方向軸１２０に沿って伝播しているが少なくとも１つのＸ線光学部品１１０の複数の層１１６に照射されないＸ線が少なくとも１つのＸ線検出器１３０に到達するのを阻止する（たとえば、遮る；防止する）ように構成される。特定の実施形態の少なくとも１つのビームストップ１４０は、長手方向軸１２０を中心とする円錐角（たとえば、３度未満；５０ｍｒａｄ未満）を規定する。少なくとも１つのビームストップ１４０は、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０の出口側に（たとえば、図１Ａ参照）、および／または少なくとも１つのＸ線光学部品１１０の入口側に位置決めされ得る。たとえば、少なくとも１つのビームストップ１４０は、支持構造に機械的に結合された薄い放射状ワイヤによって、または薄膜によって、所定の位置に保持され得る。
特定の実施形態では、複数の層１１６は、少なくとも１つの表面１１４を含む基板１１２（たとえば、ガラスまたは酸化ケイ素を含む）上に形成（たとえば、堆積）される。特定の他の実施形態では、少なくとも１つのＸ線光学部品１１０は、金属材料（たとえば、ニッケル）を含む基板１１２上に多層スタック（たとえば、第１の層１１６ａおよび第２の層１１６ｂが交互に位置する複数の層１１６）を含む。たとえば、複数の層１１６の層のうちの１つ以上は、（たとえば、ＡＬＤ、化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング等の技術を用いて）多層スタックを含むコーティングを堆積するためのマンドレルとなるように成形された外面を有する金属マンドレルの凸状外面の上に（たとえば、上方に）堆積され得る。たとえば、マンドレルの外部は所定の二次曲面形状（たとえば、放物面；楕円面；双曲面）の一部の所望の形状を有することができ、堆積された多層スタックは同一の二次曲面形状を有することになる。堆積された多層スタック上に十分な材料（たとえば、Ｎｉ）を追加して十分な剛性を提供した後、マンドレルを取り外す（たとえば、エッチング除去する；多層スタックからマンドレルを容易に分離できるように液体窒素で冷却する）ことにより、軸対称の多層をＸ線光学部品１１０の内面として露出させることができる。特定のそのような実施形態では、Ｘ線光学部品１１０は全体が多層材料で構成されてもよい。
図２Ａ～図２Ｂ、図３Ａ～図３Ｃ、図４Ａ～図４Ｄ、および図５Ａ～図５Ｂは、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、選択された多層スタックパラメータによって指示される、計算された例示的なＸ線スペクトルを示す。図２Ａ～図２Ｂは複数（Ｎ＝４０）のシリコン／モリブデン多層に対応し、多層スタックの周期は３ｎｍである。図３Ａ～図３Ｃは複数（Ｎ＝４０）のシリコン／モリブデン多層に対応し、多層スタックの周期は４．５ｎｍである。図４Ａ～図４Ｂは複数（Ｎ＝４０）の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）／白金多層に対応し、多層スタックの周期は４．５ｎｍであり、図４Ｃ～図４Ｄは複数（Ｎ＝４０）の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）／白金多層に対応し、多層スタックの周期は６ｎｍである。図５Ａ～図５Ｂは複数（Ｎ＝４０）の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）／モリブデン多層に対応し、多層スタックの周期は６ｎｍである。
以下の表は、本明細書に記載される特定の実施形態に従う、さまざまな例示的なＸ線分光計１００のスペクトル範囲の計算値を示す。これらの例示的なＸ線分光計１００の表面１１４（たとえば、ミラー）は楕円形であり、これは、大きな光源－光学部品の距離（たとえば、試料距離）については、放物面形状に近い近似であり、当該計算はさまざまな入口開口および周期的な多層ｄ間隔（たとえば、多層スタックの周期）について行った。これらの計算の各々について、楕円面半長軸は光源から試料までの距離の半分と等しい。
特定の実施形態では、Ｘ線分光計１００は０．５ｋｅＶ～４ｋｅＶの範囲内で作動するように構成されるが、特定の他の実施形態では、当該範囲は０．２ｋｅＶの低さにまで、および／または１４ｋｅＶの高さにまで及ぶ。このようなＸ線エネルギ範囲は、高効率および高エネルギ分解能の多層コーティングを用いて達成することができ、本明細書に記載される特定の実施形態に従う多層コーティングの材料、厚み、および他のパラメータは本明細書に提供されている情報を考慮すると明らかである。
特定の実施形態では、Ｘ線分光計１００は、試料（たとえば、分析中の物体）を照らす放射線および／または粒子の励起源（たとえば、Ｘ線を放射するように構成されたＸ線源；電子を放射するように構成された電子源；実験室用励起源）を含むＸ線分析システムの構成要素である。特定の実施形態では、励起源は、励起源と試料との間に配置されて放射線および／または粒子を試料に方向付けるおよび／または集中させる光学系（たとえば、追加のＸ線光学部品；電子光学部品）を含む。試料は励起に応答してＸ線（たとえば、蛍光Ｘ線）を放射するように構成され、放射されたＸ線はＸ線分光計１００によって受光、検出、および分析される。特定の実施形態では、Ｘ線分光計１００は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）と（たとえば、ＳＥＭの付属品として）動作可能に通信しており、ＳＥＭにおいて試料から放射されたＸ線（たとえば、ＳＥＭにおける試料の電子打ち込みによって生じたＸ線）を受光するように構成される。特定のそのような実施形態では、Ｘ線分光計１００は、互いに接近し得るまたは重なり合い得る異なる要素のエネルギ弁別（たとえば、分解または分離による）ソフトエネルギＸ線蛍光特性線を提供するように構成される。
特定の実施形態では、Ｘ線分析システムは、（たとえば、既知のＸ線スペクトルを有するＸ線源によって放射されたＸ線を受光することによって）画素アレイの画素ごとにＸ線エネルギを較正するようにさらに構成される。たとえば、Ｘ線分光計１００は、Ｘ線源から放射されたＸ線１０を受光し、受光したＸ線の少なくとも一部を少なくとも１つのＸ線検出器１３０に向かって方向付けるように構成され得る。
本明細書に開示される実施形態は、互いに排他的ではなく、さまざまな構成において互いに組み合わせられてもよいことを認識すべきである。
本明細書に開示される具体的な例示的実施形態は本発明のいくつかの局面の限定ではなく例示として意図されているため、本明細書に記載および請求される発明の範囲はこれらの実施形態よって限定されるものではない。同等の実施形態はすべて、本発明の範囲内にあることが意図されている。実際、本明細書に図示および記載されているものに加えて、本発明の形態および詳細におけるさまざまな変更が上記説明から当業者に明らかになるはずである。本発明の広さおよび範囲は、本明細書に開示されている例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
Claims (27)
- Ｘ線分光計であって、
Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布を有するＸ線を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品を備え、前記少なくとも１つのＸ線光学部品は、
少なくとも１つの表面を含む少なくとも１つの基板を備え、前記少なくとも１つの表面は、少なくとも一部分において、長手方向軸の周りに管状に対称かつ前記長手方向軸に沿って延在する形状の内面を有し、前記内面は、前記長手方向軸の周りおよび前記長手方向軸に沿って延在し、前記長手方向軸に垂直な平面内に直径を有し、前記直径は、前記長手方向軸に沿った位置の関数として変化し、前記少なくとも１つの表面は、１８０度～３６０度の角度で前記長手方向軸の周りに延在し、前記少なくとも１つのＸ線光学部品はさらに、
前記少なくとも１つの表面の少なくとも一部の上または上方の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層を含み、前記複数の層は、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含み、前記第１の層および前記第２の層は、前記少なくとも１つの表面に垂直な方向において互いに交互に位置しており、前記Ｘ線分光計はさらに、
前記少なくとも１つのＸ線光学部品からＸ線を受光し、前記少なくとも１つのＸ線光学部品からの前記Ｘ線の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器を備える、Ｘ線分光計。 - 前記少なくとも１つのＸ線光学部品の第１の部分は、受光された前記Ｘ線の第１の部分を前記少なくとも１つのＸ線検出器に向かって方向付けるように構成され、前記少なくとも１つのＸ線光学部品の第２の部分は、受光された前記Ｘ線の第２の部分を前記少なくとも１つのＸ線検出器に向かって方向付けるように構成され、前記少なくとも１つのＸ線光学部品の前記第２の部分は、前記長手方向軸と平行な方向に沿って前記少なくとも１つのＸ線光学部品の前記第１の部分から変位しており、受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第１の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第１の強度分布を有し、受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第２の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第２の強度分布を有し、前記第２の強度分布は前記第１の強度分布とは異なる、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 受光された前記Ｘ線は、前記長手方向軸と平行な非ゼロ成分を有する少なくとも１方向に沿って伝播し、受光された前記Ｘ線の前記第１の部分は、第１のグレージング入射角で前記少なくとも１つのＸ線光学部品の前記第１の部分に衝突し、受光された前記Ｘ線の前記第２の部分は、前記第１のグレージング入射角とは異なる第２のグレージング入射角で前記少なくとも１つのＸ線光学部品の前記第２の部分に衝突する、請求項２に記載のＸ線分光計。
- 受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第１の部分は、前記少なくとも１つのＸ線検出器の第１の部分に伝播し、受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第２の部分は、前記少なくとも１つのＸ線検出器の第２の部分に伝播し、前記少なくとも１つのＸ線検出器の前記第２の部分は、前記少なくとも１つのＸ線検出器の前記第１の部分から空間的に変位している、請求項２に記載のＸ線分光計。
- 前記少なくとも１つのＸ線光学部品は、異なるＸ線エネルギ範囲内のＸ線を前記少なくとも１つのＸ線検出器の対応する異なる領域に方向付けることによって、前記異なる領域の空間位置が前記異なるＸ線エネルギ範囲内のＸ線に対応するように構成される、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記少なくとも１つの表面は、
前記長手方向軸と平行な長さが３ｍｍ～１５０ｍｍの範囲内にあり、
前記長さに垂直な幅が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内にあり、
前記長手方向軸に垂直な平面における内径が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内にあり、
表面粗さが０．１ｎｍ～１ｎｍの範囲内にあり、および／または、
０．０１ラジアン～０．４ラジアンの範囲内の、前記長手方向軸に対してある範囲内の角度を有する複数の接平面を有する、請求項１に記載のＸ線分光計。 - 前記少なくとも１つの表面の少なくとも一部は凹形であり、前記長手方向軸と平行な少なくとも１つの断面において湾曲しており、前記表面の少なくとも一部は前記断面において二次曲面形状を有する、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記二次曲面形状は、少なくとも１つの楕円面、少なくとも１つの放物面、少なくとも１つの双曲面、またはそれらの２つ以上の組み合わせ、からなる群から選択される、請求項７に記載のＸ線分光計。
- 前記複数の層のうちの各層の厚みは０．３ｎｍ～９ｎｍの範囲内にある、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記第１の層および前記第２の層は、前記複数の層全体にわたって深さが勾配を有する周期で互いに交互に位置する、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記複数の層の前記第１の材料は、ケイ素、ホウ素、および炭素のうちの少なくとも１つを含み、前記複数の層の前記第２の材料は、クロム、モリブデン、および白金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記少なくとも１つのＸ線検出器は、画素アレイＸ線検出器を含む、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記画素アレイＸ線検出器は、１つの次元に沿って延在する画素アレイを含む、請求項１２に記載のＸ線分光計。
- 前記画素アレイＸ線検出器は、２つの直交する次元に沿って延在する画素アレイを含む、請求項１３に記載のＸ線分光計。
- 前記画素アレイＸ線検出器は、直接検出型の電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器、エネルギ分解Ｘ線検出器、Ｘ線シンチレータを含む間接変換検出器、光子計数検出器、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載のＸ線分光計。
- 前記画素アレイＸ線検出器は、幅が１ミクロン～２００ミクロンの範囲内の画素を含む、請求項１３に記載のＸ線分光計。
- 少なくとも１つのビームストップをさらに備え、前記ビームストップは、前記長手方向軸に沿って伝播しているが前記少なくとも１つのＸ線光学部品に照射されないＸ線が前記少なくとも１つのＸ線検出器に到達するのを阻止するように構成される、請求項１に記載のＸ線分光計。
- 前記少なくとも１つのモザイク結晶構造は、高配向性熱分解グラファイト、高アニール化熱分解グラファイト、それらの組み合わせ、からなる群から選択される１つ以上のモザイクグラファイト結晶構造を含む、請求項１に記載のＸ線分光計。
- Ｘ線分光計であって、
Ｘ線エネルギの関数として入射強度分布を有するＸ線を受光するように構成された多層スタックを備え、前記多層スタックは、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含み、前記第１の層および前記第２の層は互いに交互に位置しており、前記多層スタックの第１の部分は、受光された前記Ｘ線の第１の部分を方向付けるように構成され、前記多層スタックの第２の部分は、受光された前記Ｘ線の第２の部分を方向付けるように構成され、前記多層スタックの前記第２の部分は前記多層スタックの前記第１の部分から横方向に変位しており、受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第１の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第１の強度分布を有し、受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第２の部分は、Ｘ線エネルギの関数として第２の強度分布を有し、前記第２の強度分布は前記第１の強度分布とは異なり、
少なくとも１つの表面を含む少なくとも１つの基板を備え、前記少なくとも１つの表面は、少なくとも一部分において、長手方向軸の周りに管状に対称かつ前記長手方向軸に沿って延在する形状の内面を有し、前記内面は、前記長手方向軸の周りおよび前記長手方向軸に沿って延在し、前記長手方向軸に垂直な平面内に直径を有し、前記直径は、前記長手方向軸に沿った位置の関数として変化し、前記少なくとも１つの表面は、１８０度～３６０度の角度で前記長手方向軸の周りに延在し、前記Ｘ線分光計はさらに、
前記少なくとも１つのＸ線光学部品から受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第１の部分および方向付けられた前記第２の部分を受光し、前記多層スタックから受光された前記Ｘ線の方向付けられた前記第１の部分および方向付けられた前記第２の部分の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器を備える、Ｘ線分光計。 - Ｘ線分光計であって、
１００ｅＶよりも大きいスペクトル帯域幅を有するＸ線を受光するように構成された少なくとも１つのＸ線光学部品を備え、前記少なくとも１つのＸ線光学部品は、長手方向軸の周りに前記長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの表面を含み、前記少なくとも１つのＸ線光学部品は、前記少なくとも１つの表面の少なくとも一部の上または上方の少なくとも１つのモザイク結晶構造および／または複数の層を含み、前記少なくとも１つのＸ線光学部品は、ブラッグ関係に従って、受光された前記Ｘ線の前記スペクトル帯域幅の少なくとも一部について、Ｘ線エネルギの関数として、受光された前記Ｘ線を回折させて前記Ｘ線の空間分離を生じさせるように構成され、
前記少なくとも１つの表面を含む少なくとも１つの基板を備え、前記少なくとも１つの表面は、少なくとも一部分において、前記長手方向軸の周りに管状に対称かつ前記長手方向軸に沿って延在する形状の内面を有し、前記内面は、前記長手方向軸の周りおよび前記長手方向軸に沿って延在し、前記長手方向軸に垂直な平面内に直径を有し、前記直径は、前記長手方向軸に沿った位置の関数として変化し、前記少なくとも１つの表面は、１８０度～３６０度の角度で前記長手方向軸の周りに延在し、前記Ｘ線分光計はさらに、
前記少なくとも１つのＸ線光学部品によって回折した前記Ｘ線の少なくとも一部の空間分布を記録するように構成された少なくとも１つのＸ線検出器を備える、Ｘ線分光計。 - 前記少なくとも１つの表面は、前記長手方向軸と平行な平面において湾曲している凹面を含む、請求項２０に記載のＸ線分光計。
- 前記凹面は、前記長手方向軸に関して軸対称の少なくとも一部を有する、請求項２１に記載のＸ線分光計。
- 前記凹面の曲率、前記複数の層の間の間隔および／または前記少なくとも１つのモザイク結晶構造内の隣接する原子層間の間隔、前記少なくとも１つのＸ線光学部品と前記少なくとも１つのＸ線検出器との間の距離、および／または前記少なくとも１つのＸ線検出器の空間分解能は、５０ｅＶ未満のエネルギ分解能を提供するように構成される、請求項２１に記載のＸ線分光計。
- 前記少なくとも１つの表面の少なくとも一部は、前記長手方向軸と平行であり前記長手方向軸を含む平面において、実質的に直線の断面形状を有する、請求項２０に記載のＸ線分光計。
- 前記複数の層は、第１の材料を含む第１の複数の第１の層と、第２の材料を含む第２の複数の第２の層とを含み、前記第１の層および前記第２の層は互いに交互に位置する、請求項２０に記載のＸ線分光計。
- 前記第１の層および前記第２の層は、前記複数の層全体にわたって深さが勾配を有する周期で互いに交互に位置する、請求項２５に記載のＸ線分光計。
- 前記モザイク結晶構造は、高配向性熱分解グラファイト、高アニール化熱分解グラファイト、それらの組み合わせ、からなる群から選択される、請求項２０に記載のＸ線分光計。
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