JP7418208B2 - X線分光計及びその使用方法 - Google Patents
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Description
本願は、その内容が参照によりその全体として本明細書に援用される、2016年9月15日に出願された米国仮特許出願第62/394,981号の利益を主張する。
本発明は、アメリカ合衆国エネルギー省により授与された契約番号第DE-AC52-06NA25396号、第DE-SC0008580号、及び第DE-FG02-09ER16106号の下で政府支援を受けて行われた。政府は、本発明に対し一定の権利を有する。
Claims (46)
- 分光計であって、
ローランド円を画定する曲率半径の結晶アナライザと、
試料が前記ローランド円から偏位されるように前記試料を支持するように構成された試料ステージと、
前記試料ステージに向かって非集束X線を発射するように構成されたX線源であって、前記X線源が前記ローランド円の内側にある、X線源と、
前記ローランド円に接する位置敏感型検出器と
を備え、
前記X線源が、前記ローランド円に直角に前記非集束X線を発射するように構成される、分光計。 - 前記曲率半径が、30センチメートル(cm)未満である、請求項1に記載の分光計。
- 前記結晶アナライザが、ヨハンジオメトリ又はヨハンソンジオメトリを有する、請求項1~2のいずれかに記載の分光計。
- 前記結晶アナライザが、球面曲率、トロイダル曲率、又は円筒曲率を有する、請求項1~3のいずれかに記載の分光計。
- 前記ローランド円の平面内の前記曲率半径が、前記ローランド円の半径の2倍の大きさである、請求項1~4のいずれかに記載の分光計。
- 前記試料ステージ全体と、前記曲率半径を有する前記結晶アナライザの面との間に遮るもののない光路が存在する、請求項1~5のいずれかに記載の分光計。
- 前記試料ステージが、前記試料が前記ローランド円の内側になるように前記試料を支持するように構成される、請求項1~6のいずれかに記載の分光計。
- 前記試料ステージが、試料タレット上に取り付けられた2つ以上の試料のうちの選択された試料を前記X線源に位置合わせして配置するように構成された前記試料タレットを備える、請求項1~7のいずれかに記載の分光計。
- 前記X線源が、試料が存在するとき、前記試料上に幅が少なくとも0.1mmであるスポットサイズを有するX線を発射するように構成される、請求項1~8のいずれかに記載の分光計。
- 前記X線源がX線管を備える、請求項1~9のいずれかに記載の分光計。
- 前記位置敏感型検出器が、電荷結合素子、CMOSカメラ、ストリップライン検出器、ダイオードアレイ、リンスクリーン、分光カメラ、又は位置感知比例計数管を備える、請求項1~10のいずれかに記載の分光計。
- 前記結晶アナライザが、前記位置敏感型検出器上の第1の位置に、異なる方向からもたらされる第1の波長を有するX線を散乱させるように構成される、請求項1~11のいずれかに記載の分光計。
- 前記結晶アナライザが、前記位置敏感型検出器上の第2の位置に、異なる方向からもたらされる第2の波長を有する追加のX線を散乱させるように構成され、前記第2波長が前記第1の波長と異なり、前記位置敏感型検出器上の前記第1の位置が、前記位置敏感型検出器上の前記第2の位置と異なる、請求項12に記載の分光計。
- 真空チャンバをさらに備え、前記試料ステージ、前記結晶アナライザ、及び前記X線源の少なくとも一部分が前記真空チャンバの中に配置される、請求項1~13のいずれかに記載の分光計。
- 前記X線源が前記真空チャンバの壁を貫通する、請求項14に記載の分光計。
- 前記真空チャンバの壁の中に出口ウィンドウをさらに備え、前記出口ウィンドウが、X線に対して実質的に透明であり、前記結晶アナライザと前記位置敏感型検出器との間にある、請求項14~15のいずれかに記載の分光計。
- 前記位置敏感型検出器が前記真空チャンバの内側にある、請求項14~15のいずれかに記載の分光計。
- 前記分光計が、グローブボックス又はドラフトの中に統合される、又はグローブボックス又はドラフトの中で動作するように構成される、請求項1~17のいずれかに記載の分光計。
- 前記分光計が、1電子ボルト(eV)ほど小さいエネルギー差を有するX線を区別するよう作動する、請求項1~18のいずれかに記載の分光計。
- 前記結晶アナライザ及び前記位置敏感型検出器が、前記試料ステージに関して一致して回転するように構成される、請求項1~19のいずれかに記載の分光計。
- 前記X線源が、前記試料が存在するとき、前記非集束X線が、前記結晶アナライザに対向する前記試料の表面に入射するように、前記試料ステージに向かって前記非集束X線を発射するように構成される、請求項1~20のいずれかに記載の分光計。
- 前記X線源が、前記試料が存在するとき、前記非集束X線が、前記結晶アナライザから外方を向く前記試料の表面に入射するように、前記試料ステージに向かって前記非集束X線を発射するように構成される、請求項1~20のいずれかに記載の分光計。
- 前記試料ステージが、前記X線源と前記結晶アナライザとの間に配置される、請求項22に記載の分光計。
- ローランド円を画定する曲率半径の結晶アナライザを有する分光計を介して実行される方法であって、
前記ローランド円の内側にあるX線源を介して、前記ローランド円から偏位されるように試料ステージに取り付けられる試料に向かって非集束X線を発射し、それによって前記試料に、前記結晶アナライザに衝突するX線を発射させる、又は前記結晶アナライザに衝突するために前記非集束X線の一部分を透過させることと、
前記結晶アナライザを介して、前記結晶アナライザに衝突する前記X線を散乱させることと、
前記ローランド円に接する位置敏感型検出器を介して前記散乱したX線を検出することと
を含み、
前記非集束X線を発射することが、前記ローランド円に直角に前記非集束X線を発射することを含む、方法。 - 前記曲率半径が、30センチメートル(cm)未満である、請求項24に記載の方法。
- 前記結晶アナライザがヨハンジオメトリ又はヨハンソンジオメトリを有する、請求項24~25のいずれかに記載の方法。
- 前記結晶アナライザが、球面曲率、トロイダル曲率、又は円筒曲率を有する、請求項24~26のいずれかに記載の方法。
- 前記ローランド円の平面内での前記曲率半径が、前記ローランド円の2倍の大きさである、請求項24~27のいずれかに記載の方法。
- 前記試料の全体と、前記曲率半径を有する前記結晶アナライザの面との間に遮るもののない光路が存在する、請求項24~28のいずれかに記載の方法。
- 前記非集束X線を発射することが、前記非集束X線が、少なくとも0.1mmの幅を有する前記試料上のスポットを形成するように、前記非集束X線を発射することを含む、請求項24~29のいずれかに記載の方法。
- 前記X線源がX線管を備える、請求項24~30のいずれかに記載の方法。
- 前記位置敏感型検出器が、電荷結合素子、CMOSカメラ、ストリップライン検出器、ダイオードアレイ、リンスクリーン、分光カメラ、又は位置感知比例計数管を備える、請求項24~31のいずれかに記載の方法。
- 前記分光計が真空チャンバを含み、前記方法が、前記真空チャンバの中にヘリウムを流し込むことをさらに含み、前記放出すること、前記散乱させること、及び前記検出することが、前記真空チャンバにヘリウムが含まれている間に起こる、請求項24~32のいずれかに記載の方法。
- 前記位置敏感型検出器が前記真空チャンバの中にある、請求項33に記載の方法。
- 前記散乱したX線を検出する前に、前記散乱したX線が、前記分光計の真空チャンバの壁の出口ウィンドウを通過する、請求項24~34のいずれかに記載の方法。
- 前記分光計が、グローブボックス又はドラフトの中に統合される、又はグローブボックス又はドラフトの中で操作される、請求項24~35のいずれかに記載の方法。
- X線波長の特定のバンドを調べるように前記分光計を構成するために、前記結晶アナライザ及び前記位置敏感型検出器を、前記試料ステージに関して一致して回転させることをさらに含む、請求項24~36のいずれかに記載の方法。
- 前記非集束X線を発射することが、前記非集束X線が、前記結晶アナライザに対向する前記試料の表面に入射するように前記非集束X線を発射することを含む、請求項24~37のいずれかに記載の方法。
- 前記非集束X線を発射することが、前記非集束X線が、前記結晶アナライザから外方を向く前記試料の表面に入射するように前記非集束X線を発射することを含む、請求項24~38のいずれかに記載の方法。
- 前記試料ステージが前記X線源と前記結晶アナライザとの間に配置される、請求項39に記載の方法。
- 前記方法が、名目酸化状態の分布を決定する、起源を識別する、及び/又は油頁岩、原油固体、原油液体、精製原油生成物、加工された若しくは未加工の油頁岩、石炭、石炭灰、飛散灰、バイオ炭、土、顔料、半貴石、又は空気と反応する硫黄含有物質中の硫黄の局所化学を調べるために実行される、請求項24~40のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が、名目酸化状態の分布を決定する、起源を識別する、及び/又はバイオ炭、潤滑剤、土、リン酸塩が豊富な鉱石中、又は空気と反応するリン含有物質のリンの局所化学を調べるために実行される、請求項24~41のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が、名目酸化状態の分布を決定する、起源を識別する、及び/又は核燃料処理若しくは回収からの廃液流産物、テクネチウム汚染を示す環境試料、又は空気と反応するテクネチウム含有物質中のテクネチウムの局所化学を調べるために実行される、請求項24~42のいずれかに記載の方法。
- 前記方法が、名目酸化状態の分布を決定する、起源を識別する、及び/又はクロムを含有する家庭用電化製品部品、土、塗料スラッジ、産業廃棄物、鉱石、又は鉱くずの局所化学を調べるために実行される、請求項24~43のいずれかに記載の方法。
- 前記分光計が請求項1~23のいずれか1項に記載の前記分光計を備える、請求項24~44のいずれかに記載の方法。
- 命令を記憶するコンピュータ可読媒体であって、請求項1~23のいずれかに記載の前記分光計と電気的に結合されたプロセッサにより前記命令が実行されるとき、前記分光計に、請求項24~45に記載の前記方法のいずれかを実行させる、コンピュータ可読媒体。
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