JPH04178547A

JPH04178547A - 単色ｘ線回折装置

Info

Publication number: JPH04178547A
Application number: JP2308370A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kobayashi; 勇二小林
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2866471B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、試料で回折した回折Ｘ線の強度を測定するこ
とによって試料の同定、その他の解析を行うＸ線回折装
置に関する。特に、Ｘ線進行路上に湾曲結晶モノクロメ
ータを配置することにより、Ｘ線を単色化して測定を行
う、いわゆる単色Ｘ線回折装置に関する。

［従来の技術］一般に、粉末試料の同定などを目的として行われるＸ線
回折測定においては単色Ｘ線、すなわち単一波長のＸ線
が利用される。また、通常の測定においでは上記の単一
波長のＸ線としてにα線が選択されている。

従来、Ｘ線源から放射されたＸ線、すなわち種々の波長
のＸ線を含んだ連続Ｘ線を単色化する方法として、Ｘ線
進行路上ににβフィルタを設置してにβ線などといった
にα線以外のＸ線の吸収を減衰させる方法が知られてい
る。

また、Ｘ線進行路上に湾曲結晶モノクロメータを配置し
、このモノクロメータによってにα線のみを回折させて
取り出すという方法も知られている。従来、この場合に
用いられる湾曲結晶モノクロメータとしては、ロッキン
グカーブにおけるモザイク角度の広がりの大きいグラフ
ァイト、フッ化リチウム（ＬｉＦ）などが−船釣であっ
た。

「発明が解決しようとする課題］以上のように、Ｘ線回折測定において単色Ｘ線、すなわ
ちにα線を利用するということは既に良く知られている
が、このにα線は比較的波長の近い２種のＸ線、すなわ
ちにα１線およびにα２線によって形成されている。例
えば、Ｘ線源のターゲット（対陰極）として銅（Ｃｕ　
）ターゲットを用いた場合には、第４図に示すように波
長差Δλが約３．８Ｘ１（１−３オングストロームのＫ
Ｃｌ線およびにα２線かにα線の中に含まれている。

上述したグラファイトなどから成る湾曲結晶モノクロメ
ータあるいはにβフィルタを用いた従来の単色Ｘ線回折
装置においては、ＫＣｌ線およびにα２線の両線番含む
にα線の強度をそのまま測定することによってＸ線回折
曲線を作成し、そのＸ線回折曲線に基づいて試料の解析
を行っていた。

例えば、上記従来方法によっである種の粉末試料につい
てＸ線回折測定を行うと、第５図に示すような形状のＸ
線回折曲線が得られる。この曲線のうちＸ線強度ピーク
Ｐ１はにα１線によって現れたものであり、もう１つの
Ｘ線強度ピークＰ２はにα２線によって現れたものであ
る。

また、別の種類の粉末試料についてＸ線回折測定を行う
と、第６図に示すような形状のＸ線回折曲線も得られる
。この曲線においてＸ線強度ビークＰｉ、Ｐ２そしてＰ
３はにα１線によって現れたものであるが、この測定に
供した試料については、それら３つのピークの格子面間
隔ｄａおよびｄｂが非常に小さいので、ＫＣｌ線による
強度ピークＰｉ、Ｐ２．Ｐ３ににα２線による強度ビー
クＰ４゜Ｐ５．Ｐ６が混入してしまう。図示の例では、
Ｋα２線による強度ビークＰ５が完全ににα１線による
強度ビークＰ３に混入してしまい、両者が区別できない
状態になっている。

以上のように、ＫＣｌ線およびにα２線の両者を含むに
α２重線を用いた従来のＸ線回折測定においては、ＫＣ
ｌおよびにα２の２重線によるＸ線強度ピークが混在し
てしまい、鋭敏で正確なＸ線回折曲線が得られず、正確
な試料の解析ができないという問題があった。

本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、測定に供するＸ線からにα２線を分
離してにα１線のみを用いての測定を可能とすることに
より、極めて正確なＸ線回折曲線を得ることのできるＸ
線回折装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するため、本発明に係る第１のＸ線回
折装置は、Ｘ線源から放射されたＸ線を試料に照射し、
その試料で回折した回折Ｘ線の強度を、試料を走査回転
させながら、Ｘ線検出器によって検出するＸ線回折装置
であって、上記Ｘ線源から上記Ｘ線検出器に至るＸ線進
行路上に受光スリットおよび湾曲結晶モノクロメータを
備えたＸ線回折装置であり、次の点を特徴としている。

すなわち、上記受光スリットのスリット幅をＦｗとし、
その受光スリットと上記湾曲結晶モノクロメータとの間
の距離をＬとし、さらににα１線とにα２線との間の波
長差（Δλ）に基づいて生じる、上記湾曲結晶モノクロ
メータにおけるにα１線とにα２線との間の角度分散を
八〇とした場合、Ｆｗ≦Ｌ×八〇となへように設定されている。

また、第２のＸ線回折装置は、ｘｍｍから放射されたＸ
線を試料に照射し、その試料で回折した回折Ｘ線の強、
度を、試料を走査回転させながら、Ｘ線検出器によって
検出するＸ線回折装置であって、上記Ｘ線源から上記Ｘ
線検出器に至るＸ線進行路上に受光スリット、湾曲結晶
モノクロメータおよび集中点スリットを備えたＸ線回折
装置であり、次の点を特徴としている。すなわち、上記
集中点スリットのスリット幅をＦｘとし、上記集中点ス
リットと上記湾曲結晶モノクロメータとの間の距離をＫ
とし、ざらににα１線とにα２線との間の波長差（Δλ
）に基づいて生じる。上記湾曲結晶モノクロメータにお
けるにα１線とにα２線との間の角度分散を八〇とした
場合、Ｆｘ≦ＫＸΔθ となるように設定されている。

上記の各Ｘ線回折装置において、湾曲結晶モノクロメー
タは１弾性変形が可能であり、さらにロッキングカーブ
におけるモザイク角度広がりのがさい単結晶１例えば５
ｉ０２、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（シリコン）など
であることが好ましい。

ここでロッキングカーブとは、単結晶試料の完全性を評
価する際、従来より一般的に用いられているＸ線回折図
形であって、例えば次のような測定方法によって得るこ
とができる。すなわち、第８図に示すように、Ｘ線源２
から放射されたＸ線を、欠陥のほとんどない完全性の高
い第１結晶３に入射させて平行な回折ビームを得、この
平行回折ビームを単結晶試料４に入射させる。単結晶試
料４で回折した回折Ｘ線は、Ｘ線検出器５によってその
強度が測走される。単結晶試料４を回折Ｘ線の強度ピー
ク点を中心として微少角度ωだけ揺動すると、第９図に
示すようにある＠Ｗを持ったピーク図形が得られる。一
般にこのピーク図形がロッキングカーブと呼ばれるもの
である。

上記のピーク幅Ｗは、単結晶試料のモザイク角度広がり
と相関関係があり、モザイク角度広がりの大きい結晶、
例えばグラファイトやＬｉＦ　（フッカリチウム）など
は、曲線Ａで示すようにそのピーク幅Ｗが広くなる。一
方、モザイク角度広がりの小さい結晶、例えば５ｉ０２
、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（シリコン）などは、曲
線Ｂで示すようにそのピーク幅Ｗが狭くて鋭敏な回折曲
線を呈する。

本発明では、ロッキングカーブにおけるピーク幅が狭く
なる、すなわちモザイク角度広がりの小さい単結晶を用
いて湾曲結晶モノクロメータを構成することが好ましい
。

上記にα１線とにα２線との間の角度分散（Δθ）とは
、第７図に示すように、湾曲結晶モノクロメータ１上の
任意の一点ＱにＫＣｌ線とにα２線とが同時に入射して
両者共にそこで回折する場合、それら両入射にα１線と
にα２線とが成す角度範囲のことである。従って、これ
をブラッグの回折条件式を考慮して数式的に表示すれば
、Δθ＝０２−０１ λにα２−　λにα１２ｄ−ｃｏｓθ１で表される。

［作用］請求項１の単色Ｘ線回折装置において、Ｘ線源からＸ線
検出器に至るＸ線進行路上に設置した受光スリットによ
り、試料に入射するＸ線あるいは試料から回折したＸ線
の線幅が制限される。この場合、受光スリットによって
制限されて湾曲結晶モノクロメータの一点に入射するＸ
線の角度の広がりは、その湾曲結晶モノクロメータに関
するにα１線とにα２＆Ｉとの間の角度分散（Δθ）よ
りも狭くなる。これにより、ＫＣｌ線が受光スリットを
通過して湾曲結晶モノクロメータで回折するとき、それ
と同時ににα２線が受光スリットを通過することが阻止
され、従って、両線の分光（−方の進行を許容して他方
の進行を阻止すること）を確実に行うことができる。そ
の結果、Ｋα２線の混入のないＫＣｌ線のみによるＸ線
回折曲線を得ることが可能になる。

ところで、本発明に係るＸ線回折装置は、試料、受光ス
リットおよびＸ線検出器を走査回転移動させながら、試
料からの回折Ｘ線の強度測定が行われる。受光スリット
を走査回転移動させるということは、Ｋα２線の進行を
全く完全に阻止することはできず、ある瞬間にはどうし
てもいくらかのにα２線が受光スリットを通過して湾曲
結晶モノクロメータに到着することを意味している。し
かしながら、そのような場合であっても、本発明によれ
ば、湾曲結晶モノクロメータにおけるブラックの回折条
件は、受光スリットを通過してくるにα１線の波長に合
わせて設定されているので、仮にある瞬間ににα２線が
受光スリットを通過して湾曲結晶モノクロメータに到達
しても、ブラックの回折条件が満足されず、従ってそこ
での回折が起こらず、Ｋα２線のそれ以降の進行が完全
に阻止される。

請求項２のＸ線回折装置においては、受光スリットに代
えて、集中点スリットと湾曲結晶モノクロメータとの組
み合せによってにα２線の進行を阻止している。

請求項３のように、モザイク角度広がりの小さい単結晶
によって湾曲結晶モノクロメータを形成しておけば、該
モノクロメータにおける回折条件をにα１線に合致させ
て角度設定しておけば、より一層確実ににα２線の進行
を阻止できる。

［実施例］第１図は本発明に係る単色Ｘ線回折装置の一実施例を示
している。同図において、Ｘ線管６内のＸＪＩＩ源２か
ら放射されたＸ線は、発散スリット８によって水平面内
の発散角が制限されながら、測定対象である粉末試料７
に照射され、さらに該試料７において回折する。

試料７で回折した回折Ｘ線は、散乱Ｘ線などの進行を防
止するための散乱スリット９を通過し、さらに、主にに
α線を取り出すために配置された受光スリット１０を通
過した後に、湾曲結晶モノクロメータｌに照射されここ
で再び回折する。この回折Ｘ線は集中点スリット１６を
介してＸ線検出器１２に受は取られてそのＸ線強度が測
定される。

上記の試料７は、円柱状の試料台１３に支持されていて
、回転軸線ω（紙面垂直方向に延びている）を中心とし
て微少速度で走査回転（θ回転ということにする）する
。

上記散乱スリット９、受光スリット１０および湾曲結晶
モノクロメータ１は、上記の試料回転軸線線ωを中心と
して試料台１３から独立して回転移動する第１カウンタ
アーム１４上に固定して配置されている。湾曲結晶モノ
クロメータ１は、微妙な角度調整ができるように微回転
機構１５を介してＩＮ１カウンタアーム１４上に設けら
れている。

集中点スリット１６およびＸ線検出器１２は、第１カウ
ンタアーム１４と一体である第２カウンタアーム１７上
に固定して配置されている。第１カウンタアーム１４お
よびｗ；２カウンタアーム１７は、試料回転軸線ωを中
心として試料の回転速度（θ回転）の２倍の速度で同じ
方向へ走査回転（２０回転ということにする）する。

以上のように試料７をθ回転させ、それに同期させて第
１および第２カウンタアーム１４，１７を２θ回転させ
ながら、試料７からの回折Ｘ６１強度をＸ線検出器１２
によって測定することにより、目標とするＸ線回折曲線
が得られる。

ところで、湾曲結晶モノクロメータ１上の任意の一点に
入射して回折するＫＣｌ線とにα２線に関して角度分散
（八〇）があることは、第７図に関連して既に説明した
通りである。本実施例では、発散スリット１０と湾曲結
晶モノクロメータ１との間の距離をＬとした場合、発散
スリット１０のスリット幅Ｆ−が、Ｆｌｉ≦　ＬＸΔθ となるように設定しである。

このように設定しておけば、粉末試料７で回折して進行
するにα１線およびにα２線が同時に発散スリット１０
を通過することがなくなり、それ故、湾曲結晶モノクロ
メータ１でにα１線が回折するその時に、ＫＣｌ線の進
行を遮断して、ＫＣｌ線のみを分光して取り出すことが
できる。

第１図において、第１カウンタアーム１４の２０走査回
転に伴って発散スリット１０が試料回転軸線ωを中心と
して走査回転移動するということは既述のとおりである
。このように、発散スリン）１０は、Ｘ線進行路を横切
る方向に移動するようになっているので、ＫＣｌ線の進
行を完全に遮断することはできず、その走査回転移動中
にわずかのにα２線が発散スリット１ｏを通過して湾曲
結晶モノクロメータ１に到達してしまうことは免れない
。

しかしながらこの場合には、モノクロメータ１へのにα
２線の入射角が、いわゆるブラッグの回折条件２ｄ−５
ｉｎθ＝λ（但し、ｄ：結晶格子面間隔、θ：Ｘ線入射
角、λ：Ｘ線波長）を満足せず、ＫＣｌ線は回折しない
。これにより、ＫＣｌ線の進行が阻止される。

この場合、湾曲結晶モノクロメータ１を構成する単結晶
は、ロッキングカーブ（第９図）におけるピーク輻Ｗが
狭いもの、すなわちモザイク角度の広がりのｌＪＸさい
ものであって、弾性変形が可能であるものを用いること
が好ましい。このような単結晶としては、５ｉ０２、Ｇ
ｅ（ゲルマニウム）。

Ｓｉ（シリコン）などが考えられる。このように、モザ
イク角度の広がりの小さい単結晶を用いるのが好都合で
あるとうのは、湾曲結晶モノクロメータ１に関するＸ線
回折条件をにα１線に適合させた場合に、その湾曲結晶
モノクロメータ１ににα２線が入射したとしても、回折
条件が満たされずに、ＫＣｌ線の回折による進行を確実
に阻止できるからである。

以上のように、ＫＣｌ線の進行を阻止してにα１線のみ
を用いてＸ線回折測定を行った場合には、従来のにα２
重線（ＫＣｌおよびにα２の両方を含むＸ線）を用いた
装置において第５図のようなＸ線回折曲線を呈した試料
が、第２図に示すように、ＫＣｌ線のみによるピークＰ
１を示すという結果が得られた。また、従来装置によっ
て第６図の結果を呈した試料から、第３図に示すような
結果が得られた。いずれの場合も、Ｘ線回折曲線に現れ
るピークはにα１線のみによってもたらされるものであ
り、にα２線の混入によるデータの乱れがなくなる。従
って、極めて正確な試料解析ができる。

なお、以上の説明は、受光スリット１０と湾曲結晶モノ
クロメータ１との組合せによって、ＫＣｌ線の進行を阻
止してにα１線のみを取り出そうというものであった。

しかしながら、受光スリット１０に代えて集中点スリッ
ト１６を用いて同様の単色化を達成することもできる。

この場合には、集中点スリット１６のスリット幅をＦｘ
、集中点スリット１６と湾曲結晶モノクロメータ１との
間の距離をＫとした場合、Ｆｘ≦に×Δθ に設定される。Δθは、既に説明したように、湾曲結晶
モノクロメータ１についてのにα１線とにα２線との間
の角度分散である。

以上、好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本
発明はその実施例に限定されない。

例えば、上記実施例では受光スリット１０と湾曲結晶モ
ノクロメータ１との組み合せ、あるいは集中点スリット
１６と湾曲結晶モノクロメータ１との組み合せによるに
α２線の遮断機構をＸ線進行路に関して試料７の後流側
（図の左側）に配置した。しかしながら、上記のような
にα２線遮断機構を試料７の上流側、すなわちＸ線源２
と試料７との間に配置することも可能である。但し、そ
のような配置構成を採った場合には、湾曲結晶モノクロ
メータを出た後のにα１線と測定試料７との間の光軸調
整をしなければならないという面倒な作業を行わなけれ
ばならないし、さらにＸ線管６それ自体がかなり大型の
機器である上に、その近くに湾曲結晶モノクロメータを
含んだにα２線の遼新機構を設置しなければならなくな
るので、スペース的にも無理が生じる。よって、湾曲結
晶モノクロメータを含んだにα２線遮断機構の設置位置
としては、第１図の実施例のように試料７の後流側であ
ることが好ましい。

［発明の効果コ本発明によれば、Ｋα２重線に含まれるにα２線の進行
が阻止され、Ｋα１のみを用いたＸ線回折測定が可能と
なり、極めて精度の高い試料解析を行うことができるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る単色Ｘ線回折装置の一実施例を示
す平面図、第２図および第３図はその単色Ｘ線回折装置
による測定結果である回折Ｘ線曲線を示すグラフ、第４
図はにα２重線のスペクトル図、第５図および第６図は
従来のにα２重線を用いたＸ線回折測定結果を示すグラ
フ、第７図はにα１線とにα２線との間の角度分散（Δ
θ）を表す模式図、第８図はロッキングカーブの測定法
の一例を示す概略図、第９図は数種の単結晶についての
ロッキングカーブを示すグラフである。２・・・Ｘ線源、７・−・粉末試料、１２・−・Ｘ線検
出器、１０・・・受光スリット、１・−・湾曲結晶モノ
クロメータ、１６・・・集中点スリット、１３・・・試
料台、１４・・・第１カウンタアーム、１７・・・第２
カウンタアーム第２図第３図第４図ｃＫ第５図Ｘ、６笈の目前内底２ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｘ線源から放射されたＸ線を試料に照射し、その
試料で回折した回折Ｘ線の強度を、試料を走査回転させ
ながら、Ｘ線検出器によつて検出するＸ線回折装置であ
つて、上記Ｘ線源から上記Ｘ線検出器に至るＸ線進行路上に受
光スリットおよび湾曲結晶モノクロメータを備えたＸ線
回折装置において、上記受光スリットのスリット幅をＦｗ；その受光スリットと上記湾曲結晶モノクロメータとの間
の距離をＬ；にα１線とにα２線との間の波長差（Δλ）に基づいて
生じる、上記湾曲結晶モノクロメータにおけるＫα１線
とＫα２線との間の角度分散をΔθ；とした場合。Ｆｗ≦Ｌ×Δθ であることを特徴とする単色Ｘ線回折装置。
（２）Ｘ線源から放射されたＸ線を試料に照射し、その
試料で回折した回折Ｘ線の強度を、試料を走査回転させ
ながら、Ｘ線検出器によって検出するＸ線回折装置であ
って、上記Ｘ線源から上記Ｘ線検出器に至るＸ線進行路上に受
光スリット、湾曲結晶モノクロメータおよび集中点スリ
ットを備えたＸ線回折装置において、上記集中点スリットのスリット幅をＦｘ；上記集中点スリットと上記湾曲結晶モノクロメータとの
間の距離をＫ；にα１線とにα２線との間の波長差（Δλ）に基づいて
生じる、上記湾曲結晶モノクロメータにおけるにα１線
とにα２線との間の角度分散をΔθ；とした場合、Ｆｘ≦Ｋ×Δθ であることを特徴とする単色Ｘ線回折装置。
（３）上記湾曲結晶モノクロメータは、弾性変形が可能
であり、さらにロッキングカーブにおけるモザイク角度
広がりの小さい単結晶によって構成されていることを特
徴とする請求項１または２記載の単色Ｘ線回折装置。
（４）湾曲結晶モノクロメータは、Ｘ線進行方向に関し
て試料よりも後流側のＸ線進行路上に配置されることを
特徴とする請求項１または２記載の単色Ｘ線回折装置。