JPH08105846A - X-ray analyzer - Google Patents

X-ray analyzer

Info

Publication number
JPH08105846A
JPH08105846A JP6239843A JP23984394A JPH08105846A JP H08105846 A JPH08105846 A JP H08105846A JP 6239843 A JP6239843 A JP 6239843A JP 23984394 A JP23984394 A JP 23984394A JP H08105846 A JPH08105846 A JP H08105846A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
sample
crystal
rays
spectroscopic element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6239843A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kojin Furukawa
行人 古川
Kenichi Inoue
憲一 井上
Kazuji Yokoyama
和司 横山
Yasuhiro Wasa
泰宏 和佐
Koji Inoue
浩司 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP6239843A priority Critical patent/JPH08105846A/en
Publication of JPH08105846A publication Critical patent/JPH08105846A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To provide an X-ray analyzer for realizing DAFS measurement on a laboratory scale. CONSTITUTION: An X-ray emitting position is varied while Rowland conditions are met so that an X-ray emitting point by an X-ray source 2, a radius of curvature of a concave diffraction grating of a crystal X-ray monochromator 3 and an X-ray condensed focus position are always on a Rowland circle. Changing the X-ray emitting point is performed by changing an incident position of an electron beam 16 into a target 11 by deflection, while the angle of the crystal X-ray monochromator 3 and the radius of curvature of the concave diffraction grating are varied synchronously with the change, and the X-ray emitting point, the radius of curvature of the concave diffraction grating and the condensed focus are controlled so that they are always on the Rowland circle. With this constitution, while a goniometer and the X-ray source which are difficult to move are fixed at a position, energy of the X-rays incident to a sample is swept, wherein intensity of the X-rays diffracted by the sample is measured to perform DAFS measurement on a laboratory scale.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,半導体材料等の材料評
価,構造解析を行うためのX線分析装置に係り,詳しく
は,X線回折法とEXAFS法とを組み合わせた回折E
XAFS(DAFS)法によるX線分析を放射光実験施
設の高強度X線を用いることなく実験室規模で実施する
ことができるX線分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray analyzer for material evaluation and structural analysis of semiconductor materials and the like, and more specifically to a diffraction E combining an X-ray diffraction method and an EXAFS method.
The present invention relates to an X-ray analysis apparatus capable of performing X-ray analysis by the XAFS (DAFS) method on a laboratory scale without using high-intensity X-rays of a synchrotron radiation experimental facility.

【0002】[0002]

【従来の技術】材料の原子レベルでの構造解析の一手法
として,X線回折による測定方法が知られている。これ
は,試料にX線を照射したときに,試料の結晶面で反射
した波動の干渉により,X線の波長と結晶面間隔とで決
定される方向にのみ強い反射(回折波)が生じる現象に
基づいている。多くの異なる方位の結晶面からの回折波
の強度を測定することにより,試料の結晶構造に関する
知見が得られるものである。しかし,この方法は結晶構
造をもたない物質や非固形の物質の回折には利用できな
いので,このような場合には,非晶質の解析も可能なE
XAFS(Extened X-ray Absorption Fine Structure
)法が用いられる。このEXAFS法は,X線の吸収
が大きく変化する吸収端より高いX線エネルギーに現れ
る吸収率のエネルギースペクトルにみられる振動構造を
解析する手法である。しかしながら,EXAFSは吸収
端以上のエネルギー領域でX線をエネルギー掃引したと
きの1つのエネルギーについて,約100万カウントの
X線計数を必要とするため,測定を実用的な時間で終了
させるには高強度のX線を必要とする。この高強度X線
を得るには,放射光実験施設を利用しなければならず,
いつでも簡単に測定することができない。
2. Description of the Related Art A method of measuring by X-ray diffraction is known as a method of structural analysis of a material at an atomic level. This is a phenomenon in which when a sample is irradiated with X-rays, strong reflection (diffraction wave) occurs only in the direction determined by the wavelength of the X-rays and the crystal plane spacing due to interference of waves reflected on the crystal plane of the sample. Is based on. By measuring the intensities of the diffracted waves from the crystal planes in many different orientations, it is possible to obtain knowledge about the crystal structure of the sample. However, since this method cannot be used for diffraction of a substance having no crystal structure or a non-solid substance, in such a case, amorphous analysis is also possible.
XAFS (Extened X-ray Absorption Fine Structure)
) Method is used. The EXAFS method is a method of analyzing a vibration structure seen in the energy spectrum of the absorptance appearing at X-ray energy higher than the absorption edge where the X-ray absorption changes greatly. However, EXAFS requires X-ray counting of about 1 million counts for one energy when X-rays are swept in the energy region above the absorption edge, so it is high to complete the measurement in a practical time. Intense X-rays are required. In order to obtain this high-intensity X-ray, we have to use a synchrotron radiation experimental facility,
It cannot be easily measured at any time.

【0003】そこで,実験室規模で上記EXAFSを測
定する装置が開発されている。この装置は湾曲型の分光
結晶を用いてX線を分光且つ集光させて試料に照射し,
透過してくるX線の強度をX線検出器で検出する。この
実験室系のEXAFSの従来構成の一例を図7に示す。
図7に示すように,実験室系EXAFS分析装置では,
X線源は可能な限り高強度のX線を得るべく大型化さ
れ,移動困難であるため位置固定とし,X線を効率よく
利用するため,湾曲結晶を用いた分光素子42をローラ
ンド円41上に配して分光と共に集光させ,X線の出射
点Sと分光素子42と集光焦点Fとが常に分光結晶42
の曲率半径を直径とするローランド円41上にあるよう
に設定して,ブラッグの条件を満足させながら分光素子
42に対するX線の入射角度と反射角度とを連続的に変
化させてエネルギー掃引する。X線源は固定であるの
で,分光素子42と集光焦点Fとを連動して移動させ
る。例えば,同図に破線で示すように,分光素子42を
x軸方向に移動させたときには,集光焦点FもF’に移
動させる。この移動は,X線出射点Sと分光素子42の
中心Aとの距離と,集光焦点Fと分光素子42の中心A
との距離とが等しくすれば,常に∠SAO=∠OAF,
∠SA’O’=∠O’A’Fであり,これを連続的に変
化させることにより入射角度,反射角度を掃引すること
ができる。上記集光焦点Fに分析対象とする試料を配す
るか,もしくは,集光されたX線の出口スリットとする
ことにより,試料に対してX線をエネルギー掃引するこ
とができる。又,上記X線回折とEXAFSとを組み合
わせたDAFS(Diffraction Anomalous Fine Structu
re)法が開発されている。これは,吸収端付近で入射X
線のエネルギーを変化させながら,試料によって回折さ
れたX線の強度を測定する手法である。通常のX線回折
やEXAFSでは物質全体の平均構造についての情報し
か得られないが,DAFSでは結晶中の単位胞の中の異
なる原子位置の情報を分離して解析できる特徴を有して
いる。しかし,このDAFSも上記EXAFSと同様に
放射光実験施設の高強度X線を用いる必要がある。そこ
で,本願発明者は上記実験室系のEXAFSとX線回折
とを組み合わせることにより,放射光実験施設を利用す
ることなく実験室規模でDAFSが実現できると考え
た。
Therefore, an apparatus for measuring the EXAFS has been developed on a laboratory scale. This device uses a curved dispersive crystal to disperse and focus X-rays and irradiate the sample.
The intensity of the transmitted X-rays is detected by an X-ray detector. FIG. 7 shows an example of a conventional configuration of this laboratory EXAFS.
As shown in FIG. 7, in the laboratory EXAFS analyzer,
The X-ray source is large in size to obtain the highest possible X-ray intensity, and it is difficult to move, so the position is fixed, and in order to use the X-ray efficiently, a spectroscopic element 42 using a curved crystal is placed on the Roland circle 41. The X-ray emission point S, the spectroscopic element 42, and the converging focal point F are always arranged in the dispersive crystal 42.
It is set so as to be on a Roland circle 41 having a radius of curvature of as a diameter, and energy is swept by continuously changing the incident angle and the reflection angle of the X-ray with respect to the spectroscopic element 42 while satisfying the Bragg condition. Since the X-ray source is fixed, the spectroscopic element 42 and the focusing point F are moved together. For example, as indicated by the broken line in the figure, when the spectroscopic element 42 is moved in the x-axis direction, the focus F is also moved to F ′. This movement is caused by the distance between the X-ray emission point S and the center A of the spectroscopic element 42, the focus F and the center A of the spectroscopic element 42.
If the distance between and is equal, then ∠SAO = ∠OAF,
∠SA'O '= ∠O'A'F, and the incident angle and the reflection angle can be swept by continuously changing this. By arranging the sample to be analyzed at the converging focal point F, or by providing an exit slit for the condensed X-ray, the X-ray energy can be swept to the sample. In addition, DAFS (Diffraction Anomalous Fine Structu) combining the above X-ray diffraction and EXAFS
re) method is being developed. This is the incident X near the absorption edge.
This is a method of measuring the intensity of X-rays diffracted by the sample while changing the energy of the rays. Although ordinary X-ray diffraction and EXAFS can only obtain information about the average structure of the whole substance, DAFS has a feature that information on different atomic positions in a unit cell in a crystal can be separated and analyzed. However, this DAFS also needs to use the high-intensity X-rays of the synchrotron radiation experimental facility, like the EXAFS. Therefore, the inventor of the present application considered that DAFS can be realized on a laboratory scale without using a synchrotron radiation experimental facility by combining the above-mentioned laboratory EXAFS and X-ray diffraction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,実験室
系のEXAFSとX線回折とを組み合わせることによ
り,実験室規模でDAFSを実現するには以下に示すよ
うな課題をクリアする必要がある。それは,実験室系の
EXAFSでは可能な限りに高い強度のX線を得るため
にX線源は大型化されているので移動困難である。その
ためX線源は固定とし,試料や検出器を移動できるよう
に構成している。ところが,X線回折では試料の結晶軸
の方位を入射X線の方向に対して適当な向きに整合さ
せ,望む方向に回動させると共に,様々な方位のX線回
折強度を測定するために検出器を試料の周りで回動させ
るためにゴニオメータを必要とする。このゴニオメータ
は高精度の回動精度を要し,自動測定のための駆動系を
備える必要から大型化,高重量化する。そのため,この
ようなゴニオメータを上記実験室系のEXAFSに組み
込むことは非常に困難である。又,実験室系のEXAF
Sでは強いX線強度を得るために集光を行うので,X線
は試料に対して2〜5度の角度分布で入射する。しか
し,X線回折では入射X線と結晶面との角度が数秒〜数
10分程度の幅の回折条件でしか回折が生じないためX
線の利用範囲が狭く,測定時間を短縮することができな
い。本願発明者は,実験室規模でDAFSを実現するた
め上記課題の解決に挑み,実験室規模でDAFSを実現
するX線分析装置を開発するに至った。従って,本発明
が目的とするところは,実験室規模のDAFS測定を実
現するX線分析装置を提供することにある。
However, in order to realize DAFS on a laboratory scale by combining the experimental system EXAFS and X-ray diffraction, it is necessary to clear the following problems. It is difficult to move in the laboratory EXAFS because the X-ray source is upsized in order to obtain the X-ray with the highest possible intensity. Therefore, the X-ray source is fixed and the sample and the detector can be moved. However, in X-ray diffraction, the orientation of the crystal axis of the sample is aligned with the direction of the incident X-ray in an appropriate direction and rotated in a desired direction, and the X-ray diffraction intensity in various directions is detected. A goniometer is required to rotate the instrument around the sample. This goniometer requires high-precision rotation accuracy and needs a drive system for automatic measurement, resulting in an increase in size and weight. Therefore, it is very difficult to incorporate such a goniometer into the EXAFS of the laboratory system. Also, the EXAF of the laboratory system
In S, the light is focused to obtain a strong X-ray intensity, so that the X-rays are incident on the sample with an angular distribution of 2 to 5 degrees. However, in X-ray diffraction, diffraction occurs only under a diffraction condition in which the angle between the incident X-ray and the crystal plane is in the range of several seconds to tens of minutes.
The use range of the wire is narrow and the measurement time cannot be shortened. The inventors of the present application have attempted to solve the above problems in order to realize DAFS on a laboratory scale, and have developed an X-ray analyzer that realizes DAFS on a laboratory scale. Therefore, it is an object of the present invention to provide an X-ray analyzer that realizes DAFS measurement on a laboratory scale.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は,X線源から出射させるX線
の出射点と,上記X線を凹面回折格子により分光及び集
光させる分光素子と,上記分光素子によるX線の集光焦
点とが,上記凹面回折格子の曲率半径を直径とするロー
ランド円上に位置するように,上記X線源及び分光素子
を配置すると共に,試料及びX線検出器を搭載したゴニ
オメータを上記試料が上記集光焦点に位置するように配
置させてなるX線分析装置において,上記分光素子を中
心とする円周に沿った円筒面に形成されたターゲット上
に入射させる電子ビームの入射位置を変化させることに
より上記X線の出射点位置を変化させるX線源と,上記
X線の出射点位置の変化に同期させて,上記分光素子へ
のX線の入射角度と上記凹面回折格子の曲率半径とを変
化させる分光素子駆動手段と,上記試料を保持する回転
軸が上記ローランド円上に不動に配置されたゴニオメー
タとを具備してなることを特徴とするX線分析装置とし
て構成されている。上記構成において,上記X線検出器
が,位置敏感型X線検出器である構成を採用することが
できる。又,上記ターゲットの電子ビーム入射面が,円
筒面に形成されてなる構成として採用することができ
る。
In order to achieve the above object, the means adopted by the present invention is the emission point of the X-ray emitted from the X-ray source, and the above-mentioned X-ray is dispersed and condensed by a concave diffraction grating. The X-ray source and the spectroscopic element are arranged such that the spectroscopic element and the X-ray focusing point by the spectroscopic element are located on a Rowland circle whose diameter is the radius of curvature of the concave diffraction grating. And an X-ray analyzer having an X-ray detector mounted so that the sample is located at the focusing point, and the goniometer is formed on a cylindrical surface along the circumference centered on the spectroscopic element. An X-ray source for changing the emission point position of the X-ray by changing the incident position of the electron beam incident on the target, and an X-ray for the spectroscopic element in synchronization with the change of the emission point position of the X-ray. Incident angle of line An X-ray analysis comprising a spectroscopic element driving means for changing the radius of curvature of the concave diffraction grating, and a goniometer in which a rotation axis for holding the sample is fixedly arranged on the Rowland circle. It is configured as a device. In the above structure, the X-ray detector may be a position-sensitive X-ray detector. Further, the electron beam incident surface of the target can be adopted as a cylindrical surface.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば,X線の出射点と,分光素子の
凹面回折格子の曲率半径と,分光素子の集光焦点とが常
にローランド円上に位置するように配置するローランド
条件を満足させつつ,X線の出射点位置を変化させる。
X線の出射点位置の変化は,偏向操作により電子ビーム
のターゲットへの入射位置を変化させることにより,タ
ーゲットの電子ビーム入射位置から出射するX線の出射
位置を変化させる。このX線の出射点位置の変化に同期
させて分光素子の角度と凹面回折格子の曲率半径とを分
光素子駆動手段により変化させ,常にX線出射点と分光
素子の凹面回折格子の曲率半径と集光焦点とがローラン
ド円上にあるように制御する。この構成によって,分光
素子による集光焦点位置に配置される試料を保持するゴ
ニオメータは位置固定とすることができる。又,X線の
出射点の変化は電気的な位置移動であるため,X線源そ
のものは位置固定とすることができる。よって,大型且
つ重量物であり移動困難なゴニオメータとX線源とを位
置固定したままに,試料に入射させるX線のエネルギー
掃引を行いつつ,試料によって回折されたX線の強度測
定により,実験室規模でDAFSの測定を実施すること
ができる。請求項1がこれに該当する。
According to the present invention, the Roland condition is satisfied in which the X-ray emission point, the radius of curvature of the concave diffraction grating of the spectroscopic element, and the focal point of the spectroscopic element are always located on the Rowland circle. While changing the X-ray emission point position.
The change of the emission position of the X-ray changes the emission position of the X-ray emitted from the electron beam incident position of the target by changing the incident position of the electron beam on the target by the deflection operation. The angle of the spectroscopic element and the radius of curvature of the concave diffraction grating are changed by the spectroscopic element driving means in synchronism with the change of the X-ray emission point position, and the X-ray emission point and the radius of curvature of the concave diffraction grating of the spectroscopic element are constantly changed. The focus is controlled so that it is on the Rowland circle. With this configuration, it is possible to fix the position of the goniometer that holds the sample placed at the focusing position of the spectroscopic element. Further, since the change of the emission point of the X-ray is an electric position movement, the X-ray source itself can be fixed in position. Therefore, an experiment was conducted by measuring the intensity of X-rays diffracted by the sample while sweeping the energy of the X-rays incident on the sample while the position of the large and heavy goniometer and the X-ray source, which are difficult to move, was fixed. DAFS measurements can be performed on a room scale. Claim 1 corresponds to this.

【0007】上記構成において,試料には分光素子によ
って集光された集光角度でX線が入射するので,試料か
らの回折光を検出するX線検出器として位置敏感型X線
検出器を用いることによって,角度情報が位置敏感型X
線検出器上の位置情報に変換され,ゴニオメータによる
角度走査を実質的に一度で行うことができる。従って,
測定時間が短縮できるので,高強度X線を用いることな
く実用的な実験室規模のDAFSの測定が可能となる。
請求項2がこれに該当する。又,X線出射点となるター
ゲット面は,一般的には4次曲線に形成させなければな
らないが,DAFSに必要なエネルギー変化を得るには
分光結晶の中央を中心とする円筒面で充分に近似できる
ので,ターゲットの製作が容易となる利点がある。特に
分光結晶を対称反射で用いる場合,即ちX線の分光結晶
への入射角,出射角が等しい場合には,分光結晶の中央
を中心とする円周上にX線出射点及び試料を配置する
と,ローランド条件を厳密に満足させることができる。
In the above structure, since X-rays are incident on the sample at a light collection angle collected by the spectroscopic element, a position-sensitive X-ray detector is used as the X-ray detector for detecting the diffracted light from the sample. Therefore, the angle information is position sensitive X
It is converted into position information on the line detector, and angular scanning by the goniometer can be performed substantially at once. Therefore,
Since the measurement time can be shortened, practical laboratory scale DAFS measurement can be performed without using high intensity X-rays.
Claim 2 corresponds to this. In addition, the target surface, which is the X-ray emission point, must generally be formed as a quartic curve, but a cylindrical surface centered at the center of the dispersive crystal is sufficient to obtain the energy change necessary for DAFS. Since they can be approximated, there is an advantage that the target can be easily manufactured. In particular, when the dispersive crystal is used for symmetrical reflection, that is, when the incident angle and the outgoing angle of the X-ray to the dispersive crystal are equal, the X-ray emission point and the sample should be arranged on the circumference centered on the center of the dispersive crystal. The Roland condition can be strictly satisfied.

【0008】[0008]

【実施例】以下,添付図面を参照して,本発明を具体化
した実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定するものではない。ここに,図1
は本発明の一実施例に係るX線分析装置の構成を示す模
式図,図2は実施例に係る結晶湾曲機構の構成を示す断
面図,図3は実施例に係る結晶X線モノクロメータに利
用するヨハンソン型モノクロメータの作用を説明する模
式図,図4は実施例に係るマルチチャンネルアナライザ
に蓄えられる測定データの例を示すグラフ,図5はX線
の出射点位置の移動に伴うローランド円変化の状態を説
明する説明図、図6はDAFSスペクトルの例を示すグ
ラフである。図1において,実施例に係るX線分析装置
1は,電子ビームでターゲットを照射してX線を発生さ
せるX線源2と,該X線源2から放射されるX線から特
定エネルギーのX線のみを回折,集光させてゴニオメー
タ5上にセットされた試料6に照射する結晶X線モノク
ロメータ(分光素子)3と,試料6によって回折された
X線を検出する位置敏感型比例計数管(X線検出器)4
と,該位置敏感型比例計数管4の検出出力を分析処理す
る分析回路7,マルチチャンネルアナライザ8,演算器
9等を備えたデータ分析装置と,上記X線源2の電子ビ
ームの走査に同期して上記結晶X線モノクロメータ3を
制御するコントローラ10とを具備して構成されてい
る。上記X線源2は,真空ポンプ12によって真空排気
される真空容器13内の所定位置に配置されたターゲッ
ト11に電子ビーム16を照射することによりX線を発
生させる。上記電子ビームは30〜60kVに加速さ
れ,偏向電極14により偏向されて上記ターゲット11
に照射される。発生したX線は真空容器13に設けられ
たベリリウム窓15から大気中に引き出され,上記結晶
X線モノクロメータ3の結晶湾曲面に照射される。上記
ターゲット11の電子ビーム照射面は,分光結晶を中心
とする円周に沿った円筒上に形成されており,偏向電極
14による電子ビーム照射位置の変化により,X線の出
射点位置を変化させることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for the understanding of the present invention. still,
The following example is an example embodying the present invention and does not limit the technical scope of the present invention. Figure 1
1 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray analysis apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a crystal bending mechanism according to an embodiment, and FIG. 3 is a crystal X-ray monochromator according to an embodiment. Fig. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the Johansson type monochromator used, Fig. 4 is a graph showing an example of measurement data stored in the multi-channel analyzer according to the embodiment, and Fig. 5 is a Roland circle accompanying movement of the X-ray emission point position. Explanatory drawing explaining the state of change, FIG. 6 is a graph which shows the example of a DAFS spectrum. In FIG. 1, an X-ray analysis apparatus 1 according to an embodiment includes an X-ray source 2 that irradiates a target with an electron beam to generate X-rays, and an X-ray having a specific energy from the X-rays emitted from the X-ray source 2. Crystal X-ray monochromator (spectroscopic element) 3 that diffracts and focuses only the rays and irradiates the sample 6 set on the goniometer 5, and a position-sensitive proportional counter that detects the X-rays diffracted by the sample 6. (X-ray detector) 4
And a data analysis device equipped with an analysis circuit 7 for analyzing and processing the detection output of the position-sensitive proportional counter 4, a multi-channel analyzer 8, an arithmetic unit 9 and the like, and synchronized with the scanning of an electron beam by the X-ray source 2. Then, a controller 10 for controlling the crystal X-ray monochromator 3 is provided. The X-ray source 2 generates X-rays by irradiating the target 11 placed at a predetermined position in the vacuum container 13 that is evacuated by the vacuum pump 12 with the electron beam 16. The electron beam is accelerated to 30 to 60 kV and is deflected by the deflection electrode 14 so that the target 11
Is irradiated. The generated X-rays are extracted into the atmosphere through a beryllium window 15 provided in the vacuum container 13 and irradiated on the crystal curved surface of the crystal X-ray monochromator 3. The electron beam irradiation surface of the target 11 is formed on a cylinder along a circumference centered on the dispersive crystal, and the position of the X-ray emission point is changed by the change of the electron beam irradiation position by the deflection electrode 14. be able to.

【0009】上記結晶X線モノクロメータ3は,図2に
示すような結晶湾曲機構17を回転ステージ18上に搭
載して構成されている。この結晶X線モノクロメータ3
は,基本的にはヨハンソン型モノクロメータとして構成
されている。ヨハンソン型モノクロメータは,図3に示
すように,X線の出射点Sから分光結晶19の中心方向
に出たX線と,それと異なる方向に出た同一波長のX線
とを分光結晶19で回折させて集光焦点Fに集光させ
る。分光結晶19で回折させて集光させる条件は,円周
角一定の定理により∠SAFと∠SA’Fとが同じにな
るように,X線の出射点Sと集光焦点Fと,全ての回折
点とがローランド円上にあるように設定する。又,分光
結晶19の結晶面に対するX線の入射角度を一定にする
ためには,結晶面の法線は円周上で,分光結晶19の中
心の反対の点Oの方向に向いているようにする。これも
円周角一定の定理から∠SAOと∠SA’Oが同じであ
り,線分AOと線分A’Oが結晶面の法線であることか
ら証明される。上記分光結晶19は,結晶湾曲機構17
に設けられた駆動モータ20による機械的加圧によりロ
ーランド円の半径Rの2倍の曲率半径となるように曲げ
角度が調整される。又,結晶湾曲機構17を搭載した回
転ステージ18の回転により,X線の入射角度が調整さ
れる。この結晶湾曲機構17による分光結晶19の曲率
の変化,及び,分光結晶19へのX線の入射角度の変化
は,結晶X線モリクロメータ3に装備された駆動制御装
置(図示せず)に入力されるコントローラ10の制御信
号により動作する。
The crystal X-ray monochromator 3 is constructed by mounting a crystal bending mechanism 17 as shown in FIG. 2 on a rotary stage 18. This crystal X-ray monochromator 3
Is basically configured as a Johansson type monochromator. In the Johansson type monochromator, as shown in FIG. 3, the X-ray emitted from the emission point S of the X-ray toward the center of the dispersive crystal 19 and the X-ray having the same wavelength emitted in a different direction from the dispersive crystal 19 are incident on the dispersive crystal 19. The light is diffracted and focused on the focus F. The condition for diffracting light by the dispersive crystal 19 and condensing the light is such that the X-ray emission point S, the converging focus F, and all the converging focal points F are set so that ∠SAF and ∠SA′F are the same according to the theorem of constant circumferential angle. Set so that the diffraction point is on the Roland circle. Further, in order to make the incident angle of the X-rays on the crystal plane of the dispersive crystal 19 constant, the normal line of the crystal plane is directed on the circumference toward the point O opposite to the center of the dispersive crystal 19. To This is also proved by the theorem that the circumferential angle is constant, that ∠SAO and ∠SA'O are the same, and that line segment AO and line segment A'O are normals to the crystal plane. The dispersive crystal 19 has a crystal bending mechanism 17
The bending angle is adjusted so that the radius of curvature is twice the radius R of the Rowland circle by the mechanical pressurization by the drive motor 20 provided in the. Further, the incident angle of the X-ray is adjusted by rotating the rotary stage 18 equipped with the crystal bending mechanism 17. The change in the curvature of the dispersive crystal 19 by the crystal bending mechanism 17 and the change in the incident angle of the X-rays on the dispersive crystal 19 are input to a drive control device (not shown) mounted on the crystal X-ray morphometer 3. It operates according to a control signal from the controller 10.

【0010】上記構成において,X線源2のターゲット
11上に照射される電子ビーム16の照射点がX線の出
射点として投射されるX線は,結晶X線モノクロメータ
3で特定エネルギーのみが回折,集光され,ゴニオメー
タ5上に集光焦点位置にセットされた試料6に照射され
る。試料6によって回折されたX線は位置敏感型比例計
数管4によって検出され,分析回路7によって位置情報
に変換された後,マルチチャンネルアナライザ8に図4
にその一例を示すように検出結果が蓄えられる。コント
ローラ10は上記結晶X線モノクロメータ3とX線源2
の偏向角度制御装置21とを同期制御して,図5に示す
ように,偏向角度を変化させてX線の出射点位置をS〜
S’に移動させたとき,結晶X線モノクロメータ3の回
転角度と分光結晶19の曲率半径とを変化させ,試料6
の集光焦点位置Fは固定したローランド条件を満足させ
ながらX線のエネルギー掃引を行う。あるX線エネルギ
ーでの回折X線の強度は,上記マルチチャンネルアナラ
イザ8に蓄えられているので,その結果からバックグラ
ウンドをさっ引く演算を演算器9で行い,それぞれのX
線エネルギー毎のデータをメモリ22に格納する。測定
終了後にメモリ22に格納された測定結果を出力させる
と,図6に示すようなDAFSスペクトルが得られる。
この測定結果から,試料6の吸収端より高いX線エネル
ギーでのX線回折強度の振動をデータ解析することによ
り,試料6の原子レベルの構造解析がなされる。上記構
成によれば,実験室系のEXAFSの測定と同程度(8
〜24時間)の測定時間でDAFSの測定を行うことが
できる。上記構成に示すように,ゴニオメータ5を位置
固定として,X線の出射点位置と分光・集光面とを変化
させてX線のエネルギー掃引がなされ,X線検出器とし
て位置敏感型比例計数管4を用いることにより,試料6
の回転角度とX線検出器の位置を移動させることなく,
試料6からの回折X線の強度をバックグラウンドと共に
測定でき,X線エネルギー掃引によるX線吸収スペクト
ルと回折X線とを同時に測定するDAFS測定が実験室
規模で実現される。
In the above structure, the X-ray projected from the irradiation point of the electron beam 16 irradiated on the target 11 of the X-ray source 2 as the emission point of the X-ray has only a specific energy in the crystal X-ray monochromator 3. The sample 6 is diffracted, condensed, and set on the goniometer 5 at the focal point of the condensed light. The X-rays diffracted by the sample 6 are detected by the position-sensitive proportional counter 4, converted into position information by the analysis circuit 7, and then displayed on the multi-channel analyzer 8.
The detection result is stored as shown in the example. The controller 10 includes the crystal X-ray monochromator 3 and the X-ray source 2 described above.
The deflection angle controller 21 is controlled synchronously to change the deflection angle to change the X-ray emission point position from S to S as shown in FIG.
When moved to S ′, the rotation angle of the crystal X-ray monochromator 3 and the radius of curvature of the dispersive crystal 19 are changed, and the sample 6
The X-ray energy sweep is performed while satisfying the fixed Rowland condition at the focal point position F of. Since the intensity of the diffracted X-rays at a certain X-ray energy is stored in the multi-channel analyzer 8, the operation of subtracting the background from the result is performed by the operator 9, and the X
Data for each linear energy is stored in the memory 22. When the measurement result stored in the memory 22 is output after the measurement is completed, a DAFS spectrum as shown in FIG. 6 is obtained.
From this measurement result, the atomic level structural analysis of the sample 6 is performed by data analysis of the vibration of the X-ray diffraction intensity at the X-ray energy higher than the absorption edge of the sample 6. According to the above configuration, the same level as the measurement of the EXAFS in the laboratory system (8
DAFS can be measured with a measurement time of up to 24 hours. As shown in the above structure, the position of the goniometer 5 is fixed, the X-ray energy sweep is performed by changing the X-ray emission point position and the spectroscopic / focusing surface, and the position-sensitive proportional counter is used as an X-ray detector. By using 4, sample 6
Without moving the rotation angle and the position of the X-ray detector,
The intensity of the diffracted X-ray from the sample 6 can be measured together with the background, and the DAFS measurement for simultaneously measuring the X-ray absorption spectrum by the X-ray energy sweep and the diffracted X-ray is realized on a laboratory scale.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば,X線
の出射点と,分光素子の凹面回折格子の曲率半径と,分
光素子の集光焦点とが常にローランド円上に位置するよ
うに配置するローランド条件を満足させつつ,X線の出
射点位置を変化させる。X線の出射点位置の変化は,偏
向操作される電子ビームをターゲットに入射させること
により,ターゲットの電子ビーム入射位置から出射する
X線の出射位置を変化させる。このX線の出射点位置の
変化に同期させて分光素子の角度と凹面回折格子の曲率
半径とを分光素子駆動手段により変化させる。この構成
によって,分光素子による集光焦点位置に配置される試
料を保持するゴニオメータは位置固定とすることができ
る。又,X線の出射点の変化は電気的な位置移動である
ため,X線源そのものは位置固定とすることができる。
よって,大型且つ重量物であり移動困難なゴニオメータ
とX線源とを位置固定したままに,ローランド条件を満
足させながら試料に入射させるX線のエネルギー掃引を
行って,試料により回折されたX線の強度の測定を行う
ことができるので,実験室規模でDAFSの測定を実施
することができる。(請求項1) 上記構成において,試料には分光素子によって集光され
た集光角度でX線が入射するので,試料からの回折光を
検出するX線検出器として位置敏感型X線検出器を用い
ることによって,角度情報が位置敏感型X線検出器上の
位置情報に変換され,ゴニオメータによる角度走査を実
質的に一度で行うことができる。従って,測定時間が短
縮できるので,高強度X線を用いることなく実用的な実
験室規模のDAFSの測定が可能となる。(請求項2)
As described above, according to the present invention, the X-ray emission point, the radius of curvature of the concave diffraction grating of the spectroscopic element, and the focus of the spectroscopic element are always located on the Rowland circle. The position of the X-ray emission point is changed while satisfying the Roland condition of the arrangement. The change of the emission point position of the X-ray changes the emission position of the X-ray emitted from the electron beam incident position of the target by making the deflected electron beam incident on the target. The angle of the spectroscopic element and the radius of curvature of the concave diffraction grating are changed by the spectroscopic element driving means in synchronism with the change of the emission point position of the X-ray. With this configuration, it is possible to fix the position of the goniometer that holds the sample placed at the focusing position of the spectroscopic element. Further, since the change of the emission point of the X-ray is an electric position movement, the X-ray source itself can be fixed in position.
Therefore, while the position of the large and heavy goniometer and the X-ray source, which are difficult to move, and the X-ray source are fixed, the energy sweep of the X-ray incident on the sample is performed while satisfying the Roland condition, and the X-ray diffracted by the sample is Since it is possible to carry out the measurement of the intensity of D., it is possible to carry out the measurement of DAFS on a laboratory scale. (Claim 1) In the above structure, since X-rays are incident on the sample at a converging angle condensed by the spectroscopic element, a position-sensitive X-ray detector is used as an X-ray detector for detecting diffracted light from the sample. By using, the angle information is converted into the position information on the position-sensitive X-ray detector, and the angle scanning by the goniometer can be performed substantially once. Therefore, since the measurement time can be shortened, practical laboratory scale DAFS measurement can be performed without using high intensity X-rays. (Claim 2)

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例に係るX線分析装置の構成を
示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an X-ray analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 実施例に係る結晶湾曲機構の構成を示す断面
図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a crystal bending mechanism according to an example.

【図3】 モノクロメータによる分光・集光の作用を説
明する模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of spectroscopy / condensing by a monochromator.

【図4】 実施例に係るマルチチャンネルアナライザに
蓄えられるデータの例を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing an example of data stored in the multi-channel analyzer according to the example.

【図5】 X線出射点位置の変化によるローランド円変
化の状態を説明する模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state of a Rowland circle change due to a change in X-ray emission point position.

【図6】 DAFSスペクトルの例を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing an example of a DAFS spectrum.

【図7】 従来例に係る実験室系のEXAFSの概略構
成を示す模式図。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a laboratory EXAFS according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…X線分析装置 2…X線源 3…結晶X線モノクロメータ(分光素子) 4…位置敏感型比例計数管(X線検出器) 5…ゴニオメータ 6…試料 10…コントローラ(分光素子駆動手段) 11…ターゲット 14…偏向電極 16…電子ビーム 17…結晶湾曲機構(分光素子駆動手段) 18…回転ステージ(分光素子駆動手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray analyzer 2 ... X-ray source 3 ... Crystal X-ray monochromator (spectroscopic element) 4 ... Position sensitive proportional counter (X-ray detector) 5 ... Goniometer 6 ... Sample 10 ... Controller (spectroscopic element driving means) ) 11 ... Target 14 ... Deflection electrode 16 ... Electron beam 17 ... Crystal bending mechanism (spectral element driving means) 18 ... Rotating stage (spectral element driving means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和佐 泰宏 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 井上 浩司 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Wasa 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Kobe Steel Co., Ltd. Kobe Research Laboratory (72) Inventor Koji Inoue Takatsuka, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo 1-5-5 stand, Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線源から出射させるX線の出射点と,
上記X線を凹面回折格子により分光及び集光させる分光
素子と,上記分光素子によるX線の集光焦点とが,上記
凹面回折格子の曲率半径を直径とするローランド円上に
位置するように,上記X線源及び分光素子を配置すると
共に,試料及びX線検出器を搭載したゴニオメータを上
記試料が上記集光焦点に位置するように配置させてなる
X線分析装置において,上記分光素子を中心とする円周
に沿った円筒面に形成されたターゲット上に入射させる
電子ビームの入射位置を変化させることにより上記X線
の出射点位置を変化させるX線源と,上記X線の出射点
位置の変化に同期させて,上記分光素子へのX線の入射
角度と上記凹面回折格子の曲率半径とを変化させる分光
素子駆動手段と,上記試料を保持する回転軸が上記ロー
ランド円上に不動に配置されたゴニオメータとを具備し
てなることを特徴とするX線分析装置。
1. An emission point of X-rays emitted from an X-ray source,
The spectroscopic element that disperses and condenses the X-rays by the concave diffraction grating and the condensing focus of the X-rays by the spectroscopic element are located on the Roland circle having the radius of curvature of the concave diffraction grating as the diameter. In the X-ray analysis apparatus, wherein the X-ray source and the spectroscopic element are arranged, and a goniometer equipped with a sample and an X-ray detector is arranged so that the sample is located at the converging focal point, And an X-ray source for changing the emission point position of the X-ray by changing the incident position of the electron beam incident on the target formed on the cylindrical surface along the circumference, and the emission point position of the X-ray. Of the X-ray incident on the spectroscopic element and the radius of curvature of the concave diffraction grating in synchronism with the change of the spectroscopic element, and the rotation axis for holding the sample does not move on the Rowland circle. X-ray analysis apparatus characterized by comprising; and a deployed goniometer.
【請求項2】 上記X線検出器が,位置敏感型X線検出
器である請求項1記載のX線分析装置。
2. The X-ray analysis apparatus according to claim 1, wherein the X-ray detector is a position-sensitive X-ray detector.
JP6239843A 1994-10-04 1994-10-04 X-ray analyzer Pending JPH08105846A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6239843A JPH08105846A (en) 1994-10-04 1994-10-04 X-ray analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6239843A JPH08105846A (en) 1994-10-04 1994-10-04 X-ray analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08105846A true JPH08105846A (en) 1996-04-23

Family

ID=17050701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6239843A Pending JPH08105846A (en) 1994-10-04 1994-10-04 X-ray analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08105846A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099839A (en) * 2009-10-07 2011-05-19 Fujitsu Ltd X-ray analysis apparatus and method
CN105427897A (en) * 2015-10-29 2016-03-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Miniature energy continuous adjustable non-harmonic soft X-ray non-harmonic light beam line system
CN114894829A (en) * 2022-07-13 2022-08-12 中国科学院地质与地球物理研究所 Electronic probe analysis method for testing olivine trace elements F and Cl

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099839A (en) * 2009-10-07 2011-05-19 Fujitsu Ltd X-ray analysis apparatus and method
CN105427897A (en) * 2015-10-29 2016-03-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Miniature energy continuous adjustable non-harmonic soft X-ray non-harmonic light beam line system
CN114894829A (en) * 2022-07-13 2022-08-12 中国科学院地质与地球物理研究所 Electronic probe analysis method for testing olivine trace elements F and Cl
CN114894829B (en) * 2022-07-13 2022-10-14 中国科学院地质与地球物理研究所 Electronic probe analysis method for testing F and Cl of olivine trace elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4599741A (en) System for local X-ray excitation by monochromatic X-rays
JP5525523B2 (en) X-ray apparatus, method of using the same, and method of X-ray irradiation
US8548123B2 (en) Method and apparatus for using an area X-ray detector as a point detector in an X-ray diffractometer
JPH11502025A (en) Apparatus for simultaneous X-ray diffraction and X-ray fluorescence measurement
US7860217B2 (en) X-ray diffraction measuring apparatus having debye-scherrer optical system therein, and an X-ray diffraction measuring method for the same
JPH05264479A (en) X-ray analyzer
JPH06258260A (en) X-ray diffraction device
US3073952A (en) X-ray diffraction apparatus
JPH08105846A (en) X-ray analyzer
US3344274A (en) Ray analysis apparatus having both diffraction amd spectrometer tubes mounted on a common housing
GB2343825A (en) X-ray micro-diffraction apparatus comprising a cylindrical surrounding the specimen
JPH05196583A (en) Total reflection x-ray analyzer
JP2000206061A (en) Fluorescent x-ray measuring device
US3200248A (en) Apparatus for use as a goniometer and diffractometer
CN113484347B (en) Irregular-shape solid sample injector for X-ray powder diffractometer
JPH1151883A (en) Method and equipment for fluorescent x-ray analysis
JP3222720B2 (en) Wavelength dispersion type X-ray detector
JPH11502312A (en) X-ray analyzer including rotatable primary collimator
JP2010286288A (en) Control method for x-ray spectrometer, and x-ray spectrometer using the same
JP3116805B2 (en) X-ray diffractometer
JP2592931B2 (en) X-ray fluorescence analyzer
JP4604242B2 (en) X-ray diffraction analyzer and X-ray diffraction analysis method
JPH08105850A (en) X-ray analyzer
JP2000009666A (en) X-ray analyzer
JPH0416753A (en) Exafs apparatus