JPH0854497A

JPH0854497A - 二結晶モノクロメータ

Info

Publication number: JPH0854497A
Application number: JP28472694A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ogata; 潔尾形; Asao Nakano; 朝雄中野; Kazufumi Suenaga; 和史末永; Takuo Tamura; 太久夫田村; Tatsumi Hirano; 辰巳平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】【構成】二結晶Ｘ線モノクロメータにおいて、第一及び
第二分光結晶をθステージ上に設置して回折角を設定可
能とし、さらに二枚の分光結晶の相対位置を、第一結晶
あるいは第二結晶の直線移動により調整できるようにし
たことにより、単色化したＸ線の出射位置を不変にす
る。モノクロメータを複数台連結し、使用するエネルギ
帯域に応じて切替使用する。【効果】広いエネルギ走査範囲において、従来より短時
間で測定可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線をプローブとして材
料の評価を行うためのＸ線分析装置に係り、特に放射光
を利用した高分解能のＸ線吸収スペクトル、Ｘ線回折等
を測定するために好適な小型で高速な波長設定を可能と
する高精度な二結晶モノクロメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術では、例えば、特開昭６１−
１１７４３６号公報に記載されている二結晶モノクロメ
ータでは、完全性の高い結晶を二枚平行に配置し、入射
した白色Ｘ線は第一結晶で回折して単色化され、さらに
第二結晶で入射ビームと平行な方向に回折され出射する
ようになっていた。第一結晶で回折したＸ線が第二結晶
の中央に入射するように第二結晶の位置を直線上で移動
させていた。第一結晶及び第二結晶の回折角、第二結晶
の位置及びあおり角を高精度に調整することにより、モ
ノクロメータから出射するＸ線の位置を一定としてい
た。

【０００３】また、例えばフォトン・ファクトリー・ア
クティビティ・レポート１９８９＃７（Ｐｈｏｔｏｎ
ＦａｃｔｏｒｙＡｃｔｉｖｉｔｙＲｅｐｏｒｔ１
９８９＃７、ＫＥＫＰｒｏｇｒｅｓｓＲｅｐｏｒ
ｔ８９−３Ａ／Ｍ、文部省高エネルギ物理学研究
所、１９９０年）Ｉ−４頁に記述されている二結晶モノ
クロメータでは、回転テーブル上に第二結晶及びＸ−Ｙ
ステージを設置し、第一結晶はＸ−Ｙステージ上に取付
けてある。二枚の結晶は平行に配置され、入射した白色
Ｘ線は第一結晶で回折して単色化され、さらに第二結晶
で入射ビームと平行な方向に回折され出射するようにな
っていた。出射ビームの高さはＸ−ステージにより調整
し、第一結晶への入射位置はＹ−ステージで調整するよ
うになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記第一従来技術で
は、高いエネルギ分解能の二結晶モノクロメータを得る
ためには、完全性の高い結晶を分光結晶に用い、Ｘ線反
射角度幅の小さい結晶面を使用する必要がある。その際
入射Ｘ線ビームの位置及び方向の精度、分光結晶の結晶
面方位の精度、分光結晶の回転及び移動機構の精度、モ
ノクロメータ及びＸ線光学系全体の設置精度等が十分で
ない場合には、広いエネルギ範囲を走査した際に出射ビ
ームの位置が変動し、試料に入射するＸ線の強度が大き
く変化するため、ＸＡＦＳ等の測定精度が低下するとい
う問題があった。

【０００５】また、第一及び第二分光結晶の回折角に応
じて、第二結晶の位置を直線的に移動するため、特に３
０゜以下の低角度において移動距離が増大するため、モ
ノクロメータが大型になるという欠点があった。

【０００６】また、第一及び第二分光結晶の回折角を独
立に動かすため、第一結晶で回折されたＸ線を、第二結
晶に入射し、該Ｘ線を第二結晶でも回折し入射Ｘ線に平
行な出射Ｘ線を得るためには、第二結晶の回折角を分光
結晶の回折の半値幅に相当する非常に高精度の角度幅で
制御する必要があった。

【０００７】一方、第二の上記従来技術では、１台の回
転テーブル上に第一結晶及び第二結晶を設置する。Ｘ線
は回転テーブルの回転軸上に中央に取り付けた第一結晶
の中央に入射する。第二結晶はＸ−Ｙテーブル上に取り
付けられ、第一結晶で回折され単色化したＸ線が、第二
結晶中央に入射するようにＸ−Ｙテーブルで調整する。
Ｘ−Ｙテーブルの駆動の際、ヨーイング等により第二結
晶の角度が変化し、回折強度が低下するという懸念があ
った。また大型のＸ−Ｙテーブルを載せるために、回転
テーブルが大型化するという懸念があった。

【０００８】本発明の目的は、高いエネルギ分解能を持
ち広いエネルギ帯域を持つにもかかわらず、小型で高速
なエネルギ走査を可能とする二結晶モノクロメータを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は少なくとも第一及び第二分光結晶を単一の
θステージ上に設置して回折角を設定する手段と、二枚
の分光結晶の結晶の相対位置を、第一結晶あるいは第二
結晶の直線移動により調整する手段を備えてなる二結晶
Ｘ線モノクロメータにおいて、第一結晶あるいは第二結
晶の位置を調整することにより、単色化したＸ線の出射
位置を不変にする。

【００１０】さらに、Ｘ線モノクロメータにおいて、第
二分光結晶の直線移動軸を入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む
面内に設置し、移動軸と第一結晶表面のなす角を９０゜
から５０゜の範囲にする。

【００１１】さらに、Ｘ線モノクロメータにおいて、第
一分光結晶の直線移動軸を入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む
面内に設置し、移動軸と第二結晶表面のなす角を９０゜
から５０゜の範囲にする。

【００１２】さらに二結晶Ｘ線モノクロメータにおい
て、第一分光結晶をＸ線行路に対して垂直方向に移動さ
せる機構を設置し、第一分光結晶のＸ線行路へ挿入及び
退避を可能にする。

【００１３】さらに二結晶Ｘ線モノクロメータにおい
て、冷媒を循環させることにより第一結晶を冷却する機
構を設け、また第二結晶の直線移動により二枚の分光結
晶の相対位置を調整できる機構を設け、単色化したＸ線
の出射位置を不変する。

【００１４】さらに複数の二結晶モノクロメータをＸ線
行路に対して並列に設置したタンデム型二結晶モノクロ
メーにおいて、各モノクロメータの第一結晶をＸ線行路
に対して垂直方向に移動させる機構を設置し、使用する
モノクロメータの第一結晶にのみＸ線が入射するように
することにより、高速なモノクロメータ切り替えを可能
とする。

【００１５】さらに二枚の分光結晶の結晶表面間の、少
なくとも距離を調整することにより、単色化したＸ線の
出射位置を不変にしたことを特徴とする二結晶Ｘ線モノ
クロメータ複数をＸ線行路に対して並列に設置したタン
デム型二結晶モノクロメーにおいて、第一のモノクロメ
ータにおいては第一結晶の直線移動により、第二のモノ
クロメータにおいては第二結晶の直線移動により二枚の
分光結晶の結晶表面間の距離を調整できるようにしたこ
とにより、モノクロメータの第一結晶をＸ線行路に対し
て垂直方向に並進させる機構を設置しなくても、使用す
るモノクロメータの第一結晶にのみＸ線が入射可能とす
る。

【００１６】さらに上記目的を達成するために、第二結
晶のあおり角駆動機構を設け、第一結晶の回折角に応じ
て第二結晶のあおり角を自動調整する機構を設ける。

【００１７】さらに、二結晶モノクロメータより出射す
るＸ線の強度を計測するためのＸ線計数器を設け、出射
Ｘ線強度が最大になる位置に第二結晶のあおり角を自動
調整する機構を設ける。

【００１８】さらに、二結晶モノクロメータより出射す
るＸ線の強度を計測するためのＸ線計数器を設け、出射
Ｘ線強度が最大になる位置に第一結晶ないし第二結晶の
移動量を自動調整する機構を設ける。

【００１９】さらに、希望のエネルギを得るための回折
角設定値に対して、最高の出射Ｘ線強度を与えるための
第二結晶のあおり角の補正値に自動的に設定する機構を
設けるようにする。

【００２０】さらに、Ｘ線モノクロメータにおいて、希
望のエネルギを得るための第一結晶回折角設定値に対し
て、最高の出射Ｘ線強度を与えるための第一結晶ないし
第二結晶の移動量の補正値に自動的に設定する機構を設
けるようにする。

【００２１】さらにＸ線モノクロメータにおいて、希望
のエネルギを得るための第一結晶回折角設定値に対し
て、最高の出射Ｘ線強度を与えるための第二結晶回折角
の補正値に自動的に設定する機構を設けるようにする。

【００２２】さらに、Ｘ線モノクロメータの制御装置に
おいて、上記補正値を不揮発メモリに記憶することによ
り、希望のエネルギ値に対する最適位置に、自動的にモ
ノクロメータを駆動する機構を設けるようにする。

【００２３】本発明の目的は、分光結晶の代わりに回折
格子を用いても達成される。また二枚の分光結晶の代わ
りに多層膜反射鏡を用いるか、あるいは多層膜反射鏡と
分光結晶の組み合わせを用いても達成される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的
に説明する。

【００２５】図１は本発明装置の一実施例となる放射光
用タンデム型二結晶モノクロメータの概要を示す側面図
である。全てのＸ線光学系は高真空容器に収納し、低エ
ネルギ領域まで単色化可能としてある。シンクロトロン
より発生する放射光Ｘ線１は、図中でパイプ状に示した
ビームライン４０の中を通過する。ビームラインの途中
には真空を遮断するためのバルブ、ビーム位置モニタ等
を設置してある。スリット２により整形されたＸ線はタ
ンデム型二結晶モノクロメータに入射する。本実施例の
タンデム型二結晶モノクロメータでは、モノクロメータ
６及びモノクロメータ７の計２台のモノクロメータを直
列に並べ、使用するエネルギ帯域に応じて切り替え可能
としてある。

【００２６】本モノクロメータは上下及び左右調整機構
を付けた架台８上に設置し、Ｘ線ビームとの相対位置を
調整可能である。本実施例の場合は、手動ジャッキ式の
上下機構を持ち、Ｘ線ビームの高さに対して＋１０、−
１９０ｍｍの範囲で移動できる。本実施例のようにシン
クロトロン放射光を用いた場合、各ビームラインの間隔
が狭いため、保守、修理時に作業スペースが足りないこ
とが問題であるが、本実施例では架台を下げることによ
り、保守を容易にしてある。またモノクロメータの水平
方向で、角度及び位置も調整可能としてある。

【００２７】次にモノクロメータの構造について、図２
を用いて説明する。θステージ上には、第一結晶ホルダ
及び第二結晶ホルダを設置し、第一結晶及び第二結晶は
それぞれのホルダに取付けられる。入射Ｘ線１は結晶３
に入射する。本実施例では、結晶３の表面上をθステー
ジの回転軸（θ軸）が通る配置としてある。ｈは入射Ｘ
線と単色Ｘ線間の距離を表し、ここでは２０ｍｍとして
ある。ｚは結晶３と結晶４の表面間の距離１４を表す。
回折角θはθステージの回転により設定し、−１゜<θ＜
８０゜の範囲で０．３６”の精度で設定可能である。θ
ステージの回転速度＞１゜／ｓｅｃである。結晶３のあ
おり角Ａ１は手動により調節可能である。結晶３により
回折されたＸ線は結晶４により再び回折され、入射Ｘ線
１とほぼ平行になる。結晶４は、回折角微調整Δθ２及
びあおり角Ａ２を調節可能である。Δθ２は±１゜の範
囲で０．１”の精度で駆動可能である。あおりＡ２は±
１゜の範囲で１”の精度で駆動可能である。

【００２８】結晶３と結晶４には、通常ほぼ同一の格子
面方位及び格子面間隔を持つ結晶を用いる。結晶間距離
ｚはｚステージ１５により調整可能になっている。ｚス
テージ１５はストローク５０ｍｍ、精度1μｍで駆動で
き、移動時のピッチング、ヨーイング゛は１”以下であ
る。結晶４により回折された出射Ｘ線５はモノクロメー
タより出射する。出射位置を観察するため、Ｘ線ビーム
位置に出し入れ可能な蛍光板及び出射Ｘ線強度を測定す
るためのＸ線検出器４１を備えている。本実施例ではＸ
線検出器４１として金属メッシュ及び電流計を用いてい
る。Δθ２、Ａ２、ｚの各軸は真空容器中に設置した高
真空用ステッピングモータにより駆動した。回折角θ軸
の駆動は真空容器に設置したＡＣサーボモータによって
行った。回折角θはモノクロメータのエネルギ分解能に
相当する精度を持てば良く、本実施例では０．３６”と
している。しかし走査を繰り返した時の角度のずれは、
エネルギのずれとなるため、エンコーダを内蔵したＡＣ
サーボモータにより駆動し、角度ずれが発生しないよう
にした。

【００２９】結晶３及び結晶４は、金属製の結晶ホルダ
２８、２９の表面に取り付けてある。結晶３は高輝度の
入射Ｘ線１により加熱されるため、結晶ホルダ２４を水
冷し結晶３の温度上昇を防いである。真空容器内におけ
る漏水事故を防止するため、継ぎ目、溶接箇所の無いＣ
ｕパイプで配管し真空容器外のコネクタにより冷却水循
環装置と配管してある。

【００３０】本実施例のモノクロメータは磁気浮上式タ
ーボ分子ポンプ及びロータリーポンプで排気し、到達真
空度は１×１０−５Ｐａ程度である。

【００３１】広いエネルギ成分を持つ入射Ｘ線１の中か
ら、特定の波長λ（ｎｍ）あるいはエネルギＥ（ｅＶ）
の光子のみを選択し単色化するためには、θステージ１
９により回折角１０（θ）をＢｒａｇｇの法則として知
られる数１または数２に従って設定する。ここでは研磨
した結晶の表面と結晶格子面は平行であるとしている。

【００３２】

【数１】 λ＝２・ｄ１・ｓｉｎθ ・・・・（数１）

【００３３】

【数２】Ｅ＝１２３９８／ｄ１／ｓｉｎθ ・・・・（数２）ここで、ｄ１は結晶３の回折面の面間隔（ｎｍ）であ
る。

【００３４】結晶３の表面で回折し、単色化されたＸ線
は結晶４に入射する。回折角θの変化にともない、結晶
４へのＸ線入射位置が変化する。しかし出射Ｘ線５の位
置が変化しないように、結晶間距離ｚを制御する。

【００３５】回折角θと結晶間距離ｚとの基本的な関係
は数３で表わされる。

【００３６】

【数３】ｚ＝ｈ・ｓｉｎθ／ｃｏｓ２θ ・・・・（数３）理想的な場合には、数３にしたがってθ及びｚを設定す
れば良いが、実際には結晶３と結晶４の温度差及び結晶
面方位の誤差、ｚステージ１５のピッチング、ヨーイン
グ、架台８の設置誤差、入射Ｘ線１の位置及び方向の誤
差等がある。そのため出射Ｘ線５の強度が減少すること
があり、また位置が変動することがある。高輝度の入射
Ｘ線１の直射により結晶３は結晶４より温度が高くな
り、熱膨張により結晶面間隔がΔｄだけ大きくなる。結
晶４は結晶３で単色化されたＸ線ビームのみが照射され
るので、結晶３のような温度上昇はない。例えば、Ｉｎ
Ｓｂ単結晶を分光結晶に用いた場合、ＩｎＳｂの線膨張
係数はおよそ５×１０−６であり、ＩｎＳｂの融点が約
５００℃であることを考慮するとΔｄ／ｄは２．５×１
０−３以下である。

【００３７】以上の誤差がある時に、結晶４を最適な角
度にするためには、結晶回折角微調Δθ２、あおりＡ
２、結晶距離ｚを調整する必要がある。鉛直方向の調整
は結晶間距離ｚで、水平方向の調整は結晶のあおり角Ａ
２で行う。出射Ｘ線５を入射Ｘ線１の延長線に対し平行
にするためには、Ａ１とＡ２の両方を制御する必要があ
るが、本実施例ではモノクロメータを複数台連結してあ
るため、各モノクロメータに対し分光結晶の方位をを調
整の上固定しておくことが可能である。そのためＡ２に
よる制御のみでも平行からのずれ約０．３角度分程度に
抑えることが可能である。

【００３８】各回折角θに対して最大のＸ線強度が検出
器４１で得られる(Δθ２、Ａ２、ｚ)のデータの組を数
多く測定し、θに対する近似相関関数を求める方法を取
った。このデータの組を測定するにあたり、次のような
手順を踏んだ。

【００３９】（ａ）設定したθに対してｚを理論値に設
定し、Δθ２＝０、Ａ２＝０とする。

【００４０】（ｂ）Ａ２、ｚを固定しΔθ２のみを微小
角度走査してＸ線検出器の強度が最大になる位置にθ２
を設定する。

【００４１】（ｃ）Δθ２、Ａ２を固定しｚのみを微小
距離走査してＸ線検出器の強度が最大になる位置にｚを
設定する。

【００４２】（ｄ）Δθ２、ｚを固定しＡ２のみを微小
角度走査してＸ線検出器の強度が最大になる位置にＡ２
を設定する。

【００４３】（ｅ）Ａ２、ｚを固定しΔθ２のみを微小
角度走査してＸ線検出器の強度が最大になる位置にΔθ
２を設定する。

【００４４】この手順のうち(ｂ)〜(ｄ)を繰返し実行す
ることにより収束させることになるが、実際には繰返し
は不要であった。これら(ａ)〜(ｅ)の手順は全てコンピ
ュータで自動的に行なう。

【００４５】測定された較正データは各パラメータがθ
を変数とするような関数として、最小自乗法により多項
式近似を行なう。このとき、基本的なパラメータ間の関
係からの差分を次のように７次の多項式近似し、相関関
数を求めた。

【００４６】

【数４】

【００４７】

【数５】

【００４８】

【数６】

【００４９】本実施例では、コンピュータよりモータコ
ントローラを制御し、上記手順を実行している。上記手
順をＲＯＭ化しモータコントローラ内に組込んでも良
い。得られたパラメータをＥＰＲＯＭ、ＦＲＡＭ等の不
揮発メモリに記憶させるようにすれば、小型のモータコ
ントローラのみでも、エネルギ設定を行なうことが可能
である。

【００５０】図２では、結晶ホルダ２０はθ軸に平行な
方向の移動機構を持ち、Ｘ線行路から退避することがで
きる。図３は、モノクロメータの切り替え方法を模式的
に表す図である。図３（ａ）ではモノクロメータ６を使
用している。モノクロメータ７はθ＝０゜に設定し、結
晶４はｚステージ１５の移動により、Ｘ線行路から退避
させてある。モノクロメータ切り替えのみを考えれば、
モノクロメータ７の結晶ホルダ２１の退避機構は不要で
あるが、入射Ｘ線１をそのまま透過させ白色Ｘ線を使用
する場合には、モノクロメータ７の結晶３を退避させる
必要がある。

【００５１】図３（ｂ）はモノクロメータ７を使用した
場合であり、結晶ホルダ２０をθ軸に平行な方向に退避
させ、入射Ｘ線１がそのままモノクロメータ７まで入射
するようにしてある。

【００５２】本実施例では２台のモノクロメータを直列
に配置した２連タンデム型であるが、目的のエネルギ帯
域に応じて２台以上複数台のモノクロメータを連結可能
である。本実施例ではＩｎＳｂとＳｉ分光結晶を使用し
ているが、目的のエネルギ帯域、分解能に応じて他の分
光結晶、あるいは回折格子、多層反射膜等を使用しても
良い。

【００５３】本実施例では結晶移動機構を真空容器中に
収納したが、θステージ９自体が真空容器に対し移動可
能としても良い。例えば、θステージ９をベローあるい
はＯ−リングを用いて真空容器に取付け、Ｘ線行路への
挿入、退避を可能としても良い。

【００５４】図４は、結晶３の退避機構を不要とした第
二の実施例である。本実施例のモノクロメータ７は第一
の実施例と同構造であるが、モノクロメータ６の構造が
異なる。結晶ホルダ３をｚステージ１５上に設置し、θ
軸上に結晶４の表面が位置す。この配置は、第一の実施
例の入射Ｘ線１と反射Ｘ線５の方向を逆にした配置であ
るが、第一の実施例と同様の方法により、エネルギ設定
を行うことができる。図４（ａ）はモノクロメータ６を
使用する場合である。モノクロメータ７は結晶ホルダ４
をｚの移動によりＸ線行路から退避させている。

【００５５】図５は本実施例と従来技術のモノクロメー
タによるエネルギ走査時間の比較の一例である。第一及
び第二分光結晶を単一のθステージ上に設置したため、
各軸の誤差が小さくなり、また分光結晶ごとにモノクロ
メータを用意し、結晶方位の調整を固定することを可能
としたため、エネルギ走査時間を約１／４に短縮可能で
あった。

【００５６】図６は本実施例のモノクロメータにおけ
る、第二結晶表面へのＸ線入射位置を示す図である。た
だし本実施例では、回折面と結晶表面が平行になるよう
に結晶を切り出してある。また実際のＸ線ビームはある
断面積と角度の発散を持つが、ここでは単純化し線で表
してある。図６１に示すように、結晶表面に水平と垂直
な方向にそれぞれｙ軸とｚ軸をとる。第一結晶にＸ線が
入射する点を原点（０、０）とし、第二結晶にＸ線が入
射する点の座標を（ｙ、ｚ）とする。この時、回折角１
０（θ）と（ｙ、ｚ）との関係は数７で表わされる。

【００５７】

【数７】（ｙ、ｚ）＝（ｃｏｓθ、ｓｉｎθ）・ｈ／ｃｏｓ２θ ・・・・（数７）図７は、回折角１０（θ）を１０゜から８０゜まで変化
させたときの、（ｙ、ｚ）の値の変化を示す図である。
図８はｙとｚの関係を示す図であり、θステージ９上に
おける結晶４の表面のＸ線入射位置の軌跡を示す。回折
角１０（θ）を変化させたとき、この軌跡上に結晶４の
表面が存在することが必要である。図２に示した実施例
ではｚ軸方向のみに結晶を移動させ、ｙ軸方向には移動
しない。本実施例ではｈ＝２０ｍｍとしているため、回
折角１０（θ）を１０゜から８０゜まで変化させた時、
ｙは５７．６ｍｍから１０．２ｍｍまで移動する。した
がって分光結晶サイズとしては、ｙ軸方向に約５０ｍｍ
以上の長さが必要である。図９は回折角１０（θ）に対
する結晶４及びその表面におけるＸ線入射位置を示す図
である。

【００５８】図１０に示す実施例では、結晶表面から６
０゜の方向に分光結晶移動軸（ｃ軸）を設置した。図１
０には、回折角１０（θ）を１０゜から７０゜まで変化
させた場合の、結晶４及びＸ線入射位置の変化を示して
いる。ｃ軸と結晶面のなす角をαとすると、α＜９０゜
とすることにより、分光結晶の長さを小さくすることが
可能である。図１１は、回折角１０（θ）を１０゜から
７０゜まで変化させた場合の、結晶４の表面におけるＸ
線入射位置の移動を示している。（ａ）（α＝９０゜）
の場合、結晶４の表面におけるＸ線入射点の移動距離は
４７．４ｍｍであるが、（ｂ）（α＝６０゜）の場合３
７ｍｍに短縮される。

【００５９】

【発明の効果】本発明の二結晶モノクロメータを用いれ
ば、第一及び第二の分光結晶を単一の回転ステージ上に
設置し、調整すべきパラメータを減らした事により、エ
ネルギ走査時間を短縮可能である。また複数のモノクロ
メータを連結し、分光結晶の交換にともなう調整を不用
としたことにより、広帯域、高分解能であるにもかかわ
らず高速なエネルギ走査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二結晶モノクロメータを、シンクロト
ロン放射光に応用した実施例の概要を示す側面図。

【図２】本実施例の二結晶モノクロメータの構造を示す
説明図。

【図３】本発明の実施例であるタンデム型モノクロメー
タのモノクロメータ切り替え方法を示す説明図。

【図４】本発明の第二の実施例であるタンデム型モノク
ロメータのモノクロメータ切り替え方法を示す説明図。

【図５】本実施例と従来技術のモノクロメータによるエ
ネルギ走査時間の比較図。

【図６】本実施例のモノクロメータにおける、第二結晶
表面へのＸ線入射位置の変化の説明図。

【図７】本実施例の第二結晶表面におけるＸ線入射位置
（ｙ、ｚ）と回折角（θ）の関係を示す説明図。

【図８】本実施例の第二結晶表面におけるＸ線入射位置
（ｙ、ｚ）の軌跡を示す説明図。

【図９】回折角（θ）に対する第二結晶及びその表面に
おけるＸ線入射位置を示す説明図。

【図１０】結晶表面から６０゜の方向に分光結晶移動軸
（ｃ軸）を設置した時、回折角（θ）と、第二結晶４及
びＸ線入射位置の変化の関係を示す説明図。

【図１１】（ａ）α＝９０゜、（ｂ）α＝６０゜の場合
の第二結晶表面におけるＸ線入射位置の移動を示す特性
図。

【符号の説明】

１…入射Ｘ線、２…入射スリット、３…結晶、４…結晶、５…出射Ｘ線、６…モノクロメータ、７…モノクロメータ、８…架台、４０…ビームライン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村太久夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者平野辰巳茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の分光結晶によりＸ線を回折させ、前
記Ｘ線を単色化する二結晶Ｘ線モノクロメータにおい
て、第一及び第二分光結晶をθステージ上に設置して回
折角を設定可能とし、さらに二枚の分光結晶の相対位置
を、第一結晶あるいは第二結晶の直線移動により調整で
きるようにし、単色化したＸ線の出射位置を不変にした
ことを特徴とする二結晶Ｘ線モノクロメータ。
【請求項２】請求項１において、前記第二分光結晶の直
線移動軸が入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む面内にあり、移
動軸と前記第一結晶の表面のなす角が、９０゜から５０
゜の範囲にある二結晶Ｘ線モノクロメータ。
【請求項３】請求項１において、前記第一分光結晶の直
線移動軸が入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む面内にあり、移
動軸と前記第二結晶表面のなす角が、９０゜から５０゜
の範囲にある二結晶Ｘ線モノクロメータ。
【請求項４】二枚の分光結晶によりＸ線を回折させ、前
記Ｘ線を単色化する二結晶Ｘ線モノクロメータにおい
て、第一分光結晶を入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む面に対
して垂直方向に移動させる機構を設置し、前記第一分光
結晶のＸ線行路への挿入及び退避を可能にした二結晶Ｘ
線モノクロメータ。
【請求項５】請求項１、２または３において、前記第一
分光結晶を入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む面に対して垂直
方向に移動させる機構を設置し、前記第一分光結晶のＸ
線行路への設置及び退避を可能にした二結晶Ｘ線モノク
ロメータ。
【請求項６】請求項１、２または３において、冷媒を循
環させることにより前記第一結晶を冷却する機構を設け
た二結晶Ｘ線モノクロメータ。
【請求項７】複数の二結晶モノクロメータをＸ線行路に
対して直列に配置したタンデム型二結晶モノクロメータ
において、前記各モノクロメータの第一結晶ステージを
入射Ｘ線及び回折Ｘ線を含む面に対して垂直方向に移動
させる機構を設置し、Ｘ線行路への挿入・退避を可能に
し、使用するモノクロメータの前記第一結晶にのみＸ線
が入射するようにしたことを特徴とするタンデム型二結
晶モノクロメータ。
【請求項８】二枚の分光結晶の結晶表面間の、少なくと
も距離を調整することにより、単色化したＸ線の出射位
置を不変にした二結晶Ｘ線モノクロメータの複数台をＸ
線行路に対して直列に配置したタンデム型二結晶モノク
ロメータにおいて、Ｘ線入射側の第一のモノクロメータ
では第一結晶の直線移動により、他のモノクロメータで
は第二結晶の直線移動により二枚の分光結晶の結晶表面
間の距離を調整できるようにし、前記モノクロメータの
前記第一結晶を回折角設定軸に対して平行な方向に移動
させる機構を設置しなくても、モノクロメータの切り替
え可能としたことを特徴とするタンデム型二結晶モノク
ロメータ。
【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７、また
は８において、前記分光結晶の代わりに回折格子を用い
たモノクロメータ。
【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、前記二枚の分光結晶の代わりに多層膜反
射鏡を用いるか、あるいは多層膜反射鏡と分光結晶の組
み合わせを用いたモノクロメータ。
【請求項１１】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、前記第二結晶のあおり角駆動機構を設
け、回折角に応じて前記第二結晶のあおり角を自動調整
する機構を設けた二結晶モノクロメータ。
【請求項１２】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、前記二結晶モノクロメータより出射する
Ｘ線の強度を計測するためのＸ線計数器を設け、出射Ｘ
線強度が最大になる位置に第二結晶のあおり角を自動調
整する機構を設けた二結晶モノクロメータ。
【請求項１３】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、前記二結晶モノクロメータより出射する
Ｘ線の強度を計測するためのＸ線計数器を設け、出射Ｘ
線強度が最大になる位置に第一結晶ないし第二結晶の移
動量を自動調整する機構を設けた二結晶モノクロメー
タ。
【請求項１４】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、希望のエネルギを得るための回折角設定
値に対して、最高の出射Ｘ線強度を与えるための第二結
晶のあおり角の補正値に自動的に設定する機構を設けた
二結晶モノクロメータ。
【請求項１５】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、希望のエネルギを得るための第一結晶回
折角設定値に対して、最高の出射Ｘ線強度を与えるため
の第一結晶ないし第二結晶の移動量の補正値に自動的に
設定する機構を設けた二結晶モノクロメータ。
【請求項１６】請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８において、希望のエネルギを得るための第一結晶回
折角設定値に対して、最高の出射Ｘ線強度を与えるため
の第二結晶回折角の補正値に自動的に設定する機構を設
けた二結晶モノクロメータ。
【請求項１７】請求項１４、１５または１６において、
希望のエネルギを得るための第一結晶回折角設定値に対
して、最高の出射Ｘ線強度を与えるための第二結晶のあ
おり角、第一結晶ないし第二結晶の移動量あるいは第二
結晶回折角の補正値を不揮発メモリに記憶することによ
り、希望のエネルギ値に対する最適位置にモノクロメー
タを駆動可能とした二結晶モノクロメータ制御装置。