WO2016039092A1 - Ｘ線発生装置及びｘ線分析装置 - Google Patents

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WO2016039092A1
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cathode
ray
central axis
respect
seal member
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友弘 茶木
野口　学
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株式会社リガク
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    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/28—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by vibration, oscillation, reciprocation, or swash-plate motion of the anode or anticathode
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/081—Target material
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    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/086—Target geometry

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray generator having an anti-cathode having a plurality of X-ray generation bands.
  • the present invention also relates to an X-ray analyzer using the X-ray generator.
  • X-rays generated from the X-ray generation apparatus are irradiated on a sample to be analyzed.
  • X-rays generated from the cathode collide with the surface of the counter cathode, thereby generating X-rays from the surface of the counter cathode.
  • a region where electrons collide, that is, a region where X-rays are generated is usually called an X-ray focal point.
  • the wavelength of X-rays generated from the counter cathode is determined by the material of the region corresponding to the X-ray focal point in the counter cathode.
  • Known materials for the counter cathode include Cu (copper), Mo (molybdenum), Cr (chromium), Co (cobalt), and the like.
  • the material of the counter cathode is appropriately selected according to the type of analysis to be performed. For example, when protein structure analysis is performed by an X-ray diffractometer, a plurality of materials selected from the plurality of materials are used.
  • Patent Document 1 two types of X-ray generation bands are provided for one counter-cathode, and one of these is selectively disposed at a position facing the cathode, thereby generating one X-ray.
  • an X-ray generation apparatus which selects one of two types of X-rays in an apparatus and generates it as necessary.
  • this X-ray generator by moving the moving table by rotating the screw shaft, the counter-cathode supported by the moving table is moved relative to the cathode, and by this relative movement, one of the two colors is moved.
  • An X-ray generation band of one color is selectively arranged at a position facing the cathode.
  • an anti-cathode housing that supports an anti-cathode is moved by negative pressure due to air suction, and this movement causes an X-ray generation band of one of the two colors on the anti-cathode.
  • a configuration in which is selectively disposed at a position facing the cathode is known.
  • the parallelly moving counter cathode since the negative pressure due to air suction is applied to the counter cathode at a position away from the rotation center axis of the counter cathode, the parallelly moving counter cathode also rolls or tilts. As a result, there has been a problem that the position of the X-ray generation band relative to the cathode cannot be determined accurately.
  • Patent Document 3 any one of a plurality of X-ray generation bands is made a cathode by translating a rotating counter cathode having a plurality of X-ray generation bands with respect to the cathode.
  • a configuration is known in which they are arranged at opposing positions.
  • Patent Document 3 discloses a technique for urging the counter-cathode in one direction by a spring in FIG.
  • Patent Document 3 does not show a specific configuration for translating the rotating counter cathode. Accordingly, there is no description of a technique for preventing the parallelly moving counter-cathode from rolling or tilting.
  • Patent Document 4 a rotating anti-cathode having a plurality of X-ray generation bands is moved in parallel with respect to the cathode by moving a moving screw.
  • a configuration in which one of them is arranged at a position facing the cathode is known.
  • FIG. 1 in order to cancel the force that the rotating anti-cathode is pushed to the counter-cathode part storage chamber side at atmospheric pressure, it is possible to move the moving screw with a light force.
  • a technique of biasing the counter cathode by an elastic member such as a coil spring is disclosed.
  • the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotating counter cathode is made to function as a guide surface, and the rotating counter cathode is moved in parallel.
  • the main purpose of the shaft portion of the rotating anti-cathode is not to function as a guide surface.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional apparatus, and when the counter cathode having a plurality of X-ray generation bands is translated, the counter cathode may roll or tilt. It is an object of the present invention to provide an X-ray generator that can prevent the occurrence of such a problem and can obtain accurate and reproducible positional accuracy.
  • An X-ray generation apparatus includes a cathode for generating electrons, an anti-cathode having at least two X-ray generation bands provided opposite to the cathode and arranged adjacent to each other, the cathode, and the cathode
  • a casing having an internal space for accommodating the counter cathode and integral with the cathode, a plurality of driving means for moving the counter cathode with respect to the casing, and a plurality of guides for guiding the movement of the counter cathode with respect to the casing
  • a sealing member that holds the inner space of the casing in an airtight manner and has a central axis extending in a direction parallel to a direction in which the at least two X-ray generating bands are arranged
  • the plurality of drive means are provided at different positions in a plane orthogonal to the center axis of the seal member, and the plurality of drive means are equally distributed with respect to the center axis of the seal member.
  • the counter-cathode since the plurality of driving means and the plurality of guiding means are arranged equally with respect to the central axis of the seal member, the counter-cathode does not roll and tilts accurately. Translate. Accordingly, at least two X-ray generation bands can face the cathode at the same distance and at the same angle with respect to the cathode. That is, it is possible to obtain accurate reproducible positional accuracy with respect to the cathode with respect to the two X-ray generation bands. As a result, X-rays having different wavelengths can be generated under the same conditions from at least two X-ray generation bands.
  • the plurality of driving units are equidistant from each other with respect to the central axis of the seal member and arranged at equiangular intervals around the central axis. .
  • “equal” of the above configuration can be realized. With this configuration, it is possible to more reliably prevent the rolling and tilting of the counter-cathode that moves in parallel.
  • the plurality of driving means are point-symmetric with respect to the central axis in a plane that is equidistant from each other and perpendicular to the central axis of the seal member. Alternatively, they can be arranged symmetrically with respect to a line passing through the central axis. With this configuration, “equal” of the above configuration can be realized.
  • the plurality of guide means can be equidistant from each other with respect to the central axis of the seal member and arranged at equiangular intervals around the central axis.
  • the plurality of guide means are point-symmetric with respect to the central axis or line-symmetric with respect to a line passing through the central axis in a plane perpendicular to the central axis of the seal member. Can be arranged. With this configuration, “equal” of the above configuration can be realized.
  • the X-ray generator according to the present invention includes exhaust means for exhausting and depressurizing the internal space of the casing, and a plurality of elastic force applying means for biasing the counter cathode in a direction of exiting from the internal space of the casing.
  • the plurality of elastic force applying means may be provided at different positions in a plane orthogonal to the central axis of the seal member, and the plurality of elastic force applying means are provided equally with respect to the central axis of the seal member. be able to. If the elastic force applying means is provided, the suction force of the counter-cathode that is vacuumed can be reduced by the elastic force generated by the elastic force applying means.
  • the plurality of elastic force applying means are equidistant from each other with respect to the central axis of the seal member and arranged at equiangular intervals around the central axis. Is desirable. Thereby, it is possible to more reliably prevent the rolling and tilting of the counter-cathode that moves in parallel. With this configuration, “equal” of the above configuration can be realized.
  • the plurality of elastic force applying means are point-symmetric with respect to the central axis or a line passing through the central axis in a plane orthogonal to the central axis of the seal member. It can be arranged symmetrically. With this configuration, “equal” of the above configuration can be realized.
  • the seal member may be a bellows.
  • the support plate supporting the counter cathode can be smoothly translated in a state where the internal space of the casing is kept airtight.
  • the driving means can be an air cylinder that moves the output rod forward and backward by the force of air.
  • the counter-cathode support can be quickly translated with an accurate stroke (that is, an accurate movement distance).
  • the X-ray analyzer is characterized by having the X-ray generator configured as described above and an X-ray optical system using X-rays generated from the X-ray generator.
  • the X-ray optical system is an X-ray optical system including, for example, a divergence slit, a sample, a scattering slit, a light receiving slit, and an X-ray detector.
  • the X-ray optical system can include other X-ray optical elements as necessary. Such X-ray optical elements are, for example, collimators, solar slits, monochromators, etc.
  • the plurality of driving means and the plurality of guide means are arranged equally with respect to the central axis of the seal member, so It translates accurately without shaking and without tilting. Accordingly, at least two X-ray generation bands can face the cathode at the same distance and at the same angle with respect to the cathode. That is, it is possible to obtain accurate reproducible positional accuracy with respect to the cathode with respect to the two X-ray generation bands. As a result, X-rays having different wavelengths from different X-ray generation bands can be generated under the same conditions.
  • the plurality of driving means and the plurality of guide means are arranged equally with respect to the central axis of the seal member, respectively, so that the counter-cathode does not roll and Translate accurately without tilting. Accordingly, at least two X-ray generation bands can face the cathode at the same distance and at the same angle with respect to the cathode. That is, accurate reproducible position accuracy with respect to the cathode can be obtained with respect to the two X-ray generation bands. As a result, X-rays having different wavelengths can be generated under the same conditions from at least two X-ray generation bands.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the X-ray generator according to the line BB in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan sectional view of the X-ray generator according to the line CC in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the assist unit according to the line GG in FIG. 2.
  • It is a front view which shows other embodiment of the X-ray generator which concerns on this invention.
  • It is a front view which shows other embodiment of the X-ray generator which concerns on this invention.
  • FIG. 1 shows a front view of an X-ray diffraction apparatus 1 which is an embodiment of an X-ray analyzer according to the present invention.
  • the in-plane direction of the drawing is the vertical direction, and the direction penetrating the drawing is the horizontal direction.
  • the X-ray diffractometer 1 has an X-ray generator 2 and a goniometer 3.
  • the goniometer 3 includes a ⁇ rotation table 4, a 2 ⁇ rotation table 5, and a detector arm 6 extending from the 2 ⁇ rotation table 5.
  • the ⁇ turntable 4 can rotate around its own central axis ⁇ .
  • the central axis ⁇ extends in a direction penetrating the paper surface of FIG.
  • the 2 ⁇ turntable 5 can also rotate around the same axis ⁇ .
  • a diverging slit 7 is provided between the X-ray generator 2 and the goniometer 3.
  • the divergence slit 7 is a slit that regulates the divergence of X-rays emitted from the X-ray generator 2 and irradiates the sample S with the X-rays.
  • the sample holder 10 is detachably mounted on the ⁇ turntable 4, and the sample S to be measured is accommodated in the sample holder 10.
  • the sample S is packed in a recess provided in the sample holder 10 or in a through opening.
  • the scattering slit 11 is a slit that prevents scattered rays that are unnecessary for analysis from entering the X-ray detector 13.
  • the light receiving slit 12 is a slit that passes secondary X-rays emitted from the sample S, for example, diffracted X-rays and blocks other unnecessary X-rays.
  • the two-dimensional X-ray detector 13 has a two-dimensional sensor 14.
  • the two-dimensional sensor 14 is an X-ray sensor having a position resolution in a two-dimensional region (that is, in a plane).
  • the position resolution is a function for detecting the X-ray intensity for each position.
  • the two-dimensional sensor 14 is, for example, an X-ray detector in which a plurality of photon counting pixels are arranged two-dimensionally (that is, two-dimensionally).
  • Each photon counting type pixel has a function of outputting an electrical signal having a magnitude corresponding to the intensity of received X-rays. For this reason, the two-dimensional sensor 14 simultaneously receives X-rays in a plane by a plurality of pixels and outputs an electrical signal independently from each pixel.
  • the two-dimensional sensor 14 can also be constituted by a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device) sensor.
  • the two-dimensional CCD sensor is a two-dimensional sensor formed by forming individual pixels for receiving X-rays with a CCD.
  • a one-dimensional X-ray detector can be used instead of the two-dimensional X-ray detector 13.
  • the one-dimensional X-ray detector is an X-ray detector having a position resolution within a one-dimensional area (that is, within a straight line area).
  • This one-dimensional X-ray detector is, for example, an X-ray detector using PSPC (Position Sensitive Proportional Counter) or a one-dimensional CCD sensor, or an X-ray detector in which a plurality of photon counting pixels are arranged one-dimensionally. , Etc.
  • a 0 (zero) dimensional X-ray detector can be used instead of the two-dimensional X-ray detector 13.
  • the 0 (zero) -dimensional X-ray detector is an X-ray detector that does not have a position resolution regarding the X-ray intensity.
  • the zero-dimensional X-ray detector is, for example, an X-ray detector using a proportional counter (PC), an X-ray detector using a scintillation counter (SC), or the like. It is.
  • the X-ray generator 2 is fixedly arranged at a fixed position.
  • the X-ray generator 2 includes a cathode 16 that emits thermoelectrons when energized, and a rotating counter-cathode 17 that is disposed to face the cathode 16. Electrons emitted from the cathode 16 collide with the outer peripheral surface of the rotating counter cathode 17 at high speed. The region where the electrons collide is the X-ray focal point F, and X-rays are generated from the X-ray focal point F.
  • the planar shape of the X-ray focal point F is, for example, 0.3 mm ⁇ 3 mm.
  • the X-ray R1 generated from the rotating counter cathode 17 is incident on the sample S with its divergence angle regulated by the divergence slit 7.
  • the ⁇ turntable 4 is driven by the ⁇ rotation drive device 20 and rotates around the ⁇ axis. This rotation may be intermittent rotation at every predetermined step angle or may be continuous rotation at a predetermined angular velocity.
  • This rotation of the ⁇ turntable 4 is a rotation for changing the incident angle ⁇ of the X-ray R1 to the sample S, and is generally called ⁇ rotation.
  • the 2 ⁇ turntable 5 is driven by the 2 ⁇ rotation drive device 21 and rotates around the ⁇ axis.
  • This rotation is generally called 2 ⁇ rotation.
  • This 2 ⁇ rotation means that when a secondary X-ray (for example, diffracted X-ray) R2 is generated from the sample S when the X-ray is incident on the sample S at an incident angle ⁇ , the secondary X-ray R2 is converted into an X-ray detector.
  • 13 is a rotation for enabling light reception by 13.
  • the ⁇ rotation driving device 20 and the 2 ⁇ rotation driving device 21 are constituted by arbitrary rotation driving devices.
  • a rotational drive device is constituted by, for example, a rotational power source and a power transmission device.
  • the rotational power source is constituted by, for example, a motor capable of controlling the rotation angle, such as a servo motor or a stepping motor.
  • the power transmission device includes, for example, a worm fixed to the output shaft of the rotational power source and a worm wheel that meshes with the worm and is fixed to the central axis of the ⁇ rotary table 4 and the central axis of the 2 ⁇ rotary table 5.
  • the X-ray focal point F has a goniometer circle Cg centered on the axis ⁇ .
  • the X-ray condensing point of the light receiving slit 12 moves on the goniometer circle Cg.
  • the sample S is rotated by ⁇ and the X-ray detector 13 is rotated by 2 ⁇
  • the X-ray focal point F, the ⁇ -axis, and the X-ray condensing point of the light receiving slit 12 exist on the concentrated circle Cf.
  • the goniometer circle Cg is a virtual circle with a constant radius
  • the concentrated circle Cf is a virtual circle whose radius changes according to changes in the ⁇ angle and the 2 ⁇ angle.
  • an X-ray optical system is configured by the diverging slit 7, the sample S, the scattering slit 11, the light receiving slit 12, and the X-ray detector 13.
  • the X-ray optical system can include other X-ray optical elements as necessary.
  • Such X-ray optical elements are, for example, collimators, solar slits, monochromators, etc.
  • the operation of the X-ray diffraction apparatus 1 having the above configuration will be described.
  • various X-ray optical elements existing on the X-ray optical path from the X-ray focal point F to the X-ray detector 13 are accurately aligned on the X-ray optical axis. That is, optical axis adjustment is performed.
  • the X-ray incident angle ⁇ with respect to the sample S and the diffraction angle 2 ⁇ of the X-ray detector 13 are set to desired initial positions (zero positions).
  • thermoelectrons are generated from the cathode 16.
  • the electrons are normally restricted in the traveling direction by an electric field applied by Wehnelt (not shown), and then collide with the surface of the rotating counter cathode 17 at a high speed to form an X-ray focal point F.
  • X-rays having a wavelength corresponding to the material of the rotating counter cathode 17 are emitted from the X-ray focal point F.
  • a current flowing from the cathode 16 to the rotating counter cathode 17 by energization of the cathode 16 is generally called a tube current.
  • a voltage of a predetermined magnitude is applied between the cathode 16 and the rotating counter cathode 17 in order to accelerate the electrons emitted from the cathode 16 and colliding with the rotating counter cathode 17.
  • This voltage is generally called a tube voltage.
  • the tube voltage and the tube current are set to 30 to 60 kV and 10 to 120 mA, respectively.
  • the rotating counter cathode material will be described later.
  • the X-ray R1 emitted from the X-ray generator 2 and diverges includes continuous X-rays including X-rays having various wavelengths and characteristic X-rays having specific wavelengths.
  • an incident-side monochromator (so-called incident monochromator) is provided on the X-ray optical path from the X-ray generator 2 to the sample S.
  • the X-ray R1 is irradiated on the sample S with its divergence restricted by the divergence slit 7.
  • the X-ray R1 incident on the sample S satisfies a predetermined diffraction condition, that is, a Bragg diffraction angle with respect to the crystal lattice plane in the sample S.
  • a secondary X-ray for example, a diffraction line R2 is generated from the sample S at a diffraction angle 2 ⁇ .
  • the diffraction line R2 passes through the scattering slit 11 and the light receiving slit 12 and is received by the X-ray detector 13.
  • the X-ray detector 13 outputs an electrical signal corresponding to the number of X-rays received at each pixel, and the X-ray intensity is calculated based on this output signal.
  • the above X-ray intensity calculation processing is performed for each angle of the incident X-ray angle ⁇ and the diffraction angle 2 ⁇ , and as a result, the X-ray intensity I (2 ⁇ ) at each angle position of the diffraction angle 2 ⁇ is obtained. If the X-ray intensity I (2 ⁇ ) is plotted on the plane coordinates with the diffraction angle 2 ⁇ on the horizontal axis and the X-ray intensity I on the vertical axis, a known diffraction line figure can be obtained. Then, the internal structure of the sample S can be analyzed by observing the generation angle (2 ⁇ ) and the generation intensity (I) of the X-ray intensity peak waveform that appears on the diffraction line pattern.
  • FIG. 2 shows the X-ray generator 2 according to the arrow A in FIG.
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional structure of the X-ray generator 2 according to the line BB in FIG.
  • FIG. 4 shows a planar cross-sectional structure of the X-ray generator 2 according to the CC line of FIG. 2 and 4,
  • the X-ray generator 2 includes a cathode 16 as described above, a rotary counter cathode 17 as described above, a counter cathode unit 24 including the rotary counter cathode 17 and a bellows 36 as a seal member. And have.
  • a welded bellows is used as the bellows 36.
  • the welded bellows is a bellows shape in which the outer and inner circumferences of a plurality of ring-shaped metal plates having a thin plate thickness are joined together by welding.
  • the bellows 36 has a circular shape when viewed from the direction of the arrow A, and is generally cylindrical.
  • Two X-ray generation bands 27A and 27B are provided adjacent to each other on the outer peripheral surface of the counter cathode 17.
  • the cylindrical central axis X1 of the bellows 36 extends in the direction in which the X-ray generation band 27A and the X-ray generation band 27B are arranged (the vertical direction in FIG. 4).
  • One end of the bellows 36 (the upper end in FIG. 4) is fixed to the first flange 36a by welding, for example.
  • the other end of the bellows 36 (the lower end in FIG. 4) is fixed to the second flange 36b by welding, for example.
  • the planar shape and thickness of the 1st flange 36a and the 2nd flange 36b can be made into arbitrary shapes other than the shape shown in figure as needed.
  • the bellows 36 may be formed by a molded bellows or other configuration bellows instead of the welded bellows.
  • the molded bellows is a bellows formed not by welding but by molding.
  • the first flange 36a of the bellows 36 is fixed to the base 29, which is a metal member, by bolts or other fastening means.
  • An O (O) ring (that is, an elastic ring) 23 for airtightness is interposed between the base 29 and the first flange 36a.
  • the casing 25 is formed by the base body 29 and the first flange 36a.
  • the casing 25 has an internal space H for accommodating the counter cathode 17 and the cathode 16.
  • the substrate 29 (and hence the casing 25) and the cathode 16 are integrated.
  • An X-ray window 28 for taking out the X-ray R1 generated by the rotating counter cathode 17 is provided in a part of the base body 29 of the casing 25.
  • the X-ray window 28 is made of a material that can transmit X-rays, for example, Be (beryllium).
  • the rotating counter-cathode unit 24 has a counter-cathode housing 26 that supports the rotating counter-cathode 17 and extends to the outside of the rotating counter-cathode 17.
  • the anti-cathode housing 26 supports the rotating anti-cathode 17 so as to be rotatable as indicated by an arrow D about the axis X0.
  • the base 29 and the counter cathode housing 26 are made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the counter cathode housing 26 is formed in a cylindrical shape when viewed from the direction of arrow A.
  • the substrate 29 is formed in a cylindrical shape when viewed from the direction of arrow A.
  • the base body 29 may have a rectangular tube shape.
  • the rotating counter cathode 17 is formed by arranging two types of X-ray generation bands 27A and 27B in parallel on the outer peripheral surface of a base member made of a material having high thermal conductivity (for example, Cu (copper) or a copper alloy). Has been.
  • the rotating anti-cathode 17 is formed in a cup shape, which is a flat surface whose upper side is closed in FIG.
  • the X-ray generation bands 27A and 27B are provided in a ring shape (that is, in an annular shape) and in a band shape in the direction in which the central axis X0 of the rotation counter cathode 17 extends (that is, the axial direction of the rotation counter cathode unit 24).
  • the X-ray generation bands 27A and 27B are formed of different materials, and each is formed of one material selected from, for example, Cu, Mo (molybdenum), Cr (chromium), and Co (cobalt). Yes. Each material of Mo, Cr, and Co is formed on a Cu base member by, for example, ion plating, plating, shrink fitting, and other appropriate film forming methods. If the size of the X-ray focal point F is 0.3 mm ⁇ 3 mm, the axial width of each X-ray generation band 27A, 27B is set to about 5 mm.
  • the anti-cathode housing 26 is generally formed in a cylindrical shape centered on the axis X0. As shown in FIG. 3, the anti-cathode housing 26 includes a rotary shaft 30 that is integral with the rotary anti-cathode 17, a motor 40 that is a rotary drive device that rotates the rotary shaft 30, and the periphery of the rotary shaft 30. And a water passage 31 through which water for cooling the rotating counter cathode 17 flows. The rotating counter cathode 17 is driven by a motor 40 to rotate. The rotation speed of the rotating counter cathode 17 is, for example, 6,000 rpm.
  • the magnetic seal device 38 is a shaft seal device for maintaining a pressure difference between the internal space H of the casing 25 in a high vacuum state and the internal space of the anti-cathode housing 26 communicating with atmospheric pressure.
  • the magnetic seal device 38 has a magnetic fluid attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft 30 by a magnetic force. This magnetic fluid maintains a high vacuum on one side of the magnetic seal device 38 and an atmospheric pressure on the other side. Further, since the magnetic fluid does not give a large load torque to the rotating shaft 30, the magnetic seal device 38 does not hinder the rotation of the rotating shaft 30.
  • the water passage 31 is connected to a water supply port 46 and a drain port 47 provided at the rear end (the left end in FIG. 3) of the anti-cathode housing 26. Cooling water introduced into the counter cathode housing 26 from the water supply port 46 is sent into the rotating counter cathode 17 through the forward path portion of the water passage 31 to cool the rotating counter cathode 17 from the inside, and then the water passage 31. It is discharged from the drain outlet 47 through the return path portion.
  • the outline of the internal structure of the rotating anti-cathode unit 24 is as described above. More specifically, for example, the internal structure of the rotating anti-cathode unit as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-269933 is adopted. Can do.
  • the second flange 36 b of the bellows 36 is fixed to a flange 35 provided in the counter-cathode housing 26.
  • the bellows 36 keeps the internal space H of the casing 25 airtight against atmospheric pressure.
  • This internal space H is connected to the exhaust device 34 as shown in FIG.
  • the exhaust device 34 exhausts the air in the internal space H and maintains the internal space H in a high vacuum (hereinafter sometimes simply referred to as a vacuum state).
  • the exhaust device 34 can be configured by, for example, a combination of a rotary pump and a turbo molecular pump.
  • the rotary pump is a pump that roughly decompresses the internal space H to a low vacuum.
  • the turbo molecular pump is a pump that exhausts the atmosphere reduced to some extent by the rotary pump to a higher vacuum state.
  • the periphery of the rotating counter cathode 17 and the cathode 16 can be made high vacuum to 10 ⁇ 3 Pa or less.
  • a combination of a high vacuum pump other than the turbo molecular pump and an auxiliary pump other than the rotary pump may be employed.
  • the casing 25 is fixed at an appropriate position of the X-ray diffraction apparatus 1 of FIG.
  • the bellows 36 is a member that can expand and contract along its own central axis X1.
  • the rotation center axis X 0 of the rotating anti-cathode 17 is shifted from the center axis X 1 of the bellows 36.
  • the central axis X0 of the anti-cathode housing 26 may be made to coincide with the central axis X1 of the bellows 36.
  • the counter-cathode support body 32 for supporting the counter-cathode 17 is comprised by the counter-cathode housing 26 and the 2nd flange 36b.
  • a plurality of (two in this embodiment) air cylinders 41a and 41b are provided on the surface 36c of the second flange 36b on the side farther from the counter-cathode 17 (the front side in FIG. 2).
  • Linear guides 42a and 42b as guide means (two in this embodiment) and assist units 43a, 43b, 43c and 43d as elastic force applying means (four in this embodiment) are provided.
  • the second flange 36b of the bellows 36 functions as a support plate for supporting the air cylinders 41a, 41b, the linear guides 42a, 42b, and the assist units 43a, 43b, 43c, 43d. Yes.
  • the second flange 36b may be referred to as a support plate 36b.
  • the linear guides 42 a and 42 b have a dovetail unit 55 and a dovetail unit 56.
  • the ant-shaped unit 55 includes a support column 57a fixed to the surface 36c of the support plate 36b, and an ant-shaped unit 58 that is a guided member provided on the side surface of the support column 57a.
  • the support column 57a and the dovetail shape 58 extend in the direction along the central axis X1 of the bellows 36.
  • the dovetail unit 56 includes a column 57b fixed to the first flange 36a constituting the casing 25, and a dovetail member 59 that is a guide member provided on a side surface of the column 57b.
  • the column 57b and the dovetail member 59 also extend in the direction along the center axis X1 of the bellows 36.
  • the dovetail 58 is fitted in the dovetail of the dovetail member 59.
  • the fitting between the dovetail shape and the dovetail groove is slidable in the longitudinal direction (that is, slidable), and the fitting is such that the fitting is not released in the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the counter-cathode support 32 that supports the counter-cathode 17 is guided by the linear guides 42 a and 42 b and moves parallel to the casing 25 as indicated by arrows E and J. By the action of the linear guides 42a and 42b, the counter-cathode support 32 is guided so as not to roll and to tilt. Thereby, the counter cathode 17 can move in parallel without tilting and tilting in the internal space H of the casing 25.
  • a first stopper 65a and a second stopper 65b are provided on the side surface of the support 57b of the dovetail unit 56.
  • the first stopper 65 a is disposed in the vicinity of the end portion of the dovetail member 59 on the side close to the counter cathode 17.
  • the second stopper 65b is disposed in the vicinity of the end of the dovetail groove member 59 on the side far from the counter cathode 17.
  • the counter-cathode support 32 is movable in the direction of arrow E and arrow J within the range defined by the first stopper 65a and the second stopper 65b.
  • the air cylinders 41a and 41b shown in FIG. 2 have a cylinder body 48 and an output rod 49 as shown in FIG.
  • the cylinder body 48 is fixed on the surface 36c of the support plate 36b opposite to the counter cathode 17.
  • the tip of the output rod 49 is fixed to the first flange 36 a, that is, the casing 25 by a bolt 50.
  • the cylinder body 48 is provided with a first air connection port 51 and a second air connection port 52. These air connection ports are connected to an air supply source (not shown).
  • the output rod 49 extends.
  • the support plate 36b is moved in parallel in a direction away from the casing 25 as indicated by an arrow E.
  • the output rod 49 contracts and moves.
  • the support plate 36b is translated in the direction toward the casing 25 as indicated by an arrow J.
  • the counter cathode 17 integrated therewith translates in the same direction. Due to the parallel movement of the counter-cathode 17, either the X-ray generation band 27A or 27B provided on the counter-cathode 17 can be selectively carried to a position facing the cathode 16 (see FIG. 4).
  • FIG. 5 shows a longitudinal sectional structure of the assist unit 43a according to the line GG of FIG.
  • the other assist units 43b, 43c, and 43d have the same structure.
  • the assist unit 43a includes a through hole 62 formed in the support plate 36b, which is a second flange of the bellows 36, a compression spring 63 whose one end is in contact with the first flange 36a of the bellows 36, and one end thereof. And a spring cover 64 fitted into the through hole 62 of the support plate 36b.
  • the compression spring 63 passes through the through hole 62 of the support plate 36b.
  • the end of the spring cover 64 fitted in the through hole 62 of the support plate 36b is an opening, and the opposite end is closed.
  • the spring cover 64 pushes the compression spring 63 by the closed end.
  • the compression spring 63 applies a spring force (that is, an elastic force) corresponding to the pressed length to the counter-cathode support 32.
  • the counter-cathode support 32 is urged by the compression spring 63 in the direction of arrow E (that is, the direction away from the internal space H).
  • the counter-cathode support 32 comprising the counter-cathode housing 26 and the support plate 36b tends to be pushed by the atmospheric pressure in the direction of arrow J (ie, the direction toward the internal space H).
  • the biasing force in the direction of arrow E to the counter-cathode support 32 by the compression spring 63 in FIG. 5 acts as a force for pushing back the counter-cathode support 32 that is vacuumed in the opposite direction to balance it.
  • the X-ray generator 2 since the X-ray generator 2 according to the present embodiment is configured as described above, when one X-ray generation band 27B faces the cathode 16 as shown in FIG. 4, the X-ray generation band 27B is formed. X-rays having wavelengths corresponding to the metal being emitted are emitted from the X-ray generation band 27B in all directions. A part of the X-ray is taken out from the X-ray window 28. As described above, the X-ray R1 is used for the X-ray analysis measurement in FIG.
  • the air cylinder 41a and the air cylinder 41b in FIG. The support 32 is moved in the direction approaching the casing 25 (arrow J direction).
  • the support plate 36b constituting the counter-cathode support 32 is translated in the direction of the arrow J, the dovetail 58 in FIG. 4 stops against the first stopper 65a, and the support plate 36b stops moving.
  • the X-ray generation band 27A is arranged at a position facing the cathode 16.
  • thermoelectrons When thermoelectrons are emitted from the cathode 16 in this state, X-rays having a wavelength corresponding to the metal forming the X-ray generation band 27A are emitted from the X-ray generation band 27A, and a part thereof is the X-ray window 28. Is taken out from the outside.
  • the X-ray wavelength extracted from the X-ray generator 2 in the X-ray diffractometer 1 of FIG. 1 can be changed according to the type of measurement.
  • the air cylinders 41a and 41b in FIGS. 2 and 3 translate the counter cathode unit 24 to translate the counter cathode 17 in parallel.
  • the linear guides 42a and 42b in FIGS. 2 and 4 guide the counter cathode unit 24 so that the counter cathode 17 accurately translates.
  • the assist units 43a to 43d shown in FIGS. 2 and 5 apply a biasing force in the opposite direction to the counter cathode unit 24 sucked by the exhaust device 34 shown in FIG. Make it smooth.
  • a support plate in which all elements of the air cylinders 41a and 41b as drive means, the linear guides 42a and 42b as guide means, and the assist units 43a to 43d as elastic force applying means are one member.
  • 36b i.e., provided on the second flange 36b of the bellows 36 collectively, the entire configuration of the X-ray generator 2 is very small.
  • the surface 36 c of the support plate 36 b that is the second flange of the bellows 36 is orthogonal to the central axis X ⁇ b> 1 of the bellows 36.
  • the two air cylinders 41a and 41b are provided at different positions in the surface 36c. Further, the air cylinders 41a and 41b are equally provided with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • linear guides 42a and 42b are also provided at different positions in the surface 36c.
  • the linear guides 42a and 42b are also equally provided with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • the four assist units 43a to 43d are also provided at different positions in the surface 36c.
  • the assist units 43a to 43d are also equally provided with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • the plurality of members are equal means that the application point of the combined force, which is a force obtained by combining these members when the same force is applied to the members in the same direction, is the bellows 36 as the seal member. It is an arrangement mode of a plurality of members that substantially coincides with the central axis X1.
  • substantially coincidence means “approximately” to the extent that the counter-cathode unit 24 supported by the counter-cathode support 32 can be translated in parallel without practically inclining as shown in FIGS. 3 and 4. This also includes the case where the acting point of the resultant force deviates from the central axis X1.
  • the action point of the resultant force substantially coincides with the central axis X 1 of the bellows 36.
  • the air cylinder 41 a and the air cylinder 41 b have a point-symmetric positional relationship with respect to the central axis X ⁇ b> 1 of the bellows 36.
  • the air cylinder 41a and the air cylinder 41b are in a line-symmetrical positional relationship with respect to a line CC passing through the central axis X1 of the bellows 36 in the surface 36c of the second flange 36b.
  • the air cylinder 41a and the air cylinder 41b are arranged at equal distances from the central axis X1 of the bellows 36 and at equal intervals of 180 °.
  • the action point of the resultant force substantially coincides with the central axis X1 of the bellows 36.
  • the linear guide 42 a and the linear guide 42 b have a point-symmetric positional relationship with respect to the central axis X ⁇ b> 1 of the bellows 36.
  • the linear guide 42a and the linear guide 42b are in a line-symmetrical positional relationship with respect to the line BB passing through the central axis X1 of the bellows 36 in the surface 36c of the second flange 36b.
  • the linear guide 42a and the linear guide 42b are arranged at an equal distance from the central axis X1 of the bellows 36 and at an equal interval of 180 °.
  • the four assist units 43a to 43d are arranged at four corners of a virtual square K with the central axis X1 as the center. For this reason, when a force having the same magnitude as that of the assist units 43a to 43d is applied in the same direction, the action point of the resultant force substantially coincides with the central axis X1 of the bellows 36.
  • the assist units 43a to 43d have a point-symmetric positional relationship with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • the assist units 43a to 43d are in a line-symmetrical positional relationship with respect to each of the lines BB and CC passing through the central axis X1 of the bellows 36 in the surface 36c of the second flange 36b.
  • the linear guide 42a and the linear guide 42b are arranged at an equal distance from the central axis X1 of the bellows 36 and at an equal interval of 90 °.
  • the air cylinders 41a and 41b, the plurality of linear guides 42a and 42b, and the plurality of assist units 43a to 43d are arranged equally with respect to the central axis X1 of the bellows 36, the air cylinder
  • the counter-cathode unit 24 is driven by 41a and 41b to move forward and backward relative to the casing 25, the anti-cathode 17 translates very accurately without rolling and without tilting. Therefore, in FIG. 4, the X-ray generation band 27 ⁇ / b> A and the X-ray generation band 27 ⁇ / b> B can face the cathode 16 at the same distance and the same angle as the cathode 16.
  • the two air cylinders 41 a and 41 b and the two linear guides 42 a and 42 b are provided at equal intervals and at equal angular intervals with respect to the central axis X ⁇ b> 1 of the bellows 36.
  • three or more air cylinders and linear guides can be provided at equal distances and at equal angular intervals with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • three or more assist units may be provided at equal distances and at equal angular intervals with respect to the central axis X1 of the bellows 36.
  • the four assist units 43a to 43d are installed on the four vertices of the virtual square K with the center axis X1 of the bellows 36 as the center.
  • the four assist units 43a to 43d may be installed on the four vertices of a virtual rectangle L having the center axis X1 of the bellows 36 as the center.
  • the assist unit not only the assist unit but also a plurality of air cylinders and a plurality of linear guides can be installed on the four vertices of the virtual rectangle L.
  • the bellows 36 is employed as the seal member.
  • an O (O) ring 67 that is an elastic member can be used as a seal member.
  • the linear guides 42 a and 42 b are equally arranged with respect to the central axis X 1 of the O-ring 67.
  • the air cylinders 41 a and 41 b and the assist units 43 a to 43 d in FIG. 2 are not limited to the linear guides 42 a and 42 b, and are equally arranged with respect to the central axis X 1 of the O-ring 67.
  • reference numeral 67 d is the center point of the O-ring 67.
  • Reference numeral 36b denotes a support plate that supports the air cylinder, the linear guide, and the assist unit.
  • the assist units 43a, 43b, 43c, and 43d are arranged at the four corners of the virtual square K as shown in FIG.
  • the position where the assist units 43a, 43b, 43c, and 43d are arranged is square as long as the condition that the acting point of the resultant force substantially coincides with the central axis X1 of the bellows 36 as the seal member is satisfied. It can be any 6 locations, 8 locations, 10 locations, etc. on K.
  • FIG. 8 shows still another embodiment.
  • one X-ray generation band 27B is formed of two kinds of metals, a first metal 33a and a second metal 33b. These metals 33 a and 33 b are alternately arranged along the circumferential direction of the rotating body cathode 17.
  • the first metal 33a is, for example, Cu (copper)
  • the second metal 33b is, for example, Mo (molybdenum).
  • one X-ray generation band is formed of different kinds of metals is to generate X-rays having different wavelengths (that is, different energies) from one X-ray generation band.
  • Such an X-ray generation structure is disclosed as a stripe target in, for example, Japanese Patent No. 5437180.
  • the number of types of metal forming one X-ray generation zone may be three or more.
  • X-ray diffractometer (X-ray analyzer); 2. X-ray generator, Goniometer, 4. ⁇ turntable, 5.2 ⁇ turntable, 6. 6. detector arm; Divergent slit, 10. Sample holder, 11. Scattering slit, 12. Light receiving slit, 13.2D X-ray detector (X-ray detection means), 14.2D sensor, 16. Cathode, 17. Rotating counter-cathode, 23. O-ring, 24. Anti-cathode unit, 25. Casing, 26. Anti-cathode housing, 27A, 27B. X-ray generation zone, 28. X-ray window, 29. Casing base, 30. Rotation axis, 31. Waterway, 32.
  • Anti-cathode support 35. Flange of the cathode housing, 36. Bellows (sealing material), 36a. First flange, 36b. Second flange (supporting plate), 36c. The surface of the second flange; 38. Magnetic seal device, 40. Motor (rotary drive), 41a, 41b. Air cylinders (drive means), 42a, 42b. Linear guides (guide means) 43a, 43b, 43c, 43d. Assist unit (elastic force applying means), 46. Water inlet, 47. Drainage port, 48. Cylinder body, 49. Output rod, 50. Bolt, 51. First air connection port, 52. Second air connection port, 55. Ant-shaped unit, 56.
  • Dovetail unit 57a, 57b. Props, 58. Ant shape, 59.
  • Dovetail member 62. Through-hole, 63. Compression spring, 64. Spring cover, 65a. A first stopper, 65b. Second stopper, 67. O (O) ring, H.R. Internal space, Cf. Concentrated circle, Cg. Goniometer circle, F.M. X-ray focus, R1. X-ray, R2. X-ray diffraction, X0. Anti-cathode axis, X1. Bellows center axis, ⁇ . X-ray incident angle, 2 ⁇ . Diffraction angle, ⁇ , center axis

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

　陰極（１６）と、２つのＸ線発生帯を備えた対陰極（１７）と、陰極及び対陰極を収容したケーシング（２５）と、対陰極（１７）を移動させる２つのエアシリンダ（４１ａ，４１ｂ）と、対陰極（１７）の移動を案内する２つのリニアガイド（４２ａ，４２ｂ）と、シール部材としてのベローズ（３６）とを有するＸ線発生装置（２）である。エアシリンダ（４１ａ，４１ｂ）及びリニアガイド（４２ａ，４２ｂ）はベローズ（３６）の中心軸線（Ｘ１）に直交する面（３６ｃ）内の異なる位置に設けられている。エアシリンダ（４１ａ，４１ｂ）及びリニアガイド（４２ａ，４２ｂ）は中心軸線（Ｘ１）に関して均等に設けられている。

Description

Ｘ線発生装置及びＸ線分析装置
　本発明は、複数のＸ線発生帯を備えた対陰極を有するＸ線発生装置に関する。また、本発明は、そのＸ線発生装置を用いたＸ線分析装置に関する。
　Ｘ線回折装置、蛍光Ｘ線装置、Ｘ線小角散乱装置等といったＸ線分析装置においては、Ｘ線発生装置から発生するＸ線が分析対象である試料に照射される。一般のＸ線発生装置では、陰極から発生した電子を対陰極の表面に衝突させることにより、その対陰極の表面からＸ線を発生させている。電子が衝突する領域、すなわちＸ線が発生する領域は、通常、Ｘ線焦点と呼ばれている。
　対陰極から発生するＸ線の波長は、当該対陰極におけるＸ線焦点に対応する領域の材質によって決められる。この対陰極の材質としては、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ（コバルト）等が知られている。対陰極の材質は行おうとしている分析の種類に応じて適宜に選択される。例えば、Ｘ線回折装置によってタンパク質の構造解析を行う場合には、それら複数の材料から選択される複数の材料が用いられる。
　従来、特許文献１によれば、１つの対陰極に２種類のＸ線発生帯を設け、これらのうちの１つを陰極に対向する位置に選択的に配置させることにより、１つのＸ線発生装置において２種類の波長のＸ線のうちの１つを必要に応じて選択して発生させることにしたＸ線発生装置が知られている。このＸ線発生装置では、ネジ軸の回転によって移動台を移動させることにより、移動台に支持された対陰極を陰極に対して相対的に移動させ、この相対的な移動により２色のうちの１色のＸ線発生帯を陰極に対向する位置に選択的に配置させている。
　特許文献１の装置においては、対陰極の回転中心軸線から離れた位置に配置された１つの駆動機構だけによって対陰極を平行移動させることにしたので、平行移動する対陰極が横揺れしたり、傾いたりすることにより、陰極に対するＸ線発生帯の位置を正確に決めることができないという問題があった。
　また、従来、特許文献２によれば、対陰極を支持する対陰極ハウジングを空気の吸引による負圧によって移動させ、この移動により、対陰極上の２色のうちの１色のＸ線発生帯を陰極に対向する位置に選択的に配置させるという構成が知られている。しかしながら、特許文献２の装置においては、空気吸引による負圧が対陰極の回転中心軸線から離れた位置において対陰極に加えられるので、やはり、平行移動する対陰極が横揺れしたり、傾いたりすることにより、陰極に対するＸ線発生帯の位置を正確に決めることができないという問題があった。
　また、従来、特許文献３によれば、複数のＸ線発生帯を備えた回転対陰極を陰極に対して平行移動させることにより、複数のＸ線発生帯のうちのいずれか１つを陰極に対向する位置に配置させるという構成が知られている。また、特許文献３には、その図５において、対陰極をバネによって１つの方向へ付勢する技術が開示されている。
　しかしながら、特許文献３においては、回転対陰極を平行移動させるための具体的な構成は示されていない。従って、平行移動する対陰極が横揺れしたり、傾いたりすることを防止するための技術についての説明も示されていない。
　さらに、特許文献４によれば、複数のＸ線発生帯を備えた回転対陰極を移動ねじを移動させることにより陰極に対して平行移動させ、これにより、複数のＸ線発生帯のうちのいずれか１つを陰極に対向する位置に配置させるという構成が知られている。また、特許文献４には、その図１において、回転対陰極が大気圧で対陰極部収納室側へ押される力を相殺して移動ねじを軽い力で移動させることを可能とするために、コイルスプリングのような弾性部材によって対陰極を付勢するという技術が開示されている。
　特許文献４の装置においては、回転対陰極の軸部の外周面を案内面として機能させて回転対陰極を平行移動させることにした。回転対陰極の軸部は案内面として機能することが主目的ではない。また、回転対陰極の軸部を精度の高い案内面とすることは加工上、極めて難しい。従って、引用文献４の装置においては、やはり、平行移動する対陰極が横揺れしたり、傾いたりすることにより、陰極に対するＸ線発生帯の位置を正確に決めることができないおそれがあった。
実願平３－０４３２５１号（実開平３－４３２５１）のマイクロフィルム 特開２００８－２６９９３３ 特開平５－１３５７２２ 特開平８－２３６０５０
　本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、複数のＸ線発生帯を備えた対陰極を平行移動させる際に、対陰極が横揺れしたり、傾いたりすることを防止でき、かつ、正確な再現性のある位置精度が得られるＸ線発生装置を提供することを目的とする。
　本発明に係るＸ線発生装置は、電子を発生する陰極と、該陰極に対向して設けられると共に互いに隣接して並んだ少なくとも２つのＸ線発生帯を備えた対陰極と、前記陰極及び前記対陰極を収容する内部空間を有すると共に前記陰極と一体であるケーシングと、前記対陰極を前記ケーシングに対して移動させる複数の駆動手段と、前記ケーシングに対する前記対陰極の移動を案内する複数の案内手段と、前記ケーシングの内部空間を気密に保持すると共に自身の中心軸線が前記少なくとも２つのＸ線発生帯が並んでいる方向と平行の方向に延びているシール部材とを有しており、前記複数の駆動手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けられており、当該複数の駆動手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けられており、前記複数の案内手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けられており、当該複数の案内手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けられていることを特徴とする。
　本発明のＸ線発生装置によれば、複数の駆動手段及び複数の案内手段を、それぞれ、シール部材の中心軸線に関して均等に配置したので、対陰極が横揺れすることなく且つ傾くことなく正確に平行移動する。従って、少なくとも２つのＸ線発生帯は陰極に対して同じ距離及び同じ角度で陰極に対向することができる。つまり、２つのＸ線発生帯に関して陰極に対する正確な再現性のある位置精度を得ることができる。その結果、少なくとも２つのＸ線発生帯から異なった波長のＸ線を同じ条件で発生させることができる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の駆動手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置されることが望ましい。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。この構成により、平行移動する対陰極の横揺れ及び傾きをより一層確実に防止できる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の駆動手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置することができる。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の案内手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置することができる。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。この構成により、平行移動する対陰極の横揺れ及び傾きをより一層確実に防止できる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の案内手段は、前記シール部材の中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置することができる。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。
　本発明に係るＸ線発生装置は、前記ケーシングの内部空間を排気して減圧する排気手段と、前記対陰極を前記ケーシングの内部空間から出る方向へ付勢する複数の弾性力付与手段とを有することができ、前記複数の弾性力付与手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けることができ、当該複数の弾性力付与手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けることができる。弾性力付与手段を設ければ、真空吸引される対陰極の吸引力を弾性力付与手段が発生する弾性力によってやわらげることができる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の弾性力付与手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置されることが望ましい。これにより、平行移動する対陰極の横揺れ及び傾きをより一層確実に防止できる。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記複数の弾性力付与手段は、前記シール部材の中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置することができる。この構成により、上記構成の「均等」が実現できる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記シール部材はベローズとすることができる。ベローズを用いることにより、対陰極を支持している支持用プレートをケーシングの内部空間を気密に維持した状態で滑らかに平行移動させることができる。
　本発明に係るＸ線発生装置において、前記駆動手段は空気の力によって出力ロッドを進退移動させるエアシリンダとすることができる。これにより、対陰極支持体を正確なストローク（すなわち、正確な移動距離）で素早く平行移動させることができる。
　次に、本発明に係るＸ線分析装置は、以上に記載した構成のＸ線発生装置と、当該Ｘ線発生装置から発生したＸ線を用いるＸ線光学系とを有することを特徴とする。Ｘ線光学系は、例えば、発散スリット、試料、散乱スリット、受光スリット、及びＸ線検出器によって構成されるＸ線光学系である。また、Ｘ線光学系には必要に応じて他のＸ線光学要素を含めることができる。そのようなＸ線光学要素は、例えば、コリメータ、ソーラスリット、モノクロメータ、等である。
　本発明のＸ線分析装置によれば、内蔵しているＸ線発生装置において、複数の駆動手段及び複数の案内手段を、それぞれ、シール部材の中心軸線に関して均等に配置したので、対陰極が横揺れすることなく且つ傾くことなく正確に平行移動する。従って、少なくとも２つのＸ線発生帯は陰極に対して同じ距離及び同じ角度で陰極に対向することができる。つまり、２つのＸ線発生帯に関して陰極に対する正確な再現性のある位置精度を得ることができる。この結果、異なったＸ線発生帯から異なった波長のＸ線を同じ条件で発生させることができる。
　本発明のＸ線発生装置及びＸ線分析装置によれば、複数の駆動手段及び複数の案内手段を、それぞれ、シール部材の中心軸線に関して均等に配置したので、対陰極が横揺れすることなく且つ傾くことなく正確に平行移動する。従って、少なくとも２つのＸ線発生帯は陰極に対して同じ距離及び同じ角度で陰極に対向することができる。つまり、２つのＸ線発生帯に関して陰極に対する正確な再現性のある位置精度が得ることができる。その結果、少なくとも２つのＸ線発生帯から異なった波長のＸ線を同じ条件で発生させることができる。
本発明に係るＸ線分析装置の一実施形態を示す正面図である。 図１の矢印Ａに従って本発明に係るＸ線発生装置を示す側面図である。 図２のＢ－Ｂ線に従ったＸ線発生装置の縦断面図である。 図２のＣ－Ｃ線に従ったＸ線発生装置の平面断面図である。 図２のＧ－Ｇ線に従ったアシストユニットの断面図である。 本発明に係るＸ線発生装置の他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係るＸ線発生装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係るＸ線分析装置の他の実施形態を示す断面図である。
　以下、本発明に係るＸ線発生装置及びＸ線分析装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
（Ｘ線回折装置）
　図１は、本発明に係るＸ線分析装置の一実施形態であるＸ線回折装置１の正面図を示している。図の紙面面内方向が鉛直方向であり、紙面を貫通する方向が水平方向である。このＸ線回折装置１は、Ｘ線発生装置２と、ゴニオメータ３とを有している。ゴニオメータ３はθ回転台４と、２θ回転台５と、２θ回転台５から延びる検出器アーム６とを有している。
　θ回転台４は自身の中心軸線ωを中心として回転可能である。中心軸線ωは図１の紙面を貫通する方向へ延びている。また、２θ回転台５も同じ軸線ωを中心として回転可能である。Ｘ線発生装置２とゴニオメータ３との間には発散スリット７が設けられている。この発散スリット７は、Ｘ線発生装置２から出たＸ線の発散を規制して、そのＸ線を試料Ｓへ照射させるスリットである。
　θ回転台４の上に試料ホルダ１０が取り外し可能に装着されており、その試料ホルダ１０に測定対象である試料Ｓが収容されている。例えば、試料ホルダ１０に設けられた凹部内又は貫通開口内に試料Ｓが詰め込まれている。検出器アーム６の上には、散乱スリット１１と、受光スリット１２と、Ｘ線検出手段としての２次元Ｘ線検出器１３が設けられている。散乱スリット１１は、分析のために不要である散乱線がＸ線検出器１３へ入るのを防止するスリットである。受光スリット１２は、試料Ｓから出た２次Ｘ線、例えば回折Ｘ線を通過させて他の不要なＸ線は阻止するスリットである。
　２次元Ｘ線検出器１３は２次元センサ１４を有している。２次元センサ１４は２次元領域内（すなわち平面内）で位置分解能を持っているＸ線センサである。位置分解能とは、Ｘ線強度を位置別に検出する機能である。この２次元センサ１４は、例えば複数のフォトンカウンティング型ピクセルを２次元的（すなわち平面的）に配置したＸ線検出器である。個々のフォトンカウンティング型ピクセルは受光したＸ線の強度に対応した大きさの電気信号を出力する機能を持っている。このため、２次元センサ１４は、Ｘ線を複数のピクセルによって平面的に同時に受光して、個々のピクセルから独立して電気信号を出力する。
　２次元センサ１４は、また、２次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）センサによって構成することもできる。２次元ＣＣＤセンサは、Ｘ線を受光するための個々のピクセルをＣＣＤによって形成して成る２次元センサである。
　測定の種類によっては、２次元Ｘ線検出器１３に代えて、１次元Ｘ線検出器を用いることができる。１次元Ｘ線検出器は、１次元領域内（すなわち直線領域内）で位置分解能を持っているＸ線検出器である。この１次元Ｘ線検出器は、例えば、ＰＳＰＣ（Position Sensitive Proportional Counter）や、１次元ＣＣＤセンサを用いたＸ線検出器や、複数のフォトンカウンティング型ピクセルを１次元的に配置したＸ線検出器、等である。
　測定の種類によっては、２次元Ｘ線検出器１３に代えて、０（ゼロ）次元Ｘ線検出器を用いることができる。０（ゼロ）次元Ｘ線検出器は、Ｘ線強度に関する位置分解能を持たないＸ線検出器である。この０（ゼロ）次元Ｘ線検出器は、例えば、比例計数管（ＰＣ：Proportional Counter）を用いたＸ線検出器や、シンチレーション計数管（ＳＣ：Scintillation Counter）を用いたＸ線検出器、等である。
　Ｘ線発生装置２は一定の位置に固定配置されている。このＸ線発生装置２は、通電によって熱電子を放出する陰極１６と、陰極１６に対向して配置された回転対陰極１７とを有している。陰極１６から放出された電子は回転対陰極１７の外周面に高速で衝突する。電子が衝突した領域がＸ線焦点Ｆであり、このＸ線焦点ＦからＸ線が発生する。Ｘ線焦点Ｆの平面形状は、例えば０．３ｍｍ×３ｍｍである。回転対陰極１７から発生したＸ線Ｒ１は発散スリット７によって発散角度を規制されて試料Ｓへ入射する。
　θ回転台４はθ回転駆動装置２０によって駆動されてω軸線を中心として回転する。この回転は、所定のステップ角度ごとの間欠回転のこともあるし、所定の角速度の連続回転のこともある。θ回転台４のこの回転は、試料ＳへのＸ線Ｒ１の入射角度θを変化させるための回転であり、一般にはθ回転と呼ばれている。
　２θ回転台５は２θ回転駆動装置２１によって駆動されてω軸線を中心として回転する。この回転は、一般に２θ回転と呼ばれている。この２θ回転は、入射角度θで試料ＳへＸ線が入射したときにその試料Ｓから２次Ｘ線（例えば回折Ｘ線）Ｒ２が発生するときには、その２次Ｘ線Ｒ２をＸ線検出器１３によって受光できるようにするための回転である。
　θ回転駆動装置２０及び２θ回転駆動装置２１は任意の回転駆動装置によって構成される。このような回転駆動装置は、例えば、回転動力源及び動力伝達装置によって構成される。回転動力源は、例えば、回転角度を制御可能なモータ、例えばサーボモータ、ステッピングモータによって構成される。動力伝達装置は、例えば、回転動力源の出力軸に固定されたウオームと、このウオームに噛み合うと共にθ回転台４の中心軸や２θ回転台５の中心軸に固定されたウオームホイールとによって構成される。
　θ回転台４及びそれに装着された試料Ｓがθ回転し、２θ回転台５及びそれに支持されたＸ線検出器１３が２θ回転するとき、Ｘ線焦点Ｆは軸線ωを中心とするゴニオメータ円Ｃｇ上に固定配置され、受光スリット１２のＸ線集光点はゴニオメータ円Ｃｇ上を移動する。また、試料Ｓのθ回転及びＸ線検出器１３の２θ回転の際、Ｘ線焦点Ｆ、ω軸線、及び受光スリット１２のＸ線集光点は集中円Ｃｆ上に存在する。ゴニオメータ円Ｃｇは半径一定の仮想円であり、集中円Ｃｆはθ角度及び２θ角度の変化に従って半径が変化する仮想円である。
　本実施形態では、発散スリット７、試料Ｓ、散乱スリット１１、受光スリット１２、及びＸ線検出器１３によってＸ線光学系が構成されている。なお、Ｘ線光学系には必要に応じて他のＸ線光学要素を含めることができる。そのようなＸ線光学要素は、例えば、コリメータ、ソーラスリット、モノクロメータ、等である。
　以下、上記構成より成るＸ線回折装置１の動作を説明する。
　まず、必要に応じて、Ｘ線焦点ＦからＸ線検出器１３に至るＸ線光路上に存在する各種のＸ線光学要素をＸ線光軸上に正確に位置合わせする。すなわち、光軸調整を行う。次に、試料Ｓに対するＸ線の入射角度θ及びＸ線検出器１３の回折角度２θを所望の初期位置（ゼロ位置）にセットする。
　次に、陰極１６を通電によって加熱して、該陰極１６から熱電子を発生される。この電子は通常はウエネルト（図示せず）によって加えられる電界によって進行方向を規制された上で回転対陰極１７の表面に高速で衝突してＸ線焦点Ｆを形成する。そして、Ｘ線焦点Ｆから回転対陰極１７の材質に応じた波長のＸ線が放出される。陰極１６への通電によって該陰極１６から回転対陰極１７へ流れる電流は一般に管電流と呼ばれている。また、陰極１６から放出されて回転対陰極１７に衝突する電子を加速するために、陰極１６と回転対陰極１７との間に所定の大きさの電圧が印加される。この電圧は一般に管電圧と呼ばれている。本実施形態では、管電圧及び管電流をそれぞれ３０～６０ｋＶ及び１０～１２０ｍＡに設定する。回転対陰極材質については後述する。
　Ｘ線発生装置２から放射されて発散するＸ線Ｒ１には、種々の波長のＸ線を含む連続Ｘ線及び特定波長の特性Ｘ線が含まれている。これらのＸ線から所望の特性Ｘ線を選択したい場合には、Ｘ線発生装置２から試料Ｓへ至るＸ線光路上に入射側モノクロメータ（いわゆるインシデントモノクロメータ）が設けられる。Ｘ線Ｒ１は発散スリット７によって発散を規制されて試料Ｓへ照射される。試料Ｓがθ回転しＸ線検出器１３が２θ回転する間、試料Ｓへ入射するＸ線Ｒ１が試料Ｓ内の結晶格子面に対して所定の回折条件、すなわちブラッグの回折角度を満足する角度状態になると、試料Ｓから２次Ｘ線、例えば回折線Ｒ２が回折角度２θで発生する。この回折線Ｒ２は散乱スリット１１及び受光スリット１２を通過してＸ線検出器１３に受光される。Ｘ線検出器１３は個々のピクセルにおいて受光したＸ線のカウント数に応じた電気信号を出力し、この出力信号に基づいてＸ線強度が演算される。
　上記のＸ線強度の演算処理は入射Ｘ線角度θ及び回折角度２θの各角度に対して行われ、その結果、回折角度２θの各角度位置におけるＸ線強度Ｉ（２θ）が求められる。横軸に回折角度２θをとり、縦軸にＸ線強度Ｉをとった平面座標上に上記のＸ線強度Ｉ（２θ）をプロットすれば周知の回折線図形が求められる。そして、回折線図形上に現れたＸ線強度ピーク波形の発生角度（２θ）及び発生強度（Ｉ）を観察することにより、試料Ｓの内部構造を分析できる。
（Ｘ線発生装置）
　以下、Ｘ線発生装置２について詳細に説明する。
　図２は図１の矢印Ａに従ってＸ線発生装置２を示している。図３は図２のＢ－Ｂ線に従ってＸ線発生装置２の縦断面構造を示している。図４は図２のＣ－Ｃ線に従ってＸ線発生装置２の平面断面構造を示している。図２及び図４において、Ｘ線発生装置２は、既述の陰極１６と、既述の回転対陰極１７と、その回転対陰極１７を含んだ対陰極ユニット２４と、シール部材としてのベローズ３６とを有している。
　本実施形態ではベローズ３６として溶接ベローズを用いている。溶接ベローズは、薄い板厚の複数の輪状の金属板の外周及び内周を溶接によって順々につなぎ合わせて蛇腹形状にしたものである。ベローズ３６は、矢印Ａ方向から見て円形状であり、全体的には円筒形状である。対陰極１７の外周表面には２つのＸ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂが互いに隣接して並べて設けられている。ベローズ３６の円筒形状の中心軸線Ｘ１はＸ線発生帯２７ＡとＸ線発生帯２７Ｂとが並べられた方向（図４の上下方向）に延びている。
　ベローズ３６の一方の端部（図４の上側の端部）は例えば溶接によって第１のフランジ３６ａに固着されている。ベローズ３６の他方の端部（図４の下側の端部）は例えば溶接によって第２のフランジ３６ｂに固着されている。
　なお、第１のフランジ３６ａ及び第２のフランジ３６ｂの平面形状及び厚さは、必要に応じて、図示した形状以外の任意の形状とすることができる。また、ベローズ３６は、場合によっては、溶接ベローズに代えて成形ベローズ、あるいはその他の構成のベローズによって形成することもできる。成形ベローズは溶接ではなく成形加工によって形成されたベローズである。
　図３及び図４において、ベローズ３６の第１のフランジ３６ａは、金属部材である基体２９にボルトその他の締結手段によって固着されている。基体２９と第１のフランジ３６ａとの間には気密保持用のＯ（オー）リング（すなわち弾性リング）２３が介在している。基体２９と第１のフランジ３６ａとによってケーシング２５が形成されている。ケーシング２５は対陰極１７及び陰極１６を収容するための内部空間Ｈを有している。基体２９（従ってケーシング２５）と陰極１６は一体になっている。
　ケーシング２５の基体２９の一部分に回転対陰極１７で発生したＸ線Ｒ１を取り出すためのＸ線窓２８が設けられている。Ｘ線窓２８はＸ線を通過させることができる材料、例えばＢｅ（ベリリウム）によって形成されている。
　回転対陰極ユニット２４は、回転対陰極１７を支持すると共に回転対陰極１７の外部へ延在する対陰極ハウジング２６を有している。対陰極ハウジング２６は回転対陰極１７を軸線Ｘ０を中心として矢印Ｄのように回転可能に支持している。基体２９及び対陰極ハウジング２６は、例えば銅あるいは銅合金によって形成されている。対陰極ハウジング２６は矢印Ａ方向から見て円筒形状に形成されている。基体２９は矢印Ａ方向から見て円筒形状に形成されている。基体２９は角筒形状であっても良い。
　回転対陰極１７は、熱伝導率の高い材料（例えばＣｕ（銅）又は銅合金）によって形成された基部材の外周面に２種類のＸ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂを並置して設けることによって形成されている。回転対陰極１７は図４において上側が閉じた平面であるカップ状に形成されている。Ｘ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂは回転対陰極１７の中心軸線Ｘ０の延びる方向（すなわち回転対陰極ユニット２４の軸方向）に並べてリング状（すなわち環状）且つ帯状に設けられている。
　Ｘ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂは互いに異なる材料によって形成されており、それぞれが、例えばＣｕ、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ（コバルト）の中から選択される１つの材料によって形成されている。Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏの各材料は、例えばイオンプレーティング、メッキ、焼き嵌め、その他適宜の成膜手法によってＣｕの基部材上に形成されている。Ｘ線焦点Ｆの大きさが０．３ｍｍ×３ｍｍであれば、各Ｘ線発生帯２７Ａ，２７Ｂの軸方向の幅は約５ｍｍに設定される。
　対陰極ハウジング２６は概ね軸線Ｘ０を中心とする円筒形状に形成されている。対陰極ハウジング２６の内部には、図３に示すように、回転対陰極１７と一体である回転軸３０と、回転軸３０を回転駆動する回転駆動装置であるモータ４０と、回転軸３０の周囲に設けられた磁気シール装置３８と、回転対陰極１７を冷却するための水を流す通水路３１と、が設けられている。回転対陰極１７はモータ４０によって駆動されて回転する。回転対陰極１７の回転数は、例えば６，０００ｒｐｍである。
　磁気シール装置３８は、高真空状態であるケーシング２５の内部空間Ｈと、大気圧に通じている対陰極ハウジング２６の内部空間との圧力差を維持するための軸封装置である。磁気シール装置３８は、回転軸３０の外周面上に磁力によって付着している磁性流体を有している。この磁性流体により、磁気シール装置３８の一方の側の高真空と他方の側の大気圧とが維持されている。また、磁性流体は回転軸３０に大きな負荷トルクを与えないので、磁気シール装置３８は回転軸３０の回転を妨げない。
　通水路３１は、対陰極ハウジング２６の後端（図３における左端）に設けられた給水口４６と排水口４７とにつながっている。給水口４６から対陰極ハウジング２６内へ導入された冷却水は通水路３１の往路部を通って回転対陰極１７の内部へ送り込まれ、回転対陰極１７を内側から冷却し、その後、通水路３１の復路部を通って排水口４７から外部へ排出される。
　回転対陰極ユニット２４の内部構造の概略は上記の通りであるが、より具体的には、例えば特開２００８－２６９９３３号公報に開示されているような回転対陰極ユニットの内部構造を採用することができる。
　図３及び図４において、ベローズ３６の第２のフランジ３６ｂは、対陰極ハウジング２６に設けられたフランジ３５に固定されている。ベローズ３６はケーシング２５の内部空間Ｈを大気圧に対して気密に保持している。この内部空間Ｈは図４に示すように排気装置３４につながっている。排気装置３４はこの内部空間Ｈ内の空気を排気してこの内部空間Ｈ内を高真空（以下、単に真空状態ということがある）に維持する。
　排気装置３４は、例えば、ロータリーポンプとターボ分子ポンプとの組み合わせによって構成できる。ロータリーポンプは内部空間Ｈを低真空まで粗く減圧するポンプである。ターボ分子ポンプは、ロータリーポンプによってある程度まで減圧された雰囲気をさらに高真空状態まで排気するポンプである。このターボ分子ポンプの働きにより、回転対陰極１７及び陰極１６の周囲を１０－３Ｐａ以下まで高真空にできる。なお、ケーシング２５の内部を高真空にできるのであれば、ターボ分子ポンプ以外の高真空用ポンプとロータリーポンプ以外の補助ポンプとの組合せを採用することもできる。
　本実施形態において、ケーシング２５は図１のＸ線回折装置１の適所に固定されている。図４においてベローズ３６は自身の中心軸線Ｘ１に沿って伸縮自在な部材である。本実施形態では、回転対陰極１７の回転中心軸線Ｘ０は、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１からずれている。なお、当然ながら、対陰極ハウジング２６の中心軸線Ｘ０をベローズ３６の中心軸線Ｘ１に一致させても良い。
　図４において、ケーシング２５と対陰極ハウジング２６との間にベローズ３６を設けたことにより、第２のフランジ３６ｂがケーシング２５に対して進退移動する場合でも、ベローズ３６の伸縮移動の働きにより、対陰極１７の周りの内部空間Ｈは気密状態を維持できる。本実施形態では、対陰極ハウジング２６と第２のフランジ３６ｂとによって、対陰極１７を支持するための対陰極支持体３２が構成されている。
　図２において、対陰極１７から遠い側（図２の手前側）の第２のフランジ３６ｂの表面３６ｃに、複数（本実施形態では２個）の駆動手段としてのエアシリンダ４１ａ，４１ｂと、複数（本実施形態では２個）の案内手段としてのリニアガイド４２ａ，４２ｂと、複数（本実施形態では４個）の弾性力付与手段としてのアシストユニット４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄと、が設けられている。このように、ベローズ３６の第２のフランジ３６ｂはエアシリンダ４１ａ，４１ｂ、リニアガイド４２ａ，４２ｂ、及びアシストユニット４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの各機器を支持するための支持用プレートとして機能している。これ以降、第２のフランジ３６ｂを支持用プレート３６ｂと言うことがある。
　図４において、リニアガイド４２ａ，４２ｂは、アリ形ユニット５５とアリ溝ユニット５６とを有している。アリ形ユニット５５は、支持用プレート３６ｂの表面３６ｃに固定された支柱５７ａと、支柱５７ａの側面に設けられた被ガイド部材であるアリ形５８とを有している。支柱５７ａ及びアリ形５８はベローズ３６の中心軸線Ｘ１に沿った方向へ延びている。アリ溝ユニット５６は、ケーシング２５を構成している第１のフランジ３６ａに固定された支柱５７ｂと、支柱５７ｂの側面に設けられたガイド部材であるアリ溝部材５９とを有している。支柱５７ｂ及びアリ溝部材５９もベローズ３６の中心軸線Ｘ１に沿った方向へ延びている。
　アリ形５８はアリ溝部材５９のアリ溝に嵌合している。アリ形とアリ溝との嵌合は、長手方向には摺動自在（すなわち滑り移動自在）であり、長手方向と直角の方向には嵌合が外れないような嵌合である。対陰極１７を支持している対陰極支持体３２は、リニアガイド４２ａ，４２ｂによって案内されて矢印Ｅ及び矢印Ｊで示すようにケーシング２５に対して平行移動する。このようなリニアガイド４２ａ，４２ｂの働きにより、対陰極支持体３２は横揺れしないように且つ傾かないように案内される。これにより、対陰極１７は、ケーシング２５の内部空間Ｈ内で横揺れすることなく且つ傾くことなく平行移動できる。
　アリ溝ユニット５６の支柱５７ｂの側面に、第１のストッパ６５ａ及び第２のストッパ６５ｂが設けられている。第１のストッパ６５ａはアリ溝部材５９の対陰極１７に近い側の端部の近傍に配置されている。第２のストッパ６５ｂはアリ溝部材５９の対陰極１７から遠い側の端部の近傍に配置されている。対陰極支持体３２は第１のストッパ６５ａと第２のストッパ６５ｂとによって区画される範囲内で矢印Ｅ方向及び矢印Ｊ方向へ平行移動可能である。
　図２に示したエアシリンダ４１ａ，４１ｂは図３に示すように、シリンダ本体４８と、出力ロッド４９とを有している。シリンダ本体４８は、対陰極１７と反対側の支持用プレート３６ｂの表面３６ｃ上に固定されている。出力ロッド４９の先端はボルト５０によって第１のフランジ３６ａ、すなわちケーシング２５に固定されている。
　シリンダ本体４８には第１のエア接続口５１と第２のエア接続口５２とが設けられている。これらのエア接続口は図示しない空気供給源につながっている。第１のエア接続口５１に空気が供給されると出力ロッド４９が伸長移動する。この伸長移動により支持用プレート３６ｂが矢印Ｅに示すようにケーシング２５から離れる方向へ平行移動する。第２のエア接続口５２に空気が供給されると出力ロッド４９が収縮移動する。この収縮移動により支持用プレート３６ｂが矢印Ｊに示すようにケーシング２５へ向かう方向へ平行移動する。支持用プレート３６ｂが矢印Ｅ方向又は矢印Ｊ方向へ平行移動するとき、それと一体である対陰極１７が同じ方向へ平行移動する。この対陰極１７の平行移動により、対陰極１７上に設けられているＸ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂのいずれかを選択的に陰極１６（図４参照）に対向する位置へ持ち運ぶことができる。
　図５は、図２のＧ－Ｇ線に従ってアシストユニット４３ａの縦方向の断面構造を示している。他のアシストユニット４３ｂ，４３ｃ，４３ｄも同じ構造である。アシストユニット４３ａは、ベローズ３６の第２のフランジである支持用プレート３６ｂに開けられた貫通孔６２と、一端がベローズ３６の第１のフランジ３６ａに当接している圧縮バネ６３と、一端部が支持用プレート３６ｂの貫通孔６２に嵌め込まれたバネカバー６４とを有している。圧縮バネ６３は支持用プレート３６ｂの貫通孔６２を貫通している。
　支持用プレート３６ｂの貫通孔６２に嵌め込まれているバネカバー６４の端部は開口となっており、その反対側の端部は閉じられている。バネカバー６４は閉じられた端部によって圧縮バネ６３を押込んでいる。圧縮バネ６３は押込まれた長さに応じたバネ力（すなわち弾性力）を対陰極支持体３２に付与している。こうして対陰極支持体３２は圧縮バネ６３によって矢印Ｅ方向（すなわち内部空間Ｈから離れる方向）へ付勢されている。
　図４において内部空間Ｈは排気装置３４によって排気されて真空状態に設定されている。このため、対陰極ハウジング２６と支持用プレート３６ｂとから成る対陰極支持体３２は大気圧によって押されて矢印Ｊ方向（すなわち内部空間Ｈへ向かう方向）へ押される傾向にある。図５の圧縮バネ６３による対陰極支持体３２への矢印Ｅ方向への付勢力は、真空吸引される対陰極支持体３２を反対方向へ押し返してバランスをとるための力として作用している。
　本実施形態のＸ線発生装置２は以上のように構成されているので、図４に示すように一方のＸ線発生帯２７Ｂが陰極１６に対向している場合、Ｘ線発生帯２７Ｂを形成している金属に対応した波長のＸ線がＸ線発生帯２７Ｂから全方位へ放出される。そのＸ線の一部がＸ線窓２８から外部へ取り出される。このＸ線Ｒ１が図１においてＸ線分析測定に利用されることは既述の通りである。
　Ｘ線分析測定の条件を変更するために、図４のＸ線発生帯２７ＡからのＸ線が必要になった場合には、図３のエアシリンダ４１ａ及びエアシリンダ４１ｂを同時に作動させて対陰極支持体３２をケーシング２５に近付く方向（矢印Ｊ方向）へ移動させる。対陰極支持体３２を構成する支持用プレート３６ｂが矢印Ｊ方向へ平行移動した場合、図４においてアリ形５８が第１のストッパ６５ａに当たって停止して支持用プレート３６ｂの移動が止まる。こうして、Ｘ線発生帯２７Ａが陰極１６に対向する位置に配置される。この状態で陰極１６から熱電子が放出されると、Ｘ線発生帯２７Ａを形成している金属に対応した波長のＸ線がＸ線発生帯２７Ａから放出され、その一部がＸ線窓２８から外部へ取り出される。
　以上により、図１のＸ線回折装置１においてＸ線発生装置２から取り出すＸ線の波長を測定の種類に応じて変更することができる。図２及び図３のエアシリンダ４１ａ，４１ｂは、対陰極ユニット２４を平行移動させて対陰極１７を平行移動させる。また、図２及び図４のリニアガイド４２ａ，４２ｂは、対陰極１７が正確に平行移動するように対陰極ユニット２４を案内する。そして、図２及び図５のアシストユニット４３ａ～４３ｄは、図４の排気装置３４によって吸引される対陰極ユニット２４に対して反対方向へバイアス力を付与することにより、対陰極１７の平行移動が滑らかになるようにする。
　本実施形態では、駆動手段としてのエアシリンダ４１ａ，４１ｂ、案内手段としてのリニアガイド４２ａ，４２ｂ及び弾性力付与手段としてのアシストユニット４３ａ～４３ｄの全ての要素が、１つの部材である支持用プレート３６ｂ、すなわちベローズ３６の第２のフランジ３６ｂの上にまとめて設けられているので、Ｘ線発生装置２の全体の構成が非常に小型にまとまっている。
　また、図２において、ベローズ３６の第２のフランジである支持用プレート３６ｂの表面３６ｃはベローズ３６の中心軸線Ｘ１に直交している。２つのエアシリンダ４１ａ及び４１ｂはこの表面３６ｃ内の異なった位置に設けられている。また、エアシリンダ４１ａ及び４１ｂはベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して均等に設けられている。
　さらに、２つのリニアガイド４２ａ及び４２ｂも表面３６ｃ内の異なった位置に設けられている。また、リニアガイド４２ａ及び４２ｂもベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して均等に設けられている。さらに、４つのアシストユニット４３ａ～４３ｄも表面３６ｃ内の異なった位置に設けられている。また、アシストユニット４３ａ～４３ｄもベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して均等に設けられている。
　本明細書において複数の部材が均等であるとは、それらの部材に等しい力を同じ方向へ付加したときにそれらの力を合成した力である合成力の作用点がシール部材としてのベローズ３６の中心軸線Ｘ１と略一致することになるような、複数の部材の配置態様のことである。ここで、「略一致」の「略」とは、図３及び図４に示すように対陰極支持体３２によって支持された対陰極ユニット２４が、大きく傾くことなく実用上支障なく平行移動できる程度に合成力の作用点が中心軸線Ｘ１からズレる場合も含む意味である。
　具体的には、図２において、２つのエアシリンダ４１ａ及び４１ｂに等しい大きさの力を同じ方向へ付加したとき、その合成力の作用点はベローズ３６の中心軸線Ｘ１と略一致する。より具体的には、エアシリンダ４１ａとエアシリンダ４１ｂは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して点対称の位置関係にある。また、エアシリンダ４１ａとエアシリンダ４１ｂは、第２のフランジ３６ｂの表面３６ｃ内において、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１を通る線Ｃ－Ｃに関して線対称の位置関係にある。また、エアシリンダ４１ａとエアシリンダ４１ｂは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１から等距離で且つ角度１８０°の等間隔に配置されている。
　また、２つのリニアガイド４２ａ及び４２ｂに等しい大きさの力を同じ方向へ付加したとき、その合成力の作用点はベローズ３６の中心軸線Ｘ１と略一致する。具体的には、リニアガイド４２ａとリニアガイド４２ｂは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して点対称の位置関係にある。また、リニアガイド４２ａとリニアガイド４２ｂは、第２のフランジ３６ｂの表面３６ｃ内において、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１を通る線Ｂ－Ｂに関して線対称の位置関係にある。また、リニアガイド４２ａとリニアガイド４２ｂは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１から等距離で且つ角度１８０°の等間隔に配置されている。
　さらに、４つのアシストユニット４３ａ～４３ｄは中心軸線Ｘ１を中心とする仮想の正方形Ｋの４つの角部に配置されている。このため、アシストユニット４３ａ～４３ｄに等しい大きさの力を同じ方向へ付加したとき、その合成力の作用点はベローズ３６の中心軸線Ｘ１と略一致する。具体的には、アシストユニット４３ａ～４３ｄは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して点対称の位置関係にある。また、アシストユニット４３ａ～４３ｄは、第２のフランジ３６ｂの表面３６ｃ内において、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１を通る線Ｂ－Ｂ及び線Ｃ－Ｃのそれぞれの線に関して線対称の位置関係にある。また、リニアガイド４２ａとリニアガイド４２ｂは、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１から等距離で且つ角度９０°の等間隔に配置されている。
　以上のように、複数のエアシリンダ４１ａ，４１ｂ、複数のリニアガイド４２ａ，４２ｂ、及び複数のアシストユニット４３ａ～４３ｄは、それぞれ、ベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して均等に配置されているので、エアシリンダ４１ａ，４１ｂによって駆動されて対陰極ユニット２４がケーシング２５に対して進退移動するときには、対陰極１７は横揺れすることなく且つ傾くことなく極めて正確に平行移動する。従って、図４においてＸ線発生帯２７ＡとＸ線発生帯２７Ｂは陰極１６に対して同じ距離及び同じ角度で陰極１６に対向することができる。つまり、Ｘ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂに関して陰極１６に対する正確な再現性のある位置精度を得ることができる。その結果、Ｘ線発生帯２７Ａ及び２７Ｂから異なった波長のＸ線を同じ条件で発生させることができる。
　（他の実施形態）
　以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
　例えば、上記の実施形態では、図２において、２つのエアシリンダ４１ａ，４１ｂ及び２つのリニアガイド４２ａ，４２ｂをベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して等距離且つ等角度間隔に設けた。これに代えて、３つ以上のエアシリンダ及びリニアガイドをベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して等距離且つ等角度間隔に設けることもできる。もちろん、３つ以上のアシストユニットをベローズ３６の中心軸線Ｘ１に関して等距離且つ等角度間隔に設けることもできる。
　上記実施形態では、図２に示したように、４つのアシストユニット４３ａ～４３ｄをベローズ３６の中心軸線Ｘ１を中心とする仮想の正方形Ｋの４つの頂点上に設置した。これに代えて、図６に示すように、４つのアシストユニット４３ａ～４３ｄをベローズ３６の中心軸線Ｘ１を中心とする仮想の長方形Ｌの４つの頂点上に設置してもよい。もちろん、アシストユニットに限られず、複数のエアシリンダ及び複数のリニアガイドを仮想の長方形Ｌの４つの頂点上に設置することもできる。
　上記実施形態では、図４に示したように、シール部材としてベローズ３６を採用した。これに代えて、図７に示すように、弾性部材であるＯ（オー）リング６７をシール部材として用いることができる。この場合でも、リニアガイド４２ａ，４２ｂはＯリング６７の中心軸線Ｘ１に関して均等に配置される。また、リニアガイド４２ａ，４２ｂに限られず、図２のエアシリンダ４１ａ，４１ｂ及びアシストユニット４３ａ～４３ｄもＯリング６７の中心軸線Ｘ１に関して均等に配置される。なお、図７において、符号６７ｄはＯリング６７の中心点である。符号３６ｂはエアシリンダ、リニアガイド、アシストユニットを支持する支持用プレートである。
　上記の実施形態では図２に示すように仮想の正方形Ｋの４つの角部にアシストユニット４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを配置した。しかしながら、これに代えて、合成力の作用点がシール部材としてのベローズ３６の中心軸線Ｘ１と略一致するという条件が満たされる限りにおいて、アシストユニット４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを配置する位置を正方形Ｋ上の任意の６ヶ所，８ヶ所，１０ヶ所、等とすることができる。
　図８は、さらに他の実施形態を示している。この実施形態においては、１つのＸ線発生帯２７Ｂが第１の金属３３ａと第２の金属３３ｂの２種類の金属によって形成されている。これらの金属３３ａ及び３３ｂは回転体陰極１７の周方向に沿って交互に配置されている。第１の金属３３ａは例えばＣｕ（銅）であり、第２の金属３３ｂは例えばＭｏ（モリブデン）である。
　このように１つのＸ線発生帯を異なった種類の金属によって形成するのは、１つのＸ線発生帯から異なった波長（すなわち異なったエネルギ）のＸ線を発生させるためである。このようなＸ線発生構造は、例えば特許第５４３７１８０号にストライプ状ターゲットとして開示されている。
　なお、本実施形態において１つのＸ線発生帯を形成する金属の種類は３種類以上としても良い。
　１．Ｘ線回折装置（Ｘ線分析装置）、２．Ｘ線発生装置、３．ゴニオメータ、４．θ回転台、５．２θ回転台、６．検出器アーム、７．発散スリット、１０．試料ホルダ、１１．散乱スリット、１２．受光スリット、１３．２次元Ｘ線検出器（Ｘ線検出手段）、１４．２次元センサ、１６．陰極、１７．回転対陰極、２３．Ｏリング、２４．対陰極ユニット、２５．ケーシング、２６．対陰極ハウジング、２７Ａ，２７Ｂ．Ｘ線発生帯、２８．Ｘ線窓、２９．ケーシングの基体、３０．回転軸、３１．通水路、３２．対陰極支持体、３５．対陰極ハウジングのフランジ、３６．ベローズ（シール材）、３６ａ．第１のフランジ、３６ｂ．第２のフランジ（支持用プレート）、３６ｃ．第２フランジの表面、３８．磁気シール装置、４０．モータ（回転駆動装置）、４１ａ，４１ｂ．エアシリンダ（駆動手段）、４２ａ，４２ｂ．リニアガイド（案内手段）、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ．アシストユニット（弾性力付与手段）、４６．給水口、４７．排水口、４８．シリンダ本体、４９．出力ロッド、５０．ボルト、５１．第１のエア接続口、５２．第２のエア接続口、５５．アリ形ユニット、５６．アリ溝ユニット、５７ａ，５７ｂ．支柱、５８．アリ形、５９．アリ溝部材、６２．貫通孔、６３．圧縮バネ、６４．バネカバー、６５ａ．第１のストッパ、６５ｂ．第２のストッパ、６７．Ｏ（オー）リング、Ｈ．内部空間、Ｃｆ．集中円、Ｃｇ．ゴニオメータ円、Ｆ．Ｘ線焦点、Ｒ１．Ｘ線、Ｒ２．回折Ｘ線、Ｘ０．対陰極の軸線、Ｘ１．ベローズの中心軸線、θ．Ｘ線入射角度、２θ．回折角度、ω、中心軸線

Claims (11)

  1. 　電子を発生する陰極と、
    　該陰極に対向して設けられると共に互いに隣接して並んだ少なくとも２つのＸ線発生帯を備えた対陰極と、
    　前記陰極及び前記対陰極を収容する内部空間を有すると共に前記陰極と一体であるケーシングと、
    　前記対陰極を前記ケーシングに対して移動させる複数の駆動手段と、
    　前記ケーシングに対する前記対陰極の移動を案内する複数の案内手段と、
    　前記ケーシングの内部空間を気密に保持すると共に自身の中心軸線が前記少なくとも２つのＸ線発生帯が並んでいる方向と平行の方向に延びているシール部材と、
    を有しており、
    　前記複数の駆動手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けられており、
    　当該複数の駆動手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けられており、
    　前記複数の案内手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けられており、
    　当該複数の案内手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けられている
    ことを特徴とするＸ線発生装置。
  2. 　前記複数の駆動手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
  3. 　前記複数の駆動手段は、前記シール部材の中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
  4. 　前記複数の案内手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
  5. 　前記複数の案内手段は、前記シール部材の中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
  6. 　前記ケーシングの内部空間を排気して減圧する排気手段と、
    　前記対陰極を前記ケーシングの内部空間から出る方向へ付勢する複数の弾性力付与手段と、を有しており、
    　前記複数の弾性力付与手段は前記シール部材の中心軸線に直交する面内の異なる位置に設けられており、
    　当該複数の弾性力付与手段は前記シール部材の中心軸線に関して均等に設けられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
  7. 　前記複数の弾性力付与手段は、前記シール部材の中心軸線に対して互いに等距離であって且つ当該中心軸線の周りに互いに等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項６記載のＸ線発生装置。
  8. 　前記複数の弾性力付与手段は、前記シール部材の中心軸線に直交する面内において当該中心軸線に対して点対称又は当該中心軸線を通る線に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項６記載のＸ線発生装置。
  9. 　前記シール部材はベローズであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
  10. 　前記駆動手段は空気の力によって出力ロッドを進退移動させるエアシリンダであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載のＸ線発生装置と、当該Ｘ線発生装置から発生したＸ線を用いるＸ線光学系とを有することを特徴とするＸ線分析装置。
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