(57)【要約】【課題】  結晶子の方位や結晶の配向の程度等を極点図を用いて視覚的に明確、簡単且つ迅速に把握できるようにする。【解決手段】  極点図のためのデータを得るＸ線測定装置と、そのＸ線測定装置によって得られた測定データを記憶するメモリと、画像を表示する表示装置と、メモリに記憶されたデータに基づいて表示装置に表示するための画像データを生成する画像データ生成回路とを有するＸ線回折装置である。画像データ生成回路は、メモリに記憶された極点図のためのデータに基づいて、極点図に対応した球面表示データであって球の中心が方位の原点である球面表示データを生成する。表示装置はその球面表示データに基づいて極点図を３次元球面図３４によって球体表示する。極点図を本来の姿である球面分布で表示するので見易くて正確な判定ができる。【選択図】        図６
2006071377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にＸ線を照射し、前記試料からの回折Ｘ線を測定し、そのデータを極点図で表示するＸ線回折装置において、
前記試料からの回折Ｘ線を測定し、そのデータを得る回折Ｘ線測定手段と、
該回折Ｘ線測定手段によって得られたデータを記憶するデータ記憶手段と、
画像を表示する表示手段と、
前記データ記憶手段に記憶されたデータに基づいて前記表示手段に表示するための画像データを生成する画像データ生成手段とを有し、
該画像データ生成手段は、前記データ記憶手段に記憶された前記データに基づいて、前記試料の回折ベクトルおよび該回折ベクトルの方向の回折Ｘ線強度分布を球面で表示する球面表示データであって、球面表示の座標原点である球の中心が前記回折ベクトルの始点であり、球面上の座標が前記回折ベクトルの終点である球面表示データを生成し、
前記表示手段は前記球面表示データに基づいて前記試料の極点図を球体表示する
ことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線回折装置において、
前記画像データ生成手段は測定された前記データに基づいて半球表示データを生成すると共に、前記半球表示データに基づいて残りの半球分の表示データを演算によって生成し、
前記表示手段は前記極点図を球体表示する
ことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のＸ線回折装置において、
前記画像データ生成手段は、前記球面表示データに基づいて該球面表示データにおける座標原点を中心として当該表示球体を任意の方向へ任意の角度回転させた場合に相当する球面表示データを演算によって求め、
前記表示手段は、球体表示を該表示球体の座標原点を中心として回転させる表示を行う
ことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記データ記憶手段に記憶されたデータに基づいて、極点に相当するピークを求めるピークサーチ手段をさらに有し、
前記画像データ生成手段は求められた前記ピークの球面座標と座標原点とを結ぶ線に相当する画像データを生成し、
前記表示手段は極点図の球体表示に加えて前記ピークの球面座標と座標原点とを結ぶ線を表示する
ことを特徴とするＸ線回折装置。
【請求項５】
請求項３記載のＸ線回折装置において、
前記画像データ生成手段は、前記球面表示データにおける座標原点を中心として当該表示球体を任意の方向へ任意の角度回転させた場合に相当する球面表示データを演算によって求めると共に、演算によって求めた該球面表示データを立面地形図、平面地形図、等高線表示図に変換し、
前記表示手段は、球体表示を該表示球体の座標原点を中心として回転させる表示を行うと共に、前記球面表示データから変換された立面地形図、平面地形図、等高線表示図のうちいずれか１つを同一画面上に同時に表示する
ことを特徴とするＸ線回折装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極点図を得るためのＸ線回折装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶は、原子から成る固体であって、その原子が３次元空間で周期的に同じ様式を繰り返すような配列をとっているものである。また、結晶格子は、結晶を構成する複数の原子の配列によって形成される枠組みである。この結晶格子内の点が格子点である。全ての格子点は、互いに平行で等間隔な平面群の上に載せることができ、このような平面は格子面と呼ばれる。結晶内において複数の格子面は互いに平行に並び、結晶に入射するＸ線の波長と複数の格子面の間隔との間で、いわゆるブラッグの回折条件が満足されると、各格子面で散乱したＸ線が互いに強め合って、特定の角度方向に強度の強いＸ線が出る。この強度の強いＸ線が回折線である。
【０００３】
また、単結晶は、結晶内部の全体にわたって完全に原子配列の向き（すなわち、結晶軸の方向）が揃っている結晶のことである。また、多結晶は、それぞれが特定の原子配列の方向を持った多数の結晶粒の集合体である。ここで、特定の原子配列の方向を持った１つの結晶粒は単結晶と見なすことができる結晶の集まりということができるものであり、この結晶粒は結晶子と呼ばれることもある。
【０００４】
一般に、結晶を中心とする球（いわゆる、投影球）と、結晶の格子面の法線との交点を極という。図１３において、符号Ｃを結晶とし、その周りに投影球ＳＰを考えたとき、例えば（００１）面、（１００）面の各格子面に対する極は、投影球ＳＰ上で（００１）及び（１００）で示す点である。この投影球ＳＰをポーラーネット（Polar Net）ＰＮ上にステレオ投影、すなわち平射投影することによってそのポーラーネットＰＮ上に得られる図形が極点図である。この極点図は極図形と呼ばれることもある。この極点図を用いれば、多結晶の配向状態、すなわち多結晶の方位を適切に表示できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この極点図を得るためのＸ線回折装置として、次のような装置が知られている。すなわち、この装置では、試料に対するＸ線入射角度θを所定角度に保持し、Ｘ線検出器によって検出するＸ線の回折角度２θを所定角度に保持し、試料のあおり角度χ及び試料の面内回転角度φを変化させながら、あおり角度χ及び面内回転角度φで特定される個々の試料位置における回折線の強度Ｉを測定する。そして、測定によって得られた（χ、φ、Ｉ）のデータを
χ＝α、  φ＝β  ……  （１）
の式、あるいはその他適宜の換算式を用いて極点データ（α，β，Ｉ）に変換し、図１４に示すポーラーネット上にプロットすることにより、極点図を得ることができる。なお、上記の（１）式あるいはその他の換算式については後で説明する。特許文献１の図８には、そのようにして得られた極点図の一例が示されている。特許文献１の図８に示された姿の極点図は、Ｘ線強度を等高線によって表示しており、それ故、このような極点図は等高線表示図（Contour Map）と呼ばれている。極点図を等高線表示図の姿でＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Device）等といった画像表示装置を用いて画像として表示することは従来から行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０５６３０４号公報（第２頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
等高線表示図の姿で２次元的、すなわち平面的に描かれた極点図は、熟練者にとっては有益な情報を提供する非常に便利な図である。しかしながら、この極点図は、本来は球面上に点在する極を平面上にステレオ投影したものであるので、複数の極の間の位置関係がゆがんでいる状態になっている。従って、熟練者でない者にとっては、分かり難い面を持った図であると言えるかもしれない。以下、このことについて説明する。
【０００８】
例えば、立方晶で（１１１）面に対応する２θ角で極点図を測定すると、極点図上には図１５に示すような４つの等価な回折面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に由来するピークが観測される。ｃ軸が試料面法線ＳＮと一致する場合には、各ピークを示すベクトルは図１６（ａ）に符号Ｐ１〜Ｐ４で示す方向にあり、極点図上では図１６（ｂ）に符号Ｐ１〜Ｐ４で示すように表現される。
【０００９】
また、図１５のｃ軸が試料面法線ＳＮから少しずれた場合には、各ピークを示すベクトルは図１７（ａ）に符号Ｐ１〜Ｐ４で示す方向にあり、極点図上では図１７（ｂ）に符号Ｐ１〜Ｐ４で示すように表現される。図１７（ａ）から理解できるように、球面表示の場合には、ベクトルＰ１〜Ｐ４間の幾何学的な関係、例えばベクトルＰ１〜Ｐ４の成す角度等は、結晶子の方位（今の場合はｃ軸）が試料面法線ＳＮの方向からずれていても変わらない。
【００１０】
一方、図１７（ｂ）に示すポーラーネット上ではｃ軸の方向が変わると、ピークの位置関係がゆがんだ状態で視認される。このように、ピークの位置関係がゆがんでしまうと、熟練者でない者にとっては、ピークとピークとの関係が分かり難くなってしまうおそれがある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、結晶子の方位や結晶の配向の程度等を極点図を用いて視覚的に明確、簡単且つ迅速に把握できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るＸ線回折装置は、試料にＸ線を照射し、前記試料からの回折Ｘ線を測定し、そのデータを極点図で表示するＸ線回折装置において、前記試料からの回折Ｘ線を測定し、そのデータを得る回折Ｘ線測定手段と、該回折Ｘ線測定手段によって得られたデータを記憶するデータ記憶手段と、画像を表示する表示手段と、前記データ記憶手段に記憶されたデータに基づいて前記表示手段に表示するための画像データを生成する画像データ生成手段とを有し、該画像データ生成手段は、前記データ記憶手段に記憶された前記データに基づいて、前記試料の回折ベクトルおよび該回折ベクトルの方向の回折Ｘ線強度分布を球面で表示する球面表示データであって、球面表示の座標原点である球の中心が前記回折ベクトルの始点であり、球面上の座標が前記回折ベクトルの終点である球面表示データを生成し、前記表示手段は前記球面表示データに基づいて前記試料の極点図を球体表示することを特徴とする。
【００１３】
極点図を２次元的な等高線表示図によって表示するようにした従来のＸ線分析装置では、表示される複数の極点間の位置関係が実際の球面上での位置関係に対してゆがみを生じるので、複数の極点の位置関係、すなわち物質内の複数の結晶子の方位、を視覚的に迅速に正確に把握することが難しかった。これに対し、本発明に係るＸ線回折装置によれば、極点図を球体表示するようにしたので、結晶子の方位を視覚的にきわめて容易且つ正確に判定できる。
【００１４】
次に、本発明に係るＸ線回折装置において、前記画像データ生成手段は測定された前記データに基づいて半球表示データを生成すると共に、前記半球表示データに基づいて残りの半球分の表示データを演算によって生成し、前記表示手段は前記極点図を球体表示することが望ましい。
【００１５】
２次元的な等高線表示図によって極点図を表示する場合は、半球分の極点図データがあれば十分である。また、通常のＸ線測定装置においては、試料の裏側にＸ線を当てて測定を行うことが難しいので、得られる測定データは試料の半球分のデータであることが多い。半球分のデータだけに基づいて極点図を球体表示すると、表示される球体の極点図は半球分だけとなり、残りの半球には極点図が表示されないことになる。この状態では、結晶子の方位を視覚的に正確に判断しようという本願発明の目的が不十分になる場合があるかもしれない。
【００１６】
これに対し、上記のように、極点図の球面表示データのうちの残り半分のデータを演算によって求め、その演算した半球分のデータを測定によって求めた半球分のデータにつなぎ合わせて表示すれば、極点図を球面全体によって表示できるようになる。こうすれば、結晶子の方位の判定をさらに一層明確にできるようになる。特に、一対の半球をつなぎ合わせる部分のＸ線強度の変化の様子を把握することが容易となる。
【００１７】
次に、本発明に係るＸ線回折装置において、前記画像データ生成手段は、前記球面表示データに基づいて該球面表示データにおける座標原点を中心として当該表示球体を任意の方向へ任意の角度回転させた場合に相当する球面表示データを演算によって求め、前記表示手段は、球体表示を該表示球体の座標原点を中心として回転させる表示を行うことが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、試料を固定するときに生じる位置や向きのずれや、試料そのものが持つ方位のずれ等があっても、表示球体を回転して観察したい角度位置で見ることができ、より正確な判定を行うことができる。
【００１９】
次に、本発明に係るＸ線回折装置は、前記データ記憶手段に記憶されたデータに基づいて極点に相当するピークを求めるピークサーチ手段をさらに有することができる。そしてこの場合には、前記画像データ生成手段は求められた前記ピークの球面座標と座標原点とを結ぶ線に相当する画像データを生成し、そして、前記表示手段は極点図の球体表示に加えて前記ピークの球面座標と座標原点とを結ぶ線を表示することが望ましい。また、座標原点からピーク座標に向かう矢印で表示することがより望ましい。こうすれば、観察者は、表示された線や矢印を見ることにより、極点の位置を極めて容易且つ正確に判定できる。
【００２０】
次に、本発明に係るＸ線回折装置において、前記画像データ生成手段は、前記球面表示データにおける座標原点を中心として当該表示球体を任意の方向へ任意の角度回転させた場合に相当する球面表示データを演算によって求めると共に、演算によって求めた該球面表示データを立面地形図、平面地形図、等高線表示図に変換し、前記表示手段は、球体表示を該表示球体の座標原点を中心として回転させる表示を行うと共に、前記球面表示データから変換された立面地形図、平面地形図、等高線表示図のうちいずれか１つを同一画面上に同時に表示することが望ましい。こうすれば、観察者は球体表示とともに、立面地形図、平面地形図、等高線表示図のいずれか１つを観察することにより、極点の位置を極めて容易且つ正確に判定できる。
【００２１】
なお、本発明において回折Ｘ線測定手段によって求められるデータと、極点図を球体表示する際の球面上の座標との関係を説明すれば、次の通りである。
極点測定データは、図１８（ａ）において、回折ベクトルｄと試料面法線ベクトルｎの成す角から定義されるαと、試料面法線周りの回転角βとによって表わされる。ここで、回折ベクトルｄは、出射Ｘ線方向の単位ベクトルをｓとし、入射Ｘ線方向の単位ベクトルをｓ０として、
ｄ＝ｓ−ｓ０
で与えられる。また、αは次式で定義される。
α＝９０°−（ｎとｄの成す角）
【００２２】
（α，β）で与えられる測定点と、球面上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）との関係式は、
ｘ＝ｃｏｓαｃｏｓβ、  ｙ＝ｃｏｓαｓｉｎβ、  ｚ＝ｓｉｎα
となる。
【００２３】
次に、測定点（α，β）と装置のゴニオメータ角との対応を図２（ａ）に示した反射法を例にとって説明する。図１８（ｂ）に示すように、試料のあおり角をχとし、試料面法線回りの回転角をφとする。ｓ０，ｓの張る平面と試料面との成す角が０°になる時をχ＝０、成す角が９０°になる時をχ＝９０とすると、
χ＝α、  φ＝β  ……  （１）
が成り立つ。このようなゴニオメータ角度から（α，β）への変換は図１のＸ線測定装置２によって行われる。例えば、インプレーン回折装置から極点データ（α，β，Ｉ）を得る方法は上記の特許文献１に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係るＸ線回折装置をその実施形態を例示して説明する。なお、本発明がその実施形態に限定されないことはもちろんである。
図１は、本発明に係るＸ線回折装置の一実施形態を示している。ここに示すＸ線回折装置１は、回折Ｘ線測定手段としてのＸ線測定装置２と、制御装置３と、表示手段としての表示装置４と、印字装置であるプリンタ６と、そしてキーボード、マウス等といった入力装置７とを有する。
【００２５】
Ｘ線測定装置２は、例えば、図２（ａ）に示す反射法極点測定装置２Ａ又は図２（ｂ）に示す透過法極点測定装置２Ｂによって構成される。測定に際しては反射法極点測定装置２Ａ及び透過法極点測定装置２Ｂのいずれか一方が用いられるのであるが、いずれの測定装置を選択するかは、試料Ｓの入射Ｘ線に対するあおり角度χの測定範囲に応じて決定する。
【００２６】
図２（ａ）の反射法極点測定装置２Ａは、試料ＳのＸ線入射側にＸ線源８ａ及び発散規制スリット９ａを有する。また、試料ＳのＸ線出射側にＸ線カウンタ１１ａ及び受光スリット１２ａとを有する。Ｘ線源８ａは、例えば、通電によって発熱して熱電子を放出するフィラメントすなわち陰極と、その陰極に対向して配置されるターゲットすなわち対陰極とによって構成される。より詳しくは、Ｘ線源８ａは、フィラメントから放出された熱電子がターゲット上に衝突する領域であるＸ線焦点によって形成される。本実施形態の反射法極点測定装置２Ａでは、Ｘ線源８ａからポイントフォーカスのＸ線を取り出すことにする。しかし、ラインフォーカスを取り出すようにしても良いことは、もちろんである。
【００２７】
試料Ｓは図示しない試料支持装置によって支持されている。この試料支持装置は、試料Ｓをあおり軸線χ及び面内回転軸線φの２軸線を中心として回転可能に支持する。また、この試料支持装置には、試料Ｓをあおり軸線χの回りに回転駆動する回転駆動装置が付設され、さらに、試料Ｓを面内回転軸線φの回りに回転駆動する回転駆動装置が付設される。これらの回転駆動装置は、例えば、サーボモータ、パルスモータ等といった回転速度を制御可能な電動モータを動力源として構成できる。実際の測定にあたっては、試料Ｓの入射Ｘ線に対するあおり角度χを所定のステップ角度、例えば３°又は５°で変化させ、さらに、個々のあおり角度χにおいて面内回転角度φを０°〜３６０°の範囲で連続的又は間欠的に回転させながら、試料Ｓから出る回折線の強度Ｉを所定間隔の面内回転角度ごとにＸ線カウンタ１１ａによって測定する。これにより、（χ、φ、Ｉ）の組み合わせから成る測定データが得られる。さらに、（χ，φ）を上記の（１）式、あるいは必要に応じて選定されるその他の変換式を用いて（α，β）に変換し、これにより、極点データ（α，β，Ｉ）が得られる。
【００２８】
一方、図２（ｂ）の透過法極点測定装置２Ｂは、試料ＳのＸ線入射側にＸ線源８ｂ及び発散規制スリット９ｂを有する。また、試料ＳのＸ線出射側にＸ線カウンタ１１ｂ及び受光スリット１２ｂを有する。本実施形態のＸ線源８ｂからはラインフォーカスのＸ線を取り出すことにする。しかし、ポイントフォーカスを取り出すようにしても良いことは、もちろんである。この透過法極点測定装置２Ｂにおいても、試料Ｓは駆動装置によって駆動されて、所定のステップ角度であおり軸線χの回りにあおり回転し、面内回転軸線φの回りに面内回転し、それらの回転の間に（χ、φ、Ｉ）のデータを測定する。さらに、図１のＸ線測定装置２内で（χ，φ）を（α，β）に変換し、極点データ（α，β，Ｉ）を得る。反射法極点測定装置２Ａ及び／又は透過法極点測定装置２Ｂによって得られた（α，β，Ｉ）の極点データは、図１において、制御装置３へ伝送される。
【００２９】
図１において、制御装置３はコンピュータを用いて構成されている。具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１８と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１９と、外部記憶装置としてのハードディスク２１と、それらの機器を結ぶバス２２とを有する。バス２２には、データ処理部２３、データ解析部２４、及び画像データ生成部２６が接続される。また、画像データ生成部２６には、ビデオメモリ２７及びＤ／Ａコンバータ２８が順次に接続される。そして、コンバータ２８の出力端子に表示装置４が接続される。ハードディスク２１の内部には、極点測定を行うためのプログラムソフト１３が格納され、さらに、Ｘ線測定装置２によって求められた極点データ（α，β，Ｉ）を記憶するためのデータファイル１４が設けられる。
【００３０】
データ処理部２３は、Ｘ線測定装置２によって求められた極点データ（α，β，Ｉ）に対して、解析をし易くするための処理、例えば、平滑化処理、バックグラウンド除去処理等を行う。このデータ処理部２３は、単独の回路として構成することもできるし、あるいは、ハードディスク２１内のプログラム１３の中にソフト的に組み込むこともできる。
【００３１】
データ解析部２４は、Ｘ線測定装置２によって求められた極点データ（α，β，Ｉ）を直接に又はデータ処理部２３を介して間接的に取り込んで、希望の解析を行う。ここで言う解析とは、測定されたデータに基づいて新たな情報を作成する処理のことを言う。このような解析処理としては、例えば、求められた測定データをグラフとして表示したときに得られるピーク波形のピーク値を求める処理、いわゆるピークサーチが考えられる。このデータ解析部２４は、単独の回路として構成することもできるし、あるいは、ハードディスク２１内のプログラムの中にソフト的に組み込むこともできる。
【００３２】
画像データ生成部２６は、周知のように、３次元画像処理部及び２次元画像処理部を有し、Ｘ線測定装置２によって求められた（α，β，Ｉ）の極点データを表示装置４の画面上に３次元的、２次元的、及び／又は１次元的に表示するためのデータ処理を行う。この画像データ生成部２６も、単独の回路として構成することもできるし、あるいは、ハードディスク２１内のプログラムの中にソフト的に組み込むこともできる。
【００３３】
ビデオメモリ２７は、例えば、Ｂ（青），Ｇ（緑），Ｒ（赤）のそれぞれに関する１フレーム分の複数の画素の色データを格納するためのメモリである。また、Ｄ／Ａコンバータ２８は、ビデオメモリ２７に格納された各画素に対応するデジタル色信号を表示装置４の駆動に適したアナログ信号に変換する。表示装置４がデジタル信号に対応した機器である場合には、このＤ／Ａコンバータ２８は不要である。
【００３４】
画像データ生成部２６は、入力された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて、例えば、次のような処理を行う。
（ａ）３次元座標空間内における３次元モデル（すなわち３次元物体、すなわち３次元オブジェクト）の形状をポリゴンを単位とするポリゴンメッシュによって演算によって定義する。具体的には、３次元モデルの頂点の座標、境界線、及び面を表現する方程式のパラメータ等を定義する。
【００３５】
（ｂ）以上で求められた３次元モデルデータは仮想的に設定された原点を基準とする絶対座標であるが、これを、与えられたある視点位置を基準としたスクリーン空間上の座標値に置き換える。スクリーン空間というのは２次元空間のことであり、このステップにおいて、３次元画像データが２次元画像データに変換される。
【００３６】
（ｃ）以上で求められた２次元化されたポリゴンにより、Ｂ，Ｇ，Ｒのビデオ信号を生成する。このとき、見えない部分を表示しない処理（すなわち、陰面処理）等が行われる。
【００３７】
以下、上記構成より成るＸ線回折装置の動作について説明する。
まず、図２（ａ）の反射法極点測定装置２Ａ及び／又は図２（ｂ）の透過法極点測定装置２Ｂを用いて、試料Ｓについてのあおり角度χ、面内回転角度φ、回折線強度Ｉを測定する。あおり角度χについては、例えば０°〜９０°を測定範囲とする。また、面内回転角度φについては、例えば０°〜３６０°を測定範囲とする。また、あおり角度χを変化させる際のステップ角度は、例えば３°又は５°とする。これらの範囲は、部分極点を求める場合のように、例えば、あおり角χ：３０°〜６０°、面内回転角度φ：０°〜９０°のように、測定の種類に応じて適宜に変更して設定される。この測定により、複数の（χ，φ，Ｉ）のデータが得られ、さらに、（χ，φ）→（α，β）の変換により、極点データ（α，β，Ｉ）が得られる。ＣＰＵ１７は、得られた複数の（α，β，Ｉ）のデータをプログラム１３に従ってハードディスク２１内のデータファイル１４に記憶する。また、ＣＰＵ１７はデータファイル１４に記憶されたデータをデータ処理部２３、データ解析部２４、画像データ生成部２６等へ送る。
【００３８】
従来の装置では、以上のようにして求められた（α，β，Ｉ）の極点データを図１４のポーラーネット上にプロットすることによって、例えば、図３に示す２次元的な等高線表示図（Contour Map）３１を作成していた。本実施形態においても、図１の画像データ生成部２６はそのような等高線表示図３１を画像表示するための画像データを生成する。そして、必要に応じてその等高線表示図３１を表示装置４の画面上に表示する。また、必要に応じてその等高線表示図３１をプリンタ６によって印字する。
【００３９】
表示装置４の画面上に表示される等高線表示図３１は、白黒の単色表示であっても良いし、白黒以外の任意の１色の単色表示であっても良いし、あるいは、等高線が示す強度に応じて色相が変化するようなカラー表示であっても良い。なお、図３及びこれ以降の図面において、ＳＮ（Sample Normal）は試料面法線方向を示し、ＲＤ（Rolling Direction）は圧延方向を示し、ＴＤ（Transverse Direction）は横方向を示している。ここで、圧延方向ＲＤは、試料Ｓが圧延処理によって形成される膜材料等であることを念頭に置いた場合の圧延方向という意味であり、圧延処理を受けることなく形成された物質に関しては必ずしも該当する方向が存在しないかもしれない。しかしながら、そのような圧延処理を受けない物質に関しても慣習的に何等かの特徴的な方向を圧延方向と称することが多いので、本実施形態でもＲＤの称呼を用いるものとする。なお、ＳＮ軸、ＲＤ軸及びＴＤ軸は色分けして表示した方が見易くなる。例えば、ＳＮ軸を黄色で表示し、ＲＤ軸を赤色で表示し、ＴＤ軸を緑色で表示することができる。
【００４０】
等高線表示図３１において、等高線は回折線強度の等しい位置をつないだ線を示しており、強度の強さは、線の色相、もしくは色の濃淡、もしくは線のスタイル（例えば、実線、破線、鎖線等）を変えることで表現される。図中、符号Ｑ１及びＱ２で示す部分は最も強い回折線が測定された点を示している。熟練した測定者であれば、この等高線表示図３１を見ることにより、試料Ｓ内の結晶子の方位を迅速且つ正確に判定できると思われる。しかしながら、熟練者で無い者にとっては、この等高線表示図３１を観察して結晶子の方位を即座に且つ正確に判定することはかなり難しいと考えられる。そこで、本実施形態の装置では、極点測定の結果を表示装置４の画面上に表示するに際して、以下のような工夫を施している。
【００４１】
図１の画像データ生成部２６は、測定された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて図３に示した等高線表示図３１に相当する画像データを生成するのに加えて、図４に示す平面地形図（Flat Topo Map）３２に相当する画像データを生成する。そして、必要に応じてその平面地形図３２を表示装置４の画面上に表示する。また、必要に応じてその平面地形図３２をプリンタ６によって印字する。なお、等高線表示図３１及び平面地形図３２の両方を１つの画面上に同時に表示するようにしても良い。
【００４２】
この平面地形図３２が表示している内容は図３の等高線表示図３１と同じである。この平面地形図３２では、図３の等高線表示図３１における等高線の粗密の違いを、色相の違いによって表わしたり、同じ色相で濃淡の違いによって表わしたりしている。例えば、同じ色相で濃淡の違いによって表示する場合を考えれば、回折線が検出されなかったバックグラウンド部分を最も濃い色、例えば「黒」で表示し、回折線が最も強かった部分を最も薄い色、例えば「白」で表示し、回折線の強度が強くなるに従って、「黒」→「灰色」→「白」の順で連続的なグラデーション表示を行うことができる。
【００４３】
また、色相の違いによって表わす場合を考えれば、例えば、回折線が検出されなかったバックグラウンド部分を「紫色」で表示し、回折線が最も強かった部分を「赤色」で表示し、回折線の強度が強くなるに従って、「紫色」→「青色」→「緑色」→「黄緑色」→「黄色」→「赤色」のように色相が連続して徐々に変化するような表示を行うことができる。もちろん、各色の中間部分は各色の中間色で表示される。以上のようにして表示される平面地形図３２を観察すれば、観察者は結晶子の方位や試料の配向の度合いを視覚的に容易に判定できる。
【００４４】
次に、図１の画像データ生成部２６は、測定された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて、図３に示した等高線表示図３１に相当する画像データ及び図４に示した平面地形図３２に相当する画像データを生成するのに加えて、図５に示す立面地形図（Elevation Topo Map）３３に相当する画像データを生成する。そして、必要に応じてその立面地形図３３を表示装置４の画面上に表示する。また、必要に応じてその立面地形図３３をプリンタ６によって印字する。なお、等高線表示図３１、平面地形図３２及び立体地形図３３のいずれか２つの組み合わせ又はそれら３つの全部を１つの画面上に同時に表示するようにしても良い。
【００４５】
この立面地形図３３が表示している内容は、図３の等高線表示図３１や図４の平面地形図３２と同じである。この立面地形図３３では、図３の等高線表示図３１における等高線が示す強度の違いを、立体的な高さの違いとして表示している。従って、これを観察する者は、回折線の強度の違いをより一層容易且つ正確に判定でき、それ故、結晶子の方位や試料の配向の度合いを視覚的に、より一層容易に判定できる。なお、この立面地形図３３において、回折線の強度の違いを高さの違いとして表示することに加えて、その違いを色相の違い又は濃淡の違いによって表示することもできる。
【００４６】
次に、図１の画像データ生成部２６は、測定された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて、図３に示した等高線表示図３１に相当する画像データ、図４に示した平面地形図３２に相当する画像データ、及び図５に示す立面地形図３３に相当する画像データを生成するのに加えて、あるいは、それらの画像データを生成するのに代えて、図６に示す３次元球面図３４に相当する３次元画像データを生成する。そして、必要に応じてその３次元球面図３４を表示装置４の画面上に単独で表示する。また、必要に応じてその３次元球面図３４をプリンタ６によって印字する。なお、等高線表示図３１、平面地形図３２、立体地形図３３、及び３次元球面図３４のいずれか２つの組み合わせ又はいずれか３つの組み合わせ又はそれら４つの全部を１つの画面上に同時に表示するようにしても良い。
【００４７】
この３次元球面図３４が表示している内容は、図３の等高線表示図３１や図４の平面地形図３２や図５の立面地形図３３と内容的には同じであるが、画像データとしては異なっている。詳しく言えば、図３の等高線表示図３１、図４の平面地形図３２、及び図５の立面地形図３３の元となっているデータは、いずれも、図１３に示したポーラーネットＰＮ上に投影された２次元的なデータに相当する。これに対し、図６の３次元球面図３４の元になっているデータは図１３の投影球ＳＰ上のデータそのもの、すなわち３次元データに相当する。図１の画像データ生成部２６は、測定された極点データ（α，β，Ｉ）に基づいてそのような３次元球面図の３次元画像データを生成する。
【００４８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した極点測定装置２Ａ及び２Ｂは試料Ｓの片側の面について測定を行うので、結晶子の片側の面についてのデータを採取することになり、結晶子の裏側の面についてのデータは得られない。このため、図６の３次元球面図３４に関しては球の半分、すなわち半球分の表示（図６では上側半分）だけが成されており、下側半分は単なる一様な黒表示となっている。
【００４９】
３次元球面図３４は図１の画像データ生成部２６内の３次元画像処理部によって生成された３次元画像データに基づいて表示されたものであるので、周知の通り、任意の点を中心として３次元球面図３４を回転させたような状態を表示することができる。例えば、球面図３４の原点Ｏを中心として球面図３４を回転させて、図６で今見えているデータの裏側に隠れているデータを表側に回転移動させることができる。
【００５０】
また、矢印Ａ方向、すなわち試料面法線ＳＮの上方から球面図３４を見たいと思う場合には、ＳＮに相当する部分が中心に来るように球面図３４を原点Ｏを中心として回転させれば良い。ところで、図６の３次元球面図３４と図３の等高線表示図３１とは同じ極点データ（α，β，Ｉ）に基づいて形成されたものであるので、図６において矢印Ａ方向から試料面法線ＳＮを中心として球面図３４を平面的に見ると、観察される表示は図３の等高線表示図３１と同じであるように思われる。しかしながら、実際には両者は異なっている。
【００５１】
例えば、図６においてＲＤ方向の球頂面部分には薄い色で表示されたＸ線強度分布Ｘ０が認められ、この強度分布Ｘ０は図３あるいは図４においてＲＤ部分に表示されている。しかしながら、図６において矢印Ａ方向から球面図３４を平面的に見た場合にはそのＸ線分布Ｘ０は視認できない。１つの球の頂面部分を矢印Ａ方向から見た場合、矢印Ａ方向に対して９０°間隔であるＲＤ部分の頂面部分は視界に入らない。このことは、図３の等高線表示図３１や図４の平面地形図３２は図１３のポーラーネットＰＮ上の投影図を表示しているのに対し、図６の３次元球面図３４は図１３の投影球ＳＰそれ自体を表示しているということから、容易に理解できる。
【００５２】
換言すれば、図３の等高線表示図３１は球面状に載っているデータを正確に平面的に投影しているのではなく、少しゆがんだ状態で平面的に表示していると言うことができる。従って、例えば、極点Ｑ１及び極点Ｑ２の位置関係を確認したいというとき、等高線表示図３１上では、必ずしも正確な位置確認ができないかもしれないということである。このことは、熟練者でない観察者にとっては特に不都合なことである。これに対し、図６の３次元球面図３４は図１３の投影球上のデータそのものを３次元的に表示しているので、観察者は極点Ｑ１と極点Ｑ２との位置関係を視覚的判断によって極めて容易に判定でき、その判定は正確なものである。特に、３次元球面図３４を原点Ｏを中心としてマウス操作によって回転させながら観察を行えば、極点Ｑ１と極点Ｑ２との位置関係を種々の方向から非常に正確に判定できる。
【００５３】
また、極点図を用いた結晶子の方位等の判定は、球面上に存在する複数の極点の間の球面上における距離や球面原点からの角度を基準として行われるものである。従来は、この判定を図３に示す等高線表示図３１から推測して行っていたわけであるが、図６の３次元球面図３４を用いれば、球面上での距離や球面原点からの角度は直感的に、迅速に、且つ間違いなく正確に行うことができる。
【００５４】
次に、図６の３次元球面図３４が上側半分の半球分の表示を行うことは既述の通りであるが、図１の画像データ生成部２６は図７に示すように、測定された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて、図６に示す３次元球面図３４の上半球分に相当する３次元画像データを生成すると共に、図７に示す３次元球面図３４’の下半球分Ｙに相当する３次元画像データを生成する。下半球分のデータは、例えば、上半球分のデータと原点Ｏを中心に点対称の関係にあるものとして演算によって求めることができる。こうして生成されたデータに基づいて、必要に応じて、球面全体の３次元球面図３４’を表示装置４の画面上に表示することができる。
【００５５】
また、必要に応じてその３次元球面図３４’をプリンタ６によって印字することもできる。なお、図３の等高線表示図３１、図４の平面地形図３２、図５の立面地形図３３、図６の半球３次元球面図３４、及び図７の全球３次元球面図３４’のいずれか２つの組み合わせ、いずれか３つの組み合わせ、いずれか４つの組み合わせ又はそれら５つの全部を１つの画面上に同時に表示するようにしても良い。
【００５６】
次に、図１の画像データ生成部２６は、測定された（α，β，Ｉ）の極点データに基づいて、図７に示すような３次元球面図３４’に相当する３次元画像データを生成すると共に、その３次元球面図３４’を原点Ｏを中心として角度３６０°内の任意の方向へ回転移動させた状態に相当する３次元画像データを生成し、その生成した画像データに従って表示装置４の画面に３次元球面図３４’を表示する。例えば、図７において、入力用器具であるマウスを操作して画面上のポインタで球面上の任意の点をグリップし、そのグリップした点をマウスのドラッグ操作によって任意の方向へ任意の角度だけ原点Ｏを中心としてドラッグしたとする。すると、画面上には、ポインタの移動に応じて球面が原点Ｏを中心として回転移動する動作が表示され、球面上に描かれた濃淡又は色分けの測定結果パターンが球面の回転と同時に回転する姿が映し出される。これを見た観察者は、極点図上のどの位置にピークがあるかを極めて明確に且つ迅速に判定できる。
【００５７】
例えば、今、図８に示すように画面上にＳＮ軸の近傍が広く表示された状態の３次元球面図３４’が表示されているものとする。この姿の３次元球面図３４’を図５に示すような立面地形図３３に変換して表示すれば、図９に示すような立面地形図３３が表示されることになる。図８に示す姿の球面図３４’のうちＳＮ軸に近い部分をマウス操作によってポインタによってグリップし、さらに原点Ｏを中心として矢印Ｂのようにドラッグによって回転移動させてＲＤ軸のところまで持ち運ぶと、３次元球面図３４’は図１０に示すような姿となる。この姿の３次元球面図３４’を図５に示すような立面地形図３３に変換して表示すれば、図１１に示すような立面地形図３３が表示されることになる。
【００５８】
図８と図１０は、それぞれ、球面図３４’の回転当初と回転完了後の姿を表示しているが、ポインタ表示が球面図をドラッグによって回転させる間、球面図上のＸ線強度パターンはその回転に従って時々刻々と変化する。従って、観察者は球面図上の複数の極点の位置関係を極めて迅速に且つ正確に把握することができる。なお、画面の一部領域、例えば画面の左側領域を使って３次元球面図３４’の図８から図１０へ至る変化を時々刻々と表示するのに加えて、画面の残りの領域、例えば画面の右側領域を使って立面地形図３３の図９から図１１へかけての変化を時々刻々と表示すれば、複数の極点間の位置関係をさらに一層明確に判定できる。
【００５９】
なお、図８に矢印Ｂで示すような球面図３４’の回転表示は、複数の極点間の位置関係を分かり易くするという上記の効果に加えて、図２の試料Ｓを所定の測定位置に固定するときに生じる試料位置の誤差や、試料の向きの誤差や、試料Ｓそのものが持つ方位のずれ等を画面表示の上で補正できるという効果を奏することができる。
【００６０】
次に、図１のデータ解析部２４は測定された極点データ（α，β，Ｉ）に基づいてピークサーチ処理を実行することができる。このピークサーチ処理は、例えば図７の３次元球面図３４’の球面上でどの位置にＸ線強度のピーク値が存在するかを演算によって求める処理である。このピーク処理によってピーク位置が求められたときには、ピーク位置であることを示すマーク、例えば「×」マークを図３から図１１に示した各図形上に表示することが望ましい。こうすれば、観察者はピーク位置を容易に判定でき、観察者間での判定のバラツキを抑えることができる。
【００６１】
また、ピークサーチ処理によってピーク位置が認定された場合、図１の画像データ生成部２６は、図１２に示すように、ピーク位置である極点Ｑ１と原点Ｏとを結ぶ矢印線Ｒ１及びピーク位置である極点Ｑ２と原点Ｏとを結ぶ矢印線Ｒ２に相当する画像データを生成し、その生成した画像データに従って表示装置４の画面に矢印線Ｒ１及びＲ２を表示する。これにより、極点Ｑ１と極点Ｑ２とが原点Ｏの回りに成す角度Φを視覚的に正確に認識できる。
【００６２】
（その他の実施形態）
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、図１では、３次元画像処理部及び２次元画像処理部を有する画像データ生成部２６と、ビデオメモリ２７と、Ｄ／Ａコンバータ２８とによって画像データ処理部を構成したが、図６、図７、図８、図１０，図１２に示した３次元球体図３４，３４’に相当する３次元画像データを生成できる回路でありさえすれば、任意の回路構成によって画像データ処理部を構成できる。
【００６３】
また、極点図のためのデータを求めるＸ線測定装置は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した装置に限られず、極点図のためのデータを求めることができる限りにおいて任意の構成の測定装置を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るＸ線回折装置は、物質を構成する結晶子の方位や多結晶物質の配向度合い等をＸ線を用いて観察する場合に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るＸ線回折装置の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図１のＸ線回折装置で用いるＸ線測定装置の一例を示す図である。
【図３】極点図を等高線表示図によって表わした図である。
【図４】極点図を平面地形図によって表わした図である。
【図５】極点図を立面地形図によって表わした図である。
【図６】極点図を半球分の球体表示によって表わした図である。
【図７】極点図を全球分の球体表示によって表わした図である。
【図８】極点図の他の部分を全球分の球体表示で表わした図である。
【図９】図８の球体表示を立面地形図に変換して表示した図である。
【図１０】図８の球体表示を表示画面上で回転移動させた状態を示す図である。
【図１１】図１０の球体表示を立面地形図に変換して表示した図である。
【図１２】極点図の他の表示形態を示す図である。
【図１３】極点図の原理を説明するための図である。
【図１４】ポーラーネットの一例を示す図である。
【図１５】結晶の格子面の一例を示す図である。
【図１６】格子面と極の位置との１つの関係を示す図である。
【図１７】格子面と極の位置との他の１つの関係を示す図である。
【図１８】極点測定データとＸ線測定装置の軸角度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１．Ｘ線回折装置、  ２Ａ．反射法極点測定装置、  ２Ｂ．透過法極点測定装置、
３．制御装置、  ４．表示装置、  ６．プリンタ、  ７．入力装置、
８ａ，８ｂ．Ｘ線源、  ９ａ，９ｂ．発散規制スリット、
１１ａ，１１ｂ．Ｘ線カウンタ、  １２ａ，１２ｂ．受光スリット、
２１．ハードディスク、  ２２．バス、  ２６．画像データ生成部、
３１．等高線表示図、  ３２．平面地形図、  ３３．立面地形図、
３４，３４’．３次元球面図（球体表示）、  ＰＮ．ポーラーネット、
Ｑ１，Ｑ２．極点、  Ｒ１，Ｒ２．矢印線、  Ｓ．試料、  ＳＰ．投影球、
Ｘ０．Ｘ線強度分布、  Ｙ．球体表示の下半球分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006071377.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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