(57)【要約】本発明は、分析平均面（analysis mean plane）（４）を画定する試料（１）の分析ゾーン（２）を放射する、一定の入射方向（３）で放出されるＸ線ビームの発生部（１０）と、前記放射された分析ゾーン（２）で回折したＸ線を少なくとも１次元座標上で検出する検出器（３０）と、を備えた試料（１）のＸ線解析装置において、更に、前記試料（１）と検出器（３０）の間に配置され、前記分析平均面（４）に含まれる回転軸（５）を中心に回転する周面の一部を切り取った面（partialsurface）からなるＸ線回折面（２１）を含むアナライザシステム（２０）を備え、前記回転軸（５）は前記Ｘ線の入射方向（３）とは異なる方向で前記分析ゾーン（２）の中心を通り、前記回折面（２１）を経て前記検出器（３０）に向かって回折されたＸ線を出射させるように前記回折面（２１）が配置されることを特徴とする。
2010523939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析平均面（analysis mean plane）（４）を画定する試料（１）の分析ゾーン（２）を放射する、一定の入射方向（３）で放出されるＸ線ビームの発生部（１０）と、
前記放射された分析ゾーン（２）で回折したＸ線を少なくとも1次元座標上で検出する検出器（３０）と、を備えた試料（１）のＸ線解析装置において、
更に、前記試料（１）と検出器（３０）の間に配置され、前記分析平均面（４）に含まれる回転軸（５）を中心に回転する周面の一部を切り取った面（partial surface、以下弧状面という）からなるＸ線回折面（２１）を含むアナライザシステム（２０）を備え、前記回転軸（５）は前記Ｘ線の入射方向（３）とは異なる方向で前記分析ゾーン（２）の中心を通り、前記Ｘ線回折面（２１）を経て前記検出器（３０）に向かって回折されたＸ線を出射させるように前記回折面（２１）が配置されることを特徴とするＸ線解析装置。
【請求項２】
前記弧状面は、前記回転軸（５）と回折ビームを含む面における前記回折面（２１）の切断面として画定されるプロファイル（２３）の部分的な回転によって形成される面であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記回転軸（５）は前記入射方向（３）と略直交することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記弧状面は、前記分析平均面（４）をスタートとして前記プロファイル（２３）が前記回転軸（５）を中心に回転することにより形成され、回転角度は３６０°未満、好ましくは１８０°未満、更に好ましくは２°〜８０°の間の角度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
更に、前記試料から放出される蛍光線を分析するための蛍光線検出部を備え、該蛍光線検出部は前記平均面（４）と略直交して配置されることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記プロファイル（２３）は直線であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記プロファイル（２３）は、前記試料（１）の分析ゾーン（２）に向かって凹む曲線であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記プロファイル（２３）は対数スパイラル曲線の一部であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記対数スパイラル曲線の中心は前記分析ゾーン（２）の中心と一致することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
更に、前記アナライザ（２０）への入射部と出射部とに前記回折Ｘ線入射／出射用のアナライザ付随スリットを設けることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記回折面（２１）には、熱分解グラファイトの結晶層が含まれることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記回折面（２１）には、多層薄膜堆積層が含まれることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記回折面（２１）には、単結晶被膜が含まれることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記回折面（２１）は、反射モードのエネルギーが回折されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記検出器（３０）は一次元若しくは二次元の検出器であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記検出器（３０）は湾曲Ｘ線検出面（３１）を備えた２次元検出器であって、該湾曲Ｘ線検出面（３１）は前記回折面（２１）の回転軸と中心軸を同一とするシリンダ面（円筒面）の一部であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記発生部（１０）、前記アナライザ（２０）、前記検出器（３０）は、相互の位置が固定されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
入射Ｘ線を回折させるための回折面を備えた光学アッセンブリであって、対数スパイラル曲線の一部を切り取った形状のプロファイルが回転軸を中心に部分的に回転することにより生じる弧状面が、前記回折面であることを特徴とする光学アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のＸ線による試料分析の分野に関する。特に、Ｘ線回折による試料解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線回折法は、物質構造をＸ線回折によって分析する技術であり、試料の物質構造の詳しい特性を明らかにするために用いられる。この技術は特に、試料の結晶構造、化合物の正確な組合せ（原子配列）と配合比率、その化合物の変化履歴の解析、微結晶サイズや微結晶構造、またその結晶方位、応力などを詳細に分析するために使用される。
【０００３】
粉末試料や多結晶試料をＸ線回折による解析に使用される簡単な装置にデバイ-シェラー装置（デバイ-シェラー法は、特性Ｘ線ビームが投射されると、無数の結晶粒の中には丁度Braggの条件を満足するような方向を向いた格子面が存在しているはずである。したがって入射面側に置かれた写真フィルム上にはDebye-Scherrer環と呼ばれる環状の図形が得られる。この方法は結晶構造の分析にしばしば利用されるものである）があり、この装置は単色Ｘ線発生源と、試料室、装置を囲んで配置される帯状のフィルムで構成されている。Ｘ線は試料によってフィルムの帯状方向に回折し、回折像がフィルム上に回折リングとして現れる。この装置はとてもシンプル且つ経済的で、簡単に回折ピーク（帯状の円弧の半径）の位置を示すことができる。しかし、装置にスリットやフィルタを設けることが困難なため、帯状写真フィルムは試料の周囲から送られる信号まで収集してしまう。よって、回折強度や回折ピークの幅を正確に測定できず、試料の構造解析が正確にできない。
【０００４】
このような状況から、フィルムではなく、スリット若しくはフィルタ−アナライザと一体型のポイント検出器（比例計数管）として構成される可動式アッセンブリを使用することが提案されている。このようなアッセンブリを使用することにより、特定方向に回折させたポイントのより正確な情報を収集することができる。より高い信号／ノイズ比が得られ、ライン形状をより正確に定義するために、このような装置では解析する試料と検出器との間に結晶（任意の基板上にエピタキシャル成長により作製された薄膜結晶）アナライザを置くことが多い。このアナライザによってＸ線エネルギーがフィルタにかけられ、また試料で回折した多数のＸ線がポイント検出器へと収束する。よって、このような装置により正確さが増し、また強度も上がる。しかし、各回折方向に対してそれぞれ測定を行う必要があるので解析時間が長くなる。また、試料及び／又は「検出器＋結晶アナライザ」のアッセンブリの位置を移動させる必要があるので、機械部品の精密な構成が要求される。解析する試料のサイズが大きい場合や、簡単に動かすことができない場合、解析は更に困難になる。
【０００５】
そして一次元若しくは二次元のＸ線検出器（「イメージングプレート」型、ＣＣＤ型など）の開発によって、回折線、蛍光線、イメージングに対する研究が進められ、また分析の統計的手法においても回折分析の研究が進んで従来の写真フィルムを用いる技術よりも簡単に解析できるようになった。また一次元若しくは二次元のＸ線検出器の利用はポイント検出器を使用するよりも圧倒的に時間が短縮できるが、この一次元若しくは二次元検出器には受信シグナルのフィルタ機能及び／又はエネルギー分解能が全くないか、ほとんどない。そうすると信号／バックグラウンド比（吸光比）が悪くなり、やはり正確な分析結果を得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前記した欠点の少なくとも１つを克服可能なＸ線回折による試料解析装置を提供することである。
詳しくは、回折Ｘ線に色フィルタ及び角度（位相）フィルタをかけることが可能な、Ｘ線回折による試料解析装置を提供することが目的である。この装置は一次元又は二次元検出システム（（「イメージングプレート」型、ＣＣＤ型などの受光器を含んだ光電変換システム）と互換性があり、これらの検出システムで得たデータの保存が可能である。
【０００７】
本発明の他の目的は、サイズが大きいために移動が不可能な試料の分析に適した簡単で実用的な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的のために、以下を備えた試料のＸ線解析装置を提案した。
・分析平均面（analysis
mean plane、例えば分析ゾーンのＸ線強度分布平均線を規定する面）を画定する試料の分析ゾーンを照射する、一定の入射方向（入射角度）で放射されるＸ線ビームの発生部
・前記放射された分析ゾーンで回折したＸ線を少なくとも1次元座標上で検出する検出器
そしてこの装置は更に、前記試料と検出器の間に配置され、前記分析平均面に含まれる回転軸を中心に回転する周面の一部を切り取った面（partial surface、以下弧状面という）からなるＸ線回折面を含むアナライザシステムを備え、前記回転軸は前記Ｘ線の入射方向とは異なる方向で前記分析ゾーンの中心を通り、前記Ｘ線回折面を経て前記検出器に向かって回折されたＸ線を出射させるように前記回折面が配置されることを特徴とする。
【０００９】
試料の分析ゾーンに対してアナライザシステムを本発明のような配置構成にすることによって、複数の回折方向に回折するＸ線を収集（捕捉）すると同時に信号／バックグラウンド比を向上させることができるので、試料分析ゾーンをより正確に分析することが可能となる。
【００１０】
解析装置は以下の特徴を備えることが好ましいが限定する趣旨ではない。
・前記弧状面は、前記回転軸と回折ビームを含む面における前記回折面の切断面として画定されるプロファイルの部分的な回転によって形成される面であること。
・前記回転軸は前記入射方向と略直交（略とはＪＩＳ規格によれば中心値（９０°）±１０％である）していること。
・前記弧状面は、前記分析平均面をスタートとして前記プロファイルが前記回転軸を中心に回転することにより形成され、回転角度は３６０°未満、好ましくは１８０°未満、更に好ましくは２°〜８０°の間の角度であること。
・更に、前記試料から放出される蛍光線（回折Ｘ線）を分析するための蛍光線検出部を備え、該蛍光線検出部は前記分析平均面と略直交して配置されること。
・前記プロファイルは直線であるか、前記試料の分析ゾーンに向かって凹む曲線であること。
・前記プロファイルは対数スパイラル曲線の一部であり、前記対数スパイラル曲線の中心は前記分析ゾーンの中心と一致すること。
・更に、前記アナライザへの入射部と出射部とに前記回折Ｘ線入射／出射用のアナライザ付随スリットを設けること。
・前記回折面には、熱分解グラファイトの結晶層が含まれること。
・前記回折面には、多層薄膜堆積層が含まれること。
・前記回折面には、単結晶被膜が含まれること。
・前記回折面は、反射モードのエネルギーが分析されるように（回折面に入射したＸ線が反射可能なように）、回折面の面形状、厚み及び材質を設定して構成すること。
・前記検出器は一次元若しくは二次元の検出器であり、前記検出器が２次元検出器の場合は、湾曲Ｘ線検出面が前記回折面の回転軸と中心軸を同一とするシリンダ表面の一部で構成されること。
・前記発生部、前記アナライザ、前記検出器は、相互の位置が固定されている（例えば入出射されるＸ線のビーム中心軸間距離が規定されている）こと。
【００１１】
本発明はまた、対数スパイラル曲線の一部を切り取った形状のプロファイルが回転軸を中心に部分的に回転することにより生じる部分的表面が、回折面であることを特徴とする入射Ｘ線を回折させるための回折面を備えた光学アッセンブリを提案する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｘ線回折による試料解析装置を回転軸に対して軸線と直交する面内を平面投影法で描いた概略図である。
【図２】第１実施例による解析装置におけるアナライザシステム（試料の回折面断面が直線）を、中心回転軸を含む分析平均面で切断した断面（試料上に位置する中心回転軸より検出器のＸ線検出面までのビーム走査直交断面）図である。
【図３】第２実施例による解析装置におけるアナライザシステム（試料の回折面断面が曲線）を、中心回転軸を含む分析平均面で切断した図２対応断面図である。
【図４】図３の解析装置の３次元概略図である。
【図５】粉末の試料について、本発明のアナライザシステムを使用して測定したグラフ（Ｃ２）と、使用せずに測定したグラフ（Ｃ１）を並べて比較したグラフ図である。
【図６】複数種類の無機化合物粉末を混合した試料について、本発明のアナライザシステムを使用して測定したグラフ（Ｃ４）と、使用せずに測定したグラフ（Ｃ３）を並べて比較したグラフ図である。
【図７】図６のグラフを示したテスト試料を高分解能の回折計と、「ポイント検出−回折」を行うビーム走査アッセンブリを用いて測定したグラフ図である。
【図８】粒径が大きな試料に関して、本発明のアナライザシステムを使用して測定したグラフ（Ｃ６）と、使用せずに測定したグラフ（Ｃ５）を並べて比較したグラフ図である。
【図９】第３実施例による解析装置におけるアナライザシステム（回折部が曲線で面積が広い）を、中心回転軸を含む分析平均面で切断した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は以下図面を参照して説明されるが、限定する趣旨ではない。
【００１４】
図１は本発明の解析装置を概略的に示した図であり、本装置はＸ線回折によって試料１を解析する。
この解析装置は、分析する試料１にＸ線を放射するためのＸ線ビーム発生器１０を備える。この発生器は、例えば単色ビーム（単波長ビーム）や多色ビーム（複数波長ビーム）を発するＸ線発生源と共に使用してもよい。
【００１５】
この発生器１０から、分析する試料１、特に試料１の中で構造の特徴を調べたい分析ゾーン２にＸ線が放射される。分析する試料１は粉末であってもよく、その場合分析ゾーン２は一点となる。分析ゾーン２が一定の範囲を持つ面の場合に分析ゾーンにより分析平均面４（分析ゾーンのビーム中心線に沿う面、）が形成されることとする。Ｘ線ビームは、分析平均面４に対して入射角（ｉ）を有して符号３で示す入射方向に放射される。
【００１６】
放射された分析ゾーン２で回折したＸ線は、検出器３０で捕捉される。この検出器は一次元でも二次元の検出器でも良く、少なくとも１方向（１方向とは例えばＸ線のビーム副走査方向若しくは走査方向）に沿って検出可能であれば良い。一次元、二次元検出器はどのようなタイプでもよいが、好ましくは「イメージングプレート」やＣＣＤ型の高効率で画像解像度の高い正確な検出器を使用する。また、Ｘ線検出面３１はどのような形でもよいが、広範囲にしてできるだけ多くの回折Ｘ線を捕らえるようにすることが好ましい。また、回折図が著しく変形しないようにＸ線検出面は回転可能であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明では試料１と一次元又は二次元検出器３０との間にアナライザシステム２０を設ける。このアナライザシステム２０の主要な機能は、分析ゾーン２で回折したＸ線のエネルギーフィルタを行うことである。そのために、アナライザシステムの回折面２１はエネルギーフィルタを行うことができる薄膜結晶堆積層で被覆する。この薄膜結晶堆積層は、熱分解グラファイトなどの薄膜結晶堆積層の１層構造であってもよい。この例では、結晶軸方位（００２）面による回折線でフィルタが行われる。また、回折面２１は、エネルギー通過帯域の幅を調整するものであれば、複数薄膜堆積層（多層構造結晶薄膜堆積層）でも、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＯ２、ＬｉＦなどの単結晶による被膜でもよい。このようなアナライザシステム２０の回折面２１は、反射モードでビームをフィルタする形状、厚さ、特性を有するように設計されているが、回折面２１の反対側に検知器が位置するように配向されれば透過モードでビームをフィルタする形状、厚さ、特性となるように設計してもよい。
【００１８】
更に、アナライザシステム２０は、試料から様々な回折方向（各回折方向ｊの回折角をｄｊとする）に回折したＸ線を捕捉できるような形状及び配向（位相）にして、フィルタにかけたＸ線を二次元検出器３０のＸ線検出面３１に向かって反射させる。
【００１９】
このために、アナライザシステム２０の回折面２１は通常、分析平均面４に対して方向（位相）を固定した円弧形状とする。（in the shape of a crescent with an orientation that is fixed in
relation to the analysis mean plane 4）
回折面２１は、入射方向３とは異なる方向で分析ゾーン２中心を通る回転軸５を中心に回転する弧状面である。好ましくは、回転軸５と分析ゾーン２の中心から検出器３０のセンターを通る軸とを異ならせる。また好ましい実施形態では、回転軸５と入射方向３を略直交させる。分析ゾーン２が分析平均面４を形成するように一定の面積を有する場合は、回転軸５は回折する平均面４に配置することが好ましい。
【００２０】
更に、弧状面からなるＸ線回折面２１は、Ｘ線が一次元又は二次元検出器３０に向かって、更に正確には検出器３０のＸ線検出面３１に向かって反射するように配向する。
【００２１】
回転軸５と回折ビームを含む面、例えば分析平均面４で切断したときの回折面２１の切断面を、プロファイル２３とする。回折面２１を形成する弧状面からなる部分的表面部は、プロファイル２３が回転軸５を中心に回転することによって生じる面であると定義することもできる。更に好ましくは、回転面が円周全体ではなく円弧状の部分的な面として構成し、Ｘ線発生器１０から放出されるＸ線ビームが試料分析ゾーン２へ入射することを妨害しないようにする。回転面が円周全体に渡る場合、つまり回転軸５に対してプロファイル２３が３６０°に渡って形成された場合、発生器１０から放射されたＸ線入射ビームが試料分析ゾーン２に到達できるようにアナライザシステムに開口部を設ける必要がある。一実施形態では、回転軸５を中心にプロファイル２３を回転させると、分析平均面４からで回折されたＸ線ビームが、前記弧状面からなる部分的表面部が入射するよう配向（回折角度に位相合わせを行う）する。
【００２２】
回転する部分的表面の開放角度を、回折面を発生させるプロファイル２３が部分的に回転する角度６として規定する。開放角度６が大きいほど、分析ゾーン２で様々な回折方向ｄｊに回折したＸ線をアナライザシステムで数多く捕らえることができる。開放角度が１８０°未満の装置は、大きな物体からのシグナルを回折する場合（工業用金属部品、桁、飛行機の翼などの、材料特性の測定や、応力及びテクスチャ測定）に使用することができる。このように開放角度６は０°〜１８０°であることが好ましく、更に好ましくは２°〜８０°とする。そうすると、例えば、試料から放出される蛍光放射線を回折するための検出システムを平均面４とほぼ直交する位置で、同じアッセンブリ内に配置することができる。また、マッピングをするための（２つのレーザーダイオードなどで構成される）基準／心立て手段を配置することもできる。
【００２３】
このように、分析する試料から発生するビームは、アナライザシステム２０により（図２、３、４に示すような反射モード（ブラッグ）、又は適当な構造／形状の透過モード（ラウエ）で）回折させる。アナライザシステム２０は、回折面２１を作り出すプロファイル２３を備えた放射面で、試料で回折したビームの全軸方向、つまり全回折方向ｄｊのビームを回折させるように構成される。このように構成すると、構造回折をする際に装置や試料を回転させる必要がないので、調整が極めて簡単になり、時間も短縮できる上に、回折した物体の試料標本の質が向上する。
【００２４】
また、回折面２１の曲率は、任意の回折方向ｄｊで回折面２１に到達し検出器３０に向かうビームの方向に影響する。
【００２５】
図２は、第１実施例による解析装置におけるアナライザシステム２０を、分析平均面４等の回転軸と回折ビームを含む面で切断した断面図である。本実施例において、回折面２１を形成するプロファイル２３は直線であり、試料１の分析ゾーン２から到達したＸ線を検出器の表面３１に反射させるように傾斜している。
【００２６】
このような直線プロファイルの回折面２１を持つアナライザシステム２０では、全回折方向ｄｊで回折したＸ線を単色回折することができるが、１方向に向けて回折させることしかできない。このように、試料１で任意の回折方向で回折して入射角とは異なる角度で回折面２１に到達した複数のＸ線は、それぞれブラッグの法則に則った方向に一定のエネルギーで反射する（図２参照）。
【００２７】
図２は、直線プロファイル２３の回折面２１を備えたアナライザシステム２０の放射断面を表し、回折面はグラファイト層でＣｕ−ＫαＸ線放射を行い、試料と検出器との距離は１７０ｍｍで、アナライザの幅は３３ｍｍとした。（アナライザの幅は、回転軸と回折ビームを含む分析平均面４などの面で投影したプロファイル２３に対応する。）また、所定エネルギーに対して約１ｍｍの幅となる検出器の読取り範囲に対応する許容角度は０．４°である。表面の幅が広い検出器を使用するとエネルギー帯の回折もできるので、試料の蛍光線や非弾性散乱を併せて測定できる。
【００２８】
第２実施例では、アナライザシステム２０の回折面２１が曲線プロファイル２３となっている。曲線プロファイル２３は試料１の分析ゾーン２の方向に向かって凹んだ形状であることが好ましい。（図３参照）
【００２９】
例えば対数スパイラル曲線の一部を切り取った形状のプロファイル２３であってもよい。更に、プロファイル２３は分析ゾーン２と中心が一致する対数スパイラル曲線の一部となるような形状としてもよい。
【００３０】
対数スパイラル曲線状のプロファイル２３で作り出される回折面２１を持つアナライザシステム２０によると、全ての回折方向ｄｊのＸ線をモノクロ回折できるだけでなく、各回折方向ｄｊにおける光線の発生源の角度回折も可能となる。このように、任意の回折方向ｄｊについて、試料１により回折して様々な方向で回折面２１に入射した光線は全て同じブラッグ角で反射するので、検出器３０を適当な距離に配置すると、全ての光線がＸ線検出面の所定の位置に集束することになる。対数スパイラルのプロファイルを持つ回折面に沿った結晶面における傾斜方位は、所定の類似点の発生源から放出されるＸ線の全範囲の角度に対してブラッグの法則を満たす。アナライザシステムの回折面を部分的に回転させて適切な位置に配置したことよって簡単に回折が可能となるという利点に加えて、このような特徴の曲線にすることによって、検出する光線の数を増やして分析ゾーンを選択すれば、回折信号の強度を上げることができ、また分析する物体の試料標本の質を向上させることができる。
【００３１】
尚、回折面はどんな曲線プロファイルで形成されてもよく、対数スパイラル曲線に限定されない。曲線プロファイルは様々な幅の受信角度で光線を集束させる曲線であればよい。アナライザは、回折ビームの受信角度を増大させるようなサイズに設計してもよく、所定の回折方向ｄｊに対する集束可能角度はアナライザシステムのブラッグ角に対応する。（図３に示す反射モードの例では、グラファイト面（００２）とＣｕ−ＫαＸ線放射を用いた場合の集束可能角度は１°〜約２０°の範囲で変化する。）粒径が大きな粉末試料に対してはこの受信角度を広げて、結晶の試料標本の質を向上させる。
【００３２】
図３は対数スパイラルのプロファイル２３を有する回折面２１を備えたアナライザシステム２０の放射断面を示す図である。グラファイト層とＣｕ−ＫαＸ線を使用し、試料と検出器との距離は１７０ｍｍであり、アナライザシステムの幅は３３ｍｍ、許容角度は５°であり、検出器でのモノクロ読取ラインが１ｍｍ未満となる。
【００３３】
図４は図３の対数スパイラルのプロファイル２３を有する回折面２１を備えたアナライザシステム２０によって検出器３０に当てられる検出ラインを概略的に示した３次元図である。
【００３４】
二次元検出器３０は平面でもよいし湾曲面でもよい。湾曲面の曲率が回折面２１の回転軸５と同軸のシリンダの曲率である場合、アナライザによる二次元画像の投影図は帯状であるか、又は図４に示すような線となる。
【００３５】
粉末の回折実験を行うために、湾曲面に黒鉛グラファイト層を溶着して直線プロファイルにした回折面（図２参照）により回折させる反射モードのアナライザシステムを用いてテストを行う。エネルギーをフィルタするために、多色入射ビーム（銅陽極管、Ｃｕ−Ｋα線、２ｋＷの電力（power）、減速放射（制動放射）線で、Ｃｕ−Ｋβ線を除去するためにＮｉフィルタをかけたビーム）の００２面による反射を利用する。このテストでは、試料の分析ゾーンとアナライザシステムとの距離は７０ｍｍであり、アナライザシステムの幅は３０ｍｍとした。Ｘ線検出面がシリンダ状の二次元検出器３０を試料の分析ゾーンから１７０ｍｍの距離に配置し、アナライザシステムの前後にスリットシステムを設ける。
【００３６】
アナライザがＸ線を入射させて回折しうる回折面の許容角度（傾斜角度）は０．４°であり、発生源からの入射ビームの幅は０．２°である。使用されるスリットによるが、回折線の幅は０．３°〜０．５°となる。このテストによって検出された信号が弱いものであっても、アナライザシステムを使用することによって極めて良好な信号／バックグラウンド比が得られることが分かる。
【００３７】
図５は、試験無機粉混合物（９４．３１％のＡｌ２Ｏ３+１．３６％のＺｎＯ+４．３３％のＣａＦ２）を含有する粉末に対しての入射角と回折強度の関係を示すグラフである。Ｃ１曲線はアナライザシステムを使用せずに測定した結果（縦軸の回折強度単位は２０で割った値：回折強度の値については比較ができるように適度な補正が行っている）で、Ｃ２曲線はアナライザシステムを使用して測定した結果である。アナライザなしの測定結果として、回折ピークでの信号の損失は８倍近くになり（close to a factor of 8）、バックグラウンドは１２０〜６０倍で減少しているので信号／バックグラウンド比は２桁単位で改善されていることが理解出来る。
一方、アナライザシステムを使用すると、回折角度があるためにその角度に対応して図５に示すようにノイズがほぼ一定になる。よって、アナライザシステムを使用すると、ほんの９０分の取得時間で細かい結晶相（１重量％未満）であっても全ての結晶相の回折線を検出することができる。
【００３８】
図６のグラフは７種の無機化合物（５４．９０％のギブサイト、１４．９３％のベーマイト、１０．００％のヘマタイト（赤鉄鋼）、９．９８％の針鉄鋼、５．１６％の石英、３．０２％のカオリナイト、２．００％のアナターゼ）を含有し強い鉄の蛍光線を放出する合成ボーキサイトの混合試料を６０分間測定した結果を示す。Ｃ３曲線はアナライザシステムを使用せずに測定した結果（グラフの値は実際の回折強度から１５００を引いた値）であり、Ｃ４曲線はアナライザシステムを使用して測定した結果（グラフの値は実際の回折強度を１０倍に拡大させた値）である。アナライザシステムを備えた解析装置によれば、ライン強度は約８倍減少し、ノイズは約８０倍減少して、信号／ノイズ比の値が１０になる。
【００３９】
この解析装置を移動させずにアナライザシステムを使用して得られたグラフは高分解能を持つ実験用回折計で３時間をかけて、ポイント検出−アナライザアッセンブリで回折角を走査することによって得たグラフに近いものである。図７は、４０ｋＶ−４０ｍＡ管の発生源とした、ポイント検出器付きの簡易アナライザでポイント毎に３秒間、０．０２°の角度間隔で走査する（フィリプスＸ’ｐｅｒｔ型の）走査装置を用いた測定結果を示すグラフである。
【００４０】
固定した試料を用いて粉末回折をするときに、分析ゾーンの大きさに対して回折する粒子が大きい場合、試料標本が大変粗末なものになる。図８のグラフは、ヘマタイト（赤鉄鋼）と粒子の粗い石英（０．１〜０．２ｍｍ）の混合物を測定する時に、プロファイルが直線のアナライザシステムを使用した結果と使用しなかった結果を示す。Ｃ５曲線はアナライザなしの測定結果（強度は１００００減少させた値）であり、Ｃ６曲線はプロファイルが直線のアナライザを用いた測定結果（強度は１０倍にした値）である。この図において石英ラインの強度は再現性がないことが分かる。しかし、これは回折の時に基本的に生じる欠点であり、直線プロファイルの回折面ではなく任意の点で放射線を収束させることが可能な曲線、例えば対数スパイラルの回折面を用いて、アナライザシステムの許容角度の幅を広げることによって、このような欠点は最小限に抑えることができる。この場合、反射モードではグラファイト薄膜堆積層の回折許容角度は試料それぞれの回転位相に応じて０．４°と５−２０°の間で変化させる。更に、この対数スパイラルのプロファイルにすると、潜在的強度増幅率（ゲイン）が１２−５０になる。
【００４１】
対数スパイラルのプロファイルで幅が広いアナライザシステム（グラファイト層と反射モードの２０°方向Ｃｕ−ＫαＸ線を用いるもの）を使用すると、回折許容角度がより広いアッセンブリを作ることができる。図９は試料の分析ゾーンとアナライザシステム間の距離を２９．１ｍｍにした装置の断面図であり、アナライザの幅は１１５．６ｍｍで、二次元検出器が試料の分析ゾーンから１７０ｍｍの所に配置されている。この解析装置でアナライザを使用せずに測定したモデリングでは、ライン強度の潜在的増幅率（ゲイン）（５０／８）は約６で、ノイズの減少率（５０／８０）は約１／２であった。この設定では、前記写真フィルム上のイメージは約１５ｍｍの幅の帯となる。対象物の円筒状検出器を変位させることにより検出領域を拡大し、回折画像の変形データを保存することができる。このように、本発明の装置によるとエネルギーフィルタを行うと同時に試料の特性回折に用いられる二次元データを（変形させて）保存することができる。この構成は特に単結晶の二次元回折グラフをフィルタするために使用する。
【００４２】
対象物の二次元のイメージを検出器では線に変形させたい場合は、幅の短い対数スパイラルプロファイルにして許容角度が５°から大きくとも１０°と狭いアナライザシステムを使用してもよい。アナライザを使用せずに測定した場合、そのような装置はラインの強度増幅率（ゲイン）（１２／８−２５／８）が約１．５〜３となり、バックグラウンド減少率（１２／８０−２５／８０）が約１／８〜１／４になる可能性がある。この場合には、フィルムのイメージは幅１ｍｍ未満の線となる（図３参照）。よって円筒状検出器が中心軸に平行に直線移動するだけで粉末を回折分析することができる。
【００４３】
回折面が直線プロファイルまたは対数スパイラルプロファイルである色フィルタ及び角度フィルタシステムを使用することによって、極めて良好な信号／バックグラウンドノイズ比の値が得られる。プロファイルを湾曲、好ましくは対数スパイラルとすることによって、強度を増幅させることができると同時に、分析対象物の試料標本を向上させることができる。尚、本装置は図２、３、４に示すような反射モード（ブラッグモード：Ｘ線解析装置では一般にＸ発生部と試料と検出部は常にブラッグの条件が満たされるように連動して動くようになっている。）でもよいし、透過モード（ラウエモード：それぞれの原子によって回折されたX線が干渉によって強め合う条件、干渉によって強め合う方向にのみ回折されたX線が観測される。）でもよい。いずれにしても、適当な構造や形状にして、回転軸及び／又は対数スパイラルの曲率、また他の要素を考慮して適用する。更に、アナライザシステムを本発明のような形状及び配設位置にすることによって、可動部材を使わずに回折計／蛍光計を設計することができる。また、蛍光Ｘ線の平行測定や対象物表面の分析ポイントのセンタリング装置を使用することもできる。
【００４４】
本発明によるアナライザシステムは、二次元検出器を使用した複数の回折用機器と共に使用することができるので大変幅広く適用することができる。例えば以下のものに使用できる。
・粉末の回折（相分析、リートフェルト法及び二体分布関数（ＰＤＦ）による分析）
尚、これらは化学や材料科学の分野における様々な研究所や産業で重宝されるばかりではなく、大きな計器（シンクロトロン、ニュートロンなど）に対する研究のためにも重要である。特に、蛍光Ｘ線、非弾性散乱、試料の周囲環境に起因するバックグラウンドを減少させたい時に用いる。
・バイオ結晶と単結晶分析（回折画像を変位させてエネルギーフィルタにかける。）
バックグラウンドノイズを減少させて、構造を解明し、またシンクロトロン放射による多波長異常回折データ（ＭＡＤ）を集積するために用いる。
・表面又は原位置測定のための単結晶回折
試料の含有物、周囲環境又は蛍光Ｘ線から生じるバックグラウンドノイズを減少させるために用いる。
【００４５】
「２次元の画像」を「一次元の線」に光学的変換ができる二次元アナライザ／検出器の曲率を調整し配置場所を設定し、更に対応するスリットを設けることによって、以下のものに適用できる。
・粉末についての動態測定、つまり連続的な測定
この測定では、各デバイリングの扇形部（５°〜１０°）を一点に収束させて、粉末の全図形を一本の線に投影させる。これは、固体化学（chemistry of solid）や、薬理学、微細構造マッピングで適用される。
・回折面のプロファイルを対数スパイラル状に湾曲させることによってフラックスが増幅しよりよいサンプリング結果が得られることに伴う、アナライザシステムの信号／バックグラウンドノイズ比が良好な可動型回折計／蛍光計の創作
テスト結果で示したように、このような回折計／蛍光計は可動部がなく移動させることができるため多相材料の分析に使用できる。よって、遺跡発掘現場（壁分析（wall analysis））、工場現場（製造装置のチェック及びモニター）、更には多種多様な産業上の目的（テクスチャ、レールにかかる応力、翼の動き（wing behavior）などの測定）で直接的に適用できる。
・蛍光Ｘ線の測定
Ｘ線の発生源がほぼ一点として、エネルギーの選択（回折面のプロファイルを対数スパイラルにすることによる）やエネルギー範囲の選択（回折面のプロファイルを直線又は傾斜角度を付けた曲線にすることによる）を可能にするためにスロットを設けると、このような回折面のプロファイルによって新規な波長分散型Ｘ線解析装置となる。
・画像測定
Ｘ線発生源がほぼ一点であり、検出器３０をアナライザの準収束距離の外に置いた場合、非弾性散乱や蛍光Ｘ線を除去することができる（回折面のプロファイルは対数スパイラルとする）。発生源が無限遠の時は平面アナライザでよい。
【００４６】
尚、アナライザシステムを備えた装置は中性子ビームによる試料分析にも使用できる。
【００４７】
本発明には前記した新規な情報及びその利点の範囲を実質的に超えなければ様々な改良を付加できることは容易に理解できるだろう。よって、このような改良については前記した解析装置及びアナライザシステムの範囲に含まれるものである。
【図１】
2010523939.tif 000003
【図２】
2010523939.tif 000004
【図３】
2010523939.tif 000005
【図４】
2010523939.tif 000006
【図５】
2010523939.tif 000007
【図６】
2010523939.tif 000008
【図７】
2010523939.tif 000009
【図８】
2010523939.tif 000010
【図９】
2010523939.tif 000011
【国際調査報告】
2010523939.tif 000012
2010523939.tif 000013
2010523939.tif 000014
2010523939.tif 000015
2010523939.tif 000016
2010523939.tif 000017