(57)【要約】【課題】  Ｘ線検出器を走査移動させながらＸ線測定を行う場合に、その測定を迅速且つ正確に行えるようにする。【解決手段】  試料にＸ線を照射するＸ線照射装置と、試料から出るＸ線を検出するＸ線検出器と、そのＸ線検出器の試料に対する角度を変化させるためにＸ線検出器を走査移動させる装置と、Ｘ線検出器によって検出されたＸ線強度の情報（Ｉ）及びＸ線検出器の走査移動角度の情報（２θ）を３次元画像Ｖ３として表示する画像制御装置とを有するＸ線分析装置である。画像制御装置は、Ｘ線検出器の走査移動と同時に３次元画像Ｖ３の表示を行う。また、Ｘ線検出器の走査移動と同時に、１次元画像Ｖ１、２次元画像Ｖ２及び３次元画像Ｖ３の２つ又は全部が１つの画面上に同時に表示される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記試料から出るＸ線を検出するＸ線検出手段と、
該Ｘ線検出手段の前記試料に対する角度を変化させるために該Ｘ線検出手段を走査移動させる手段と、
前記Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線強度の情報及び前記Ｘ線検出手段の走査移動角度の情報を３次元画像として表示する画像制御手段と、を有し、
前記画像制御手段は前記Ｘ線検出手段の走査移動と同時に前記３次元画像の表示を行う
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線分析装置において、前記Ｘ線検出手段は前記走査移動の方向に対して直角方向にＸ線検出領域を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項３】
試料にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記試料から出るＸ線を検出するＸ線検出手段と、
該Ｘ線検出手段の前記試料に対する角度を変化させるために該Ｘ線検出手段を走査移動させる手段と、
前記Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線強度の情報及び前記Ｘ線検出手段の走査移動角度の情報を、前記Ｘ線検出手段の走査移動と同時に、１次元画像、２次元画像及び３次元画像のうちの少なくとも２つの形態で１つの画面内に表示する画像制御手段と
を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項４】
請求項３記載のＸ線分析装置において、前記Ｘ線検出手段は前記走査移動の方向に対して直角方向にＸ線検出領域を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて試料を分析するＸ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｘ線回折装置、Ｘ線小角測定装置、蛍光Ｘ線装置、その他各種のＸ線分析装置が知られている。これらのＸ線分析装置では、試料にＸ線を照射したときにその試料から出るＸ線、例えば回折線、散乱線、蛍光Ｘ線等をＸ線検出器によって検出する。試料へ入射するＸ線の中心線、いわゆる入射Ｘ線光軸を０°としたとき、その入射Ｘ線光軸に対して何度の角度位置にどのくらいの強度のＸ線が出射するかを測定することにより、試料の物性を知ることができる。
【０００３】
入射Ｘ線光軸に対して何度の角度位置にどのくらいの強度のＸ線が出射するかを観察するため、従来、試料から出射するＸ線の角度位置を横軸にとり、Ｘ線強度を縦軸にとった座標上に、Ｘ線出射角度２θと出射Ｘ線強度Ｉとをプロットして測定結果をグラフによって表すことが行われている。こうして表示される図形はＸ線回折図形等と呼ばれることがある。また、このようなグラフを電気的な画像表示装置、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶表示ディスプレイ等に表示するようにしたＸ線分析装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５８３６６号公報（第５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＸ線分析装置では、Ｘ線検出器を所望の角度範囲で走査移動させて所望の角度範囲内のＸ線強度データを取得した後にＸ線回折図形の全体をディスプレイ上に表示していた。ところで、Ｘ線分析装置によって行われるＸ線測定は、一般に、長時間をかけて行われる。例えば、数時間、数十時間、場合によっては数日間行われることがある。このようなＸ線測定は常に最適の条件で開始される訳ではなく、試料が予測したものと異なっていたり、測定条件が試料に適合していなかったりする場合がある。このような場合、従来は、測定完了後にディスプレイ上に測定結果が表示されるのを待って、その測定結果からサンプルそれ自体や、測定条件等が適切であったかどうかを判断していた。この方法では、サンプル自体や測定条件が不適切であった場合に、測定のために費やした長い時間が無駄になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、Ｘ線検出手段を走査移動させながらＸ線測定を行う場合に、その測定を迅速且つ正確に行え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】
【０００７】
本発明に係るＸ線分析装置は、試料にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記試料から出るＸ線を検出するＸ線検出手段と、該Ｘ線検出手段の前記試料に対する角度を変化させるために該Ｘ線検出手段を走査移動させる手段と、前記Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線強度の情報及び前記Ｘ線検出手段の走査移動角度の情報を３次元画像として表示する画像制御手段とを有し、前記画像制御手段は前記Ｘ線検出手段の走査移動と同時に前記３次元画像の表示を行うことを特徴とする。
【０００８】
従来のＸ線分析装置では、全ての測定情報が得られた後にその測定情報に対して画像処理が行われてディスプレイ上にＸ線回折図形等といった測定結果が表示されていた。これに対し本発明のＸ線分析装置によれば、Ｘ線検出手段の走査移動と同時に、すなわち、全ての測定情報が得られる前に測定結果が３次元画像として表示され始める。このため、３次元表示された一部分の測定情報、すなわち測定開始後の短時間内の測定情報を確認することにより、測定に供された試料が適切なものであるかどうか、あるいは、測定条件が適切であるかどうか等といった判断を正確に行うことができる。また、本発明では、Ｘ線の角度情報及びＸ線の強度情報が３次元画像として表示されるので、１次元画像や２次元画像によって表示される場合に比べて、オペレータに多種類の情報を提供できる。つまり、本発明によれば、Ｘ線測定を迅速且つ正確に行うことができる。
【０００９】
次に、Ｘ線検出手段には、Ｘ線の取り込み方から見た上で次の３種類が考えられる。１つは、Ｘ線を点状に取り込むものであり、これは０次元Ｘ線検手段等と呼ばれる。この種のＸ線検出手段としては、例えば、ＰＣ（Proportional Counter／比例計数管）、ＳＣ（Scintillation Counter／シンチレーションカウンタ）等が考えられる。
【００１０】
他の１つは、Ｘ線を線状に取り込むものであり、これは１次元Ｘ線検手段等と呼ばれる。この種のＸ線検出手段としては、例えば、ＰＳＰＣ（Position Sensitive Proportional Counter／位置感応型比例計数管）や、複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device／電荷結合素子）を線状に並べて成る１次元ＣＣＤＸ線検出器等が考えられる。さらに他の１つは、Ｘ線を面状に取り込むものであり、これは２次元Ｘ線検出手段等と呼ばれる。この種のＸ線検出手段としては、例えば、Ｘ線フィルムや、Ｘ線受光面に蓄積性蛍光体を層として設けた面状の蓄積性蛍光体フィルムや、複数のＣＣＤを面状に配列して成る２次元ＣＣＤＸ線検出器等がある。
【００１１】
１次元Ｘ線検出手段はＸ線を線状に取り込むことができる。また、２次元Ｘ線検出手段もＸ線を線状に取り込むことができる。上記構成の本発明に係るＸ線分析装置において、前記Ｘ線検出手段はそのようにＸ線を線状に取り込むことができる構造のＸ線検出手段によって構成することが望ましく、特に、その線状のＸ線取り込み領域を前記Ｘ線検出手段の走査移動方向に対して直角方向に配置させることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、Ｘ線検出手段を走査移動させたときに、その走査移動方向に関して直角方向の一定の領域のＸ線情報を同時に得ることができる。このため、０次元Ｘ線検出器を走査移動させてＸ線情報を検出する場合に比べて、オペレータに多様なＸ線情報を提供できる。
【００１３】
なお、上記構成で「直角」とは、厳密に９０°の角度に設定することはもとより、９０°の角度から少し外れて傾斜する場合であっても、走査移動方向に対して直角成分のＸ線情報を取り込むことができるときであるならば、そのような傾斜状態も含む意味である。
【００１４】
次に、本発明に係る第２のＸ線分析装置は、試料にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記試料から出るＸ線を検出するＸ線検出手段と、該Ｘ線検出手段の前記試料に対する角度を変化させるために該Ｘ線検出手段を走査移動させる手段と、前記Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線強度の情報及び前記Ｘ線検出手段の走査移動角度の情報を、前記Ｘ線検出手段の走査移動と同時に、１次元画像、２次元画像及び３次元画像のうちの少なくとも２つの形態で１つの画面内に表示する画像制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
ここで、「１次元画像」とは、平面内に描かれる線によって情報を表示する画像である。また、「２次元画像」とは、平面内に描かれる面によって情報を表示する画像である。また、「３次元画像」とは、平面内に描かれる斜視図的な表現によって情報を表示する画像である。
【００１６】
上記構成の本発明に係るＸ線分析装置によれば、測定の終了を待ってからではなく、測定結果がＸ線検出手段の走査移動と同時に表示されるので、オペレータは測定開始後の短時間の間に、試料が適切かどうか、あるいは、測定条件が適切かどうか等を判断できる。また、表示される画像が１種類ではなくて、１次元画像、２次元画像及び３次元画像のうちの少なくとも２つの組合せであるので、オペレータは測定結果を異なった視点から同時に観察できる。以上から、本発明によれば、オペレータは迅速で正確な判断を行うことができる。
【００１７】
次に、本発明に係る第２のＸ線分析装置において、前記Ｘ線検出手段はＸ線を線状に取り込むことができる構造のＸ線検出手段、例えば、１次元Ｘ線検出手段又は２次元Ｘ線検出手段によって構成することが望ましく、特に、その線状のＸ線取り込み領域を前記Ｘ線検出手段の走査移動方向に対して直角方向に配置させることが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、Ｘ線検出手段を走査移動させたときに、その走査移動方向に関して直角方向の一定の領域のＸ線情報を同時に得ることができる。このような直角方向のＸ線情報は１次元画像によっては表示することができないが、２次元画像によればその直角方向のＸ線情報を表示できる。しかしながら、２次元画像では色の違いや色の濃淡によってその直角方向の違いを表示することだけしかできない。これに対し、３次元画像によれば、直角方向のＸ線情報を斜視図的に、すなわち立体的な表現によって表示できるので、オペレータは正確な判断を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るＸ線分析装置によれば、Ｘ線検出手段の走査移動と同時に測定結果が画像表示されるので、オペレータは測定開始後の短時間内の測定情報を確認することができ、それ故、測定に供された試料が適切なものかどうか、あるいは、測定条件が適切かどうか等といった判断を迅速に行うことができる。
【００２０】
また、表示される画像は、３次元画像又は１次元画像、２次元画像、及び３次元画像のうちの少なくとも２つの組合せであるので、単に１次元画像や２次元画像が単独で表示される場合に比べて、オペレータは非常に正確な判断を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、θ−２θ系ゴニオメータを用いたＸ線回折装置に本発明を適用した場合を例に挙げて本発明を説明する。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。
【００２２】
図１は本実施形態に係るＸ線回折装置の機械的な構成を示している。ここに示すＸ線回折装置１は、Ｘ線発生装置２と、ゴニオメータすなわち測角器３とを有する。Ｘ線発生装置２はＸ線を発生するＸ線源Ｆを有する。Ｘ線発生装置２とゴニオメータ３との間には発散規制スリット４が設けられる。Ｘ線源Ｆから放射されて発散するＸ線が試料Ｓに当たるように、この発散規制スリット４によってＸ線の発散が規制される。ゴニオメータ３は、θ回転台６と、そのθ回転台６と同軸に設けられた２θ回転台７とを有する。θ回転台６にはサンプルホルダ８が装着される。測定対象である試料Ｓはサンプルホルダ８に取り付けられる。
【００２３】
２θ回転台７には外側へ延びる検出器アーム９が設けられる。この検出器アーム９の先端部にＸ線検出手段としてのＣＣＤ検出器１１が固定されている。このＣＣＤ検出器１１は、Ｘ線を線状の取り込み領域内で取り込むことのできる構造のＸ線検出器、すなわち１次元Ｘ線検出器の１種である。このＣＣＤ検出器１１は、Ｘ線を線状に取り込むための線状の開口１２を有する。
【００２４】
θ回転台６にはθ回転装置２１が接続される。また、２θ回転台７には２θ回転装置２２が接続される。これらの回転装置２１，２２は、例えば、電動モータを動力源としてその回転を回転伝達機構によって各回転台に伝達するという構造によって構成できる。回転伝達機構としては、例えば、ウオームとウオームホイールとから成る回転伝達機構を採用できる。
【００２５】
θ回転台６は、θ回転装置２１によって駆動されてω軸線を中心として回転する。ω軸線とは、サンプルホルダ８に取り付けられた試料Ｓを通る軸線である。θ回転台６がω軸線を中心として回転すると、それに支持された試料Ｓもω軸線を中心として回転する。試料Ｓのこの回転は、一般に、θ回転と呼ばれている。
【００２６】
２θ回転台７は、２θ回転装置２２によって駆動されてω軸線を中心として回転する。このとき、２θ回転台７に設けられた検出器アーム９も一体になって回転し、それに固定されたＣＣＤ検出器１１もω軸線を中心として回転する。ＣＣＤ検出器１１のこの回転は、一般に、２θ回転と呼ばれている。ＣＣＤ検出器１１の２θ回転は、試料Ｓのθ回転に対して、回転方向が同じで回転の速度が２倍に設定される。
【００２７】
２θ回転の走査形態としては連続スキャンとステップスキャンの２種類が考えられる。連続スキャンとは、２θ回転台７を連続的に駆動すると共に、指定した測定ステップ角度ごとの信号によりＸ線強度をサンプリングする走査形態である。この方法は、高速に測定できるという利点を有する。一方、ステップスキャンとは、２θ回転軸７を測定ステップ角度移動して停止させ、その停止時にＸ線強度の計数を行うという動作を繰り返す走査形態である。本実施形態では、測定を高速で行うことができる連続スキャンを採用するものとする。
【００２８】
２θ回転台７を連続スキャンさせる場合は、２θ回転装置２２から出力される２θ信号が外部トリガー信号Ｓ２としてＸ線強度演算回路１６へ送られ、ＣＣＤ検出器１１によるＸ線強度のサンプリングのタイミングと２θ角度位置との同期がとられる。
【００２９】
Ｘ線源Ｆから放射されて試料Ｓへ入射するＸ線の中心線が入射Ｘ線の光軸Ｘ０である。この入射Ｘ線光軸Ｘ０の延長と試料Ｓから出るＸ線、本実施形態の場合は試料Ｓで回折した回折線Ｘ１との成す角度２θが回折角度である。回折角度２θで回折する回折線は、２θ回転するＣＣＤ検出器１１がその回折角度２θの角度位置に到来したときにそのＣＣＤ検出器１１によって受光されてカウントされる。ＣＣＤ検出器１１の角度２θの角度位置の情報は、２θ回転装置２２から角度信号２θとして出力される。なお、２θ回転台７にエンコーダを設けて、このエンコーダの出力信号によってＣＣＤ検出器１１の回転角度位置２θを知ることもできる。
【００３０】
ＣＣＤ検出器１１に設けられたＸ線取り込み用の開口１２は２θ回転方向と直角の方向に線状に延びている。なお、開口１２は２θ回転方向に対して厳密に直角でなく、少し傾斜していても良い。開口１２によって受光できるＸ線の高さ方向の領域は開口１２の高さＨによって決まる。ＣＣＤ検出器１１の内部には開口１２とほぼ平行に線状のＣＣＤ受光面が配置され、それらのＣＣＤの出力端子が信号線１４を介してＸ線強度演算回路１６に接続される。Ｘ線強度演算回路１６は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１７と、データ転送回路１８とを有する。
【００３１】
ＣＣＤ検出器１１は、開口１２のいずれかの高さ位置にＸ線が入ったときに、その高さ位置に対応する画素（すなわち、ピクセル）から信号Ｓ０を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１７はその信号Ｓ０をカウント値信号Ｓ１に変換し、そのカウント値信号Ｓ１はデータ転送回路１８によってＸ線強度信号Ｉ（ｈ）として転送される。
【００３２】
図２は、図１のＸ線分析装置の電気的な構成を示している。図２において、図１のＸ線強度演算回路１６から出力されたＸ線強度信号Ｉ（ｈ）が処理回路２６に入力される。また、図１の２θ回転装置２２から出力された回折角度信号２θが処理回路２６に入力される。処理回路２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２７、ＲＡＭ（Random Access Memory）２８、ＲＯＭ（Read Only Memory）２９、外部記憶媒体３１、画像制御装置３２、そして、それらを接続するバス３３を有する。
【００３３】
なお、本実施形態では、図１において、２θ回転装置２２から出力される２θ信号を外部トリガー信号Ｓ２としてＸ線強度演算回路１６へ送ることにより、Ｘ線強度演算回路１６におけるサンプリングのタイミングと２θ角度との同期をとっている。このため、Ｘ線強度演算回路１６から順次に出力されるＸ線強度信号Ｉ（ｈ）の出力順番が分かれば、その順番から２θ角度を知ることができる。従って、この方法によってＸ線強度信号Ｉ（ｈ）と角度２θとを対応付ける場合には、処理回路２６は、必ずしも２θ回転装置２２からの２θ信号を入力しなくても良い。
【００３４】
外部記憶媒体３１は、例えば、ハードディスク、ＭＯディスク（Magneto Optical Disk）等によって構成される。この記憶媒体３１には、Ｘ線分析の全般の動作を司るプログラムソフトや、回折角度２θの測定データを記憶するためのファイルや、Ｘ線強度Ｉ（ｈ）の測定データを記憶するためのファイル等が記憶される。
【００３５】
バス３３には、キーボード、マウス等といった入力装置３４及びプリンタ等といった印字装置３６が接続される。画像制御装置３２は、グラフィックコントローラ３７と、ビデオメモリ３８と、Ｄ／Ａコンバータ３９とを有する。グラフィックコントローラ３７は、１次元画像及び２次元画像の画像データを生成するための２次元画像処理部と、３次元画像の画像データを生成するための３次元画像処理部とを有する。Ｄ／Ａコンバータ３９の出力端子にはＣＲＴディスプレイ、フラットディスプレイ等といった画像表示装置４１が接続されている。グラフィックコントローラ３７は、専用の回路によって構成することもできるし、あるいは、記憶媒体３１内に格納されたプログラムソフトの一部によってソフト的に構成することもできる。
【００３６】
以下、上記構成より成るＸ線分析装置の動作を説明する。
まず、測定対象である試料、例えば、粉末試料をサンプルホルダ８の所定位置に装着し、そのサンプルホルダ８をθ回転台６の所定位置に取り付ける。その後、図２の入力装置３４に必要な測定条件、例えば、所望する測定範囲等を入力した上で、測定開始の指示を行う。測定範囲としては、例えば、０°〜１００°の回折角度の走査領域を指定する。
【００３７】
測定開始の指示が成されると、図１において、２θ回転台７が回転してＣＣＤ検出器１１が走査領域の初期位置である０°の角度位置にセットされる。その後、Ｘ線源ＦからＸ線が放射されてそのＸ線が試料Ｓに照射される。そして、試料Ｓが所定のステップ角度でθ回転し、同時にＣＣＤ検出器１１が同じ方向へ２倍の角速度で２θ回転する。
【００３８】
試料Ｓがθ回転する間、その試料Ｓに入射するＸ線とその試料Ｓとの間でブラッグの回折条件が満足される状態が到来すると、試料ＳでＸ線が回折する。この回折線は、一般に、円錐状に広がりながら進行する。このときの円錐状の広がりの底辺の環状部分Ｑは、通常、デバイ環と呼ばれる。今、仮に、このデバイ環ＱによってＸ線フィルムを感光すると、例えば、図７及び図８に示すような回折線図形が得られる。
【００３９】
これらの図において、複数のリング状の部分がデバイ環Ｑによって露光された部分である。また、これらの図において、中心点が回折角度２θ＝０°の位置であり、その中心から半径方向の外側へ進むに従って回折角度２θが大きくなってゆく。また、図１のＣＣＤ検出器１１の走査方向は矢印Ａで示す方向であり、デバイ環のうちＣＣＤ検出器１１によって読み取られる部分は高さＨの長方形で示される領域である。
【００４０】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すデバイ環は、結晶の配向状態が異なっている２つの試料を測定した場合のものである。図７（ａ）は、結晶の配向性が弱い状態、すなわち結晶が無秩序に並んでいる状態のときのデバイ環を示しており、デバイ環は均一なリング形状に出現する。一方、図７（ｂ）は、結晶の配向性が強い状態のときのデバイ環を示しており、このときのデバイ環はリングにならず弧状に出現する。結晶の配向性がさらに強くなれば、露光部分はデバイ環上に点状に現れる。
【００４１】
また、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すデバイ環は、結晶の粒径が異なっている２つの試料を測定した場合のものである。図８（ａ）は、結晶の粒径が小さい場合のデバイ環を示しており、このときのデバイ環は線状にはっきりと現れる。一方、図８（ｂ）は、結晶の粒径が大きい場合のデバイ環を示しており、このときのデバイ環は点状になっている。
【００４２】
図１において、２θ回転するＣＣＤ検出器１１の２θ角度位置の情報は、２θ回転装置２２から出力される２θ信号によって図２の処理回路２６へ送られる。また、ＣＣＤ検出器１１がデバイ環Ｑの一部を構成するＸ線を受光すると、Ｘ線強度演算回路１６によってそのＸ線の高さ情報及び強度情報が演算され、Ｘ線強度信号Ｉ（ｈ）として出力される。図２のＣＰＵ２７は、２θ回転装置２２からの２θデータ及びＸ線強度演算回路１６からのＩ（ｈ）データが新しく送られて来るたびに、それらのデータを記憶媒体３１内の所定のファイル内に格納すると共に、それらのデータを画像制御装置３２内のグラフィックコントローラ３７へ送り込む。つまり、本実施形態では、ＣＣＤ検出器１１が走査移動を開始すると直ぐに２θデータ及びＩ（ｈ）データがグラフィックコントローラ３７へ導入され、２θデータ及びＩ（ｈ）データが更新されるたびに、それらの新しいデータがグラフィックコントローラ３７へ導入される。
【００４３】
なお、既述の通り本実施形態では、図１において、２θ回転装置２２から出力される２θ信号を外部トリガー信号Ｓ２としてＸ線強度演算回路１６へ送ることにより、Ｘ線強度演算回路１６におけるサンプリングと２θ角度との同期をとっている。このため、Ｘ線強度演算回路１６から順次に出力されるＸ線強度信号Ｉ（ｈ）の出力順番が分かれば、その順番から２θ角度を知ることができる。従って、この方法によってＸ線強度信号Ｉ（ｈ）と角度２θとを対応付ける場合には、ＣＰＵ２７は、２θ回転装置２２から出力される２θデータを記憶媒体３１に格納したり、グラフィックコントローラ３７へ送ったりするのではなく、Ｘ線強度演算回路１６から出力されるＩ（ｈ）データの出力順番から２θ角度を演算し、その演算した２θ角度データを記憶媒体３１に格納したり、グラフィックコントローラ３７へ送ったりする。
【００４４】
グラフィックコントローラ３７は、新しい２θデータ及びＩ（ｈ）データが送られて来るたびに、それらのデータに基づいて１次元画像データ、２次元画像データ及び３次元画像データを生成する。これらの画像データはビデオメモリ３８上で１つの画面上のデータとして合成され、Ｄ／Ａコンバータ３９によってアナログ信号に変換された後、ディスプレイ４１の画面上に表示される。
【００４５】
図３、図４及び図５は、そのようにしてディスプレイの画面上に表示される測定結果の画像の一例を示している。これらの図において、画面右下の画像Ｖ１が１次元画像データに基づいて表示された１次元画像である。また、画面右上の画像Ｖ２が２次元画像データに基づいて表示された２次元画像である。また、画面左の画像Ｖ３が３次元画像データに基づいて表示された３次元画像である。
【００４６】
１次元画像Ｖ１は、横軸に回折角度２θをとり、縦軸にＸ線強度Ｉをとった座標系に、２θデータ及びＩデータをプロットすることによって得られる線によって表現された測定結果である。なお、１次元画像において１つの２θ角度位置におけるＸ線強度Ｉは、ＣＣＤ検出器１１の高さ方向Ｈの全領域又は指定した領域に取り込まれたＸ線を積算した強度である。また、座標系の単位の取り方次第で特定部分を拡大表示又は縮小表示することができる。
【００４７】
次に、２次元画像Ｖ２は、横軸に回折角度２θをとり、縦軸にＣＣＤ検出器１１の高さ方向Ｈをとった座標系に、２θデータ及びＩ（ｈ）データをビットマップ形式で平面的に表現した図形である。この画像によれば、ＣＣＤ検出器１１の高さ方向Ｈの強度変化が縦軸に沿って色相の違いや色の濃淡の違いによって描かれる。図３の場合は、強度の高い部分が白色で描かれ、強度の低い部分が黒色で描かれ、中間強度の部分が灰色で描かれている。中間強度部分のＸ線の強さの程度は、灰色の濃淡で識別される。つまり、高さ方向Ｈの灰色の濃淡を観察することにより、回折角度２θの１ヵ所における高さ方向Ｈに沿ったＸ線強度分布を知ることができる。なお、座標系の単位の取り方次第で特定部分を拡大表示又は縮小表示することができる。
【００４８】
次に、３次元画像Ｖ３は、横軸に回折角度２θをとり、奥行き軸にＣＣＤ検出器１１の高さＨをとり、縦軸にＸ線強度Ｉ（ｈ）をとった３軸座標系に、２θデータ及びＩ（ｈ）データをプロットした状態を３次元的、すなわち斜視図的に表現している。
【００４９】
３次元画像Ｖ３の基になる３次元画像データは図２のグラフィックコントローラ３７内の３次元画像処理部の演算によって生成される。この３次元画像処理部は、周知の通り、例えば、ポリゴンメッシュによって３次元の基準モデルを生成し、それを視点位置を基準とした相対座標に変換し、奥行きや光源の向きを考慮した色情報を生成し、３次元ポリゴン座標を２次元表示のための２次元座標に変換し、さらに、２次元座標に変換されたポリゴンを実際にフレームメモリ内に描画する等といった一連の処理によって生成される。
【００５０】
そして、ポリゴンをフレームメモリ内に描画する際には、見えない部分を表示しないように処理する陰面処理や、ポリゴンに画像を貼り付ける処理であるテクスチャマッピングや、ポリゴンに色を貼り付ける処理であるマッピング等といった各種の処理が行われる。このような３次元画像処理においては、視点位置をどこに設定するかによって、３次元画像Ｖ３を種々の方向から見た状態で表現することができる。また、ポリゴンの座標位置の決め方次第で、３次元図形を回転させたり、拡大したり、縮小したりすることができる。
【００５１】
本実施形態では、図２において、グラフィックコントローラ３７が、新しい２θデータ及びＩ（ｈ）データが送られて来るたびに、それらのデータに基づいて１次元画像データ、２次元画像データ及び３次元画像データを生成する。従って、ディスプレイ４１の画面上には、ＣＣＤ検出器１１が走査を完了した回折角度２θの領域に対応するＸ線強度Ｉ（ｈ）データが逐次に表示される。つまり、３次元画像Ｖ３等の表示は、ＣＣＤ検出器１１が目標とする角度範囲の全領域の走査移動を完了した後に行われるのではなく、ＣＣＤ検出器１１の走査移動と同時に開始される。
【００５２】
換言すれば、図５に示すように、２θ０から２θ３の角度範囲が所望する測定領域である場合に、測定終了後にその２θ０から２θ３の角度範囲の全部の測定結果がいっぺんに同時に表示されるのではなく、図３及び図４に示すように、始めに２θ１の角度範囲の測定結果が表示され、次に、それよりも広い角度範囲である２θ２までの測定結果が表示され、そして最終的に目標とする２θ３までの測定結果が表示されるという表示が順次に行われる。この場合、３次元画像Ｖ３等の表示の開始から表示の終了までのタイミングが図１のＣＣＤ検出器１１の走査開始角度０°から走査終了角度１００°に一致し、さらに３次元画像Ｖ３等の表示の更新のタイミングがＣＣＤ検出器１１の走査移動のタイミングに一致していれば、ＣＣＤ検出器１１の走査移動の間にディスプレイ４１の画面上に、いわゆるリアルタイムで測定結果が表示されることになる。これは、１次元画像Ｖ１及び２次元画像Ｖ２を表示する場合も同じである。
【００５３】
なお、ＣＣＤ検出器１１の走査移動と同時にディスプレイ４１の画面上に表示すべき画像は、１次元画像Ｖ１、２次元画像Ｖ２、及び３次元画像Ｖ３の全部であっても良いし、あるいは、それらのうちのいずれか２つの組合せであっても良い。
【００５４】
ところで、図１に示すような装置によってＸ線分析を行う場合、その測定時間は数時間、数十時間、場合によっては数日かかる場合がある。また、従来のＸ線分析装置では、測定結果をディスプレイの画面上に表示する場合には、図５における１次元画像Ｖ１に相当する画像を測定の完了後にいっぺんに同時に表示することが一般的であった。従って、従来のＸ線分析装置において測定結果が画像表示によって確認できるのは、測定が終了する数時間後、数十時間後、場合によっては数日後になるという事態が起こっていた。
【００５５】
他方、Ｘ線分析装置を用いた測定においては、測定に供される試料が目標とする結晶状態でない場合がある。また、測定条件が目標とする条件でない場合がある。従来のＸ線分析装置においてそれらの場合が発生すると、オペレータがそのことに気付くのは測定が完了した後、すなわち長時間の経過後にディスプレイ上に測定結果が表示された後であった。このような事態は、時間を無駄に消費するだけである。
【００５６】
これに対し、本実施形態では、図３及び図４に示したように、測定の途中から測定結果が表示され始めるので、試料それ自体や、測定条件に異常がある場合には、オペレータは測定の完了を待つまでもなく、測定途中の適宜の時点で異常を察知でき、即座に対処できる。それ故、時間の浪費を回避できる。また、本実施形態では、３次元画像Ｖ３が測定の途中から表示される。３次元画像Ｖ３は、多くの情報をオペレータにとって見やすい斜視図の状態で表示するので、オペレータは判断ミスを起こすことなく正確な判断を迅速に行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態では、図５に示すように、１次元画像Ｖ１、２次元画像Ｖ２、及び３次元画像Ｖ３の全部、又はそれらのいうちのいずれか２つの組合せが１つの画面に表示される。従って、オペレータは種類の異なった２つ以上の表示を見比べることにより試料を観察でき、それ故、信頼性の高い判断を短時間の間に行うことができる。１つの画面に１次元画像Ｖ１、２次元画像Ｖ２及び３次元画像Ｖ３の３種類を同時に表示すれば、オペレータは非常に正確な判断を迅速に行うことができる。
【００５８】
例えば、図５の１次元画像Ｖ１だけを観察した場合、特定の２θ位置においてＸ線強度のピークが発生したとき、試料の物性のある程度のことは判断できるが、結晶の配向性が強いか弱いか、あるいは、結晶粒が大きいか小さいか等といった細かな判断を行うことはできない。これに対し、本実施形態によれば、２次元画像Ｖ２又は３次元画像Ｖ３、場合によっては２次元画像Ｖ２及び３次元画像Ｖ３の両方を観察することにより、図７及び図８に示したデバイ環のうちＣＣＤ検出器１１の高さＨの範囲及び走査範囲に属する部分を正確に観察することができる。このため、試料内の結晶の配向状態や、結晶粒の状態までも正確に判断することができる。
【００５９】
さらに、より正確な判断を所望する場合には、図６に示すように３次元画像Ｖ３を視点を変えて表示することが有効である。図６に示す３次元画像Ｖ３は、図５に示す３次元画像Ｖ３を視点Ｂの方向から見た状態を示している。
【００６０】
（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。
【００６１】
例えば、図１の実施形態では、試料Ｓをθ回転させＣＣＤ検出器１１をθ回転の２倍の速度で２θ回転させる構造のゴニオメータ３を用いたが、これに代えて、試料Ｓを固定状態に配置し、Ｘ線発生装置２を１つの方向へθ回転させ、ＣＣＤ検出器１１を反対方向へ同じ角速度で２θ回転させる構成を採用することもできる。
【００６２】
また、図１の実施形態では、線状のＸ線取り込み領域を有するＸ線検出手段としてＣＣＤ検出器１１を用いたが、これに代えて、１次元検出器の他の１つであるＰＳＰＣを用いることもできる。また、複数のＣＣＤを面状に並べてなる２次元Ｘ線検出器や、蓄積性蛍光体を面状に設けて成る２次元Ｘ線検出器等を用い、それらの２次元Ｘ線検出器の線状のＸ線取り込み部分を使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るＸ線分析装置は、Ｘ線を用いて物質の物性を判断する際に、その判断を迅速且つ正確に行いたい場合に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の装置の電気制御系の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】図２の電気制御系で用いられるディスプレイの画面表示の一例を示す図である。
【図４】図２の電気制御系で用いられるディスプレイの画面表示の他の例を示す図である。
【図５】図２の電気制御系で用いられるディスプレイの画面表示のさらに他の例を示す図である。
【図６】図２の電気制御系で用いられるディスプレイの画面表示のさらに他の例を示す図である。
【図７】Ｘ線分析装置を用いた測定の結果として得られるデバイ環の一例を示す図である。
【図８】Ｘ線分析装置を用いた測定の結果として得られるデバイ環の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
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．発散規制スリット、  ６．θ回転台、  ７．２θ回転台、  ８．サンプルホルダ、
９．検出器アーム、  １１．ＣＣＤ検出器（Ｘ線検出手段）、  １２．Ｘ線取り込み用開口、  １４．信号線、  １６．Ｘ線強度演算回路、
２２．２θ回転装置（Ｘ線検出手段を走査移動させる手段）、  ２６．処理回路、
３１．外部記憶媒体、  ３２．画像制御装置、  ３４．入力装置、  ３６．印字装置、
３７．グラフィックコントローラ、  ４１．画像表示装置、  Ｆ.Ｘ線源、
Ｈ．Ｘ線取り込み高さ、  Ｑ．デバイ環、  ω．ω軸線  Ｓ．試料、
Ｖ１．１次元画像、  Ｖ２．２次元画像、  Ｖ３．３次元画像、  Ｘ０．入射Ｘ線光軸、
Ｘ１．回折線
【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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