(57)【要約】【課題】  非常に高速で非常に高感度のＸ線分析を行うことのできるＸ線分析装置を提供する。【解決手段】  Ｘ線源１８から放射されたＸ線を試料Ｓに照射すると共にその試料Ｓで回折したＸ線を２次元ＣＣＤセンサ２７によって検出するＸ線分析装置１６である。ＣＣＤセンサ２７をω軸線を中心としてＸ線の読み取りのために移動させる２θ回転駆動装置２３と、ＣＣＤセンサ２７における電荷転送のタイミングと２θ回転駆動装置２３によるＣＣＤセンサ２７の移動速度とを同期させるプログラム３３とを有する。ＣＣＤセンサ２７の２θ移動の速度と、ＣＣＤセンサ２７における電荷転送とが同期するので、ＣＣＤセンサ２７の各画素に同一の回折角度のデータを蓄積でき、それ故、高速で高感度のＸ線回折測定を行うことができる。【選択図】        図１
2005091142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から放射されたＸ線を試料に照射すると共に該試料で回折したＸ線を半導体Ｘ線検出手段によって検出するＸ線分析装置において、
前記半導体Ｘ線検出手段を前記試料を中心として前記Ｘ線の読み取りのために移動させる検出器移動手段と、
前記半導体Ｘ線検出手段が前記半導体Ｘ線検出手段の構成要素である画素の１つの幅に相当する距離を移動する毎に、同期させて前記半導体Ｘ線検出手段における電荷転送信号を発生させる電荷転送信号発生手段と
を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、前記半導体Ｘ線検出手段は、複数のポテンシャルウエルに集められた信号電荷を半導体中で転送するデバイスであるＣＣＤ（Charge Coupled Device）を有し、前記複数のポテンシャルウエルはＸ線の受光面に２次元的に配置されてそれぞれが画素を構成することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項３】
請求項２において、前記半導体Ｘ線検出手段は、
Ｘ線の受光面に２次元的に配置された複数の画素から成るパラレルシフトレジスタと、
該パラレルシフトレジスタの１ライン画素列の電荷が転送されるシリアルレジスタと
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１から請求項３の少なくともいずれか１つにおいて、
前記試料へ入射するＸ線の入射角度を変化させるために前記Ｘ線源又は前記試料を回転させるθ回転手段と、
前記試料で回折したＸ線を検出するために前記半導体Ｘ線検出手段を前記試料を中心として回転させる２θ回転手段とを有し、
前記電荷転送信号発生手段は、前記２θ回転手段が前記半導体Ｘ線検出手段を前記半導体Ｘ線検出手段の構成要素である画素の１つの幅に相当する距離移動させる毎に、同期させて前記半導体Ｘ線検出手段における電荷転送信号を発生させる
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の少なくともいずれか１つにおいて、前記半導体Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて帯状の２次元回折像データを演算する演算手段を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項６】
請求項５において、前記半導体Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて回折プロファイルデータを演算する演算手段を有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項７】
請求項６において、前記２次元回折像と前記回折プロファイルとを表示面上に同時に表示する表示手段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線源から放射されたＸ線を試料に照射すると共に該試料で回折したＸ線を半導体Ｘ線検出手段によって検出するＸ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料にＸ線を照射したときに該試料で回折した回折Ｘ線をＸ線検出器で検出する構造のＸ線分析装置は従来から広く知られている。また、近年、Ｘ線検出器として２次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等といった半導体位置検出センサを用いる構造のＸ線分析装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構造のＸ線分析装置によれば、０（ゼロ）次元カウンタであるＳＣ（シンチレーション・カウンタ）等を用いた場合に比べて高速の測定ができることが期待されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５０７０５号公報（第４〜６頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＣＣＤセンサ等を用いた従来のＸ線分析装置では、被写体である試料と検出器である２次元ＣＣＤセンサ等とを相対的に移動させながら測定を行う場合に、高速で高感度の測定を行うことが難しかった。その理由は、試料と２次元ＣＣＤセンサ等との間の相対移動速度が速くなり過ぎると、複数のＣＣＤ画素によって高い分解能でＸ線を取り込むことが難しくなるからである。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、非常に高速で非常に高感度のＸ線分析を行うことのできるＸ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係るＸ線分析装置は、Ｘ線源から放射されたＸ線を試料に照射すると共に該試料で回折したＸ線を半導体Ｘ線検出手段によって検出するＸ線分析装置において、前記半導体Ｘ線検出手段を前記試料を中心として前記Ｘ線の読み取りのために移動させる検出器移動手段と、前記半導体Ｘ線検出手段が前記半導体Ｘ線検出手段の構成要素である画素の１つの幅に相当する距離を移動する毎に、同期させて前記半導体Ｘ線検出手段における電荷転送信号を発生させる電荷転送信号発生手段とを有することを特徴とする。ここで、電荷転送信号とは、電荷の転送を指示する信号であり、一般的にはパルス信号であり、周波数としては１ＭＨｚ程度のものが用いられる。
【０００７】
このＸ線分析装置によれば、半導体Ｘ線検出手段は検出器移動手段によって駆動されて試料を中心として移動するので、試料で回折して異なる種々の回折角度方向へ進む回折Ｘ線をその半導体Ｘ線検出手段によって検出できる。さらに、半導体Ｘ線検出器における電荷転送のタイミングと当該半導体Ｘ線検出手段の移動速度とは同期するので、半導体Ｘ線検出手段における各画素には同じ回折角度のＸ線が蓄積される。このため、半導体Ｘ線検出手段の移動速度を速く設定しても、各回折角度におけるＸ線強度を個々の画素によって正確に測定できる。つまり、非常に高速で非常に高感度のＸ線分析を行うことができる。
【０００８】
さて、本発明で用いる半導体Ｘ線検出手段は、ＣＣＤセンサによって構成されることが望ましい。ここで、ＣＣＤセンサとは、複数のポテンシャルウエル（Potential well／電位の井戸）に集められた信号電荷を半導体中で転送するデバイスであるＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いたセンサである。１つのポテンシャルウエルに対応する領域が１つの画素を構成する。複数のポテンシャルウエルはＸ線の受光面に１次元的（すなわち直線的）又は２次元的（すなわち、平面的）に配置される。高速及び高感度を実現するためには、複数の画素を２次元的に配列することが望ましい。
【０００９】
上記のポテンシャルウエルは、例えば図６に示すように、金属電極１−酸化絶縁層２−半導体層３から成る複数のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造における電極１の１つに、他と異なる電圧を印加することにより、その電極下を部分的に異なるポテンシャルにすることによって実現される。このポテンシャルウエルに閉じ込められた信号電荷は半導体層３中を順次に転送されて出力部へ送られる。なお、本実施形態で用いるＣＣＤセンサは、蛍光板を介在させることなく、Ｘ線を直接に検出することができ、さらに、生成される電子の個数は入射するフォトンエネルギに比例する。
【００１０】
本発明において用いられるＣＣＤセンサとしては１次元ＣＣＤセンサ又は２次元ＣＣＤセンサが考えられるが、望ましくは２次元ＣＣＤセンサが用いられる。この２次元ＣＣＤセンサには種々の種類のものがある。例えば、ＦＴ（Frame Transfer／フレームトランスファ）型、ＦＦＴ（Full Frame Transfer／フルフレームトランスファ）型、ＩＴ（Interline Transfer／インターライントランスファ）型等といった２次元ＣＣＤセンサがある。
【００１１】
ＦＴ型の２次元ＣＣＤセンサは、例えば図３に示すように、垂直シフトレジスタによって構成された受光部６と、他の垂直シフトレジスタによって構成された蓄積部７と、１つの水平シフトレジスタ８と、そして出力部９とを有する。なお、垂直シフトレジスタはパラレルレジスタと呼ばれることがある。また、水平シフトレジスタは、シリアルレジスタ、読出しレジスタ等と呼ばれることがある。受光部６における金属電極１（図６参照）は、ポリシリコン等といった透明導電材料によって形成される。
【００１２】
金属電極１を通って半導体層３に光が入射すると、光電変換が行われて信号電荷が発生する。この信号電荷は一定時間中に電極１の下のポテンシャルウエルに集められる。この信号電荷は、その後、垂直帰線期間、すなわち、１回の垂直走査から次の垂直走査へ移るまでの時間、中にフレームごと蓄積部７に高速で転送される。このようにＦＴ型ＣＣＤセンサでは、受光部６の垂直シフトレジスタは信号蓄積期間において光電変換デバイスとして機能する。受光部６で光電変換と信号の蓄積が行われる間、蓄積部７に蓄積された信号電荷は、水平帰線期間、すなわち、１つの水平走査から次の水平走査へ移るまでの時間、中に１ラインごと水平シフトレジスタ８へ転送され、さらにその水平シフトレジスタ８によって出力部９へ転送される。
【００１３】
次に、ＦＦＴ型の２次元ＣＣＤセンサは、例えば図４に示すように、基本的には図３のＦＴ型ＣＣＤセンサにおいて蓄積部７を取り除いた構成になっている。蓄積部７がないため、通常は、受光部６にシャッタ機構が付設される。このＦＦＴ型ＣＣＤセンサでは、信号蓄積期間に受光部６のポテンシャルウエル、すなわち画素に電荷を集め、シャッタ機構の閉期間に水平シフトレジスタ８を通して信号電荷が出力部９に転送される。ＦＦＴ型ＣＣＤセンサは、蓄積部を持たないので、ＦＴ型と同一サイズで多画素にすることができ、あるいは受光部６を大面積にできる。
【００１４】
次に、ＩＴ型ＣＣＤセンサは、例えば図５に示すように、フォトダイオード６によって構成された受光部と、フォトダイオード６を挟むように配置された垂直シフトレジスタ７と、フォトダイオード６と垂直シフトレジスタ７との間にスイッチとして設けられた転送ゲート１１と、水平シフトレジスタ８と、そして出力部９とを有する。フォトダイオード６で光電変換により発生した信号電荷はフォトダイオード６自身の接合容量等に集められる。集められた信号電荷は、垂直帰線期間中に転送ゲート１１を通して垂直シフトレジスタ７へ転送される。この転送動作はＦＴ型ＣＣＤセンサ（図３参照）と異なり、フォトダイオード６から垂直シフトレジスタ７へ全画素について同時に行われる。その後、信号電荷は、水平帰線期間中に１ラインごと水平シフトレジスタ８へ転送され、さらに、その水平シフトレジスタ８によって出力部９へ出力される。
【００１５】
次に、本発明のＸ線分析装置は、前記試料へ入射するＸ線の入射角度を変化させるために前記Ｘ線源又は前記試料を回転させるθ回転手段と、前記試料で回折したＸ線を検出するために前記半導体Ｘ線検出手段を前記試料を中心として回転させる２θ回転手段とを有し、前記電荷転送信号発生手段は、前記２θ回転手段が前記半導体Ｘ線検出手段を前記半導体Ｘ線検出手段の構成要素である画素の１つの幅に相当する距離移動させる毎に、同期させて前記半導体Ｘ線検出手段における電荷転送信号を発生させることが望ましい。この分析装置は、粉末試料の結晶構造等をＸ線の回折を利用して分析するのに適した装置である。
【００１６】
また、本発明のＸ線分析装置は、前記半導体Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて帯状の２次元回折像データを演算する演算手段を有することが望ましい。２次元回折像とは、試料から回折Ｘ線が発生するときに、例えば図２に符号Ｋで示すように、どの回折角度位置（２θ）のところに、どのくらいの強度のＸ線が発生したかを平面的に示す図である。この２次元回折像において、横軸は回折角度位置を示し、縦軸は試料に入射するＸ線の光軸（すなわち、中心軸）に対して上下方向の位置を示している。また、半導体Ｘ線検出手段にＸ線が受光されたとき、そのＸ線は２次元回折像において対応する２θ位置及び上下位置に点としてプロットされる。従って、同一の２θ位置に多数のＸ線（すなわち、強度の強いＸ線）が受光される場合には、ドット密度の高い像が形成される。よって、像の密度、すなわち像の色の濃さを読み取れば、Ｘ線強度を知ることができる。なお、２次元回折像をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid crystal display）等といった映像表示装置、特にカラー表示が可能な映像表示装置で表示する場合には、像の濃淡によってＸ線強度を識別することに代えて、像のドット密度に応じて像の色を変化させることにより、識別を容易化することもできる。
【００１７】
なお、２次元回折像は、蓄積性蛍光体を平面的に設けて成る２次元検出器プレートをＸ線検出器とすることによって求めることもできる。しかしながら、そのような２次元検出器プレートを用いる場合には、２次元検出器プレート内に形成されたエネルギ潜像をレーザ光等の照射によって読み取ることが必要となり、読取り誤差等を発生させるおそれがある。これに対し、本発明では２次元回折像は半導体Ｘ線検出手段によって取得した映像そのものなので、非常に精度が高い。
【００１８】
次に、本発明のＸ線分析装置は、上記の２次元回折像データを演算する演算手段に加えて、前記半導体Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて回折プロファイルデータを演算する演算手段を有することが望ましい。ここで、回折プロファイルとは、試料から回折Ｘ線が発生するときに、例えば図２に符号Ｆで示すように、どの回折角度位置（２θ）のところに、どのくらいの強度のＸ線が発生したかをグラフによって示す図である。この回折プロファイルにおいて、横軸は回折角度（２θ）を示し、縦軸はＸ線強度を示している。この回折プロファイルは、Ｘ線検出器としてＳＣ（Scintillation Counter）等といった０次元カウンタを用いた従来のＸ線回折装置によって測定結果として求められていたものである。
【００１９】
上記のように２次元回折像データを演算する演算手段や、回折プロファイルデータを演算する演算手段等を有するＸ線分析装置においては、それらの演算手段によって求められるデータに従って、２次元回折像と回折プロファイルの両者を表示手段の表示面上に同時に表示することが望ましい。ここで、表示手段としては、ＣＲＴ、ＬＣＤ等といった映像表示手段や、プリンタ等のように紙等といった印材上に像を印字する印刷手段等を用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るＸ線分析装置によれば、２次元ＣＣＤセンサ等といった半導体Ｘ線検出手段が検出器移動手段によって駆動されて試料を中心として移動するので、試料で回折して異なる種々の回折角度方向へ進む回折Ｘ線をその半導体Ｘ線検出手段によって検出できる。さらに、半導体Ｘ線検出器における電荷転送のタイミングと当該半導体Ｘ線検出手段の移動速度とを同期させるようにしたので、半導体Ｘ線検出手段における各画素には同じ回折角度のＸ線が蓄積される。このため、半導体Ｘ線検出手段の移動速度を速く設定しても、各回折角度におけるＸ線強度を個々の画素によって正確に測定できる。つまり、非常に高速で非常に高感度のＸ線分析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、Ｘ線分析装置の一例であって粉末試料の分析に好適に用いられるＸ線回折装置に本発明を適用した場合の実施形態を例に挙げて本発明を説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されるものでないことは、もちろんである。
【００２２】
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線回折装置を示している。ここに示すＸ線回折装置１６は、Ｘ線源であるＸ線焦点１８を内蔵したＸ線発生装置１９と、このＸ線発生装置１９から出たＸ線の発散を規制して試料Ｓへ導く発散規制スリット２１と、測角装置であるゴニオメータ１７とを有する。ゴニオメータ１７はθ回転系２４と２θ回転系２６とを有し、θ回転系２４に試料Ｓが支持され、２θ回転系２６に半導体Ｘ線検出手段としての２次元ＣＣＤセンサ２７が支持されている。
【００２３】
θ回転系２４はθ回転駆動装置２２によって駆動されて試料Ｓをω軸線を中心として回転させる。以下、この回転をθ回転という。ここで、ω軸線は、試料ＳのＸ線入射面上を通り図１の紙面垂直方向に延びる軸線である。また、２θ回転系２６は２θ軸線駆動装置２３によって駆動されてＣＣＤセンサ２７をω軸線を中心として回転させる。以下、この回転を２θ回転という。２θ回転はθ回転と同じ回転方向で、２倍の角速度の回転である。
【００２４】
２次元ＣＣＤセンサ２７は、本実施形態の場合、図４に示すＦＦＴ型のＣＣＤセンサによって構成され、図１に示すようにＣＣＤ駆動回路２８によって駆動される。ＣＣＤ駆動回路２８は２次元ＣＣＤセンサを、いわゆるＴＤＩ（Time Delay Integration）動作するように駆動する。
【００２５】
Ｘ線回折装置１６は制御装置３１を有する。この制御装置３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２と、記憶媒体すなわちメモリ３３と、各種信号を伝送するバス３４とを有する。メモリ３３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＯ（Magnet Optical）ディスク等といった機械式メモリや、その他任意の構造のメモリによって構成される。また、Ｘ線回折装置１６は表示装置３６を有する。この表示装置３６は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ等といった映像表示手段や、プリンタ等といった印字手段等によって構成される。
【００２６】
メモリ３３の中には、ＣＣＤセンサ２７から出力された画素データを記憶するためのファイル３７と、Ｘ線回折測定を実行するためのプログラムが格納されたファイル３８と、画素データファイル３７内の画素データに基づいて図２の帯状２次元回折像Ｋを作成するプログラムが格納されたファイル３９と、画素データファイル３７内の画素データに基づいて図２の回折プロファイルＦを作成するプログラムが格納されたファイル４１とが含まれる。
【００２７】
ファイル３８内に格納されたＸ線回折測定プログラムは、θ回転駆動装置２２及び２θ回転駆動装置２３の動作を制御する。具体的には、Ｘ線回折測定プログラム３８は、試料Ｓを支持したθ回転系２４をω軸線を中心として回転させて、試料Ｓを所定の角速度で回転、いわゆるθ回転させる。このθ回転により、Ｘ線源１８から放射されて試料Ｓへ入射するＸ線の入射角度を変化させる。また、Ｘ線回折測定プログラム３８は、ＣＣＤセンサ２７を支持した２θ回転系２６をω軸線を中心として回転させてＣＣＤセンサ２７をθ回転を同じ方向へ２倍の角速度で回転、いわゆる２θ回転させる。この２θ回転により、試料Ｓで回折したＸ線をＣＣＤセンサ２７によって検出することができる。
【００２８】
なお、試料Ｓをθ回転させることに代えてＸ線発生装置１９及び発散規制スリット２１をω軸線を中心としてθ回転させ、同時に、ＣＣＤセンサ２７をそのθ回転と反対方向に同じ角速度で２θ回転させることでも、同様の結果を得られる。
【００２９】
本実施形態で、Ｘ線回折測定プログラム３８は、ＣＣＤ駆動回路２８に指示を与えてＣＣＤセンサ２７にＴＤＩ（Time Delay Integration）動作を行わせる。しかも、Ｘ線回折測定プログラム３８はそのＴＤＩ動作を実行するに際して、ＣＣＤセンサ２７における電荷転送の処理を、２θ回転駆動装置２３によって行われるＣＣＤセンサ２７の２θ回転の角速度と同期させるようにしている。
【００３０】
ここで、ＴＤＩ動作について説明する。図４に示すＦＦＴ型ＣＣＤセンサを用いることを前提として、ＣＣＤセンサの一定の移動速度を「ｖ」で、図４の矢印Ａの方向に移動しているとする。
電荷転送のパルス信号は周波数「ｆ」で、転送電荷はＣＣＤセンサとは逆方向に移動しているとする。
ＣＣＤセンサの１つの画素幅を「ｄ」とする。
このとき、
ｖ＝ｆ×ｄ
の関係を満足するように、ＣＣＤセンサの移動速度と電荷転送処理とを同期させる。
【００３１】
これにより、ＴＤＩ動作は、微弱な回折Ｘ線を検出することができる。図４において、ＣＣＤセンサ２７が矢印Ａ方向に速度ｖで移動すると、Ｍ列（列は上下方向）の１列目（右端列）の入力は、１／ｆ時間後には２列目の位置に移動する。これに合わせて１列目の電荷を２列目に転送すれば、２列目において再び光電変換により電荷の蓄積が行われる。このような動作を連続してＭ列の最後まで行えば、信号電荷としてはＴＤＩ動作を行わない通常の場合のＭ倍の電荷がこの期間に蓄積される。これらの蓄積された信号電荷はＣＣＤセンサの水平シフトレジスタ８から各列ごとに連続して切れ目無く出力され、これにより、２次元画像が形成される。
【００３２】
本実施形態のＸ線分析装置は以上のように構成されているので、図１において、Ｘ線回折測定が開始されると、試料Ｓがθ回転し、同時にＣＣＤセンサ２７が２θ回転し、さらに、Ｘ線源１８から放射されたＸ線が試料Ｓへ入射する。試料Ｓに入射するＸ線の入射角度がθ回転に応じて変化する間にブラッグの回折条件が満足される状態が発生すると、試料Ｓに回折Ｘ線が発生し、この回折Ｘ線は特定の回折角度（２θ）の方向に進行する。そして、この回折Ｘ線は、図４のＣＣＤセンサ２７の受光部６内の対応する画素によって受光され、この画素内に電荷が発生し、さらに蓄積される。
【００３３】
上記のようにＣＣＤセンサ２７はＴＤＩ動作によって駆動され、しかも電荷転送処理がＣＣＤセンサ２７の２θ移動速度に同期するように制御されているので、個々の画素には同一の回折角度（２θ）に関する信号電荷が蓄積されて行く。このため、ＣＣＤセンサ２７の移動速度を高速に設定しても常に正確な回折Ｘ線データを画素内に蓄積できる。こうして各画素内に蓄積された信号電荷は受光部６から水平シフトレジスタ８へ列ごとに転送され、さらに出力部９を介して図１の画素データファイル３７内へ記憶される。このようなデータ収集動作は、図１においてＣＣＤセンサ２７が希望の回折角度範囲、例えば２０°〜１００°の角度範囲を走査した後に終了し、このとき、画素データファイル３７内には回折角度２０°〜１００°の範囲内の各回折角度位置における回折Ｘ線強度のデータが記憶される。
【００３４】
その後、ＣＰＵ３２は、図１の２次元回折像作成プログラム３９に従い、測定された画素データ３７に基づいて図２の２次元回折像Ｋを演算によって求める。さらに、ＣＰＵ３２は、図１の回折プロファイル作成プログラム４１に従い、測定された画素データ３７に基づいて図２の回折プロファイルＦを演算によって求める。演算された２次元回折像Ｋ及び回折プロファイルＦは、必要に応じて、図１の表示装置３６の表示面に画像や印字として表示される。このとき、表示面には２次元回折像Ｋ及び回折プロファイルＦのどちらか一方を表示するようにしても良いし、それらの両方を同時に表示するようにしても良い。２次元回折像Ｋ及び回折プロファイルＦの両方を同時に表示する場合には、観察者はそれら両方を見比べながら判定を行うことができるので、正確で迅速な分析を行うことができる。
【００３５】
なお、図２において、２次元回折像Ｋにおける回折像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，……は、回折プロファイルＦにおけるピーク波形Ｐ１．Ｐ２，Ｐ３，……に対応する。また、検出されたＸ線の強度は回折像データＤ１等においてはその画像濃度によって示され、回折プロファイルのピーク波形Ｐ１等においてはその高さによって示される。なお、図１のＣＰＵ３２は、図２の２次元回折像Ｋにおいて、Ｘ線の強度を回折像データＤ１等の色の違いによって示すこともできる。
【００３６】
（変形例）
図１に示した実施形態のようにＴＤＩ動作を行う２次元ＣＣＤセンサ２７を用いたＸ線分析装置１６では、図２に示すような回折プロファイルＦ及び２次元回折像Ｋを求めることができる。しかしながら、図１において試料Ｓから非常に強度の高い回折Ｘ線が発生すると、この回折線を受光したＣＣＤセンサ２７内の画素がエネルギ的に飽和する可能性がある。こうなると、強度の高い回折線データを正確な値で検出することができなくなる。この場合、ＣＣＤセンサ２７の移動速度を速くして回折線の全体的な測定レベルを下げれば、画素の飽和を防ぐことができる。しかしながら、そのときには、回折線の強度が低いところで検出感度が悪くなるおそれがある。
【００３７】
このような、強度の高い回折線に対する画素の飽和及び強度の低い回折線に対する検出感度の低下の両方を同時に防止するため、ＣＣＤセンサ２７を非常に速い走査速度で移動させると共にその走査移動を複数回繰り返して、各画素に関してデータを重ねていくような制御を行うことが望ましい。例えば、図１に示した実施形態では、２０°〜１００°の回折角度範囲内におけるＣＣＤセンサ２７の走査移動を２〜３回繰り返して行い、各走査時におけるデータを重ねることが望ましい。このような繰り返しの走査を行えば、強度の低い回折線の数え落としを回避でき、さらにダイナミックレンジ、すなわち測定可能範囲を拡大することができる。なお、ＣＣＤセンサの移動速度を速くした場合には、それに同期させた電荷転送信号を発生させる。
【００３８】
（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。
【００３９】
例えば、図１の実施形態では、ＣＤＤセンサ２７としてＦＦＴ型のＣＣＤセンサを用いたが、必要に応じて、その他の構造のＣＣＤセンサを用いても良い。また、図１の実施形態では、θ−２θ型のＸ線回折装置に本発明を適用したが、本発明はそれ以外の構造のＸ線回折装置に対しても適用でき、さらには、必要に応じてＸ線回折装置以外のＸ線分析装置に対しても本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係るＸ線分析装置は、高速のＸ線測定を行って回折プロファイルと２次元回折像の両方を求めたい場合に非常に好適であり、非常に高精度の結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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の装置によって得られる測定結果の一例を示す図である。
【図３】図１の装置に用いることができるＣＣＤセンサの一例を模式的に示す図である。
【図４】図１の装置に用いることができるＣＣＤセンサの他の一例を模式的に示す図である。
【図５】図１の装置に用いることができるＣＣＤセンサのさらに他の一例を模式的に示す図である。
【図６】ＣＣＤセンサの画素部分の断面構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１．金属電極、  ２．酸化絶縁層、  ３．半導体層、  ６．受光部，フォトダイオード
７．蓄積部，垂直シフトレジスタ、  ８．水平シフトレジスタ、  ９．出力部、
１１．転送ゲート、  １６．Ｘ線回折装置、  １７．ゴニオメータ、
１８．Ｘ線焦点（Ｘ線源）、  １９．Ｘ線発生装置、  ２１．発散規制スリット、
２２．θ回転駆動装置、  ２３．２θ回転駆動装置（検出器移動手段）、
２４．θ回転系、  ２６．２θ回転系、
２７．２次元ＣＣＤセンサ（半導体Ｘ線検出手段）、  ３１．制御装置、
Ｋ．２次元回折像、  Ｆ．回折プロファイル
【図１】
2005091142.tif 000003
【図２】
2005091142.tif 000004
【図３】
2005091142.tif 000005
【図４】
2005091142.tif 000006
【図５】
2005091142.tif 000007
【図６】
2005091142.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月21日(2004.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つにおいて、
前記試料へ入射するＸ線の入射角度を変化させるために前記Ｘ線源又は前記試料を回転させるθ回転手段と、
前記試料で回折したＸ線を検出するために前記半導体Ｘ線検出手段を前記試料を中心として回転させる２θ回転手段とを有し、
前記電荷転送信号発生手段は、前記２θ回転手段が前記半導体Ｘ線検出手段を前記半導体Ｘ線検出手段の構成要素である画素の１つの幅に相当する距離移動させる毎に、同期させて前記半導体Ｘ線検出手段における電荷転送信号を発生させる
ことを特徴とするＸ線分析装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つにおいて、前記半導体Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて帯状の２次元回折像データを演算する演算手段を有することを特徴とするＸ線分析装置。