(57)【要約】【課題】従来の数十分の一の領域から生じた出射Ｘ線であっても、十分な統計学的精度を保持しながら検出することで、残留応力測定に加え、種々の放射光分析法への適用を可能とする共焦点X線分析方法を提供する。【解決手段】  本発明の共焦点Ｘ線分析方法は、Ｘ線源からの放射光Ｘ線を試料に照射する照射工程と、上記試料から出射された出射Ｘ線を検出する検出工程とを有する。  そして、上記照射工程が、上記放射光Ｘ線を集光光学系で集光し、試料の測定箇所に収束させるものであり、  上記検出工程が、上記測定箇所から出射された出射Ｘ線を集光光学系で集光し、検出するものであることを特徴とする。【選択図】図１
2017083333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からの放射光Ｘ線を試料に照射する照射工程と、
上記試料から出射された出射Ｘ線を検出する検出工程と、
を有する共焦点Ｘ線分析方法であって、
上記照射工程が、上記放射光Ｘ線を集光光学系で集光し、試料の測定箇所に収束させるものであり、
上記検出工程が、上記測定箇所から出射された出射Ｘ線を集光光学系で集光し、検出するものであることを特徴とする共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項２】
上記照射工程および上記検出工程の集光光学系が２次元曲面を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項３】
上記照射工程が単色のＸ線を試料に照射するものであり、
上記単色のＸ線の波長を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項４】
上記放射光Ｘ線が白色Ｘ線であり、上記検出工程で用いる検出器がエネルギー分散型Ｘ線検出器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項５】
上記照射工程の集光光学系が全反射現象を用いるものであることを特徴とする請求項４に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項６】
上記照射工程の集光光学系が回折現象を利用するものであることを特徴とする請求項４に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【請求項７】
上記放射光Ｘ線が白色Ｘ線であり、
上記照射工程の集光光学系が上記白色Ｘ線を一方向に絞る楕円ミラーであり、
上記検出工程の集光光学系が出射Ｘ線を分光する湾曲結晶であり、
上記検出工程で用いる検出器が２次元検出器であることを特徴とする請求項１に記載の共焦点Ｘ線分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点Ｘ線分析法に係り、さらに詳細には、入射側のＸ線を集光して試料に照射し、検出側の集光光学系の焦点を入射側のＸ線の焦点に合わせる共焦点Ｘ線分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０世紀後半に実現された第３世代放射光施設（日本でいえば、ＳＰｒｉｎｇ−８等）は、専用の加速器にアンジュレータ主体の挿入光源を多数設置することができ、上記施設のＸ線源によれば、従来のＸ線管や回転対陰極などのＸ線発生源では達成不可能であったＸ線強度（輝度）を得ることができる。上記Ｘ線源は、具体的には、従来のＸ線源のおよそ１０億倍もの圧倒的な強度のＸ線を発生させることができ、また波長範囲についても、超波長（低エネルギー）から短波長（高エネルギー）に至るまで、広範囲の連続Ｘ線を発生させることが可能である。
【０００３】
上記Ｘ線源を用いれば、圧倒的な強度（輝度）を有するＸ線が得られるため、スリット等のＸ線強度を著しく損なう治具であっても効果的な使用が可能であり、平行性が高いＸ線を得ることができる。
【０００４】
このような、高い強度と高い平行性を有するＸ線を用いることで、金属材料のようなＸ線を透過し難い材料から成る試料であっても、入射Ｘ線と出射Ｘ線との共焦領域を、試料の表面から離れた深い部位に形成することが可能である。
【０００５】
特許文献１の特開２０１２−１６８０７５号公報には、共焦領域を試料の内部に形成し、内部応力を測定する共焦点型ＸＲＤ法が開示されている。
【０００６】
図７に、従来の共焦領域１０９を利用した共焦点Ｘ線分析法を示す。図７に示すように、従来の典型的な共焦点型ＸＲＤ法は、Ｘ線源１０１と、入射側スリット１０６と、該入射側スリット１０６を通過したＸ線が照射される試料１１０と、該試料１０から出射される出射Ｘ線１０４）を制限する第１出射側スリット１０７ａと第２出射側スリット１０７ｂと、検出器１０８で、構成される。
【０００７】
入射Ｘ線１０２は平行性が高いものであるため、入射側スリット１０６により、平行性を維持したまま、図７に示すように入射Ｘ線の幅Ｗをｗ１に容易に絞ることができる。
【０００８】
絞られた入射Ｘ線１０２が試料１１０に照射されて、測定領域、すなわち共焦領域１０９から生じた出射Ｘ線１０４は、第１出射側スリット１０７ａで平行性が高められた後、第２出射側スリット１０７ｂをさらに通過する。すなわち、出射Ｘ線１０４はダブルスリットを通過することで、平行性が高められて０次元検出器１０８に到達する。
したがって、試料１０の表面から離れた試料深部、すなわち、図７中、ｄで示す深さに形成された共焦領域９で生じた出射Ｘ線１０４のみを検出することができる。
【０００９】
このように、共焦点型ＸＲＤ法は、高輝度且つ平行ビームである硬Ｘ線等の短い波長の光の特徴を活かし、かつダブルスリットで分解能を向上させることで、金属材料のようなＸ線を透過し難い試料であっても、深部の残留応力を測定することができ、その有効性を発揮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１６８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、スリットを用いて入射側と出射側の両方でＸ線を絞るものであるため、スリット開き量に比例してＸ線強度が大きく減少してしまう。
したがって、統計学的に信頼性を有するＳ／Ｎ比およびダイナミックレンジを確保し、かつ妥当な測定時間内で測定する場合には、高い強度を有するＸ線を用いた最良の状況であっても、分解能が１０μｍ以上に制限されてしまう。
【００１２】
また、Ｘ線回折による残留応力測定を必要とする、従来の試料（材料）の粒径は、多くの場合、ミクロンオーダーであったため、Ｘ線分析測定法の開発においては、ナノ領域に迫るような粒径の試料（材料）の測定を意識する必要性はなかった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の有する課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来のＸ線回折法で測定される領域の数十分の一の領域から生じた出射Ｘ線であっても、十分な統計学的精度を保持して検出することを可能とし、残留応力測定に加え、種々の放射光分析法に適用できる共焦点Ｘ線分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、光学系に対する発想を根本から転換し、集光光学系を用いることで、Ｘ線強度を減少させずに、共焦領域を数十ミクロンからサブミクロンへと絞ること可能とし、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明の共焦点Ｘ線分析方法は、試料に放射光Ｘ線を照射する照射工程と、上記試料から出射された出射Ｘ線を検出する検出工程とを有する。
そして、上記照射工程が、放射光Ｘ線を集光光学系で集光し、試料の測定箇所に照射するものであり、上記検出工程が、上記測定箇所から出射された出射Ｘ線を集光光学系で集光し、検出するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放射光Ｘ線を集光光学系で集光し、試料の測定箇所に照射すると共に、上記測定箇所から出射された出射Ｘ線を集光光学系で集光し、検出することとしたため、Ｘ線強度を減少させることなく、従来のＸ線回折法よりも格段に小さな領域の測定が可能な共焦点Ｘ線分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【図７】従来例の共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の共焦点Ｘ線分析方法について説明する。
小さな領域の測定を可能にするためには共焦領域を小さくする必要がある。共焦領域を小さくするために、従来は放射光ビームが有する平行性に着目して、照射する平行Ｘ線の幅を狭くすることに傾注されてきた。
【００１９】
本発明は、このような従来の方法とは正反対の着想で共焦領域（測定領域）を小さくするものである。そして、従来のように平行Ｘ線をスリット等で絞るのではなく、集光光学系を用いてＸ線を収束させることで、Ｘ線強度を減少させることなく、入射Ｘ線と出射Ｘ線との小さな共焦領域、具体的には、共焦領域が１０μｍ四方以下の共焦点の形成を可能にするものである。
【００２０】
本発明の共焦点Ｘ線分析方法について説明する。
本発明の共焦点Ｘ線分析方法に用いる測定装置は、図１に示すように、Ｘ線源１、入射側集光光学系６、出射側集光光学系７、及び検出器８を備える。
【００２１】
上記Ｘ線源１からの入射Ｘ線２は、上記入射側集光光学系６によって集光され、試料１０の測定箇所に収束する。そして、上記測定箇所から出射する発散した出射Ｘ線４は上記出射側集光光学系７によって集光され、検出器８によって検出される。このとき、出射側集光光学系７の焦点と入射側集光光学系６の焦点とを合わせて共焦点９とすることで特定の領域内、すなわち測定箇所から出射する出射Ｘ線４のみを検出することができる。
【００２２】
上記Ｘ線源１としては、シンクロトロン放射光Ｘ線を使用することができる。
シンクロトロン放射光Ｘ線とは、電子等の荷電粒子を相対論的な速度まで加速し、その軌道を曲げる際に放出される光をいい、ＳＰｒｉｎｇ−８のような大規模な放射光施設において、荷電子を偏向電磁石や挿入光源を通過させることで発生させることができる。
上記放射光Ｘ線としては、１００ｅＶから１００ｋｅＶに迫るエネルギーを有するものを使用でき、目的や試料等にもよるが実験室系回折装置では達成困難な３０ｋｅＶ〜７０ｋｅＶのエネルギーを有するものを好ましく使用できる。
【００２３】
また、入射側集光光学系６及び出射側集光光学系７としては、小さな共焦点を形成できる光学系を使用することができ、全反射現象を用いるものや、回折現象を用いるものと使用できる。上記全反射現象を用いるものとしてはＫ−Ｂミラーを挙げることができ、回折現象を用いるものとしては、湾曲結晶及びフレネルゾーンプレートを挙げることができる。
【００２４】
上記検出器８としては、特に制限はなく、従来からＸ線分析に用いられている検出器を試料及び分析目的に応じて選択し使用することができる。
【００２５】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
第１の実施形態では、入射側集光光学系及び出射側集光光学系にＫ−Ｂミラーを用いる。そして、Ｘ線源１から照射された単色入射Ｘ線２１を入射側Ｋ−Ｂミラー６１により集光し、試料１０の測定箇所で焦点を結ぶように入射側集光Ｘ線３を収束させる。
そして、出射側Ｋ−Ｂミラー７１の焦点を上記試料１０の測定箇所に合わせて該測定箇所、すなわち共焦点９から出射された出射Ｘ線４を出射側Ｋ−Ｂミラー７１で集光し、集光された出射側集光Ｘ線５を０次元検出器８１で検出する。
【００２６】
上記Ｋ−Ｂミラーは、現在の技術レベルで最も小さな共焦点を形成できる可能性が高いものである。
従来技術のようなスリットを用いている場合には、共焦領域の大きさを１０μｍ四方以下にすることは困難であるが、Ｋ−Ｂミラーを用いた場合には、サブミクロンの大きさの共焦点を形成できる。
【００２７】
Ｋ−Ｂミラーを用いた場合の構成および作用を説明する。
上記Ｋ−Ｂミラーは、Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ−Ｂａｅｚが考案した光学系であり、２枚の楕円ミラーで構成され、１次元楕円ではなく２次元曲面を有する２次元回転楕円面の焦点にＸ線を集光できる集光光学系であり、極めて小さな焦点を形成できものである。
【００２８】
上記Ｋ−Ｂミラーは、回転楕円面を作製するのが極めて困難であるため、２枚の楕円ミラーを用いて２次元回転楕円面の焦点にＸ線を集光するものとすることができる。
【００２９】
２枚の楕円ミラーを用いる場合は、２枚目の楕円ミラーは、光軸の回転軸を基準として、１枚目に対して９０°回転した位置に配置し、上記２次元回転楕円面の焦点に集光する。
【００３０】
つまり、１枚目の楕円ミラーの焦点位置から照射されたＸ線は、１枚目の楕円ミラーで反射して縦方向に絞り込まれる。そして、１枚目に対して９０°回転した位置に配置された２枚目の楕円ミラーで反射して横方向に絞り込まれて、２枚目の楕円ミラーの焦点位置に、極めて細く明るいビームとなって集まる。
【００３１】
上記Ｋ−Ｂミラーを用いることで、Ｘ線源１から照射された平行ビームである単色入射Ｘ線２１は、スリットを用いた従来技術とは異なり、Ｘ線強度が実質的に低下することなく、入射側Ｋ−Ｂミラー６１によって集光されて試料１０に照射される。
【００３２】
そして、入射側のＫ−Ｂミラー６１で集光された入射側集光Ｘ線３は、進行と共に径が収縮して試料１０の共焦点９で最も細径となるが、上記共焦点９を通過した後は、入射側集光Ｘ線３の径は徐々に広がってしまう。
【００３３】
しかし、本実施形態は出射側集光光学系７にも上記Ｋ−Ｂミラーを用いるものであり、出射側Ｋ−Ｂミラー７１の焦点を入射側Ｋ−Ｂミラー６１の焦点に合わせることで、共焦点９（測定領域）以外から生じたＸ線は焦点が合わず、共焦点９（測定領域）のみから生じた出射Ｘ線４を検出できる。
【００３４】
また、共焦点９から発生し出射Ｘ線４は発散して出射するが、出射側Ｋ−Ｂミラー７１で集光されるため、共焦点９から生じた出射Ｘ線４を実質的に取りこぼすことなく０次元検出器８１で検出でき、高解像、高精度の測定が可能となる。
る。
【００３５】
具体的には、単色入射Ｘ線２１が入射側Ｋ−Ｂミラー６１により集光されて、入射側集光Ｘ線３が形成される。入射側集光Ｘ線３は共焦点９で最も絞れられるように、所定の入射角度で試料１０に侵入する。
そのため、試料１０が金属材料のようなＸ線が侵入し難い材料であっても、深さが１ｃｍ程度の部位に共焦点９に設定することが可能である。このような深さにある共焦点９から発生する発散した出射Ｘ線４は、出射側のＫ−Ｂミラー７１に向かって進行し、共焦点９で生じた出射Ｘ線４のみが０次元検出器８１で検出される。
【００３６】
そして、図２中の矢印にて示すように、出射側Ｋ−Ｂミラー７１を所定の角度分移動させることにより、回折角が異なる種々の回折ピークを検出できる。
【００３７】
本実施形態によれば、従来技術の共焦領域（１０μｍ四方程度）の数十分の一の大きさの共焦点、即ち、サブミクロンの共焦点から生じた出射Ｘ線を検出できる。
したがって、ナノ領域での分析が可能となるので、金属材料の深部における残留応力測定に留まらず、リチウムイオン電池や燃料電池等の電気化学デバイス等の電極や光触媒などナノ領域で特性を発揮する材料の解析への適用が可能となる。
【００３８】
上記のように、Ｋ−Ｂミラーは２枚の楕円ミラーを組み合わせて構成できるが、第１の実施形態においては、図２に示すように、入射側集光光学系６及び出射側集光光学系７のＫ−Ｂミラーは１枚の楕円ミラーであってもよい。
【００３９】
ある深さにおける残留応力を調べるのが目的の場合には、図２中の文字ｄで示す、深さ方向の分解の精度を確保するのが肝要である。すなわち、その深さにおける面内方向の分解能は必要としない。
【００４０】
この場合には、２枚の楕円ミラーで構成されるＫ−Ｂミラーの１枚目の楕円ミラーに対して９０°回転した位置に配置される２枚目の楕円を配置することはせず、入射側のＫ−Ｂミラー及び出射側のＫ−Ｂミラーを１枚で構成して、図２の紙面手前から奥方向へのロッド状の共焦点群を形成し、該共焦点群のいずれか１つの共焦点からの出射Ｘ線を検出することが好ましい。Ｋ−Ｂミラーを１枚にすることで、測定光学系を簡略化できるため、測定を容易に行えるようになることに加え、測定時間を短縮することが可能となる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次いで、本発明に係る共焦点Ｘ線分析方法の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は第１の実施形態の変形例であり、単色入射Ｘ線２１のエネルギーを可変とし、回折角が異なる種々の回折ピークを検出する他は第１の実施形態と同じである。
【００４２】
第２実施形態は、集光光学系がＫ−Ｂミラーである場合、Ｘ線の反射角が実質的に一定である点に着目したものであり、単色入射Ｘ線２１のエネルギー、すなわち、波長を可変とすることにより、回折角が異なる回折ピークを検出するための出射側Ｋ−Ｂミラー７１の移動を不要としたものである。
【００４３】
上記Ｋ−Ｂミラーは全反射現象を用いてＸ線を集光させるものであり、回折現象を利用してＸ線を集光させるフレネルゾーンプレートや湾曲結晶とは異なる。つまり、全反射現象の反射角は、回折現象の場合とは異なり、Ｘ線回折のピーク形状を再現するのに必要な波長変化の範囲内であれば、波長に依らず一定である。
したがって、単色入射Ｘ線２１のエネルギーを変えた場合でも、Ｋ−Ｂミラーでの反射角は一定であるため、共焦点９の位置がずれることはない。
【００４４】
一方、単色入射Ｘ線の波長が変わるとブラッグ条件が変わるが、出射側Ｋ−Ｂミラー７１は、共焦点９から生じた出射Ｘ線４を取り込むことができるので、単色入射Ｘ線２１のエネルギーを変えることで、出射側Ｋ−Ｂミラー７１を移動させることなく、回折角が異なる種々の回折ピークを検出することができる。
【００４５】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
本実施形態における光学系の基本構成は第１の実施形態と同じである。残留応力の測定は、通常、特定の回折ピークを用いて行う。一本の回折ピークプロファイルを再現するには、エネルギー（波長が異なる）Ｘ線強度データが、５〜２０個ほど必要である。
【００４６】
入射Ｘ線２１として、エネルギー（波長）が異なる単色のＸ線を５〜２０程選んで測定を行う。第２実施形態においては、出射側Ｋ−Ｂミラー７１が不動であるため、試料１０の測定面と集光光学系の基準位置との間にずれが生じ、回折角が変位することが防止される。
【００４７】
したがって、出射側Ｋ−Ｂミラー７１を可動とした場合等、ゴニオメーターの偏芯誤差によって生じる測定誤差を防止することが可能となる。
【００４８】
現在の技術水準では、偏芯誤差は２０〜３０μｍとされている。本発明おいては、数μｍ以下の領域の共焦点９を実現できるため、特に偏芯誤差に注意すべきであるが、本実施形態は偏芯誤差の影響を受けることなく測定することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
次いで、本発明に係る共焦点Ｘ線分析方法の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、入射Ｘ線２及び検出器８を変えたものである。第３の実施形態では入射Ｘ線２として白色入射Ｘ線２２を用い、検出器８としてエネルギー分散型Ｘ線検出器８２を用いる他は第２の実施形態と同じである。
【００５０】
エネルギー分散型Ｘ線検出器８２は、エネルギー分解能をもった半導体検出器であり、Ｘ線のエネルギーに比例したパルス高の電気信号を計測して直接スペクトルを得るものであり、精度を下げることなく、測定時間を短縮できるものである。
上記エネルギー分散型Ｘ線検出器としては、ＳＤＤ検出器（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｉｒｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を挙げることができる。  
【００５１】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。本実施形態では、入射Ｘ線２として白色入射Ｘ線２２が用いられる。また、共焦点９から生じる発散した白色の出射Ｘ線４を集光した出射側集光Ｘ線５を波長毎に検出可能とするために、エネルギー分散型Ｘ線検出器であるＳＤＤ検出器を用いる。
【００５２】
上記第２の実施形態では、単色入射Ｘ線２１のエネルギーを５〜２０通り変化させて、その度に測定を行う。これに対し、本実施形態では、入射Ｘ線として白色入射Ｘ線（連続Ｘ線）２２を用いるので、検出するＸ線のエネルギー選択は無限であり、ＳＤＤ検出器を用いて波長毎に検出することで回折角が異なる種々の回折ピークを同時に検出することができる。
【００５３】
本実施形態では検出に用いるＸ線の選べるエネルギー値は、ＳＳＤ検出器のチャンネル数で決定される。通常のＳＳＤ検出器のチャンネル数は数千であるので、本実施形態においては、同時に数千の異なるエネルギーのＸ線を検出できることになる。
【００５４】
すなわち、多チャンネルであるため、高分解能な測定が可能であるのに加えて、多チャンネルを同時に測定できるため、ＳＳＤ検出器のチャンネル数に反比例して測定時間を短くすることができる。
【００５５】
本実施形態によれば、短時間で測定を行うことができ、具体的にはミリ秒での測定を行うことが可能である。したがって、本実施形態では、時分割測定を行うことができ、触媒反応など化学反応を追跡することができる。
【００５６】
また、本実施形態は、白色入射Ｘ線（連続Ｘ線）を用いているので、Ｘ線回折測定に留まらず、Ｘ線吸収スペクトル測定（ＸＡＳ：  Ｘ−ｒａｙ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にも適用可能である。また、出射Ｘ線として回折Ｘ線を検出する場合は、ＤＡＦＳ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ａｎｏｍａｌｏｕｓ  Ｆｉｎｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）にも、本実施形態は適用可能である。
【００５７】
（第４の実施形態）
次いで、本発明に係る共焦点Ｘ線分析方法の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態は、上記第３の実施形態の変形例である。第４の実施形態は入射側Ｋ−Ｂミラー６１の代わりに入射側湾曲結晶６２を用いる他は第３の実施形態と同じである。上記湾曲結晶は、回折現象を利用して集光を行うものである。
【００５８】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。本実施形態では、回折現象を利用して集光する入射側湾曲結晶６２を用いる。
【００５９】
なお、湾曲結晶は集光と分光の両方の機能を併せ持つものである。湾曲結晶は回折面のブラッグ条件が連続的に変化し、湾曲結晶上のある点ではその点でのブラッグ条件を満たすＸ線が回折し、他の点ではその点でのブラッグ条件を満たすＸ線を回折させて一方向に絞り込み集光するものであるが、上記Ｋ−Ｂミラーと同様に２つの湾曲結晶を用いて二方向に絞り込み回転楕円面の焦点にＸ線を集光するものとすることができる。
【００６０】
上記の実施形態で用いたＫ−Ｂミラーは、耐久性の観点から、現在の技術では適用可能なＸ線のエネルギーは数十ｋｅＶまでとなっている。
第４実施形態で用いる湾曲結晶は、Ｋ−Ｂミラーよりもエネルギーの高い入射Ｘ線を用いることができ、より深い部位に共焦点９に設定することが可能である。
【００６１】
本実施形態は１００ｋｅＶ程度の高エネルギーＸ線を扱うことができるため、より深部の残留応力測定を行うことができる。しかも、第３の実施形態と同様に、エネルギー分散型Ｘ線検出器８２としてＳＳＤ検出器を用いているので、測定を短時間で行うことが可能である。したがって、本実施形態も時分割測定に好適である。加えて、湾曲結晶は冷却が不要なため、測定系を簡略化することができる。
なお、湾曲結晶を用いる場合はＫ−Ｂミラーを用いる場合よりも空間分解能が数μｍ程度と大きくなるので、空間分解能を小さくしたい場合は上記Ｋ−Ｂミラーを用いることが好ましい。
【００６２】
（第５の実施形態）
次いで、本発明に係る共焦点Ｘ線分析方法の第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態は、入射Ｘ線２として白色入射Ｘ線２２を用いる。入射側集光光学系６が上記白色入射Ｘ線２２を一方向に絞るＫ−Ｂミラーであり、出射側集光光学系７が一つの湾曲結晶によって出射する白色Ｘ線を分光するものである。そして検出器としては２次元検出器８３を用いる。
【００６３】
図６は、本発明の第５の実施形態に係る共焦点Ｘ線分析方法を示す模式図である。
上記白色入射Ｘ線２２を一方向に絞るＫ−Ｂミラー、すなわち１つの楕円ミラーを用いて、試料の面内方向、換言すれば、図６の紙面手前から奥方向へのロッド状の共焦点群を形成する。そして、出射側集光光学系は上記共焦点群から発散して出射する白色の出射Ｘ線４を１つの湾曲結晶によって分光し、出射側集光Ｘ線５を２次元検出器８３に導入する。
【００６４】
上記共焦点群から発散して出射した白色Ｘ線を湾曲結晶で分光し、２次元検出器に導入することで、図６に示す２次元検出器のａ方向の各チャンネルにおいては、各チャンネルに対応する共焦点からそれぞれから出射した回折ピークを同時に検出することができる。
【００６５】
また、図６に示す２次元検出器のｂ方向の各チャンネルにおいては、各チャンネルに対応する波長が異なる単色のＸ線を検出することができ、ｂ方向の各チャンネルに対応する回折角が異なる種々の回折ピークを同時に検出することができる。
【００６６】
本実施形態は、例えば、測定対象が残留応力であれば、ある深さにおける面内で、Ｘ線の入射方向に対して９０°回転した方向の残留応力分布を同時に測定することができる。
【００６７】
また、白色入射Ｘ線２２を用いているので、残留応力測定に留まらず、X線回折やＸ線吸収スペクトル測定など、種々のＸ線分析に適用可能である。
さらに、入射Ｘ線として白色入射Ｘ線２２を用い、検出器に２次元検出器８３を用いているため、エネルギー毎にチャンネルの積算を行えば、ミリ秒オーダーでの時分割測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の共焦点Ｘ線分析方法は、材料深部のサブミクロン領域から得られた出射Ｘ線を検出できる。深部におけるＸ線分析が必須である金属材料、深さ方向にナノオーダーで構造を有する半導体材料、リチウムイオン電池や燃料電池の電極、ナノオーダーとなると活性を発現する触媒材料の開発など、種々の材料開発に貢献すると期待される。
【符号の説明】
【００６９】
（図１〜図６について）
１    Ｘ線源
２    入射Ｘ線
２１  単色入射Ｘ線
２２  白色入射Ｘ線
３    入射側集光Ｘ線
４    出射Ｘ線
５    出射側集光Ｘ線
６    入射側集光光学系
６１  入射側Ｋ−Ｂミラー
６２  入射側湾曲結晶
７    出射側集光光学系
７１  出射側Ｋ−Ｂミラー
７２  出射側湾曲結晶
８    検出器
８１  ０次元検出器
８２  エネルギー分散型Ｘ線検出器
８３  ２次元検出器
９    共焦点
１０  試料
（図７について）
１０１    Ｘ線源
１０２    入射Ｘ線
１０４    出射Ｘ線
１０６    入射側スリット
１０７ａ  第１出射側スリット  
１０７ｂ  第２出射側スリット
１０８    ０次元検出器
１０９    共焦領域
１１０    試料
【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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