JPH0421840B2

JPH0421840B2 -

Info

Publication number: JPH0421840B2
Application number: JP57065246A
Authority: JP
Inventors: Kei Sumisaa Robaato
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1981-04-20
Filing date: 1982-04-19
Publication date: 1992-04-14
Also published as: FR2504308B1; IT8220815A0; IT1150848B; CA1183285A; DE3214611A1; FR2504308A1; NL8201621A; JPS57182152A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、結晶構造体を使用した回折に関し、
更に詳しくは、結晶構造体中の結晶平面に関連す
る間隔がこの構造体の面または方向に沿つて累進
的に増加または減少してブラツグ回折角を累進的
に変化させた回折装置に関し、また、回折間隔に
関連する結晶構造体の面または方向に沿つてブラ
ツグ角の制御された累進的な変化をもたらして単
色放射に対するこの構造体の使用可能な回折領域
または許容角を増加せしめ、これによつて光子や
粒子のビームが集束されまたは制御される程度を
向上させる方法に関するものである。

Ｘ線やガンマ線のごとき光子の結晶による回折
は古い、充分に確立された技術である。結晶回折
は一般に２種類に分類される。すなわち、“透過
型”と“表面回折すなわち反射型”である。第１
ａ図に示したような透過型においては、回折プロ
セスに用いる複数の結晶平面が結晶の面すなわち
入射表面に対して垂直であり、光子ビームは結晶
を通過する。第１ｂ図に示したような表面回折す
なわち反射型においては、複数の結晶回折平面が
結晶の面すなわち入射表面に平行であり、光子ビ
ームはこの表面付近で回折されて、ビームが入射
する結晶の同じ面から反射される。透過型回折は
主として小さいブラツグ角をもつ高エネルギ光子
に対して用いられ、一方表面型回折は比較的大き
いブラツグ角と比較的高い吸収率をもつ低エネル
ギ光子に対してより有用である。

分光計のごとき所期の回折装置は平らな結晶を
使用しており、給源光子当りの回折光子はせいぜ
い10^-9程度の効率であつた。かような低効率は、
結晶の非常に薄い切片のみしか下記ブラツグ式に
基づく回折に対するブラツグ条件を満足しないと
いう理由に起因していた： nλ＝2dsinθ ここで“ｎ”は回折のオーダ、“λ”は光子の
波長、“ｄ”は結晶平面の間隔、および“θ”は
ブラツグ角すなわち入射角を示す。光子ビームが
ブラツグ角以外の角度で結晶に入ると、ビームの
その部分での反射は実質的に排除される。例え
ば、約２秒（角度）のロツキング・カーブと約
100cmの距離の光源の場合、高品質結晶として使
用可能な結晶薄片はわずかに約0.001cmのもので
ある。

結晶回折装置の重要な特徴のいくつかは、光子
（すなわちＸ線、ガンマ線）または粒子（すなわ
ち中性子）のビームが相当の効率で回折され、集
束あるいは制御されて所望強度の像をもたらす程
度に関係する。平らな結晶の使用可能領域または
許容角度はかなり制限されるので、結晶を曲げて
ブラツグ条件を満足する領域あるいは許容角度を
向上させ、効率と回折されたビームの強度レベル
とを向上せしめることが必要になつてきた。第２
ａ図と第２ｂ図は透過型および反射型の結晶回折
に用いる曲げた結晶を示すものである。曲げた結
晶を用いることによつて、結晶回折装置の効率、
強度、および集束作用は平らな結晶を用いる装置
と比べて向上したが、所望程度まで結晶を曲げる
のは必ずしも容易でなく、ビスマスやスズのごと
きいくつかの結晶は、一定程度以上に曲げる前に
破損してしまう傾向がある。

さらに、曲げた結晶を用いた結晶回折装置はい
くつかの欠点を有している。透過型の第２ａ図に
示したように、単色放射を線像で集中させるため
に広幅光源を用いる必要があつた。反射型につい
ては、第２ｂ図に示したように、点光源から集束
線像をつくることが可能であるが、像と光源の中
心線からの距離は通常等距離であつた。

結晶回折に用いる装置にとつては集束が非常に
重要である。なぜならば、回折ビームの正確な検
出と測定はしばしば回折ビームの強さおよびビー
ムが小さい領域内に集束される程度に依存するか
らである。第１ａ図と第１ｂ図に効果的に集束さ
れていないビームを示したが、効果的な検出また
は測定のためにはターゲツトまたは像領域を増加
させる必要がある。

平行光線の集束も重要である。地球周囲の軌道
に乗つているアインシユタイン衛星における望遠
鏡では、遠い宇宙からのＸ線やガンマ線の平行ビ
ームを集束させるために複数の全反射鏡が使用さ
れている。この反射鏡システムの性能の限界は、
この衛星望遠鏡に対する使用可能な光子エネルギ
を約5KeV以下に制限し、より一層満足すべき性
能は約２〜3KeVである。使用可能な光子エネル
ギを約5KeV以上の値に増加せしめることが望ま
しい。この鏡システムを現在の技術状態における
結晶回折システムに代替しても、こうした問題を
解決しないであろう。なぜならば、たとえ低い光
子エネルギであつても平行光線を効果的に集束で
きないからである。従つて、比較的高い光子エネ
ルギで平行光線を集束あるいは収斂する改良され
た性能をもつ新たな結晶回折システムが、衛星望
遠鏡やその他の装置に対して望まれるところであ
る。

本発明の目的の１つは、結晶回折に用いられる
結晶構造体における領域または許容角度を増加さ
せる手段を提供することである。別な目的は、回
折プロセスの効率を向上させることである。もう
１つの目的は、回折プロセスの強度を向上させる
ことである。さらに別な目的は、結晶回折による
回折を利用する装置における集束を向上させるこ
とである。他の目的は、平行ビームを集束する手
段を提供することである。さらに別な目的は、回
折装置により回折されうる集束ビームに対するエ
ネルギ・レベルを5KeV以上に増加させることで
ある。これらの目的およびその他の目的は以下の
説明から明らかとなろう。

本発明においては、回折用の結晶または格子の
性能は、その結晶構造体の面に沿う間隔に累進的
変化を付与することによつて向上させることがで
きる。結晶を使用してその間隔を累進的に変える
場合には、ブラツグ式中の“ｄ”値を変えること
によつて、結晶面に沿うブラツグ角が累進的に変
化する。ブラツグ角が変化することによつて、結
晶のより大きい領域または許容角度が利用でき、
光子または粒子ビームの効率、強度および集束の
向上をもたらす。さらには、平行ビームを集束せ
しめることができ、あるいは制御された様式で収
斂または発散せしめることができる。もう１つの
利点は、比較的大きい原子番号の材料からなる結
晶を利用して、約5KeV〜100KeV以上の高レベ
ルのビームを回折することができることである。
従つて、本発明の第１の発明は、5KeV以上のエ
ネルギーをもつ光子または粒子のビームを受入れ
る面とビームを回折するこの面に沿つた原子の面
間隔とを備えた表面を持つ結晶構造体を有する回
折装置であつて、面間隔をつくつている原子の面
は結晶構造体の厚さを横切る方向に伸びてビーム
の透過型回折をもたらし、かつ面間隔を原子の面
の積層方向に累進的に変化させてブラツグ角を累
進的に変化せしめたことを特徴とするものであ
る。さらに本発明の第２の発明は、5KeV以上の
エネルギーをもつ光子または粒子のビームを受入
れる面とビームを回折するこの面に沿つた原子の
面間隔とを備えた表面を持つ結晶構造体を有する
回折装置であつて、面間隔をつくつている原子の
面はビーム受入れ面と同方向に伸びてビームの反
射型回折をもたらし、かつ面間隔をビーム受入れ
面に沿つて累進的に変化させてブラツグ角を累進
的に変化せしめたことを特徴とするものである。
間隔の累進的変化はブラツグ角の累進的変化をも
たらし、これによつて光子ビームに対する使用可
能領域を増加させる。結晶回折に対するブラツグ
角の変化、従つて分光計のごとき装置の効率の増
加は下記式から得ることができる： Δd／ｄ＝cotθΔθ ここでΔdは平面間隔の変化、Δθは結晶の使用
可能面にわたつてのブラツグ角の変化を表わす。
Δd／ｄが2.7×10^-3に等しく、ブラツグ角θが20°
に等しい場合には、これら代表的条件下でのブラ
ツグ角の変化（Δθ）は約10^-3ラジアンすなわち
200秒に等しい。これを、従来技術における良好
な結晶のロツキング・カーブまたは許容角度に対
する約２秒という角度と比較すると、約100倍の
向上をもたらすことになる。第３図から、平面間
隔に変化をもつ結晶構造体に対する許容角度は、
ブラツグ角の変化に実質的に等しいことが明らか
である。さらに、使用可能領域は発散ビームの光
源からの距離により決定されるが、許容角度に実
質的に比例することがわかる。

本発明を利用する曲げた結晶については、下記
式に示したように、透過型および反射型結晶回折
に対して曲率半径（R_c）と間隔の変化（Δd）の
間に相互依存関係がある：（透過型） R_c＝2R₁R₂／cosθ（R₂−R₁） Δd／ｄ＝−cos²θ／2sinθ （R₂＋R₁）／R₂R₁Δ
l （反射型） R_c＝2R₁R₂／sinθ（R₂−R₁） Δd／ｄ＝−cosθ／２（R₂＋R₁）／R₂R₁Δl ここで“R₁”は像から結晶構造体までの距離
に等しく、“R₂”は光源から結晶までの距離に等
しく、“Δl”は結晶の表面に沿う距離である。

結晶回折に関して知られているように、前記ブ
ラツグ条件は、入射角が結晶構造体中での反射角
に等しいという関係も含む。エネルギ・ビームを
回折する手段を用いてこのビームを回折する装置
においては、本発明の改良は、１つの長さをもつ
面とこの長さに沿つて間隔をもたせた回折平面と
を具備し、この間隔が前記長さに沿つて累進的に
変化するような結晶構造体を用いて、特定単色放
射振動数（波長）に対してブラツグ角の減少をも
たらすことからなる。

この種の装置としては、分光計、処理のために
ビームを集束しまたはビーム強さを増加させるた
めに用いる医療用機器、遠い宇宙からのＸ線やガ
マン線のごとき光子の平行ビームを集束するため
に用いる衛星望遠鏡、光子や粒子のビームを試料
に当ててこの試料の特性を調べるのに有用な機器
等がある。これらの装置は通常、ターゲツト領域
の回折されたビームを受入れて像をもたらすため
の手段を有し、多くの場合、光源から回折手段へ
ビームを通すための孔等の手段を有している。分
光計においては、ビームを受入れる手段は出口ま
たは検出器スリツトからなり、ビームを通す手段
は入口孔となる。この技術分野で慣用されるよう
に、１個またはそれ以上のコリメータを用いて非
回折ビームから回折ビームを分離することもでき
る。さらには、本発明装置をその部分毎に移動自
在として異なるビーム位置に調節できるようにし
てもよい。衛星望遠鏡用としては、遠い宇宙から
の光子の平行ビームを通し、回折されたビームを
集束するための手段が設けられる。

本発明の装置を用いて回折操作を行う方法は、
(1)結晶構造体の１つの面の長さに沿つて面間隔を
有しこの間隔の値が累進的に変化するような結晶
構造体を配設する工程、(2)この結晶構造体の面に
元素光子および／または粒子のビームを向けて回
折されたビームを得る工程、および(3)この回折ビ
ームを受入れる工程からなる。前記第１の工程は
下記のような種々の方法によつて行なうことがで
きる。すなわち、結晶構造体の長さに沿つて温度
差すなわち温度勾配を付与し、熱膨脹率また熱収
縮率を利用して面間隔を正の値または負の値で累
進的に変化させる方法；１個またはそれ以上の異
なる結晶構造体を空間的に配列して、異なる面間
隔をもつ一定長さをもたらす方法；結晶構造体の
長さに沿つて組成を変化させて面間隔に累進的変
化をもたらす方法；上記技術を組合せる方法など
である。面間隔を変化させた結晶構造体は、温度
勾配または結晶組成の変化を利用して有利にもた
らされるが、少なくとも約50℃／cmの長さ方向の
温度勾配によつて好ましくもたらすことができ
る。

好適な結晶構造体としては、少なくとも約200
℃、好ましくは約500℃以上の高い融点を有し、
かつ特定のビームに依存する磁気的性質や原子番
号の特性を有する結晶がある。比較的低いエネル
ギ・ビームに対しては、比較的小さい原子番号の
結晶が望ましく、比較的高いエネルギ・ビームに
対しては逆のことが言える。中性子ビームに対し
ては、いくつかの磁気的性質をもつ結晶が望まし
い。一般に、好適な結晶としては、石英、方解
石、ケイ素、ゲルマニウム、金、スズ、ニツケ
ル、グラフアイト、ベリリウム、銅、亜鉛、サフ
アイア、ダイヤモンド等の結晶がある。ケイ素と
ニツケル、ニツケルとゲルマニウム、ゲルマニウ
ムとスズ、ケイ素とゲルマニウム、ケイ素とスズ
等の別種の組合せも利用できる。組成を変化させ
た結晶構造体としては、ニツケルと約20原子％の
ゲルマニウム、ケイ素またはスズとの組合せ、あ
るいはカドミウムと約30原子％の銀との組合せが
利用できる。組成および面間隔に関するこれら結
晶の特性は、ダブリユ．ビー．ピアソンズ（W.
B.Pearsons）著「金属と合金の格子間隔と構造
のバンドブツク（Ａ Handbook of Lattice
Spacings and Structures of Metals and
Alloys）」、第巻286、288、290頁および第巻
512、980頁（Pergamon Press、London、1958
年および1967年発行）のごとき文献を参照のこ
と。

結晶は高品質のものが好ましく、石英が望まし
い。結晶構造体は、結晶の選定および曲げの必要
性に依存して、平らでもよく曲げてもよい。結晶
構造体の代表的寸法は、長さ1/2から10cm、幅1/2
から10cm、厚さ1/10から5/10cmで、面間隔が約１
から10Å、好ましくは約１から５Å、さらに好ま
しくは約１から２Åである。（これらの値は比較
的高いエネルギに対してのものであり、特に後の
値は光子に対するものである。）面間隔の変化、好ましくは増加は、結晶面の長
さに沿つて約1/10から５％、好ましくは約1/2か
ら２％である。温度差によりもたらされる間隔に
おいては、少なくとも約200℃から結晶の融点
（または、中性子ビームに対してはキユリー点）
まで、好ましくは約200から500℃の温度差が望ま
しい。少なくとも約50℃／cmから約200℃／cmま
で（最高温度は結晶の融点またはキユリー点以
下）の温度勾配が望ましい。

第１図〜第１０図の説明図を用いて、従来の結
晶回折の特徴と、本発明に基づく結晶構造体によ
る結晶回折の特徴を説明する。回折プロセスの特
徴を説明するために、面間隔とビームは拡大して
図示されている。

第１図と第２図は従来技術に基づく結晶回折を
示している。第１ａ図と第２ａ図では透過型の結
晶回折を示し、第１ｂ図と第２ｂ図では反射型を
示している。反射型の回折は１つまたはそれ以上
の層の面間隔を用いるが、簡略化のために、結晶
構造体の面からビームが反射されるように図示さ
れている。第１ａ図と第１ｂ図は平らな結晶を用
いているが、第２ａ図と第２ｂ図は曲げた結晶を
用いている。第１ａ図に示したように、点または
線光源１０から出たビームはコリメータ１２を通
して狭い幅のビーム１４を選定し、さらに許容角
度Δθにより鑑定され、一つの長さ１７をもつ面
１６を備えた平らな結晶１５へ導かれる。結晶１
５の面間隔１８は長さ１７に沿つて実質的に同じ
であり、従つて、限られた領域２０または許容角
度のみによつてブラツグ条件を満足する条件下で
ビームの単色部分を回折することが可能となる。
第１ａ図の角度θはブラツグ角を表わす。回折さ
れたビーム２１は線像２２をつくるように導かれ
る。図示のように、ビーム２１はわずかに発散す
るため、線像２２は集束された像とはならず、距
離D₁とD₂は中心線D₃から等しい。

第１ｂ図においては、結晶２８の面間隔３０は
面３２に平行に長さ３４に沿つて延びている。図
示のように、ビーム３５が点または線光源３６か
ら出てコリメータ３７を通つて面３２へ向けら
れ、回折されて回折ビーム３８を生成し、次いで
線像３９をつくる。ビーム３８はわずかに発散す
るので線像３９は集束されない。距離D₁とD₂は
中心線D₃から等距離として示されている。

透過型結晶回折に用いる曲げた結晶が第２ａ図
に示されるが、ここではビーム４０が幅広光源４
２から出て結晶４４の面４５へ向けられる。回折
ビーム４６はコリメータ４７を通り線像４８を結
ぶ。図示のように、結晶４４は弧５０で曲げられ
ているが、この弧５０の半径４９は、焦点円
（focal circle）の半径５１の値の約２倍である。

第２ｂ図には、曲げた結晶を用いた反射型結晶
回折が示されている。点光源５６からのビーム５
４は結晶５７の面５８へ向けられ、面間隔５９に
より回折されて回折ビーム６０を生成し、線像６
１をつくる。図示のように、距離D₁とD₂は中心
線D₃から等距離であり、曲げた結晶の弧６３の
半径６２は焦点円の半径６５のほぼ２倍である。

本発明の１つの実施例を第３図に示す。平らな
結晶構造体７０が透過型結晶回折のために用いら
れており、面間隔７２は面７４の長さ７３に沿つ
て冷端７５から温端７６へその値が増加してい
る。温端７６は面間隔７２の増加をもたらすの
で、温端７６を配置することによつて冷端７５の
角度７８より小さいブラツグ角７７をもたらすこ
とができる。図示のように、ビーム７９は面７４
へ向けられ、回折されて回折ビーム８０をつく
り、これは収斂して集束された線像８１をつく
る。

第４図に示した本発明の第２実施例において
は、ニツケルのごとき材料からなる結晶構造体８
４が用いられ、この結晶構造体の長さに沿つてそ
の濃度が変わるようにしてスズのごとき添加成分
を添加することによつて面間隔に変化をもたせて
いる。スズの濃度は端８５の約零％から端８６の
約10原子％まで変化させて、面間隔８７を端８５
の“ｄ”値約3.5172Å（約16℃）から端８６の約
3.6000Å（約16℃）まで変化させる。第４図の結
晶回折プロセスにおいては、点また線光源８９か
らのビーム８８は結晶構造体８４へ向けられ、平
面８７により回折されて回折ビーム９０をつく
り、これは収斂して集束された線像９１をつく
る。図示のように、距離D₁とD₂は中心線D₃から
等距離にある。

３個の異なる結晶９４，９５および９６の空間
配列をもつ本発明の第３実施例を第５図に示す。
図示のように、結晶の各々は両端に冷端と温端を
有し、面間隔が結晶の長さに沿つて変化するよう
になつている。加えて、３個の異種結晶の組成を
変化させて、冷端での面間隔が各結晶について異
なるようにしてある。冷えば、結晶９４は比較的
純粋なニツケルからなり、冷端で約3.5175Å（約
16℃）の面間隔を有し、結晶９５は約３原子％の
Snを含有するニツケルからなり、冷端で約3.5429
Å（約16℃）の面間隔を有し、結晶９６は約６原
子％のSnを含有するニツケルからなり、冷端で
約3.5687Å（約16℃）の面間隔を有している。面
９７，９８および９９の組合せによつて全体長さ
１００となり、この長さにわたつて面間隔が変化
し、長さ１００に沿う面間隔の増加をもたらす。
結晶９４，９５および９６（各々長さ１cm）につ
いての温度勾配（Δt／cm）はそれぞれ約176℃
（192℃−16℃）、177℃（193℃−16℃）および178
℃（194℃−16℃）のオーダである。結晶９４，
９５および９６は、隣合う端部の間の絶縁するバ
リヤによりわずかな距離（約２cm）隔てられてい
る。許容角度は約540秒である（50KeVの単色ビ
ームで100平面のニツケルを用いて第５次回折の
場合）。回折プロセスにおいては、点または線光
源１０３からのビーム１０２が結晶９４，９５お
よび９６の組合せ体へ向けられ、回折されて回折
ビーム１０５をつくり、これは収斂して集束線像
１０６をつくる。距離D₁とD₂は中心線D₃から等
距離にある。

第６図は透過型結晶回折を示す本発明第４実施
例であり、石英のごとき材料からなる結晶構造体
１０１は曲げられて、面１１１が長さ１１２に沿
つて凸面形状を形成している。温度勾配が長さ１
１２に沿つてつくられていて長さ１１２に沿い面
間隔に変化をもたらす。これによつて、曲率半径
（R_c）に対する前述の式に基づくブラツグ角、お
よびΔd／ｄ＝αΔt（ここでαは熱膨脹率、Δtは温
度差を表わす）という関係に基づく所望のΔd／
ｄに変化をもたらすことになる。点または線光源
１１４からのビーム１１３は面１１１へ向けら
れ、この面にわたつて面間隔１１５が変化してい
るためにビームは回折されて回折ビーム１１６を
つくる。収斂ビーム１１６によつて線像１１７が
つくられる。第６図では、距離D₁とD₂は中心線
D₃から等しくない。

第７図は反射型結晶回折を示しており、結晶構
造体１２０は曲げられて入射角すなわちブラツグ
角が面１２２の長さ１２３に沿つて変化するよう
になつている。前述のように、温度勾配が長さ１
２３にわたつて形成されていて、ブラツグ角の変
化と一致する面間隔の変化をもたらしている。回
折プロセスにおいては、点または線光源１２５か
らのビーム１２４は面１２２へ向けられ、回折さ
れて回折ビーム１２６をつくる。ビーム１２６の
収斂により線像１２７がつくられる。図示のよう
に、距離D₁とD₂は中心線D₃に対して等しくない。

第８図と第９図においては、平行ビーム１３２
および１５２を回折し集束する手段としてそれぞ
れ結晶構造体１３０および１５０を使用してお
り、かようなタイプの装置は衛星望遠鏡用に使用
できるものである。第８図においては、温度勾配
が結晶構造体１３０の面１３３の長さ１３４の間
に形成されていて面間隔に変化を与えている。ビ
ーム１３２は面１３３へ向けられ、回折されて回
折ビーム１３５をつくり、収斂して集束線像１３
６をつくる。第９図では反射型結晶回折を利用し
ているが第８図と同様に、ビーム１５２は結晶構
造体１５０の面１５３へ向けられ、回折されて回
折ビーム１５５をつくり、収斂して集束線像１５
６をつくる。前述のように、温度勾配が面１５３
の長さ１５４の間に形成されていて面間隔に変化
を与えている。

第１０図においては、複数の結晶構造体を利用
して点光源から集束点像をつくつている。前述し
たように、結晶構造体１６０は面１６２の長さ１
６３に沿つて形成された温度差を有し、面間隔に
変化を与えている。図示のように、面１６２は点
光源１６４に曝された凹面形状をもつている。ビ
ーム１６５は面１６２へ向けられて回折ビーム１
６６をつくり、これは収斂して点像１６７をつく
る。結晶構造体１６８は回折ビーム１６６の通路
内に置かれ、第２の回折ビーム１６９をつくり、
これは収斂して点像１７０をつくる。結晶構造体
１６８も面１７１の長さ１７２に沿つて形成され
た温度差を有し、面間隔に変化を与えている。

第１１図に示した装置１８０においては、平ら
な結晶１８２がブラケツト１８４と１８５の間に
保持され、光源１８７からの約50KeVのエネル
ギ・ビーム１８６を回折するために用いられてい
る。回折ビーム１８８は検出器スリツト１８９へ
導かれる。ワイヤ１９０，１９１で示したブラケ
ツト１８４内の電気的加熱と、チユーブ１９２，
１９３で示したブラケツト１８５内の冷却とによ
つて約300℃の温度勾配が形成される。遮蔽１９
４は光源からの放射線から検出器１８９を保護す
る。光源１８７と検出器スリツト１８９は移動自
在として、異なる光子エネルギ、異なる温度差、
および異なるブラケツト角に対して調節できるよ
うになつている。包囲体１９５を設けて、回折プ
ロセスを真空中で行なえるようになつている。

前述したように、本発明は、回折のためにビー
ムを受入れる面に沿つて面間隔が変化しているよ
うな結晶構造体を形成することによつて有用な結
晶回折装置を提供するものである。面間隔は次の
ような方法によつて変化させることができる。す
なわち、温度勾配を使用する方法；異なる組成を
もつ異なる種類の複数の結晶構造体を長さに沿つ
て整列させる方法；面に沿つて組成が変化してい
るような１つの結晶構造体を使用する方法；およ
び上記技術の組合せ方法である。異なる組成およ
び異なる面間隔をもつ結晶構造体については、ダ
ブリユ．ビー．ピアソンズ（W.B.Pearsons）著
「金属と合金の格子間隔と構造のバンドブツク
（Ａ Hand−book of Lattice Spacings and
Struc−ture of Metals and Alloys）」、第巻
286、288、290頁および第巻512、980頁
（Pergamon Press、London、1958年および1967
年発行）に示されている。その面に沿つて組成に
変化をもつ結晶構造体はゾーン精製法によつてつ
くることができる。この方法においては、一端で
の組成を第二成分の高含量とし、この第二成分は
ゾーン精製処理の間に結晶構造体の長さに沿つて
分布されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、平らな結晶と点または線光源とを
もつ従来の透過型結晶回折の説明図である。第１
ｂ図は、平らな結晶と点または線光源とをもつ従
来の反射型結晶回折の説明図である。第２ａ図
は、曲げた結晶と広幅光源とをもつ従来の透過型
結晶回折の説明図である。第２ｂ図は、曲げた結
晶と点光源とをもつ従来の反射型結晶回折の説明
図である。第３図は、点または線光源からのビー
ムを集束するための平らな結晶をもつ透過型結晶
回折を利用した本発明の１つの実施例を示す説明
図である。第４図は、透過型結晶回折に使用する
平らな結晶でその長さに沿つて濃度が変化してい
るものを示す本発明の第２実施例の説明図であ
る。第５図は、透過型結晶回折に使用する面間隔
の異なる３個の結晶の空間配列を示す本発明の第
３実施例の説明図である。第６図は、曲げた結晶
と点光源とをもつ透過型結晶回折を示す本発明の
第４実施例の説明図である。第７図は、曲げた結
晶と点光源とをもつ反射型結晶回折を示す本発明
の第５実施例の説明図である。第８図は、結晶が
曲げられ入射ビームが平行光線からなる透過型結
晶回折を示す本発明の第６実施例の説明図であ
る。第９図は、結晶が曲げられ入射ビームが平行
光線からなる反射型結晶回折を示す本発明の第７
実施例の説明図である。第１０図は、２つの曲げ
た結晶を用いて点光源からのビームを集束し点像
をつくる透過型結晶回折を示す本発明の第８実施
例の説明図である。第１１図は、結晶に沿つて温
度差を生ぜしめる手段を備えた本発明を利用した
装置の斜視図である。７０，８４，９４，９５，９６，１１０，１２
０，１３０，１５０，１６０，１６８，１８２…
…結晶構造体；７２，８７，１１５……面間隔；
７７……ブラツグ角（θ）；７９，８８，１０２，
１１３，１２４，１３２，１５２，１６５，１８
６……入射ビーム；８０，９０，１０５，１１
６，１２６，１３５，１５５，１６６，１６９，
１８８……回折ビーム；８１，９１，１０６，１
１７，１２７，１３６，１５６，１６７，１７０
……像；８９，１０３，１１４，１２５，１６
４，１８７……光源。

Claims

【特許請求の範囲】１ 5KeV以上のエネルギーをもつ光子または粒
子のビームを受入れる面と該ビームを回折する該
面に沿つた原子の面間隔とを備えた表面を持つ結
晶構造体を有する回折装置であつて、該面間隔を
つくつている原子の面は該結晶構造体の厚さを横
切る方向に伸びて該ビームの透過型回折をもたら
し、かつ該面間隔を該原子の面の積層方向に累進
的に変化させてブラツグ角を累進的に変化せし
め、これによつて回折のための該ビーム受入れ面
の使用可能領域を増加しかつ該ビームの集束を達
成できるようにしたことを特徴とする回折装置。２前記ビーム受入れ面が凸面形状である特許請
求の範囲第１項記載の装置。３前記ビーム受入れ面に平行な方向に結晶構造
体を横切つて温度勾配が付与されており、この温
度勾配は前記面間隔の0.1〜5.0％の範囲で累進的
変化をもたらすのに十分なものである特許請求の
範囲第１項記載の装置。４前記温度勾配は少なくとも50℃／cmである特
許請求の範囲第３項記載の装置。５前記結晶構造体は前記ビーム受入れ面に平行
な方向に結晶構造体を横切つて異なる組成を有
し、これによつて前記面間隔の累進的変化をもた
らしている特許請求の範囲第１項記載の装置。６前記結晶構造体は、前記ビーム受入れ面を形
成するように配列された複数の別個の構造体から
なり、各構造体は異なる原子面間隔を備えた異な
る組成を有し、これによつて前記面間隔の累進的
変化をもたらしている特許請求の範囲第１項記載
の装置。７前記結晶構造体は、前記ビーム受入れ面に沿
つて異なる組成を有している特許請求の範囲第３
項記載の装置。８ 5KeV以上のエネルギーをもつ光子または粒
子のビームを受入れる面と該ビームを回折する該
面に沿つた原子の面間隔とを備えた表面を持つ結
晶構造体を有する回折装置であつて、該面間隔を
つくつている原子の面は該ビーム受入れ面と同方
向に伸びて該ビームの反射型回折をもたらし、か
つ該面間隔を該ビーム受入れ面に沿つて累進的に
変化させてブラツグ角を累進的に変化せしめ、こ
れによつて回折のための該ビーム受入れ面の使用
可能領域を増加しかつ該ビームの集束を達成でき
るようにしたことを特徴とする回折装置。９前記ビーム受入れ面が凹面形状である特許請
求の範囲第８項記載の装置。１０前記ビーム受入れ面に平行な方向に結晶構
造体を横切つて温度勾配が付与されており、この
温度勾配は前記面間隔の0.1〜5.0％の範囲で累進
的変化をもたらすのに十分なものである特許請求
の範囲第８項記載の装置。１１前記温度勾配は少なくとも50℃／cmである
特許請求の範囲第１０項記載の装置。１２前記結晶構造体は前記ビーム受入れ面に平
行な方向に結晶構造体を横切つて異なる組成を有
し、これによつて前記面間隔の累進的変化をもた
らしている特許請求の範囲第８項記載の装置。１３前記結晶構造体は、前記ビーム受入れ面を
形成するように配列された複数の別個の構造体か
らなり、各構造体は異なる原子面間隔を備えた異
なる組成を有し、これによつて前記面間隔の累進
的変化をもたらしている特許請求の範囲第８項記
載の装置。１４前記結晶構造体は、前記ビーム受入れ面に
沿つて異なる組成を有している特許請求の範囲第
１０項記載の装置。