JPH05281161A - X-ray diffraction apparatus - Google Patents

X-ray diffraction apparatus

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JPH05281161A
JPH05281161A JP4081950A JP8195092A JPH05281161A JP H05281161 A JPH05281161 A JP H05281161A JP 4081950 A JP4081950 A JP 4081950A JP 8195092 A JP8195092 A JP 8195092A JP H05281161 A JPH05281161 A JP H05281161A
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JP
Japan
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sample
ray
axis
arm
incident
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JP4081950A
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Japanese (ja)
Inventor
Chuji Katayama
忠二 片山
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MC SCI KK
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Publication date
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the freedom in the arrangement and the design of apparatuses and the like required for the measurement of X-rays and to achieve the compact configuration. CONSTITUTION:A sample supporting mechanism 9, which is provided in an X-ray diffraction apparatus, has a sample holding stage 15 and a first rotating arm 16. The sample holding stage 15 rotates the sample with an axial line phi, which passes the sample holding position P on the optical path of incident X-rays 11, as a rotary axis. The first rotating arm 16 rotates the sample holding stage 15 with an axial line chi, which passes through the sample holding position P and crosses the above described axial line phi at an acute angle alpha, as a rotary axis. Furthermore, a second rotating arm 17, which rotates the first rotating arm 16 is provided. In this case, an axial line omega, which passes the sample holding position P and crosses the axial line chi at the acute angle alpha, is used as a rotating axis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料上の微小領域のX
線回折像を取得するのに適したX線回折装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to an X-ray diffraction device suitable for acquiring a line diffraction image.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、多結晶試料の構造解析を行うよ
うな場合では、該試料上の直径100μm以下の微小領
域についてX線回折像を取得することが要求されること
がしばしば生じる。
2. Description of the Related Art For example, in the case of conducting a structural analysis of a polycrystalline sample, it is often required to obtain an X-ray diffraction image of a minute region having a diameter of 100 μm or less on the sample.

【0003】X線照射領域中に存在する結晶粒の数は測
定領域が微小になるほど少なくなり、測定対象である試
料上の微小領域の選定のし方によっては、試料中の結晶
粒の結晶格子面の方向分布の偏りに起因した検出洩れと
いった不都合が発生し、その結果、ピーク検出の洩れの
ない連続した回折スペクトルを得ることができず、解析
精度が低下する虞れがある。
The number of crystal grains existing in the X-ray irradiation region decreases as the measurement region becomes smaller, and the crystal lattice of the crystal grains in the sample depends on how to select the micro region on the sample to be measured. There is a problem such as detection leakage due to the deviation of the directional distribution of the surface, and as a result, it is not possible to obtain a continuous diffraction spectrum without peak detection leakage, which may reduce the analysis accuracy.

【0004】そこで、このような微小領域のX線回折像
の取得を目的としたX線回折装置では、前述した結晶格
子面の方向分布の偏りに起因した検出洩れといった不都
合の発生を回避するために、入射X線の光路上の試料の
向きを自在に変えることができるように配慮した試料支
持機構の装備が必要不可欠となる。
Therefore, in the X-ray diffractometer for the purpose of acquiring the X-ray diffraction image of such a minute area, in order to avoid the occurrence of the inconvenience such as the detection omission due to the deviation of the directional distribution of the crystal lattice planes. In addition, it is indispensable to equip the sample support mechanism so that the direction of the sample on the optical path of the incident X-ray can be freely changed.

【0005】図2は、微小領域のX線回折像の取得を目
的とし、試料からの回折線の検出手段として位置感応型
X線検出器を使用した従来のX線回折装置における試料
支持機構を示したものである。この試料支持機構は、入
射X線の光路上の試料の向きを自在に変えることができ
るように配慮したもので、入射X線の光路1上の試料保
持位置Pに試料2を保持する試料保持軸3と、前記試料
保持軸3の中心軸線Aを回転軸として図に矢印(イ)で
示すように試料保持軸3を回転駆動する第1の回転駆動
部4と、前記試料保持位置Pを通って前記中心軸線Aと
直交する軸線(図では、光路1に重なっている)Bを回
転軸として図に矢印(ロ),(ハ)で示すように前記軸
駆動部4を旋回(周回)させる第2の回転駆動部5とを
具備した構成である。
FIG. 2 shows a sample support mechanism in a conventional X-ray diffraction apparatus which uses a position-sensitive X-ray detector as a means for detecting a diffraction line from a sample for the purpose of acquiring an X-ray diffraction image of a minute area. It is shown. This sample support mechanism is designed so that the orientation of the sample on the optical path of the incident X-ray can be freely changed. The sample holding mechanism holds the sample 2 at the sample holding position P on the optical path 1 of the incident X-ray. The shaft 3, the first rotation drive unit 4 for rotationally driving the sample holding shaft 3 as shown by the arrow (a) in the figure with the central axis A of the sample holding shaft 3 as the rotating shaft, and the sample holding position P are shown. The axis drive section 4 is swung (circulated) as shown by arrows (b) and (c) with the axis B (overlapping the optical path 1 in the figure) B passing therethrough as a rotation axis. The second rotation driving unit 5 is provided.

【0006】なお、詳述はしないが、第2の回転駆動部
5は、前記試料保持位置Pを曲率中心とする円周状のガ
イド部材上で前記第1の回転駆動部4を走行させるもの
である。
Although not described in detail, the second rotary drive unit 5 causes the first rotary drive unit 4 to travel on a circumferential guide member having the sample holding position P as the center of curvature. Is.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のX線回
折装置の試料支持機構では、前記第1の回転駆動部4に
よる試料2の回転と、第2の回転駆動部5による試料2
の回転を組合わせることによって、試料2上の任意の微
小領域を入射X線に向けることができる。したがって、
第1の回転駆動部4と第2の回転駆動部5とによって試
料2を回転させながらX線回折測定を実行することによ
って、試料2にはあらゆる方向から満遍無くX線を照射
して、試料中の結晶粒の結晶格子面の方向分布の偏りに
起因した検出洩れといった不都合の発生を回避すること
ができ、従って、ピーク検出の洩れのない連続した回折
スペクトルを得ることが可能になり、解析精度の低下を
防止することができる。
In the sample support mechanism of the conventional X-ray diffraction apparatus described above, the rotation of the sample 2 by the first rotation drive unit 4 and the sample 2 by the second rotation drive unit 5 are performed.
By combining the above rotations, any minute area on the sample 2 can be directed to the incident X-ray. Therefore,
By performing the X-ray diffraction measurement while rotating the sample 2 by the first rotation drive unit 4 and the second rotation drive unit 5, the sample 2 is uniformly irradiated with X-rays from all directions, It is possible to avoid the occurrence of inconvenience such as detection omission due to the deviation of the directional distribution of the crystal lattice planes of the crystal grains in the sample, and therefore it is possible to obtain a continuous diffraction spectrum without omission of peak detection, It is possible to prevent a decrease in analysis accuracy.

【0008】ところが、前述した従来のX線回折装置の
試料支持機構では、第2の回転駆動部5の円周状のガイ
ド部材が試料保持位置Pを曲率中心として試料2の周囲
をぐるりと囲うため、この円周状のガイド部材が入射X
線や回折線を遮らないように、入射X線の経路の設定や
X線検出器の配置等に工夫が必要となり、入射X線の経
路設計やX線検出器などの各機器の配置設計における自
由度が低く、その分、X線回折装置の設計が難しくなる
という問題があった。
However, in the above-described conventional sample support mechanism of the X-ray diffraction apparatus, the circumferential guide member of the second rotary drive unit 5 surrounds the sample 2 around the sample holding position P as the center of curvature. Therefore, this circumferential guide member is incident X
It is necessary to devise the setting of the path of incident X-rays and the arrangement of X-ray detectors so as not to block the X-rays and diffraction rays. There is a problem that the degree of freedom is low and the design of the X-ray diffraction device becomes difficult accordingly.

【0009】また、試料2の周囲をぐるりと囲う第2の
回転駆動部5の円周状のガイド部材のために、試料支持
機構が大型化してしまい、結果的に、X線回折装置のコ
ンパクト化が困難になるという問題もあった。
Further, because of the circumferential guide member of the second rotary drive unit 5 that surrounds the sample 2, the sample support mechanism becomes large, resulting in a compact X-ray diffractometer. There was also a problem that it would be difficult to make it.

【0010】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、試料支持機構に試料の周囲を囲う円周状のガイド部
材等が不要で、従って、入射X線の経路設計やX線検出
器などの各機器の配置設計における自由度が高く、しか
も、装置のコンパクト化にも適したX線回折装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not require a circular guide member or the like surrounding the sample in the sample support mechanism. Therefore, the path design of the incident X-ray and the X-ray detector are performed. It is an object of the present invention to provide an X-ray diffractometer which has a high degree of freedom in the layout design of each device, and which is also suitable for making the device compact.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係るX線回折装
置は、X線源と、該X線源の出力するX線をコリメート
して試料上の微小領域に照射する入射X線を生成する入
射X線生成手段と、この入射X線生成手段によって生成
される入射X線の光路上に試料を支持する試料支持機構
と、前記試料からの回折線を検出する位置感応型X線検
出器と、この位置感応型X線検出器の検出結果を処理す
る処理装置とを備える。
An X-ray diffraction apparatus according to the present invention produces an incident X-ray that collimates an X-ray source and an X-ray output from the X-ray source and irradiates a minute region on a sample. Incident X-ray generation means, a sample support mechanism that supports the sample on the optical path of the incident X-rays generated by the incident X-ray generation means, and a position-sensitive X-ray detector that detects diffraction rays from the sample. And a processing device for processing the detection result of the position-sensitive X-ray detector.

【0012】そして、前記試料支持機構は、試料保持台
と、この試料保持台を支持する第1の回転腕と、この第
1の回転腕を支持する第2の回転腕とを具備し、前記試
料保持台は、入射X線の光路上の試料保持位置Pに試料
を保持する試料保持軸と、該試料保持軸の中心軸線φを
回転軸として試料保持軸を回転駆動する第1軸駆動部と
を備えて、試料を前記中心軸線φのまわりに回転させる
構成とする。
The sample support mechanism includes a sample holder, a first rotary arm that supports the sample holder, and a second rotary arm that supports the first rotary arm. The sample holder includes a sample holding shaft that holds the sample at a sample holding position P on the optical path of the incident X-ray, and a first axis drive unit that rotationally drives the sample holding shaft with the central axis φ of the sample holding shaft as a rotation axis. And a structure in which the sample is rotated around the central axis φ.

【0013】さらに、前記第1の回転腕は、前記試料保
持台が取り付けられる第1腕部材と、前記試料保持位置
Pを通って前記中心軸線φと鋭角の角度αで交差する軸
線χを回転軸として前記第2の回転腕上で前記第1腕部
材を回転駆動する第2軸駆動部とを備えた構成とする。
Further, the first rotating arm rotates an axis χ that intersects the central axis φ and the acute angle α through the sample holding position P with the first arm member to which the sample holder is attached. As a shaft, a configuration is provided that includes a second shaft driving unit that rotationally drives the first arm member on the second rotary arm.

【0014】また、前記第2の回転腕は、前記第1の回
転腕が取り付けられる第2腕部材と、前記試料保持位置
Pを通って前記軸線χと鋭角の角度αで交差する軸線ω
を回転軸として前記第2腕部材を回転駆動する第3軸駆
動部とを備えた構成とする。
The second rotary arm has an axis ω that intersects with the second arm member, to which the first rotary arm is attached, through the sample holding position P and the axis χ at an acute angle α.
And a third shaft driving section that rotationally drives the second arm member with the rotation axis as a rotation axis.

【作用】本発明に係るX線回折装置の試料支持機構は、
前記試料保持台よる軸線φまわりの試料の回転と、第1
の回転腕による軸線χまわりの試料の回転と、第2の回
転腕による軸線ωまわりの試料の回転とを組合わせるこ
とによって、入射X線が照射される試料上の微小領域を
操作するもので、前述の各軸線φ,χ,ωがそれぞれ互
いに鋭角度で交差する構成とされており、試料の周囲を
ぐるりと囲うような機構は使っていない。
The sample support mechanism of the X-ray diffractometer according to the present invention comprises:
Rotation of the sample about the axis φ by the sample holder,
By operating the rotation of the sample about the axis χ by the rotating arm and the rotation of the sample about the axis ω by the second rotating arm, a minute area on the sample irradiated with the incident X-ray is manipulated. The above-mentioned axes φ, χ, and ω intersect each other at an acute angle, and a mechanism that surrounds the circumference of the sample is not used.

【0015】従って、試料の周囲がより大きく開放され
た状態となり、入射X線の経路設計やX線検出器などの
各機器の配置設計における自由度が高くなり、その分、
X線回折装置の設計を容易にすることができる。また、
試料の周囲をぐるりと囲うような機構によって試料支持
機構自体が大型化してしまうことを回避することもで
き、これによって、X線回折装置自体のコンパクト化を
期待することもできる。
Therefore, the periphery of the sample is opened to a greater extent, and the degree of freedom in designing the path of incident X-rays and the layout design of each device such as the X-ray detector is increased.
The design of the X-ray diffractometer can be facilitated. Also,
It is also possible to prevent the sample support mechanism itself from becoming large due to the mechanism that surrounds the periphery of the sample, which can be expected to make the X-ray diffractometer itself compact.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明に係るX線回折装置の一実施
例を示したものである。この一実施例のX線回折装置
は、多結晶試料上の微小領域のX線回折像の取得を目的
としたもので、X線源7と、該X線源7の出力するX線
をコリメートして試料上の微小領域に照射する入射X線
11を生成する入射X線生成手段8と、この入射X線生
成手段8によって生成される入射X線11の光路上に試
料を支持する試料支持機構9と、この試料支持機構9に
支持された試料上の入射X線11の照射位置を観察する
ための光学顕微鏡10と、この光学顕微鏡10を用いて
試料上の所望の微小領域を測定位置として位置付けるた
めに前記試料支持機構9の位置を微調整可能にした支持
機構位置調整手段(図示略)と、前記試料からの回折線
12を検出する位置感応型X線検出器30と、この位置
感応型X線検出器30の検出結果を処理する処理装置3
1と、この処理装置31の処理結果(即ち、測定結果
等)を表示する表示装置32とを備えた構成とされてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the X-ray diffraction apparatus according to the present invention. The X-ray diffractometer of this embodiment is intended to obtain an X-ray diffraction image of a minute area on a polycrystalline sample, and collimates the X-ray source 7 and the X-rays output from the X-ray source 7. Incident X-ray generation means 8 for generating incident X-rays 11 for irradiating a minute region on the sample and a sample support for supporting the sample on the optical path of the incident X-rays 11 generated by the incident X-ray generation means 8. Mechanism 9, an optical microscope 10 for observing the irradiation position of incident X-rays 11 on the sample supported by the sample support mechanism 9, and a measurement position of a desired minute region on the sample using the optical microscope 10. Support mechanism position adjusting means (not shown) capable of finely adjusting the position of the sample support mechanism 9 in order to position the sample support mechanism 9, a position-sensitive X-ray detector 30 for detecting the diffraction line 12 from the sample, and this position Process the detection result of the sensitive X-ray detector 30. Management device 3
1 and a display device 32 for displaying the processing result of the processing device 31 (that is, the measurement result, etc.).

【0017】前記X線源7は、いわゆる微小焦点X線源
であり、図1に示したように、電子銃7aと、集束レン
ズ7b,7cと、ターゲット7dとを具備した構成で、
例えば、数10μmの微小焦点に集束された電子線がタ
ーゲット7dに衝突することによって、X線を発生す
る。
The X-ray source 7 is a so-called micro focus X-ray source, and as shown in FIG. 1, it has an electron gun 7a, focusing lenses 7b and 7c, and a target 7d.
For example, an X-ray is generated when an electron beam focused on a micro focus of several tens of μm collides with the target 7d.

【0018】前記入射X線生成手段8は、いわゆるコリ
メートであり、X線源7の出力するX線を試料上の微小
領域にスポット照射(例えば、直径100μm程度のス
ポットで照射)するのに適した細径のX線ビームに成形
している。
The incident X-ray generating means 8 is a so-called collimator, and is suitable for spot-irradiating the X-ray output from the X-ray source 7 onto a minute area on the sample (for example, irradiation with a spot having a diameter of about 100 μm). It is shaped into a thin X-ray beam.

【0019】前記試料支持機構9は、試料保持台15
と、この試料保持台15を支持する第1の回転腕16
と、この第1の回転腕16を支持する第2の回転腕17
とで構成されている。
The sample support mechanism 9 comprises a sample holder 15
And a first rotary arm 16 that supports the sample holder 15.
And a second rotary arm 17 that supports the first rotary arm 16.
It consists of and.

【0020】ここに、前記試料保持台15は、前記入射
X線11の光路上の試料保持位置Pに試料を保持する試
料保持軸20と、該試料保持軸20の中心軸線φを回転
軸として試料保持軸20を回転駆動する第1軸駆動部2
1とを備えたもので、試料を前記中心軸線φのまわりに
回転させる。
Here, the sample holder 15 has a sample holding shaft 20 for holding the sample at a sample holding position P on the optical path of the incident X-ray 11 and a central axis φ of the sample holding shaft 20 as a rotation axis. A first axis drive unit 2 that rotationally drives a sample holding shaft 20.
1, and the sample is rotated around the central axis φ.

【0021】前記第1の回転腕16は、前記試料保持台
15が取り付けられる第1腕部材23と、前記試料保持
位置Pを通って前記中心軸線φと鋭角の角度αで交差す
る軸線χを回転軸として前記第2の回転腕17上で前記
第1腕部材23を回転駆動する第2軸駆動部24とを備
えた構成で、前記試料保持台15に支持されている試料
を、試料保持台15と一緒に軸線χの回りに回転させ
る。
The first rotary arm 16 has an axis χ which intersects the central axis φ at an acute angle α through the sample holding position P and the first arm member 23 to which the sample holder 15 is attached. A sample supported by the sample holder 15 is held by the sample holding table 15 with a configuration including a second shaft driving unit 24 that rotationally drives the first arm member 23 on the second rotating arm 17 as a rotating shaft. It is rotated around the axis χ together with the table 15.

【0022】前記第2の回転腕17は、前記第1の回転
腕16が取り付けられる第2腕部材26と、前記試料保
持位置Pを通って前記軸線χと鋭角の角度αで交差する
軸線ωを回転軸として前記第2腕部材26を回転駆動す
る第3軸駆動部27とを備えた構成で、試料を、前記試
料保持台15や第1の回転腕16と一緒に軸線ωの回り
に回転させる。
The second rotary arm 17 has an axis ω that intersects with the second arm member 26, to which the first rotary arm 16 is attached, through the sample holding position P and the axis χ at an acute angle α. And a third shaft driving unit 27 that rotationally drives the second arm member 26 with the rotation axis as the rotation axis, and the sample is rotated around the axis ω together with the sample holding table 15 and the first rotation arm 16. Rotate.

【0023】図1では中心軸線φと軸線ωとが重なった
状態となっているが、各軸線φ,χ,ωは、図3に示す
ように、それぞれ個別である。
In FIG. 1, the central axis φ and the axis ω overlap each other, but the axes φ, χ, and ω are individual as shown in FIG.

【0024】中心軸線φは、試料保持位置Pにおいて軸
線χと角度αで交差する状態で、軸線χの回りを旋回可
能にされている。また、軸線χは、試料保持位置Pにお
いて軸線ωと角度αで交差する状態で、軸線ωの回りを
旋回可能にされている。
The central axis φ is rotatable about the axis χ in the state of intersecting the axis χ at an angle α at the sample holding position P. Further, the axis χ is capable of turning around the axis ω in a state of intersecting the axis ω at an angle α at the sample holding position P.

【0025】前記光学顕微鏡10は、図4に示すよう
に、ミラー支持器34に支持されたミラー35を介し
て、試料上のX線照射位置を観察する。ミラー支持器3
4は、つまみ36を有した回転軸37に結合されてお
り、つまみ36を回転操作して回転軸37の回りに旋回
させることによって、ミラー35を入射X線11の光路
上に位置させた状態、あるいはミラー35を入射X線1
1の光路上から退避させた状態に切り換えることができ
る(図1では退避させた状態、図4では光路上に進出さ
せた状態を示している)。
As shown in FIG. 4, the optical microscope 10 observes the X-ray irradiation position on the sample via a mirror 35 supported by a mirror support 34. Mirror support 3
Reference numeral 4 is connected to a rotary shaft 37 having a knob 36, and a state in which the mirror 35 is positioned on the optical path of the incident X-ray 11 by rotating the knob 36 to rotate around the rotary shaft 37. , Or the mirror 35 to the incident X-ray 1
It is possible to switch from the first optical path to the retracted state (FIG. 1 shows the retracted state, and FIG. 4 shows the advanced state on the optical path).

【0026】前記ミラー35は、入射X線11の光路上
に進出した場合に、反射面が入射X線11の光路に対し
て45度の角度をなしており、入射X線11と直交する
方向に光軸を設定した光学顕微鏡10からの試料の観察
を可能にする。このミラー35は、試料の位置合せ等の
ために試料を光学顕微鏡10で観察する時にのみ入射X
線11の光路上に進出させ、X線を試料に照射する測定
時には、入射X線11の光路上から退避させておく。
The mirror 35 has a reflecting surface that forms an angle of 45 degrees with respect to the optical path of the incident X-ray 11 when it advances into the optical path of the incident X-ray 11, and is in a direction orthogonal to the incident X-ray 11. It enables observation of the sample from the optical microscope 10 whose optical axis is set to. This mirror 35 is incident X only when the sample is observed by the optical microscope 10 for the purpose of aligning the sample.
When the measurement is performed by advancing on the optical path of the line 11 and irradiating the sample with X-rays, the sample is retracted from the optical path of the incident X-ray 11.

【0027】前記試料支持機構9の位置を微調整する図
示略の支持機構位置調整手段は、前記ミラー35を介し
て光学顕微鏡10により試料面を観察し、光学顕微鏡1
0内に装備されている十字線のクロス位置に測定したい
試料の微小領域が重なって、しかも光学顕微鏡像が鮮明
となるように、試料支持機構9の位置を調整する。この
支持機構位置調整手段によって設定した試料の位置は、
前述の試料支持機構9によるφ軸、χ軸、ω軸まわりの
試料の回転操作に対しても不変である。
A support mechanism position adjusting means (not shown) for finely adjusting the position of the sample support mechanism 9 observes the sample surface with the optical microscope 10 through the mirror 35, and the optical microscope 1
The position of the sample support mechanism 9 is adjusted so that the microscopic region of the sample to be measured overlaps the cross position of the crosshairs provided in 0 and the optical microscope image becomes clear. The position of the sample set by this support mechanism position adjusting means is
It is unchanged even when the sample supporting mechanism 9 rotates the sample about the φ axis, the χ axis, and the ω axis.

【0028】前記位置感応型X線検出器30としては、
例えば、図5および図6に示す構成のものが考えられ
る。即ち、位置感応型X線検出器30は、X線入射窓4
0を有した外筒41と、この外筒41内において前記X
線入射窓40にそって装備された電極であるドリフト電
場設定用陰極42,グリッド43,アノード44と、こ
れらの電極とは垂直な方向に一定間隔をなして配置され
た多数の読み出し用の陰極45a,45b,……,45
nと、これらの陰極45a,45b,……,45nの隣
接する陰極間を電気的に接続した遅延線46と、この遅
延線46の両端に接続された信号取り出し用のリード線
47a,47bと、これらのリード線47a,47bの
信号を増幅する増幅器48a,48bと、これらの増幅
器48a,48bによって増幅された信号の波形を整形
する波形整形回路49a,49bと、これらの波形整形
回路49a,49bの出力信号を受けてそれぞれの信号
の時間差に応じた強度の信号を生成する時間差強度変換
回路50と、この時間差強度変換回路50の生成した信
号をディジタル化するA/D変換回路51と、A/D変
換回路51の出力データを位置信号として記憶するメモ
リ回路52などから構成されている。
As the position sensitive X-ray detector 30,
For example, the configuration shown in FIGS. 5 and 6 can be considered. That is, the position-sensitive X-ray detector 30 includes the X-ray entrance window 4
An outer cylinder 41 having 0, and the X in the outer cylinder 41.
A drift field setting cathode 42, a grid 43, and an anode 44, which are electrodes provided along the line incidence window 40, and a large number of reading cathodes arranged at regular intervals in a direction perpendicular to these electrodes. 45a, 45b, ..., 45
n, a delay line 46 for electrically connecting adjacent cathodes of the cathodes 45a, 45b, ..., 45n, and lead wires 47a, 47b for signal extraction connected to both ends of the delay line 46. , Amplifiers 48a and 48b for amplifying the signals of these lead wires 47a and 47b, waveform shaping circuits 49a and 49b for shaping the waveforms of the signals amplified by these amplifiers 48a and 48b, and these waveform shaping circuits 49a, A time difference intensity conversion circuit 50 that receives the output signal of 49b and generates a signal having an intensity corresponding to the time difference between the signals, and an A / D conversion circuit 51 that digitizes the signal generated by the time difference intensity conversion circuit 50, It is composed of a memory circuit 52 for storing the output data of the A / D conversion circuit 51 as a position signal.

【0029】なお、前述のドリフト電場設定用陰極4
2,グリッド43,アノード44などの各電極は、外筒
41内において、X線入射窓40に沿ってタングステン
やステンレスのワイヤを張ることによって得られてい
る。また、前記外筒41内では、一端側の流入口41a
より所定の反応ガスが導入され、他端側の流出口41b
から排出されている。
The above-mentioned drift electric field setting cathode 4 is used.
The electrodes such as 2, the grid 43 and the anode 44 are obtained by stretching a wire of tungsten or stainless along the X-ray entrance window 40 in the outer cylinder 41. Further, in the outer cylinder 41, the inflow port 41a on one end side is provided.
A predetermined reaction gas is introduced, and the outlet 41b on the other end side is introduced.
Is discharged from.

【0030】以上のような構成の位置感応型X線検出器
30では、X線入射窓40からX線が入射すると、反応
ガス分子がイオン化され、この初期イオン化により生じ
た電子が各電極間の静電場で加速され、アノード44付
近に達すると、局所的ななだれ現象を生じてアノード4
4に捕獲される。このなだれ現象が生ずると、近接する
読み出し用の陰極には、正のパルス電圧が誘起され、そ
の信号は遅延線46の両端から取り出される。然して、
なだれ現象が生ずる位置、つまりX線の入射位置が遅延
線46の両端から等しくない時は、該遅延線46の両端
からの信号は時間的にずれて取り出される事になる。こ
の信号は、前記増幅器48a,48bを介して波形整形
回路49a,49bに送られ、シャープな立ち上がりを
示す信号に整形された後、時間差強度変換回路50にス
タートまたはストップ信号として送り込まれる。そし
て、この時間差強度変換回路50の出力は、波形整形回
路49a,49bからの信号の時間差に対応した強度を
有しており、A/D変換回路51によってディジタル化
され、位置信号としてメモリ回路52に記憶される。こ
のメモリ回路52は、A/D変換回路51の出力信号の
強度が同一の場合は、同一のアドレスに積分して記憶す
る。従って、位置感応型X線検出器30上の同一地点に
X線光子が多く入射すれば、その数に応じてメモリ回路
52は積分した信号を記憶する。このメモリ回路52に
記憶された信号は、測定終了後に前記処理装置31に読
み出され、所定の表示処理、または分析処理がなされ
る。
In the position-sensitive X-ray detector 30 having the above structure, when X-rays enter through the X-ray entrance window 40, the reaction gas molecules are ionized, and the electrons generated by this initial ionization are generated between the electrodes. When it is accelerated by the electrostatic field and reaches the vicinity of the anode 44, a local avalanche phenomenon occurs and the anode 4
Captured by 4. When this avalanche phenomenon occurs, a positive pulse voltage is induced in the adjacent read cathode, and the signal is taken out from both ends of the delay line 46. However,
When the position where the avalanche phenomenon occurs, that is, the X-ray incidence position is not equal from both ends of the delay line 46, the signals from both ends of the delay line 46 are extracted with a time shift. This signal is sent to the waveform shaping circuits 49a, 49b via the amplifiers 48a, 48b, shaped into signals showing a sharp rise, and then sent to the time difference intensity conversion circuit 50 as a start or stop signal. The output of the time difference intensity conversion circuit 50 has an intensity corresponding to the time difference between the signals from the waveform shaping circuits 49a and 49b, is digitized by the A / D conversion circuit 51, and is stored as a position signal in the memory circuit 52. Memorized in. When the output signals of the A / D conversion circuit 51 have the same intensity, the memory circuit 52 integrates and stores the same at the same address. Therefore, when a large number of X-ray photons are incident on the same point on the position-sensitive X-ray detector 30, the memory circuit 52 stores the integrated signal according to the number. The signal stored in the memory circuit 52 is read out by the processing device 31 after the measurement is completed and subjected to a predetermined display process or analysis process.

【0031】なお、位置感応型X線検出器30自体は、
一実施例の構造のものに限定するものではない。例え
ば、放射線を吸収・蓄積するとともに励起光が照射され
ると蓄積した放射線の強弱に応じて輝尽発光する蛍光体
層を回折線12の方向に向けた基板の表面に形成したイ
メージングプレートを採用することとしてもよい。ま
た、位置感応型X線検出器30の形状も一実施例に限定
するものではなく、前記試料保持位置Pを曲率中心とし
た球殻形状や、平板状にすることも考えられる。
The position-sensitive X-ray detector 30 itself is
It is not limited to the structure of one embodiment. For example, an imaging plate in which a phosphor layer that absorbs / accumulates radiation and emits stimulated emission depending on the intensity of the accumulated radiation when irradiated with excitation light is formed on the surface of the substrate facing the diffraction line 12 is adopted. It may be done. Further, the shape of the position-sensitive X-ray detector 30 is not limited to that of the embodiment, and a spherical shell shape having the sample holding position P as the center of curvature or a flat plate shape can be considered.

【0032】前記処理装置31は、16ビットまたは3
2ビットのCPUを搭載したコンピュータによるもの
で、前記位置感応型X線検出器30の検出した信号に応
じて、X線回折像を得る処理を行う。
The processing device 31 has 16 bits or 3 bits.
A computer equipped with a 2-bit CPU is used to perform processing for obtaining an X-ray diffraction image in accordance with the signal detected by the position-sensitive X-ray detector 30.

【0033】前記表示装置32は、CRT等を利用した
もので、前記処理装置31の処理結果等を画面に表示す
る。
The display device 32 uses a CRT or the like, and displays the processing result of the processing device 31 on the screen.

【0034】以上に説明した一実施例のX線回折装置で
は、装備されている試料支持機構9が、前記試料保持台
15よる試料の回転と、第1の回転腕16による試料の
回転と、第2の回転腕17による試料の回転とを組合わ
せることによって、試料上の任意の微小領域を入射X線
11に向けることができる。したがって、以上の試料保
持台15,第1の回転腕16,第2の回転腕17によっ
て試料を回転させながらX線回折測定を実行することに
よって、試料保持位置Pに支持された試料にはあらゆる
方向から満遍無くX線を照射して、試料中の結晶粒の結
晶格子面の方向分布の偏りに起因した検出洩れといった
不都合の発生を回避することができ、従って、ピーク検
出の洩れのない連続した回折スペクトルを得ることが可
能になり、解析精度の低下を防止することができる。
In the X-ray diffractometer according to the above-described embodiment, the sample support mechanism 9 mounted therein rotates the sample by the sample holder 15 and rotates the sample by the first rotating arm 16. By combining with the rotation of the sample by the second rotating arm 17, it is possible to direct an arbitrary minute region on the sample to the incident X-ray 11. Therefore, by performing the X-ray diffraction measurement while rotating the sample by the sample holder 15, the first rotary arm 16, and the second rotary arm 17, the sample supported at the sample holding position P is not affected. It is possible to irradiate X-rays evenly from all directions, and to avoid the occurrence of inconvenience such as detection failure due to biased distribution of the crystal lattice planes of the crystal grains in the sample. Therefore, there is no peak detection failure. It is possible to obtain continuous diffraction spectra and prevent deterioration of analysis accuracy.

【0035】しかも、前記一実施例における試料支持機
構9では、試料保持位置Pにおいて互いに鋭角で交差す
る3つの回転軸線φ,χ,ωによって入射X線11が照
射される試料上の微小領域を操作するもので、試料の周
囲をぐるりと囲うような機構は使っていない。
Moreover, in the sample support mechanism 9 in the above-described embodiment, the micro area on the sample irradiated with the incident X-rays 11 by the three rotation axis lines φ, χ, ω intersecting at an acute angle at the sample holding position P. It is operated and does not use a mechanism that surrounds the circumference of the sample.

【0036】従って、図2に示したような従来のものと
比較すると、試料の周囲が大きく開放された状態とな
り、入射X線の経路設計や位置感応型X線検出器30な
どの各機器の配置設計における自由度が高くなり、その
分、X線回折装置の設計を容易にすることができる。ま
た、試料の周囲をぐるりと囲うような機構によって試料
支持機構9自体が大型化してしまうことを回避すること
もでき、これによって、X線回折装置のコンパクト化を
期待することもできる。
Therefore, as compared with the conventional one as shown in FIG. 2, the periphery of the sample is largely opened, and the path design of the incident X-ray and the position-sensitive X-ray detector 30 and the like of each device are performed. The degree of freedom in the layout design is increased, and the X-ray diffractometer can be easily designed accordingly. In addition, it is possible to prevent the sample support mechanism 9 itself from becoming large due to a mechanism that surrounds the periphery of the sample, and it can be expected that the X-ray diffraction apparatus can be made compact.

【0037】なお、前述の一実施例では、第1腕部材2
3や第2腕部材26は、いずれも、金属材料の削り出し
によって、屈曲した一体構造のブロックとして作成して
いる。しかし、これらの腕部材23,26の形状や材
質、さらには加工法等は、一実施例に限定するものでは
ない。腕部材23,26自体が、複数の部品の組合わせ
で所望の屈曲した構造を呈するようにしても良く、ま
た、合成樹脂等を利用した射出成形等によって所定の構
造を呈するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the first arm member 2
Each of the third arm member 26 and the second arm member 26 is formed as a block having a bent integral structure by cutting a metal material. However, the shapes and materials of these arm members 23, 26, and the processing method are not limited to the one embodiment. The arm members 23 and 26 themselves may have a desired bent structure by a combination of a plurality of parts, or may have a predetermined structure by injection molding using synthetic resin or the like. ..

【0038】[0038]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るX線回折装置の試料支持機構は、前記試料保持台
よる軸線φまわりの試料の回転と、第1の回転腕による
軸線χまわりの試料の回転と、第2の回転腕による軸線
ωまわりの試料の回転とを組合わせることによって、入
射X線が照射される試料上の微小領域を操作するもの
で、前述の各軸線φ,χ,ωがそれぞれ互いに鋭角度で
交差する構成とされており、試料の周囲をぐるりと囲う
ような機構は使っていない。従って、試料の周囲がより
大きく開放された状態となり、入射X線の経路設計やX
線検出器などの各機器の配置設計における自由度が高く
なり、その分、X線回折装置の設計を容易にすることが
できる。また、試料の周囲をぐるりと囲うような機構に
よって試料支持機構自体が大型化してしまうことを回避
することもでき、これによって、X線回折装置自体のコ
ンパクト化を期待することもできる。
As is apparent from the above description, in the sample support mechanism of the X-ray diffraction apparatus according to the present invention, the sample holder rotates the sample about the axis φ and the axis χ by the first rotating arm. By operating the rotation of the sample around it and the rotation of the sample about the axis ω by the second rotating arm, a small area on the sample irradiated with the incident X-ray is manipulated. , Χ, and ω intersect each other at an acute angle, and a mechanism that surrounds the sample is not used. Therefore, the periphery of the sample is opened more largely, and the path design of incident X-rays and X
The degree of freedom in the layout design of each device such as the line detector is increased, and the design of the X-ray diffraction apparatus can be facilitated accordingly. In addition, it is possible to prevent the sample support mechanism itself from becoming large due to a mechanism that surrounds the periphery of the sample, and it can be expected that the X-ray diffraction apparatus itself can be made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るX線回折装置の一実施例の斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an X-ray diffractometer according to the present invention.

【図2】従来の試料支持機構の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional sample support mechanism.

【図3】本発明の一実施例の要部の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a main part of an embodiment of the present invention.

【図4】図1の矢印A方向からの矢視図である。FIG. 4 is a view from the direction of arrow A in FIG.

【図5】本発明の一実施例の位置感応型X線検出器の構
成説明図である。
FIG. 5 is a structural explanatory view of a position-sensitive X-ray detector of one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の位置感応型X線検出器の構
成説明図である。
FIG. 6 is a structural explanatory view of a position-sensitive X-ray detector of one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 X線源 8 入射X線生成手段 9 試料支持機構 10 X線出力手段 11 入射X線 12 回折線 15 試料保持台 16 第1の回転腕 17 第2の回転腕 20 試料保持軸 21 第1軸駆動部 23 第1腕部材 24 第2軸駆動部 26 第2腕部材 27 第3軸駆動部 φ,χ,ω 軸線 30 位置感応型X線検出器 31 処理装置 32 表示装置 7 X-ray source 8 Incident X-ray generation means 9 Sample support mechanism 10 X-ray output means 11 Incident X-ray 12 Diffraction line 15 Sample holder 16 First rotating arm 17 Second rotating arm 20 Sample holding shaft 21 First axis Drive unit 23 First arm member 24 Second axis drive unit 26 Second arm member 27 Third axis drive unit φ, χ, ω axis 30 Position sensitive X-ray detector 31 Processor 32 Display device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線源と、該X線源の出力するX線をコ
リメートして試料上の微小領域に照射する入射X線を生
成する入射X線生成手段と、この入射X線生成手段によ
って生成される入射X線の光路上に試料を支持する試料
支持機構と、前記試料からの回折線を検出する位置感応
型X線検出器と、この位置感応型X線検出器の検出結果
を処理する処理装置とを備えたX線回折装置であって、 前記試料支持機構は、 入射X線の光路上の試料保持位置Pに試料を保持する試
料保持軸と、該試料保持軸の中心軸線φを回転軸として
試料保持軸を回転駆動する第1軸駆動部とを備えて、試
料を前記中心軸線φのまわりに回転させる試料保持台
と、 この試料保持台を支持する第1の回転腕と、 この第1の回転腕を支持する第2の回転腕とを具備し、 前記第1の回転腕は、前記試料保持台が取り付けられる
第1腕部材と、前記試料保持位置Pを通って前記中心軸
線φと鋭角の角度αで交差する軸線χを回転軸として前
記第2の回転腕上で前記第1腕部材を回転駆動する第2
軸駆動部とを備えた構成とし、 前記第2の回転腕は、前記第1の回転腕が取り付けられ
る第2腕部材と、前記試料保持位置Pを通って前記軸線
χと鋭角の角度αで交差する軸線ωを回転軸として前記
第2腕部材を回転駆動する第3軸駆動部とを備えた構成
としたことを特徴とするX線回折装置。
1. An X-ray source, an incident X-ray generation unit that collimates the X-ray output from the X-ray source, and generates an incident X-ray that irradiates a minute area on a sample, and the incident X-ray generation unit. A sample supporting mechanism for supporting the sample on the optical path of the incident X-ray generated by the above, a position-sensitive X-ray detector for detecting the diffraction line from the sample, and a detection result of the position-sensitive X-ray detector. An X-ray diffractometer including a processing device for processing, wherein the sample supporting mechanism holds a sample holding shaft for holding a sample at a sample holding position P on an optical path of incident X-rays, and a central axis line of the sample holding shaft. A sample holder that includes a first shaft driving unit that rotates and drives the sample holding shaft with φ as a rotation axis, and that rotates the sample around the central axis φ, and a first rotating arm that supports the sample holder. And a second rotary arm that supports the first rotary arm, The first rotary arm has a first arm member to which the sample holder is attached and the second arm with an axis χ that intersects the central axis φ at an acute angle α through the sample holding position P as a rotation axis. A second arm for rotationally driving the first arm member on the rotary arm
And a second arm, to which the first rotary arm is attached, passing through the sample holding position P and forming an acute angle α with the axis χ. An X-ray diffraction apparatus having a configuration including a third axis drive unit that rotationally drives the second arm member with an intersecting axis line ω as a rotation axis.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100837330B1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 포항공과대학교 산학협력단 Beam line device for sample structure analysis and gripper used therein
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