特許 6552942 Ｘ線発生装置及び試料測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6552942

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】Ｘ線発生装置及び試料測定システム

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/28 20060101AFI20190722BHJP

   H01J 35/10 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   H01J35/28

   H01J35/10 Z

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-214418(P2015-214418)

(22)【出願日】2015年10月30日

(65)【公開番号】特開2017-84713(P2017-84713A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】518031398

【氏名又は名称】ブルカージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(72)【発明者】

【氏名】川崎 勝巳

(72)【発明者】

【氏名】千葉 大

(72)【発明者】

【氏名】片山 忠二

【審査官】 小林 直暉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０２０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２０４３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１９２６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６５７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６２６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２３９４０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４２１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３５／００−３５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線状の電子ビームを放出する電子源を含んで構成される電子発生器と、
前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでＸ線ビームを出射する周面部を含んで構成される回転対陰極と、
前記電子源及び前記回転対陰極を収容するチャンバと
を備え、
前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向する位置関係下にて前記チャンバに固定配置され、
前記電子発生器は、
前記電子源を支持する支持台と、
前記チャンバ内に気密に挿通され、且つ、前記チャンバの外側からの操作に応じて前記支持台を回動させる回動導入機構と
を更に有し、
前記回動導入機構は、前記支持台の回動動作により、前記電子源の延在方向を第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に変更可能であり、
前記回転対陰極の回転軸は、前記第１方向及び前記第２方向に対して傾斜することを特徴とするＸ線発生装置。

【請求項2】

前記回動導入機構は、前記チャンバの外側にて回動可能に配置されたハンドル部を有すると共に、前記ハンドル部の回動操作に応じて前記支持台を回動させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。

【請求項3】

前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動状態を前記チャンバの外側から視認可能に指示する指示手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。

【請求項4】

前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動範囲を規制する回動規制手段を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載のＸ線発生装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したＸ線ビームを検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線検出装置により検出された前記Ｘ線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段と
を備えることを特徴とする試料測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、いわゆる回転対陰極方式を用いてＸ線を発生させるＸ線発生装置、及びこのＸ線発生装置を含んで構成される試料測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、計測分野において、回転対陰極の外周面上に電子ビームを照射して周方向又は幅方向に長尺な焦点を形成することで、線状又は点状のＸ線ビームを選択的に発生させる方法が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献２では、概略直方体状をなすチャンバの左壁面、右壁面及び上壁面（若しくは下壁面）に、回転ターゲットを固着するための装着用穴を１つずつ設けたＸ線発生装置が提案されている。装着用穴の選択結果に応じてフィラメント及び回転ターゲットの配置関係が変化するので、線状又は点状のＸ線ビームを選択的に取出可能である旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−０２０６２９号公報（図１、図６等）

【特許文献2】特開平７−０６５７５９号公報（［０００１］、［０００８］、図１〜図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献２に記載された装置では、Ｘ線ビームの形状を切り替える度に回転ターゲットの付け替え作業を伴う。そして、この作業中にチャンバ内の真空が破られるため、チャンバ内の空気を抜くパージ作業が再度必要となる。その結果、パージ作業が完了するまで待機しなければならず、その分だけ作業効率が低下するという問題がある。

【0006】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のＸ線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制可能なＸ線発生装置及び試料測定システム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】

【0007】

本発明に係る「Ｘ線発生装置」は、線状の電子ビームを放出する電子源を含んで構成される電子発生器と、前記電子源からの前記電子ビームを衝突させることでＸ線ビームを出射する周面部を含んで構成される回転対陰極と、前記電子源及び前記回転対陰極を収容するチャンバを備え、前記電子発生器及び前記回転対陰極は、前記電子源及び前記周面部が互いに対向する位置関係下にて前記チャンバに固定配置され、前記電子発生器は、前記電子源を支持する支持台と、前記チャンバ内に気密に挿通され、且つ、前記チャンバの外側からの操作に応じて前記支持台を回動させる回動導入機構を更に有する。

【0008】

このように、チャンバの外側からの操作に応じて電子源を支持する支持台を回動させる回動導入機構を設けたので、電子発生器又は回転対陰極の付け替え作業が不要となり、チャンバ内の真空状態を保ったまま電子源の延在方向を変更可能となる。これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のＸ線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。

【0009】

また、前記回動導入機構は、前記チャンバの外側にて回動可能に配置されたハンドル部を有すると共に、前記ハンドル部の回動操作に応じて前記支持台を回動させることが好ましい。作業者は、ハンドル部を回動させる操作を行うことで、電子源の延在方向を容易に変更できる。

【0010】

また、前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動状態を前記チャンバの外側から視認可能に指示する指示手段を更に有することが好ましい。作業者は、チャンバの外側から指示手段による指示位置を視認することで、ハンドル部の回動状態及び電子源の延在向きを一見して把握できる。

【0011】

また、前記回動導入機構は、前記ハンドル部の回動範囲を規制する回動規制手段を更に有することが好ましい。これにより、電子源の駆動部品が過度に捻れて破損するのを防止できる。

【0012】

また、前記回動導入機構は、前記支持台の回動動作により、前記電子源の延在位置を第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に変更可能であり、前記回転対陰極の回転軸は、前記第１方向及び前記第２方向に対して傾斜することが好ましい。第１方向及び第２方向からの電子ビームの放出により形成される２つの焦点に関し、周方向に横切る焦点長さの乖離量が、回転軸を傾斜させない場合と比べて小さくなる。つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のＸ線ビームに共通して出力し得る最大量（つまり、Ｘ線の限界出力量）が底上げされる。

【0013】

本発明に係る「試料測定システム」は、上記したいずれかのＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から発生し、且つ、試料を透過又は反射したＸ線ビームを検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置により検出された前記Ｘ線ビームの検出量に基づいて前記試料に関する物理量を測定する測定手段を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係るＸ線発生装置及び方法、並びに試料測定システムによれば、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のＸ線ビームを選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この実施形態に係るＸ線発生装置の斜視図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図１に示すＸ線発生装置の側面図である。

【図4】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】第１方向及び第２方向の切り替え動作に応じたＸ線ビームの形状を示す模式図である。

【図6】傾斜角と周方向焦点長さの関係を示すグラフである。

【図7】図１のＸ線発生装置を組み込んだ試料測定システムの全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係るＸ線発生装置について、試料測定システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

【0017】

［Ｘ線発生装置１０の構成］
図１はこの実施形態に係るＸ線発生装置１０の斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は図１に示すＸ線発生装置１０の側面図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。説明の便宜上、これらの図１〜図４では、三次元直交座標系を示す３軸方向（Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向）を定義する。

【0018】

図１に示すように、Ｘ線発生装置１０は、いわゆる回転対陰極方式を用いてＸ線（エックス線）を発生させる装置である。Ｘ線発生装置１０は、Ｘ線透過率が低い金属材料からなる概略直方体状のチャンバ１２を有する。

【0019】

チャンバ１２の第１面１４側には、円形状の第１開口部１６が設けられている。チャンバ１２の第２面１８側にある１つの角部には、三角柱状に凹まされた凹部２０が形成されている。凹部２０をなす傾斜面２２には円形状の第２開口部２４が設けられると共に、第２面１８に対向する第３面２６にはＸ線透過率が高いベリリウム薄膜を介挿した窓部２８が設けられている。

【0020】

第１開口部１６から電子発生器３０を挿通すると共に、第２開口部２４を覆う位置に蓋部３２を装着することで、チャンバ１２の室３４（図２及び図４）内が気密に保たれる。電子発生器３０は、熱電子型、電界放出型、又はショットキー型の電子銃であり、ここでは熱電子型を例に説明する。

【0021】

図２に示すように、電子発生器３０は、線状の電子ビームＢ１を放出する電子源３６と、電子源３６を支持する円柱状の支持台３８と、支持台３８を保持する保持部４０と、チャンバ１２の外部から回動運動を導入する回動導入機構４２と、電子発生器３０の各種動作に必要な構成部品を収容する収容ケース４４とを含んで構成される。必要な構成部品には、例えば、電子源３６を加熱するヒータの電源部、チャンバ１２内に高電圧を導入するための高圧導入部が含まれる。

【0022】

電子源３６は、例えばタングステン・フィラメントからなり、一方向に延びるコイル形状を有する。概略円筒状の保持部４０は、セラミックスを含む絶縁性材料からなる。これにより、電子源３６は、チャンバ１２と電気的に絶縁された状態にて、室３４内に配置される。

【0023】

回動導入機構４２は、カソード側の一軸（以下、カソード軸Ａｃ）を中心とする、Ｔ方向に沿った回動動作を導入する機構であり、保持部４０の基端側に接続されている。これにより、回動導入機構４２は、保持部４０及び支持台３８を一体的に回動させ、電子源３６の中心位置Ｏ（図４）を固定しながら電子源３６の延在方向を変更可能である。

【0024】

ここでは、回動導入機構４２は、支持台３８の回動動作により電子源３６の延在方向を第１方向及び第２方向のうちいずれか一方に変更可能である。第１方向は「Ｚ方向」に対応すると共に、第２方向は「Ｘ方向」に対応する。この場合、第１方向及び第２方向は、互いに直交すると共に、カソード軸Ａｃ（Ｙ方向）にそれぞれ直交する。

【0025】

具体的には、回動導入機構４２は、その一端側が保持部４０に接続された回動軸部４６と、第１開口部１６を封止する円柱状の封止部４７と、チャンバ１２に接続するための接続フランジ４８と、回動軸部４６の他端側に係合されたハンドル部５０とを備える。

【0026】

封止部４７の外周壁には図示しないＯリングが設けられ、このＯリングにより室３４内の低圧空気が外部に流出するのを防止する。接続フランジ４８は、第１開口部１６と比べて大径の主面を有すると共に、チャンバ１２の外側から第１開口部１６を覆う位置にて着脱可能である。ハンドル部５０は、Ｔ方向に沿った回動動作に伴い、ベローズ方式又は磁気結合方式により回動軸部４６に対して回動力を付与する。

【0027】

図３に示すように、第１面１４側から視て、径が小さい方から順に、収容ケース４４、ハンドル部５０及び接続フランジ４８が同軸的に配置されている。環状であるハンドル部５０の側面上には、径方向に延びて突出する線状の第１突出部５２（指示手段）が形成されている。環状である接続フランジ４８の側面上には、２つのマーク５４、５５がそれぞれ形成されている。

【0028】

マーク５４は、アルファベット文字の「Ｌ」、及び「Ｌ」の下側に配置された１本の短線からなる。マーク５５は、アルファベット文字の「Ｐ」、及び「Ｐ」の左側に配置された１本の短線からなる。なお、収容ケース４４の外周面上には、マーク５４の近傍にて第２突出部５６（回動規制手段）が、マーク５５の近傍にて第２突出部５７（回動規制手段）がそれぞれ形成されている。

【0029】

図２及び図４に示すように、Ｘ線発生装置１０は、チャンバ１２及び電子発生器３０の他に、円板状又は円柱状である回転対陰極６０と、回転対陰極６０を冷却させるための冷却機構（不図示）を更に有する。

【0030】

回転対陰極６０は、アノード側の一軸（以下、アノード軸Ａａ）を中心として、例えば５０００〜１２０００［ｒｐｍ］の速度でＲ方向に回転可能に構成される。回転対陰極６０は、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）等の金属層が被覆された周面部６２と、回転対陰極６０の回転機構６６が取り付けられた側面部６４とを有する。

【0031】

回転機構６６は、回転対陰極６０を軸支する円筒状の回転軸部６８と、回転軸部６８の一端側に設けられる円板状の蓋部３２（図１）を含んで構成される。蓋部３２は、第２開口部２４と比べて大径の主面を有すると共に、チャンバ１２の外側から第２開口部２４を覆う位置にて着脱可能である。

【0032】

図４から理解されるように、回転対陰極６０は、アノード軸ＡａがＸ方向及びＺ方向に対して傾斜する位置関係下に固定配置される。つまり、回転対陰極６０の径方向とＺ方向のなす角を「傾斜角φ」（０≦φ≦９０、単位：度）と定義する場合、０＜φ＜９０の関係を満たす。この実施形態では、特にφ＝４５［度］を満たす。

【0033】

図２及び図４から理解されるように、電子源３６及び周面部６２は互いに対向する位置関係下にあるので、電子源３６からの電子ビームＢ１による線状焦点（第１焦点７１）が周面部６２上に形成される。周面部６２は、電子ビームＢ１の衝突時にて特定の発生条件を満たす場合、第１焦点７１の位置又は近傍位置からＸ線ビームＢ２を出射する。後述のように、チャンバ１２の外部に出射されるＸ線ビームＢ２の形状は、線状焦点と窓部２８との間の幾何学的関係に応じて変化する。

【0034】

［Ｘ線発生装置１０の動作］
続いて、この実施形態に係るＸ線発生装置１０の動作について、図１〜図４の各図、及び図５の模式図を参照しながら説明する。

【0035】

（１）固定・配置ステップ
ユーザは、電子発生器３０の接続フランジ４８を把持しながら、第１開口部１６を介して電子源３６をチャンバ１２内に挿入する。そして、第１面１４上の所定位置（つまり、第１開口部１６を覆う位置）に接続フランジ４８を装着することで、電子源３６はチャンバ１２に固定的に配置される。

【0036】

これと併せて、ユーザは、蓋部３２を把持しながら、第２開口部２４を介して回転対陰極６０をチャンバ１２内に挿入する。そして、傾斜面２２上の所定位置（つまり、第２開口部２４を覆う位置）に蓋部３２を装着することで、回転対陰極６０はチャンバ１２に固定的に配置される。

【0037】

これにより、チャンバ１２の室３４内にて気密状態が保たれる。また、電子源３６及び周面部６２が互いに対向すると共に、アノード軸Ａａが第１方向（Ｚ方向）及び第２方向（Ｘ方向）に対して傾斜する位置関係下にある点に留意する。

【0038】

（２）設定ステップ
ユーザは、ハンドル部５０をＴ方向に沿って回動させることで、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３の形状を設定する。具体的には、第１突出部５２をマーク５４（「Ｌ＝Line」の意味）の位置に合わせることで、支持台３８がハンドル部５０と連動し、電子源３６の延在方向が「第１方向」に設定される。これに対して、第１突出部５２をマーク５５（「Ｐ＝Point」の意味）の位置に合わせることで、支持台３８がハンドル部５０と連動し、電子源３６の延在方向が「第２方向」に設定される。

【0039】

このように、回動導入機構４２は、チャンバ１２の外側にて回動可能に配置されたハンドル部５０を有すると共に、ハンドル部５０の回動操作に応じて支持台３８を回動させる構成を採ってもよい。作業者は、ハンドル部５０を回動させる操作を行うことで、電子源３６の延在方向を容易に変更できる。

【0040】

また、ハンドル部５０の回動状態をチャンバ１２の外側から視認可能に指示する指示手段（具体的には、第１突出部５２）を回動導入機構４２に設けてもよい。作業者は、チャンバ１２の外側から第１突出部５２による指示位置を視認することで、ハンドル部５０の回動状態及び電子源３６の延在向きを一見して把握できる。

【0041】

また、ハンドル部５０の回動位置と、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３の形状との対応関係を示すマーク５４、５５を、ハンドル部５０とは異なる部材（接続フランジ４８又は収容ケース４４）に設けてもよい。これにより、回動操作の目標位置が明確になり、作業者にとって便宜である。

【0042】

（３）発生ステップ
図示しない真空ポンプによるパージ作業を行って室３４内を真空状態にさせると共に、回転対陰極６０を所定の速度でＲ方向に回転させる。そして、Ｘ線の発生条件を満たすための各種準備が完了した後、電子発生器３０は、ユーザによる指示操作に応じて線状の電子ビームＢ１を発生させる。

【0043】

図５は、第１方向及び第２方向の切り替え動作に応じたＸ線ビームＢ２、Ｂ３の形状を示す模式図である。電子源３６（図２及び図４）の延在方向に応じて、第１方向に沿って湾曲する第１焦点７１、或いは、第２方向に沿って湾曲する第２焦点７２が選択的に形成される。

【0044】

前者の場合、周面部６２は、電子ビームＢ１が入射された線状の第１焦点７１の位置からＸ線ビームＢ２を出射する。このとき、第１焦点７１は窓部２８がなす平面と略平行する関係にあるので、線状のＸ線ビームＢ２が出射される。

【0045】

後者の場合、周面部６２は、電子ビームＢ１が入射された線状の第２焦点７２の位置からＸ線ビームＢ３を出射する。このとき、第２焦点７２は窓部２８がなす平面と略直交する関係にあるので、点状のＸ線ビームＢ３が出射される。

【0046】

（４）変更ステップ
ユーザは、上記した「設定ステップ」と同じ操作手順に従って、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３の形状を「点状から線状」或いは「線状から点状」に変更する。チャンバ１２の外側からの操作（具体的には、ハンドル部５０の操作）に応じて支持台３８を回動可能な構成を採ることで、電子発生器３０又は回転対陰極６０の付け替え作業を行うことなく電子源３６の延在方向を変更できる。

【0047】

ここで、第１突出部５２の軌道上には第２突出部５６、５７が配置されているので、第１突出部５２は、第２突出部５６、５７の区間内（ここでは、９０度の回動範囲内）に限って回動動作が許容される。このように、ハンドル部５０の回動範囲を規制する回動規制手段（具体的には、第２突出部５６、５７）を、回動導入機構４２に設けてもよい。これにより、電子源３６の駆動部品が過度に捻れて破損するのを防止できる。

【0048】

［Ｘ線発生装置１０による効果］
以上のように、Ｘ線発生装置１０は、［１］線状の電子ビームＢ１を放出する電子源３６を含んで構成される電子発生器３０と、［２］電子源３６からの電子ビームＢ１を衝突させることでＸ線ビームＢ２、Ｂ３を出射する周面部６２を含んで構成される回転対陰極６０と、［３］電子源３６及び回転対陰極６０を収容するチャンバ１２を備える。

【0049】

そして、電子発生器３０及び回転対陰極６０は、電子源３６及び周面部６２が互いに対向する位置関係下にてチャンバ１２に固定配置され、電子発生器３０は、電子源３６を支持する支持台３８と、チャンバ１２内に気密に挿通され、且つ、チャンバ１２の外側からの操作に応じて支持台３８を回動させる回動導入機構４２を更に有する。

【0050】

このように、チャンバ１２の外側からの操作に応じて電子源３６を支持する支持台３８を回動させる回動導入機構４２を設けたので、電子発生器３０又は回転対陰極６０の付け替え作業を行うことなくチャンバ１２内の真空状態を保ったまま、電子源３６の延在方向（第１方向／第２方向）を変更可能となる。これにより、きわめて簡単な装置構成でありながら線状又は点状のＸ線ビームＢ２、Ｂ３を選択的に発生させると共に、この選択に伴う作業効率の低下を抑制できる。

【0051】

また、回動導入機構４２は、支持台３８の回動動作により電子源３６の延在方向を第１方向及び第２方向に変更可能であり、回転対陰極６０のアノード軸Ａａは、第１方向及び第２方向に対して傾斜してもよい。この構成によって得られる効果について説明する。以下、第１焦点７１及び第２焦点７２（図５）は、平面視にて、幅がＷ［ｍｍ］、高さがＨ［ｍｍ］（Ｈ＞Ｗ）の矩形状であることを想定する。また、周面部６２の周方向に横切る焦点長さを「周方向焦点長さ」と定義する場合、第１焦点７１及び第２焦点７２の周方向焦点長さをそれぞれＬ１、Ｌ２とする。

【0052】

図６は、傾斜角φと周方向焦点長さＬ１、Ｌ２の関係を示すグラフである。グラフの横軸は傾斜角φ（単位：度）であり、グラフの縦軸は周方向焦点長さＬ１、Ｌ２（単位：ｍｍ）である。また、実線はＬ１の関数を示すと共に、一点鎖線はＬ２の関数を示す。

【0053】

本図から理解されるように、周方向焦点長さＬ１は、φ＝０［度］のときＬ１＝Ｈ［ｍｍ］、φ＝９０［度］のときＬ１＝Ｗ［ｍｍ］を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に減少する。一方、周方向焦点長さＬ２は、φ＝０［度］のときＬ２＝Ｗ［ｍｍ］、φ＝９０［度］のときＬ２＝Ｈ［ｍｍ］を満たすと共に、傾斜角φの増加につれて単調に増加する。

【0054】

すなわち、傾斜角φがφ＝０［度］又はφ＝９０［度］を満たす場合に｜Ｌ１−Ｌ２｜の値が最大になり、傾斜角φを０＜φ＜９０の範囲に設定することで、｜Ｌ１−Ｌ２｜の値が相対的に小さくなる。なお、φ＝４５［度］の近傍では、Ｌ１＝Ｗ／ｓｉｎφ、Ｌ２＝Ｗ／ｃｏｓφの関係が成り立つ点に留意する。

【0055】

この実施形態において、回転対陰極６０は、アノード軸Ａａが第１方向及び第２方向に対して傾斜する位置関係下（０＜φ＜９０）にあるので、第１方向及び第２方向からの電子ビームＢ１の放出により形成される第１焦点７１、第２焦点７２に関し、周方向焦点長さＬ１、Ｌ２の乖離量｜Ｌ１−Ｌ２｜が、アノード軸Ａａを傾斜させない場合（φ＝０、９０）と比べて小さくなる。

【0056】

つまり、最も高い側の出力効率を下げる代わりに最も低い側の出力効率を上げることで、両方のＸ線ビームＢ２、Ｂ３に共通して出力し得る最大量（つまり、Ｘ線の限界出力量）が底上げされる。特に、アノード軸Ａａが第１方向に対して４５度傾斜する場合（φ＝４５）、周方向焦点長さＬ１＝Ｌ２＝√２・Ｗ［ｍｍ］が等しくなるので、両方のＸ線ビームＢ２、Ｂ３に共通する限界出力量が最大になる。

【0057】

［試料測定システム１００の構成例］
続いて、上記のＸ線発生装置１０を組み込んだ試料測定システム１００について、図７を参照しながら説明する。ここでは「Ｘ線回折装置」を例に説明するが、この構成及び測定方式に限られない。

【0058】

試料測定システム１００は、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３を発生するＸ線発生装置１０と、試料Ｓを反射したＸ線ビームＢ２、Ｂ３を検出するＸ線検出装置１０２と、θ１及びθ２方向の角度を設定するためのゴニオメータ１０４と、各部を制御する制御装置１０６（測定手段）を備える。

【0059】

ゴニオメータ１０４は、Ｘ線発生装置１０を把持する第１アーム１１０と、第１アーム１１０をθ１方向に回転駆動させるθ１回転機構１１２と、Ｘ線検出装置１０２の検出器１２６を把持する第２アーム１１４と、第２アーム１１４をθ２方向に回転駆動させる回転機構１１６を含んで構成される。

【0060】

第１アーム１１０及び第２アーム１１４の回転中心には、測定対象である試料Ｓを載置するための試料台１１８が固定配置される。第１アーム１１０には、回転中心から外方に向かって順に、発散スリット１２０及びＸ線発生装置１０が固定される。第２アーム１１４には、回転中心から外方に向かって順に、散乱スリット１２２、受光スリット１２４及び検出器１２６が固定される。集中法を用いる場合、本図に示すように、第１焦点５１及び受光スリット１２４の位置は、単一の円軌道Ｃ上に存在するように調整される。

【0061】

Ｘ線検出装置１０２は、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３の強度に応じた検出信号を出力する検出器１２６と、検出器１２６からの検出信号に基づいてＸ線ビームＢ２、Ｂ３の検出量を求める検出回路１２８とを有する。検出器１２６は、単一のＸ線検出素子、或いは線状又は面状に配置されたＸ線検出素子アレイを含んで構成される。

【0062】

制御装置１０６は、θ１回転機構１１２及びθ２回転機構１１６を制御することで、Ｘ線発生装置１０、試料Ｓ及び検出器１２６を適切な位置関係下に配置させる。この測定例では、第１アーム１１０と第２アーム１１４が同じ角度（θ１＝θ２）に設定される。

【0063】

制御装置１０６は、Ｘ線発生装置１０を制御することで電子ビームＢ１（図２）を放出させると共に、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３を発生させる。制御装置１０６は、ゴニオメータ１０４の設定角度及び試料Ｓを反射したＸ線ビームＢ２、Ｂ３の検出量に基づいて、試料Ｓに関する物理量を測定する。出力装置１３０は、制御装置１０６からの出力指示に応じて、格子面間隔、回折強度、ミラー係数、積層周期、応力、同定された物質名を含む、試料Ｓの測定結果を出力する。

【0064】

試料Ｓの種類、性状、又は測定しようとする物理量の組み合わせに応じて、線状又は点状のＸ線ビームＢ２、Ｂ３のいずれかを選択する。ユーザは、ビーム形状に適したＸ線光学系の調整、具体的には、発散スリット１２０、散乱スリット１２２又は受光スリット１２４の交換作業を行う。ユーザは、更に、ハンドル部５０をＴ方向に沿って回動させる操作を行う。これにより、電子源３６の延在方向が手動で切り替わり、所望のＸ線測定を実行できる。なお、上記の構成に代えて、制御装置１０６がＸ線発生装置１０に向けて指示信号を送信し、図示しないアクチュエータを用いてハンドル部５０を駆動することで、電子源３６の延在方向を自動で切り替える構成であってもよい。

【0065】

以上のように、試料測定システム１００は、上記したＸ線発生装置１０と、Ｘ線発生装置１０から発生し、且つ、試料Ｓを透過又は反射したＸ線ビームＢ２、Ｂ３を検出するＸ線検出装置１０２と、検出されたＸ線ビームＢ２、Ｂ３の検出量に基づいて試料Ｓに関する物理量を測定する制御装置１０６（測定手段）を備える。これにより、チャンバ１２内の真空状態を保ったまま、Ｘ線ビームＢ２、Ｂ３の形状を適時に切り替えたＸ線測定を実行できる。

【0066】

［備考］
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【0067】

この実施形態では、ハンドル部５０（図３）は回転ハンドルで構成されているが、これに代えて、チャンバ１２の外側にて回動可能に配置されたクランクハンドルであってもよい。

【0068】

この実施形態では、指示手段は１つの第１突出部５２（図３）で構成されているが、視認不可である電子源３６の延在方向をチャンバ１２の外側から把握できる構成であれば、当該指示手段の形態の如何は問わない。例えば、ハンドル部５０の側面上に指示線を印刷してもよいし、ハンドル部５０とは別の構成要素に設けてもよい。

【0069】

この実施形態では、回動規制手段は２つの第２突出部５６、５７（図３）で構成されているが、３６０度未満の回動範囲を任意に設定できる構成であれば、当該回動規制手段の形態の如何は問わない。例えば、部材の個数は１つであってもよいし、収容ケース４４とは別の構成要素に設けてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０‥Ｘ線発生装置 １２‥チャンバ
１６‥第１開口部 ２４‥第２開口部
２８‥窓部 ３０‥電子発生器
３４‥室 ３６‥電子源
３８‥支持台 ４０‥保持部
４２‥回動導入機構 ４４‥収容ケース
４６‥回動軸部 ４７‥封止部
４８‥接続フランジ ５０‥ハンドル部
５２‥第１突出部（指示手段） ５４、５５‥マーク
５６、５７‥第２突出部（回動規制手段） ６０‥回転対陰極
６２‥周面部 ６４‥側面部
７１‥第１焦点 ７２‥第２焦点
１００‥試料測定システム １０２‥Ｘ線検出装置
１０４‥ゴニオメータ １０６‥制御装置（測定手段）
Ａａ‥アノード軸（回転軸） Ａｃ‥カソード軸（回動軸）
Ｂ１‥電子ビーム Ｂ２、Ｂ３‥Ｘ線ビーム
Ｌ１、Ｌ２‥周方向焦点長さ Ｓ‥試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】