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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023118009
(43)【公開日】2023-08-24
(54)【発明の名称】Ｘ線回折装置及び計測方法
(51)【国際特許分類】
G01N 23/207 20180101AFI20230817BHJP
【ＦＩ】
G01N23/207
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022020882
(22)【出願日】2022-02-14
(71)【出願人】
【識別番号】000250339
【氏名又は名称】株式会社リガク
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】小中 尚
【テーマコード（参考）】
2G001
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA18
2G001CA01
2G001DA08
2G001SA01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】本発明の一態様によれば、Ｘ線回折装置が提供される。
【解決手段】Ｘ線回折装置は、Ｘ線源と、試料台と、検出器と、スリット部材と、を備える。Ｘ線源は、試料にＸ線を照射可能に構成される。試料台には、Ｘ線が回折するように試料を設置可能に構成される。検出器は、回折したＸ線である回折Ｘ線を検出ストリップにて１次元で検出可能に構成される。スリット部材は、試料台及び検出器の間に設けられる。回折Ｘ線が通過可能なスリットを有する。スリットの長手方向の軸は、検出ストリップの長手方向の軸と平行である。
【選択図】図１
【解決手段】Ｘ線回折装置は、Ｘ線源と、試料台と、検出器と、スリット部材と、を備える。Ｘ線源は、試料にＸ線を照射可能に構成される。試料台には、Ｘ線が回折するように試料を設置可能に構成される。検出器は、回折したＸ線である回折Ｘ線を検出ストリップにて１次元で検出可能に構成される。スリット部材は、試料台及び検出器の間に設けられる。回折Ｘ線が通過可能なスリットを有する。スリットの長手方向の軸は、検出ストリップの長手方向の軸と平行である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｘ線回折装置であって、
Ｘ線源と、試料台と、検出器と、スリット部材と、を備え、
前記Ｘ線源は、試料にＸ線を照射可能に構成され、
前記試料台には、前記Ｘ線が回折するように前記試料を設置可能に構成され、
前記検出器は、回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線を検出ストリップにて１次元で検出可能に構成され、
前記スリット部材は、
前記試料台及び前記検出器の間に設けられ、
前記回折Ｘ線が通過可能なスリットを有し、
前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、
Ｘ線回折装置。
Ｘ線源と、試料台と、検出器と、スリット部材と、を備え、
前記Ｘ線源は、試料にＸ線を照射可能に構成され、
前記試料台には、前記Ｘ線が回折するように前記試料を設置可能に構成され、
前記検出器は、回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線を検出ストリップにて１次元で検出可能に構成され、
前記スリット部材は、
前記試料台及び前記検出器の間に設けられ、
前記回折Ｘ線が通過可能なスリットを有し、
前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、
Ｘ線回折装置。
【請求項2】
請求項１に記載のＸ線回折装置において、
前記スリットは、前記試料台から前記検出器に向かって広がるようにテーパ形状を有する、
Ｘ線回折装置。
前記スリットは、前記試料台から前記検出器に向かって広がるようにテーパ形状を有する、
Ｘ線回折装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載のＸ線回折装置において、
前記スリットの短手方向の幅は、前記検出ストリップの短手方向の幅よりも広い、
Ｘ線回折装置。
前記スリットの短手方向の幅は、前記検出ストリップの短手方向の幅よりも広い、
Ｘ線回折装置。
【請求項4】
請求項１から請求項３までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
ゴニオメータ円の中心、前記スリットの短手方向の中心及び前記検出ストリップは、一直線上に設けられる、
Ｘ線回折装置。
ゴニオメータ円の中心、前記スリットの短手方向の中心及び前記検出ストリップは、一直線上に設けられる、
Ｘ線回折装置。
【請求項5】
請求項４に記載のＸ線回折装置において、
前記回折Ｘ線の回折角は、前記スリットから前記検出器までの距離に依存する、
Ｘ線回折装置。
前記回折Ｘ線の回折角は、前記スリットから前記検出器までの距離に依存する、
Ｘ線回折装置。
【請求項6】
請求項４又は請求項５に記載のＸ線回折装置において、
前記スリット及び前記検出器の間の距離は、前記回折Ｘ線の回折角、ゴニオメータの角度及び一の検出ストリップから他の検出ストリップまでの距離に依存する、
Ｘ線回折装置。
前記スリット及び前記検出器の間の距離は、前記回折Ｘ線の回折角、ゴニオメータの角度及び一の検出ストリップから他の検出ストリップまでの距離に依存する、
Ｘ線回折装置。
【請求項7】
請求項４から請求項６までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記検出器は、前記回折Ｘ線の回折角がゴニオメータ角と等しいときに、第１検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出し、前記回折角が前記ゴニオメータ角と等しくないときに、第２検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出する、
Ｘ線回折装置。
前記検出器は、前記回折Ｘ線の回折角がゴニオメータ角と等しいときに、第１検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出し、前記回折角が前記ゴニオメータ角と等しくないときに、第２検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出する、
Ｘ線回折装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
干渉防止部材を備え、
前記スリット部材は、第１スリットと、第２スリットと、を有し、
前記第１スリットの長手方向の軸及び前記第２スリットの長手方向の軸は、平行であり、
前記干渉防止部材は、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記第１スリットを通過した第１回折Ｘ線と、前記第２スリットを通過した第２回折Ｘ線と、の干渉を防止するように構成される、
Ｘ線回折装置。
干渉防止部材を備え、
前記スリット部材は、第１スリットと、第２スリットと、を有し、
前記第１スリットの長手方向の軸及び前記第２スリットの長手方向の軸は、平行であり、
前記干渉防止部材は、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記第１スリットを通過した第１回折Ｘ線と、前記第２スリットを通過した第２回折Ｘ線と、の干渉を防止するように構成される、
Ｘ線回折装置。
【請求項9】
請求項１から請求項８までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
モノクロメータを備え、
前記モノクロメータは、
特定波長の前記回折Ｘ線を回折する格子面を有し、
前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記格子面が前記スリットの長手方向の一端から他端に向かう方向に傾斜して設けられる、
Ｘ線回折装置。
モノクロメータを備え、
前記モノクロメータは、
特定波長の前記回折Ｘ線を回折する格子面を有し、
前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記格子面が前記スリットの長手方向の一端から他端に向かう方向に傾斜して設けられる、
Ｘ線回折装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面に対して平行に移動する、
Ｘ線回折装置。
前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面に対して平行に移動する、
Ｘ線回折装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面の向きを変更するように、軸中心に回転可能に構成される、
Ｘ線回折装置。
前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面の向きを変更するように、軸中心に回転可能に構成される、
Ｘ線回折装置。
【請求項12】
請求項１から請求項１１までの何れか１つに記載のＸ線回折装置において、
前記Ｘ線源から前記試料に照射されるＸ線は、平行Ｘ線である、
Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線源から前記試料に照射されるＸ線は、平行Ｘ線である、
Ｘ線回折装置。
【請求項13】
試料の計測方法であって、
前記試料にＸ線を照射し、前記Ｘ線を回折させ、
回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線をスリットに通過させ、
検出ストリップにて、前記回折Ｘ線を１次元で検出することで、前記試料を計測し、
前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、
計測方法。
前記試料にＸ線を照射し、前記Ｘ線を回折させ、
回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線をスリットに通過させ、
検出ストリップにて、前記回折Ｘ線を１次元で検出することで、前記試料を計測し、
前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、
計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線回折装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、平行スリットアナライザを介してＸ線を検出するＸ線回折装置が開示されている。また、特許文献２には、１次元検出器、２次元検出器等を用いて回折Ｘ線を検出するＸ線回折装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－０１０４８６号公報
【特許文献2】特開２０２０－１５３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１のような平行スリットアナライザ（すなわち、ＰＳＡ（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｓｌｉｔ Ａｎａｌｙｚｅｒ））を介してＸ線を検出するＸ線回折測定において、高精度及び高強度なプロファイルを維持することが難しく、依然として改良の余地があった。
【0005】
また、特許文献２のようなＰＳＡを用いないＸ線回折測定においても、試料の設置条件、試料形状等に依存して、精度及び正確度を維持することができず、依然として改良の余地があった。
【0006】
本発明では、このような問題を解決するためになされたものであって上記事情に鑑み、条件に依存せずに高精度及び高正確度なプロファイルをより高強度で取得できるＸ線回折装置及び計測方法を提供することを目的とするとした。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、Ｘ線回折装置が提供される。このＸ線回折装置は、Ｘ線源と、試料台と、検出器と、スリット部材と、を備える。Ｘ線源は、試料にＸ線を照射可能に構成される。試料台には、Ｘ線が回折するように試料を設置可能に構成される。検出器は、回折したＸ線である回折Ｘ線を検出ストリップにて１次元で検出可能に構成される。スリット部材は、試料台及び検出器の間に設けられる。回折Ｘ線が通過可能なスリットを有する。スリットの長手方向の軸は、検出ストリップの長手方向の軸と平行である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態１に係るＸ線回折装置１００の一例を示す側面図である。
【図2】Ｘ線回折装置１００とプロファイルの強度との関係性を説明する図である。
【図3】Ｘ線回折装置１００の各パラメータを説明する図である。
【図4】Ｘ線回折装置１００とピークの精度との関係性を説明する図である。
【図5】ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する側面図である。
【図6】ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０のＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
【図7】ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致しない場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
【図8】ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致しない場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
【図9】Ｘ線回折測定により得られるプロファイルを説明する図である。
【図10】同じ回折角２θのデータを取得するときのＸ線回折装置１００の動作を説明する図である。
【図11】実施形態１に係るＸ線回折装置１００の動作の一例を示す側面図である。
【図12】実施形態１に係るＸ線回折装置１００の動作の一例を示す側面図である。
【図13】比較例１に係るＸ線回折装置２００の一例を示す側面図である。
【図14】比較例２に係るＸ線回折装置３００の一例を示す側面図である。
【図15】Ｘ線回折測定における正確度及び精度を説明する図の一例である。
【図16】各Ｘ線回折装置１００、２００、３００を用いて測定した結果の一例を示す図である。
【図17】実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図18】比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図19】比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図20】実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図21】比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図22】比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【図23】実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。
【図24】比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。
【図25】比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。
【図26】実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。
【図27】比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線２２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。
【図28】比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。
【図29】実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す側面図である。
【図30】実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す上面図である。
【図31】実施形態１の変形例２に係るＸ線回折装置５００の一例を示す側面図である。
【図32】実施形態１の変形例３に係るＸ線回折装置６００の一例を示す側面図である。
【図33】実施形態１の変形例４に係るＸ線回折装置７００の一例を示す側面図である。
【図34】実施形態１の変形例５に係るＸ線回折装置８００の一例を示す側面図である。
【図36】実施形態２に係るＸ線回折装置９００の一例を示す斜視図である。
【図37】ピンホール部材１０５０及び２次元検出器１０６０を用いるＸ線回折装置１０００の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係るＸ線回折装置を実施形態に基づいて説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。なお、本発明は、この実施形態に限定されない。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。また、本明細書において、互いに直交する３つの空間軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とする。Ａ軸方向、Ｂ軸方向、Ｃ軸方向についても同様である。
【0010】
Ｘ線回折測定の方法には、アウトオブプレーン（Ｏｕｔ ｏｆ Ｐｌａｎｅ）測定とインプレーン（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ）測定とがあり、これらは、測定する格子面の方向によってそれぞれ規定される。アウトオブプレーン測定は、図１に示すように試料の表面に対して垂直でない格子面を評価する手法である。一方で、インプレーン測定は、後述する図３６に示すように試料の表面に対して垂直な格子面を評価する手法である。
【0011】
［実施形態１］
まず、アウトオブプレーン測定を行う場合について説明する。
図１は、実施形態１に係るＸ線回折装置１００の一例を示す側面図である。
Ｘ線回折装置１００は、Ｘ線源１１０と、試料台１３０と、スリット部材１５０と、検出器１６０と、を備える。Ｘ線源１１０は、試料Ｆに入射Ｘ線１２０を照射可能に構成される。Ｘ線回折装置１００は、アウトオブプレーン測定を行う装置である。
まず、アウトオブプレーン測定を行う場合について説明する。
図１は、実施形態１に係るＸ線回折装置１００の一例を示す側面図である。
Ｘ線回折装置１００は、Ｘ線源１１０と、試料台１３０と、スリット部材１５０と、検出器１６０と、を備える。Ｘ線源１１０は、試料Ｆに入射Ｘ線１２０を照射可能に構成される。Ｘ線回折装置１００は、アウトオブプレーン測定を行う装置である。
【0012】
図１におけるＸＹＺ座標系は、試料台１３０の試料Ｆの設置面１３０ａを基準に設定されたデカルト座標系である。軸の正負は、図示の通りである。Ｘ軸方向及びＹ軸方向によって規定される面は、試料台１３０の設置面１３０ａと平行であり、Ｚ軸方向は、試料台１３０の設置面１３０ａと垂直である。以降の側面図におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向も同様である。なお、設置面１３０ａにおいて微量な試料Ｆを平坦に均した場合、その厚みは無視可能なほどに小さくなるため、試料表面は、設置面１３０ａと一致するものとして取り扱ってよい。また、実施形態１では、ＸＹＺ座標は、試料台１３０の設置面１３０ａを基準とするが、試料表面を基準とすることもできる。
【0013】
また、図１におけるＡＢＣ座標系は、検出器１６０の検出面１６０ａを基準に設定されたデカルト座標系である。軸の正負は、図示の通りである。Ａ軸方向及びＢ軸方向によって規定される面は、検出器１６０の検出面１６０ａと平行であり、Ｃ軸方向は、検出器１６０の検出面１６０ａと垂直である。以降の側面図におけるＡ軸方向、Ｂ軸方向及びＣ軸方向も同様である。
【0014】
Ｘ線回折測定において検出器１６０は、試料Ｆで回折したＸ線を検出するために、ゴニオメータ中心Ｇを基準としたゴニオメータ円と呼ばれる円に沿って回転して移動する。
【0015】
Ｘ線源１１０は、試料台１３０上の試料Ｆに向けて入射Ｘ線１２０を照射する。このとき、Ｘ線源１１０から試料Ｆに照射されるＸ線は、入射側スリット（不図示）を介すること等により、平行Ｘ線とされる。また、Ｘ線源１１０は、ゴニオメータ中心Ｇを基準として動作するように、固定されてもよい。さらに、Ｘ線源１１０は、ＣｕＫα、ＦｅＫα等の特性Ｘ線からなる入射Ｘ線１２０を照射するように構成されてもよい。
【0016】
試料台１３０は、入射Ｘ線１２０（Ｘ線）が回折するように試料Ｆを設置可能に構成される。試料Ｆは、試料台１３０に接着されてもよい。試料Ｆの表面に入射Ｘ線１２０が照射される。Ｘ線源１１０から出た入射Ｘ線１２０は、試料Ｆの表面に当たり、試料Ｆの内の特定の結晶格子面で回折する。結晶格子面で回折した回折Ｘ線１４０は、スリット部材１５０のスリット１５１を通過し、検出器１６０の検出ストリップ１６１で検出される。
【0017】
スリット部材１５０は、試料台１３０及び検出器１６０の間に設けられる。ここで、スリット部材１５０は、回折Ｘ線１４０が通過可能なスリット１５１を有する。スリット部材１５０のスリット１５１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸は、検出ストリップ１６１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸と平行である。すなわち、スリット１５１は、Ｂ軸方向に沿って形成される。また、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の幅は、検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）の幅よりも広い。他の実施形態では、スリット１５１の短手方向の幅は、検出ストリップ１６１の短手方向の幅よりも狭くしてもよい。さらに、スリット１５１の短手方向の幅は、検出ストリップ１６１の短手方向の幅と等しくしてもよい。また、スリット１５１は、試料台１３０から検出器１６０に向かう方向にテーパ形状を有する。すなわち、スリット１５１は、Ｃ軸の＋方向に広がるテーパ形状を有する。スリット１５１をテーパ形状に構成することにより、プロファイルのバックグラウンドを低減することができる。また、スリット部材１５０は、試料台１３０、検出器１６０又はゴニオメータのアーム上に支持される。さらに、スリット部材１５０は、Ｘ線を透過しない性質を持つものであればよく、モリブデン等により構成される。
【0018】
さらに、極微小な領域にＸ線を照射することに代えて、適切なサイズのスリット１５１を有するスリット部材１５０を設けることができる。これにより、特定の位置から回折したＸ線を測定することができる。
【0019】
検出器１６０は、回折したＸ線である回折Ｘ線１４０を検出ストリップ１６１にて１次元で検出可能に構成される。すなわち、検出器１６０は、回折平面に平行な平面内において１次元の位置感応型の検出器である。Ｂ軸方向に伸びる細長い面として構成される検出ストリップ１６１は、ひとつの検出チャンネルを構成し、この検出チャンネルが水平方向（Ａ軸方向）に多数個（例えば、１２８個）並ぶことで検出面１６０ａを構成する。任意の回折角２θの回折Ｘ線が検出面１６０ａで検出される場合、異なる検出ストリップ１６１で計測した同じ回折角２θの測定結果を積算することで、高強度のプロファイル（ピーク）を得ることができる。ここで、検出ストリップ１６１の幅が狭くなるほど、精度が高くなるが、強度は低くなる。また、検出ストリップ１６１の数を多くすることで、高い精度を維持したまま、高強度なデータを得ることができる。なお、検出器１６０は、１次元に検出することが可能なものであればよく、０次元又は２次元に検出することが可能な機能を備えていてもよい。
【0020】
次に、図２乃至図４を用いて、本実施形態のＸ線回折装置１００と、得られるプロファイルと、の関係性を説明する。
図２は、Ｘ線回折装置１００とプロファイルの強度との関係性を説明する図である。
試料Ｆ（より具体的には、ゴニオメータ中心Ｇ）からスリット部材１５０の前面１５０ａまでの最短の距離ＬＳ及びスリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳは、測定されるプロファイルの強度に影響を及ぼす。すなわち、数１に示すように、測定可能なプロファイルの強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、距離ＬＳ及びスリット幅ＷＳに比例する。距離ＬＳを短くすることで、精度を低くすることなく、プロファイルの強度が高くなる。
図２は、Ｘ線回折装置１００とプロファイルの強度との関係性を説明する図である。
試料Ｆ（より具体的には、ゴニオメータ中心Ｇ）からスリット部材１５０の前面１５０ａまでの最短の距離ＬＳ及びスリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳは、測定されるプロファイルの強度に影響を及ぼす。すなわち、数１に示すように、測定可能なプロファイルの強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、距離ＬＳ及びスリット幅ＷＳに比例する。距離ＬＳを短くすることで、精度を低くすることなく、プロファイルの強度が高くなる。
【0021】
【数1】
【0022】
ゴニオメータ中心Ｇからスリット部材１５０の前面１５０ａまでの最短の距離ＬＳは、例えば、５～１６０ｍｍであり、好ましくは、５～５０ｍｍであり、具体的には例えば、５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８，９９，１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，１３８，１３９，１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１５９，１６０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0023】
また、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳは、例えば、０．０１～３ｍｍであり、好ましくは、０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９，０．１，０．１１，０．１２，０．１３，０．１４，０．１５，０．１６，０．１７，０．１８，０．１９，０．２，０．２１，０．２２，０．２３，０．２４，０．２５，０．２６，０．２７，０．２８，０．２９，０．３，０．３１，０．３２，０．３３，０．３４，０．３５，０．３６，０．３７，０．３８，０．３９，０．４，０．４１，０．４２，０．４３，０．４４，０．４５，０．４６，０．４７，０．４８，０．４９，０．５，０．５１，０．５２，０．５３，０．５４，０．５５，０．５６，０．５７，０．５８，０．５９，０．６，０．６１，０．６２，０．６３，０．６４，０．６５，０．６６，０．６７，０．６８，０．６９，０．７，０．７１，０．７２，０．７３，０．７４，０．７５，０．７６，０．７７，０．７８，０．７９，０．８，０．８１，０．８２，０．８３，０．８４，０．８５，０．８６，０．８７，０．８８，０．８９，０．９，０．９１，０．９２，０．９３，０．９４，０．９５，０．９６，０．９７，０．９８，０．９９，１，１．０５，１．１，１．１５，１．２，１．２５，１．３，１．３５，１．４，１．４５，１．５，１．５５，１．６，１．６５，１．７，１．７５，１．８，１．８５，１．９，１．９５，２，２．０５，２．１，２．１５，２．２，２．２５，２．３，２．３５，２．４，２．４５，２．５，２．５５，２．６，２．６５，２．７，２．７５，２．８，２．８５，２．９，２．９５，３ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0024】
次に、図３及び図４を用いて、Ｘ線回折装置１００とプロファイル中のピークの精度との関係性を説明する。
図３は、Ｘ線回折装置１００の各パラメータを説明する図である。
ピークの精度は、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳ及び検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤに依存する。
図３は、Ｘ線回折装置１００の各パラメータを説明する図である。
ピークの精度は、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳ及び検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤに依存する。
【0025】
図４は、Ｘ線回折装置１００とピークの精度との関係性を説明する図である。
精度を示す指標として、ピークの半値幅ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）が使用される。半値幅ＦＷＨＭは、数２に示すように近似することができる。すなわち、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌを大きくするか、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳ又は検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤを小さくすることで、半値幅ＦＷＨＭを小さくでき、ピークの精度が高くなる。
精度を示す指標として、ピークの半値幅ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）が使用される。半値幅ＦＷＨＭは、数２に示すように近似することができる。すなわち、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌを大きくするか、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳ又は検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤを小さくすることで、半値幅ＦＷＨＭを小さくでき、ピークの精度が高くなる。
【0026】
【数2】
【0027】
検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤは、例えば、０．０１ｍｍ未満でもよいが、好ましくは０．０１～０．５ｍｍであり、さらに好ましくは、０．０５～０．２ｍｍであり、具体的には例えば、０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９，０．１，０．１１，０．１２，０．１３，０．１４，０．１５，０．１６，０．１７，０．１８，０．１９，０．２，０．２１，０．２２，０．２３，０．２４，０．２５，０．２６，０．２７，０．２８，０．２９，０．３，０．３１，０．３２，０．３３，０．３４，０．３５，０．３６，０．３７，０．３８，０．３９，０．４，０．４１，０．４２，０．４３，０．４４，０．４５，０．４６，０．４７，０．４８，０．４９，０．５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0028】
スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌは、例えば、５０～３００ｍｍであり、好ましくは、１００～３００ｍｍであり、具体的には例えば、５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0029】
したがって、数１より、プロファイルの強度のために、ゴニオメータ中心Ｇからスリット部材１５０の前面１５０ａまでの最短の距離ＬＳ及びスリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）のスリット幅ＷＳは、任意に調整される。また、数２より、ピークの精度のために、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ、スリット幅ＷＳ及び検出ストリップ１６１の短手方向（Ａ軸方向）のストリップ幅ＷＤは、任意に調整される。すなわち、本実施形態において、距離ＬＳ、距離Ｌ、スリット幅ＷＳ及びストリップ幅ＷＤを調整することにより、強度及び精度を任意に調整することができる。
【0030】
次に、図５乃至図８を参照して、ゴニオメータ角２Θと、検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄにある検出ストリップ１６１、１６２、１６３と、回折角２θと、の関係について説明する。本関係は、入射Ｘ線１２０が平行Ｘ線の場合に、少なくとも適用することができるが、これに限定されるものではない。まず、図５及び図６を用いて、Ｘ線検出位置Ｄ＝０の場合について、説明する。ここで、ゴニオメータ中心線ＧＬは、ゴニオメータ中心Ｇを通り、かつ、Ｙ軸方向に伸びる直線である。また、スリット中心線ＳＬは、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通り、かつ、Ｂ軸方向に伸びる直線である。さらに、検出器中心線ＤＬは、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ＝０の位置を通り、かつ、Ｂ軸方向に伸びる直線である。なお、ゴニオメータ中心線ＧＬ、スリット中心線ＳＬ及び検出器中心線ＤＬ上の任意の点同士を結ぶ直線は、一直線上に設けられる。
図５は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する側面図である。また、図６は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０のＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
図５は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する側面図である。また、図６は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致する場合の検出器１６０のＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
【0031】
図５及び図６に示す通り、ゴニオメータ中心Ｇ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通るスリット中心線ＳＬ及び検出ストリップ１６１は、一直線上に設けられる。ゴニオメータ中心Ｇに位置する試料表面１３１から、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４１がスリット部材１５０のスリット１５１を通り、スリット１５１から距離Ｌだけ離れた位置にある検出器１６０に到達したとする。その時のゴニオメータの角度を２Θ０、検出器１６０のＸ線検出位置ＤをＤ＝０とする。すなわち、ゴニオメータ角２Θ０のとき、Ｘ線検出位置Ｄ＝０にある検出器１６０の検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）では、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４１を検出することができる。
【0032】
次に、図７及び図８を用いて、Ｘ線検出位置Ｄ≠０の場合について、説明する。
図７は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致しない場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
図７に示すとおり、ゴニオメータ角２Θが、回折角２θよりもδｉだけ小さいとき、試料表面１３２から、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４２がスリット１５１を通り、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｉの検出ストリップ１６２（第２検出ストリップ）に到達する。すなわち、ゴニオメータ中心Ｇ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通るスリット中心線ＳＬ及び検出ストリップ１６２は、一直線上に設けられる。なお、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄｉは、Ｘ線検出位置Ｄ＝０を基準に、正の値をとる位置である。
図７は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致しない場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
図７に示すとおり、ゴニオメータ角２Θが、回折角２θよりもδｉだけ小さいとき、試料表面１３２から、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４２がスリット１５１を通り、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｉの検出ストリップ１６２（第２検出ストリップ）に到達する。すなわち、ゴニオメータ中心Ｇ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通るスリット中心線ＳＬ及び検出ストリップ１６２は、一直線上に設けられる。なお、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄｉは、Ｘ線検出位置Ｄ＝０を基準に、正の値をとる位置である。
【0033】
また、図８は、ゴニオメータ角２Θと回折角２θとが一致しない場合の検出器１６０の検出面１６０ａのＸ線検出位置Ｄとの関係性の一例を説明する斜視図である。
図８に示すとおり、ゴニオメータ角２Θが、回折角２θよりもδｊだけ大きいとき、試料表面１３３から、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４３がスリット１５１を通り、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｊの検出ストリップ１６３（第２検出ストリップ）に到達する。すなわち、ゴニオメータ中心Ｇ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通るスリット中心線ＳＬ及び検出ストリップ１６３は、一直線上に設けられる。なお、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄｊは、Ｘ線検出位置Ｄ＝０を基準に、負の値をとる位置である。
図８に示すとおり、ゴニオメータ角２Θが、回折角２θよりもδｊだけ大きいとき、試料表面１３３から、回折角２θで回折した回折Ｘ線１４３がスリット１５１を通り、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｊの検出ストリップ１６３（第２検出ストリップ）に到達する。すなわち、ゴニオメータ中心Ｇ、スリット１５１の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通るスリット中心線ＳＬ及び検出ストリップ１６３は、一直線上に設けられる。なお、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄｊは、Ｘ線検出位置Ｄ＝０を基準に、負の値をとる位置である。
【0034】
ゴニオメータ角２Θ、回折角２θ、検出器１６０のＸ線検出位置Ｄ及びスリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌの間には、数３に示す関係式が成り立つ。すなわち、回折Ｘ線１４１の回折角２θは、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌに依存する。別の観点によれば、スリット部材１５０の前面１５０ａ及び検出器１６０の検出面１６０ａの間の距離Ｌは、回折Ｘ線１４２の回折角２θ、ゴニオメータ角２Θ及び検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）から検出ストリップ１６２（第２検出ストリップ）までの最短の距離に依存する。
【0035】
【数3】
【0036】
図９は、Ｘ線回折測定により得られるプロファイルを説明する図である。
各検出ストリップ１６１、１６２、１６３から得られた強度は、積算されることによりプロファイルを形成する。具体的には、まず、数３を用いて回折角２θを計算する。例えば、図６では、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θ及びＸ線検出位置Ｄ＝０を用いることで、回折角２θを計算する。また、図７では、距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θｉ及びＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｉを用いることで、回折角２θを計算する。さらに、図８では、距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θｊ及びＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｊを用いることで、回折角２θを計算する。各検出ストリップで得られた強度データについて、同じ回折角２θのデータを積算することで、プロファイルを得ることができる。これにより、距離Ｌをパラメータとしてプロファイルを取得することができる。
各検出ストリップ１６１、１６２、１６３から得られた強度は、積算されることによりプロファイルを形成する。具体的には、まず、数３を用いて回折角２θを計算する。例えば、図６では、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θ及びＸ線検出位置Ｄ＝０を用いることで、回折角２θを計算する。また、図７では、距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θｉ及びＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｉを用いることで、回折角２θを計算する。さらに、図８では、距離Ｌ、ゴニオメータ角２Θｊ及びＸ線検出位置Ｄ＝Ｄｊを用いることで、回折角２θを計算する。各検出ストリップで得られた強度データについて、同じ回折角２θのデータを積算することで、プロファイルを得ることができる。これにより、距離Ｌをパラメータとしてプロファイルを取得することができる。
【0037】
次に、前述したＸ線回折装置１００の動作について説明する。
Ｘ線源１１０は、試料台１３０の試料Ｆに入射Ｘ線１２０を照射し、Ｘ線を回折させる。回折したＸ線である回折Ｘ線１４０は、スリット部材１５０のスリット１５１を通過する。検出器１６０は、検出ストリップ１６１にて、回折Ｘ線１４０を１次元で検出する。
Ｘ線源１１０は、試料台１３０の試料Ｆに入射Ｘ線１２０を照射し、Ｘ線を回折させる。回折したＸ線である回折Ｘ線１４０は、スリット部材１５０のスリット１５１を通過する。検出器１６０は、検出ストリップ１６１にて、回折Ｘ線１４０を１次元で検出する。
【0038】
図１０は、同じ回折角２θのデータを取得するときのＸ線回折装置１００の動作を説明する図である。
図１０では、スリット部材１５０及び検出器１６０がゴニオメータ中心Ｇを基準に円運動している。具体的には、スリット１５１から検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ及びスリット１５１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸が、検出ストリップ１６１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸と平行の状態を維持したまま、ゴニオメータ角２Θ及びＸ線検出位置Ｄが、変化する。検出器１６０は、回折Ｘ線１４１の回折角２θがゴニオメータ角２Θと等しいときに、検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）で回折Ｘ線１４２を検出する。回折角２θがゴニオメータ角２Θと等しくないときに、検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）以外である検出ストリップ１６２、１６３等（第２検出ストリップ）で回折Ｘ線１４２、１４３を検出する。すなわち、同時に測定されたデータであっても（ゴニオメータ角２Θが所定の値のとき）、検出ストリップの位置によって、別の回折角２θのデータを測定していることとなる。
図１０では、スリット部材１５０及び検出器１６０がゴニオメータ中心Ｇを基準に円運動している。具体的には、スリット１５１から検出面１６０ａまでの最短の距離Ｌ及びスリット１５１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸が、検出ストリップ１６１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸と平行の状態を維持したまま、ゴニオメータ角２Θ及びＸ線検出位置Ｄが、変化する。検出器１６０は、回折Ｘ線１４１の回折角２θがゴニオメータ角２Θと等しいときに、検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）で回折Ｘ線１４２を検出する。回折角２θがゴニオメータ角２Θと等しくないときに、検出ストリップ１６１（第１検出ストリップ）以外である検出ストリップ１６２、１６３等（第２検出ストリップ）で回折Ｘ線１４２、１４３を検出する。すなわち、同時に測定されたデータであっても（ゴニオメータ角２Θが所定の値のとき）、検出ストリップの位置によって、別の回折角２θのデータを測定していることとなる。
【0039】
図１１は、実施形態１に係るＸ線回折装置１００の動作の一例を示す側面図である。
試料台１３０は、試料Ｆを設置する設置面１３０ａを有し、設置面１３０ａに対して平行に移動する。すなわち、図１１にて、試料台１３０は、Ｘ軸方向（実線矢印の方向）又はＹ軸方向に移動する。このようなＸ軸方向又はＹ軸方向への移動は、試料の粒径が不均一の場合等において、より正確な回折強度を得られる点で有効である。また、試料台１３０は、設置面１３０ａに対して垂直に移動してもよい。すなわち、図１１にて、試料台１３０は、Ｚ軸方向（一点鎖線矢印の方向）に移動することができる。さらに、Ｘ線源１１０等の入射側及び検出器１６０等の受光側を移動させず、試料台１３０のみをＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に移動させてもよい。
試料台１３０は、試料Ｆを設置する設置面１３０ａを有し、設置面１３０ａに対して平行に移動する。すなわち、図１１にて、試料台１３０は、Ｘ軸方向（実線矢印の方向）又はＹ軸方向に移動する。このようなＸ軸方向又はＹ軸方向への移動は、試料の粒径が不均一の場合等において、より正確な回折強度を得られる点で有効である。また、試料台１３０は、設置面１３０ａに対して垂直に移動してもよい。すなわち、図１１にて、試料台１３０は、Ｚ軸方向（一点鎖線矢印の方向）に移動することができる。さらに、Ｘ線源１１０等の入射側及び検出器１６０等の受光側を移動させず、試料台１３０のみをＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に移動させてもよい。
【0040】
図１２は、実施形態１に係るＸ線回折装置１００の動作の一例を示す側面図である。
試料台１３０は、試料Ｆを設置する設置面１３０ａを有し、設置面１３０ａの向きを変更可能に構成される。試料台１３０は、設置面１３０ａの向きを変更するように、ゴニオメータ中心Ｇを基準として、Ｘ軸中心（実線矢印の向き）又はＹ軸中心（破線矢印の向き）に回転可能に構成される。このとき、試料台１３０は、Ｘ線源１１０等の入射側又は検出器１６０等の受光側を移動させず、試料Ｆのみを回転させてもよい。特に、格子面法線が一定の方向を向いているエピタキシャル薄膜等の試料Ｆについて、試料Ｆの回転により、試料Ｆの格子面と入射Ｘ線１２０の角度が回折条件を満たした場合、その回折条件を満す回折Ｘ線を検出器１６０の検出ストリップで検出することができる。加えて、試料台１３０は、設置面１３０ａの向きを変更しないまま、ゴニオメータ中心Ｇを基準として、Ｚ軸中心（一点鎖線矢印の向き）に回転可能に構成されてもよい。なお、Ｘ軸中心の回転方向は、あおり方向とも言う。
試料台１３０は、試料Ｆを設置する設置面１３０ａを有し、設置面１３０ａの向きを変更可能に構成される。試料台１３０は、設置面１３０ａの向きを変更するように、ゴニオメータ中心Ｇを基準として、Ｘ軸中心（実線矢印の向き）又はＹ軸中心（破線矢印の向き）に回転可能に構成される。このとき、試料台１３０は、Ｘ線源１１０等の入射側又は検出器１６０等の受光側を移動させず、試料Ｆのみを回転させてもよい。特に、格子面法線が一定の方向を向いているエピタキシャル薄膜等の試料Ｆについて、試料Ｆの回転により、試料Ｆの格子面と入射Ｘ線１２０の角度が回折条件を満たした場合、その回折条件を満す回折Ｘ線を検出器１６０の検出ストリップで検出することができる。加えて、試料台１３０は、設置面１３０ａの向きを変更しないまま、ゴニオメータ中心Ｇを基準として、Ｚ軸中心（一点鎖線矢印の向き）に回転可能に構成されてもよい。なお、Ｘ軸中心の回転方向は、あおり方向とも言う。
【0041】
［比較例１］
図１３は、比較例１に係るＸ線回折装置２００の一例を示す側面図である。
比較例１のＸ線回折装置２００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台２３０と、ＰＳＡ２５０と、検出器２６０と、を備える。Ｘ線源、試料台２３０及び検出器２６０の基本的な構成については、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。なお、実施形態１と、比較例１とでは、回折角２θと、ゴニオメータ角２Θとの関係が異なる。具体的には、実施形態１の検出器１６０では、あるゴニオメータ角２Θについて、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの距離Ｌに基づいて、回折角２θに変換する。しかしながら、比較例１の検出器２６０では、あるゴニオメータ角２Θは、回折角２θに等しいものとして取り扱う。
図１３は、比較例１に係るＸ線回折装置２００の一例を示す側面図である。
比較例１のＸ線回折装置２００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台２３０と、ＰＳＡ２５０と、検出器２６０と、を備える。Ｘ線源、試料台２３０及び検出器２６０の基本的な構成については、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。なお、実施形態１と、比較例１とでは、回折角２θと、ゴニオメータ角２Θとの関係が異なる。具体的には、実施形態１の検出器１６０では、あるゴニオメータ角２Θについて、スリット部材１５０の前面１５０ａから検出器１６０の検出面１６０ａまでの距離Ｌに基づいて、回折角２θに変換する。しかしながら、比較例１の検出器２６０では、あるゴニオメータ角２Θは、回折角２θに等しいものとして取り扱う。
【0042】
ＰＳＡ２５０は、平行に並べられた複数の箔から構成される。検出器２６０は、箔の間を通過した回折Ｘ線２４０のみを検出する。これにより、検出器２６０は、試料台２３０の位置といった条件に関わらず、同じプロファイルを取得することができる。なお、ＰＳＡ２５０は、箔の間隔を狭くし、箔を通る光路を長くすることで、精度を上げることができる。しかしながら、箔の間隔を短くした場合、回折Ｘ線は、箔により散乱してしまうことがある。この散乱した回折Ｘ線が検出されることにより、精度が悪くなる。ＰＳＡ２５０を使用した測定では、得られるプロファイルについて、正確度は高いが、強度は低い。また、回折Ｘ線のビーム幅が広くなる場合でも、得られるプロファイルは変わらないため、正確度の高い測定が可能である。
【0043】
［比較例２］
図１４は、比較例２に係るＸ線回折装置３００の一例を示す側面図である。
比較例２のＸ線回折装置３００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台３３０と、検出器３６０と、を備える。Ｘ線源、試料台３３０及び検出器３６０については、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。
図１４は、比較例２に係るＸ線回折装置３００の一例を示す側面図である。
比較例２のＸ線回折装置３００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台３３０と、検出器３６０と、を備える。Ｘ線源、試料台３３０及び検出器３６０については、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。
【0044】
次に、先に述べた実施形態１、比較例１及び比較例２について、測定結果１乃至測定結果５を説明する。
【0045】
［測定の条件］
実施形態１のＸ線回折装置１００において、ゴニオメータ中心Ｇとスリット部材１５０の前面１５０ａの間の距離ＬＳは３０ｍｍである。スリット部材１５０の前面１５０ａと検出器１６０の検出面１６０ａの間の距離Ｌは２７０ｍｍである。スリット幅ＷＳは０．１５ｍｍである。ストリップ幅ＷＤは０．１ｍｍである。
また、比較例１のＸ線回折装置２００において、ＰＳＡ２５０の平行に並べられた箔同士の対角線上の開口角度（図１３の２本の破線に挟まれた領域の鋭角）は０．１１４°である。
さらに、比較例２のＸ線回折装置３００において、ゴニオメータ中心Ｇと検出器３６０の検出面３６０ａの間の距離は３００ｍｍであり、ストリップ幅は、０．１ｍｍである。
実施形態１のＸ線回折装置１００において、ゴニオメータ中心Ｇとスリット部材１５０の前面１５０ａの間の距離ＬＳは３０ｍｍである。スリット部材１５０の前面１５０ａと検出器１６０の検出面１６０ａの間の距離Ｌは２７０ｍｍである。スリット幅ＷＳは０．１５ｍｍである。ストリップ幅ＷＤは０．１ｍｍである。
また、比較例１のＸ線回折装置２００において、ＰＳＡ２５０の平行に並べられた箔同士の対角線上の開口角度（図１３の２本の破線に挟まれた領域の鋭角）は０．１１４°である。
さらに、比較例２のＸ線回折装置３００において、ゴニオメータ中心Ｇと検出器３６０の検出面３６０ａの間の距離は３００ｍｍであり、ストリップ幅は、０．１ｍｍである。
【0046】
次に、Ｘ線回折測定により得られるプロファイルの観察方法について説明する。
図１５は、Ｘ線回折測定における正確度及び精度を説明する図の一例である。
Ｘ線回折測定により得られるプロファイルでは、ピークが観察される。このピークの、位置及び強度を解析することにより試料の正確度及び精度を判断することができる。正確度は、ピークの位置から判断される。より具体的に説明すると、本来ピークが得られる位置である基準位置と、実際に測定されたピークの位置とのズレの大きさにより正確度を判断する。すなわち、ピークの位置が基準位置に近い場合は、正確度が高いと判断することができる。一方で、ピークの位置が基準位置より遠い場合、正確度が低いと判断することができる。また、精度は、ピークの幅（より具体的には、半値幅ＦＷＨＭ）から判断される。より具体的に説明すると、ピークの幅が狭い場合は、精度が高いと判断することができる。一方で、ピークの幅が広い場合は、精度が低いと判断することができる。なお、精度は、角度精度ともいう。
図１５は、Ｘ線回折測定における正確度及び精度を説明する図の一例である。
Ｘ線回折測定により得られるプロファイルでは、ピークが観察される。このピークの、位置及び強度を解析することにより試料の正確度及び精度を判断することができる。正確度は、ピークの位置から判断される。より具体的に説明すると、本来ピークが得られる位置である基準位置と、実際に測定されたピークの位置とのズレの大きさにより正確度を判断する。すなわち、ピークの位置が基準位置に近い場合は、正確度が高いと判断することができる。一方で、ピークの位置が基準位置より遠い場合、正確度が低いと判断することができる。また、精度は、ピークの幅（より具体的には、半値幅ＦＷＨＭ）から判断される。より具体的に説明すると、ピークの幅が狭い場合は、精度が高いと判断することができる。一方で、ピークの幅が広い場合は、精度が低いと判断することができる。なお、精度は、角度精度ともいう。
【0047】
［測定結果１ 強度の比較］
図１６は、各Ｘ線回折装置１００、２００、３００を用いて測定した結果の一例を示す図である。
図１６では、実線は、実施形態１のスリット部材１５０を設けた測定の結果を示す。また、図１６では、一点鎖線は、ＰＳＡ２５０を用いた比較例１を使用した測定の結果を示す。さらに、図１６では、破線は、スリット及びＰＳＡを使用しない比較例２の測定の結果を示す。実施形態１のＸ線回折装置１００では、ＰＳＡを用いる比較例１のＸ線回折装置２００と比較して、ピークの強度が高く、ピークの幅が狭いことから、高強度かつ高精度で測定できていることがわかる。
図１６は、各Ｘ線回折装置１００、２００、３００を用いて測定した結果の一例を示す図である。
図１６では、実線は、実施形態１のスリット部材１５０を設けた測定の結果を示す。また、図１６では、一点鎖線は、ＰＳＡ２５０を用いた比較例１を使用した測定の結果を示す。さらに、図１６では、破線は、スリット及びＰＳＡを使用しない比較例２の測定の結果を示す。実施形態１のＸ線回折装置１００では、ＰＳＡを用いる比較例１のＸ線回折装置２００と比較して、ピークの強度が高く、ピークの幅が狭いことから、高強度かつ高精度で測定できていることがわかる。
【0048】
［測定結果２ 試料のＺ軸方向への移動］
次に、図１７乃至図１９を用いて、試料を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させたときの測定結果を説明する。
図１７は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。また、図１８は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図１９は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。
次に、図１７乃至図１９を用いて、試料を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させたときの測定結果を説明する。
図１７は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。また、図１８は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図１９は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料Ｆを上下方向に移動させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【0049】
図１７乃至図１９において、実線は、ゴニオメータ中心Ｇに試料Ｆを設置した場合を示す。また、図１７乃至図１９において、破線は、ゴニオメータ中心Ｇから試料Ｆを上向きに０．５ｍｍ移動した場合を示す。さらに、図１７乃至図１９において、一点鎖線は、ゴニオメータ中心Ｇから試料Ｆを下向きに０．５ｍｍ移動した場合を示す。
【0050】
図１７より、スリット部材１５０を用いた実施形態１では、試料Ｆが移動した場合でも、ピークの位置のシフトが観察されないため正確度が高い。一方で、図１８より、ＰＳＡ２５０を用いた比較例１では、試料Ｆが移動した場合、ピークの位置のシフトは観察されないため正確度が高いものの、図１７と比較して正確なピークの形状を観察することができていないため精度が低い。また、図１９より、スリット及びＰＳＡを用いない比較例２では、試料Ｆが移動した場合、ピークの位置のシフトが観察され、正確度に欠けることがわかる。
なお、温度可変測定などでは、温度に依存して試料位置が上下方向に変化することがあり、そのような場合に、本実施形態が有効であることがわかる。
なお、温度可変測定などでは、温度に依存して試料位置が上下方向に変化することがあり、そのような場合に、本実施形態が有効であることがわかる。
【0051】
［測定結果３ 試料表面のあおり角の変更］
次に、図２０乃至図２２を用いて、試料表面をあおり方向に変更（Ｘ軸を中心に回転）して測定した結果について説明する。
図２０は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。また、図２１は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２２は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。
次に、図２０乃至図２２を用いて、試料表面をあおり方向に変更（Ｘ軸を中心に回転）して測定した結果について説明する。
図２０は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。また、図２１は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２２は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて、試料表面をあおり方向に回転させて行った測定の結果の一例を示す図である。
【0052】
【0053】
図２０より、スリット部材１５０を用いた実施形態１では、試料表面をあおり方向に回転させた場合でも、正確なピークの形状が観察され、ピークの位置のシフトも観察されず、精度及び正確度も高いことがわかる。一方で、図２１より、ＰＳＡ２５０を用いた比較例１では、試料表面をあおり方向に回転させた場合、ピークの位置のシフトは観察されないため正確度が高いものの、図２０と比較して正確なピークの形状を観察できておらず、精度が低いことがわかる。また、図２２より、スリット及びＰＳＡを用いない比較例２では、試料表面をあおり方向に回転させた場合、ピークの位置のシフトは観察されないため正確度が高いものの、ピークの幅が広がっており精度が低いことがわかる。
なお、表面が平らでない試料を測定した場合、本測定結果と同様の影響を受ける。よって、表面が平らでない試料を測定する場合においても、スリット部材１５０を用いることが効果的である。
なお、表面が平らでない試料を測定した場合、本測定結果と同様の影響を受ける。よって、表面が平らでない試料を測定する場合においても、スリット部材１５０を用いることが効果的である。
【0054】
［測定結果４ ビーム幅の変更］
次に、図２３乃至図２５を用いて、入射Ｘ線のビーム幅を変化させて測定した結果を説明する。
図２３は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。また、図２４は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２５は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。
次に、図２３乃至図２５を用いて、入射Ｘ線のビーム幅を変化させて測定した結果を説明する。
図２３は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。また、図２４は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２５は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線１２０のビーム幅を変化させたときの測定の結果の一例を示す図である。
【0055】
図２３乃至図２５において、実線は、入射ビーム幅が０．８ｍｍの場合を示す。図２３乃至図２５において、破線は、入射ビーム幅が０．４ｍｍの場合を示す。図２３乃至図２５において、一点鎖線は、入射ビーム幅が０．１ｍｍの場合を示す。
【0056】
図２３より、スリット部材１５０を用いた実施形態１では、入射Ｘ線のビーム幅を変化させた場合でも、ピークの形状の変化は観察されず、高精度で測定できている。一方で、図２４より、ＰＳＡ２５０を用いた比較例１では、入射Ｘ線のビーム幅を変化させた場合、図２３と比較して正確なピークの形状をそもそも観察することはできていないものの、入射Ｘ線のビーム幅を変化させた場合による、ピークの形状の変化は観察されないため、精度への影響が小さい。さらに、図２５より、スリット及びＰＳＡを用いない比較例２では、入射Ｘ線のビーム幅を変化させた場合、同じ回折角のピークでありながら、入射ビーム幅の増加に応じてピークの幅も増加しており、精度が低くなっていることがわかる。
【0057】
［測定結果５ 入射Ｘ線の入射角度の変更］
入射Ｘ線の試料への入射角度を変化させて測定した結果について説明する。
図２６は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。また、図２７は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線２２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２８は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。
入射Ｘ線の試料への入射角度を変化させて測定した結果について説明する。
図２６は、実施形態１におけるＸ線回折装置１００を用いて入射Ｘ線１２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。また、図２７は、比較例１におけるＸ線回折装置２００を用いて入射Ｘ線２２０の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。さらに、図２８は、比較例２におけるＸ線回折装置３００を用いて入射Ｘ線の入射角度を変更して行った測定の結果の一例を示す図である。
【0058】
図２６乃至図２８において、実線は、対称な配置（入射角度と出射角度が同じ）で測定した結果を示す。図２６乃至図２８において、破線は、入射角度を１．０°に固定して受光側だけ移動させながら測定した場合を示す。
【0059】
図２６より、スリット部材１５０を用いた実施形態１では、入射Ｘ線の入射角度を変化させた場合、ピークの形状の変化は観察されず、高い精度で測定できている。一方で、図２７より、ＰＳＡを用いる比較例１では、入射Ｘ線の入射角度を変化させた場合、精度に変化は見られないが、図２６と比較して正確なピークの形状を観察できておらず、精度が低いことがわかる。図２８より、スリット及びＰＳＡを用いない比較例２では、入射Ｘ線の入射角度を変化させた場合、同じ回折角のピークでありながら、ピークの幅が増加しており、精度が低下していることがわかる。
なお、入射角度が出射角度に比べて浅い場合、回折Ｘ線のビーム幅が広がるため、測定結果４の入射Ｘ線のビーム幅を広くした時と同じ状態となる。インプレーン測定や薄膜材料などの測定では、試料表面に対して小さな入射角度に固定して測定することがあり、そのような場合に、本実施形態が有効であることがわかる。
なお、入射角度が出射角度に比べて浅い場合、回折Ｘ線のビーム幅が広がるため、測定結果４の入射Ｘ線のビーム幅を広くした時と同じ状態となる。インプレーン測定や薄膜材料などの測定では、試料表面に対して小さな入射角度に固定して測定することがあり、そのような場合に、本実施形態が有効であることがわかる。
【0060】
以上の測定結果より、スリット部材１５０を用いる実施形態１は、ＰＳＡ２５０を用いる比較例１と比較して、高精度及び高強度の結果が得られる。また、スリット及びＰＳＡを用いない比較例２で観察された、試料の位置、試料表面のあおり角、入射Ｘ線のビーム幅、入射Ｘ線の入射角度等の変化によって、引き起こされる精度及び正確度への影響が、実施形態１では観察されなかった。
【0061】
［変形例１］
図２９は、実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す側面図である。また、図３０は、実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す上面図である。
変形例１のＸ線回折装置４００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台４３０と、スリット部材４５０と、検出器４６０と、モノクロメータ４７０と、を備える。Ｘ線源と、試料台４３０と、スリット部材４５０とについては、実施形態１の試料台１３０とスリット部材１５０とを参照されたい。
図２９は、実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す側面図である。また、図３０は、実施形態１の変形例１に係るＸ線回折装置４００の一例を示す上面図である。
変形例１のＸ線回折装置４００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台４３０と、スリット部材４５０と、検出器４６０と、モノクロメータ４７０と、を備える。Ｘ線源と、試料台４３０と、スリット部材４５０とについては、実施形態１の試料台１３０とスリット部材１５０とを参照されたい。
【0062】
モノクロメータ４７０は、特定波長の回折Ｘ線を回折する格子面を有する。また、モノクロメータ４７０は、スリット部材４５０及び検出器４６０の間において、格子面がスリット４５１の長手方向（Ｂ軸方向）の一端から他端に向かう方向に傾斜して設けられる。さらに、モノクロメータ４７０は、回折角とは垂直な向きに設けられる。モノクロメータ４７０は、回折Ｘ線を単色化する。モノクロメータ４７０は、粉末の試料を用いたＸ線回折測定では主にグラファイト製が使用されるがこれに限定されるものではない。
【0063】
検出器４６０は、モノクロメータ４７０により回折した特定波長の回折Ｘ線を検出するように設けられる。すなわち、検出器４６０は、モノクロメータ４７０よりも下流側において、検出面４６０ａがモノクロメータ４７０を指向して設けられる。また、検出器４６０は、モノクロメータ４７０からＹ軸方向にシフトして設けられる。
【0064】
次に、図３１及び図３２を用いて、入射Ｘ線が非平行な場合について説明する。
特に、入射Ｘ線が試料で集光する場合を除いて、入射Ｘ線の進行方向及び試料形状が既知の場合に、非平行な入射Ｘ線５２０、６２０を適用することができる。
特に、入射Ｘ線が試料で集光する場合を除いて、入射Ｘ線の進行方向及び試料形状が既知の場合に、非平行な入射Ｘ線５２０、６２０を適用することができる。
【0065】
［変形例２］
図３１は、実施形態１の変形例２に係るＸ線回折装置５００の一例を示す側面図である。
変形例２のＸ線回折装置５００において、Ｘ線源（不図示）は、進行方向に向かって発散するように、試料Ｆに向けて入射Ｘ線５２０を照射する。
図３１は、実施形態１の変形例２に係るＸ線回折装置５００の一例を示す側面図である。
変形例２のＸ線回折装置５００において、Ｘ線源（不図示）は、進行方向に向かって発散するように、試料Ｆに向けて入射Ｘ線５２０を照射する。
【0066】
［変形例３］
図３２は、実施形態１の変形例３に係るＸ線回折装置６００の一例を示す側面図である。
変形例２のＸ線回折装置６００において、Ｘ線源（不図示）は、進行方向に向かって収束するように、試料Ｆに向けて入射Ｘ線６２０を照射する。
図３２は、実施形態１の変形例３に係るＸ線回折装置６００の一例を示す側面図である。
変形例２のＸ線回折装置６００において、Ｘ線源（不図示）は、進行方向に向かって収束するように、試料Ｆに向けて入射Ｘ線６２０を照射する。
【0067】
［変形例４］
図３３は、実施形態１の変形例４に係るＸ線回折装置７００の一例を示す側面図である。
変形例４のＸ線回折装置７００において、Ｘ線源（不図示）等の入射側、検出器７６０等の受光側及び試料台７３０等の試料Ｆの位置を一定に保ちながらプロファイルを得ることができる。
特に、粉末の試料Ｆを用いた測定で、経時変化を測定する場合、温調測定時など短い時間間隔でピークの変化を測定する場合、単純に狭い範囲（一本のピーク）などを測定する場合等に使用することができる。
図３３は、実施形態１の変形例４に係るＸ線回折装置７００の一例を示す側面図である。
変形例４のＸ線回折装置７００において、Ｘ線源（不図示）等の入射側、検出器７６０等の受光側及び試料台７３０等の試料Ｆの位置を一定に保ちながらプロファイルを得ることができる。
特に、粉末の試料Ｆを用いた測定で、経時変化を測定する場合、温調測定時など短い時間間隔でピークの変化を測定する場合、単純に狭い範囲（一本のピーク）などを測定する場合等に使用することができる。
【0068】
［変形例５］
図３４は、実施形態１の変形例５に係るＸ線回折装置８００の一例を示す側面図である。
変形例５のＸ線回折装置８００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台８３０と、スリット部材８５０と、検出器８６０と、干渉防止部材８７０と、を備える。試料台８３０及び検出器８６０は、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。
図３４は、実施形態１の変形例５に係るＸ線回折装置８００の一例を示す側面図である。
変形例５のＸ線回折装置８００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台８３０と、スリット部材８５０と、検出器８６０と、干渉防止部材８７０と、を備える。試料台８３０及び検出器８６０は、実施形態１の試料台１３０と検出器１６０とを参照されたい。
【0069】
スリット部材８５０は、第１スリット８５１と、第２スリット８５２と、を有する。第１スリット８５１の長手方向（Ｂ軸方向）の軸及び第２スリット８５２の長手方向（Ｂ軸方向）の軸は、平行である。
【0070】
干渉防止部材８７０は、スリット部材８５０及び検出器８６０の間において、第１スリット８５１を通過した第１回折Ｘ線８４１と、第２スリット８５２を通過した第２回折Ｘ線８４２と、の干渉を防止するように構成される。すなわち、干渉防止部材８７０は、スリット部材８５０から検出器８６０に向かって延在する。言い換えると、干渉防止部材８７０は、Ｃ軸方向に延在する。また、干渉防止部材８７０は、Ｘ線を透過しない性質を持つものであればよく、ステンレス等により構成される。さらに、干渉防止部材８７０の形状は、異なるスリットを通過した回折Ｘ線同士が干渉しあわないようＸ線を遮蔽可能な形状であればよく、板状に限定されない。また、干渉防止部材８７０は、スリット部材８５０、検出器８６０又はゴニオメータのアーム上に支持される。
【0071】
変形例５において、スリット８５１、８５２の数は２つであるが、検出器８６０での検出領域の拡大のために、任意の数が選択される。また、干渉防止部材８７０の数は１つであるが、異なるスリットを通過した回折Ｘ線同士が干渉しあわないよう任意の数が選択される。
【0072】
次に、図３５を参照して、変形例５のＸ線回折装置８００を用いた場合の回折角２θへの変換方法について説明する。変形例５においても、回折Ｘ線８４１、８４２の回折角２θは、スリット部材８５０の前面８５０ａから検出器８６０の検出面８６０ａまでの最短の距離Ｌに依存する。図３５は、図３４の破線で囲まれる領域を拡大した拡大図である。ゴニオメータ角線ＡＬは、ゴニオメータ中心Ｇ及び検出器中心線ＤＬを最短の距離で結ぶ直線である。また、スリット中心線ＳＬ１、ＳＬ２は、スリット８５１、８５２の短手方向（Ａ軸方向）の中心を通り、かつ、Ｂ軸方向に伸びる直線である。変形例５では、ゴニオメータ角線ＡＬと、ゴニオメータ中心Ｇ及び第１スリット８５１のスリット中心線ＳＬ１（及び第２スリット８５２のスリット中心線ＳＬ２）を最短で結ぶ線と、のなす角度を加味して、回折角２θに変換してプロファイルを積算する必要がある。
【0073】
ここで、Ｘ線検出位置Ｄ＝０の位置は、ゴニオメータ角線ＡＬ及び検出器８６０が交わる位置であり、検出器中心線ＤＬの位置と等しい。また、距離Ｓは、第１スリット８５１のスリット中心線ＳＬ１（又は第２スリット８５２のスリット中心線ＳＬ２）からゴニオメータ角線ＡＬまでの最短の距離である。さらに、距離Ｌは、スリット部材８５０の前面８５０ａから検出器８６０の検出面８６０ａまでの距離である。以上より、第１スリット８５１を通って、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄ１の位置で検出される第１回折Ｘ線の回折角２θは、次の数４で表される。また、第２スリット８５２を通って、Ｘ線検出位置Ｄ＝Ｄ２の位置で検出される第２回折Ｘ線８４２の回折角２θは、次の数５で表される。
【0074】
【数4】
【0075】
【数5】
【0076】
［実施形態２］
本明細書に開示の技術は、インプレーン測定にも使用することができる。
インプレーン測定によれば、試料の表面に対して垂直な格子面からの回折を直接的に測定でき、そのため表面付近の構造を直接的に評価でき、その結果、試料に対して正確な評価を行うことができる。
本明細書に開示の技術は、インプレーン測定にも使用することができる。
インプレーン測定によれば、試料の表面に対して垂直な格子面からの回折を直接的に測定でき、そのため表面付近の構造を直接的に評価でき、その結果、試料に対して正確な評価を行うことができる。
【0077】
図３６は、実施形態２に係るＸ線回折装置９００の一例を示す斜視図である。
実施形態２のＸ線回折装置９００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台９３０と、スリット部材９５０と、検出器９６０と、を備える。すなわち、Ｘ線源は、試料の表面に対して、単色で平行な試料の表面へ小さな入射角で入射Ｘ線９２０を照射する。入射Ｘ線９２０は、試料表面に垂直な格子面で回折し、回折Ｘ線９４０となって試料表面に対してすれすれの方向へ進行する。この回折Ｘ線９４０は、スリット部材９５０を介して、検出器９６０によって受け取られる。検出器９６０は、受け取ったＸ線の強度に対応した電気信号を出力する。
実施形態２のＸ線回折装置９００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台９３０と、スリット部材９５０と、検出器９６０と、を備える。すなわち、Ｘ線源は、試料の表面に対して、単色で平行な試料の表面へ小さな入射角で入射Ｘ線９２０を照射する。入射Ｘ線９２０は、試料表面に垂直な格子面で回折し、回折Ｘ線９４０となって試料表面に対してすれすれの方向へ進行する。この回折Ｘ線９４０は、スリット部材９５０を介して、検出器９６０によって受け取られる。検出器９６０は、受け取ったＸ線の強度に対応した電気信号を出力する。
【0078】
また、実施形態２において、回折Ｘ線９４０を検出するために、スリット部材９５０及び検出器９６０は、スリット９５１及び検出ストリップ９６１の長手方向が、平行となるように配置される。さらに、インプレーン測定を行うＸ線回折装置９００の他に、インプレーン逆格子マッピング装置や、ＧＩ－ＷＡＸＳ／ＳＡＸＳ（Ｇｒａｚｉｎｇ－ＩｎｃｉｄｅｎｃｅＷｉｄｅ－ＡｎｇｌｅＸ－ＲａｙＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ／Ｓｍａｌｌ－ＡｎｇｌｅＸ－ＲａｙＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）装置等を用いることもできる。
【0079】
［その他］
また、本明細書に開示の技術は、ピンホール及び２次元検出器を用いた測定にも使用することができる。
図３７は、ピンホール部材１０５０及び２次元検出器１０６０を用いるＸ線回折装置１０００の一例を示す斜視図である。
実施形態１及び実施形態２では、スリット及び１次元検出器を用いる場合について説明したが、それぞれピンホール及び２次元検出器に代えてデバイリングを検出することもできる。
また、本明細書に開示の技術は、ピンホール及び２次元検出器を用いた測定にも使用することができる。
図３７は、ピンホール部材１０５０及び２次元検出器１０６０を用いるＸ線回折装置１０００の一例を示す斜視図である。
実施形態１及び実施形態２では、スリット及び１次元検出器を用いる場合について説明したが、それぞれピンホール及び２次元検出器に代えてデバイリングを検出することもできる。
【0080】
本実施形態のＸ線回折装置１０００は、Ｘ線源（不図示）と、試料台１０３０と、ピンホール部材１０５０と、２次元検出器１０６０と、を備える。Ｘ線源は、試料台１０３０に向かって平行な入射Ｘ線１０２０を照射する。ピンホール部材１０５０の中央には、回折Ｘ線を通過させるためのピンホール１０５１が形成されている。ここで、試料の表面に直角な方向に存在する結晶格子面で回折したＸ線のうちピンホール１０５１を通過した回折Ｘ線１０４０だけが２次元検出器１０６０へ向かう。また、２次元検出器１０６０は、１次元検出器のような幅方向に広がる検出ストリップではなく、ピクセル１０６１により回折Ｘ線１０４０を検出する。さらに他の実施形態として、複数のスリット部材について、スリットの長手方向がそれぞれ異なるように、試料台１０３０と２次元検出器１０６０との間に設けることで、ピンホール部材１０５０の代わりとするように構成してもよい。例えば、スリットの長手方向がＡ軸方向に伸びる第１スリット部材と、スリットの長手方向がＢ軸方向に伸びる第２スリット部材と、を試料台１０３０と２次元検出器１０６０との間に設けるとよい。
【0081】
本明細書に開示の技術によると、スリット（又はピンホール）と１次元（又は２次元）検出器を使用したＸ線回折装置及び計測方法に関するもので、ピークの精度及び正確度が、試料位置及び試料形状に依存しない。また、ＰＳＡを使用した測定と比較して高強度及び高精度のデータを取得することができる。さらに、スリットの位置、スリットの幅及びスリットと検出器の配置を変更することにより、強度及び精度を選択することができる。
【0082】
次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリットは、前記試料台から前記検出器に向かって広がるようにテーパ形状を有する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリットの短手方向の幅は、前記検出ストリップの短手方向の幅よりも広い、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、ゴニオメータ円の中心、前記スリットの短手方向の中心及び前記検出ストリップは、一直線上に設けられる、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記回折Ｘ線の回折角は、前記スリットから前記検出器までの距離に依存する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリット及び前記検出器の間の距離は、前記回折Ｘ線の回折角、ゴニオメータの角度及び一の検出ストリップから他の検出ストリップまでの距離に依存する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記検出器は、前記回折Ｘ線の回折角がゴニオメータ角と等しいときに、第１検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出し、前記回折角が前記ゴニオメータ角と等しくないときに、第２検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、干渉防止部材を備え、前記スリット部材は、第１スリットと、第２スリットと、を有し、前記第１スリットの長手方向の軸及び前記第２スリットの長手方向の軸は、平行であり、前記干渉防止部材は、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記第１スリットを通過した第１回折Ｘ線と、前記第２スリットを通過した第２回折Ｘ線と、の干渉を防止するように構成される、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、モノクロメータを備え、前記モノクロメータは、特定波長の前記回折Ｘ線を回折する格子面を有し、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記格子面が前記スリットの長手方向の一端から他端に向かう方向に傾斜して設けられる、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面に対して平行に移動する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面の向きを変更するように、軸中心に回転可能に構成される、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記Ｘ線源から前記試料に照射されるＸ線は、平行Ｘ線である、Ｘ線回折装置。
試料の計測方法であって、前記試料にＸ線を照射し、前記Ｘ線を回折させ、回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線をスリットに通過させ、検出ストリップにて、前記回折Ｘ線を１次元で検出することで、前記試料を計測し、前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、計測方法。
もちろん、この限りではない。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリットは、前記試料台から前記検出器に向かって広がるようにテーパ形状を有する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリットの短手方向の幅は、前記検出ストリップの短手方向の幅よりも広い、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、ゴニオメータ円の中心、前記スリットの短手方向の中心及び前記検出ストリップは、一直線上に設けられる、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記回折Ｘ線の回折角は、前記スリットから前記検出器までの距離に依存する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記スリット及び前記検出器の間の距離は、前記回折Ｘ線の回折角、ゴニオメータの角度及び一の検出ストリップから他の検出ストリップまでの距離に依存する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記検出器は、前記回折Ｘ線の回折角がゴニオメータ角と等しいときに、第１検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出し、前記回折角が前記ゴニオメータ角と等しくないときに、第２検出ストリップで前記回折Ｘ線を検出する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、干渉防止部材を備え、前記スリット部材は、第１スリットと、第２スリットと、を有し、前記第１スリットの長手方向の軸及び前記第２スリットの長手方向の軸は、平行であり、前記干渉防止部材は、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記第１スリットを通過した第１回折Ｘ線と、前記第２スリットを通過した第２回折Ｘ線と、の干渉を防止するように構成される、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、モノクロメータを備え、前記モノクロメータは、特定波長の前記回折Ｘ線を回折する格子面を有し、前記スリット部材及び前記検出器の間において、前記格子面が前記スリットの長手方向の一端から他端に向かう方向に傾斜して設けられる、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面に対して平行に移動する、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記試料台は、前記試料を設置する設置面を有し、前記設置面の向きを変更するように、軸中心に回転可能に構成される、Ｘ線回折装置。
前記Ｘ線回折装置において、前記Ｘ線源から前記試料に照射されるＸ線は、平行Ｘ線である、Ｘ線回折装置。
試料の計測方法であって、前記試料にＸ線を照射し、前記Ｘ線を回折させ、回折した前記Ｘ線である回折Ｘ線をスリットに通過させ、検出ストリップにて、前記回折Ｘ線を１次元で検出することで、前記試料を計測し、前記スリットの長手方向の軸は、前記検出ストリップの長手方向の軸と平行である、計測方法。
もちろん、この限りではない。
【0083】
最後に、本開示に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態及びその変形は、発明の範囲又は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0084】
１００ ：Ｘ線回折装置
１１０ ：Ｘ線源
１２０ ：入射Ｘ線
１３０ ：試料台
１３０ａ：設置面
１３１ ：試料表面
１３２ ：試料表面
１３３ ：試料表面
１４０ ：回折Ｘ線
１４１ ：回折Ｘ線
１４２ ：回折Ｘ線
１４３ ：回折Ｘ線
１５０ ：スリット部材
１５０ａ：前面
１５１ ：スリット
１６０ ：検出器
１６０ａ：検出面
１６１ ：検出ストリップ
１６２ ：検出ストリップ
１６３ ：検出ストリップ
２００ ：Ｘ線回折装置
２２０ ：入射Ｘ線
２３０ ：試料台
２４０ ：回折Ｘ線
２６０ ：検出器
３００ ：Ｘ線回折装置
３３０ ：試料台
３６０ ：検出器
３６０ａ：検出面
４００ ：Ｘ線回折装置
４３０ ：試料台
４５０ ：スリット部材
４５１ ：スリット
４６０ ：検出器
４６０ａ：検出面
４７０ ：モノクロメータ
５００ ：Ｘ線回折装置
５２０ ：入射Ｘ線
６００ ：Ｘ線回折装置
６２０ ：入射Ｘ線
７００ ：Ｘ線回折装置
７２０ ：入射Ｘ線
７３０ ：試料台
７６０ ：検出器
８００ ：Ｘ線回折装置
８３０ ：試料台
８４１ ：第１回折Ｘ線
８４２ ：第２回折Ｘ線
８５０ ：スリット部材
８５０ａ：前面
８５１ ：第１スリット
８５２ ：第２スリット
８６０ ：検出器
８６０ａ：検出面
８７０ ：干渉防止部材
９００ ：Ｘ線回折装置
９２０ ：入射Ｘ線
９３０ ：試料台
９４０ ：回折Ｘ線
９５０ ：スリット部材
９５１ ：スリット
９６０ ：検出器
９６１ ：検出ストリップ
１０００：Ｘ線回折装置
１０２０：入射Ｘ線
１０３０：試料台
１０４０：回折Ｘ線
１０５０：ピンホール部材
１０５１：ピンホール
１０６０：２次元検出器
１０６１：ピクセル
２Θ ：ゴニオメータ角
２θ ：回折角
ＡＬ ：ゴニオメータ角線
Ｄ ：Ｘ線検出位置
ＤＬ ：検出器中心線
Ｆ ：試料
Ｇ ：ゴニオメータ中心
ＧＬ ：ゴニオメータ中心線
Ｌ ：距離
ＬＳ ：距離
Ｓ ：距離
ＳＬ ：スリット中心線
ＳＬ１ ：スリット中心線
ＳＬ２ ：スリット中心線
ＷＤ ：ストリップ幅
ＷＳ ：スリット幅
１１０ ：Ｘ線源
１２０ ：入射Ｘ線
１３０ ：試料台
１３０ａ：設置面
１３１ ：試料表面
１３２ ：試料表面
１３３ ：試料表面
１４０ ：回折Ｘ線
１４１ ：回折Ｘ線
１４２ ：回折Ｘ線
１４３ ：回折Ｘ線
１５０ ：スリット部材
１５０ａ：前面
１５１ ：スリット
１６０ ：検出器
１６０ａ：検出面
１６１ ：検出ストリップ
１６２ ：検出ストリップ
１６３ ：検出ストリップ
２００ ：Ｘ線回折装置
２２０ ：入射Ｘ線
２３０ ：試料台
２４０ ：回折Ｘ線
２６０ ：検出器
３００ ：Ｘ線回折装置
３３０ ：試料台
３６０ ：検出器
３６０ａ：検出面
４００ ：Ｘ線回折装置
４３０ ：試料台
４５０ ：スリット部材
４５１ ：スリット
４６０ ：検出器
４６０ａ：検出面
４７０ ：モノクロメータ
５００ ：Ｘ線回折装置
５２０ ：入射Ｘ線
６００ ：Ｘ線回折装置
６２０ ：入射Ｘ線
７００ ：Ｘ線回折装置
７２０ ：入射Ｘ線
７３０ ：試料台
７６０ ：検出器
８００ ：Ｘ線回折装置
８３０ ：試料台
８４１ ：第１回折Ｘ線
８４２ ：第２回折Ｘ線
８５０ ：スリット部材
８５０ａ：前面
８５１ ：第１スリット
８５２ ：第２スリット
８６０ ：検出器
８６０ａ：検出面
８７０ ：干渉防止部材
９００ ：Ｘ線回折装置
９２０ ：入射Ｘ線
９３０ ：試料台
９４０ ：回折Ｘ線
９５０ ：スリット部材
９５１ ：スリット
９６０ ：検出器
９６１ ：検出ストリップ
１０００：Ｘ線回折装置
１０２０：入射Ｘ線
１０３０：試料台
１０４０：回折Ｘ線
１０５０：ピンホール部材
１０５１：ピンホール
１０６０：２次元検出器
１０６１：ピクセル
２Θ ：ゴニオメータ角
２θ ：回折角
ＡＬ ：ゴニオメータ角線
Ｄ ：Ｘ線検出位置
ＤＬ ：検出器中心線
Ｆ ：試料
Ｇ ：ゴニオメータ中心
ＧＬ ：ゴニオメータ中心線
Ｌ ：距離
ＬＳ ：距離
Ｓ ：距離
ＳＬ ：スリット中心線
ＳＬ１ ：スリット中心線
ＳＬ２ ：スリット中心線
ＷＤ ：ストリップ幅
ＷＳ ：スリット幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
