特許 7395775 結晶解析装置及び複数の検出器素子を使用するＸ線吸収分光法のためのシステム及び方法

(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】

(24)【登録日】2023-12-01

(45)【発行日】2023-12-11

(54)【発明の名称】結晶解析装置及び複数の検出器素子を使用するＸ線吸収分光法のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/085 20180101AFI20231204BHJP

   G01N 23/223 20060101ALI20231204BHJP

   G01N 23/20008 20180101ALI20231204BHJP

【ＦＩ】

G01N23/085

G01N23/223

G01N23/20008

【請求項の数】 44

(21)【出願番号】P 2022570366

(86)(22)【出願日】2021-05-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-27

(86)【国際出願番号】 US2021070564

(87)【国際公開番号】W WO2021237237

(87)【国際公開日】2021-11-25

【審査請求日】2022-12-21

(31)【優先権主張番号】63/026,613

(32)【優先日】2020-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516065870

【氏名又は名称】シグレイ、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユン，ウェンビン

(72)【発明者】

【氏名】シシャドリ，スリバトサン

(72)【発明者】

【氏名】チャオ，ルイミン

(72)【発明者】

【氏名】カーズ，ヤーノシュ

(72)【発明者】

【氏名】ルイス，シルビア・ジア・ユン

【審査官】清水 靖記

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／００２０３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２１４１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５２９８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０２９１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３０２０４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１６６４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２８５８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１２２７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００ － Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ２１Ｋ １／００ － Ｇ２１Ｋ ７／００

Ｇ０１Ｔ １／００ － Ｇ０１Ｔ ７／１２

Ｇ０１Ｂ １５／００ － Ｇ０１Ｂ １５／０８

Ａ６１Ｂ ６／００ － Ａ６１Ｂ ６／１４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

Ｓｃｏｐｕｓ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
電子による衝撃の際にＸ線を生成するように構成された標的を備える、Ｘ線源と、
接平面内でローランド円上の前記Ｘ線源に対して相対的に位置付けられた、ローランド円半径（Ｒ）を有する結晶解析装置であって、前記結晶解析装置が、前記ローランド円半径の２倍（２Ｒ）に実質的に等しい曲率半径を有する、少なくとも前記接平面内の少なくとも１つの方向に沿って曲がった結晶面を備え、前記結晶面が、前記Ｘ線源からＸ線を受光しかつ受光した前記Ｘ線をブラッグの法則に従って分散するように構成された、結晶解析装置と、
分散された前記Ｘ線のうちの少なくとも一部を受光するように構成された空間分解検出器であって、前記空間分解検出器が、調整可能な第１のＸ線エネルギーおよび／または調整可能な第２のＸ線エネルギーを有する、複数のＸ線検出素子を備え、前記複数のＸ線検出素子が、前記第１のＸ線エネルギーを上回る受光した分散されたＸ線の測定を抑制しながら、前記第１のＸ線エネルギーを下回るＸ線エネルギーを有する前記受光した分散されたＸ線を測定するように、および／または前記第２のＸ線エネルギーを下回る前記受光した分散されたＸ線の測定を抑制しながら、前記第２のＸ線エネルギーを上回るＸ線エネルギーを有する前記受光した分散されたＸ線を測定するように構成されており、前記第１および第２のＸ線エネルギーが、１．５ｋｅＶ～３０ｋｅＶの範囲で調整可能である、空間分解検出器と、を備える、装置。

【請求項2】

前記ローランド円上の前記Ｘ線源に対して前記結晶解析装置を位置付けるように、前記結晶面の前記少なくとも１つの方向を前記接平面に合わせるように、および距離Ｄに前記空間分解検出器を位置付けるように構成された、少なくとも１つのステージをさらに備え、前記少なくとも１つのステージが、ローランド円の幾何学的形状を維持するために前記Ｘ線源、前記結晶解析装置、および前記空間分解検出器の相対的な位置が変更される間に、所定の角度範囲にわたって前記結晶解析装置を回転させるように構成された、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記Ｘ線源と前記結晶解析装置との間かまたは前記結晶解析装置と前記空間分解検出器との間のいずれかに解析のための試料を位置付けるように構成された、試料ステージをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記空間分解検出器が、前記ローランド円の内側に位置付けられた、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記空間分解検出器が、前記ローランド円上に位置付けられた、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記空間分解検出器が、前記ローランド円の外側に位置付けられた、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記第１のＸ線エネルギーおよび前記第２のＸ線エネルギーが、５０ｅＶ～５ｋｅＶの範囲のエネルギーだけ互いと異なる、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記空間分解検出器が、１次元または２次元画素アレイ検出器である、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記空間分解検出器が、３ｋｅＶよりも良好なエネルギー分解能を有する画素アレイ光子計数検出器である、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記画素アレイ光子計数検出器が、ハイブリッドＸ線検出器、ＣＣＤ検出器、およびＣＭＯＳ検出器からなる群から選択された、直接変換固体Ｘ線検出器である、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記複数のＸ線検出素子のうちの各Ｘ線検出素子が、３ミクロン～２ミリメートルの線寸法を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記分散されたＸ線が、前記接平面に対して垂直または平行な少なくとも１つの方向に沿って２ｅＶ～２５０ｅＶの範囲のエネルギーバンド幅を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記結晶解析装置が、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置、球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置、およびＷｉｔｔｒｙ幾何学的形状を有する解析装置からなる群から選択された、請求項１に記載の装置。

【請求項14】

前記ローランド円半径が、５０ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲内である、請求項１に記載の装置。

【請求項15】

前記結晶解析装置が、シリコン、ゲルマニウム、および石英からなる群から選択された、単結晶材料を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項16】

前記複数のＸ線検出素子のうちの少なくとも３つのＸ線検出素子が、前記接平面に対して垂直な方向に沿って少なくともいくつかの分散されたＸ線を測定するように構成された、請求項１に記載の装置。

【請求項17】

前記複数のＸ線検出素子のうちの少なくとも３つのＸ線検出素子が、前記接平面に対して平行な方向に沿って少なくともいくつかの分散されたＸ線を測定するように構成された、請求項１に記載の装置。

【請求項18】

前記Ｘ線源の前記標的が、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、およびＡｕからなる群から選択された、１つ以上のＸ線生成標的材料を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項19】

前記Ｘ線源の前記標的が、ダイヤモンド基材を含み、前記１つ以上のＸ線生成標的材料が、前記ダイヤモンド基材上に、または前記ダイヤモンド基材の中に、埋め込まれた、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記Ｘ線源が、前記接平面に対して平行な方向に、５０ミクロン未満の有効源サイズを有する、請求項１に記載の装置。

【請求項21】

前記Ｘ線源が、前記接平面に対して垂直な方向に、２０～４０００ミクロンの範囲の有効源サイズを有する、請求項１に記載の装置。

【請求項22】

前記結晶解析装置と前記空間分解検出器との間にアパーチャをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項23】

前記アパーチャが、３ミクロン～１０００ミクロンの範囲の幅を有するスリットアパーチャである、請求項２２に記載の装置。

【請求項24】

ビームストップであって、前記結晶解析装置によって回折されたのではない、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線が、前記複数のＸ線検出素子によって受光されるのを防止するように、構成されたビームストップをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項25】

前記複数のＸ線検出素子によって生成された信号を解析することと、Ｘ線エネルギーの関数としてＸ線束のＸ線スペクトルを生成することによって前記信号に応答することと、異なる第１および／または第２のＸ線エネルギーで得られたＸ線スペクトルを、単一の組み合わせられたＸ線スペクトルに変換することと、をするように構成されたコンピュータシステムをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項26】

前記複数のＸ線検出素子の前記Ｘ線検出素子のうちの１つ以上によって測定されたＸ線吸収スペクトルを記録することと、解析を受けている試料の分光画像を生成することと、をするように構成されたコンピュータシステムをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項27】

蛍光モードＸ線吸収分光装置であって、
結晶解析装置と、
電子による衝撃の際にＸ線を生成するように構成された少なくとも１つの標的を備えるＸ線の源と、を備え、前記源および前記結晶解析装置は、接平面内に、ローランド円半径（Ｒ）を有するローランド円を画定し、前記源は、前記接平面に平行な方向に１００ミクロン未満の有効源サイズを有し、および／または前記接平面に垂直な方向に２０～４０００ミクロンの範囲の有効源サイズを有し、前記蛍光モードＸ線吸収分光装置はさらに、
検出器と、
少なくとも１つのステージとを備え、前記少なくとも１つのステージは、試料の少なくとも一部が前記結晶解析装置と前記検出器との間にあるように前記試料を位置決めするように構成され、
前記結晶解析装置は、前記接平面内の前記ローランド円上に配置され、前記結晶解析装置が、前記ローランド円半径の２倍（２Ｒ）に実質的に等しい曲率半径を有する、少なくとも前記接平面内の少なくとも１つの方向に沿って曲がった結晶面を備え、前記結晶面は、Ｘ線を受光し、受光したＸ線をブラッグの法則に従って分散させるように構成され、前記検出器が、分散されたＸ線の少なくとも一部を受光するように構成された空間分解検出器を備え、
前記空間分解検出器は、調整可能な第１のＸ線エネルギーおよび／または調整可能な第２のＸ線エネルギーを有する複数のＸ線検出素子を備え、前記複数のＸ線検出素子は、前記第１のＸ線エネルギーを上回る前記受光した分散されたＸ線の測定を抑制しながら、前記第１のＸ線エネルギーを下回るＸ線エネルギーを有する前記受光した分散されたＸ線を測定し、および／または前記第２のＸ線エネルギーを下回るＸ線エネルギーを有する前記受光した分散されたＸ線の測定を抑制しながら、前記第２のＸ線エネルギーを上回る前記受光した分散されたＸ線の測定をするように構成され、前記第１のＸ線エネルギーおよび前記第２のＸ線エネルギーが、１．５ｋｅＶ～３０ｋｅＶの範囲で調整可能である、蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項28】

前記第１のＸ線エネルギーおよび前記第２のＸ線エネルギーが、５０ｅＶ～５ｋｅＶの範囲のエネルギーだけ互いと異なる、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項29】

前記複数のＸ線検出素子のうちの少なくとも３つのＸ線検出素子は、前記接平面に垂直な方向に沿って少なくともいくつかの前記分散されたＸ線を測定するように構成され、および／または前記複数のＸ線検出素子のうちの少なくとも３つのＸ線検出素子は、前記接平面に平行な方向に沿って少なくともいくつかの前記分散されたＸ線を測定するように構成される、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項30】

前記少なくとも１つのステージは、前記源に対して前記結晶解析装置を位置付けるように、前記結晶面の少なくとも１つの方向を前記接平面に合わせるように、距離Ｄに前記空間分解検出器を位置付けるようにさらに構成され、前記少なくとも１つのステージが、前記ローランド円の幾何学的形状を維持するために、前記源、前記結晶解析装置、および前記空間分解検出器の相対的な位置が変更される間に、所定の角度範囲にわたって前記結晶解析装置を回転させるように構成された、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項31】

前記複数のＸ線検出素子の各Ｘ線検出素子は、３ミクロンから２００ミクロンの間の線寸法を有する、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項32】

前記分散されたＸ線は、前記接平面に垂直または平行な少なくとも１つの方向に沿って２ｅＶ～２５０ｅＶの範囲のエネルギー帯域幅を有する、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項33】

前記検出器は、少なくとも部分的に前記ローランド円の内側に配置される、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項34】

前記複数のＸ線検出素子は、３ｋｅＶよりも良好なエネルギー分解能を有する、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項35】

前記結晶解析装置は、円筒形に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置を備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項36】

前記ローランド円半径は、５０ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲である、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項37】

前記少なくとも１つの標的は、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、ＷおよびＡｕからなる群から選択された、１つまたは複数のＸ線発生標的材料を備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項38】

前記少なくとも１つの標的はダイヤモンド基板を備え、前記１つまたは複数のＸ線発生標的材料は前記ダイヤモンド基板上または前記ダイヤモンド基板内に埋め込まれる、請求項３７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項39】

前記源は、前記接平面に平行な方向に５０ミクロン未満の有効源サイズを有する、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項40】

前記結晶解析装置と前記検出器との間のアパーチャをさらに備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項41】

前記アパーチャは、３ミクロン～１０００ミクロンの範囲の幅を有するスリットアパーチャである、請求項４０に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項42】

ビームストップは、前記結晶解析装置によって回折されないＸ線源からのＸ線が前記検出器によって受光されるのを防止するように構成されることをさらに備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項43】

前記検出器によって生成された信号を解析することと、Ｘ線エネルギーの関数としてＸ線束のＸ線スペクトルを生成することによって前記信号に応答することと、異なるＸ線エネルギーで得られたＸ線スペクトルを、単一の組み合わせられたＸ線スペクトルに変換することと、をするように構成されたコンピュータシステムをさらに備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【請求項44】

前記検出器によって測定されたＸ線吸収スペクトルを記録し、分析中の前記試料の分光画像を生成するように構成されたコンピュータシステムをさらに備える、請求項２７に記載の蛍光モードＸ線吸収分光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年５月１８日に出願された米国特許仮出願６３／０２６，６１３号の優先権の利益を主張する。

【0002】

背景
分野
本出願は、全体としてＸ線吸収分光法システムに関する。

【背景技術】

【0003】

関連技術の説明
Ｘ線吸収分光法（Ｘ－ｒａｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＡＳ）は、物質の局所的な原子の幾何学的及び／又は電子的状態を決定するために広く使用されている技術である。ＸＡＳデータは、典型的には、多くの場合結晶モノクロメータを使用して、内殻電子を励起できる範囲（１～３０ｋｅＶ）へ光子エネルギーを調整することによって得られる。端は、部分的に、どの内殻電子が励起されるかによって命名され、主量子数ｎ＝１、２、及び３は、それぞれＫ、Ｌ、及びＭ端に対応する。例えば、１ｓ電子の励起は、Ｋ端で起こり、２ｓ又は２ｐ電子の励起は、Ｌ端で起こる。

【0004】

ＸＡＳは、材料マトリックス中の元素のＸ線吸収応答を、Ｋ端、Ｌ端、及びＭ端をそれぞれ含む元素の吸収端の１つを横切るエネルギー範囲にわたって測定する。ＸＡＳスペクトルには３つの主なスペクトル領域があり、１）ピーク吸収エネルギーの前の、プレ・エッジ・スペクトル領域（ｗｈｉｔｅ ｌｉｎｅ）、２）ｗｈｉｔｅ ｌｉｎｅより高い約１０ｅＶから約１５０ｅＶまでのエネルギー範囲の、ＮＥＸＡＦＳ（Ｎｅａｒ－ｅｄｇｅ Ｘ－ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｆｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（端近傍Ｘ線吸収微細構造））とも呼ばれるＸ線吸収端近傍構造（Ｘ－ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｎｅａｒ－Ｅｄｇｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＸＡＮＥＳ）領域、並びに３）吸収端より高い、及びそれを含む、１０００ｅＶまでのエネルギー範囲のＥＸＡＦＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｘ－ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｆｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（広域Ｘ線吸収微細構造））領域である。

【0005】

透過モードＸＡＳは、関心のある元素を含有する物体を通して透過させられたＸ線を測定する。ＸＡＳスペクトルは、ＸＡＳスペクトルのスペクトル領域、及び吸収端のエネルギーに応じて、十分に高いＸ線エネルギー分解能で、（例えば、０．３ｅＶ～１０ｅＶの範囲で）測定される。広いエネルギーバンド幅にわたってＸ線を放出するＸ線源については、単結晶解析装置は、典型的には、ブラッグの法則に従って狭いエネルギーバンド幅を選択するために使用される。

【0006】

【数1】

【0007】

式中、ｄは結晶解析装置の格子間隔、θはブラッグ角、ｎは整数、λはブラッグの法則を満たすＸ線の波長である。結晶解析装置のより高いミラー指数の結晶面によって回折される、λ／ｎに等しい波長のＸ線は、高次高調波と呼ばれる。さらに、より大きいｄ間隔を有する、より低いミラー指数の結晶面は、低次高調波と呼ばれる、比例して大きい波長を有するＸ線を反射する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

概要
本明細書に記載の特定の実現では、装置は、電子による衝撃の際にＸ線を生成するように構成された標的を備える、Ｘ線源を備える。装置は、接平面内でローランド円上のＸ線源に対して相対的に位置付けられた、ローランド円半径（Ｒ）を有する結晶解析装置をさらに備える。結晶解析装置は、ローランド円半径の２倍（２Ｒ）に実質的に等しい曲率半径を有する、少なくとも接平面内の少なくとも１つの方向に沿って曲がった結晶面を備える。結晶面は、Ｘ線源からＸ線を受けるように、及び受けたＸ線をブラッグの法則に従って分散するように、構成される。装置は、分散されたＸ線の少なくとも一部を受けるように構成された、空間分解検出器をさらに備える。空間分解検出器は、調整可能な第１のＸ線エネルギー及び／又は調整可能な第２のＸ線エネルギーを有する、複数のＸ線検出素子を備える。複数のＸ線検出素子は、第１のＸ線エネルギーより高い受けた分散されたＸ線の測定を抑制しながら、第１のＸ線エネルギーより低いＸ線エネルギーを有する受けた分散されたＸ線を測定するように、及び／又は第２のＸ線エネルギーより低い受けた分散されたＸ線の測定を抑制しながら、第２のＸ線エネルギーより高いＸ線エネルギーを有する受けた分散されたＸ線を測定するように、構成される。第１及び第２のＸ線エネルギーは、１．５ｋｅＶ～３０ｋｅＶの範囲で調整可能である。

【0009】

本明細書に記載の特定の実現では、蛍光モードＸ線吸収分光装置は、Ｘ線の源、結晶、及び検出器を備える。源及び結晶は、ローランド円を画定する。装置は、検出器が試料の表面に面して、ローランド円の焦点で試料を受けるように構成される。

【0010】

本明細書に記載の特定の実現では、方法は、ＸＡＮＥＳスペクトルを収集することを含む。方法は、ＸＡＮＥＳスペクトルよりも粗い分解能を有する、ＥＸＡＦＳスペクトルを収集することをさらに含む。ＥＸＡＦＳスペクトルは、少なくとも３０ｅＶのエネルギー領域内でＸＡＮＥＳスペクトルにオーバーラップする。方法は、ＸＡＮＥＳスペクトル及びＥＸＡＦＳスペクトルを互いに対してエネルギー領域内で正規化し、エネルギー領域内のＥＸＡＦＳスペクトルをエネルギー領域内のＸＡＮＥＳスペクトルと置き換え、組み合わせられたスペクトルを生成することと、をさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】２種類の結晶解析装置、Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置（左）及びＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置（右）を概略的に示す図である。

【図2】４００ミクロンのＸ線源スポットサイズ及び５００ミリメートルのローランド円直径（２Ｒ）での、８ｋｅＶのＸ線についての、ブラッグ角θ_Ｂの関数としての、例示的な計算されたエネルギー広がりΔＥのプロットである。

【図3】解析されている試料内の元素の原子番号の関数としての、Ｘ線ラインエネルギー及び放射ライン幅のプロットである。

【図4】本明細書に記載の特定の実現による例示的な装置を概略的に示す図である。

【図5】本明細書に記載の特定の実現による、例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置から下流の、分散されたＸ線のシミュレーション光線追跡を概略的に示す図である。

【図6】本明細書に記載の特定の実現による、例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置から下流の、分散されたＸ線のシミュレーション光線追跡を概略的に示す図である。

【図7】本明細書に記載の特定の実現による、例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置から下流の、分散されたＸ線のシミュレーション光線追跡を概略的に示す図である。

【図8】タングステン（Ｗ）標的、ロジウム（Ｒｈ）標的、及びモリブデン（Ｍｏ）標的からのシミュレートされたＸ線スペクトルを示す図である。

【図9】本明細書に記載の特定の実現による、様々な標的についての、例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置から下流の分散されたＸ線のシミュレーション光線追跡を概略的に示す図である。

【図10】本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された例示的な装置を概略的に示す図である。

【図11】本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された別の例示的な装置を概略的に示す図である。

【図12】本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された別の例示的な装置を概略的に示す図である。

【図13A】本明細書に記載の特定の実現による、Ｘ線源と結晶解析装置との間に試料を有するように構成された例示的な装置の、接平面及びサジタル平面を概略的に示す図である。

【図13B】本明細書に記載の特定の実現による、結晶解析装置と空間分解検出器との間に試料を有するように構成された例示的な装置の、接平面及びサジタル平面を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

詳細な説明
概観
良質な及び高スループットのＸＡＳ測定のために実験室Ｘ線源を使用するＸＡＳシステムには、いくつかの課題がある。これらの課題は、主に、実験室Ｘ線源及び既存のＸＡＳシステム設計に根ざしている。Ｘ線源に関連する課題には、以下のものが含まれる。

【0013】

・長い測定時間をもたらす低いＸ線源輝度、
・高いブラッグ角で動作する結晶解析装置、源から結晶への大きい解析装置距離、又はそれらの組合せを必要とする、大きいＸ線源スポットサイズ、
・ＸＡＳ測定に有用ではない拡大されたＸ線エネルギー範囲にわたる狭い特性スペクトル線の存在、並びに
・ＸＡＳ測定に有用なＸ線の生成を減少させる、結晶解析装置によって反射され得る高次高調波を最小化するための最大電子加速電圧への制約。

【0014】

高いブラッグ角で動作する結晶解析装置に関連する問題には、過度に狭いエネルギーバンド幅を有する、結晶解析装置の高いミラー指数の結晶面の使用と、結晶解析装置のより高いミラー指数の結晶面によって反射される高次高調波、及び／又は結晶解析装置のより低いミラー指数の結晶面によって反射される（ｎが整数の分数である）低次高調波に起因するスペクトル汚染と、結晶解析装置ごとの、制限されたＸ線調整Ｘ線範囲と、測定されるＸ線エネルギーにわたる試料上の大きいビームサイズ変化と、が含まれる。Ｘ線エネルギーの、より高次及び／又はより低次の高調波は、ＸＡＳ測定の信号対雑音比を減少させるのであり、ＸＡＳ測定の質及びスループットの実質的な減少をもたらす可能性がある。この問題はまた、透過モードＸＡＳ測定において透過させられるＸ線を測定するために使用される、Ｘ線検出器に課題を課す。

【0015】

さらに、いくつかの問題は、正確なＸ線スペクトル測定を妨げる可能性があり、１）測定中におけるＸ線源、結晶解析装置、及び検出器の間の相対位置の変化と、２）結晶解析装置の角度安定性と、３）測定中におけるＸ線源のＸ線スペクトルの変化と、が含まれる。

【0016】

本明細書に記載の特定の実現は、有利なことに、正確なＸ線スペクトル測定を提供するためにこれらの問題のうちの少なくともいくつかを回避する。さらに、本明細書に記載の特定の実現は、Ｘ線源から放出されるＸ線の、大きい立体角を収集することによって、より高いデータ収集速度を達成する。

【0017】

１９７０年代及び１９８０年代に、材料解析のためのＸ線吸収分光法の能力と実験室ベースのＸＡＳシステムの利便性との認識によって、多くの実験室ＸＡＳシステムが学術団体によって開発された。リガクは、商用の実験室ＸＡＳシステムのモデルをいくつか開発したが、しばらく前にそれらを放棄した。ほとんどの実験室ＸＡＳシステムは、電子衝撃実験室Ｘ線源、ローランド円の幾何学的形状で動作するように設計された円筒状に湾曲した結晶、及び単一要素（例えば点）Ｘ線検出器（例えば、イオン化チャンバ又は比例計数管など）を使用する。ＸＡＳスペクトルは、典型的には、１点ずつＸ線エネルギーを走査することによって生成される。エネルギー走査は、ローランド円に沿って結晶と検出器の両方を移動させながら、湾曲した結晶を回転させることによって実現される。

【0018】

そのような従来の実験室アプローチは、不十分なエネルギー分解能、劣ったＸＡＳデータの質、長い測定時間、大きい照射されるエリアに関連する厳しい試料準備要件、単一スペクトルの獲得のために複数の結晶の使用を必要とすること、並びに標準的な動作についての製造困難性（例えば、ローランド円に沿って重い回転するアノードＸ線源を移動させること、及び／又は関心のある試料がインサイチュ環境に置かれている場合に困難である、試料を移動させること、に関連する課題）を含む、欠点をこうむった。それらの欠点は、シンクロトロンＸ線源ベースのＸＡＳ設備の利用可能性の増大と相まって、実験室ベースのＸＡＳの開発の衰退をもたらした。

【0019】

図１は、２種類の結晶解析装置、Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置（左）及びＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置（右）を概略的に示す。より早期のシステムでは、結晶は、円筒状に湾曲していたのであり、１つの次元では平坦で、他の次元では円筒の一部のように曲がっていた。Ｊｏｈａｎｎ型とＪｏｈａｎｓｓｏｎ型の結晶は、広がり誤差が異なる。Ｊｏｈａｎｎ型結晶については、中心から離れた結晶上の反射点は、ローランド円の外側にあり（図１を見られたい）、そのため、結晶の網状平面によってそれら非中心点で反射されたＸ線は、異なる点に集束され、幾何学的形状から生じる集束収差（例えば、Ｊｏｈａｎｎ誤差であり、集束誤差とも呼ばれる）を引き起こす。これらの集束収差は、エネルギー分解能の劣化をもたらし、これは、ブラッグ角θ_Ｂに依存するのであり、かつ以下の式で表すことができる。

【0020】

【数2】

【0021】

式中、ｌは、ローランド円に沿った結晶サイズ（例えば幅）であり、Ｒは、ローランド円直径である。この関係は、より低いブラッグ角では集束収差が急速に増加すること、及び、したがって、θ_Ｂのコタンジェントが小さい場合には、（通常は７０度よりも大きい）より高いブラッグ角を使用して高エネルギー分解能測定が実行されることを含意する。比較すれば、Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置は、結晶が、その表面がローランド円に一致しかつＪｏｈａｎｓｓｏｎ型結晶のすべての点がローランド円上に合致するように、研削されているから、Ｊｏｈａｎｎ集束収差をこうむらない（図１を見られたい）。

【0022】

ワシントン大学のＪｅｒｒｙ Ｓｅｉｄｌｅｒ教授が主導するグループによって開発された例示的な実験室ＸＡＳシステムは、球状に湾曲した（例えば、円筒状に湾曲した単一の曲がった状態ではなく、二重に曲がった）Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置及びシリコンドリフト検出器を含む、最近開発された市販のＸ線構成要素を有する従来の実験室Ｘ線源に基づいている。（例えば、５５度以上の）大きいブラッグ角は、Ｊｏｈａｎｎ集束誤差の結果として生じる結晶解析装置によって反射されるＸ線の最小のエネルギー広がりを達成するために使用され、エネルギー広がりΔＥは、

【0023】

【数3】

【0024】

によって与えられ、式中、Ｅは、Ｘ線エネルギーであり、Δｗは、結晶によって見られる通りの、Ｘ線源の角度幅である。高いブラッグ角の使用は、（有限の源スポットサイズからの源広がり、及びＪｏｈａｎｎ誤差を最小化するから）高いエネルギー分解能を可能にする。

【0025】

図２は、４００ミクロンのＸ線源スポットサイズ及び５００ミリメートルのローランド円直径（２Ｒ）での、８ｋｅＶのＸ線についての、ブラッグ角θ_Ｂの関数としての、例示的な計算されたエネルギー広がりΔＥのプロットである。角度寄与（Δｗ）は、Ｘ線源スポットサイズを、Ｘ線源から結晶までの距離（２・Ｒ・ｓｉｎθ_Ｂと同等である）で除算したものである。図２に示すように、高いブラッグ角は、大きいＸ線源について使用され、８ｋｅＶのＸ線に対する２ｅＶのエネルギー分解能は、７３度以上の角度において達成される。

【0026】

高いブラッグ角では、良質な単結晶材料（例えば、Ｓｉ及びＧｅ）の高いミラー指数の回折面が、典型的には使用され、これは、いくつかの重大な欠点をもたらす。高いミラー指数の結晶の反射は、非常に狭いダーウィン幅を有し、これは、結晶のエネルギーバンド通過が、ほとんどのＸＡＳ測定について望まれるＸ線エネルギー分解能よりも実質的に小さいことを意味する（例えば、約２ｋｅＶのＸＡＮＥＳについては０．５ｅＶぐらい、ＸＡＮＥＳのより高いエネルギー吸収端については１ｅＶ～４ｅＶ）。したがって、高いミラー指数の結晶は、有用な源であるＸ線の大きな損失を、したがって源であるＸ線の無駄をもたらす、過度に狭いエネルギーフィルタとして作用する。さらに、高次高調波を含む望ましくないＸ線は、より低いミラー指数の面よりも、より高いミラー指数の結晶面を有する結晶解析装置によって反射される可能性があり、結果としてＸＡＳスペクトルのより低い質がもたらされる。

【0027】

高いブラッグ角を使用することの、別の主な欠点は、複数の結晶の使用である。高いブラッグ角における結晶回転の１度当たりのエネルギー変化は、低いブラッグ角におけるよりも実質的に小さく、結果的に結晶解析装置ごとのエネルギーカバレッジが制限される。したがって、動作エネルギー範囲をカバーするために多くの結晶解析装置が利用される。例えば、３０度のブラッグ角及び８ＫｅＶのＸ線については、結晶の回転は、１度当たり約２３６ｅＶをカバーするが、一方、８５度においては、結晶の回転は、１度当たり約１２．４ｅＶしかカバーしない。したがって、約１００ｅＶカバレッジの測定については、より低いブラッグ角の使用は、カバーされる範囲を容易に満たすが、より高いブラッグ角ではそうではない。元素の周期表のうちの大きな部分に対処できる広いエネルギーカバレッジ（例えば、２～２０ｋｅＶ）を有するそのようなシステムは、非現実的に多数である結晶の使用によって、扱いにくく高価になるであろう。さらに、試料上のビームサイズはまた、より高いブラッグ角においては、より低いブラッグ角におけるよりも実質的に速くＸ線エネルギーと共に変化し、均質な試料（例えば、良好な試料均一性）の使用、又は不均質な試料によるＸＡＳスペクトルのより低い質につながる。

【0028】

１９７０年代及び１９８０年代の実験室ベースのＸ線システムに存在した、重要な課題は、信号を汚染する高調波の存在であった。そのようなより早期のシステムは単純に、スペクトルの汚染を回避するために、最低のより高次の高調波の、エネルギー未満の、電子加速電圧（例えば、ｋＶｐ）でＸ線源を動作させた。電子衝撃によって生成される制動放射Ｘ線の量は、加速電圧に比例するから、加速電圧のこの低減は、Ｘ線源効率を犠牲にして行われた。Ｘ線源をより高い効率で動作させるために、Ｓｅｉｄｌｅｒのグループは、ＸＡＳスペクトルに対する高調波汚染の問題を回避するためにシリコンドリフト検出器（ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｒｉｆｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＳＤＤ）を使用するが、しかし新しい問題が持ち込まれる。第１に、ＳＤＤの活性領域の寸法は、典型的には非常に小さく、直径４～１２ｍｍぐらいであり、これは、ローランド円平面に対して垂直な方向に沿って結晶解析装置によって反射されるビームよりもはるかに小さいのであり得、したがって長いデータ収集時間をもたらす。検出器のサイズは、ポイント・ツー・ポイントの集束を利用するから、ＳＤＤの使用はまた、そのシステム設計を、球状に湾曲したＪｏｈａｎｎ結晶解析装置（ｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ ｂｅｎｔ Ｊｏｈａｎｎ ｃｒｙｓｔａｌ ａｎａｌｙｚｅｒ：ＳＢＣＡ）を使用することに制限する。Ｊｏｈａｎｎの広がり誤差に起因して、それらのシステムは、高いブラッグ角での動作に制限される。ＳＤＤの別の問題は、許容可能な線形性での最大計数速度が毎秒１００万未満であり、それらの使用を、より低い計数速度を有するシステムに制限することである。

【0029】

本明細書で開示される特定の実現は、上述の以前の実験室ＸＡＳシステムの問題のうちの少なくともいくつかを回避し、及び格別の能力を有する実験室ＸＡＳシステムを可能にする、実験室ＸＡＳシステム（例えば装置）を提供する。

【0030】

本明細書の説明では、ローランド円の平面を接平面と呼び、接平面に沿った方向を接線方向と呼び、接平面に対して垂直な方向をサジタル方向と呼ぶ。

【0031】

特定の厚さの所与の試料についての単位エネルギーバンド幅当たりの単位時間当たりのＸ線光子の数によって与えられる、Ｘ線信号は、

【0032】

【数4】

【0033】

によって近似的に記述することができ、式中、ＳＤ及びＳＳは、それぞれ接線方向及びサジタル方向における、Ｘ線源のＸ線生成スポットサイズ（又は具体的なシステム設計に応じた検出器アパーチャのサイズ）であり、Ｂは、（Ｘ線源のＸ線生成スポットサイズＳＤ及びＳＳに依存する）Ｘ線源の輝度であり、Ｔは、試料を通るＸ線透過率であり、Ω_D及びΩ_Sは、それぞれ接平面及びサジタル方向における結晶解析装置の収集角度であり、Ｒは、（結晶反射面のミラー指数、及び使用される材料の選択に依存する）結晶解析装置の反射率であり、Ｄは、検出器の検出効率であり、ΔＥは、システムのエネルギー分解能であり、Ｍは、同時に測定される（エネルギー）スペクトルモードの数であり、同時に測定されるエネルギー範囲をΔＥで除算したものに等しい。

【0034】

エネルギー分解能ΔＥは、ＸＡＳ測定についての所望のエネルギー分解能を満たすように選択することができる。（Ｘ線源スポットサイズ、及びＸ線源と結晶解析装置との間の距離によって決定される）Ｘ線ビームの幾何学的広がり、結晶のダーウィン幅、結晶内へのＸ線の透過、並びにアパーチャの有限のサイズを含む、いくつかの要因は、以下によって近似的に表されるように、エネルギー分解能ΔＥに影響を及ぼす。

【0035】

【数5】

【0036】

式中、ω_Cは、結晶のダーウィン幅であり、μは、特定のＸ線エネルギーについての、試料の線形吸収係数である。ＸＡＮＥＳ領域内のＸＡＳ測定については、エネルギー分解能ΔＥは、コアホール広がりに起因して、吸収端に固有の放射ライン幅未満となり得る。ＸＡＮＥＳ領域よりも高いエネルギーのＥＸＡＦＳスペクトル領域内でのＸＡＳ測定については、エネルギー分解能ΔＥは、放射ライン幅よりも高く１０ｅＶまでであり得る。

【0037】

本明細書に記載の特定の実現は、具体的なＸＡＳ測定についてエネルギー分解能と測定速度との間の最適なトレードオフを得る、エネルギー分解能ΔＥを有する。エネルギー分解能が粗すぎる場合、ＸＡＳスペクトルのより細かい詳細は得られない。しかしながら、エネルギー分解能が細かすぎる場合、スペクトルの獲得に長くかかりすぎることによって、スループット損失の形で著しい不利益を受け、システムを非実用的にする。本明細書に記載の特定の実現は、スループットとエネルギー分解能との間のトレードオフを最適化する、Ｘ線源スポットサイズ、パワー負荷、結晶選択、及びアパーチャ開口部の賢明な選択を提供する。

【0038】

図３は、解析されている試料内の元素の原子番号の関数としての、Ｘ線ラインエネルギー及び放射ライン幅のプロットである。図３に示すように、放射ライン幅は、典型的には、Ｘ線吸収端のエネルギーに依存する。本明細書に記載の特定の実現では、ＸＡＳシステムは、適切なＸＡＳ測定のための所望の（例えば必要とされる）エネルギー分解能と一致するエネルギー分解能を有するように構成される。例えば、放射ライン幅の０．２倍～１倍のエネルギー分解能は、具体的な用途に基づいてＸＡＮＥＳスペクトル領域内でのＸＡＳ測定のために選択することができる。より粗いエネルギー分解能は、源であるＸ線を効率的に使用してスループットを向上するために、ＥＸＡＦＳ領域のために選択することができる。

【0039】

例示的な実現
図４は、本明細書に記載の特定の実現による例示的な装置１００を概略的に示す。装置１００は、電子による衝撃の際にＸ線１１４を生成するように構成された標的１１２を備える、Ｘ線源１１０を備える。装置１００は、接平面内でローランド円１５０上のＸ線源１１０に対して相対的に位置付けられた、ローランド円半径（Ｒ）を有する結晶解析装置１２０をさらに備える。結晶解析装置１２０は、ローランド円半径の２倍（２Ｒ）に実質的に等しい曲率半径を有する、少なくとも１つの方向１２４に沿って曲がった結晶原子面１２２を備える。結晶原子面１２２は、Ｘ線源１１０からＸ線１１４を受けるように、及び受けたＸ線をブラッグの法則に従って分散する（例えば、分散されたＸ線１２６）ように、構成される。装置１００は、結晶解析装置１２０の下流側１２８から距離（Ｄ）に位置付けられた空間分解検出器１３０をさらに備え、Ｄは、２Ｒ以下である。空間分解検出器１３０は、分散されたＸ線１２６のうちの少なくとも一部を受けるように構成され、空間分解検出器１３０は、調整可能な第１のＸ線エネルギー及び／又は調整可能な第２のＸ線エネルギーを有する、複数のＸ線検出素子１３２を備える。複数のＸ線検出素子１３２は、第１のＸ線エネルギーより高い受けた分散されたＸ線１２６の測定を抑制しながら、第１のＸ線エネルギーより低いＸ線エネルギーを有する受けた分散されたＸ線１２６を測定するように、及び／又は第２のＸ線エネルギーより低い受けた分散されたＸ線１２６の測定を抑制しながら、第２のＸ線エネルギーより高いＸ線エネルギーを有する受けた分散されたＸ線１２６を測定するように、構成される。第１及び第２のＸ線エネルギーは、１．５ｋｅＶ～３０ｋｅＶの範囲で調整可能である。

【0040】

特定の実現では、ローランド円１５０は、Ｘ線１１４が当たる結晶解析装置１２０の表面の中心に接する円である。特定の実現におけるローランド円半径（Ｒ）は、１００ミリメートル未満の範囲内、１００ミリメートル～２００ミリメートルの範囲内、２００ミリメートル～３００ミリメートルの範囲内、３００ミリメートル～５００ミリメートルの範囲内、又は５００ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲内である。

【0041】

特定の実現では、装置１００は、接平面内でローランド円１５０上のＸ線源１１０に対して結晶解析装置１２０を位置付け結晶原子面１２２の曲がった方向１２４が接平面に合わせられるように、及び結晶解析装置１２０の下流側１２８から距離（Ｄ）に空間分解検出器１３０を位置付けるように構成された少なくとも１つのステージ１４０をさらに備える。例えば、少なくとも１つのステージ１４０は、（例えば、実質的に垂直なｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿って）結晶解析装置１２０の位置を調節するように構成された少なくとも１つの直線運動ステージと、（例えば、主軸の周りの実質的に垂直なピッチ、ヨー、ロール角で）結晶解析装置１２０の向きを調節するように構成された少なくとも１つの回転運動ステージとを備えることができる。別の例では、少なくとも１つのステージ１４０は、（例えば、実質的に垂直なｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿って）空間分解検出器１３０の位置を調節するように構成された少なくとも１つの直線運動ステージと、（例えば、主軸の周りの実質的に垂直なピッチ、ヨー、ロール角で）空間分解検出器１３０の向きを調節するように構成された少なくとも１つの回転運動ステージとを備えることができる。

【0042】

特定の実現では、装置１００は、Ｘ線源１１０と結晶解析装置１２０との間か又は結晶解析装置１２０と空間分解検出器１３０との間のいずれかに解析のための試料１６２を位置付けるように構成された、試料ステージ１６０をさらに備える。例えば、試料ステージ１４０は、（例えば、実質的に垂直なｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿って）試料１６２の位置を調節するように構成された少なくとも１つの直線運動サブステージと、（例えば、主軸の周りの実質的に垂直なピッチ、ヨー、ロール角で）試料１６２の向きを調節するように構成された少なくとも１つの回転運動サブステージとを備えることができる。

【0043】

特定の実現では、結晶解析装置１２０は、低いブラッグ角（例えば、１０度～６０度の範囲、１０度～４０度の範囲、１０度～３０度の範囲）で動作させられるように構成される。例えば、曲がった結晶原子面１２２は、低いミラー指数（例えば、Ｓｉ＜１１１＞、Ｓｉ＜２２０＞、Ｇｅ＜１１１＞、Ｇｅ＜４００＞）を有し、かつ少なくとも１つの方向１２４に沿って湾曲して（例えば、機械的に変形して曲がって）１００ミリメートル～２０００ミリメートルの範囲の曲率半径（２Ｒ）を有する、結晶原子面（例えば、シリコン、ゲルマニウム、及び石英からなる群から選択される単結晶材料の原子面）を備えることができる。特定の実現では、曲がった低いミラー指数の結晶原子面１２２は、低いブラッグ角において、有利なことに試料均一性の制約を緩和することができる。低いブラッグ角では、結晶解析装置１２０が回転させられる際、解析に寄与する試料１６２上のＸ線ビームサイズの変化は、小さいからである。

【0044】

特定の実現では、そのような曲がった低いミラー指数の結晶原子面１２２を使用することによって、結晶解析装置１２０は、行われるＸ線吸収分光法（ＸＡＳ）測定の所定のスペクトル領域に従って最適化された、エネルギー分解能を有することができる。例えば、エネルギー分解能は、測定される元素の放射ライン幅の０．２～１倍であるように選択することができ（例えば図３を見られたい）、ここで当該放射ライン幅は、ピーク吸収端エネルギーよりも前のプレ・エッジ・スペクトル領域及びＸ線吸収端近傍構造（ＸＡＮＥＳ）領域についての、コアホール広がりに起因し、エネルギー分解能は、ＥＸＡＦＳ領域についての放射ライン幅の１～５倍であるように選択することができる。結晶解析装置１２０のそのようなエネルギー最適化は、源であるＸ線１１４の効率的な使用、及び高速なデータ獲得速度を可能にすることができる。

【0045】

特定の実現では、曲がった低いミラー指数の結晶原子面１２２は、結晶解析装置１２０の回転の１度当たりの大きなエネルギー変化を提供し、それによって、結晶解析装置１２０がＸＡＳ測定についての所与の回転角度範囲にわたって大きなエネルギー範囲をカバーすることを可能にする。特定のそのような実現では、少数の結晶解析装置１２０を、大きなエネルギー範囲にわたるＸＡＳ測定に使用することができる。例えば、１０度～５０度の範囲のブラッグ角で動作する、１つのものがＧｅ＜１１１＞結晶原子面１２２を有し、他のものがＧｅ＜２００＞結晶原子面を有する、たった２つだけの結晶解析装置１２０は、４ｋｅＶ～２０ｋｅＶのエネルギー範囲にわたるＸＡＳ測定に十分であり得る。

【0046】

特定の実現では、曲がった結晶原子面１２２についての接平面（例えば分散面）における、源であるＸ線の収集角度（例えば効率）は、平坦な結晶原子面についてよりも大きいのであり得、それによって、接平面内のローランド円１５０において、収束する（例えば、集束される）Ｘ線ビームを生成する。例えば、ローランド円１５０上に集束されるＸ線ビーム１２６では、単一要素の検出器を使用することができる。特定の実現では、エネルギー分解能を向上するために、ローランド円１５０上で及び検出器１３０の上流側で、スリットアパーチャを使用することができる。例えば、５０ミリメートル～１００ミリメートルのオーダの結晶解析装置１２０のサイズでは、接平面内の狭いエネルギーバンド幅の約０．１ラジアン～０．３ラジアンの収集角度をもたらすことができ、これは、受入れ角度がダーウィン幅によって決定される（例えば、１０マイクロラジアン～５０マイクロラジアンの範囲内）、平坦な結晶によるよりも、２桁を超えて高いのであり得る。特定の実現では、結晶原子面１２２はまた、サジタル方向に曲がっている（例えば、湾曲している）とすることができ、それによってサジタル方向のＸ線１２６の収集角度も増加させられる。

【0047】

特定の実現では、装置１００は、円筒状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備え、これは、所与のＸ線エネルギーについて、接線方向には大きなＸ線収集角度を、しかしサジタル方向には限られたＸ線収集角度を提供し得る。特定の他の実現では、装置１００は、球状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置、球状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置、円筒状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置、又はＷｉｔｔｒｙ幾何学的形状を有する解析装置を備える。

【0048】

図５は、本明細書に記載の特定の実現による、例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０から下流の、分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。図５の例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有するのであり、Ｘ線源１１０は、接線方向に±４０ミリラジアン及びサジタル方向に±４８ミリラジアンの角度内でＸ線１１４を放出する点源、並びに８０４７ｅＶ～８０５４ｅＶの範囲のＸ線エネルギーの組として、図５の各バンドが１ｅＶエネルギーバンドに対応して、シミュレートされた。横軸は、ローランド円１５０に平行な接線方向の距離であり、縦軸は、サジタル方向の距離である。最も左のプロットでは、バンドの各々は、１つのエネルギーのＸ線を反射する結晶解析装置１２０の表面エリアに対応する。中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応し、残りのバンドは、８０４８ｅＶよりも高いエネルギーを有するＸ線に対応する。中央縞から数えたバンドの各対は、Ｘ線エネルギーの１ｅＶの増加に対応する。図５の、他のプロットは、ローランド円１５０に対して相対的な様々な場所（例えば、ローランド円１５０の内側へ２００ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５０ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５ミリメートル、及びローランド円１５０上）における、分散されたＸ線１２６の例示的なＸ線スペクトル分布を示す。

【0049】

図５に見られるように、例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、高いエネルギーのＸ線分散で、サジタル方向に広いエネルギー範囲を分散することができる。分散されたＸ線１２６は、サジタル方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を区別するために、サジタル方向に沿って位置付けられた少なくともいくつかの検出素子１３２を有する、検出器１３０によって測定することができる（例えば、十分な空間分解能を有する、サジタル方向に沿った複数の検出器素子１３２を有する、検出器１３０は、スペクトルを分解することができる）。このようにして、装置１００は、十分に高いエネルギー分解能で、有限のＸ線エネルギー範囲にわたってスペクトルを測定することができる。さらに、スペクトルを測定するための空間分解能は、検出器１３０が結晶解析装置１２０の近く（例えば、ローランド円１５０内）に位置付けられる場合、大幅に緩和することができる。

【0050】

検出素子１３２のうちのいくつか又はすべてが、関心のあるＸＡＳエネルギーバンド幅（例えば、５０ｅＶ～５ｋｅＶ）を定義するための少なくとも１つのエネルギー閾値（例えば、調整可能な第１及び第２のＸ線エネルギー）を有する、特定の実現では、ＸＡＳスペクトルの信号対雑音比は、関心のあるＸＡＳエネルギーバンド幅より高いＸ線１２６の測定を抑制（例えば、当該Ｘ線１２６を拒絶）しそれによって結晶解析装置１２０によって回折される１つ以上の高調波を抑制（例えば拒絶）することによって、及び／又は蛍光Ｘ線を抑制（例えば拒絶）することによって関心のあるＸＡＳエネルギーバンド幅より低いＸ線エネルギーを有するＸ線１２６を拒絶することによって、改善することができる。

【0051】

特定の実現では、装置１００は、球状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備え、これは、所与のＸ線エネルギー分解能について、接線方向には大きなＸ線収集角度を、及びサジタル方向にはより高いＸ線収集角度を、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０がし得るよりも提供し得る。球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、接線方向とサジタル方向の両方にＸ線エネルギー範囲を分散することができ、分散されたＸ線１２６は、接線方向に沿って、角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成された複数の検出素子１３２を有する検出器１３０によって測定することができ、高いエネルギー分解能で有限のＸ線エネルギー範囲にわたるスペクトルを実現する。

【0052】

図６は、本明細書に記載の特定の実現による、例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０から下流の、分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。図６の例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有するのであり、Ｘ線源１１０は、接線方向に±４０ミリラジアン及びサジタル方向に±４８ミリラジアンの角度内でＸ線１１４を放出する点源、並びに８０４５ｅＶ～８０４９ｅＶの範囲のＸ線エネルギーの組として、図６の各バンドが１ｅＶエネルギーバンドに対応して、シミュレートされた。横軸は、ローランド円１５０に平行な接線方向の距離であり、縦軸は、サジタル方向の距離である。最も左のプロットでは、バンドの各々は、１つのエネルギーのＸ線を反射する結晶解析装置１２０の表面エリアに対応する。中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応し、残りのバンドは、８０４８ｅＶ未満のエネルギーを有するＸ線に対応する。中央縞から数えたバンドの各対は、Ｘ線エネルギーの１ｅＶの減少に対応する。図６の、他のプロットは、ローランド円１５０に対して相対的な様々な場所（例えば、ローランド円１５０の内側へ２００ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５０ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５ミリメートル、及びローランド円１５０上）における、分散されたＸ線１２６の例示的なＸ線スペクトル分布を示す。

【0053】

図６に見られるように、分散されたＸ線１２６は、サジタル方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を区別するために、サジタル方向に沿って位置付けられた少なくともいくつかの検出素子１３２を有する、検出器１３０によって測定することができる（例えば、十分な空間分解能を有する、サジタル方向に沿った複数の検出器素子１３２を有する、検出器１３０は、スペクトルを分解することができる）。このようにして、装置１００は、十分に高いエネルギー分解能で、有限のＸ線エネルギー範囲にわたってスペクトルを測定することができる。さらに、スペクトルを測定するための空間分解能は、検出器１３０が結晶解析装置１２０の近く（例えば、ローランド円１５０内）に位置付けられる場合、大幅に緩和することができる。

【0054】

特定の実現では、装置１００は、球状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０を備え、これは、所与のＸ線エネルギー分解能について、サジタル方向には大きなＸ線収集角度を、しかし接線方向には限られたＸ線収集角度を提供し得る。球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０は、接線方向にＸ線エネルギー範囲を分散することができ、分散されたＸ線１２６は、接線方向に沿って、角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成された複数の検出素子１３２を有する検出器１３０によって測定することができ、高いエネルギー分解能で有限のＸ線エネルギー範囲にわたるスペクトルを実現する。

【0055】

図７は、本明細書に記載の特定の実現による、例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０から下流の、分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。図７の例示的な球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０は、３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有するのであり、Ｘ線源１１０は、接線方向に±４０ミリラジアン及びサジタル方向に±４８ミリラジアンの角度内でＸ線１１４を放出する点源、並びに８０２８ｅＶ～８０４８ｅＶの範囲のＸ線エネルギーの組として、図７の各バンドが４ｅＶエネルギーバンドに対応して、シミュレートされた。横軸は、ローランド円１５０に平行な接線方向の距離であり、縦軸は、サジタル方向の距離である。最も左のプロットでは、バンドの各々は、１つのエネルギーのＸ線を反射する結晶解析装置１２０の表面エリアに対応する。中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応し、残りのバンドは、８０４８ｅＶ未満のエネルギーを有するＸ線に対応する。中央縞から数えたバンドの各対は、Ｘ線エネルギーの４ｅＶの減少に対応する。図７の、他のプロットは、ローランド円１５０に対して相対的な様々な場所（例えば、ローランド円１５０の内側へ２００ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５０ミリメートル、ローランド円１５０の内側へ５ミリメートル、及びローランド円１５０上）における、分散されたＸ線１２６の例示的なＸ線スペクトル分布を示す。

【0056】

図７に見られるように、分散されたＸ線１２６は、サジタル方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を区別するために、サジタル方向に沿って位置付けられた少なくともいくつかの検出素子１３２を有する、検出器１３０によって測定することができる（例えば、十分な空間分解能を有する、サジタル方向に沿った複数の検出器素子１３２を有する、検出器１３０は、スペクトルを分解することができる）。このようにして、装置１００は、十分に高いエネルギー分解能で、有限のＸ線エネルギー範囲にわたってスペクトルを測定することができる。さらに、スペクトルを測定するための空間分解能は、検出器１３０が結晶解析装置１２０の近く（例えば、ローランド円１５０内）に位置付けられる場合、大幅に緩和することができる。

【0057】

特定の実現では、装置１００は、トロイド状に曲がった（例えば湾曲した）Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備え、これは、球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０のように、所与のＸ線エネルギー分解能について、接線方向には大きなＸ線収集角度を、しかしサジタル方向には円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０よりも高いＸ線収集角度を提供することができる。トロイド状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、接線方向とサジタル方向の両方にＸ線を分散することができ、分散されたＸ線１２６は、接線方向に沿って、角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成された複数の検出素子１３２を有する検出器１３０によって測定することができ、高いエネルギー分解能で有限のＸ線エネルギー範囲にわたるスペクトルを実現する。

【0058】

特定の実現では、Ｘ線源１１０は、電子源と、電子源からの電子によって衝撃を与えられるとＸ線を生成するように構成された少なくとも１つのアノード標的１１２（例えば、ミクロンのオーダのサイズを有する）と、を備える、高い効率（例えば、高い輝度）のＸ線源を備える。標的１１２は、標的１１２の電子衝撃によって生成される熱エネルギーを標的１１２から散逸させるように構成された、熱伝導性基材（例えば、ダイヤモンドを含む）上にあるか又はその中に埋め込むことができる。標的１１２材料の例は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ、Ｗ、ＳｉＣ、ＭｇＣｌ、又は他の金属若しくは金属含有材料が含まれるが、これらに限定されない。本明細書に記載の特定の実現と互換性のあるＸ線源１１０の例は、米国特許第１０，６５８，１４５号、第９，８７４，５３１号、第９，８２３，２０３号、第９，７１９，９４７号、第９，５９４，０３６号、第９，５７０，２６５号、第９，５４３，１０９号、第９，４４９，７８１号、第９，４４８，１９０号、及び第９，３９０，８８１号明細書によって開示されており、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0059】

特定の実現では、Ｘ線源１１０は、ＸＡＳ測定のための拡大されたＸ線エネルギー範囲にわたって連続的な（例えば滑らかな）Ｘ線エネルギースペクトルを提供するように構成された異なる材料を有する複数の標的１１２を備えることができる。特定のそのような実現は、単一標的１１２から結果として生じるＸ線１１４のスペクトルが、拡大されたエネルギー範囲にわたる特性線を含み、かつこれら特性線が、ＸＡＳ測定に適していない、単一標的材料Ｘ線源１１０の制限を克服することができる。例えば、図８は、タングステン（Ｗ）標的１１２、ロジウム（Ｒｈ）標的１１２、及びモリブデン（Ｍｏ）標的１１２からのシミュレートされたＸ線スペクトルを示す。７．５ｋｅＶと１３ｋｅＶとの間のＷ標的１１２の特性線の存在は、Ｗ標的１１２からのこのスペクトル領域をＸＡＳ測定に適さなくしている。特定の実現では、Ｗ標的１１２と、Ｒｈ標的１１２及びＭｏ標的１１２のうちの一方又は両方とを備えるＸ線源１１０は、１．５ｋｅＶ～７．５ｋｅＶ及び１３ｋｅＶ～２０ｋｅＶの範囲のためにＷ標的１１２を使用し並びに７．５ｋｅＶ～１４ｋｅＶの範囲のためにＲｈ標的１１２及び／又はＭｏ標的１１２を使用することによって、１．５ｋｅＶ～２０ｋｅＶの範囲にわたって、組み合わせられた連続的な（例えば滑らかな）エネルギースペクトルを提供することができる。標的材料の原子番号Ｚと、電子加速電圧と、に比例するＸ線生成のためには、Ｗは、より効率的であるが、Ｗ標的１１２からのＸ線スペクトルにおける特性線は、７．５ｋｅＶ～１４ｋｅＶのスペクトルを汚染する可能性があるため、Ｒｈ及び／又はＭｏ標的１１２が、このエネルギー範囲のために代わりに使用され得る。

【0060】

特定の実現では、標的１１２のサイズ及び形状は、結晶解析装置１２０のパラメータ及び特性に応じて、性能を最適化するように選択される。例えば、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０については、Ｘ線源１１０は、接線方向に沿って実質的に合わせられた第１の寸法（例えば、３ミクロン～１００ミクロンの範囲の幅）及びサジタル方向に沿って実質的に合わせられた第２の寸法（例えば、１０ミクロン～４ミリメートルの範囲の長さ）を有する長方形（例えば、線の形状）の標的１１２を備えることができる。標的１１２のサイズに起因する、所与の分数のエネルギー分解能ΔＥ／Ｅを得るための第１の寸法に対する第２の寸法の比は、（ΔＥ／Ｅ）^－１／２・ｃｏｔ（θ）に近似的に等しいのであり得、式中、θはブラッグ角である。別の例では、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０又は球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０については、標的１１２のサイズに起因する、所与の分数のエネルギー分解能ΔＥ／Ｅを得るための第１の寸法に対する第２の寸法の比は、（ΔＥ／Ｅ）^－１／２・ｃｏｔ（θ）・ｓｉｎ（θ）に近似的に等しいのであり得る。Ｘ線源スポットサイズ（例えば、標的１１２に衝撃を与える電子ビームスポットのサイズ）は、標的１１２上の電子フットプリントが１つの軸に沿って圧縮されるように出発角度で見たときの、「見かけの」源サイズである（例えば、見かけの源スポットサイズは、６度の出発角度で電子フットプリントのサイズの１／１０である）。

【0061】

図９は、本明細書に記載の特定の実現による、様々な標的１１２についての、例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０から下流の分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。図９の例示的な円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有するのであり、Ｘ線源１１０は、接線方向に±４０ミリラジアン及びサジタル方向に±４８ミリラジアンの角度内でＸ線１１４を放出するとして、並びに８０４８ｅＶ～８０５４ｅＶの範囲のＸ線エネルギーの組として、図９の各バンドが１ｅＶエネルギーバンドに対応して、シミュレートされた。図９の標的１１２については、接線方向に実質的に沿った第１の寸法は、２０ミクロンであり、サジタル方向に沿った第２の寸法の半分は、０（例えば点源）、０．２ミリメートル、１ミリメートル、及び２ミリメートルの間で様々である。横軸は、ローランド円１５０に平行な接線方向の距離であり、縦軸は、サジタル方向の距離である。点源についての最も上のプロットでは、バンドの各々は、１つのエネルギーのＸ線を反射する結晶解析装置１２０の表面エリアに対応する。中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応し、残りのバンドは、８０４８ｅＶよりも高いエネルギーを有するＸ線に対応する。中央縞から数えたバンドの各対は、Ｘ線エネルギーの１ｅＶの増加に対応する。標的１１２のＸ線源スポットサイズの他のサイズについての、他の最も上のプロット、バンドは、さほどよく定まってはいないが、しかし最大のシミュレートされたＸ線源スポットサイズとでさえも区別可能であり、約１ｅＶのエネルギー分解能が依然として達成できることを示している。図９の他のプロットは、ローランド円１５０に対して相対的な２つの異なる場所（例えば、ローランド円１５０の内側へ５ミリメートル、及びローランド円１５０上）における、Ｘ線スペクトル分布を示す。

【0062】

図９に見られるように、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０については、サジタル方向と実質的に合わせられた標的１１２の第２の寸法は、接線方向と実質的に合わせられた標的１１２の第１の寸法よりもはるかに大きいのであり得る。分散されたＸ線１２６は、サジタル方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を区別するために、サジタル方向に沿って位置付けられた少なくともいくつかの検出素子１３２を有する、検出器１３０によって測定することができる（例えば、十分な空間分解能を有する、サジタル方向に沿った複数の検出器素子１３２を有する、検出器１３０は、スペクトルを分解することができる）。図９は、エネルギー分解能を所望の値（例えば１ｅＶ）に保ちながら、Ｘ線源パワーを増加させ及びスループットを向上するために、サジタル方向に沿った標的１１２のＸ線源スポットサイズを増加させることができることを示している。例えば、ローランド円１５０に位置付けられた、高い分解能の、２次元検出器１３０は、エネルギーバンドがより明確に分離されるから、使用することができる。高い空間分解能を有する検出器１３０については、拡大されたスポットサイズ及び高いパワーを有するＸ線源１１０を、使用することができる。

【0063】

特定の実現では、Ｘ線源１１０は、サジタル平面内で標的１１２からのＸ線１１４を実質的に反射するように構成された、少なくとも１つのかすめ入射ミラーを備えることができる。例えば、標的１１４は、結晶解析装置１２０の受入れよりも大きい角度範囲を有する、Ｘ線のビーム１１４を放出することができる。かすめ入射平面ミラーの対を（例えば、Ｘ線ビームの各側に１つ）配置して、結晶解析装置１２０から外れたであろうＸ線ビームの一部を反射することができる。少なくとも１つのかすめ入射ミラーは、ローランド円１５０の近くに位置付けられた少なくとも１つの仮想の、Ｘ線の源と考えることができ、それは、中心スペクトル獲得と同時に背景を監視するために使用することができる。

【0064】

特定の実現では、空間分解検出器１３０は、画素アレイ光子計数検出器、直接変換電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）検出器（例えば、単一光子検出モードで動作するように構成されている）、相補型金属酸化物半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）検出器（例えば、単一光子検出モードで動作するように構成されている）、及び複数のシリコンドリフト検出器（例えば、互いに対して近く近接して配置されているか、又は互いと一体化されている）からなる群から選択される。例えば、空間分解検出器１３０は、１次元（ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ：１Ｄ）位置感応性検出器（例えばストリップ検出器）、又は２次元（ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ：２Ｄ）位置感応性検出器を備えることができる。特定の実現では、十分な空間分解能を有する２次元（２Ｄ）空間分解検出器１３０を大きいＸ線源スポットサイズで使用して、十分に高いエネルギー分解能を達成することができる。図４は、空間分解検出器１３０が少なくとも部分的にローランド円１５０の内側にある、例示的な実現を概略的に示すが、特定の他の実現では、空間分解検出器１３０は、少なくとも部分的にローランド円１５０上にあるか、又は少なくとも部分的にローランド円１５０の外側にある。

【0065】

特定の実現では、空間分解検出器１３０の検出素子１３２（例えば、画素、完全な検出器）は、少なくとも１つの次元において（例えば、０．２ｅＶ～３ｅＶの範囲の）所定のエネルギー分解能及び（例えば、３ｅＶ～２００ｅＶの範囲の）所定のエネルギー範囲を提供するように構成された、空間的な寸法を有する。例えば、検出素子１３２は各々、３ミクロン～２００ミクロンの範囲の接線方向に沿ったサイズ、及び３ミクロン～５０００ミクロンの範囲のサジタル方向に沿ったサイズを有することができる。特定の実現では、各検出素子１３２が、（例えば、ＸＡＮＥＳ測定についての）検出器１３０における分散されたＸ線１２６のビーム拡散の３ｅＶ未満（例えば、０．５ｅＶ～３ｅＶの範囲内）に対応するように、又は（例えば、ＥＸＡＦＳ測定についての）検出器１３０における分散されたＸ線１２６のビーム拡散の１０ｅＶ未満（例えば、１ｅＶ～１０ｅＶの範囲内）に対応することができるように、検出素子１３２は、互いから空間的に分離される。例えば、高いスループットを達成するために、装置１００は、検出器１３０によって同時に測定されるＭ個のスペクトルモード（例えばエネルギーバンド）を同時に有しながら検出器１３０によってカバーされる広さを有するＸ線スペクトルを利用するように構成され、ここでＭは、検出器１３０におけるスペクトルカバレッジを、検出素子１３２ごとのエネルギーバンド幅で除算したものによって与えられる。例えば、検出器１３０における２００ｅＶのスペクトルカバレッジ、及び検出素子１３２ごとの２ｅＶのエネルギーバンド幅については、Ｍは１００に等しい。特定の実現では、検出素子１３２は、毎秒１０^６個の光子を超える計数速度において線形性を有する（ほとんどのシリコンドリフト検出器は、毎秒５０万個の光子までしか線形ではない）。

【0066】

特定の実現では、空間分解検出器１３０は、結晶解析装置１２０からの分散されたＸ線１２６の分布を測定するように構成される。例えば、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０については、検出素子１３２は、サジタル方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成され得る。別の例では、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０については、検出素子１３２は、接線方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成され得る。別の例では、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０については、検出素子１３２のうちの少なくともいくつかは、接線方向に沿って角度的に分散されたＸ線１２６を測定するように構成され得る。この例では、各検出器素子１３２のサイズは、小さいのであり得、接線方向の検出素子サイズ（Ｄ１）は、２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・ΔＥ／Ｅ≧ｃｏｔ（θ）・Ｄ１で表され、標的１１２上のＸ線源スポットのサジタル方向に沿ったサイズ（Ｓ２）は、２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・（ΔＥ／Ｅ）^１／２≧Ｓ２で表され、式中、Ｒはローランド円半径であり、θはブラッグ角である。特定の実現では、検出器１３０の中心は、ローランド円１５０上に位置付けられる。検出素子１３２のサジタル方向に沿ったサイズ（Ｄ２）は、Ｓ２よりも小さいのであり得る。

【0067】

特定の実現では、検出素子１３２は、関心のあるエネルギー範囲の外側の、ＸＡＳ測定を劣化させるＸ線を抑制（例えば拒絶）するために、（例えば、装置１００のユーザによって選択されるか、又はコンピュータベースのコントローラによって自動的に選択される）少なくとも１つの調整可能なエネルギー閾値を有する。例えば、より高次の高調波は、測定されたスペクトルにおいて１０％の背景信号寄与を生成し得、これは、スループットを約３倍低下させ得る。特定の実現では、検出素子１３２は、調整可能な第１のＸ線エネルギーより高いＸ線１２６の測定を抑制しながら、調整可能な第１のＸ線エネルギーより低いＸ線エネルギーを有するＸ線１２６を測定するように構成される。このようにして、検出素子１３２は、結晶解析装置１２０によって回折される、より高次の高調波を抑制（例えば拒絶）することができ、それによって、測定されるＸＡＳスペクトルの質を向上する。より高いエネルギーのＸ線の測定を抑制することの別の利益は、Ｘ線源１１０を、より高いＸ線束及びスループットのために、より高い加速電圧で動作させることができることである。別の例では、ブラッグの法則を満たす低いエネルギーのＸ線（例えば、結晶解析装置１２０からの反射されたＸ線、試料１６２からの蛍光Ｘ線）は、検出器１３０によって受けられ得、背景信号に寄与し得る。特定の実現では、検出素子１３２は、調整可能な第２のＸ線エネルギーより低いＸ線１２６の測定を抑制しながら、調整可能な第２のＸ線エネルギーより高いＸ線エネルギーを有するＸ線１２６を測定するように構成される。このようにして、検出素子１３２は、背景信号と、良質なＸＡＳスペクトルを提供することとに寄与する、低いエネルギーのＸ線を抑制（例えば拒絶）することができる。特定の実現では、検出素子１３２は、調整可能な第１のＸ線エネルギーと、調整可能な第２のＸ線エネルギーの両方を有する。

【0068】

特定の実現では、検出器１３０は、結晶解析装置１２０と検出素子１３２との間にアパーチャを備える。例えば、アパーチャは、検出器１３０のエネルギー分解能を制御可能に調節するために、（例えば、装置１００のユーザによって、コンピュータベースのコントローラによって）調節可能なサイズを有するように構成され得る。別の例では、検出器１３０によって受けられるＸ線１２６の形状が、ローランド円１５０上の成分の中心合せを確実にするように、アパーチャは、構造化され（例えば、開口部のパターンを有し）得る。検出素子１３２が大きい寸法を有し、かつ標的１１２上のＸ線源スポットの接線方向のサイズが大きい、特定の実現では、検出素子１３２の前方の小さなアパーチャを使用して、小さな検出器寸法を達成することができる。

【0069】

特定の実現では、装置１００を使用して、従来のＸＡＳシステムと比較して改善された態様で、透過モードＸＡＳスペクトルを測定する。例えば、従来のＸＡＳシステムを使用して、ＸＡＳ測定について望まれるＸ線エネルギー範囲（例えば、ＸＡＮＥＳ測定については５０～１００ｅＶ、ＥＸＡＦＳ測定については３００～１０００ｅＶ）をカバーするための角度範囲にわたって結晶解析装置の角度を走査することによって、完全な透過モードＸＡＳ測定を実行することができる。対照的に、本明細書に記載の特定の実現によれば、ＸＡＳ測定は、互いに部分的にオーバーラップするエネルギー範囲を有する複数の狭いスペクトル（例えば、ＸＡＳ測定のための所望のエネルギー範囲よりも各々狭い、有限のエネルギー範囲）を同時に収集することによって行うことができる。これらの複数のスペクトルを正規化し、適切に一緒に組み合わせて、完全なＸＡＳ測定値を形成することができる。特定の実現では、オーバーラップするエネルギー範囲を有する複数のスペクトルを、収集することは、オーバーラップするエネルギー範囲を有する収集される２つのスペクトル間の、Ｘ線源の強度の変動を最小化するために使用され得る。

【0070】

別の例では、装置１００を使用して、従来のＥＸＡＦＳシステムよりも高い分解能で、ＥＸＡＦＳスペクトルを提供することができる。本明細書に記載の特定の実現によれば、（例えば、より高いエネルギー分解能のために、結晶解析装置１２０の材料と結晶原子面１１２のミラー指数とを選択することによって）放射ライン幅に等しいか又はそれより良好なエネルギー分解能でプレエッジ領域内及びＸＡＮＥＳスペクトル領域内で、並びにより粗いエネルギー分解能（例えば、３～１０ｅＶ）であるがしかしより高いＸ線束で完全なＥＸＡＦＳスペクトル領域内（例えば、吸収端から離れたスペクトル領域内）で、ＸＡＳスペクトルを収集することができる。スペクトルによる完全なＥＸＡＦＳのスペクトル領域は、スペクトルを生成するための適切な強度の正規化及びスティッチングを伴って、プレエッジ及びＸＡＮＥＳ領域で置き換えることができる。

【0071】

図１０は、本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された例示的な装置１００を概略的に示す。特定のそのような実現では、装置１００は、接線方向に小さいＸ線源スポットサイズを有する標的１１２を備えるＸ線源１１０と、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０と、接線方向及びサジタル方向のうちの少なくとも１つに空間的に分解する複数の検出素子１３２を有する、空間分解検出器１３０とを備える。Ｘ線源１１０の標的１１２は、直線形状（例えば、３ミクロン～５０ミクロンの範囲の接線方向に沿ったサイズ、及び２０ミクロン～４０００ミクロンの範囲のサジタル方向に沿ったサイズ）を有することができ、Ｘ線源１１０は、複数の標的材料を備えることができる。円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、Ｓｉ、Ｇｅ、又は石英の単結晶を備えることができ、（例えば、１５度～４０度の範囲の）低いブラッグ角で使用することができ、５０ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲のローランド円半径Ｒを有することができ、及び接線方向とサジタル方向の両方に１００ミリメートル以下の結晶サイズを有することができる。空間分解検出器１３０は、１次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）とすることができ、及びサジタル方向に沿って少なくともいくつかの検出素子１３２を備えることができる。検出素子１３２は、ＸＡＳ測定Ｘ線エネルギー範囲に対してより高いか又はより低いエネルギーを有するＸ線を抑制（例えば拒絶）するための、少なくとも１つのエネルギー閾値を有することができる。

【0072】

図１０はまた、２つの異なる位置である（ａ）点源標的１１２及び楕円形源標的１１２についてのローランド円１５０上並びに（ｂ）ローランド円１５０の内側へ５０ミリメートルにおける、空間分解検出器１３０についての、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０から下流の分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、（３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有する）図５のもの、並びに８０４７ｅＶ～８０５４ｅＶの範囲のＸ線エネルギーの組であり、図１０の各バンドは、１ｅＶエネルギーバンドに対応し、中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応する。図１０の３つのプロットの横軸は、ローランド円１５０に平行な接線方向の距離であり、縦軸は、サジタル方向の距離であり、寸法は、ミリメートル単位である。図１０に見られるように、Ｘ線エネルギー拡散は、空間分解検出器１３０の長寸法である、サジタル方向に沿っている。十分に小さいサイズの検出素子１３２を使用することによって、サブｅＶ分解能が達成される。楕円形源については、ローランド円１５０に位置付けられた空間分解検出器１３０は、２次元（２Ｄ）とすることができ、ローランド円１５０内に位置付けられた空間分解検出器１３０は、１次元（１Ｄ）とすることができる。

【0073】

特定の実現では、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備える図１０の装置１００は、次の条件、２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・ΔＥ／Ｅ≧ｃｏｔ（θ）・Ｓ１及び２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・（ΔＥ／Ｅ）^１／２≧Ｓ２を満たすことによって、（ΔＥ／Ｅ）^－１の所与のエネルギー分解能力を達成するように構成され、式中、Ｒはローランド円半径であり、θはブラッグ角であり、Ｓ１及びＳ２は、それぞれ接線方向及びサジタル方向に沿った、標的１１２のＸ線源スポットサイズである。サジタル方向に沿った、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０の幅は、Ｎ・Ｓ２に等しいとすることができ、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、エネルギー分解能ΔＥのＮ倍（例えば、Ｎは、２～１００の範囲内）に近似的に等しいＸ線エネルギー範囲にわたって、サジタル方向に沿ってＸ線１２６を受け、及び分散するように構成され得る。サジタル方向に沿った検出素子１３２の数は、Ｎ以上であり得る。空間分解検出器１３０は、結晶解析装置１２０から下流（例えば、距離Ｄが２Ｒ（例えば、ローランド円半径Ｒの２倍）未満の範囲内であり、結晶解析装置１２０の下流側から距離Ｄに位置付けることができる。ローランド円１５０に位置付けられた空間分解検出器１３０については、接平面内の検出素子１３２のサイズは、（例えば、より良好な信号対雑音比について）比較に値するものであり得、又は（測定される漂遊Ｘ線に起因して、潜在的により低い信号対雑音比を有して）Ｓ１よりも大きいのであり得る。Ｓ１よりも大きい検出素子１３２については、空間分解検出器１３０は、測定される漂遊Ｘ線の数を抑制（例えば、拒絶、低減）するために、空間分解検出器１３０の上流側（例えば、結晶解析装置１２０と検出素子１３２との間）にスリットアパーチャを備えることができる。

【0074】

図１１は、本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された別の例示的な装置１００を概略的に示す。特定のそのような実現では、装置１００は、接線方向に大きいＸ線スポットサイズを有する標的１１２を備えるＸ線源１１０と、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０と、少なくともサジタル方向に、空間的に分解する、複数の検出素子１３２（例えば、２～２０００個）を有する、空間分解検出器１３０とを備える。Ｘ線源１１０の標的１１２は、直線形状（例えば、３ミクロン～５０ミクロンの範囲の接線方向に沿ったサイズ、及び２０ミクロン～４０００ミクロンの範囲のサジタル方向に沿ったサイズ）を有することができ、Ｘ線源１１０は、複数の標的材料を備えることができる。円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、Ｓｉ、Ｇｅ、又は石英の単結晶を備えることができ、（例えば、１５度～４０度の範囲の）低いブラッグ角で使用することができ、５０ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲のローランド円半径Ｒを有することができ、及び接線方向とサジタル方向の両方に１００ミリメートル以下の結晶サイズを有することができる。空間分解検出器１３０は、１次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）とすることができ、及びサジタル方向に沿って少なくともいくつかの検出素子１３２を備えることができる。検出素子１３２は、ＸＡＳ測定Ｘ線エネルギー範囲に対してより高いか又はより低いエネルギーを有するＸ線を抑制（例えば拒絶）するための、少なくとも１つのエネルギー閾値を有することができる。

【0075】

特定の実現では、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備える図１１の装置１００は、次の条件、２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・ΔＥ／Ｅ≧ｃｏｔ（θ）・Ｄ１及び２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・（ΔＥ／Ｅ）^１／２≧Ｓ２を満たすことによって、（ΔＥ／Ｅ）^－１の所与のエネルギー分解能力を達成するように構成され、式中、Ｒはローランド円半径であり、θはブラッグ角であり、Ｄ１は、接線方向に沿った検出素子１３２のサイズであり、Ｓ２は、標的１１２上のＸ線源スポットのサジタル方向に沿ったサイズである。サジタル方向に沿った、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０の幅は、Ｎ・Ｓ２に等しいとすることができ、円筒状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、エネルギー分解能ΔＥのＮ倍（例えば、Ｎは、２～１００の範囲内）に近似的に等しいＸ線エネルギー範囲にわたって、サジタル方向に沿ってＸ線１２６を受け、及び分散するように構成され得る。サジタル方向に沿った検出素子１３２の数は、Ｎ以上であり得る。空間分解検出器１３０は、結晶解析装置１２０から下流（例えば、距離Ｄが２Ｒ（例えば、ローランド円半径Ｒの２倍）未満の範囲内であり、結晶解析装置１２０の下流側から距離Ｄに位置付けることができる。空間分解検出器１３０であって、その中心がローランド円１５０に位置付けられた空間分解検出器１３０については、サジタル方向に沿った検出素子１３２のサイズＤ２は、Ｓ２よりも小さいとすることができる。Ｄ１が２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・ΔＥ／Ｅ／ｃｏｔ（θ）よりも大きい、検出素子１３２については、空間分解検出器１３０は、測定される漂遊Ｘ線の数を抑制（例えば、拒絶、低減）するために、空間分解検出器１３０の上流側（例えば、結晶解析装置１２０と検出素子１３２との間）に、かつスリットアパーチャの長寸法をサジタル方向に沿って合わせて、スリットアパーチャを備えることができる。

【0076】

特定の実現では、装置１００は、接線方向に小さいＸ線スポットサイズを有する標的１１２を備えるＸ線源１１０と、球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０と、少なくともサジタル方向に、空間的に分解する、複数の検出素子１３２（例えば、２～２０００個）を有する、空間分解検出器１３０とを備える。Ｘ線源１１０の標的１１２は、３ミクロン～５０ミクロンの範囲の接線方向に沿ったサイズ、及び２０ミクロン～１０００ミクロンの範囲のサジタル方向に沿ったサイズを有することができ、Ｘ線源１１０は、複数の標的材料を備えることができる。球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０は、Ｓｉ、Ｇｅ、又は石英の単結晶を備えることができ、５０ミリメートル～１０００ミリメートルの範囲のローランド円半径Ｒを有することができ、及び接線方向とサジタル方向の両方に１００ミリメートル以下の結晶サイズを有することができる。空間分解検出器１３０は、１次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）とすることができ、及びサジタル方向に沿って少なくともいくつかの検出素子１３２を備えることができる。検出素子１３２は、ＸＡＳ測定Ｘ線エネルギー範囲に対してより高いか又はより低いエネルギーを有するＸ線を抑制（例えば拒絶）するための、少なくとも１つのエネルギー閾値を有することができる。

【0077】

特定の実現では、球状に曲がったＪｏｈａｎｓｓｏｎ結晶解析装置１２０を備える装置１００は、次の条件、２・Ｒ・ｓｉｎ（θ）・ΔＥ／Ｅ≦ｃｏｔ（θ）・Ｓ１及び２・Ｒ・ｓｉｎ^２（θ）・（ΔＥ／Ｅ）^１／２≧Ｓ２を満たすことによって、（ΔＥ／Ｅ）^－１の所与のエネルギー分解能力を達成するように構成され、式中、Ｒはローランド円半径であり、θはブラッグ角であり、Ｓ１及びＳ２は、それぞれ接線方向及びサジタル方向に沿った、標的１１２上のＸ線源スポットのサイズである。空間分解検出器１３０は、結晶解析装置１２０から下流（例えば、距離Ｄが２Ｒ（例えば、ローランド円半径Ｒの２倍）未満の範囲内であり、結晶解析装置１２０の下流側から距離Ｄに位置付けることができる。検出素子１３２は、接線方向に沿って空間分解検出器１３０によって受けられる分散されたＸ線１２６を測定するように構成され得る。特定の実現では、空間分解検出器１３０は、接線方向に沿って合わせられた検出素子１３２を有する、結晶解析装置１２０の近く（例えば、ローランド円１５０内）に位置付けられた１次元（１Ｄ）位置感応性検出器であり、一方、特定の他の実現では、空間分解検出器１３０は、ローランド円１５０の近く（例えば、ローランド円１５０上）に位置付けられた２次元（２Ｄ）位置感応性検出器である。

【0078】

図１２は、本明細書に記載の特定の実現による、ＸＡＳ測定のために構成された別の例示的な装置１００を概略的に示す。特定のそのような実現では、装置１００は、Ｘ線源１１０と、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０と、複数の検出素子１３２を有する、空間分解検出器１３０とを備える。図１２はまた、２つの異なる位置である（ａ）ローランド円１５０上及び（ｂ）ローランド円１５０の内側へ２００ミリメートルにおける、空間分解検出器１３０についての、球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０から下流の分散されたＸ線１２６のシミュレーション光線追跡を概略的に示す。球状に曲がったＪｏｈａｎｎ結晶解析装置１２０は、３００ミリメートルに等しいローランド円半径Ｒ、及び６００ミリメートルに等しい結晶面曲げ半径２Ｒを有する。図１２のバンドのＸ線エネルギーの組は、８０２８ｅＶ～８０５２ｅＶの範囲内であり、図１２の各バンドは、１ｅＶエネルギーバンドに対応し、中央のバンドは、８０４８ｅＶのエネルギーを有するＸ線に対応する。ローランド円１５０上に位置付けられた空間分解検出器１３０については、Ｘ線エネルギーの範囲の分散は、約４００ミクロン上のみであり、測定されたＸＡＳスペクトルのエネルギー分解能を劣化させるスペクトルぼやけが、生じる可能性がある。ローランド円の内側へ２００ミリメートルに位置付けられた、空間分解検出器１３０については、対応するＸ線エネルギー分散は、数ミリメートルにわたって伸びており、画素化される検出器を使用して分解されることができる。エネルギー分散は、特定の実現では、ローランド円１５０上の焦点から十分に遠くに（例えば、ローランド円１５０の内側、又はローランド円１５０の外側のいずれかに）空間分解検出器１３０を配置することによって達成される。

【0079】

特定の実現では、試料１６２に照射されるＸ線エネルギーは、試料１６２の場所に応じて様々であり得る。図１３Ａは、本明細書に記載の特定の実現による、Ｘ線源１１０と結晶解析装置１２０との間に試料１６２を有するように構成された例示的な装置１００の、接平面及びサジタル平面を概略的に示す。図１３Ｂは、本明細書に記載の特定の実現による、結晶解析装置１２０と空間分解検出器１３０との間に試料１６２を有するように構成された例示的な装置１００の、接平面及びサジタル平面を概略的に示す。図１３Ａ及び図１３Ｂの例示的な装置１００については、空間分解検出器１３０の検出素子１３２は、試料１６２のそれぞれの領域に対応するＸ線吸収を測定することができる。特定の実現では、十分に大きい範囲にわたってＸ線エネルギーを走査することによって、試料１６２のスペクトル画像を得ることができる（例えば、Ｘ線イメージング分光法）。

【0080】

一般的に使用される用語は、理解を容易にするために、特定の実現のシステム及び方法を説明するために使用されるが、これらの用語は、それらの最も広い合理的な解釈を有するように、本明細書において使用される。本開示の様々な態様は、例示的な例及び実現に関して説明されているが、開示された例及び実現は、限定するものとして解釈されるべきではない。「できる（ｃａｎ）」、「できる（ｃｏｕｌｄ）」、「し得る（ｍｉｇｈｔ）」、又は「してもよい（ｍａｙ）」などの、条件の言葉は、別途具体的に記載されるのでもなく使用される文脈内で別途理解されるのでもない限り、特定の特徴、要素、及び／又はステップを特定の実現は含むが他の実現は含まないことを、伝えることを一般に意図している。したがって、そのような条件の言葉は、特徴、要素、及び／又はステップが１つ以上の実現のために何らかの点で必要とされることを含意することを、一般に意図していない。特に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、要素、構成要素、又はステップに非排他的に言及すると解釈されるべきであり、参照される要素、構成要素、又はステップが、存在し、若しくは利用され、又は明示的に参照されていない他の要素、構成要素、若しくはステップと組み合わされ得ることを示す。

【0081】

「Ｘ、Ｙ、及びＺのうちの少なくとも１つ」という句などの、接続的な言葉は、別途具体的に記載されるのでない限り、事項、用語などがＸ、Ｙ、又はＺのいずれかであり得ることを、伝えるために一般に使用される文脈内で理解されるべきである。したがって、そのような接続的な言葉は、特定の実現がＸのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、及びＺのうちの少なくとも１つの存在を必要とすることを含意することを、一般に意図していない。

【0082】

「近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」、「略（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ）」、及び「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語などの、本明細書で使用される、程度の言葉は、依然として所望の機能を実行するか又は所望の結果を達成する、記載された値、量、又は特性に近い、値、量、又は特性を表す。例えば、「近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」、「略（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ）」、及び「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、記載された量の±１０％以内、±５％以内、±２％以内、±１％以内、又は±０．１％以内の量を指す場合がある。別の例として、「略平行（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」及び「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、厳密に平行から±１０度、±５度、±２度、±１度、又は±０．１度だけ逸脱する値、量、又は特性を指し、「略垂直（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」及び「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という用語は、厳密に垂直から±１０度、±５度、±２度、±１度、又は±０．１度だけ逸脱する値、量、又は特性を指す。本明細書に開示される範囲はまた、任意の及びすべてのオーバーラップ、サブ範囲、及びそれらの組合せを包含する。例えば「まで（ｕｐ ｔｏ）」、「少なくとも（ａｔ ｌｅａｓｔ）」、「よりも大きい（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ）」、「未満（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ）」、「間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」などの、言葉は、記載された数字を含む。本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｓａｉｄ」の意味は、文脈が明らかに別途指示するのでない限り、複数の参照を含む。構造及び／又は方法は、本明細書では、順序の形容詞（例えば、第１、第２など）によってラベル付けされた要素の観点から説明されているが、順序の形容詞は、単に、１つの要素を別の要素から区別するためのラベルとして使用され、順序の形容詞は、これら要素の順序を示すためにも、それらの使用の順序を示すためにも、使用されない。

【0083】

以上、様々な構成について説明した。本明細書に開示された実現は相互に排他的ではなく、様々な配置で互いに組み合わせることができることが、理解されるべきである。これらの具体的な構成を参照して本発明を説明してきたが、説明は、本発明を例示することを意図しており、限定するものであることを意図していない。本発明の正しい趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者には様々な修正及び用途が思い浮かび得る。したがって、例えば、本明細書に開示された任意の方法又はプロセスにおいて、方法／プロセスを作り上げている行為又は動作は、任意の適切なシーケンスで実行されてもよく、任意の特定の開示されたシーケンスに必ずしも限定されない。上記で説明した様々な実現及び例からの特徴又は要素を互いに組み合わせて、本明細書に開示された実現と互換性のある、代替的な構成を生み出してもよい。実現の様々な態様及び利点が、適切な場合に説明されている。必ずしもすべてのそのような態様又は利点が任意の特定の実現によって達成されない場合があることが、理解されるべきである。したがって例えば、様々な実現は、本明細書で教示又は示唆され得る通りの他の態様又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される通りの１つの利点又は利点の群を達成又は最適化する態様で行われ得ることが、認識されるべきである。

【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13A】

【図13B】