(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】2024-05-21
(45)【発行日】2024-05-29
(54)【発明の名称】Ｘ線分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 23/207 20180101AFI20240522BHJP
【ＦＩ】
G01N23/207
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021013009
(22)【出願日】2021-01-29
(65)【公開番号】P2022116700
(43)【公開日】2022-08-10
【審査請求日】2023-02-24
(73)【特許権者】
【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】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】刑部 剛
【審査官】吉田 将志
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－２５１７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１７７６８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０１－０３４６００（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１６／１０３８３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１１１８３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２６２１９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－００２６９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－００２９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２２８４５２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２３／００ － Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴニオメータと、前記ゴニオメータの回転中心に設けられた試料台と、
前記試料台に固定された試料に対し、Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料により回折されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
一対の遮蔽部材間に形成され、且つ前記Ｘ線を通過させるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構とを備え、
前記開閉機構は、前記遮蔽部材の開き幅を、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対し、一の側の前記遮蔽部材と、他の側の前記遮蔽部材とで非対称に制御する非対称制御手段を有し、
前記一対の遮蔽部材は、単一の動力を供給され、機械機構により位置が制御され、
前記非対称制御手段は、前記ゴニオメータの回転に連動して回転し、前記スリットの幅を制御するカムであって、前記一の側の遮蔽部材を駆動するカム形状と、前記他の側の遮蔽部材を駆動するカム形状とが互いに異なるカムを有することを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項2】
前記開閉機構は、前記Ｘ線源から放射されるＸ線を整形する発散スリット機構である、請求項１に記載のＸ線分析装置。
【請求項3】
ゴニオメータと、前記ゴニオメータの回転中心に設けられた試料台と、
前記試料台に固定された試料に対し、Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料により回折されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
一対の遮蔽部材間に形成され、且つ前記Ｘ線を通過させるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構とを備え、
前記開閉機構は、前記遮蔽部材の開き幅を、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対し、一の側の前記遮蔽部材と、他の側の前記遮蔽部材とで非対称に制御する非対称制御手段を有し、
前記非対称制御手段は、前記ゴニオメータの回転に連動して回転し、前記スリットの幅を制御するカムであって、前記一の側の遮蔽部材を駆動するカム形状と、前記他の側の遮蔽部材を駆動するカム形状とが互いに異なるカムを有し、
前記カムは、前記ゴニオメータの回転角が、前記Ｘ線源から前記試料台に照射されるＸ線の角度が０度及びその近傍となる回転角である際に、前記スリットを一定の幅とする円柱面を有する、Ｘ線分析装置。
【請求項4】
前記カムは、前記ゴニオメータが、前記Ｘ線源から前記試料台に照射されるＸ線の角度が負となる方向に回転した際に、前記スリットの幅を一定に保つ切り欠き面を有する、請求項３に記載のＸ線分析装置。
【請求項5】
ゴニオメータと、前記ゴニオメータの回転中心に設けられた試料台と、
前記試料台に固定された試料に対し、Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料により回折されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
一対の遮蔽部材間に形成され、且つ前記Ｘ線を通過させるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構とを備え、
前記開閉機構は、前記遮蔽部材の開き幅を、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対し、一の側の前記遮蔽部材と、他の側の前記遮蔽部材とで非対称に制御する非対称制御手段を有し、
前記非対称制御手段は、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記一対の遮蔽部材を、その全閉時の位置から対称に開閉する機構と、前記一対の遮蔽部材全体の位置を、少なくとも、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対して垂直方向に移動させる機構を含む、Ｘ線分析装置。
【請求項6】
ゴニオメータと、前記ゴニオメータの回転中心に設けられた試料台と、
前記試料台に固定された試料に対し、Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料により回折されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
一対の遮蔽部材間に形成され、且つ前記Ｘ線を通過させるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構とを備え、
前記開閉機構は、前記遮蔽部材の開き幅を、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対し、一の側の前記遮蔽部材と、他の側の前記遮蔽部材とで非対称に制御する非対称制御手段を有し、
αをＸ線分析装置の設計時において想定した試料の幅に対する前記試料の幅の比としたときに、前記非対称制御手段は、前記スリットの幅を、互いに異なる複数のαに対して、前記ゴニオメータの回転角のα倍となる回転角に応じて制御する、Ｘ線分析装置。
【請求項7】
αを前記Ｘ線分析装置の設計時において想定した試料の幅に対する前記試料の幅の比としたときに、前記非対称制御手段は、前記カムの回転速度を、互いに異なる複数のαに対して、前記ゴニオメータの回転角のα倍となる回転角に応じて回転させる変速機を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載のＸ線分析装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、標本を第一位置から第二位置へ第一角速度で回転させる回転装置と、X線がその窓を通過するようにＸ線源と標本との間に設けた回折スリットを有し、スリットと標本を共に回転させ標本の回転中のその被照部分が実質的に一定となるように該第一角速度よりも遅い第二角速度で回折スリットを回転させるＸ線回折装置が記載されている。
【0003】
特許文献２には、Ｘ線ビームを所定幅に規制すると共にその規制幅を調節可能なスリット装置であって、一対のスリット部材と、各スリット部材と一体なカムフォロワ部材と、それらのカムフォロワ部材の間に配置されて回転するカムを有し、カムの回転によりスリット部材が開閉するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭５０－６３９８２号公報
【文献】特開平８－２６２１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の発明者は、Ｘ線回折装置において、特にＸ線を低角度にて試料に入射させる場面を想定すると、上掲の特許文献のように、単純に試料上におけるＸ線の照射幅が当該試料の幅と一致するように発散スリット機構のスリット幅を制御することによっては、なおも思わしくない事態が生じうることを見出した。
【0006】
図１は、Ｘ線回折装置において、単純に試料ＴＧ上におけるＸ線の照射幅Ｗ０が当該試料の幅Ｗと一致するように発散スリット機構ＤＳのスリット幅を制御した場合の幾何学的関係を説明する図である。同図では、Ｘ線源Ｆから放射され、発散スリット機構ＤＳにより整形されたＸ線の光束ＬＦが、所定の距離離された地点のゴニオメータヘッドに固定された、幅Ｗの試料ＴＧに角度θで照射されている状況を示している。
【0007】
一般的には、光束ＬＦの光軸ＬＣは試料ＴＧの幾何学的中心Ｃを通過するように調整される。そのため、試料ＴＧの中心Ｃに対して、光軸ＬＣと試料面ＳＦとがなす角が鋭角となる側（図１中、光軸ＬＣに対して左下側。以降、「中心Ｃに対して手前側」と称する。）の光束の広がり角φＤＳ１と、光軸ＬＣと試料面ＳＦとがなす角が鈍角となる側（図１中、光軸ＬＣに対して右上側。以降、「中心Ｃに対して奥側」と称する。）の光束の広がり角φＤＳ２は通常等しく、光束ＬＦ自体の広がり角φＤＳに対し、
が成り立つ。なお、図１には便宜上、試料ＴＧの試料面ＳＦを試料ＴＧの外側に延長した仮想的な面として示している。
【数1】
【0008】
また、発散スリット機構ＤＳは、光学スリットのスリット幅を可変する機構であり、試料面ＳＦにおける光束ＬＦの照射幅Ｗ０が試料ＴＧの幅Ｗに一致するよう、角度φに応じてそのスリット幅が調整される。
【0009】
この時、広がり角φＤＳは通常十分小さい（例えば、０．５°～３°程度）ため、角度θが大きい場合には、中心Ｃに対して手前側の照射幅Ｗ１と、中心Ｃに対して奥側の照射幅Ｗ２はほぼ等しいとみなすことができ、特段の問題は生じない。
【0010】
しかしながら、角度θが小さい場合（例えば、１０°以下）には、図１に示すように、照射幅Ｗ１＜照射幅Ｗ２となり（図１ではこのような状況を誇張して描いている）、光束ＬＦによる試料面ＳＦにおける照射幅Ｗ０が、試料ＴＧの幅Ｗに等しくなるように発散スリット機構ＤＳを制御したとしても、中心Ｃに対して手前側では試料ＴＧに光束ＬＦが照射されない領域Ｒ１が生じ、また、中心Ｃに対して奥側では試料ＴＧの外側に光束ＬＦが照射される領域Ｒ２が生じてしまう。
【0011】
そこで、領域Ｒ１が生じないよう、発散スリット機構ＤＳのスリット幅を増し、広がり角φＤＳを増加させると、領域Ｒ２が拡大し、試料ＴＧの外側の部材、例えば試料台などにＸ線が照射されてしまうため、バックグラウンドノイズが増大する。逆に、領域Ｒ２が生じないよう、発散スリット機構ＤＳのスリット幅を減じ、広がり角φＤＳを減少させると、領域Ｒ１が拡大し、試料ＴＧにＸ線の光束ＬＦが照射されない領域が増大してしまうため、検出したい回折Ｘ線強度が低下する。いずれにしても、発散スリット機構ＤＳのスリット幅の単純な制御によっては、回折Ｘ線強度の低下及びバックグラウンドノイズの増加の問題を同時に解決することはできない。
【0012】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線回折装置において、回折Ｘ線強度の低下を防ぎつつ、バックグラウンドノイズの増加を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置は、ゴニオメータと、前記ゴニオメータの回転中心に設けられた試料台と、前記試料台に固定された試料に対し、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記試料により回折されたＸ線を検出するＸ線検出器と、一対の遮蔽部材間に形成され、且つ前記Ｘ線を通過させるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構とを備え、前記開閉機構は、前記遮蔽部材の開き幅を、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対し、一の側の前記遮蔽部材と、他の側の前記遮蔽部材とで非対称に制御する非対称制御手段を有する。
【0014】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記開閉機構は、前記Ｘ線源から放射されるＸ線を整形する発散スリット機構であってよい。
【0015】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記非対称制御手段は、前記ゴニオメータの回転に連動して回転し、前記スリットの幅を制御するカムであって、前記一の側の遮蔽部材を駆動するカム形状と、前記他の側の遮蔽部材を駆動するカム形状とが互いに異なるカムを有してよい。
【0016】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記カムは、前記ゴニオメータの回転角が、前記Ｘ線源から前記試料台に照射されるＸ線の角度が０度及びその近傍となる回転角である際に、前記スリットを一定の幅とする円柱面を有してよい。
【0017】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記カムは、前記ゴニオメータが、前記Ｘ線源から前記試料台に照射されるＸ線の角度が負となる方向に回転した際に、前記スリットの幅を一定に保つ切り欠き面を有してよい。
【0018】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記非対称制御手段は、前記ゴニオメータの回転角に応じて、前記一対の遮蔽部材を、その全閉時の位置から対称に開閉する機構と、前記一対の遮蔽部材全体の位置を、少なくとも、前記Ｘ線源又は前記Ｘ線検出器と前記回転中心を結ぶ直線に対して垂直方向に移動させる機構を含んでよい。
【0019】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記非対称制御手段は、前記スリットの幅を、互いに異なる複数のαに対して、前記ゴニオメータの回転角のα倍となる回転角に応じて制御してよい。
【0020】
本発明の一側面に係るＸ線分析装置では、さらに、前記非対称制御手段は、前記カムの回転速度を、互いに異なる複数のαに対して、前記ゴニオメータの回転角のα倍となる回転角に応じて回転させる変速機を有してよい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】Ｘ線回折装置において、単純に試料上におけるＸ線の照射幅が当該試料の幅と一致するように発散スリット機構のスリット幅を制御した場合の幾何学的関係を説明する図である。
【図2】本発明の実施形態に係るＸ線分析装置の例を示す概略構成図であり、（ａ）は、Ｘ線分析装置の概略システム構成を示すブロック図、（ｂ）はＸ線分析装置に含まれるＸ線回折装置の概略構成を示す。
【図3】Ｘ線回折装置のゴニオメータ、Ｘ線発生装置及び発散スリット機構の主要部を示す構成図である。
【図5】種々のカム機構により実現された非対称制御手段の例を示す図であり、（ａ）は、一対のカムフォロアのそれぞれに対して個別にカムを設けたもの、（ｂ）はカムがいわゆる円柱カムであるものを示す。
【図6】非対称制御手段のより詳細な設計を説明する図であり、（ａ）は、発散スリット機構が全閉時のカム及びカムフォロアの形状および関係を示す図、（ｂ）は、カムを回転させた様子を示す図である。
【図7】本実施形態に係る発散スリット機構と比較例に係る発散スリット機構における、試料の試料面上におけるＸ線の照射幅の回転角度θに対する変化を示すグラフである。
【図9】本実施形態のさらなる変形例に係る非対称制御手段の設計の例を示す図であり、（ａ）には、切り欠き面が円柱面に連続する平面形状である例、（ｂ）には、切り欠き面がノッチ形状である例を示す。
【図10】本実施形態のさらに別の変形例に係る非対称制御手段の機構の例を示す図である。
【図11】回転台と回転軸との回転速度の比αを可変できる非対称制御手段を備えた発散スリット機構を用いた際の試料の試料面上におけるＸ線の照射幅の回転角度θに対する変化を示すグラフである。
【図12】（ａ）は中心Ｃに対して手前側の照射幅Ｗ１と角度θ及び広がり角φＤＳ１との関係を示す図、（ｂ）は中心Ｃに対して奥側の照射幅Ｗ２と角度θ及び広がり角φＤＳ２との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
【0023】
図２は、本発明の実施形態に係るＸ線分析装置１００の例を示す概略構成図である。同図中（ａ）は、Ｘ線分析装置１００の概略システム構成を示すブロック図、（ｂ）はＸ線分析装置１００に含まれるＸ線回折装置１０１の概略構成を示す図である。
【0024】
図２（ａ）を参照し、Ｘ線分析装置１００は、Ｘ線回折装置１０１、結晶相同定装置１０２、及び表示装置１０３を含んで構成されている。なお、表示装置１０３は、例えば、フラットパネルディスプレイ装置等からなり、結晶相同定装置１０２と一体に構成されていてもよい。
【0025】
結晶相同定装置１０２は、入力手段１１１、記憶部１１２、解析部１１３、及び出力手段１１４を含んで構成されている。結晶相同定装置１０２は、一般的なコンピュータにより実現することができ、その場合、例えば、入力手段１１１及び出力手段１１４は入出力インターフェイス等、記憶部１１２はハードディスクやメモリ等、解析部１１３はＣＰＵ等から構成される。記憶部１１２には、データベースが記憶されている。データベースには、既知の複数の結晶相のＸ線回折パターンの、２θ－Ｉプロファイルにおけるピーク位置及びピーク強度比のデータが、格子面の距離ｄ対強度比Ｉのデータ（ｄ－Ｉデータ）として登録されている。記憶部１１２は、外付けのハードディスク等であってもよいし、いわゆるクラウドコンピューティングの手法により、解析部１１３及び記憶部１１２の機能の一部又は全部を、インターネット等の電気通信回線を通じて情報通信可能な外部のサーバ等の機器により実行するようにすることもできる。図２（ａ）はシステム構成を示すブロック図であるから、各ブロックにより示されるＸ線分析装置１００の各機能を奏する機器の物理的な位置に限定はない。
【0026】
解析部１１３は、Ｘ線回折装置１０１から入力手段１１１を介して入力されたＸ線回折データを、記憶部１１２に記憶する。そして、解析部１１３は、記憶部１１２に記憶されたＸ線回折データに対して情報処理を行って、処理結果を記憶部１１２に記憶し、また出力手段１１４を介して、処理結果を表示装置１０３に表示させる。
【0027】
図２（ｂ）を参照し、Ｘ線回折装置１０１は、ゴニオメータ１０４、Ｘ線発生装置１０５、発散スリット機構１０６、Ｘ線検出器１０７、制御ユニット１０８、及び入出力装置１０９を含んで構成されている。ゴニオメータ１０４は、測角器であり、その中心部には、試料１１０を搭載して回転する試料台（図示せず）が設けられている。Ｘ線発生装置１０５から発生したＸ線は、発散スリット機構１０６を通過して、同図の紙面に垂直な方向に幅の広がった、薄い帯状の光束となり、試料１１０へ照射される。Ｘ線検出器１０７は、試料１１０により回折されたＸ線を検出する。試料１１０へ照射されるＸ線の、試料１１０の格子面からの角度がθであるとき、回折角度は２θとなる。制御ユニット１０８は、コンピュータ、シーケンサ、専用回路等により構成されており、ゴニオメータ１０４、Ｘ線発生装置１０５、及びＸ線検出器１０７を制御する。入出力装置１０９は、測定条件等を制御ユニット１０８へ入力し、またＸ線検出器１０７が検出したＸ線回折データを結晶相同定装置１０２へ出力する。また、Ｘ線検出器１０７は、２次元検出器に限らず、０次元検出器又は１次元検出器を用い、試料１１０又はＸ線検出器１０７を移動又は回転させる構成であってもよい。
【0028】
図３は、Ｘ線回折装置１０１のゴニオメータ１０４、Ｘ線発生装置１０５及び発散スリット機構１０６の主要部を示す構成図である。Ｘ線発生装置１０５の構造自体は本発明の要旨との関連が薄いため、同図では詳細な構造の図示を省略し、その内部に存在するＸ線源Ｆを単にＸ線の点光源として示した。Ｘ線源Ｆ自体は、図示したように点光源と看做せるものであってもよいし、図３の紙面の垂直方向に幅を持つ線状光源であっても以降の説明に差し支えないため、これらは特に限定されない。Ｘ線源Ｆとしては、一般的なＸ線管球を使用してよく、管球の材質に関しても、いわゆるガラス管球であってもセラミック管球であっても、その他の材質であってもよい。
【0029】
ゴニオメータ１０４は、回転台１の回転中心上に設置された試料台２にＸ線解析対象となる試料１１０を回転可能に保持する。本実施形態では、試料台２は、回転台１の回転軸方向から見て、回転台１の回転中心ＯＧが、試料台２に保持された試料１１０の試料面の幾何学的な中心Ｃと一致するように配置される。そのため、回転中心ＯＧから試料１１０の両端までの距離は互いに等しい。なお、図３は、Ｘ線発生装置１０５及び発散スリット機構１０６と、試料台２上の試料１１０との相対的な回転を示しており、上述のようにゴニオメータ１０４の回転台１が回転する構成であっても、ゴニオメータ１０４の回転台１に対して、Ｘ線発生装置１０５及び発散スリット機構１０６が回転する構成であっても差し支えなく、両者に差はない。従って、回転中心ＯＧは、ゴニオメータ１０４とＸ線発生装置１０５及び発散スリット機構１０６間の相対回転の中心である。
【0030】
発散スリット機構１０６は、対向して配置される一対の遮蔽部材３間に形成されるスリットの幅を前記遮蔽部材の開閉により可変する開閉機構である。一対の遮蔽部材３は、それぞれ、互いに向かい合う端が直線形状のエッジを有し、Ｘ線を遮蔽する性質をもつ金属などの材料により作成される部材である。遮蔽部材３同士を僅かな隙間を隔てて配置することにより、一対の遮蔽部材３の直線形状のエッジが僅かな隙間を隔てて向かい合い、その間にＸ線を通過させるスリットが形成される。Ｘ線はかかるスリットを通過することにより、薄い帯状の光束に整形され、その光束の形状は、一対の遮蔽部材３の開閉機構である発散スリット機構１０６によりスリットの幅が可変されることにより制御される。直線形状のエッジの具体的形状には特に制限はないが、本実施形態では、いわゆるナイフエッジとなっている。そして、本実施形態に係る発散スリット機構１０６では、遮蔽部材３の開き幅は、Ｘ線の入射角に応じて、Ｘ線源Ｆと回転中心ＯＧを結ぶ直線Ｆ－ＯＧに対し、一の側の遮蔽部材３と、他の側の遮蔽部材３とで非対称に制御される。
【0031】
ここで、遮蔽部材３の開き幅は、発散スリット機構１０６が全閉の状態からの、図３に示した上下の遮蔽部材３それぞれの移動距離を指す。本実施形態では、発散スリット機構１０６が全閉となる際の遮蔽部材３のエッジ位置は、Ｘ線源Ｆと回転中心ＯＧを結ぶ直線Ｆ－ＯＧ上にあり、遮蔽部材３は直線Ｆ－ＯＧに垂直に移動するため、遮蔽部材３のエッジと直線Ｆ－ＯＧ間の距離が遮蔽部材３の開きに相当する。なお、遮蔽部材３のエッジと直線Ｆ－ＯＧ間の距離とは、遮蔽部材３のエッジと直線Ｆ－ＯＧに垂直となる直線とエッジ及び直線Ｆ－ＯＧそれぞれの交点間の距離を意味しており、これはエッジと直線Ｆ－ＯＧ間の最短距離に一致するとともに、図３に示した平面における直線Ｆ－ＯＧと遮蔽部材３の先端間の距離に等しい。また、発散スリット機構１０６が全閉となる際の遮蔽部材３のエッジ位置は、発散スリット機構１０６が全閉となるとしたならば、遮蔽部材３が位置するであろう仮想の位置に基づいて定められてよく、必ずしも、現実に発散スリット機構１０６が全閉となることを要しない。これは、後述するように、発散スリット機構１０６が全閉とならず、常にわずかな隙間を残すように制御される場合があるためである。
【0032】
したがって、遮蔽部材３の開き幅が、直線Ｆ－ＯＧに対し、一の側の遮蔽部材３と、他の側の遮蔽部材３とで非対称であるとは、一対の遮蔽部材３のそれぞれにおけるエッジと直線Ｆ－ＯＧ間の距離が、互いに異なっていることを意味している。図３に示した例では、直線Ｆ－ＯＧと図中上側の遮蔽部材３間の距離と、直線Ｆ－ＯＧと図中下側の遮蔽部材３間の距離が互いに異なる。
【0033】
そして、発散スリット機構１０６は、遮蔽部材３の開き幅を、直線Ｆ－ＯＧに対し、一の側の遮蔽部材３と、他の側の遮蔽部材３とで非対称に制御する非対称制御手段４を備えている。非対称制御手段４の具体的構成は必ずしも限定する必要はなく、種々の機構を用いてよい。例えば、一対の遮蔽部材３のそれぞれを駆動するサーボモータやステッピングモータなどの電動機を用意し、ボールねじ機構やウォームギア機構などを用い、遮蔽部材３の位置を独立に制御してもよい。あるいは、電動機などによる単一の動力を供給し、カム機構やリンク機構などの適宜の機械機構を用いて遮蔽部材３の位置を制御してもよい。前者の方法は遮蔽部材３の位置を自由に設定できる利点があり、後者の方法は動力源の数を少なくすることができ、コスト・スペースの点で有利である。
【0034】
ここで、発散スリット機構１０６により形成されるスリットの幅は、スリットを形成する一対の遮蔽部材３のエッジ間の距離に等しいから、それぞれの遮蔽部材３が全閉の状態から移動した距離、すなわち、各遮蔽部材３の開き幅の和に等しい。以降では、このスリットの幅のことを、単にスリット幅と称する。
【0035】
本実施形態では、非対称制御手段４として、カム機構を用いた例を説明する。非対称制御手段４は、回転軸５と、回転軸５に固定されたカム６、互いに対向してカム６をはさむように配置された一対のカムフォロア７と、カムフォロア７をカム６に押し付けるように付勢するばねなどの弾性部材８を含む。また、図４は、非対称制御手段４を含む発散スリット機構１０６を図３のＩＶ－ＩＶ線で示した方向から見た正面図であり、同図には、非対称制御手段４を構成する部材の、図３の紙面奥行き方向の位置関係が示されている。
【0036】
回転軸５が回転すると、それに伴いカム６が回転し、カム６の外周形状に追従してカムフォロア７が移動する。カムフォロア７には、遮蔽部材３が固定されており、カム６の外周形状に応じて遮蔽部材３が移動し、発散スリット機構１０６により形成されるスリットの幅が変化する。なお、図３では、カムフォロア７の移動を図３の紙面で上下方向に規制するための案内は説明を簡明にするため、図示を省略している。また、遮蔽部材３はカムフォロア７に直接固定されるように示しているが、遮蔽部材３とカムフォロア７とは一体に固定されていればその取付方法は任意であり、適宜のアームなどの別の支持部材を介して固定されていてもよい。本例ではカムフォロア７のカム６との接触面は平滑摺動面であり、潤滑油あるいはグリースにより適宜の潤滑がなされるが、これに限られず、カムフォロア７としていわゆるローラフォロアを使用してもよい。
【0037】
非対称制御手段４は遮蔽部材３に対して、図３では紙面奥方向、図４では紙面下方向に配置されており、Ｘ線源Ｆから試料１１０に照射されるＸ線の光束ＬＦを妨げないようになっている。そして、カム６の外周形状により、一の側の遮蔽部材３と、他の側の遮蔽部材３とは、直線Ｆ－ＯＧに対し非対称に制御される。すなわち、非対称制御手段４が有するカム６は、発散スリット機構１０６の一の側の遮蔽部材３（ここでは、図３の上側、図４の右側の遮蔽部材３とする）を駆動するカム形状と、他の側の遮蔽部材３（ここでは、図３の下側、図４の左側の遮蔽部材３とする）を駆動するカム形状とが互いに異なる。
【0038】
ここで、本実施形態では、カム６は回転軸５の回転中心ＯＣの周りに回転する板カムであり、一対のカムフォロア７は回転中心ＯＣを挟んで１８０度対称の位置に設けられている。そのため、手前側の遮蔽部材３と奥側の遮蔽部材３を駆動するカム形状が異なるとは、本例の場合、板カムであるカム６の外周形状が、回転中心ＯＣに対して点対称でないことを意味している。
【0039】
なお、本実施形態で示したカム６によるカム機構は、非対称制御手段４を構成するカム機構の一例である。他にも、図５に示すように、非対称制御手段４は種々のカム機構により実現することができる。
【0040】
例えば、図５（ａ）に示すように、一対のカムフォロア７のそれぞれに対して個別にカム６を設け、２つのカム６は適宜の機構により同期回転するようにしてもよい。図５（ａ）の例では、２つのカム６は歯車機構により接続され、いずれかの歯車に動力が供給されるとカム６が同期回転する機構を示しているが、これ以外にも、タイミングベルトなどのベルト機構や、動力シャフトを用いてもよい。
【0041】
あるいは、図５の（ｂ）に示すように、一対のカムフォロア７がいわゆる円柱カムであるカム６により同時に駆動されるようにしてもよい。カム６に動力が供給され円柱軸周りに回転すると、その表面に刻まれた溝の形状に応じて、カムフォロア７の位置が制御される。もちろん、図３～図５に示した例以外の形式のカム６を用いてカムフォロア７の位置を制御することも可能である。いずれの場合についても、一対のカムフォロア７を駆動するカム６のそれぞれのカム面の形状を互いに異なるものとすることで、発散スリット機構１０６の直線Ｆ－ＯＧに対して一の側の遮蔽部材３と他の側の遮蔽部材３の位置を非対称に制御できる。
【0042】
図３に戻り、ゴニオメータ１０４の回転台１及び非対称制御手段４の回転軸５には、電動機９からの回転動力が変速機１０を介して伝達される。変速機１０はここでは減速機であり、電動機９の回転を制御することにより、回転台１の回転角度θを少なくとも、０度から９０度までの範囲で調整できる。ここで、回転台１の回転角度θは、Ｘ線源Ｆと回転台１の回転中心ＯＧを結んだ直線と、試料１１０の試料面との間の角により表すこととし、角度θが０°の時は、試料１１０の真横から試料面に平行にＸ線が照射され、角度θが９０°の時は、試料１１０の試料面に垂直にＸ線が照射される場合に相当する。
【0043】
そして、本例では、回転台１及び回転軸５は、等速で同期して回転する。すなわち、回転台１が角度θだけ回転した場合には、回転軸５もまた角度θだけ回転する。しかしながら、回転台１と回転軸５との速度比は任意であってよく、カム６のカム面形状を回転台１の回転角度θに応じたものとすればよい。
【0044】
また、図３には示していないが、電動機９からの回転動力は、図２に示したＸ線検出器１０７にも供給され、回転中心ＯＧの周りにＸ線検出器１０７を回転させる。Ｘ線検出器１０７は、回転台１の回転中心ＯＧを中心に、試料１１０に照射されるＸ線（直線ＦＯＧ）に対して角度２θとなるように回転するため、回転台１とＸ線検出器１０７に供給される回転動力の角速度比は１：２になる。
【0045】
なお、ゴニオメータ１０４の回転台１と発散スリット機構１０６及びＸ線検出器１０７は、この三者が相対的に上述の幾何学的位置関係を保つように回転さえすればよいので、本例で示したように、必ずしもゴニオメータ１０４が回転する必要はない。この他にも、例えば、ゴニオメータ１０４を固定して、発散スリット機構１０６自体を回転中心ＯＧに対して角度－θとなるように回転させるなど、Ｘ線発生装置１０５及び発散スリット機構１０６、試料１１０、Ｘ線検出器１０７のいずれか２つが回転する構成であればよい。
【0046】
続いて、図６を参照し、本例で示した非対称制御手段４のより詳細な設計を説明する。図６（ａ）は、角度θが０°、すなわち、発散スリット機構１０６が全閉時のカム６及びカムフォロア７の形状および関係を示す図である。なお、同図では、遮蔽部材３は参考のため破線で示した。
【0047】
カム６は、角度θ＝０°で、長軸がＸ線の光軸（図３の直線ＦＯＧ）に一致する長円形状であり、中央の矩形部１１の図中左右両端に、その直径が矩形部１１の幅に等しい半円部１２Ａ及び１２Ｂが接続された形状となっている。また、カム６の回転中心、すなわち、回転軸５の回転中心ＯＣに対し、半円部１２Ａの中心ＯＡまでの距離ｄＡと、半円部１２Ｂの中心Ｏ
Ｂ
までの距離ｄＢは互いに異なっており、ｄＡ＞ｄＢとなっている。
【0048】
したがって、カム６は回転中心ＯＣに対して非対称であり、同図で回転中心ＯＣに対して左側に位置する、直線Ｆ－ＯＧに対して一の側の遮蔽部材３を駆動するカム形状と、回転中心ＯＣに対し右側に位置する、他の側の遮蔽部材３を駆動するカム形状とは互いに異なることとなる。本例では、ｄＢはｄＡに対して約１２％ほど小さい値に設計されている（図６ではこの差を誇張して示している）。
【0049】
かかるカム６を回転させた様子を図６（ｂ）に示した。ここでは、角度θが増加し、カム６が回転し、カムフォロア７が互いに離れる方向に移動した状態を図示している。この時、同図より明らかなように、一の側の遮蔽部材３の開きａＡが、他の側の遮蔽部材３の開きａＢより大きくなっている。
【0050】
かかる設計により、Ｘ線源Ｆから試料１１０に照射されるＸ線の試料面上における照射幅が、試料１１０の幅と高い精度で一致するように制御される。図７は、本実施形態に係る非対称制御手段４を備えた発散スリット機構１０６を用いた際の試料１１０の試料面上におけるＸ線の照射幅と、非対称制御手段４を使用せず、発散スリット機構１０６の遮蔽部材３の開きが手前側と奥側とで均等である比較例における、試料１１０の試料面上におけるＸ線の照射幅の回転角度θに対する変化を示すグラフである。
【0051】
同グラフでは、横軸に回転角度θを０°～１０°の範囲で示し、縦軸にはＸ線の手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化を、それぞれ、試料１１０の幅Ｗの半分及び全体に対する割合で示している。グラフ中破線で示している３本の曲線は、比較例における照射幅の変化であり、また、重なり合っているため１本に見えるが、実線で示している３本の曲線は本実施形態における照射幅の変化である。
【0052】
破線ａは、比較例における手前側の照射幅Ｗ１、破線ｂは、比較例における奥側の照射幅Ｗ２であり、破線ｃは、比較例における全体の照射幅Ｗ０の変化である。グラフより明らかなように、角度θが３°を下回ると、Ｘ線の照射幅が大きくなり、試料１１０以外の部分にもＸ線が照射されることになるため、バックグラウンドノイズが著しく増加していることが予想される。また、角度θが概ね５°以上となる範囲では、破線ｃが示すように、照射幅Ｗ０はおおむね試料幅Ｗと良い一致を示しているが、破線ａが示すように、手前側の照射幅Ｗ１は試料幅の半分Ｗ／２に対し約６％短く、試料１１０の端にＸ線が照射されない領域が存在することにより、回折Ｘ線強度の低下が生じていることがわかる。さらに、破線ｂが示すように、奥側の照射幅Ｗ２は試料幅の半分Ｗ／２に対し約７％長く、試料１１０の外側の試料台等にＸ線が照射されており、バックグラウンドノイズの増加が生じていることがわかる。
【0053】
これに対し、本実施形態における手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化をそれぞれ示す実線ｄ，ｅ，ｆはほぼ重なり合っており、回転角度θの０°～１０°の全範囲にわたり、試料１１０の幅Ｗの半分及び全体と精度よく一致していることがわかる。試料１１０の幅Ｗの半分及び全体に対するずれの大きさは、手前側の照射幅Ｗ１及び奥側の照射幅Ｗ２においては最大でも０．２％未満に、全体の照射幅Ｗ０においては最大でも０．１％未満にとどまり、試料１１０の試料面上にＸ線が照射されない領域は事実上なく、また、試料１１０の外側にＸ線が照射されることも事実上ないため、回折Ｘ線強度の低下を抑制しつつ、バックグラウンドノイズの増加を防止できていることがわかる。
【0054】
図８は、本実施形態の変形例に係る非対称制御手段４の設計の例を示す図であり、（ａ）は非対称制御手段４の上面図、（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線で示した方向から見た正面図である。なお、図８（ｂ）には、図８（ａ）において図示を省略した回転軸５及び弾性部材８も示されている。本変形例では、カム６には、角度θが０°とその近傍の範囲にある際に、カムフォロア７の接触面と接する円柱面１３が設けられている。この円柱面１３の中心は回転中心ＯＣと一致しており、また、この円柱面１３の直径はカム６の矩形部１１の幅及び、半円部１２Ａ，１２Ｂの直径より若干大きく、矩形部１１の側面からわずかに凸に突き出す（図８では、円柱面１３の直径を実際より誇張して描いている）。カムフォロア７と円柱面１３が接触する角度θの範囲は任意に定めてよいが、一例として、プラスマイナス１°～２°程度としてよい。
【0055】
そのため、角度θが０°とその近傍の範囲にある際には、一対のカムフォロア７間の間隔が円柱面１３により押し広げられ、遮蔽部材３がわずかに開いて、発散スリット機構１０６はスリット幅ａｉで開口する。また、カム６がさらに回転すると、カムフォロア７は半円部１２Ａ，１２Ｂと接触して、遮蔽部材３が制御下で開かれていくため、本変形例では、発散スリット機構１０６が完全に閉まることはない。
【0056】
かかる円柱状面１３を設けることにより、ゴニオメータ１０４の回転角度θが０°又は０°の近傍にある際に、薄い一定幅のＸ線を試料台２に向けて照射することができ、Ｘ線分析装置１００の設置時やメンテナンス時の各機器の位置合わせやキャリブレーションといった準備作業を円滑に行うことができる。
【0057】
図９は、本実施形態のさらなる変形例に係る非対称制御手段４の設計の例を示す図である。本変形例では、先の変形例に加え、カム６には、角度θが負となる回転角、すなわち、カム６が図９において反時計回りに回転する方向の回転角において、カムフォロア７と向き合う位置に切り欠き面１４が設けられている。この切り欠き面１４は、カム６が負方向に回転した際に、矩形部１１や半円部１２Ａ，１２Ｂがカムフォロア７と接触してこれを押し広げ、発散スリット機構１０６のスリット幅が増大するのを防ぐためのものである。
【0058】
図９の（ａ）には、切り欠き面１４が円柱面１３に連続する平面形状である例を、また、（ｂ）には、切り欠き面１４がノッチ形状である例が示されている。もちろん、切り欠き面１４の形状はここで示したもの以外のものであってもよい。切り欠き面１４が設けられていることにより、カム６の回転角度θが所定の負の範囲、例えば、－５°程度までは、発散スリット機構１０６のスリット幅は、回転角度θが０°の時のスリット幅であるａｉに等しく保たれる。
【0059】
このように切り欠き面１４を設ける理由は、例えば、Ｘ線検出器１０７として１次元検出器を使用するなどの場合、回転角度θが０°から正の範囲において回転台１を一定速度で回転させる際に、角速度一定となるまでの助走区間において発散スリット機構１０６が開いて余計なＸ線が照射されないようにするなどが挙げられる。
【0060】
図１０は、本実施形態のさらに別の変形例に係る非対称制御手段４の機構の例を示す図である。図１０に示した非対称制御手段４は、図３乃至図９に示した機構とは異なり、カム６の一の側の遮蔽部材３と他の側の遮蔽部材３を駆動するカム形状は対称である。すなわち、遮蔽部材３は回転軸５の回転中心ＯＣに対して対称に開閉する。その一方で、本機構は、回転中心ＯＣ自体を回転角度θに応じて、Ｘ線源Ｆとゴニオメータの回転中心ＯＧとを結ぶ直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動させることで、一の側の遮蔽部材３と他の側の遮蔽部材３を、直線Ｆ－ＯＧに対して非対称に制御している。
【0061】
より詳しく説明すると、図１０に示された非対称制御手段４のうち、回転軸５、カム６、カムフォロア７、弾性部材８は、図３乃至図９に示した機構において上述したものとその機能および構成は、カム６のカム形状を除き同一である。カム６のカム形状は、すでに述べたとおり、一の側の遮蔽部材３と他の側の遮蔽部材３を駆動するカム形状が対称であるから、一対の遮蔽部材３は、発散スリット機構１０６が全閉となる位置（本例では、回転中心ＯＣに一致する）に対して、対称に開閉動作する。
【0062】
その上で、回転軸５を含むカム機構全体は、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動可能に支持されている。図１０の例では、回転軸５は、直動案内１５及びネジ機構１６により、移動可能に支持される。直動案内１５は、いわゆるリニアガイドでよく、その種類は任意である。一例として、市販の光学用単軸ステージを用い、回転軸５を含むカム機構全体を同ステージ上に固定するなどしてよい。また、ネジ機構１６は、回転軸５を含むカム機構全体を直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に精密に駆動するための駆動機構の一例であり、変速機１０から入力される回転動力によるネジ軸の回転に応じて、ナットが軸方向に移動するというものである。回転軸５がナットに固定されることで、ナットの移動に伴って回転軸５を含むカム機構全体が移動する。
【0063】
回転軸５及びネジ機構１６には、電動機９からの回転動力が変速機１０を介して、必要に応じて変速され入力される。かかる機構によれば、ゴニオメータの回転角度θに応じて、一対の遮蔽部材３を、その全閉時の位置から対称に開閉し、なおかつ、一対の遮蔽部材３全体の位置を、少なくとも、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動させることにより、一の側の遮蔽部材３と他の側の遮蔽部材３は、直線Ｆ－ＯＧに対して非対称に制御される。
【0064】
なお、以上の図１０で示した機構は、同種の非対称制御手段４を実現するための一例であり、種々の変形が施されてよい。すなわち、非対称制御手段４は、一対の遮蔽部材３を、その全閉時の位置から対称に開閉する機構と、一対の遮蔽部材３全体の位置を、少なくとも、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動させる機構を備えていればよく、各々の機構の具体的構成は限定されない。例えば、一対の遮蔽部材３を、その全閉時の位置から対称に開閉する機構として、図１０に示したカム機構以外にも、リンク機構その他の機構を用いてもよいし、カム機構を用いる場合であっても、図５に示した機構その他の機構を用いてもよい。
【0065】
また、一対の遮蔽部材３全体の位置を、少なくとも、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動させる機構は、図１０に示したネジ機構１６以外にも、カム機構、リンク機構その他の機構を用いてもよいし、電動機９からの回転動力を変速機１０を介して入力するのではなく、専用の電動機を用いて、一対の遮蔽部材全体の位置を回転角度θに応じて制御してもよい。なお、一対の遮蔽部材３全体の位置は、ここでは、図１０の紙面内において、一対のプレート３の先端同士を結ぶ線分の中点として定義してよい。また、本機構が、少なくとも、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向に移動させるとの意味は、本機構による一対の遮蔽部材３全体の位置の移動方向が、少なくとも、直線Ｆ－ＯＧに対して垂直方向の成分を有している意である。したがって、一対の遮蔽部材３全体の位置は、直線Ｆ－ＯＧに対して斜め方向に移動するものであってもよいし、必ずしも直線的な移動でなくともよい。
【0066】
さらに、本実施形態に係るＸ線分析装置１００では、発散スリット機構１０６のスリット幅を、互いに異なる複数のαに対して、ゴニオメータ１０４の回転角のα倍となる回転角に応じて制御することができる。
【0067】
これはすなわち、本実施形態に即して説明するならば、非対称制御手段４により、発散スリット機構１０６は、ゴニオメータ１０４の回転台１の回転角度θに対して、Ｘ線源Ｆから照射されるＸ線の光束が、試料台２上の試料１１０の幅Ｗに合致するようにそのスリット幅が制御されている。例示した具体的構成としては、回転台１と同期して等速で回転する回転軸５により駆動されるカム６のカム形状により、回転角度θに対して発散スリット機構１０６のスリット幅が、一対の遮蔽部材３それぞれに対して定められていることになる。
【0068】
これをあえて、非対称制御手段４を、αθに対して発散スリット機構１０６のスリット幅を制御するように動作させるということである。つまり、ゴニオメータ１０４の回転台１の実際の回転角は角度θであるが、発散スリット機構１０６のスリット幅は、回転台１の回転角があたかもαθであるかのように制御されるということに他ならない。
【0069】
上述の実施形態の構成では、ゴニオメータ１０４の回転台１の回転角度θに対し、発散スリット機構１０６の非対称制御手段４の回転軸５を、α倍となる角度αθとなるように回転させればよいことになる。具体的には、回転台１と回転軸５を、独立に設けた電動機によりそれぞれ制御することによりかかる動作を実現してもよいし、図３に示す変速機１０により、電動機９から入力された回転動力の減速比を、回転台１に対するものと回転軸５に対するものとで異なるようにすることで実現してもよい。
【0070】
変速機１０を用いる場合には、回転台１と回転軸５との回転速度の比αに応じて、変速機１０自体を交換することによって上の動作を実現してもよいし、変速機１０に変速比を可変とする機構を設けることで、あらかじめ定めた任意の互いに異なる複数のαの値を選択することができるようにしたり、一定の範囲内で、αの値を連続的に変化させることができるようにしたりしてもよい。
【0071】
変速機１０があらかじめ定めた任意の互いに異なる複数のαの値を選択できる機構としては、自動二輪車などにも採用されるいわゆるドグクラッチ方式の変速機などを好適に用いることができる。また、一定の範囲内で、αの値を連続的に変化させることができる機構としては、四輪自動車などにも採用されるいわゆるＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）機構などを好適に用いることができる。
【0072】
このようにする理由は、発散スリット機構１０６のスリット幅を、ゴニオメータ１０４の回転角のα倍となる回転角に応じて制御することにより、幅の異なる試料１１０に対して、疑似的に、Ｘ線の照射幅Ｗ０を変化させることができるためである。より具体的には、当初の設計時において想定した試料１１０の幅Ｗ（これはすなわち、α＝１の際のＸ線の照射幅Ｗ０の目標値である）に対して、幅がα倍のαＷとなる試料１１０をゴニオメータ１０４に取り付けた際に、発散スリット機構１０６のスリット幅を、ゴニオメータ１０４の回転角のα倍となる回転角に応じて制御することにより、Ｘ線の照射幅を高い精度でαＷ０に一致させることができ、θの値が小さい領域においても、試料１１０の表面に無駄を生じることなくＸ線を照射して、回折Ｘ線強度の低下を抑制するとともに、試料１１０の外側にＸ線が照射されることによるバックグラウンドノイズの増加を防止できる。
【0073】
図１１は、回転台１と回転軸５との回転速度の比αを可変できる非対称制御手段４を備えた発散スリット機構１０６を用いた際の、試料１１０の試料面上におけるＸ線の照射幅の回転角度θに対する変化を示すグラフである。同グラフでは、α＝１の場合と、α＝１．２５の場合及び、α＝０．６の場合の３通りを示した。なお、グラフの表示形式は図７と同様である。
【0074】
α＝１の場合は、試料１１０の幅が、当初の設計通りのＷである場合を示しており、重なり合っているため１本に見えるが、手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化をそれぞれ実線ｄ，ｅ，ｆで示している。この実線ｄ，ｅ，ｆは図７に示したものと同じものであり、いずれも設計目標値と高い精度で一致している。また、参考のため、図７に示したものと同じ比較例における手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化を、それぞれ短破線ａ，ｂ，ｃで示した。
【0075】
α＝１．２５の場合は、試料１１０の幅が設計値Ｗに対して２５％大きい場合であり、手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化をそれぞれ破線ｇ，ｈ，ｉで示している。破線ｇより読み取れるように手前側の照射幅Ｗ１は試料１１０の手前側の実際の幅に対してやや小さく、また、奥側の照射幅Ｗ２は試料１１０の奥側の実際の幅に対してやや大きくなっているが、全体の照射幅Ｗ０はほぼ１２５％と、試料１１０の実際の幅に高い精度で一致している。また、手前側の照射幅Ｗ１及び奥側の照射幅Ｗ２のずれの大きさは、試料１１０の幅に対して高々１．７％程度であり、実用上支障をきたさない。
【0076】
α＝０．６の場合は、試料１１０の幅が設計値Ｗに対して４０％小さい場合であり、手前側の照射幅Ｗ１、奥側の照射幅Ｗ２及び全体の照射幅Ｗ０の変化をそれぞれ破線ｊ，ｋ，ｌで示している。破線ｊより読み取れるように手前側の照射幅Ｗ１は試料１１０の手前側の実際の幅に対してやや大きく、また、奥側の照射幅Ｗ２は試料１１０の奥側の実際の幅に対してやや小さくなっているが、全体の照射幅Ｗ０はほぼ６０％と、α＝１．２５の場合と同様に、試料１１０の実際の幅に高い精度で一致している。また、手前側の照射幅Ｗ１及び奥側の照射幅Ｗ２のずれの大きさは、試料１１０の幅に対して高々３％程度であり、やはり実用上支障はないものと考えられる。
【0077】
また、αの値の如何に関わらず、いずれの照射幅もθの値に対してほぼ一定値を示し、θの値によらず発散スリット機構１０６のスリット幅の制御が行えていることが見て取れる。このように、発散スリット機構１０６のスリット幅を、ゴニオメータ１０４の回転角のα倍となる回転角に応じて制御することにより、幅の異なる試料１１０を容易に取り扱うことができる。
【0078】
なお、発散スリット機構１０６のスリット幅を、ゴニオメータ１０４の回転角のα倍となる回転角に応じて制御することにより、あたかも試料１１０の幅を設計値Ｗに対してα倍のαＷと看做して取り扱うことができるのは、上述した非対称制御手段４の特定の構造に依存するものではなく、一般に成立する。そのことを、以下、図１２を参照しつつ説明する。図１２は、Ｘ線回折装置における幾何学的関係を図１に準じて説明する図であるから、同図に即して、発散スリット機構を示す符号を以下ＤＳと表すこととする。ここで、発散スリット機構ＤＳのスリット幅を、角度θのα倍にあたるαθに対して制御するものとする。
【0079】
まず説明に先立って、図１より明らかなように、Ｗ０＝Ｗ１＋Ｗ２であり、すでに説明したように、発散スリット機構ＤＳのスリット幅は、光束ＬＦの広がり角φＤＳが、角度θの時に、Ｗ０＝Ｗとなるように制御するものである。
【0080】
ここで、まず照射幅Ｗ０のうち、中心Ｃに対して手前側の照射幅Ｗ１と角度θ及び中心Ｃに対して手前側の広がり角φＤＳ１との関係を考える。この時、図１２（ａ）に示すように、中心Ｃに対して手前側の光束ＬＦの縁と試料面ＳＦとの交点をＡ１とし、直線ＦＡ１に対して中心Ｃから降ろした垂線の足をＢ１とおく。また、Ｘ線源Ｆと中心Ｃ間の長さをＲとする。このとき、
であるから、
が得られる。
【数2】
【数3】
【0081】
同様に、中心Ｃに対して奥側の照射幅Ｗ２と角度θ及び中心Ｃに対して奥側の広がり角φＤＳ２との関係を考え、図１２（ｂ）に示すように、中心Ｃに対して奥側の光束ＬＦの縁と試料面ＳＦとの交点をＡ２とし、直線ＦＡ２に対して中心Ｃから降ろした垂線の足をＢ２とおく。このとき、
であるから、
が得られる。
【数4】
【数5】
【0082】
ここで、Ｗ１、Ｗ２の逆数を考えると、
である。さらに、上式の分子を展開し、θ≫φＤＳ１、θ≫φＤＳ２であって、φＤＳ１及びφＤＳ２≒０であることから、ｓｉｎφＤＳ１及びｓｉｎφＤＳ２≒０、ｃｏｓφＤＳ１及びｃｏｓφＤＳ２≒１と看做せ、
により近似できる。
【数6】
【数7】
【0083】
そして、Ｘ線回折装置において、θ≪１と考えられるため（弧度法による。度数法表記で表すと、おおむね、θ≦１０°の範囲を考えれば実用上十分である。θ＞１０°の範囲では、発散スリット機構ＤＳのスリット幅が最大幅に達し、それ以上の制御が不要であると考えられるため、検討を要しない）、ｓｉｎθ≒θの近似ができ、φＤＳ１及びφＤＳ２を固定値と考えると、定数Ｃ１及びＣ２を用いて、
【数8】
【0084】
以上の結果を用いると、照射幅Ｗ０は、θの関数として、
で近似的に表現できることがわかる。この関係から、角度θに対し、１／α倍した角度θ／αを考えると、
が導かれ、その照射幅はα倍のαＷ０に近似できることを意味する。
【数9】
【数10】
【0085】
このことは、角度θと広がり角φＤＳ１、φＤＳ２との関係でいえば、角度θを１／α倍した際に、広がり角φＤＳ１、φＤＳ２をもともとの角度θに対して定められた値に維持すると、照射幅がα倍のαＷ０になるということである。これを角度θと広がり角φＤＳ１、φＤＳ２との関係を逆に言い換えれば、角度θに対して、広がり角φＤＳ１、φＤＳ２を角度αθに対して定められた値とすると、照射幅がα倍のαＷ０になるといえる。
【0086】
以上の考察より、θ、φＤＳ１及びφＤＳ２≪１と考えられる範囲においては、一般に、角度θに対し、広がり角φＤＳ１、φＤＳ２を、α倍である角度αθに対して定めることにより、照射幅を実用上十分な精度でα倍のαＷ０に制御することができる。
【0087】
以上の説明では、非対称制御手段４により、ゴニオメータ１０４の回転角に応じて、Ｘ線源Ｆとゴニオメータ１０４の回転中心ＯＧを結ぶ直線に対し、一の側の遮蔽部材３と、他の側の遮蔽部材３とが非対称に制御される開閉機構として、Ｘ線源Ｆと試料１１０の間に設けられる発散スリット機構１０６を例示したが、同様の非対称制御手段４が設けられる開閉機構は、発散スリット機構１０６に必ずしも限定されない。本明細書では示さなかったが、一例として、試料１１０とＸ線検出器１０７との間に設けられる開閉機構である散乱スリット機構に非対称制御手段４を設けてもよい。その場合、散乱スリット機構は、すでに説明した発散スリット機構１０６と同様に、一対の遮蔽部材を有し、ゴニオメータ１０４の回転角に応じて、Ｘ線検出器１０７とゴニオメータ１０４の回転中心ＯＧを結ぶ直線に対し、一の側の遮蔽部材と、他の側の遮蔽部材とで非対称に制御される。
【符号の説明】
【0088】
１ 回転台、２ 試料台、３ 遮蔽部材、４ 非対称制御手段、５ 回転軸、６ カム、７ カムフォロア、８ 弾性部材、９ 電動機、１０ 変速機、１１ 矩形部、１２ 半円部、１３ 円柱面、１４ 切り欠き面、１５ 直動案内、１６ ネジ機構、１００ Ｘ線分析装置、１０１ Ｘ線回折装置、１０２ 結晶相同定装置、１０３ 表示装置、１０４ ゴニオメータ、１０５ Ｘ線発生装置、１０６ 発散スリット機構、１０７ Ｘ線検出器、１０８ 制御ユニット、１０９ 入出力装置、１１０ 試料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】