X射線衍射裝置和x射線衍射測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)試樣照射X射線并檢測在該試樣處衍射的X射線的X射線衍射裝置和X射線衍射測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對(duì)試樣的結(jié)晶度、晶體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析的裝置之一，已知X射線衍射裝置。X射線衍射裝置對(duì)試樣照射由X射線源產(chǎn)生的X射線，將由此產(chǎn)生的衍射X射線利用檢測器進(jìn)行檢測來測定其強(qiáng)度。
[0003]圖27是表示以往的X射線衍射裝置的測定光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的示意圖。
[0004]在圖27中，在由X射線源I產(chǎn)生的X射線的放射方向上，配置有拋物面多層膜鏡2、選擇狹縫3、入射梭拉狹縫4、長度限制狹縫5以及入射狹縫6。這些結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成對(duì)放置于試樣臺(tái)7的試樣S入射X射線的入射光學(xué)系統(tǒng)。拋物面多層膜鏡2是根據(jù)需要而設(shè)置于入射光學(xué)系統(tǒng)的。
[0005]另一方面，在對(duì)試樣臺(tái)7的試樣S入射了X射線時(shí)產(chǎn)生的衍射X射線的出射方向上，配置有前級(jí)受光狹縫8、Κβ濾波器9、平板狹縫分析儀10a、受光梭拉狹縫10b、后級(jí)受光狹縫
11、衰減器(attenuator)12以及檢測器13。這些結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成使檢測器13接收從試樣臺(tái)7上的試樣S出射的衍射X射線的受光光學(xué)系統(tǒng)。平板狹縫分析儀1a是根據(jù)需要而設(shè)置于受光光學(xué)系統(tǒng)的。
[0006]能夠通過未圖示的測角儀(Gon1meter)對(duì)上述的入射光學(xué)系統(tǒng)、試樣臺(tái)7以及受光光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行變更。測角儀使入射光學(xué)系統(tǒng)和受光光學(xué)系統(tǒng)以向放置于試樣臺(tái)7的試樣S的表面入射的X射線的入射位置為旋轉(zhuǎn)中心分別各旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，由此變更它們的相對(duì)位置關(guān)系。
[0007]測角儀使入射光學(xué)系統(tǒng)和受光光學(xué)系統(tǒng)以共同的旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在該情況下，當(dāng)入射光學(xué)系統(tǒng)向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，受光光學(xué)系統(tǒng)向與該一個(gè)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)相同角度。此時(shí)，一般來說，入射光學(xué)系統(tǒng)與受光光學(xué)系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)方向上的相對(duì)位置被控制成向試樣表面入射的X射線的入射角度與在試樣表面衍射后的X射線的衍射角度之間的關(guān)系滿足Θ和2Θ的關(guān)系。
[0008]在具備包括上述結(jié)構(gòu)的測定光學(xué)系統(tǒng)的X射線衍射裝置中，一邊通過測角儀的驅(qū)動(dòng)使入射光學(xué)系統(tǒng)和受光光學(xué)系統(tǒng)同步旋轉(zhuǎn)，一邊在預(yù)先決定的掃描角度范圍內(nèi)進(jìn)行如下的測定。即，從X射線源I向試樣臺(tái)7出射的X射線經(jīng)過拋物面多層膜鏡2和選擇狹縫3后被取入到入射梭拉狹縫4。通過了入射梭拉狹縫4的X射線經(jīng)過長度限制狹縫5和入射狹縫6被照射到試樣臺(tái)7上的試樣S的表面。
[0009]另一方面，通過X射線的照射而從試樣S的表面出射的衍射X射線經(jīng)過前級(jí)受光狹縫8和Κβ濾波器9后被取入到平板狹縫分析儀1a和受光梭拉狹縫10b。通過了受光梭拉狹縫1b的衍射X射線經(jīng)過后級(jí)受光狹縫11和衰減器12后到達(dá)檢測器13，在此處檢測入射X射線的強(qiáng)度。
[0010]在上述以往的X射線衍射裝置中，在利用后級(jí)受光狹縫11來限制向檢測器13入射的X射線的射線量時(shí)，測定的分辨率(以下稱為“測定分辨率”。)根據(jù)以多大程度的狹縫寬度限制射線量而發(fā)生變化。即，在如圖28的(A)所示那樣使后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度相對(duì)窄的情況下，從測角儀的中心觀察到的X射線的取入角度變窄，因此利用檢測器13來檢測X射線時(shí)的測定分辨率相對(duì)變高。相反地，在如圖28的(B)所示那樣使后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度相對(duì)寬的情況下，從測角儀的中心觀察到的X射線的取入角度變寬，因此利用檢測器13來檢測X射線時(shí)的測定分辨率相對(duì)變低。
[0011]因而，在想要變更測定分辨率的情況下，需要改變后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度。改變后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度的方法主要有兩種。一種方法是設(shè)為能夠通過手動(dòng)插入方式來裝卸后級(jí)受光狹縫11的結(jié)構(gòu)，通過以手動(dòng)插入的方式更換狹縫來改變狹縫寬度。另一種方法是設(shè)為具備使后級(jí)受光狹縫11進(jìn)行開閉動(dòng)作的開閉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，通過該開閉機(jī)構(gòu)來改變后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0012]在以往，使用X射線衍射裝置的用戶通過狹縫的更換或開閉機(jī)構(gòu)對(duì)后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度進(jìn)行設(shè)定，使X射線衍射裝置在該設(shè)定條件下進(jìn)行動(dòng)作，由此以期望的測定分辨率進(jìn)行X射線衍射的測定。另外，在以往，還已知如下的X射線衍射裝置:作為X射線衍射裝置所具備的檢測器的結(jié)構(gòu)，采用使細(xì)長的傳感器相互鄰接地排列而成的帶型(Strip type)的傳感器結(jié)構(gòu)，用戶能夠選擇使用鄰接的哪個(gè)傳感器來進(jìn)行測定。
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-10486號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015]X射線衍射裝置中使用的檢測器根據(jù)其檢測面是否具有位置的分辨率(以下稱為“位置分辨率”。)而例如分為O維檢測器和I維檢測器。O維檢測器是檢測面不具有位置分辨率的檢測器，I維檢測器是檢測面具有一個(gè)方向的位置分辨率的檢測器。在使用這些檢測器的X射線衍射裝置中，通過如上所述那樣改變后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度，能夠變更測定分辨率。
[0016]在上述以手動(dòng)插入方式更換狹縫的類型中，為了變更測定分辨率而需要更換狹縫。但是，在調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)或試樣位置時(shí)、或者實(shí)際測定時(shí)，要頻繁地更換狹縫以與期望的測定條件相匹配。因此，通過更換狹縫來進(jìn)行的測定分辨率的變更存在費(fèi)勞力和時(shí)間的問題。
[0017]另一方面，在具備狹縫的開閉機(jī)構(gòu)的類型中，能夠通過狹縫的開閉動(dòng)作來改變狹縫寬度，因此能夠省去上述的隨著更換狹縫而花費(fèi)的勞力和時(shí)間。但是，狹縫的開閉機(jī)構(gòu)與以手動(dòng)插入方式更換狹縫的類型相比價(jià)格高，因此存在導(dǎo)致X射線衍射裝置的成本上升的問題。另外，在為了以更高的測定分辨率檢測X射線而在從試樣臺(tái)7上的試樣S去向檢測器13的X射線的光路中配置單色儀晶體、分析儀晶體的情況下，會(huì)導(dǎo)致成本進(jìn)一步上升。其原因如下。
[0018]S卩，在圖29的(A)所示的測定光學(xué)系統(tǒng)中，X射線經(jīng)過后級(jí)受光狹縫11和衰減器12后入射到測定器13。在該情況下，為了不改變后級(jí)受光狹縫11的狹縫寬度地提高測定分辨率，有效的是，如圖29的(B)所示，在比后級(jí)受光狹縫11靠前級(jí)的部分設(shè)置兩個(gè)單色儀晶體14a、14b，使X射線在各個(gè)單色儀晶體14a、14b處反射，由此去除不需要的成分。但是，在該情況下，在單色儀晶體14a、14b的設(shè)置前后，入射到檢測器13的檢測面的X射線的位置會(huì)偏移L。因此，在具備狹縫的開閉機(jī)構(gòu)的類型中，另需要移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于通過根據(jù)X射線的入射位置的偏移量L使后級(jí)受光狹縫11的狹縫位置以機(jī)械方式移動(dòng)，來使后級(jí)受光狹縫11的開閉中心位置偏移。因而，導(dǎo)致成本進(jìn)一步上升。
[0019]本發(fā)明的主要目的在于提供一種不使用后級(jí)受光狹縫就能夠變更測定分辨率、并且對(duì)于在使用后級(jí)受光狹縫的情況下無法實(shí)現(xiàn)的測定分辨率的變更也能夠靈活地應(yīng)對(duì)的X射線衍射裝置和X射線衍射方法。
[0020]用于解決問題的方案
[0021]本發(fā)明人們在將2維檢測器用作用于檢測來自試樣的X射線的檢測器的情況下，并不局限于使用該2維檢測器的主要目的、即在大范圍內(nèi)得到X射線的強(qiáng)度分布等這樣的目的，而研究了各種可能性。其結(jié)果，想出不使用后級(jí)受光狹縫而實(shí)現(xiàn)到目前為止是通過后級(jí)受光狹縫的調(diào)換或開閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行的“測定分辨率的變更”這樣的物理操作。并且，以該想法為契機(jī)，得到能夠?qū)崿F(xiàn)到目前為止不存在的X射線衍射的新測定方法的嶄新的構(gòu)思，最終想到了本申請(qǐng)發(fā)明。
[0022]本發(fā)明的第一方式是一種X射線衍射裝置，對(duì)放置于試樣臺(tái)的試樣照射由X射線源產(chǎn)生的X射線，利用檢測器來檢測在該試樣處衍射后的X射線，該X射線衍射裝置的特征在于，
[0023]所述檢測器具有由在互成直角的第一方向和第二方向上排列成2維狀的多個(gè)檢測元件形成的檢測面，按形成所述檢測面的所述多個(gè)檢測元件中的每個(gè)檢測元件，輸出與該檢測元件所接收到的X射線的強(qiáng)度相應(yīng)的檢測信號(hào)，
[0024]所述X射線衍射裝置具備:
[0025]虛擬掩模設(shè)定部，其對(duì)所述檢測器的所述檢測面設(shè)定虛擬掩模，并且至少能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸來作為所述虛擬掩模的開口條件，其中，所述虛擬掩模的開口尺寸是在所述第一方向和所述第二方向上獨(dú)立地設(shè)定的；以及
[0026]信號(hào)處理部，其根據(jù)由所述虛擬掩模設(shè)定部設(shè)定的所述虛擬掩模的開口條件對(duì)從所述檢測器輸出的所述檢測信號(hào)進(jìn)行處理。
[0027]本發(fā)明的第二方式是上述第一方式所述的X射線衍射裝置，其特征在于，
[0028]所述虛擬掩模設(shè)定部除了能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸以外，還能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口中心位置，來作為所述虛擬掩模的開口條件。
[0029]本發(fā)明的第三方式是上述第一方式或上述第二方式所述的X射線衍射裝置，其特征在于，
[0030]所述虛擬掩模設(shè)定部除了能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸以外，還能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口個(gè)數(shù)，來作為所述虛擬掩模的開口條件。
[0031]本發(fā)明的第四方式是上述第一方式?上述第三方式中的任一個(gè)方式所述的X射線衍射裝置，其特征在于，
[0032]所述虛擬掩模設(shè)定部除了能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸以外，還能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口形狀，來作為所述虛擬掩模的開口條件。
[0033]本發(fā)明的第五方式是上述第一方式?上述第四方式中的任一個(gè)方式所述的X射線衍射裝置，其特征在于，
[0034]所述虛擬掩模設(shè)定部除了能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸以外，還能夠設(shè)定所述虛擬掩模的開口的傾斜角度，來作為所述虛擬掩模的開口條件。
[0035]本發(fā)明的第六方式是上述第一方式?上述第五方式中的任一個(gè)方式所述的X射線衍射裝置，其特征在于，
[0036]還具備維數(shù)模式設(shè)定部，該維數(shù)模式設(shè)定部設(shè)定在使用所述檢測器來進(jìn)行X射線衍射的測定時(shí)應(yīng)用的維數(shù)模式，
[0037]所述信號(hào)處理部根據(jù)由所述維數(shù)模式設(shè)定部設(shè)定的所述維數(shù)模式對(duì)從所述檢測器輸出的所述檢測信號(hào)進(jìn)行處理。
[0038]本發(fā)明的第七方式是一種X射線衍射測定方法，對(duì)放置于試樣臺(tái)的試樣照射由X射線源產(chǎn)生的X射線，利用檢測器來檢測在該試樣處衍射后的X射線，并且，作為所述檢測器，使用如下的檢測器:該檢測器具有由在互成直角的第一方向和第二方向上排列成2維狀的多個(gè)檢測元件形成的檢測面，按形成所述檢測面的所述多個(gè)檢測元件中的每個(gè)檢測元件，輸出與該檢測元件所接收到的X射線的強(qiáng)度相應(yīng)的檢測信號(hào)，該X射線衍射測定方法的特征在于，包括以下步驟:
[0039]虛擬掩模設(shè)定步驟，對(duì)所述檢測器的所述檢測面設(shè)定虛擬掩模，并且至少設(shè)定所述虛擬掩模的開口尺寸