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JP2007017258A - Composite analyzer and composite analyzing method - Google Patents

Composite analyzer and composite analyzing method Download PDF

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JP2007017258A
JP2007017258A JP2005198622A JP2005198622A JP2007017258A JP 2007017258 A JP2007017258 A JP 2007017258A JP 2005198622 A JP2005198622 A JP 2005198622A JP 2005198622 A JP2005198622 A JP 2005198622A JP 2007017258 A JP2007017258 A JP 2007017258A
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JP
Japan
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sample
ray
temperature
detector
thermal analysis
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Pending
Application number
JP2005198622A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeyoshi Taguchi
武慶 田口
Akashi Kishi
證 岸
Yoshihiro Takada
義博 高田
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Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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Publication date
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform X-ray diffraction measuring and thermal analytical measuring at the same time with respect to a plurality of samples. <P>SOLUTION: A first arm 20 and a second arm 22 are cooperatively rotated at the same angular velocity in mutually opposite directions at the time of X-ray diffraction measuring due to a concentration method. After the diffusion in a Z-direction is restricted with respect to the elongated linear X-ray beam 30 in the Z-direction by the solar slit 26 on an incident side, powder samples 14 and 16 are simultaneously irradiated with the X-ray beam 30. The diffracted X rays from the sample 14 and the diffracted X rays from the sample 16 are discriminatively detected at least in the Z-direction by a position responsive type X-ray detector 34 after the diffusion in the Z-direction is restricted by the solar slit 32 on a light detecting side. Further, thermal analytical measuring is performed with respect to two powder samples 14 and 16 simultaneously with the X-ray diffractive measuring. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の試料について同時にX線回折測定と熱分析測定を行う複合分析装置及び複合分析方法に関する。   The present invention relates to a composite analyzer and a composite analysis method for simultaneously performing X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement on a plurality of samples.

複数の試料について同時にX線回折測定を行うことについては,次の特許文献1に開示されている。
特開2000−338061号公報
The following Patent Document 1 discloses that X-ray diffraction measurement is performed on a plurality of samples at the same time.
JP 2000-338061 A

この特許文献1は,マトリックス状に配置された複数の試料の1列を同時にX線回折法で測定することを開示している。この特許文献1の図22は,ライン状のX線ビームを使った例を示しており,ライン状のX線ビームを湾曲結晶モノクロメータで反射させてから1列の複数の試料に照射し,複数の試料からの回折X線を,縦発散制限用のソーラースリットを通過させてから,2次元のX線検出器で検出している。このような光学系を採用することにより,複数の試料からの回折X線を,2次元のX線検出器上の異なる位置で別個に検出することができる。2次元のX線検出器としては,イメージングプレートやCCDカメラを例示している。   This Patent Document 1 discloses that one row of a plurality of samples arranged in a matrix is simultaneously measured by an X-ray diffraction method. FIG. 22 of this patent document 1 shows an example using a line-shaped X-ray beam. After the line-shaped X-ray beam is reflected by a curved crystal monochromator, a plurality of samples in one row are irradiated. Diffracted X-rays from a plurality of samples are detected by a two-dimensional X-ray detector after passing through a solar slit for limiting longitudinal divergence. By adopting such an optical system, diffracted X-rays from a plurality of samples can be separately detected at different positions on a two-dimensional X-ray detector. Examples of the two-dimensional X-ray detector include an imaging plate and a CCD camera.

また,本発明は,X線回折測定と熱分析測定を同時に実施することに関係しているが,この点については,次の特許文献2乃至特許文献4に開示されている。
特開平10−19815号公報 特開平11−132977号公報 特開平11−295244号公報
In addition, the present invention relates to performing X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement at the same time. This point is disclosed in the following Patent Documents 2 to 4.
JP-A-10-19815 JP-A-11-132777 JP 11-295244 A

特許文献2と特許文献3はX線回折測定と熱分析測定(DTAやDSC)を同時に実施することを開示しており,特に,そのための試料ホルダーの構造を開示している。特許文献4はX線回折測定と熱分析測定(DTAやDSC)を同時に実施する際の測定データ表示方法を開示している。特許文献2乃至特許文献4に記載された技術においては,熱分析測定のために測定試料と標準試料とを用いているが,X線回折測定の対象となるのは測定試料だけであり,複数の試料を同時にX線回折法で測定することは開示していない。   Patent Documents 2 and 3 disclose that X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement (DTA or DSC) are performed simultaneously, and in particular, the structure of a sample holder for that purpose is disclosed. Patent Document 4 discloses a measurement data display method when performing X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement (DTA or DSC) simultaneously. In the techniques described in Patent Document 2 to Patent Document 4, a measurement sample and a standard sample are used for thermal analysis measurement, but only the measurement sample is an object of X-ray diffraction measurement. It is not disclosed to simultaneously measure the samples by X-ray diffraction.

本発明は,さらに,位置感応型のX線検出器を用いて試料のX線回折測定を行うことに関係があるが,位置感応型のX線検出器,特に2次元CCDセンサ,を用いて回折X線を電子的に記録することは,次の特許文献5に開示されている。
特開2005−91142号公報
The present invention further relates to performing X-ray diffraction measurement of a sample using a position-sensitive X-ray detector, but using a position-sensitive X-ray detector, particularly a two-dimensional CCD sensor. Electronic recording of diffracted X-rays is disclosed in the following Patent Document 5.
JP-A-2005-91142

この特許文献5では,FFT(Full Frame Transfer/フルフレームトランスファー)型の2次元CCDセンサをTDI(Time Delay Integration)動作させることで,高速で高感度のX線回折測定を可能にしている。また,この特許文献5は,ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足した状態で粉末試料のX線回折測定を行うことも開示している。   In Patent Document 5, an FFT (Full Frame Transfer / Full Frame Transfer) type two-dimensional CCD sensor is operated by TDI (Time Delay Integration) to enable high-speed and high-sensitivity X-ray diffraction measurement. This patent document 5 also discloses that X-ray diffraction measurement of a powder sample is performed in a state where the Bragg Brentano concentration condition is satisfied.

上述のように,複数の試料を同時にX線回折法で測定することは公知であり,一方で,同一の試料に対してX線回折測定と熱分析測定を同時に実施することも公知である。しかしながら,複数の試料について,同時にX線回折測定と熱分析測定を実施することは知られておらず,そのための最適な装置構成を開発することが望まれている。   As described above, it is known to simultaneously measure a plurality of samples by the X-ray diffraction method, while it is also known to simultaneously perform X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement on the same sample. However, it is not known to simultaneously perform X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement on a plurality of samples, and it is desired to develop an optimal apparatus configuration for that purpose.

そこで,この発明の目的は,複数の試料について,同時にX線回折測定と熱分析測定を実施することのできる最適な装置構成を備えた複合分析装置と,そのような装置を用いた複合分析方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite analyzer having an optimum apparatus configuration capable of simultaneously performing X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement on a plurality of samples, and a composite analysis method using such an apparatus. Is to provide.

本発明の複合分析装置は次の(ア)乃至(ク)を備えている。(ア)X線の進行方向に垂直な断面形状が細長いライン状をしたX線ビームを発生するX線源。(イ)粉末状の第1試料を保持する第1保持部と,粉末状の第2試料を保持する第2保持部と基準温度部とを備えていて,前記第1保持部と前記第2保持部が前記X線ビームの断面の長手方向(以下,Z方向という)に区分けされていて,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームが同時に照射されるような位置に前記第1保持部と前記第2保持部が配置されていて,前記第1試料の温度を検出する第1試料温度検出器と前記第2試料の温度を検出する第2試料温度検出器と前記基準温度部の温度を検出する基準温度検出器とが設けられている試料ホルダー。(ウ)前記第1試料と前記第2試料と前記基準温度部とを所望の温度に制御する温度制御手段。(エ)前記第1試料から出てくる第1回折X線と前記第2試料から出てくる第2回折X線を分離して検出できる,少なくともZ方向に位置感応型のX線検出器。(オ)前記第1試料及び前記第2試料と前記X線検出器との間に配置されて,Z方向のX線の発散を制限するZ方向発散制限装置。(カ)ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足するように,前記X線源と前記試料ホルダーと前記X線検出器の少なくとも二つを移動させるゴニオメータ制御装置。(キ)前記X線検出器の出力を受け取って,前記第1試料のX線回折データと前記第2試料のX線回折データを作成するX線回折データ処理部。(ク)前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を受け取って,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する熱分析データ処理部。   The composite analyzer of the present invention comprises the following (a) to (ku). (A) An X-ray source that generates an X-ray beam having a cross-sectional shape perpendicular to the X-ray traveling direction and having an elongated line shape. (A) a first holding unit for holding the powdery first sample, a second holding unit for holding the powdery second sample, and a reference temperature unit, wherein the first holding unit and the second holding unit are provided. A holding part is divided in a longitudinal direction (hereinafter referred to as a Z direction) of the cross section of the X-ray beam, and the first sample and the second sample are irradiated with the X-ray beam at the same time. A first sample temperature detector for detecting the temperature of the first sample; a second sample temperature detector for detecting the temperature of the second sample; and the reference temperature. A sample holder provided with a reference temperature detector for detecting the temperature of the part. (C) Temperature control means for controlling the first sample, the second sample, and the reference temperature unit to desired temperatures. (D) A position sensitive X-ray detector at least in the Z direction, capable of separately detecting the first diffracted X-ray emitted from the first sample and the second diffracted X-ray emitted from the second sample. (E) A Z-direction divergence limiting device that is disposed between the first sample and the second sample and the X-ray detector and limits the divergence of X-rays in the Z direction. (F) A goniometer control device that moves at least two of the X-ray source, the sample holder, and the X-ray detector so as to satisfy the concentration condition of Bragg Brentano. (G) An X-ray diffraction data processing unit that receives the output of the X-ray detector and creates X-ray diffraction data of the first sample and X-ray diffraction data of the second sample. (H) receiving outputs of the first sample temperature detector, the second sample temperature detector, and the reference temperature detector, and generating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample; Thermal analysis data processing section.

X線検出器は,少なくともZ方向に位置感応型の1次元または2次元のX線検出器であれば足りるが,好ましくはTDI動作をする2次元CCDセンサとすることができる。   The X-ray detector may be a one-dimensional or two-dimensional X-ray detector that is position sensitive in at least the Z direction, but may preferably be a two-dimensional CCD sensor that performs TDI operation.

試料ホルダーは,熱分析用の粉末状の標準試料を保持する第3保持部を備えてもよく,その場合は,基準温度部は標準試料になる。標準試料を使わない場合は,試料ホルダーのホルダー本体部分(特に,第1保持部と第2保持部の間の部分)を基準温度部とすることができる。   The sample holder may be provided with a third holding part for holding a powdery standard sample for thermal analysis, in which case the reference temperature part becomes the standard sample. When the standard sample is not used, the holder main body portion of the sample holder (particularly, the portion between the first holding portion and the second holding portion) can be used as the reference temperature portion.

本発明の複合分析方法は次の(ア)乃至(オ)の段階を備えている。(ア)X線の進行方向に垂直な断面形状が細長いライン状をしたX線ビームを発生するX線源を準備する段階。(イ)粉末状の第1試料を保持する第1保持部と粉末状の第2試料を保持する第2保持部と基準温度部とを備えていて,前記第1保持部と前記第2保持部が前記X線ビームの断面の長手方向(以下,Z方向という)に区分けされていて,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームが同時に照射されるような位置に前記第1保持部と前記第2保持部が配置されていて,前記第1試料の温度を検出する第1試料温度検出器と前記第2試料の温度を検出する第2試料温度検出器と前記基準温度部の温度を検出する基準温度検出器とが設けられている試料ホルダーを準備する段階。(ウ)前記第1試料から出てくる第1回折X線と前記第2試料から出てくる第2回折X線を分離して検出できる,少なくともZ方向に位置感応型のX線検出器を準備する段階。(エ)前記第1試料と前記第2試料を第1温度に設定した状態で,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームを同時に照射して,ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足した状態で,前記X線検出器を用いて前記第1回折X線と前記第2回折X線を同時に検出し,かつ,前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を利用して,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する段階。(オ)前記第1試料と前記第2試料を前記第1温度とは異なる第2温度に設定した状態で,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームを同時に照射して,ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足した状態で,前記X線検出器を用いて前記第1回折X線と前記第2回折X線を同時に検出し,かつ,前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を利用して,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する段階。   The composite analysis method of the present invention comprises the following steps (a) to (e). (A) A step of preparing an X-ray source for generating an X-ray beam in which a cross-sectional shape perpendicular to the X-ray traveling direction is an elongated line. (A) a first holding unit for holding the powdery first sample, a second holding unit for holding the powdery second sample, and a reference temperature unit, wherein the first holding unit and the second holding unit are provided. The section is divided in the longitudinal direction (hereinafter referred to as Z direction) of the cross section of the X-ray beam, and the first sample and the second sample are irradiated with the X-ray beam at the same time. A holding part and the second holding part are arranged, a first sample temperature detector for detecting the temperature of the first sample, a second sample temperature detector for detecting the temperature of the second sample, and the reference temperature part Preparing a sample holder provided with a reference temperature detector for detecting the temperature of the sample. (C) a position sensitive X-ray detector in at least the Z direction capable of separately detecting the first diffracted X-ray emitted from the first sample and the second diffracted X-ray emitted from the second sample; The stage to prepare. (D) In the state where the first sample and the second sample are set to the first temperature, the X-ray beam is simultaneously irradiated to the first sample and the second sample to satisfy the concentration condition of Bragg Brentano. In this state, the X-ray detector is used to simultaneously detect the first diffracted X-ray and the second diffracted X-ray, and the first sample temperature detector, the second sample temperature detector, and the reference Creating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample by using an output of a temperature detector; (E) In the state where the first sample and the second sample are set to a second temperature different from the first temperature, the X-ray beam is simultaneously irradiated to the first sample and the second sample, and Bragg The first diffracted X-ray and the second diffracted X-ray are simultaneously detected using the X-ray detector while satisfying the Brentano concentration condition, and the first sample temperature detector and the second diffracted X-ray are detected. Creating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample using outputs of the sample temperature detector and the reference temperature detector;

入射側及び受光側のZ方向発散制限装置は,Z方向の発散角を狭く制限できるものであれば何でもよいが,例えば,その両方をソーラースリットとすることができる。これらのZ方向発散制限装置では,Z方向の発散角を例えば0.5度以下に制限することが好ましい。   The incident-side and light-receiving-side Z-direction divergence limiting devices may be anything as long as they can limit the divergence angle in the Z direction narrowly. For example, both can be solar slits. In these Z direction divergence limiting devices, it is preferable to limit the divergence angle in the Z direction to, for example, 0.5 degrees or less.

本発明における熱分析としては,例えば,DTA(示差熱分析)やDSC(示差走査熱量測定)とすることができる。DSCは,熱流束型DSC(定量DTA)でも熱補償型DSCでもよい。   As thermal analysis in the present invention, for example, DTA (differential thermal analysis) or DSC (differential scanning calorimetry) can be used. The DSC may be a heat flux type DSC (quantitative DTA) or a heat compensation type DSC.

本発明によれば,複数の試料について,同時にX線回折測定と熱分析測定を実施することができるので,異なる試料について同一の測定条件でX線回折データと熱分析データが同時に得られ,異なる試料間での測定結果の比較が容易かつ正確になる。また,異なる試料間の微妙な差異を明瞭に表すことができる。例えば,試料自体の微妙な差異(試料の水和の程度や,結晶性や配向性の程度の差異)が,外部条件(温度や湿度など)の変化に応じて,どのように応答するかを調べることができる。あるいは,同一の試料であっても,その試料に溶媒を滴下した場合と滴下しない場合とについて,外部条件に応じてどのような応答をするかを調べることができる。   According to the present invention, X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement can be performed simultaneously on a plurality of samples, so that X-ray diffraction data and thermal analysis data can be obtained simultaneously under the same measurement conditions for different samples. Comparison of measurement results between samples becomes easy and accurate. In addition, subtle differences between different samples can be clearly represented. For example, how subtle differences in the sample itself (difference in the degree of hydration of the sample, differences in crystallinity and orientation) respond to changes in external conditions (temperature, humidity, etc.) You can investigate. Or even if it is the same sample, it can be investigated what kind of response is carried out according to external conditions about the case where a solvent is dripped at the sample, and the case where it is not dripped.

以下,図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図1は,本発明の複合分析装置の一実施例の主要構成の斜視図であり,図2はその正面図である。ただし,図2において,試料ホルダー12の付近は試料14(16)を通る断面図となっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the main configuration of an embodiment of the composite analyzer of the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. However, in FIG. 2, the vicinity of the sample holder 12 is a cross-sectional view passing through the sample 14 (16).

図1と図2において,この複合分析装置は,試料ホルダー12に2種類の粉末試料14,16を別個に充填できるようになっていて,それらの2種類の粉末試料について,同時にX線回折測定と熱分析測定が可能になっている。この複合分析装置は,静止する中央部18と,回転可能な第1アーム20及び第2アーム22とを備えている。第1アーム20は水平な回転中心線24の周りに回転可能であり,第2アーム22も同じ回転中心線24の周りを回転可能である。集中法によるX線回折測定の際には,第1アーム20と第2アーム22は互いに逆方向に,同じ角速度で連動回転する。第1アーム20と第2アーム22を回転させる機構がゴニオメータである。   In FIG. 1 and FIG. 2, this combined analyzer is capable of separately filling two kinds of powder samples 14 and 16 in the sample holder 12, and simultaneously measuring these two kinds of powder samples by X-ray diffraction measurement. Thermal analysis measurement is possible. The composite analyzer includes a stationary central portion 18, and a rotatable first arm 20 and second arm 22. The first arm 20 can rotate around a horizontal rotation center line 24, and the second arm 22 can also rotate around the same rotation center line 24. During X-ray diffraction measurement by the concentration method, the first arm 20 and the second arm 22 rotate in the opposite directions at the same angular velocity. A mechanism that rotates the first arm 20 and the second arm 22 is a goniometer.

第1アーム20にはX線管(X線焦点10だけを示す)と入射側ソーラースリット26と発散スリット28が搭載されている。この実施例では,X線管は回転対陰極X線管であり,ライン状のX線ビームを取り出せるように,ラインフォーカスのX線焦点10を用いている。X線焦点10からのX線ビーム30は,X線の進行方向に垂直な断面形状が細長いライン状をしている。X線焦点10の付近におけるX線ビーム30の断面寸法は,例えば,1mm×10mmである。   An X-ray tube (only the X-ray focal point 10 is shown), an incident side solar slit 26 and a diverging slit 28 are mounted on the first arm 20. In this embodiment, the X-ray tube is a rotating anti-cathode X-ray tube, and a line focus X-ray focal point 10 is used so that a line-shaped X-ray beam can be extracted. The X-ray beam 30 from the X-ray focal point 10 has a long and narrow cross-sectional shape perpendicular to the X-ray traveling direction. The cross-sectional dimension of the X-ray beam 30 in the vicinity of the X-ray focal point 10 is, for example, 1 mm × 10 mm.

入射側ソーラースリット26はX線焦点10と試料14,16との間に配置されている。この入射側ソーラースリット26はX線ビーム30の断面の長手方向(以下,Z方向という)の発散角(回折平面に垂直な方向の発散角,すなわち,縦発散の発散角)を小さい発散角に制限するもので,この実施例では,Z方向の発散角を0.5度以内に制限して,X線ビーム30のZ方向の平行化を図っている。   The incident side solar slit 26 is disposed between the X-ray focal point 10 and the samples 14 and 16. The incident-side solar slit 26 reduces the divergence angle in the longitudinal direction (hereinafter referred to as the Z direction) of the cross section of the X-ray beam 30 (the divergence angle in the direction perpendicular to the diffraction plane, that is, the divergence angle of the longitudinal divergence). In this embodiment, the divergence angle in the Z direction is limited to within 0.5 degrees so that the X-ray beam 30 is parallelized in the Z direction.

発散スリット28は入射側ソーラースリット26と試料14,16の間に配置されている。この発散スリット28はX線ビーム30のZ方向に垂直な平面内での発散角(回折平面内の発散角,すなわち横発散の発散角)を所定の角度に制限するものである。例えば,横発散の発散角は2度程度に設定する。   The divergent slit 28 is disposed between the incident side solar slit 26 and the samples 14 and 16. The divergence slit 28 limits the divergence angle in the plane perpendicular to the Z direction of the X-ray beam 30 (the divergence angle in the diffraction plane, that is, the divergence angle of lateral divergence) to a predetermined angle. For example, the divergence angle of lateral divergence is set to about 2 degrees.

第2アーム22には受光側ソーラースリット32とX線検出器34が搭載されている。受光側ソーラースリット32は,試料14,16から出てくる回折X線36のZ方向の発散角を小さい発散角に制限するものであり,この実施例では,Z方向の発散角を0.5度以内に制限して,回折X線36のZ方向の平行化を図っている。   A light receiving side solar slit 32 and an X-ray detector 34 are mounted on the second arm 22. The light-receiving side solar slit 32 limits the divergence angle in the Z direction of the diffracted X-rays 36 emitted from the samples 14 and 16 to a small divergence angle. In this embodiment, the divergence angle in the Z direction is 0.5. The diffracted X-ray 36 is made parallel in the Z direction by limiting it to within the range.

静止部18には試料台38が固定されていて,この試料台38の上に試料ホルダー12を取り付けることができる。試料台38の上面は水平であり,試料ホルダー12も水平に配置される。図3に拡大して示すように,試料ホルダー12には,粉末状の第1試料14と粉末状の第2試料16と粉末状の標準試料40とを充填できる。第1試料14と第2試料16は,X線回折測定の対象であると同時に,熱分析測定の対象でもある。標準試料40はX線回折測定には関係がなく,第1試料14と第2試料16の熱分析測定のための基準温度を定めるための基準温度部として機能する。   A sample stage 38 is fixed to the stationary part 18, and the sample holder 12 can be attached on the sample stage 38. The upper surface of the sample stage 38 is horizontal, and the sample holder 12 is also arranged horizontally. As shown in an enlarged view in FIG. 3, the sample holder 12 can be filled with a powdery first sample 14, a powdery second sample 16, and a powdery standard sample 40. The first sample 14 and the second sample 16 are objects of X-ray diffraction measurement, and are also objects of thermal analysis measurement. The standard sample 40 is irrelevant to the X-ray diffraction measurement, and functions as a reference temperature unit for determining a reference temperature for the thermal analysis measurement of the first sample 14 and the second sample 16.

第1試料14と第2試料16はZ方向に区分けされていて,第1試料14と第2試料16に同時にライン状のX線ビーム30が照射されるような位置関係になっている。   The first sample 14 and the second sample 16 are divided in the Z direction, and have a positional relationship such that the first sample 14 and the second sample 16 are simultaneously irradiated with the linear X-ray beam 30.

次に,試料ホルダー12の構造を詳しく説明する。図4は試料ホルダー12の平面図であり,図5は図4の5−5線断面図である。図4において,試料ホルダー12は粉末状の第1試料14と粉末状の第2試料16と粉末状の標準試料40を保持できる。各試料の平面寸法,すなわち,後述する凹部の平面寸法は,Z方向の幅Wが約5mmで,それに垂直な方向の長さLが約20mmである。   Next, the structure of the sample holder 12 will be described in detail. 4 is a plan view of the sample holder 12, and FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. In FIG. 4, the sample holder 12 can hold a powdery first sample 14, a powdery second sample 16, and a powdery standard sample 40. The planar dimension of each sample, that is, the planar dimension of a recess described later, has a width W in the Z direction of about 5 mm and a length L in a direction perpendicular to the width W of about 20 mm.

図5において,この試料ホルダー12は,金属製で概略矩形の板状のホルダー本体42を備えている。このホルダー本体42に第1凹部44と第2凹部46と第3凹部48が形成されている。これらの凹部は試料容器をちょうど収納できる大きさになっている。粉末状の第1試料14を充填した第1容器50は第1凹部44に収納され,粉末状の第2試料16を充填した第2容器52は第2凹部46に収納され,粉末状の標準試料40を充填した第3容器54は第3凹部48に収納される。第1凹部44が本発明における第1保持部に相当し,第2凹部46が本発明における第2保持部に相当する。そして,標準試料40が基準温度部に相当する。ホルダー本体42の材質としては,比較的低温での使用(最高温度が600〜800℃程度まで)ならば,例えば,銅,銀またはアルミニウムを利用できる。最高温度が1100℃程度ならば,例えば,ニッケルを利用できる。最高温度が1200〜1500℃程度まで達するならば,例えば,白金または白金・ロジウム(90%Pt−10%Rh)を利用できる。また,金属と反応しやすい試料の場合には,石英ガラスを使うこともできる。   In FIG. 5, the sample holder 12 includes a plate-shaped holder body 42 made of metal and having a substantially rectangular shape. A first recess 44, a second recess 46 and a third recess 48 are formed in the holder body 42. These recesses are sized to accommodate the sample container. The first container 50 filled with the powdery first sample 14 is housed in the first recess 44, and the second container 52 filled with the powdery second sample 16 is housed in the second recess 46, and the powdery standard The third container 54 filled with the sample 40 is stored in the third recess 48. The first concave portion 44 corresponds to the first holding portion in the present invention, and the second concave portion 46 corresponds to the second holding portion in the present invention. The standard sample 40 corresponds to the reference temperature part. As the material of the holder body 42, for example, copper, silver, or aluminum can be used if it is used at a relatively low temperature (maximum temperature is about 600 to 800 ° C.). If the maximum temperature is about 1100 ° C., for example, nickel can be used. If the maximum temperature reaches about 1200 to 1500 ° C., for example, platinum or platinum-rhodium (90% Pt-10% Rh) can be used. For samples that easily react with metals, quartz glass can be used.

第1凹部44の底部には第1感熱板56が固定されていて,第1感熱板56の上面に第1容器50の底面が接触する。同様に,第2凹部46の底部には第2感熱板58が固定されていて,第2感熱板58の上面に第2容器52の底面が接触し,第3凹部48の底部には第3感熱板60が固定されていて,第3感熱板60の上面に第3容器54の底面が接触する。第1感熱板56の裏側には第1熱電対62の接点が接着されていて,第1試料14の温度は第1容器50と第1感熱板56を介して第1熱電対62に伝わる。同様に,第2感熱板58の裏側には第2熱電対64の接点が接着されていて,第2試料16の温度は第2容器52と第2感熱板58を介して第2熱電対64に伝わる。第3感熱板60の裏側には第3熱電対66の接点が接着されていて,標準試料40の温度は第3容器54と第3感熱板60を介して第3熱電対66に伝わる。   A first heat sensitive plate 56 is fixed to the bottom of the first recess 44, and the bottom surface of the first container 50 is in contact with the upper surface of the first heat sensitive plate 56. Similarly, a second heat sensitive plate 58 is fixed to the bottom of the second recess 46, the bottom surface of the second container 52 is in contact with the upper surface of the second heat sensitive plate 58, and the third heat sink 58 is in contact with the bottom of the third recess 48. The heat sensitive plate 60 is fixed, and the bottom surface of the third container 54 contacts the upper surface of the third heat sensitive plate 60. A contact point of the first thermocouple 62 is bonded to the back side of the first heat sensitive plate 56, and the temperature of the first sample 14 is transmitted to the first thermocouple 62 through the first container 50 and the first heat sensitive plate 56. Similarly, the contact point of the second thermocouple 64 is adhered to the back side of the second heat sensitive plate 58, and the temperature of the second sample 16 is changed to the second thermocouple 64 via the second container 52 and the second heat sensitive plate 58. It is transmitted to. The contact point of the third thermocouple 66 is adhered to the back side of the third heat sensitive plate 60, and the temperature of the standard sample 40 is transmitted to the third thermocouple 66 through the third container 54 and the third heat sensitive plate 60.

第1熱電対62と第2熱電対64と第3熱電対66の第1端子同士は互いに接続されている。第1熱電対62の第2端子と第3熱電対66の第2端子の間の熱起電力は,後述する熱分析データ処理部で測定され,この起電力が第1試料14と標準試料40との温度差ΔT1に相当する。同様に,第2熱電対64の第2端子と第3熱電対66の第2端子の間の熱起電力は,第2試料16と標準試料40との温度差ΔT2に相当する。   The first terminals of the first thermocouple 62, the second thermocouple 64, and the third thermocouple 66 are connected to each other. The thermoelectromotive force between the second terminal of the first thermocouple 62 and the second terminal of the third thermocouple 66 is measured by a thermal analysis data processing unit to be described later, and this electromotive force is measured by the first sample 14 and the standard sample 40. This corresponds to a temperature difference ΔT1. Similarly, the thermoelectromotive force between the second terminal of the second thermocouple 64 and the second terminal of the third thermocouple 66 corresponds to the temperature difference ΔT2 between the second sample 16 and the standard sample 40.

試料ホルダーの変更例として,標準試料40を省略することもできる。図6は標準試料40を省略した試料ホルダー12aの平面図であり,図7は図6の7−7線断面図である。図6において,この試料ホルダー12aは第1試料14と第2試料16を保持することができるが,標準試料を保持する部分は存在しない。図7に示すように,試料ホルダー12aは,第1凹部44,第2凹部46,第1容器50,第2容器52,第1感熱板56,第2感熱板58,第1熱電対62,第2熱電対64については,図5に示す試料ホルダー12と同じである。図7の試料ホルダー12aに特徴的なことは,第1凹部44と第2凹部46の間において,ホルダー本体42aの部分68に,第3熱電対66の接点が接着されていることである。ホルダー本体42aの部分68が基準温度部として機能し,その温度が基準温度として第3熱電対66で検出される。このような標準試料省略型の試料ホルダーを用いて熱分析測定を実施すると,標準試料を用いた場合よりも,熱分析データの精度が若干劣ることが予想されるが,標準試料を使わない分だけ試料ホルダーを小型にできて,被加熱空間を縮小できる利点がある。   As an example of changing the sample holder, the standard sample 40 can be omitted. 6 is a plan view of the sample holder 12a from which the standard sample 40 is omitted, and FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. In FIG. 6, the sample holder 12a can hold the first sample 14 and the second sample 16, but there is no portion for holding the standard sample. As shown in FIG. 7, the sample holder 12a includes a first recess 44, a second recess 46, a first container 50, a second container 52, a first heat sensitive plate 56, a second heat sensitive plate 58, a first thermocouple 62, The second thermocouple 64 is the same as the sample holder 12 shown in FIG. A characteristic of the sample holder 12a in FIG. 7 is that the contact of the third thermocouple 66 is bonded to the portion 68 of the holder body 42a between the first recess 44 and the second recess 46. The portion 68 of the holder main body 42a functions as a reference temperature portion, and the temperature is detected by the third thermocouple 66 as the reference temperature. When thermal analysis measurement is performed using a standard sample omission sample holder, the accuracy of the thermal analysis data is expected to be slightly inferior to that of using a standard sample. The advantage is that the sample holder can be made smaller and the space to be heated can be reduced.

図1と図2では,試料ホルダーの周囲に存在する加熱装置については図示を省略している。X線回折測定と熱分析測定を同時に実施できるタイプの試料加熱装置の構造については,例えば,上述の特許文献2または特許文献3に開示されており,本発明において,そのような試料加熱装置の構造を採用することができる。   In FIG. 1 and FIG. 2, the illustration of the heating device existing around the sample holder is omitted. The structure of a sample heating apparatus of the type that can perform X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement at the same time is disclosed in, for example, Patent Document 2 or Patent Document 3 described above. A structure can be adopted.

次に,図8〜図11を参照して,X線検出器34を説明する。このX線検出器34は,TDI動作が可能な2次元のCCDセンサである。図8は第1試料14及び第2試料16とX線検出器34との位置関係を示す斜視図である。X線回折測定の間,図2に示すように,X線焦点10は図2の時計方向にθ回転し,一方,X線検出器34は図2の反時計方向にθ回転する。そして,図2に示すように,試料14,16の比較的広い面積にわたって,Z方向に垂直な平面内で所定の発散角を有するX線ビーム30を入射角θで照射し,試料14,16からの回折X線36を,X線ビーム30に対して2θ方向に存在するX線検出器34で検出している。したがって,図2の複合分析装置は,X線回折法の部分についてはブラッグ・ブレンタノ(Bragg-Brentano)の集中法の光学系となっている。このような光学系により,試料14,16の粉末回折パターンをCCDセンサ34で記録できる。   Next, the X-ray detector 34 will be described with reference to FIGS. The X-ray detector 34 is a two-dimensional CCD sensor capable of TDI operation. FIG. 8 is a perspective view showing the positional relationship between the first sample 14 and the second sample 16 and the X-ray detector 34. During X-ray diffraction measurement, as shown in FIG. 2, the X-ray focal point 10 rotates θ clockwise in FIG. 2, while the X-ray detector 34 rotates θ counterclockwise in FIG. Then, as shown in FIG. 2, an X-ray beam 30 having a predetermined divergence angle in a plane perpendicular to the Z direction is irradiated at an incident angle θ over a relatively wide area of the samples 14 and 16. X-rays 36 are detected by an X-ray detector 34 existing in the 2θ direction with respect to the X-ray beam 30. Therefore, the composite analyzer shown in FIG. 2 is an optical system of the Bragg-Brentano concentration method for the X-ray diffraction method. With such an optical system, the powder diffraction patterns of the samples 14 and 16 can be recorded by the CCD sensor 34.

図8において,試料14と試料16の上に,Z方向に細長い領域70を考えると,この領域70から発生する回折X線36は,θ回転するCCDセンサ34の上下方向の中央付近でもっとも強度が強くなるが,そこを中心にして,上下方向に所定の強度分布を示す。TDI動作の2次元CCDセンサ34を用いると,そのような強度分布を同時に記録していくので(すなわち,通常の集中法では受光スリットで遮られて検出されない部分も記録していくので),高速で高感度の測定が可能になる。   In FIG. 8, considering a region 70 elongated in the Z direction on the sample 14 and the sample 16, the diffracted X-ray 36 generated from this region 70 has the highest intensity near the center in the vertical direction of the CCD sensor 34 that rotates θ. However, a predetermined intensity distribution is shown in the vertical direction around this point. When the two-dimensional CCD sensor 34 of TDI operation is used, such an intensity distribution is recorded simultaneously (that is, a portion that is blocked by the light receiving slit and is not detected in the normal concentration method is also recorded), so high speed. Makes it possible to measure with high sensitivity.

第1試料14から出てくる回折X線は,CCDセンサ34の左半分の領域72に含まれる画素で検出される。また,第2試料16から出てくる回折X線は,CCDセンサ34の右半分の領域74に含まれる画素で検出される。   The diffracted X-rays emitted from the first sample 14 are detected by pixels included in the left half region 72 of the CCD sensor 34. Further, the diffracted X-rays emitted from the second sample 16 are detected by pixels included in the right half region 74 of the CCD sensor 34.

図9はCCDセンサ34の構成図である。このCCDセンサは,TDI動作が可能なフルフレームトランスファー(Full Frame Transfer:FFT)型のCCDセンサである。このCCDセンサは,N行×M列の画素を含んでいて,列横断方向がZ方向に一致するように配置される。この実施例では512行×512列の画素を含んでいる。各列では,第1行から第N行まで,受光部76が順番に並んでいる。各受光部76は,ひとつの画素を構成していて,電荷を蓄積するポテンシャルウェル(電子の井戸)となっている。そして,第1行から第N行までのN個の受光部が,アナログ式の垂直シフトレジスタを構成する。受光部76にX線が当たると,その受光部で信号電荷が発生し,そこに電荷が蓄積される。蓄積された電荷は,垂直転送クロック信号を受けるたびに,次の行に転送される。垂直転送クロック信号のパルス間隔が,TDI動作の転送周期に相当する。最終の第N行の電荷は,アナログ式の水平シフトレジスタ78に転送される。水平シフトレジスタ78は,第1列から第M列までのポテンシャルウェルで構成されている。水平シフトレジスタ78上の各列の電荷は,水平転送クロック信号を受けるたびに,次の列に転送される。そして,最後の第M列のポテンシャルウェルの電荷は,出力部80においてアナログ電圧信号に変換されて出力される。   FIG. 9 is a configuration diagram of the CCD sensor 34. This CCD sensor is a full frame transfer (FFT) type CCD sensor capable of TDI operation. This CCD sensor includes N rows × M columns of pixels, and is arranged so that the column transverse direction coincides with the Z direction. In this embodiment, pixels of 512 rows × 512 columns are included. In each column, the light receiving portions 76 are arranged in order from the first row to the Nth row. Each light receiving section 76 constitutes one pixel and is a potential well (electron well) for accumulating charges. The N light receiving sections from the first row to the Nth row constitute an analog vertical shift register. When an X-ray hits the light receiving unit 76, signal charges are generated in the light receiving unit and accumulated therein. The accumulated charge is transferred to the next row every time a vertical transfer clock signal is received. The pulse interval of the vertical transfer clock signal corresponds to the transfer period of the TDI operation. The final Nth row charge is transferred to the analog horizontal shift register 78. The horizontal shift register 78 includes potential wells from the first column to the Mth column. The charge in each column on the horizontal shift register 78 is transferred to the next column every time a horizontal transfer clock signal is received. The charge in the last potential well in the Mth column is converted into an analog voltage signal at the output unit 80 and output.

図2に示す複合分析装置において,CCDセンサ34をθ回転させながら,CCDセンサ34をTDI動作させて,回折パターンを記録するには,θ回転のスピードと,CCDセンサ34のTDI動作の転送周波数とを,所定の関係に設定しなければならない。そのためには,ゴニオメータ制御装置の側から,θ回転のスピードの制御に合わせた転送タイミング信号をCCDセンサに与えるのが好都合である。具体的には,TDI動作の転送周波数に,CCDセンサの画素の電荷転送方向(図8の行横断方向)のサイズを掛け算したものが,θ回転するCCDセンサの移動速度に等しくなるようにする。CCDセンサをTDI動作させて,θ回転するCCDセンサ上に回折パターンを記録するには,TDI動作の間は,CCDセンサは常に露光状態にしておく。   In the combined analyzer shown in FIG. 2, in order to record the diffraction pattern by operating the CCD sensor 34 in the TDI operation while rotating the CCD sensor 34 by the θ rotation, the speed of the θ rotation and the transfer frequency of the TDI operation of the CCD sensor 34 are recorded. Must be set in the prescribed relationship. For this purpose, it is convenient to provide the CCD sensor with a transfer timing signal in accordance with the control of the θ rotation speed from the goniometer control device side. More specifically, the transfer frequency of the TDI operation multiplied by the size of the CCD sensor pixel in the charge transfer direction (row crossing direction in FIG. 8) is set equal to the moving speed of the rotating CCD sensor. . In order to record the diffraction pattern on the θ-rotating CCD sensor by operating the CCD sensor in the TDI operation, the CCD sensor is always in an exposure state during the TDI operation.

図10は,図9の出力部80から出力された測定生データを一時的に記憶する記憶装置の記憶領域配列図である。測定生データを符号Sで表し,第1チャンネルの第1列の測定生データをS(1,1)と表現している。第1チャンネルの第1列から第M列までの測定生データS(1,1),S(1,2),S(1,3),……,S(1,M)は,第1チャンネル用のM個の記憶領域に格納される。同様に,第2チャンネル以降のデータも,それぞれの記憶領域に格納される。チャンネル番号が増加する方向が,θが増加する方向(すなわち,回折角2θが増加する方向)である。このように格納された2次元配列の測定生データを,そのまま表示装置等に表示すれば2次元の画像になる。また,第1列から第M列までのデータを合計して,T(1),T(2),……というように,ひとつのチャンネルに対してひとつのデータ(合計データ)を割り当てれば,1次元の測定結果になる。回折パターンを表示する場合には,横軸に回折角2θを,縦軸にその2θに対応するθのところのチャンネル番号の合計データをとればよい。TDI動作の2次元CCDセンサを用いたこのようなX線回折測定の詳細については上述の特許文献5に詳しく記載されている。   FIG. 10 is a storage area array diagram of a storage device that temporarily stores the raw measurement data output from the output unit 80 of FIG. The measurement raw data is represented by a symbol S, and the measurement raw data in the first column of the first channel is represented as S (1,1). The measured raw data S (1,1), S (1,2), S (1,3),..., S (1, M) from the first column to the Mth column of the first channel are Stored in M storage areas for channels. Similarly, the data after the second channel is also stored in the respective storage areas. The direction in which the channel number increases is the direction in which θ increases (that is, the direction in which the diffraction angle 2θ increases). If the measurement raw data of the two-dimensional array stored in this way is displayed on a display device or the like as it is, a two-dimensional image is obtained. Also, if the data from the first column to the Mth column is summed and one data (total data) is assigned to one channel, such as T (1), T (2),... , One-dimensional measurement result. When displaying a diffraction pattern, the horizontal axis represents the diffraction angle 2θ, and the vertical axis represents the total data of the channel numbers at θ corresponding to 2θ. Details of such X-ray diffraction measurement using a two-dimensional CCD sensor of TDI operation are described in detail in the above-mentioned Patent Document 5.

この実施例では,図8に示すように,CCDセンサ34の多数の画素を左右の二つの領域72,74に分けて,そのそれぞれで別個に,列横断方向の記録値を合計している。図11は512行×512列の画素を,図8における左右二つの領域72,74に分けて(図11では上下に二つの領域に分けることに相当する),それぞれ別個に列横断方向の記録値を合計する様子を示す記憶領域配列図である。第1チャンネルについて説明すると,領域72に存在する第1列から第256列までの測定生データを合計したものがT(1,1)であり,領域74に存在する第257列から第512列までの測定生データを合計したものがT(1,2)である。領域72に含まれる複数の画素についての合計値T(1,1)は,第1試料14から出てくる回折X線の強度である。一方,領域74に含まれる複数の画素についての合計値T(1,2)は,第2試料16から出てくる回折X線の強度である。第2チャンネル以降も同様である。したがって,CCDセンサ34の領域72の記録データに基づいて回折パターンを表示すれば第1試料14の粉末回折パターンとなり,CCDセンサ34の領域74の記録データに基づいて回折パターンを表示すれば第2試料16の粉末回折パターンとなる。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, a large number of pixels of the CCD sensor 34 are divided into two regions 72 and 74 on the left and right sides, and the recorded values in the column crossing direction are summed separately. In FIG. 11, 512 rows × 512 columns of pixels are divided into two left and right areas 72 and 74 in FIG. 8 (corresponding to dividing into two areas in the upper and lower directions in FIG. 11), and recording in the column transverse direction is performed separately. It is a storage area arrangement | sequence diagram which shows a mode that a value is totaled. The first channel will be described. T (1, 1) is the sum of the measured raw data from the first column to the 256th column existing in the region 72, and the 257th column to the 512th column existing in the region 74. The total of the measured raw data up to is T (1,2). The total value T (1,1) for the plurality of pixels included in the region 72 is the intensity of the diffracted X-rays emitted from the first sample 14. On the other hand, the total value T (1,2) for the plurality of pixels included in the region 74 is the intensity of the diffracted X-rays emitted from the second sample 16. The same applies to the second and subsequent channels. Therefore, if the diffraction pattern is displayed based on the recording data of the area 72 of the CCD sensor 34, the powder diffraction pattern of the first sample 14 is obtained, and if the diffraction pattern is displayed based on the recording data of the area 74 of the CCD sensor 34, the second pattern is obtained. The powder diffraction pattern of the sample 16 is obtained.

現実には,図8において,CCDセンサ34の領域72と領域74の境界付近の画素には,第1試料14からの回折X線と第2試料16からの回折X線が互いに多少混じって検出されることが考えられるので(Z方向の発散を完全にはゼロにはできないので),図11に示すような列横断方向の合計値をとるときに,上述の境界付近の画素のデータを列横断方向の合計値から除いてもよい。   Actually, in FIG. 8, the diffracted X-rays from the first sample 14 and the diffracted X-rays from the second sample 16 are slightly mixed in the pixels near the boundary between the region 72 and the region 74 of the CCD sensor 34. (Because the divergence in the Z direction cannot be completely reduced to zero), when taking the total value in the column transverse direction as shown in FIG. It may be excluded from the total value in the transverse direction.

次に,図12を参照して,図1に示す複合分析装置の制御部と構造部の関係を説明する。X線管82は高圧電源84から電力が供給される。ゴニオメータ86は,図1の第1アーム20と第2アーム22を回転駆動するための機構であって,ゴニオメータ制御装置88によって制御される。X線検出器34の出力はX線回折データ処理部90に送られて,このX線回折データ処理部90で第1試料のX線回折データと第2試料のX線回折データが作成される。第1試料と第2試料と基準温度部は,所望の温度になるように加熱装置92で加熱される。加熱装置92は温度制御装置94によって制御される。第1試料と第2試料の熱分析データを得るには,通常は,所定の測定温度範囲における多くの温度について測定データを得ることになる。本発明は,第1試料と第2試料と基準温度部を,複数の温度(少なくとも,第1温度と第2温度)に設定して,熱分析データを取得する必要がある。温度制御装置94は,そのような複数の温度に設定する機能を有する。基準温度を所定のプログラム温度に沿って変化させるには,基準温度検出器66(図5の第3熱電対66に相当する)の出力を温度制御装置94にフィードバックして,基準温度部の温度をフィードバック制御すればよい。基準温度検出器66と,第1試料温度検出器62(図5の第1熱電対62に相当する)と,第2試料温度検出器64(図5の第2熱電対64に相当する)の出力は,熱分析データ処理部96に送られて,この熱分析データ処理部96で,図5に示すような第1の温度差ΔT1と第2の温度差ΔT2が求められて,それに基づいて第1試料の熱分析データと第2試料の熱分析データが作成される。   Next, with reference to FIG. 12, the relationship between the control unit and the structure unit of the composite analyzer shown in FIG. 1 will be described. The X-ray tube 82 is supplied with power from a high voltage power supply 84. The goniometer 86 is a mechanism for rotationally driving the first arm 20 and the second arm 22 of FIG. 1, and is controlled by the goniometer control device 88. The output of the X-ray detector 34 is sent to an X-ray diffraction data processing unit 90, which generates X-ray diffraction data for the first sample and X-ray diffraction data for the second sample. . The first sample, the second sample, and the reference temperature section are heated by the heating device 92 so as to have a desired temperature. The heating device 92 is controlled by a temperature control device 94. In order to obtain thermal analysis data of the first sample and the second sample, usually, measurement data is obtained for many temperatures in a predetermined measurement temperature range. In the present invention, it is necessary to set the first sample, the second sample, and the reference temperature section to a plurality of temperatures (at least the first temperature and the second temperature) and acquire thermal analysis data. The temperature control device 94 has a function of setting such a plurality of temperatures. In order to change the reference temperature in accordance with a predetermined program temperature, the output of the reference temperature detector 66 (corresponding to the third thermocouple 66 in FIG. 5) is fed back to the temperature controller 94, and the temperature of the reference temperature section is May be feedback-controlled. A reference temperature detector 66, a first sample temperature detector 62 (corresponding to the first thermocouple 62 in FIG. 5), and a second sample temperature detector 64 (corresponding to the second thermocouple 64 in FIG. 5). The output is sent to the thermal analysis data processing unit 96, and the thermal analysis data processing unit 96 calculates the first temperature difference ΔT1 and the second temperature difference ΔT2 as shown in FIG. Thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample are created.

図13は,図1に示す複合分析装置を用いて,二つの試料のX線回折測定と熱分析測定を同時に実施したときの測定結果を示すグラフである。第1試料は結晶質のテルフェナジン(Terfenadine)であり,第2試料はアモルファスのテルフェナジンである。試料ホルダーとしては図6と図7に示す標準物質省略型の試料ホルダー12aを使用した。図13において,左側が結晶質のテルフェナジンのDSC曲線のグラフとX線回折パターンのグラフである。X線回折パターンについては,DSC曲線の各温度に対応した位置に,そのときに得られたX線回折パターンを表示している。なお,X線回折パターンは,代表的な回折ピークだけを示している。また,各温度での回折パターンは適当に間引いて示してあり,特に,低角側の部分(回折ピークが現れている部分)については,,図面の煩雑さを避けるために,高角側の部分よりも少ない数(4分の1)の回折パターンだけを示している。X線回折の測定結果と熱分析の測定結果を図13のような形態で並べて表示することについては,上述の特許文献4に詳しく説明されている。   FIG. 13 is a graph showing the measurement results when X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement of two samples are simultaneously performed using the composite analyzer shown in FIG. The first sample is crystalline Terfenadine and the second sample is amorphous terfenadine. As the sample holder, the standard material omitted type sample holder 12a shown in FIGS. 6 and 7 was used. In FIG. 13, the left side is a DSC curve graph and an X-ray diffraction pattern graph of crystalline terfenadine. As for the X-ray diffraction pattern, the X-ray diffraction pattern obtained at that time is displayed at a position corresponding to each temperature of the DSC curve. Note that the X-ray diffraction pattern shows only typical diffraction peaks. In addition, the diffraction pattern at each temperature is shown by thinning out appropriately, and in particular, the low-angle part (the part where the diffraction peak appears) is the high-angle part in order to avoid the complexity of the drawing. Only a few (1/4) diffraction patterns are shown. The display of the X-ray diffraction measurement result and the thermal analysis measurement result side by side in the form shown in FIG. 13 is described in detail in the above-mentioned Patent Document 4.

図13の右側には,アモルファスのテルフェナジンのDSC曲線のグラフとX線回折パターンのグラフを示してある。このように,結晶質とアモルファスの二つの試料について,同時に,X線回折測定と熱分析測定を実施することで,単独の試料を別個に測定する場合と比較して,同一条件での異なる測定結果が得られて,試料の違いに基づくX線回折情報と熱分析情報の比較を正確に行うことができる。   On the right side of FIG. 13, a DSC curve graph and an X-ray diffraction pattern graph of amorphous terfenadine are shown. In this way, X-ray diffraction measurement and thermal analysis measurement are simultaneously performed on two samples, crystalline and amorphous, so that different measurements under the same conditions can be made compared to the case of measuring a single sample separately. As a result, the X-ray diffraction information and the thermal analysis information based on the difference in the sample can be accurately compared.

本発明は上述の実施例に限定されず,次のような変更が可能である。
(1)被測定試料は2種類に限定するものではなく,同時に3種類以上を測定できるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications are possible.
(1) The sample to be measured is not limited to two types, and three or more types may be measured simultaneously.

(2)縦方向の発散を制限するために,ソーラースリットに代えて,その他の発散角制限手段を用いてもよい。例えば,ソーラースリットの代わりに分光器を配置することで,X線を単色化かつ平行化して,縦方向の発散を非常に小さくすることができる。 (2) In order to limit the vertical divergence, other divergence angle limiting means may be used instead of the solar slit. For example, by disposing a spectroscope instead of a solar slit, the X-rays can be monochromatized and parallelized, and the vertical divergence can be made extremely small.

(3)TDI動作の2次元CCDセンサの代わりに,少なくともZ方向に位置感応型の1次元または2次元の任意のX線検出器を用いることができる。本発明を実施するには,原理的には,θ方向(2θ方向)に位置感応型である必要はないので,Z方向だけに位置感応型であれば足りる。その場合,Z方向に多数の画素を備えたものであってもよいし,2種類の測定試料に合わせて2つの領域だけに区分けされた位置感応型であってもよい。 (3) Instead of the two-dimensional CCD sensor for TDI operation, a position-sensitive one-dimensional or two-dimensional arbitrary X-ray detector in at least the Z direction can be used. In order to implement the present invention, in principle, it is not necessary to be position sensitive in the θ direction (2θ direction), so a position sensitive type in the Z direction is sufficient. In that case, it may be provided with a large number of pixels in the Z direction, or may be a position sensitive type divided into only two regions according to two types of measurement samples.

(4)入射側ソーラースリットについては省略してもよい。 (4) The incident side solar slit may be omitted.

本発明の複合分析装置の一実施例の主要構成の斜視図である。It is a perspective view of the main composition of one example of the compound analyzer of the present invention. 図1の複合分析装置の正面図である。It is a front view of the compound analyzer of FIG. 試料ホルダーを拡大して示した斜視図である。It is the perspective view which expanded and showed the sample holder. 試料ホルダーの平面図である。It is a top view of a sample holder. 図4の5−5線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 試料ホルダーの変更例の平面図である。It is a top view of the example of a change of a sample holder. 図6の7−7線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG. 6. 試料とX線検出器との位置関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positional relationship of a sample and an X-ray detector. CCDセンサの構成図である。It is a block diagram of a CCD sensor. 図9の出力部から出力された測定生データを一時的に記憶する記憶装置の記憶領域配列図である。FIG. 10 is a storage area array diagram of a storage device that temporarily stores measurement raw data output from the output unit of FIG. 9. 512行×512列の画素を,図8における左右二つの領域に分けて,それぞれ別個に列横断方向の記録値を合計する様子を示す記憶領域配列図である。FIG. 9 is a storage area array diagram showing a state in which 512 rows × 512 columns of pixels are divided into two left and right areas in FIG. 8 and recording values in the column transverse direction are summed separately. 図1の複合分析装置の制御部と構造部の関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the control part and structure part of the composite analyzer of FIG. 測定結果のグラフである。It is a graph of a measurement result.

符号の説明Explanation of symbols

10 X線焦点
12 試料ホルダー
14 第1試料
16 第2試料
24 回転中心線
26 入射側ソーラースリット
28 発散スリット
30 X線ビーム
32 受光側ソーラースリット
34 X線検出器
36 回折X線
38 試料台
40 標準試料
42 ホルダー本体
44 第1凹部
46 第2凹部
48 第3凹部
56 第1感熱板
58 第2感熱板
60 第3感熱板
62 第1熱電対
64 第2熱電対
66 第3熱電対
68 ホルダー本体の部分
82 X線管
84 高圧電源
86 ゴニオメータ
88 ゴニオメータ制御装置
90 X線回折データ処理部
92 加熱装置
94 温度制御装置
96 熱分析データ処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray focus 12 Sample holder 14 1st sample 16 2nd sample 24 Rotation center line 26 Incident side solar slit 28 Diverging slit 30 X-ray beam 32 Receiving side solar slit 34 X-ray detector 36 Diffraction X-ray 38 Sample stand 40 Standard Sample 42 Holder main body 44 First concave portion 46 Second concave portion 48 Third concave portion 56 First thermal plate 58 Second thermal plate 60 Third thermal plate 62 First thermocouple 64 Second thermocouple 66 Third thermocouple 68 Portion 82 X-ray tube 84 High voltage power supply 86 Goniometer 88 Goniometer control device 90 X-ray diffraction data processing unit 92 Heating device 94 Temperature control device 96 Thermal analysis data processing unit

Claims (6)

次のものを備える複合分析装置。
(ア)X線の進行方向に垂直な断面形状が細長いライン状をしたX線ビームを発生するX線源。
(イ)粉末状の第1試料を保持する第1保持部と粉末状の第2試料を保持する第2保持部と基準温度部とを備えていて,前記第1保持部と前記第2保持部が前記X線ビームの断面の長手方向(以下,Z方向という)に区分けされていて,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームが同時に照射されるような位置に前記第1保持部と前記第2保持部が配置されていて,前記第1試料の温度を検出する第1試料温度検出器と前記第2試料の温度を検出する第2試料温度検出器と前記基準温度部の温度を検出する基準温度検出器とが設けられている試料ホルダー。
(ウ)前記第1試料と前記第2試料と前記基準温度部とを所望の温度に制御する温度制御手段。
(エ)前記第1試料から出てくる第1回折X線と前記第2試料から出てくる第2回折X線を分離して検出できる,少なくともZ方向に位置感応型のX線検出器。
(オ)前記第1試料及び前記第2試料と前記X線検出器との間に配置されて,Z方向のX線の発散を制限するZ方向発散制限装置。
(カ)ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足するように,前記X線源と前記試料ホルダーと前記X線検出器の少なくとも二つを移動させるゴニオメータ制御装置。
(キ)前記X線検出器の出力を受け取って,前記第1試料のX線回折データと前記第2試料のX線回折データを作成するX線回折データ処理部。
(ク)前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を受け取って,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する熱分析データ処理部。
A complex analyzer with:
(A) An X-ray source that generates an X-ray beam having a cross-sectional shape perpendicular to the X-ray traveling direction and having an elongated line shape.
(A) a first holding unit for holding the powdery first sample, a second holding unit for holding the powdery second sample, and a reference temperature unit, wherein the first holding unit and the second holding unit are provided. The section is divided in the longitudinal direction (hereinafter referred to as Z direction) of the cross section of the X-ray beam, and the first sample and the second sample are irradiated with the X-ray beam at the same time. A holding part and the second holding part are arranged, a first sample temperature detector for detecting the temperature of the first sample, a second sample temperature detector for detecting the temperature of the second sample, and the reference temperature part A sample holder provided with a reference temperature detector for detecting the temperature of the sample.
(C) Temperature control means for controlling the first sample, the second sample, and the reference temperature unit to desired temperatures.
(D) A position sensitive X-ray detector at least in the Z direction, capable of separately detecting the first diffracted X-ray emitted from the first sample and the second diffracted X-ray emitted from the second sample.
(E) A Z-direction divergence limiting device that is disposed between the first sample and the second sample and the X-ray detector and limits the divergence of X-rays in the Z direction.
(F) A goniometer control device that moves at least two of the X-ray source, the sample holder, and the X-ray detector so as to satisfy the concentration condition of Bragg Brentano.
(G) An X-ray diffraction data processing unit that receives the output of the X-ray detector and creates X-ray diffraction data of the first sample and X-ray diffraction data of the second sample.
(H) receiving outputs of the first sample temperature detector, the second sample temperature detector, and the reference temperature detector, and generating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample; Thermal analysis data processing section.
請求項1に記載の複合分析装置において,前記X線検出器がTDI動作をする2次元CCDセンサであることを特徴とする複合分析装置。   2. The composite analyzer according to claim 1, wherein the X-ray detector is a two-dimensional CCD sensor that performs a TDI operation. 請求項1または2に記載の複合分析装置において,前記試料ホルダーが,熱分析用の粉末状の標準試料を保持する第3保持部を備えていて,前記基準温度部は前記標準試料であることを特徴とする複合分析装置。   3. The composite analyzer according to claim 1, wherein the sample holder includes a third holding unit that holds a powdery standard sample for thermal analysis, and the reference temperature unit is the standard sample. A combined analyzer characterized by 請求項1または2に記載の複合分析装置において,前記試料ホルダーは板状のホルダー本体を備えていて,このホルダー本体に第1凹部と第2凹部が形成されていて,前記第1凹部が前記第1保持部を構成し,前記第2凹部が前記第2保持部を構成し,前記第1凹部と前記第2凹部の間のホルダー本体の部分が前記基準温度部であることを特徴とする複合分析装置。   3. The composite analyzer according to claim 1, wherein the sample holder includes a plate-like holder body, and the holder body is formed with a first recess and a second recess, and the first recess is the A first holding part is configured, the second recess constitutes the second holding part, and a portion of the holder body between the first recess and the second recess is the reference temperature part. Combined analyzer. 請求項1から4までのいずれか1項に記載の複合分析装置において,前記熱分析データ処理部は,前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を受け取って,前記第1試料の温度と前記基準温度部の温度との差分である第1の温度差と,前記第2試料の温度と前記基準温度部の温度との差分である第2の温度差とを求めて,前記第1の温度差に基づいて前記第1試料の熱分析データを作成し,前記第2の温度差に基づいて前記第2試料の熱分析データを作成することを特徴とする複合分析装置。   5. The composite analyzer according to claim 1, wherein the thermal analysis data processing unit outputs outputs of the first sample temperature detector, the second sample temperature detector, and the reference temperature detector. And a first temperature difference that is a difference between the temperature of the first sample and the temperature of the reference temperature portion, and a second difference that is a difference between the temperature of the second sample and the temperature of the reference temperature portion. Obtaining a temperature difference, creating thermal analysis data of the first sample based on the first temperature difference, and creating thermal analysis data of the second sample based on the second temperature difference. Characteristic composite analyzer. 次の段階を備える複合分析方法。
(ア)X線の進行方向に垂直な断面形状が細長いライン状をしたX線ビームを発生するX線源を準備する段階。
(イ)粉末状の第1試料を保持する第1保持部と粉末状の第2試料を保持する第2保持部と基準温度部とを備えていて,前記第1保持部と前記第2保持部が前記X線ビームの断面の長手方向(以下,Z方向という)に区分けされていて,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームが同時に照射されるような位置に前記第1保持部と前記第2保持部が配置されていて,前記第1試料の温度を検出する第1試料温度検出器と前記第2試料の温度を検出する第2試料温度検出器と前記基準温度部の温度を検出する基準温度検出器とが設けられている試料ホルダーを準備する段階。
(ウ)前記第1試料から出てくる第1回折X線と前記第2試料から出てくる第2回折X線を分離して検出できる,少なくともZ方向に位置感応型のX線検出器を準備する段階。
(エ)前記第1試料と前記第2試料を第1温度に設定した状態で,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームを同時に照射して,ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足した状態で,前記X線検出器を用いて前記第1回折X線と前記第2回折X線を同時に検出し,かつ,前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を利用して,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する段階。
(オ)前記第1試料と前記第2試料を前記第1温度とは異なる第2温度に設定した状態で,前記第1試料と前記第2試料に前記X線ビームを同時に照射して,ブラッグ・ブレンタノの集中条件を満足した状態で,前記X線検出器を用いて前記第1回折X線と前記第2回折X線を同時に検出し,かつ,前記第1試料温度検出器と前記第2試料温度検出器と前記基準温度検出器の出力を利用して,前記第1試料の熱分析データと前記第2試料の熱分析データを作成する段階。
A combined analysis method comprising the following steps:
(A) A step of preparing an X-ray source for generating an X-ray beam in which a cross-sectional shape perpendicular to the X-ray traveling direction is an elongated line.
(A) a first holding unit for holding the powdery first sample, a second holding unit for holding the powdery second sample, and a reference temperature unit, wherein the first holding unit and the second holding unit are provided. The section is divided in the longitudinal direction (hereinafter referred to as Z direction) of the cross section of the X-ray beam, and the first sample and the second sample are irradiated with the X-ray beam at the same time. A holding part and the second holding part are arranged, a first sample temperature detector for detecting the temperature of the first sample, a second sample temperature detector for detecting the temperature of the second sample, and the reference temperature part Preparing a sample holder provided with a reference temperature detector for detecting the temperature of the sample.
(C) a position sensitive X-ray detector in at least the Z direction capable of separately detecting the first diffracted X-ray emitted from the first sample and the second diffracted X-ray emitted from the second sample; The stage to prepare.
(D) In the state where the first sample and the second sample are set to the first temperature, the X-ray beam is simultaneously irradiated to the first sample and the second sample to satisfy the concentration condition of Bragg Brentano. In this state, the X-ray detector is used to simultaneously detect the first diffracted X-ray and the second diffracted X-ray, and the first sample temperature detector, the second sample temperature detector, and the reference Creating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample by using an output of a temperature detector;
(E) In the state where the first sample and the second sample are set to a second temperature different from the first temperature, the X-ray beam is simultaneously irradiated to the first sample and the second sample, and Bragg The first diffracted X-ray and the second diffracted X-ray are simultaneously detected using the X-ray detector while satisfying the Brentano concentration condition, and the first sample temperature detector and the second diffracted X-ray are detected. Creating thermal analysis data of the first sample and thermal analysis data of the second sample using outputs of the sample temperature detector and the reference temperature detector;
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