JP2007017258A - Composite analyzer and composite analyzing method - Google Patents
Composite analyzer and composite analyzing method Download PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- ray
- temperature
- detector
- thermal analysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
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。
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
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。
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
Claims (6)
(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.
(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;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005198622A JP2007017258A (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Composite analyzer and composite analyzing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005198622A JP2007017258A (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Composite analyzer and composite analyzing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007017258A true JP2007017258A (en) | 2007-01-25 |
Family
ID=37754548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005198622A Pending JP2007017258A (en) | 2005-07-07 | 2005-07-07 | Composite analyzer and composite analyzing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007017258A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010169573A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Rigaku Corp | Simultaneous analysis apparatus of x-ray analysis and thermal analysis |
JP2011033483A (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Apparatus and method for verification of reaction |
JP2013181914A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Rigaku Corp | X-ray intensity correction method and x-ray diffraction device |
US9086367B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-07-21 | Rigaku Corporation | X-ray intensity correction method and X-ray diffractometer |
JP2017101929A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | パルステック工業株式会社 | X-ray diffraction measurement device and x-ray diffraction measurement method |
JP2018066652A (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 住友金属鉱山株式会社 | Analytical method of powder sample |
EP3712901A1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-23 | Rigaku Corporation | X-ray analysis apparatus |
CN113302483A (en) * | 2018-11-23 | 2021-08-24 | 株式会社理学 | Device and method for storing sample for single crystal X-ray structural analysis |
-
2005
- 2005-07-07 JP JP2005198622A patent/JP2007017258A/en active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010169573A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Rigaku Corp | Simultaneous analysis apparatus of x-ray analysis and thermal analysis |
JP2011033483A (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Apparatus and method for verification of reaction |
US9086367B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-07-21 | Rigaku Corporation | X-ray intensity correction method and X-ray diffractometer |
JP2013181914A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Rigaku Corp | X-ray intensity correction method and x-ray diffraction device |
JP2017101929A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | パルステック工業株式会社 | X-ray diffraction measurement device and x-ray diffraction measurement method |
JP2018066652A (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 住友金属鉱山株式会社 | Analytical method of powder sample |
JP7005892B2 (en) | 2016-10-19 | 2022-01-24 | 住友金属鉱山株式会社 | Analysis method of powder sample |
CN113302483A (en) * | 2018-11-23 | 2021-08-24 | 株式会社理学 | Device and method for storing sample for single crystal X-ray structural analysis |
CN111735828A (en) * | 2019-03-19 | 2020-10-02 | 株式会社理学 | X-ray analysis apparatus |
JP2020153724A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社リガク | X-ray analysis device |
US11215571B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-01-04 | Rigaku Corporation | X-ray analysis apparatus |
EP3712901A1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-23 | Rigaku Corporation | X-ray analysis apparatus |
JP7165400B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-11-04 | 株式会社リガク | X-ray analyzer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4074874B2 (en) | X-ray diffractometer | |
JP2007017258A (en) | Composite analyzer and composite analyzing method | |
EP1102061B1 (en) | Combinatorial x-ray diffractor | |
JP5437180B2 (en) | Wavelength classification X-ray diffractometer | |
JP5695595B2 (en) | X-ray measuring device | |
EP1720006A1 (en) | Method and apparatus for x-ray diffraction analysis | |
JP2012013463A5 (en) | ||
JP4101812B2 (en) | Molecular structure compound identification system | |
US9329143B2 (en) | Method and apparatus for investigating the X-ray radiographic properties of samples | |
JP3731207B2 (en) | X-ray analyzer | |
JP5871393B2 (en) | X-ray analyzer | |
EP1672361B1 (en) | X-ray diffraction microscope and x-ray diffraction measurement method using x-ray diffraction microscope | |
JP5959057B2 (en) | X-ray analyzer | |
Vine et al. | Analyzer-based phase contrast imaging and phase retrieval using a rotating anode x-ray source | |
US8488740B2 (en) | Diffractometer | |
JP2004325267A (en) | Residual stress measuring device of thin film, and residual stress measuring method of thin film | |
JP4581126B2 (en) | X-ray diffraction analysis method and X-ray diffraction analysis apparatus | |
JPH0545306A (en) | X-ray analyzing apparatus | |
JP4563701B2 (en) | X-ray crystal orientation measuring apparatus and X-ray crystal orientation measuring method | |
JP2000258366A (en) | Minute part x-ray diffraction apparatus | |
JP5963331B2 (en) | X-ray measuring device | |
JP2000213999A (en) | X-ray stress measuring method | |
Garman et al. | X-ray data collection from macromolecular crystals | |
CN118329945A (en) | Non-uniformly distributed sample component-structure joint characterization system and method | |
Haschke et al. | Prospectives for μ-XRF |