(57)【要約】【課題】Ｘ線強度を向上させることができるＸ線分析装置を提供する。【解決手段】Ｘ線分析装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管と、Ｘ線管の出射端と第１のＸ線導管の入射端との間に配置された第２のＸ線導管とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管と、
前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置された第２のＸ線導管と
を備えるＸ線分析装置。
【請求項２】
前記第２のＸ線導管の内壁に所定の膜材を形成してある請求項１に記載のＸ線分析装置。
【請求項３】
前記第２のＸ線導管の内壁に形成された膜材は、前記Ｘ線管が有するターゲットと同一金属である請求項２に記載のＸ線分析装置。
【請求項４】
前記第２のＸ線導管を複数備え、
複数の前記第２のＸ線導管の中から一の第２のＸ線導管を選択し、選択した一の第２のＸ線導管を前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置する選択部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項５】
前記第２のＸ線導管の内壁面の形状は、曲率を有する曲面状である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項６】
前記第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたミラーを備え、
前記ミラーは、Ｘ線が通る部分に孔を形成してある請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項７】
前記ミラーの孔にコリメータを設けている請求項６に記載のＸ線分析装置。
【請求項８】
前記第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたペリクルミラーを備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線分析装置。
【請求項９】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管と、
前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置され、Ｘ線の反射膜を有する反射部材と
を備え、
前記反射膜は、
第１元素を含む第１膜材に前記第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層してあるＸ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の開発若しくは生体の検査などの研究開発、又は異物分析若しくは不良解析などの品質管理等の様々な用途で、試料にＸ線を照射し、試料から放出される蛍光Ｘ線、試料を透過する透過Ｘ線、又は回折Ｘ線などを検出し、試料の内部組成の分析、試料の結晶構造の分析などを行うＸ線分析装置が利用されている。
【０００３】
特許文献１には、ターゲットに電子線を照射してＸ線を発生させ、光学系を用いてＸ線を試料上に集光するＸ線分析装置が開示されている。また、光学系としては、従来、モノキャピラリなどのＸ線導管が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のＸ線分析装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管とＸ線導管とは離隔して配置されている。特に、Ｘ線導管を選択して配置するため、あるいはＸ線フィルタを配置するために、Ｘ線管とＸ線導管とは離隔している。このため、Ｘ線管で発生したＸ線の一部がＸ線導管に入射せず、Ｘ線強度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線強度を向上させることができるＸ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＸ線分析装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管と、前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置された第２のＸ線導管とを備える。
【０００８】
Ｘ線分析装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管とを備える。Ｘ線分析装置は、さらに、Ｘ線管の出射端と第１のＸ線導管の入射端との間に配置された第２のＸ線導管を備える。すなわち、Ｘ線管と第１のＸ線導管との間に、第２のＸ線導管を備える。
【０００９】
離隔して配置されるＸ線管の出射端とＸ線導管（第１のＸ線導管）の入射端との間に第２のＸ線導管を備えるので、Ｘ線管の出射端から出射されたＸ線の大部分を第２のＸ線導管内に導くことができる。第２のＸ線導管内を進行したＸ線は第１のＸ線導管内に導くことができる。これにより、Ｘ線管で発生したＸ線の大部分がＸ線導管に入射するので、Ｘ線強度を向上させることができる。
【００１０】
本発明に係るＸ線分析装置は、前記第２のＸ線導管の内壁に所定の膜材を形成してある。
【００１１】
Ｘ線分析装置は、第２のＸ線導管の内壁に所定の膜材を形成してある。所定の膜材は、Ｘ線管からのＸ線により励起されてＸ線を発生させる膜材であればよく、例えば、タングステン、ロジウム、銀、モリブデン、パラジウム、タンタル、金、銅、クロムなどの重金属を含む。これにより、第２のＸ線導管の内壁にＸ線が照射された場合において、Ｘ線の内壁での入射角が臨界角より浅い場合には、Ｘ線が内壁で全反射して集光されるのでＸ線強度を向上させることができる。また、Ｘ線の入射角が臨界角より深い場合には、第２のＸ線導管の内壁の膜材が励起されてＸ線が発生し、新たに発生したＸ線のうち、臨界角よりも浅い入射角で内壁に入射したＸ線は、内壁で全反射して集光されるので、Ｘ線強度を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係るＸ線分析装置において、前記第２のＸ線導管の内壁に形成された膜材は、前記Ｘ線管が有するターゲットと同一金属である。
【００１３】
第２のＸ線導管の内壁に形成された膜材は、Ｘ線管が有するターゲットと同一金属である。これにより、第２のＸ線導管の壁面などの試料以外の部分から発生する蛍光Ｘ線が検出される、いわゆるシステムピークの増大を防ぎ、Ｘ線強度を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係るＸ線分析装置は、前記第２のＸ線導管を複数備え、複数の前記第２のＸ線導管の中から一の第２のＸ線導管を選択し、選択した一の第２のＸ線導管を前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置する選択部を備える。
【００１５】
選択部は、複数の第２のＸ線導管の中から一の第２のＸ線導管を選択し、選択した一の第２のＸ線導管をＸ線管の出射端と第１のＸ線導管の入射端との間に配置する。複数の第２のＸ線導管は、例えば、第２のＸ線導管の内径が異なるものを複数用意しておき、所望の内径のものを選択することができる。これにより、試料に照射するＸ線の強度や焦点サイズなどを変更することができる。
【００１６】
本発明に係るＸ線分析装置において、前記第２のＸ線導管の内壁面の形状は、曲率を有する曲面状である。
【００１７】
第２のＸ線導管の内壁面の形状は、曲率を有する曲面状である。曲面は、例えば、回転楕円体面、あるいは回転放物面とすることができるが、これに限定されない。内壁面の形状を、曲率を有する曲面状にすることにより、第２のＸ線導管に入射したＸ線を内壁面で全反射させて効率良く集光させることができ、第１のＸ線導管へ一層強いＸ線を入射させることができる。
【００１８】
本発明に係るＸ線分析装置は、前記第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたミラーを備え、前記ミラーは、Ｘ線が通る部分に孔を形成してある。
【００１９】
Ｘ線分析装置は、第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたミラーを備える。ミラーは、光学顕微鏡などによって試料を観察するために用いられる。ミラーは、Ｘ線が通る部分に孔を形成してある。これにより、Ｘ線が通る孔以外の部分は光学顕微鏡による観察が可能となり、Ｘ線と光学顕微鏡とで同軸観察を行うことができる。
【００２０】
本発明に係るＸ線分析装置は、前記ミラーの孔にコリメータを設けている。
【００２１】
ミラーの孔にコリメータを設けている。すなわち、ミラーの孔を利用してコリメータを設ける。これにより、Ｘ線を試料に向かって平行光線にすることができ、色収差を減らしてＸ線の焦点深度を長くすることができる。
【００２２】
本発明に係るＸ線分析装置は、前記第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたペリクルミラーを備える。
【００２３】
Ｘ線分析装置は、第１のＸ線導管の出射端から適長離隔して配置されたペリクルミラーを備える。ペリクルミラーは、Ｘ線が透過可能な材質で構成される。通常のミラーのように、Ｘ線を透過させるための隙間や切り欠きが不要なので、光学顕微鏡などによる観察を行う場合に視野の欠けなどの悪影響を無くすことができる。
【００２４】
本発明に係るＸ線分析装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管と、前記Ｘ線管の出射端と前記第１のＸ線導管の入射端との間に配置され、Ｘ線の反射膜を有する反射部材とを備え、前記反射膜は、第１元素を含む第１膜材に前記第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層してある。
【００２５】
Ｘ線分析装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、Ｘ線管で発生したＸ線を集光して被照射体に照射する第１のＸ線導管とを備える。Ｘ線分析装置は、さらに、Ｘ線管の出射端と第１のＸ線導管の入射端との間に配置された、Ｘ線の反射膜を有する反射部材を備える。すなわち、Ｘ線管と第１のＸ線導管との間に、Ｘ線の反射膜を有する反射部材を備える。
【００２６】
反射膜は、第１元素を含む第１膜材に第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層してある。例えば、第１元素は第２元素よりも重い元素とすることができる。第１膜材は第１元素のみを含んでもよく第１元素との化合物を含んでもよい。また、第２膜材は第２元素のみを含んでもよく第２元素との化合物を含んでもよい。反射膜は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法などを用いて作製することができる。
【００２７】
上述のように、反射膜は多層膜であり、屈折率の差の大きな物質の層（第１膜材と第２膜材）がそれぞれ一定の厚みで交互に積層した構造となっている。反射膜にＸ線管で発生したＸ線が入射すると、各層で散乱したＸ線などの干渉効果により、２×ｄ×ｓｉｎθ＝ｎ×λという式で決定される、波長λのＸ線を取り出すことができる。ここで、ｄは第１膜材と第２膜材それぞれの厚みの和であり、θは反射膜の膜表面とＸ線がなす角度であり、ｎは定数である。反射膜でのＸ線の反射は、いわゆるブラッグ反射である。
【００２８】
離隔して配置されるＸ線管の出射端とＸ線導管（第１のＸ線導管）の入射端との間に、第１元素を含む第１膜材に第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層した反射膜を有する反射部材を備えるので、反射部材によって取り出した所要の波長のＸ線（単色光）を第１のＸ線導管内に導くことができる。第１のＸ線導管は、所要の波長のＸ線（単色光）を集光して被照射体に照射することができる。これにより、Ｘ線管で発生するＸ線スペクトルの中から所要の波長のＸ線（単色光）を取り出して被照射体に照射できるので、被照射体の組成分析を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、Ｘ線強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態のＸ線分析装置の構成の第１例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態のＸ線分析装置のＸ線導管の配置例を示す模式図である。
【図３】比較例としてのＸ線分析装置の構成の一例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態の第２のＸ線導管の第２例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態の第２のＸ線導管の第３例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態の第２のＸ線導管の第４例を示す模式図である。
【図７】本実施の形態の第２のＸ線導管の第５例を示す模式図である。
【図８】本実施の形態のＸ線分析装置の構成の第２例を示す模式図である。
【図９】ロータの一例を示す平面図である。
【図１０】本実施の形態のＸ線分析装置のミラーの構成の第２例を示す模式図である。
【図１１】本実施の形態のＸ線分析装置のミラーの構成の第３例を示す模式図である。
【図１２】本実施の形態のＸ線分析装置の反射部材の第１例を示す模式図である。
【図１３】本実施の形態のＸ線分析装置の反射部材の第２例を示す模式図である。
【図１４】本実施の形態のＸ線分析装置の反射部材の第３例を示す模式図である。
【図１５】本実施の形態のＸ線分析装置の反射部材の第４例を示す模式図である。
【図１６】Ｘ線管で発生するＸ線のスペクトルの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のＸ線分析装置１００の構成の第１例を示す模式図である。Ｘ線分析装置１００は、光学系収容部７１と試料収容部７２とを備える。光学系収容部７１と試料収容部７２との間には、Ｘ線透過窓７４を設けている。光学系収容部７１内は減圧した状態に保たれている。試料収容部７２内は、大気であってもよいが、試料Ｓ（被照射体）から放出される蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）の減衰などを防止するため、減圧した状態に保つことが望ましい。また、光学系収容部７１と試料収容部７２とは同一の収容部にしてもよい。
【００３２】
光学系収容部７１の上部には、Ｘ線管３０を設けている。光学系収容部７１内には、第１のＸ線導管１０、第２のＸ線導管２０、ミラー７３、Ｘ線検出部５０の一部などが収容されている。
【００３３】
Ｘ線管３０は、例えば、中空のガラス壁で囲まれ、その内部にタングステンを含むフィラメントを備える。フィラメントに電流を流すことにより、フィランメントが加熱されると、フィランメントから電子（熱電子）が放出される。また、Ｘ線管３０は、アノード、偏向コイル、並びに収束レンズ及び対物レンズで構成される電子レンズ、ターゲットなどを備え、フィラメントから放出された電子の進行方向を変えるとともに、電子をターゲットに向けて加速する。ターゲットは、例えば、タングステン又はモリブデン等の重金属を含み、電子の衝突又は透過によってＸ線を発生することができる。なお、図１において、符号３１はＸ線発生中心（Ｘ線源）を示す。
【００３４】
Ｘ線管３０で発生したＸ線は、Ｘ線管３０の出射端３２から出射されて、第２のＸ線導管２０の入射端２１に入射する。第２のＸ線導管２０に入射したＸ線は、第２のＸ線導管２０の内壁面で全反射して出射端２２から出射される。第２のＸ線導管２０の出射端２２から出射したＸ線は、第１のＸ線導管１０の入射端１１に入射する。第１のＸ線導管１０に入射したＸ線は、第１のＸ線導管１０の内壁面で全反射して出射端１２から試料Ｓに向かって出射される。
【００３５】
ミラー７３は、第１のＸ線導管１０の出射端１２から適長離隔して配置されている。ミラー７３は、撮像部６０によって試料を観察するために用いられる。第１例としてのミラー７３は、Ｘ線が通る部分に切り欠きを設けてある。あるいは、ミラー７３は、Ｘ線が通る部分を間にして対向させるとともに所要の隙間を設けて配置してもよい。なお、ミラーの他の例は後述する。
【００３６】
試料収容部７２内には、試料Ｓを載置するステージ７５が配置されている。試料収容部７２の片方の上部には撮像部６０を配置してある。撮像部６０は、例えば、光学カメラ、光学顕微鏡である。
【００３７】
ＰＣ４０は、制御部４１、演算部４２、表示部４３を備え、Ｘ線分析装置１００での処理を制御する。
【００３８】
制御部４１は、Ｘ線管３０の動作を制御してＸ線の出力強度を制御することができる。また、制御部４１は、ステージ７５及び撮像部６０の動作を制御することができる。
【００３９】
演算部４２は、Ｘ線検出部５０で検出した蛍光Ｘ線のスペクトル線の強度データに基づいて分析処理を行う。制御部４１は、演算部４２での分析結果を表示部４３に表示することができる。また、制御部４１は、撮像部６０で試料Ｓを撮像して得られた画像を表示部４３に表示することができる。すなわち、Ｘ線検出部５０で検出した蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）に基づいて試料Ｓの分析が可能となる。
【００４０】
上述のように、Ｘ線分析装置１００は、Ｘ線を発生するＸ線管３０と、Ｘ線管３０で発生したＸ線を集光して試料Ｓに照射する第１のＸ線導管１０とを備える。Ｘ線分析装置１００は、さらに、Ｘ線管３０の出射端３２と第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に配置された第２のＸ線導管２０を備える。すなわち、Ｘ線管３０と第１のＸ線導管１０との間に、第２のＸ線導管２０を備える。
【００４１】
離隔して配置されるＸ線管３０の出射端３２とＸ線導管（第１のＸ線導管１０）の入射端１１との間に第２のＸ線導管２０を備えるので、Ｘ線管３０の出射端３２から出射されたＸ線の大部分を第２のＸ線導管２０内に導くことができる。第２のＸ線導管２０内を進行したＸ線は第１のＸ線導管１０内に導くことができる。これにより、Ｘ線管３０で発生したＸ線の大部分がＸ線導管に入射するので、Ｘ線強度を向上させることができる。
【００４２】
図２は本実施の形態のＸ線分析装置１００のＸ線導管の配置例を示す模式図である。なお、図では、便宜上、Ｘ線導管の長さ方向の寸法に対して径方向の寸法を大きく描いているが、実際は径方向の寸法はもっと小さい。図２に示すように、Ｘ線発生中心３１、あるいはＸ線管３０の出射端３２と、Ｘ線導管（第１のＸ線導管１０）の入射端１１との間の距離は比較的長い。本実施の形態では、Ｘ線管３０の出射端３２と、第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に、第１例としての第２のＸ線導管２０を設けている。
【００４３】
図３は比較例としてのＸ線分析装置の構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、Ｘ線管内のＸ線源（Ｘ線発生中心）とＸ線導管の入射端との間の距離を符号Ｄで表す。比較例の場合、距離Ｄが比較的長いのでＸ線源で発生したＸ線の一部（符号Ａで示す）がＸ線導管に入射せずに、Ｘ線導管の外部に向かって放出されるため、Ｘ線強度が低下する。また、Ｘ線導管の外部に向かって放出されたＸ線が、試料以外の部分に当たって蛍光Ｘ線が発生すると、いわゆるシステムピークが増大する。
【００４４】
本実施の形態によれば、図２に例示したように、Ｘ線発生中心３１とＸ線導管（第２のＸ線導管２０）の入射端との間の距離Ｌを、図３に例示した距離Ｄよりも短くすることができるため、Ｘ線導管の外部に向かって放出されるＸ線を少なくすることができ、Ｘ線強度を向上させることができる。また、Ｘ線導管の外部に向かって放出されたＸ線が、試料以外の部分に当たって蛍光Ｘ線が発生することに起因するシステムピークを抑制することができる。
【００４５】
図４は本実施の形態の第２のＸ線導管２０の第２例を示す模式図である。図４において、符号２０１は膜材である。第２例では、第２のＸ線導管２０の内壁に膜材２０１を形成してある。膜材２０１は、Ｘ線管３０からのＸ線により励起されてＸ線を発生させる膜材であればよく、例えば、タングステン、ロジウム、銀、モリブデン、パラジウム、タンタル、金、銅、クロムなどの重金属を含む。これにより、第２のＸ線導管２０の内壁にＸ線が照射された場合において、Ｘ線の内壁での入射角が臨界角より浅い場合には、Ｘ線が内壁で全反射して集光されるのでＸ線強度を向上させることができる。また、Ｘ線の入射角が臨界角より深い場合には、第２のＸ線導管２０の内壁の膜材２０１が励起されてＸ線が発生し、新たに発生したＸ線のうち、臨界角よりも浅い入射角で内壁に入射したＸ線は、内壁で全反射して集光されるので、Ｘ線強度を向上させることができる。第２のＸ線導管２０は、例えば金属の筒を数分割し、その筒の内壁に蒸着やメッキなどで成膜されたものを、再度張り合わせて作成されたものであってもよい。
【００４６】
また、膜材２０１は、Ｘ線管３０が有するターゲットと同一金属とすることもできる。これにより、第２のＸ線導管２０の壁面などの試料以外の部分から発生する蛍光Ｘ線が検出される、いわゆるシステムピークの増大を防ぎ、Ｘ線強度を向上させることができる。
【００４７】
図５は本実施の形態の第２のＸ線導管２０の第３例を示す模式図である。第３例では、第２のＸ線導管２０の内壁面２０２の形状は、曲率を有する曲面状とすることができる。曲面は、例えば、回転楕円体面、あるいは回転放物面とすることができるが、これに限定されない。内壁面２０２の形状を、曲率を有する曲面状にすることにより、第２のＸ線導管２０に入射したＸ線を内壁面２０２で全反射させて効率良く集光させることができ、第１のＸ線導管１０へ一層強いＸ線を入射させることができる。なお、図示していないが、第３例の第２のＸ線導管２０の内壁面２０２に膜材２０１を形成してもよい。これにより、Ｘ線強度をさらに向上させることができる。
【００４８】
図６は本実施の形態の第２のＸ線導管２０の第４例を示す模式図である。第４例では、Ｘ線発生中心３１側の第２のＸ線導管２０の内径を小さくし、第１のＸ線導管１０側の第２のＸ線導管２０の内径を大きくしている。すなわち、第２のＸ線導管２０は、Ｘ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって拡径するテーパ状の内壁２０３を有する。これにより、第２のＸ線導管２０の内壁２０３で全反射するＸ線を増やしつつ第１のＸ線導管１０へ入射させることができ、Ｘ線強度を向上させることができる。なお、図示していないが、第４例の第２のＸ線導管２０の内壁２０３に膜材２０１を形成してもよい。これにより、Ｘ線強度をさらに向上させることができる。
【００４９】
図７は本実施の形態の第２のＸ線導管２０の第５例を示す模式図である。第５例では、Ｘ線発生中心３１側の第２のＸ線導管２０の内径を大きくし、第１のＸ線導管１０側の第２のＸ線導管２０の内径を小さくしている。すなわち、第２のＸ線導管２０は、Ｘ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって縮径するテーパ状の内壁２０４を有する。これにより、第２のＸ線導管２０の内壁２０４に入射するＸ線を増やしつつ第１のＸ線導管１０へ入射させることができ、Ｘ線強度を向上させることができる。なお、図示していないが、第５例の第２のＸ線導管２０の内壁２０４に膜材２０１を形成してもよい。これにより、Ｘ線強度をさらに向上させることができる。
【００５０】
図８は本実施の形態のＸ線分析装置１００の構成の第２例を示す模式図である。図１に例示した第１例との相違は、選択部としてのロータ２５を備える点である。図８に示すように、ロータ２５は、Ｘ線管３０の出射端３２と、第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に配置される。制御部４１からの制御信号に基づいて、ロータ２５は、軸（便宜上、符号Ｃで軸中心を示す）回りに回動することができる。
【００５１】
図９はロータ２５の一例を示す平面図である。ロータ２５は、円形の板状であって、軸中心Ｃ回りに回動することができる。ロータ２５は、Ｘ線を遮蔽する金属を用いて形成することができる。ロータ２５には、軸中心Ｃから適長の円周状に適長離隔して複数（図９では、３つ）の第２のＸ線導管２６、２７、２８を配置している。ロータ２５は、複数の第２のＸ線導管２６、２７、２８の中から一の第２のＸ線導管を選択し、選択した一の第２のＸ線導管をＸ線管３０の出射端３２と第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に配置することができる。複数の第２のＸ線導管２６、２７、２８は、例えば、それぞれ内径が異なるもの、あるいは材質が異なるものとすることができる。ロータ２５を回動させることにより、所望の内径の第２のＸ線導管を選択することができる。これにより、試料に照射するＸ線の強度や焦点サイズなどを変更することができる。なお、ロータ２５に取り付けられた第２のＸ線導管の数は３つに限定されない。また、図示していないが、ロータ２５にＸ線フィルタを取り付けて第２のＸ線導管の切り替えだけでなく、Ｘ線フィルタに切り替えるようにしてもよい。
【００５２】
図１０は本実施の形態のＸ線分析装置１００のミラー７３の構成の第２例を示す模式図である。図１０に示すように、ミラー７３は、Ｘ線が通る部分に孔７３１を形成してある。これにより、Ｘ線が通る孔７３１以外の部分は撮像部６０による観察が可能となり、例えば、Ｘ線と光学顕微鏡とで同軸観察を行うことができる。
【００５３】
また、ミラー７３の孔７３１の内側にコリメータ７３２を設けている。コリメータ７３２の形状は、円形とすることができるが、円形に限定されない。例えば、四角形、六角形などでもよい。コリメータ７３２は、Ｘ線を平行にして集束させることができる。すなわち、ミラー７３の孔７３１を利用してコリメータ７３２を設ける。これにより、Ｘ線を試料に向かって平行光線にすることができ、色収差を減らしてＸ線の焦点深度を長くすることができる。
【００５４】
図１１は本実施の形態のＸ線分析装置１００のミラー７６の構成の第３例を示す模式図である。第３例では、Ｘ線分析装置１００は、第１のＸ線導管１０の出射端１２から適長離隔して配置されたペリクルミラー７６を備える。ペリクルミラー７６は、ミラー保持部材７６１によって保持される。ペリクルミラー７６は、Ｘ線が透過可能な材質で構成される。通常のミラーのように、Ｘ線を透過させるための隙間や切り欠きが不要なので、光学顕微鏡などによる観察を行う場合に視野の欠けなどの悪影響を無くすことができる。
【００５５】
また、ミラー保持部材７６１の一部をコリメータ７６２としてもよい。これにより、Ｘ線を試料に向かって平行光線にすることができ、色収差を減らしてＸ線の焦点深度を長くすることができる。
【００５６】
図１２は本実施の形態のＸ線分析装置１００の反射部材の第１例を示す模式図である。なお、図では、便宜上、Ｘ線導管の長さ方向の寸法に対して径方向の寸法を大きく描いているが、実際は径方向の寸法はもっと小さい。図１２に示すように、Ｘ線発生中心３１、あるいはＸ線管３０の出射端３２と、Ｘ線導管（第１のＸ線導管１０）の入射端１１との間の距離は比較的長い。第１例では、Ｘ線管３０の出射端３２と、第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に、Ｘ線の反射膜８０１を有する反射部材としてのＸ線導管８０を設けている。Ｘ線導管８０の内壁に反射膜８０１を形成してある。
【００５７】
Ｘ線導管８０と、第１のＸ線導管１０との間には、Ｘ線管３０で発生したＸ線が直接第１のＸ線導管１０内に入射することを遮蔽する遮蔽部材９０（ビームストッパーとも称する）を配置してある。遮蔽部材９０は、例えば、鉛、錫、金などの質量が大きい元素を用いて作製することができる。
【００５８】
反射膜８０１は、第１元素を含む第１膜材に第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層してある。例えば、第１元素は第２元素よりも重い元素とすることができる。第１膜材は第１元素のみを含んでもよく第１元素との化合物を含んでもよい。また、第２膜材は第２元素のみを含んでもよく第２元素との化合物を含んでもよい。第１膜材としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などを用いることができ、第２膜材としては、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ホウ素（Ｂ4 Ｃ）などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
反射膜８０１は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いて作製することができる。
【００６０】
第１膜材の厚みと第２膜材の厚みの合計の厚みは、例えば、１ｎｍ〜５ｎｍ程度とすることができるが、これに限定されない。第１膜材と第２膜材とが積層された積層膜を、さらに１００〜３００ペア程度積層して、多層膜を形成することができる。なお、ペア数は１００〜３００ペアに限定されないが、多層膜の厚みは、凡そ１μｍ以下程度とすることができる。
【００６１】
上述のように、反射膜８０１は多層膜であり、屈折率の差の大きな物質の層（第１膜材と第２膜材）がそれぞれ一定の厚みで交互に積層した構造となっている。反射膜８０１にＸ線管３０で発生したＸ線が入射すると、各層で散乱したＸ線などの干渉効果により、２×ｄ×ｓｉｎθ＝ｎ×λという式で決定される、波長λのＸ線を取り出すことができる。ここで、ｄは第１膜材と第２膜材それぞれの厚みの和であり、θは反射膜の膜表面とＸ線がなす角度であり、ｎは定数である。反射膜でのＸ線の反射は、いわゆるブラッグ反射である。また、波長λのＸ線のエネルギーＥは、Ｅ＝ｋ／λで表すことができる。ここで、ｋは定数である。
【００６２】
図１２に示すように、Ｘ線導管８０の反射膜８０１で反射したＸ線（単色化されたＸ線）が第１のＸ線導管１０内に進入し、第１のＸ線導管１０の内壁面に対して全反射臨界角以下の角度αで入射させることにより、Ｘ線導管８０の反射膜８０１で反射したＸ線は、第１のＸ線導管１０の内壁面で全反射して出射端１２から試料Ｓに向かって出射される。また、遮蔽部材９０を備えることにより、Ｘ線管３０で発生したＸ線が直接第１のＸ線導管１０内に進入することを防止でき、第１のＸ線導管１０の出射端１２から単色化したＸ線だけを取り出すことができる。
【００６３】
離隔して配置されるＸ線管３０の出射端３２とＸ線導管（第１のＸ線導管１０）の入射端１１との間に、第１元素を含む第１膜材に第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層した反射膜８０１を有するＸ線導管８０を備えるので、Ｘ線導管８０によって取り出した所要の波長のＸ線（単色光）を第１のＸ線導管１０内に導くことができる。第１のＸ線導管１０は、所要の波長のＸ線（単色光）を集光して試料Ｓに照射することができる。これにより、Ｘ線管３０で発生するＸ線スペクトルの中から所要の波長のＸ線（単色光）を取り出して試料Ｓに照射できるので、特定の元素だけを励起することができ、試料Ｓの組成分析を容易に行うことができる。
【００６４】
図１３は本実施の形態のＸ線分析装置１００の反射部材の第２例を示す模式図である。第２例では、Ｘ線発生中心３１側のＸ線導管８０の内径を小さくし、第１のＸ線導管１０側のＸ線導管８０の内径を大きくしている。すなわち、Ｘ線導管８０は、Ｘ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって拡径するテーパ状の内壁を有し、該内壁には反射膜８０２を形成してある。反射膜８０２の構成は、第１例の反射膜８０１と同様であるので説明は省略する。
【００６５】
反射膜８０２の厚みは、第１例の反射膜８０１と同様に、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって同じでもよく、あるいは、図１３に示すように、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって徐々に膜厚が厚くなるようにしてもよい。Ｘ線管３０からのＸ線の入射角θは、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって徐々に小さくなるので、反射膜８０２で反射するＸ線の波長は、Ｘ線発生中心３１側よりも第１のＸ線導管１０側の方が大きくなる。そこで、反射膜８０２の厚みを、Ｘ線発生中心３１側よりも第１のＸ線導管１０側の方を厚くすることにより、反射するＸ線の波長を均等にすることができ、一層単色化されたＸ線を取り出すことができる。
【００６６】
図１４は本実施の形態のＸ線分析装置１００の反射部材の第３例を示す模式図である。第３例では、Ｘ線導管８０の内壁面の形状は、曲率を有する曲面状とすることができる。曲面は、例えば、回転楕円体面、あるいは回転放物面とすることができるが、これに限定されない。また、Ｘ線発生中心３１側のＸ線導管８０の内径を小さくし、第１のＸ線導管１０側のＸ線導管８０の内径を大きくしている。反射膜８０３は、第１例の反射膜８０１と同様の構成であるので、説明は省略する。
【００６７】
反射膜８０３の厚みは、第１例の反射膜８０１と同様に、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって同じでもよく、あるいは、図１４に示すように、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって徐々に膜厚が薄くなるようにしてもよい。Ｘ線管３０からのＸ線の入射角θは、Ｘ線導管８０のＸ線発生中心３１側から第１のＸ線導管１０側に向かって徐々に大きくなるので、反射膜８０２で反射するＸ線の波長は、Ｘ線発生中心３１側よりも第１のＸ線導管１０側の方が小さくなる。そこで、反射膜８０２の厚みを、Ｘ線発生中心３１側よりも第１のＸ線導管１０側の方を薄くすることにより、反射膜８０３の広範囲にわたって同一波長のＸ線を反射することができ、一層単色化されたＸ線を取り出すことができる。
【００６８】
図１５は本実施の形態のＸ線分析装置１００の反射部材の第４例を示す模式図である。第４例では、Ｘ線管３０の出射端３２と、第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に、Ｘ線の反射膜８５１を有する反射部材としてのミラー８５を設けている。ミラー８５の反射面に反射膜８５１を形成してある。Ｘ線発生中心３１とミラー８５との間には、Ｘ線管３０で発生したＸ線がミラー８５の反射膜８５１だけに入射するように、Ｘ線の進行方向を制限する制限部材９１を配置している。制限部材９１は、例えば、スリット又はアパーチャなどを用いることができるが、これらに限定されない。反射膜８５１は、第１例の反射膜８０１と同様の構成であるので、説明は省略する。
【００６９】
図１５に示すように、ミラー８５の反射膜８５１で反射したＸ線（単色化されたＸ線）が第１のＸ線導管１０内に進入し、第１のＸ線導管１０の内壁面に対して全反射臨界角以下の角度αで入射させることにより、ミラー８５の反射膜８５１で反射したＸ線は、第１のＸ線導管１０の内壁面で全反射して出射端１２から試料Ｓに向かって出射される。これにより、第１のＸ線導管１０の出射端１２から単色化したＸ線だけを取り出すことができる。
【００７０】
図１６はＸ線管３０で発生するＸ線のスペクトルの一例を示す模式図である。横軸はＸ線の波長を示し、縦軸はＸ線の強度を示す。なお、図１６で示すＸ線スペクトルは模式的に図示したものであり、実際のＸ線スペクトルとは異なる場合がある。図１６に示すように、Ｘ線管３０で発生するＸ線は、管電圧（フィラメントから熱電子効果によって放出される電子を加速するための電圧）によって定まる最短波長から、長波長側へ連続した強度分布を有する連続Ｘ線である。
【００７１】
上述のように、Ｘ線管３０の出射端３２と第１のＸ線導管１０の入射端１１との間に、第１元素を含む第１膜材に第１元素と質量が異なる第２元素を含む第２膜材が積層された積層膜をさらに複数積層した反射膜を有する反射部材としてのＸ線導管８０又はミラー８５を備えることにより、連続Ｘ線の所要の波長（図１６で模様を付した部分）のＸ線（単色化されたＸ線）を取り出して第１のＸ線導管１０内に導くことができる。第１のＸ線導管１０は、所要の波長のＸ線（単色光）を集光して試料Ｓに照射することができる。これにより、Ｘ線管３０で発生するＸ線スペクトルの中から所要の波長のＸ線（単色光）を取り出して試料Ｓに照射できるので、特定の元素だけを励起することができ、試料Ｓの組成分析を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  第１のＸ線導管
２０、２６、２７、２８  第２のＸ線導管
１１、２１  入射端
１２、２２  出射端
２５  ロータ
３０  Ｘ線管
３１  Ｘ線発生中心
３２  出射端
４０  ＰＣ
４１  制御部
４２  演算部
４３  表示部
５０  Ｘ線検出部
６０  撮像部
７１  光学系収容部
７２  試料収容部
７３  ミラー
７３１  孔
７３２、７６２  コリメータ
７４  Ｘ線透過窓
７５  ステージ
７６  ペリクルミラー
８０  Ｘ線導管
８０１、８０２、８０３  反射膜
８５  ミラー
８５１  反射膜
９０  遮蔽部材
９１  制限部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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