(57)【要約】【課題】試料に含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことができ、また小型化を可能とした蛍光Ｘ線分析装置を提供する。【解決手段】蛍光Ｘ線分析装置は、試料載置面１４１上の試料Ｓに対して、Ｘ線管（Ｘ線照射手段）１１からＸ線を集光せずに広範囲に照射し、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ（検出範囲限定手段）１３で限定される検出範囲内の微小部分から発生した蛍光Ｘ線のみをＸ線検出器（蛍光Ｘ線検出手段）１２で検出する。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸は試料載置面１４１に直交しており、試料Ｓの高さに拘わらずに、確実に試料Ｓの微小部分にはＸ線が照射され、微小部分からの蛍光Ｘ線は検出され、安定した蛍光Ｘ線分析が行われる。またＸ線管１１は焦点サイズを小さくする必要がないので、蛍光Ｘ線分析装置の小型化が容易である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を試料に照射するＸ線照射手段と、Ｘ線の照射によって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置において、
蛍光Ｘ線を通過させる光学素子であり、通過させた蛍光Ｘ線が前記蛍光Ｘ線検出手段で検出されるように配置してあり、試料から発生する蛍光Ｘ線の内で所定の空間的な範囲内からの蛍光Ｘ線を通過させ、前記範囲外からの蛍光Ｘ線を通過させないことにより、前記蛍光Ｘ線検出手段で検出できる蛍光Ｘ線の空間的な検出範囲を限定する検出範囲限定手段を備え、
前記Ｘ線照射手段は、Ｘ線を集光せずに試料に照射するように構成してあり、
前記検出範囲限定手段は、試料上で前記Ｘ線照射手段からＸ線を照射された範囲の一部分が前記検出範囲に含まれるように配置してあること
を特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
試料を載置するための平面状の試料載置面を更に備え、
前記検出範囲限定手段は、限定した前記検出範囲の中心を通る線が前記試料載置面に直交するように配置してあること
を特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
前記Ｘ線照射手段、前記蛍光Ｘ線検出手段及び前記検出範囲限定手段を内部に格納する筐体を備え、
該筐体は、
前記Ｘ線照射手段が照射するＸ線が出射し、前記蛍光Ｘ線検出手段が検出する蛍光Ｘ線が入射する開口部と、
該開口部の周囲に設けてあり、外部の物体に接触させることが可能な接触面とを有し、
前記検出範囲限定手段は、限定した前記検出範囲の中心を通る線が前記接触面を含む平面に直交するように配置してあること
を特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記Ｘ線照射手段からのＸ線が前記検出範囲限定手段へ照射されないように照射範囲を制限する手段を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料にＸ線を照射し、試料から発生する蛍光Ｘ線を分析する蛍光Ｘ線分析装置に関し、より詳しくは、試料中の微小部分からの蛍光Ｘ線を分析することができる蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析は、Ｘ線管等を用いて発生させたＸ線を試料に照射し、試料から発生する蛍光Ｘ線を検出し、蛍光Ｘ線のスペクトルから試料に含有される元素の定性分析及び定量分析を行う分析手法である。試料全体の分析ではなく試料に含まれる特定部分の分析を行う場合、又は試料に含まれる元素の空間的な分布を調べる場合等では、試料中の微小部分のみにＸ線を照射し、当該部分から発生した蛍光Ｘ線を検出する必要がある。
【０００３】
試料中の微小部分にＸ線を照射する方法としては、ピンホール等を用いて照射Ｘ線を絞る方法がある。またＸ線集光器を用いて照射Ｘ線を集光する方法がある。図６は、Ｘ線集光器を用いた従来の蛍光Ｘ線分析装置の構成例を示す模式図である。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管５１、Ｘ線集光器５２及びＸ線検出器５３を備える。Ｘ線検出器５３は、入射されたＸ線を内部で全反射させながら集光する光学素子である。Ｘ線管５１が放射したＸ線は、Ｘ線集光器５２へ入射され、Ｘ線集光器５２によって集光されて試料上の微小部分に照射される。試料で発生した蛍光Ｘ線は、Ｘ線検出器５３によって検出される。Ｘ線集光器５２を用いることにより、Ｘ線管５１が放射したＸ線を大きな立体角で取り込んで集光することができるので、ピンホール等を用いてＸ線を絞る方法に比べて、照射Ｘ線の強度を大きくし、元素分析の感度を向上させることができる。
【０００４】
また、大型の試料又はサンプリングを行うことができない試料等の蛍光Ｘ線分析を行うために、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が開発されている。特許文献１には、Ｘ線管、Ｘ線集光器及びＸ線検出器を備えたプローブを持ち運び可能な大きさで構成し、プローブを試料の一部に押し付けた状態でＸ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を行う可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６７１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の蛍光Ｘ線分析装置において、ピンホール等を用いて照射Ｘ線を絞る構成では、試料へ照射するＸ線の強度が低下するので、感度の低下を防止するためには、高出力のＸ線管を使用する必要がある。高出力のＸ線管を使用した場合は、蛍光Ｘ線分析装置の危険性が増し、また高出力を発生させる電気系等のために蛍光Ｘ線分析装置が大型化する。また図６に示す如きＸ線集光器５２を備えた蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線を効果的に微小部分に集光するためには、Ｘ線の焦点サイズを小さくする必要がある。Ｘ線管は、金属製のターゲットに電子線を照射することによってＸ線を発生させる構造になっており、Ｘ線の焦点サイズを小さくするためには、電子線を絞る機構をＸ線管に組み込む必要がある。このため、Ｘ線管が大型化する。以上のように、試料中の微小部分からの蛍光Ｘ線を検出する従来の蛍光Ｘ線分析装置では、小型化が困難であるという問題がある。特に、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置では、小型化が不十分なため、利便性が悪い。
【０００７】
また図６に示す如き従来の蛍光Ｘ線分析装置は、試料に対して斜め上からＸ線を照射することによって試料上にＸ線を集光している。この状態では、試料の厚さが異なっている又は試料の表面に凹凸がある等の原因により試料表面の高さが変化した場合は、Ｘ線が集光している位置がずれ、微小部分からの蛍光Ｘ線の検出ができなくなる。このように、従来の蛍光Ｘ線分析装置では、試料上の微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、試料に含まれる微小部分からの蛍光Ｘ線の検出を行いながら、小型化を可能とした蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的とするところは、試料に含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことができる蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を試料に照射するＸ線照射手段と、Ｘ線の照射によって試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置において、蛍光Ｘ線を通過させる光学素子であり、通過させた蛍光Ｘ線が前記蛍光Ｘ線検出手段で検出されるように配置してあり、試料から発生する蛍光Ｘ線の内で所定の空間的な範囲内からの蛍光Ｘ線を通過させ、前記範囲外からの蛍光Ｘ線を通過させないことにより、前記蛍光Ｘ線検出手段で検出できる蛍光Ｘ線の空間的な検出範囲を限定する検出範囲限定手段を備え、前記Ｘ線照射手段は、Ｘ線を集光せずに試料に照射するように構成してあり、前記検出範囲限定手段は、試料上で前記Ｘ線照射手段からＸ線を照射された範囲の一部分が前記検出範囲に含まれるように配置してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線照射手段からのＸ線を集光することなく試料に広範囲に照射し、検出できる蛍光Ｘ線の空間的な検出範囲を限定する検出範囲限定手段を、試料上のＸ線を照射された範囲の一部分が検出範囲に含まれるように配置する。試料上で発生した蛍光Ｘ線の内、検出範囲限定手段で限定された検出範囲から発生した蛍光Ｘ線のみが検出される。試料に照射するＸ線を集光することなく、試料中の微小部分の蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【００１２】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、試料を載置するための平面状の試料載置面を更に備え、前記検出範囲限定手段は、限定した前記検出範囲の中心を通る線が前記試料載置面に直交するように配置してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、試料を載置するための試料載置面を備え、検出範囲限定手段は、検出範囲の中心線が試料載置面に直交するように配置してある。Ｘ線照射手段からのＸ線は広範囲に照射されるので、試料載置面に載置される試料の高さが変化した場合でも、試料上の検出範囲に含まれる部分にはＸ線が照射され、この部分からの蛍光Ｘ線が検出される。
【００１４】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記Ｘ線照射手段、前記蛍光Ｘ線検出手段及び前記検出範囲限定手段を内部に格納する筐体を備え、該筐体は、前記Ｘ線照射手段が照射するＸ線が出射し、前記蛍光Ｘ線検出手段が検出する蛍光Ｘ線が入射する開口部と、該開口部の周囲に設けてあり、外部の物体に接触させることが可能な接触面とを有し、前記検出範囲限定手段は、限定した前記検出範囲の中心を通る線が前記接触面を含む平面に直交するように配置してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置において、筐体に開口部を形成し、大型の試料に接触させるための接触面を開口部の周囲に設けてあり、検出範囲限定手段は、検出範囲の中心線が接触面を含む平面に直交するように配置してある。開口部よりも大きい試料に接触面が押し付けられた状態で、開口部から蛍光Ｘ線分析装置の内部に対して露出した部分に対して、Ｘ線照射手段からＸ線が照射され、試料上の検出範囲に含まれる部分から発生した蛍光Ｘ線が検出される。
【００１６】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記Ｘ線照射手段からのＸ線が前記検出範囲限定手段へ照射されないように照射範囲を制限する手段を更に備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線照射手段からのＸ線が検出範囲限定手段に照射されないようにＸ線の照射範囲を制限し、Ｘ線が検出範囲限定手段に照射されることによって発生する蛍光Ｘ線を検出してしまうことを防止する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にあっては、試料中の微小部分の蛍光Ｘ線分析を行うために試料に照射するＸ線を集光する必要がないので、Ｘ線照射手段は、焦点サイズを小さくする必要がなく、内部に電子線を絞る機構を組み込む必要がない。従って、Ｘ線照射手段を小さく構成することが可能となり、従来よりもＸ線照射手段を試料に近付けることができ、試料に照射されるＸ線の強度を保ちながらＸ線照射手段の出力をより低出力にすることができる。これにより、蛍光Ｘ線分析装置を小型化することができる。
【００１９】
また本発明にあっては、試料の表面がどのような高さであっても、試料の表面上で検出範囲に含まれる微小部分からの蛍光Ｘ線を検出できるので、試料の表面の高さが不特定であっても、試料に含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことが可能となる。
【００２０】
また本発明にあっては、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置において、大型の試料に接触する接触面を含む平面に対して検出範囲限定手段の光軸が直交しているので、試料の表面に突起又は窪みがある場合でも、試料上の検出範囲に含まれる微小部分にはＸ線が照射され、微小部分から発生した蛍光Ｘ線が検出される。従って、試料の表面に凹凸があったとしても、試料に含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことが可能となる。
【００２１】
更に本発明にあっては、Ｘ線照射手段からのＸ線が検出範囲限定手段に照射されないようにＸ線の照射範囲を制限することによって、蛍光Ｘ線分析の精度を悪化させる蛍光Ｘ線が発生することがなくなり、蛍光Ｘ線分析の精度を向上させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】蛍光Ｘ線の検出範囲を示す模式図である。
【図３】ポリキャピラリＸ線ハーフレンズと試料との位置関係を示す模式図である。
【図４】実施の形態２に係る蛍光Ｘ線分析装置の外観の例を示す模式図である。
【図５】実施の形態２に係る蛍光Ｘ線分析装置の内部構成の一部を示す模式図である。
【図６】Ｘ線集光器を用いた従来の蛍光Ｘ線分析装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示すブロック図である。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を放射するＸ線管（Ｘ線照射手段）１１、Ｘ線検出器（蛍光Ｘ線検出手段）１２、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ（検出範囲限定手段）１３、試料Ｓが載置される試料台１４を備えている。図中には、Ｘ線を矢印で示している。試料台１４は、平面状の試料載置面１４１を有し、試料載置面１４１上に試料Ｓが載置されるようになっている。Ｘ線管１１は、放射するＸ線の中心軸を試料載置面１４１の法線に対して傾けた位置に配置されている。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管１１が放射するＸ線を集光するための光学素子を備えておらず、Ｘ線管１１からのＸ線は、試料載置面１４１に載置された試料Ｓに対して、集光されずに拡散して照射される。これにより、試料Ｓの表面には広範囲に亘ってＸ線が照射される。試料Ｓ上でＸ線が照射された部分からは、蛍光Ｘ線が発生する。
【００２４】
ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、入射されたＸ線を内部で全反射させながら導光する微細なキャピラリを多数束ねてなる光学素子であり、多数のキャピラリの入射端が面状に並んだ入射端面に入射されたＸ線を通過させ、平行なＸ線に変換した上で出射端面から出射する構成となっている。全体として、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、出射端面よりも入射端面が小さいテーパ状に形成されている。またポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、通過させることが可能なＸ線の入射元の位置の空間的な範囲を、所定の大きさの範囲に限定する構成となっている。またＸ線検出器１２は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３が通過させて平行にした蛍光Ｘ線を検出する位置に配置されている。即ち、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３及びＸ線検出器１２の配置は、試料Ｓ上で発生した蛍光Ｘ線の内でポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３が通過させた蛍光Ｘ線をＸ線検出器１２が検出し、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３が通過させない蛍光Ｘ線はＸ線検出器１２で検出できないような配置となっている。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、通過させることが可能なＸ線の入射元の空間的な範囲を限定しているので、Ｘ線検出器１２で検出できる蛍光Ｘ線の空間的な検出範囲を限定することになる。
【００２５】
図２は、蛍光Ｘ線の検出範囲を示す模式図である。図中には、空間的な検出範囲の境界を破線で示し、検出範囲の中心を通る線であるポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸を一点鎖線で示している。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を構成する個々のキャピラリは、当該キャピラリにほぼ平行に入射されたＸ線のみを通過させ、他のＸ線は通過させない。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、相対的な傾きを個々のキャピラリについて異ならせながら多数のキャピラリを束ねることにより、各キャピラリの入射端がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３外の特定の焦点を向くように構成されている。図２中に示す焦点を通ってポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の入射端面に入射されたＸ線は、何れかのキャピラリに平行に入射されるので、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過する。同様に、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の入射端上の点と焦点とを通る直線上の任意の点から直線に沿って入射されたＸ線は、何れかのキャピラリに平行であり、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過する。従って、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過することが可能な蛍光Ｘ線の検出範囲は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の入射端上の点と焦点とを通る直線上の点の集合となる。
【００２６】
蛍光Ｘ線の検出範囲の境界は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の最外縁に位置するキャピラリと焦点を結ぶ直線で定められ、図２に破線で示すように、焦点を通る錐面の形状をなす。錐面をなす境界の内側の空間範囲が検出範囲である。検出範囲の大きさは、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の入射端面の大きさと、入射端面から焦点までの距離とで定まる。検出範囲内に含まれる任意の点からポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３へ入射されたＸ線は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過する。これに対し、検出範囲外からのＸ線は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過できない。このように、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、Ｘ線検出器１２で検出できる蛍光Ｘ線の検出範囲を図２に示すように限定する。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸は、焦点を通り、検出範囲の中心を通る線となる。
【００２７】
ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、焦点が試料載置面１４１付近に位置し、更に光軸が試料載置面１４１に直交するような位置及び姿勢で配置されている。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の焦点は、例えば、試料載置面１４１上にあってもよく、想定される厚みの試料の表面に対応する位置にあってもよい。このため、試料台１４に載置された試料Ｓの表面の位置はポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の焦点の位置に近く、また試料Ｓの表面の一部分が蛍光Ｘ線の検出範囲に含まれる。試料Ｓの表面の内で検出範囲に含まれる部分は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸と試料Ｓの表面とが交差した点を含み、ほぼ点状の微小部分となる。ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、試料Ｓ上でＸ線管１１からのＸ線が照射された範囲の内で検出範囲に含まれた部分から発生した蛍光Ｘ線を入射され、この蛍光Ｘ線を通過させる。従って、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、試料Ｓ上の微小部分から発生した蛍光Ｘ線を通過させる。Ｘ線検出器１２は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３が通過させて平行にした蛍光Ｘ線を検出する。
【００２８】
Ｘ線検出器１２は、検出素子としてＳｉ素子等の半導体検出素子を用いた構成となっており、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した電流を出力する。Ｘ線検出器１２には、出力した電流を分析する分析処理部２１が接続されている。分析処理部２１は、Ｘ線検出器１２が出力した電流を受け付け、各電流値の電流をカウントし、Ｘ線検出器１２が検出した蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線のスペクトルを取得する処理を行う。分析処理部２１には、液晶ディスプレイ等の表示部２２が接続されており、分析処理部２１は、取得した蛍光Ｘ線のスペクトルを表示部２２に表示させる処理を行う。なお、分析処理部２１は、取得した蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、蛍光Ｘ線を発生した元素の定性・定量分析を行ってもよい。
【００２９】
また蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管１１がＸ線を放射する放射口の付近に、コリメータ１５を備えている。コリメータ１５は、Ｘ線管１１が放射するＸ線を通過させるための孔を形成してある部品であり、Ｘ線管１１が放射するＸ線の照射範囲を制限する。コリメータ１５は、Ｘ線管１１が放射するＸ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３に照射されないようにＸ線の照射範囲を制限する位置に配置されている。
【００３０】
試料載置面１４１上に試料Ｓが載置された場合、Ｘ線管１１から試料Ｓの表面の広範囲にＸ線が照射され、試料Ｓの表面の内、検出範囲に含まれる微小部分から発生した蛍光Ｘ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過し、他の部分から発生した蛍光Ｘ線はポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過できない。Ｘ線検出器１２はポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過した蛍光Ｘ線を検出するので、試料Ｓの表面上の微小部分から発生した蛍光Ｘ線のみがＸ線検出器１２で検出され、蛍光Ｘ線分析装置は、試料Ｓに含まれる微小部分に対する蛍光Ｘ線分析を行うことができる。即ち、本発明の蛍光Ｘ線分析装置では、試料載置面１４１上で試料Ｓ中の特定部分が検出範囲に含まれるような位置に試料Ｓを載置し、蛍光Ｘ線分析を行うことにより、試料Ｓ中の特定部分に含まれる元素の定性・定量分析を行うことができる。試料載置面１４の試料Ｓを水平移動させる機構、又はポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を水平移動させる機構を備えれば、蛍光Ｘ線分析装置は、試料Ｓに含まれる元素の分布を取得することも可能となる。
【００３１】
本発明では、Ｘ線管１１が放射するＸ線を集光することなく、試料Ｓの表面に広範囲に亘ってＸ線管１１からＸ線を照射しながらも、試料Ｓ中の微小部分の蛍光Ｘ線分析を可能にする。Ｘ線管１１は、放射するＸ線を集光することが無いので、焦点サイズを小さくする必要がなく、内部に電子線を絞る機構を組み込む必要がない。従って、本発明では、集光したＸ線を試料に照射する従来の蛍光Ｘ線分析装置に比べて、Ｘ線管１１を小さく構成することが可能となり、蛍光Ｘ線分析装置を小型化することができる。また、Ｘ線管１１を小さくしたことにより、従来よりもＸ線管１１を試料台１４に近付けることができる。これにより、蛍光Ｘ線分析装置をより小型化することができると共に、試料Ｓに照射されるＸ線の強度を保ちながらも、Ｘ線管１１の出力をより低出力にすることができる。Ｘ線管１１を低出力にしたことにより、Ｘ線を発生させるためにＸ線管１１に電力を供給する図示しない電気系を小型化することが可能となり、蛍光Ｘ線分析装置を更に小型化することができる。
【００３２】
図３は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３と試料Ｓとの位置関係を示す模式図である。試料Ｓの表面の内、検出範囲に含まれる部分は、蛍光Ｘ線分析が行われる部分であり、試料Ｓの表面とポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸とが交差する点を中心とした位置にある。この部分の大きさは、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の焦点から試料Ｓの表面までの距離より定まる大きさに限定されている。図３中には、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の焦点が試料Ｓの表面上に位置している場合を示しており、この場合には、蛍光Ｘ線分析が行われる部分は点状になり大きさは最小になる。
【００３３】
また図３には、異なる高さの試料Ｓを試料台１４に載置した場合の試料Ｓの表面を破線で示している。試料Ｓ表面上の蛍光Ｘ線分析が行われる部分の大きさは、試料Ｓの表面がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の焦点に近いほど小さく、試料Ｓの表面が焦点から遠くなるほど大きくなる。また図３に示すように、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、光軸が試料載置面１４１に直交するように配置されているので、試料Ｓの高さが変化した場合でも、試料Ｓの表面の内で検出範囲に含まれる部分の位置は水平方向には移動しない。Ｘ線管１１からは試料Ｓ表面の広範囲にＸ線が照射されるので、試料Ｓの表面がどのような高さであっても、試料Ｓの表面上で検出範囲に含まれる部分には、Ｘ線が照射され、この部分から発生した蛍光Ｘ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過してＸ線検出器１２で検出される。即ち、試料Ｓ上の特定の微小部分がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の真下に位置するように試料Ｓを試料台１４に載置しておけば、試料Ｓの表面の高さに拘わらず、試料Ｓ上の微小部分にＸ線を照射し、微小部分から発生した蛍光Ｘ線を検出することを確実に行うことができる。従って、試料Ｓの厚さにバラツキがある又は試料Ｓの表面に凹凸がある等の原因により試料Ｓの表面の高さが不特定であっても、試料Ｓに含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことが可能となる。
【００３４】
また本発明では、コリメータ１５を備えることにより、Ｘ線管１１が放射するＸ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３に照射されないようになっている。Ｘ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３に照射された場合は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の表面で蛍光Ｘ線が発生し、発生した蛍光Ｘ線が最終的にＸ線検出器１２で検出される可能性がある。この蛍光Ｘ線は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３に含まれる元素に固有の蛍光Ｘ線であり、試料Ｓの蛍光Ｘ線分析を行う際には試料Ｓとは無関係なバックグラウンド信号の原因となり、蛍光Ｘ線分析の精度を悪化させる。本発明では、コリメータ１５によりポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３にＸ線が照射されないので、蛍光Ｘ線分析の精度を悪化させる蛍光Ｘ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３から発生することがなく、蛍光Ｘ線分析の精度を向上させることが可能となる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、Ｘ線検出器１２で検出した蛍光Ｘ線をエネルギー別にカウントする形態を示したが、これに限るものではなく、本発明の蛍光Ｘ線分析装置は、蛍光Ｘ線を分光する分光器を更に備え、分光後の各波長の蛍光Ｘ線を検出してカウントする形態であってもよい。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、実験室等で使用される据え置き型の蛍光Ｘ線分析装置を示したが、実施の形態２においては、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置を示す。図４は、実施の形態２に係る蛍光Ｘ線分析装置の外観の例を示す模式図である。蛍光Ｘ線分析装置は、持ち運び可能な大きさの筐体３内に、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３、コリメータ１５、分析処理部２１及び表示部２２が格納された構成となっている。筐体３には、Ｘ線管１１が放射するＸ線が出射し、Ｘ線検出器１２が検出する蛍光Ｘ線が入射するための開口部３１が形成されており、開口部３１の周囲には、面状の接触面３２が設けられている。図４には、直方体形状の筐体３の一端に開口部３１及び接触面３２が形成されている形態を示している。更に蛍光Ｘ線分析装置は、トリガ３３を備えている。
【００３７】
接触面３２は、開口部３１よりも大きい工業製品又は建築物等の試料に接触するための面である。例えば、蛍光Ｘ線分析装置を使用者が手で持って接触面３２を試料に押し付けることにより、接触面３２は試料に接触される。蛍光Ｘ線分析装置は、接触面３２が試料に接触していることを検出する図示しないセンサを備えており、接触面３２が試料に接触していることをセンサが検出できない状態では、Ｘ線管１１はＸ線を放射できない構成となっている。例えば、蛍光Ｘ線分析装置は、開口部３１を塞ぐための図示しないシャッターを備え、接触面３２が試料に接触していることをセンサが検出できない状態ではシャッターが閉じており、接触面３２が試料に接触していることをセンサが検出した場合にシャッターが開く構成となっている。接触面３２が試料に接触している状態で使用者がトリガ３３を操作することにより、Ｘ線管１１はＸ線を放射し、蛍光Ｘ線分析が実行される。
【００３８】
図５は、実施の形態２に係る蛍光Ｘ線分析装置の内部構成の一部を示す模式図である。図中には、開口部３１よりも大きい試料Ｓに蛍光Ｘ線分析装置が押し付けられた状態を示し、またＸ線を矢印で示している。接触面３２は、平面状に形成されており、Ｘ線管１１は、放射するＸ線の光軸を、接触面３２を含む平面の法線に対して傾けた位置に配置されている。Ｘ線管１１が放射するＸ線を集光するための光学素子は備えられておらず、Ｘ線管１１からのＸ線は、試料Ｓの表面に広範囲に亘って照射される。またポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３は、接触面３２を含む平面上に焦点が位置し、更に接触面３２を含む平面に光軸が直交するような位置及び姿勢で配置されている。Ｘ線検出器１２は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３が通過させて平行にしたＸ線を検出する位置に配置されている。またコリメータ１５は、Ｘ線管１１が放射するＸ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３に照射されないようにＸ線の照射範囲を制限する位置に配置されている。Ｘ線検出器１２には、図示しない分析処理部２１が接続され、更に分析処理部２１には図示しない表示部２２が接続されている。
【００３９】
接触面３２が試料Ｓに押し付けられた状態でトリガ３３が操作された場合は、試料Ｓの表面の内、開口部３１から蛍光Ｘ線分析装置の内部に対して露出した部分に対して、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。Ｘ線が照射された試料Ｓの表面の内、検出範囲内に含まれる微小部分から発生した蛍光Ｘ線がポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過する。Ｘ線検出器１２は、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を通過した蛍光Ｘ線を検出し、蛍光Ｘ線分析装置は蛍光Ｘ線分析を行う。このようにして、本実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を用いて、開口部３１よりも大きい試料Ｓに含まれる元素の定性・定量分析を行うことができる。
【００４０】
本実施の形態においても、Ｘ線管１１が放射するＸ線を集光することなく、試料Ｓの表面に広範囲に亘ってＸ線管１１からＸ線を照射しながらも、試料Ｓ中の微小部分の蛍光Ｘ線分析を可能にする。従って、実施の形態１と同様に、試料Ｓ中の微小部分の蛍光Ｘ線分析を可能としながら、Ｘ線管１１の小型化・低出力化を可能とし、可搬型の蛍光Ｘ線分析装置をより小型化することができる。可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が小型化することにより、蛍光Ｘ線分析装置の持ち運びが容易となり、工業製品又は建築物等の大型の試料Ｓの蛍光Ｘ線分析を手軽に行うことが可能となる。
【００４１】
また本実施の形態においては、試料Ｓに接触する接触面３２を含む平面に対してポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸が直交している。また試料Ｓの表面の内、検出範囲内に含まれる微小部分は、試料Ｓの表面とポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３の光軸とが交差した位置にある。このため、実施の形態１と同様に、試料Ｓの表面に突起又は窪みがある場合でも、試料Ｓ上の微小部分には確実にＸ線が照射され、微小部分から発生した蛍光Ｘ線はポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３で取り込まれてＸ線検出器１２で検出される。従って、試料Ｓの表面に凹凸があったとしても、試料Ｓに含まれる微小部分の蛍光Ｘ線分析を安定して行うことが可能となる。
【００４２】
なお、実施の形態１及び２においては、本発明における検出範囲限定手段として、ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ１３を用いた形態を示したが、これに限るものではなく、本発明は、検出範囲限定手段としてその他の光学素子を用いた形態であってもよい。例えば、検出範囲限定手段は、入射されたＸ線を内部で全反射させながら導光する単一のキャピラリで構成されたモノキャピラリＸ線レンズ、又はダブルピンホールコリメータであってもよい。また検出範囲限定手段が限定する検出範囲の形状は、図２に示す錐状の形状に限るものではなく、柱状等のその他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１１  Ｘ線管（Ｘ線照射手段）
１２  Ｘ線検出器（蛍光Ｘ線検出手段）
１３  ポリキャピラリＸ線ハーフレンズ（検出範囲限定手段）
１４  試料台
１４１  試料載置面
３  筐体
３１  開口部
３２  接触面
Ｓ  試料
【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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