(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状のＸ線発生源から発生したＸ線を円筒形の分光素子により分光して分光Ｘ線を生成し、支持台に保持される入射対象物に前記分光Ｘ線を入射させるＸ線分光装置であって、
前記分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、
前記Ｘ線を絞って前記分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを複数有し、各スリットの少なくとも直径が互いに相違している第１絞り装置と、
前記分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを複数有し、各スリットの少なくとも直径が互いに相違している第２絞り装置と、
前記第１および第２絞り装置を駆動し、分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応した第１および第２スリットを選択して配置するスリット交換装置とを備えた点集束型Ｘ線分光装置。
【請求項２】
Ｘ線発生源から発生したＸ線を円筒形の分光素子により分光して分光Ｘ線を生成し、支持台に保持される入射対象物に前記分光Ｘ線を入射させるＸ線分光装置であって、
結晶の面間隔が異なる複数の分光素子と、
分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択して配置する分光素子選択装置と、
前記Ｘ線を絞って前記選択された分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを有する第１スリット機構と、
前記分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する第２スリット機構と、
前記選択された分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を選択された分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、
前記選択された分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応して第１および第２スリット機構を前記軸方向に移動させる第２移動装置とを備えた点集束型Ｘ線分光装置。
【請求項３】
Ｘ線発生源から発生したＸ線を円筒形の分光素子により分光して分光Ｘ線を生成し、支持台に保持される入射対象物に前記分光Ｘ線を入射させるＸ線分光装置であって、
結晶の面間隔が異なる複数の分光素子と、
分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択して配置する分光素子選択装置と、
前記Ｘ線を絞って前記選択された分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを有する第１スリット機構と、
前記選択された分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する第２スリット機構と、
前記分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を選択された分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置とを備え、
前記第１および第２スリット機構のそれぞれは、スリットの外周を形成し、内径が可変である外周部材と、スリットの内周を形成する円盤状の中心部材とを有し、
さらに、分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応して前記各外周部材の内径を変化させるとともに、前記各中心部材を前記軸方向に移動させるスリット駆動機構を備えた点集束型Ｘ線分光装置。
【請求項４】
Ｘ線発生源から発生したＸ線を円筒形の分光素子により分光して分光Ｘ線を生成し、支持台に保持される入射対象物に前記分光Ｘ線を入射させるＸ線分光装置であって、
前記分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、
結晶の面間隔が異なる複数の分光素子、前記Ｘ線を絞って前記分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリット、および前記分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する複数の分光ユニットと、
分光対象のＸ線の波長に対応して前記分光ユニットを選択して配置する分光ユニット選択装置とを備えた点集束型Ｘ線分光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線分析装置において、試料に１次Ｘ線を照射する光源装置または試料からの２次Ｘ線を分光して検出器に入射させる装置として使用される点集束型Ｘ線分光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線分析装置で試料の分析を行う場合、Ｘ線管などのＸ線管装置で発生するＸ線を支持台上の試料に照射し、この試料から発生する蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線を検出装置で検出する。ここで、Ｘ線管装置と試料の間に湾曲結晶からなる分光素子を配置し、これによりＸ線管装置からのＸ線を回折して単色化し、試料中の分析対象である特定元素の分析に必要なエネルギー（波長）の分光Ｘ線を取り出して、この分光Ｘ線を試料に照射することにより、特定元素の分析精度を高めることが行われている。また、Ｘ線管装置と試料の間にコリメータやキャピラリを配置し、これらでＸ線を集束して強度の大きいＸ線を試料に照射することにより、微量元素を分析可能とすることも行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のコリメータやキャピラリは、分光機能を有しないため、Ｘ線管装置から試料に照射されるＸ線の単色化が行えず、特定元素の分析精度を高めることができない。また、湾曲結晶からなる分光素子を用いる場合、前記Ｘ線の単色化は行えるが、素子全体が大型となる。しかも、試料の分析時には、さらに高精度な分析を行うため、前記Ｘ線を分光素子で単色化するときの回折角度を変え、分析対象となる特定元素に最適なエネルギーの分光Ｘ線を選んで試料に照射することが好ましい。しかし、従来のものでは、分光Ｘ線を可変調整することはできない。
【０００４】
また、試料からの２次Ｘ線を分光素子で単色化して検出精度の向上を図る場合、通常、２次Ｘ線を分光素子で単色化したのち検出器に入射させるが、単色化によって２次Ｘ線の強度が低下する。
【０００５】
本発明の主な目的は、分光素子全体を小型としながら、大強度の分光Ｘ線によって特定元素の分析精度を高め、また、単色化によって微量元素の分析も良好に行え、しかも、分光Ｘ線のエネルギーを可変調整し、特定元素の分析に最適なエネルギーの分光Ｘ線を選ぶことが可能な点集束型Ｘ線分光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した第１発明の点集束型Ｘ線分光装置は、分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、点状のＸ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、前記Ｘ線発生源からのＸ線を絞って前記分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを複数有し、各スリットの少なくとも直径が互いに相違している第１絞り装置と、前記分光素子で分光された分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを複数有し、各スリットの少なくとも直径が互いに相違している第２絞り装置と、前記第１および第２絞り装置を駆動し、分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応した第１および第２スリットを選択して配置するスリット交換装置とを備えている。ここで、点状とは、小径の球、円、だ円等の形状をいう。
【０００７】
本発明の点集束型Ｘ線分光装置は、次の２つの使用方法がある。第１の使用方法は、Ｘ線発生源であるＸ線管装置から出射するＸ線を前記Ｘ線分光装置で分光して、この分光Ｘ線を入射対象物として支持台に保持した試料に照射する。第２の使用方法は、Ｘ線管装置から試料にＸ線を照射することにより、この試料がＸ線発生源となって発生する蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線を本発明のＸ線分光装置で分光し、この分光Ｘ線を入射対象物である検出器に入射させて検出する。
【０００８】
先ず、第１の使用方法では、Ｘ線管装置からのＸ線が、第１絞り装置に設けた環状の第１スリットで絞られ、逆円錐状の入射光路を描きながら円筒形とした分光素子の内周の分光面に入射する。そして、分光面でＸ線が回折されて単色化し、試料中の分析対象である特定元素の分析に必要な波長の分光Ｘ線が取り出される。この分光Ｘ線は、前記分光面により入射角度と同一の角度で出射され、第２絞り装置に設けた環状の第２スリットで絞られて、入射時とは逆の円錐状の出射光路を描きながら、支持台に保持された試料の測定面に点集光するように照射される。
【０００９】
以上のように、第１，第２絞り装置に設けた環状の各スリットでＸ線を絞りながら入射と出射を行い、また、円筒形分光素子の広い分光面でＸ線を回折して試料の集光点に集束させることにより、多量の分光Ｘ線を試料に照射して微量元素の分析が良好に行える。また、分光素子で単色化した分光Ｘ線を試料に照射するので、特定元素の分析精度が高められる。さらに、前記分光素子は円筒形としているので、素子全体が小型となる。
【００１０】
また、分析対象の特定元素に応じて１次Ｘ線のエネルギー（波長）を可変調整するときには、第１移動装置を駆動して、分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対し相対的に軸方向に移動させる。そして、スリット交換装置で第１および第２絞り装置を駆動し、分光素子からＸ線発生源および集光点までの距離に対応した第１および第２スリットを選択する。すると、Ｘ線発生源から第１スリットを経て分光素子の分光面に入射するＸ線の入射角度が変わり、また分光面から第２スリットを経て集光点に出射するＸ線の出射角度も変わる。つまり、分光面によりＸ線を単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線が得られる。このため、特定元素の分析精度がさらに高められる。
【００１１】
一方、第２の使用方法では、Ｘ線管装置からのＸ線が試料に照射され、この試料がＸ線発生源となって蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線を発生し、この２次Ｘ線が、前述した場合と同じく、第１絞り装置の第１スリットで絞られ、逆円錐状の入射光路を描きながら分光素子の内周の分光面に入射する。そして、この分光面で回折された分光Ｘ線が、入射角度と同一の角度で出射され、第２絞り装置の第２スリットで絞られて、入射時とは逆の円錐状の出射光路を描きながら、支持台に保持された入射対象物である検出器に点集光するように入射される。このように、円筒形分光素子の広い分光面で２次Ｘ線を回折して検出器に入射させるので、入射する分光２次Ｘ線の強度が高まる結果、検出器による精度の高い検出が可能となる。
【００１２】
また、請求項２の第２発明では、結晶の面間隔が異なる複数の分光素子と、分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択して配置する分光素子選択装置と、Ｘ線発生源からのＸ線を絞って選択された分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを有する第１スリット機構と、前記選択された分光素子で分光された分光Ｘ線を絞って支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する第２スリット機構と、前記選択された分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を選択された分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、前記選択された分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応して第１および第２スリット機構を前記軸方向に移動させる第２移動装置とを備えている。
【００１３】
以上の構成によれば、第１、第２スリット機構に設けた環状の各スリットを介して、選択された分光素子に対するＸ線の入射と分光Ｘ線の出射が行われ、この分光Ｘ線が試料またはＸ線検出器のような入射対象物の集光点に集束される。このため、多量の分光Ｘ線を入射対象物に入射させることができるので、微量元素の分析が良好に行え、特定元素の分析精度も高められる。また、分光素子は円筒形とされているので、素子全体が小型となる。また、選択装置で分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択し、この選択した分光素子を第１，第２スリット機構の間に配置することにより、特定元素の分析に最適なエネルギーのＸ線が確実に得られる。
【００１４】
また、分析対象の特定元素に応じてＸ線のエネルギーを可変調整するときには、第１移動装置を駆動して、分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に軸方向に移動させる。そして、第２移動装置により第１，第２スリット機構を駆動し、その各スリットを分光素子からＸ線発生源および集光点までの距離に対応して移動させる。これにより、分光素子の分光面でＸ線を単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーの分光Ｘ線が得られ、さらに高精度の分析が可能になる。
【００１５】
さらに、請求項３の第３発明では、結晶の面間隔が異なる複数の分光素子と、分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択して配置する分光素子選択装置と、Ｘ線発生源からのＸ線を絞って選択された分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリットを有する第１スリット機構と、前記選択された分光素子で分光された分光Ｘ線を絞って支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する第２スリット機構と、前記選択された分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を選択された分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置とを備え、前記第１および第２スリット機構のそれぞれは、スリットの外周を形成し、内径が可変である外周部材と、スリットの内周を形成する円盤状の中心部材とを有し、さらに、選択された分光素子からＸ線発生源および支持台までの距離に対応して前記各外周部材の内径を変化させるとともに、前記各中心部材を前記軸方向に移動させるスリット駆動機構を備えている。
【００１６】
以上の構成によれば、第２発明の場合と同様に、第１，第２スリット機構に設けた環状の各スリットを介して、選択された円筒形の分光素子に対するＸ線の入射と分光Ｘ線の出射が行われ、この分光Ｘ線が入射対象物の集光点に集束される。このため、多量のＸ線を入射対象物に入射させて微量元素の分析が良好に行え、特定元素の分析精度も高められ、また素子全体が小型となる。また、選択装置で分光対象のＸ線の波長に対応する分光素子を選択し、この選択した分光素子を第１，第２スリット機構の間に配置することにより、特定元素の分析に最適なエネルギーのＸ線が確実に得られる。
【００１７】
また、分析対象の特定元素に応じてＸ線のエネルギーを可変調整するときには、第１移動装置を駆動して、分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に軸方向に移動させる。そして、スリット駆動機構により、分光素子からＸ線発生源および支持台までの各距離に対応して第１，第２スリット機構を構成する各外周部材の内径を変化させ、また各中心部材を軸方向に移動させる。これにより、分光素子の分光面でＸ線を単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーのＸ線が得られ、さらに高精度の分析が可能になる。
【００１９】
また、請求項４の第４発明では、分光素子の軸方向に沿った分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対して相対的に前記軸方向に移動させる第１移動装置と、結晶の面間隔が異なる複数の分光素子、前記Ｘ線発生源からのＸ線を絞って前記分光素子の内周の分光面に入射させる環状の第１スリット、および前記分光Ｘ線を絞って前記支持台の集光点に入射させる環状の第２スリットを有する複数の分光ユニットと、分光対象のＸ線の波長に対応して前記分光ユニットを選択して配置する分光ユニット選択装置とを備えている。
【００２０】
以上の構成によれば、第１移動装置を駆動して、分光素子からＸ線発生源および集光点までの各距離を互いに等しく保ちながら、Ｘ線発生源および支持台を分光素子に対し相対的に軸方向に移動させる。また、分光ユニット選択装置で特定元素の分析に最適な分光ユニットを選択する。そして、Ｘ線発生源からのＸ線を、選択した分光ユニットに設けられた環状の第１スリットで絞って円筒形とした分光素子の分光面に入射させ、この分光面で回折されて単色化した分光Ｘ線を環状の第２スリットで絞って外方に出射し、入射対象物の集光点に集束させて分析が行われる。この場合にも、多量の分光Ｘ線を入射対象物に入射させて微量元素の分析が良好に行え、特定元素の分析精度も高められ、また素子全体が小型となる。しかも、分光ユニットを選択することにより、特定元素の分析に最適なエネルギーの分光Ｘ線が得られて、特定元素の分析をさらに高精度で行える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる点集束型Ｘ線分光装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図８は、本発明を前述した第１使用方法、つまりＸ線照射側に用いる場合を示している。
図１は本発明を適用するＸ線分析装置の全体構造を概略的に示している。この装置は、Ｘ線発生部Ｇを内蔵したＸ線管装置１と、その上部に配置された円筒形の分光素子２をもつ点集束型Ｘ線分光装置Ａを備えている。そして、Ｘ線発生部Ｇから放射する放射Ｘ線ａを、分光素子２の内周の分光面２ａで単色化して１次Ｘ線ｂ（分光Ｘ線）を生成し、この１次Ｘ線ｂを支持台３に設けた開口３ｂから、その上部に保持した試料（入射対象物）４の下面の測定面に照射し、これから発生する蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線ｃを検出器５で検出する。
【００２２】
前記Ｘ線管装置１は、ケーシング６の内部に、Ｘ線発生部Ｇとしてフィラメント７およびターゲット８を配設している。ここで、フィラメント７で発生する電子ビームｅはターゲット８に衝突し、このときターゲット８上の一点、つまりＸ線発生源ｓから放射される放射Ｘ線ａが、ケーシング６の上部側に設けたベリリウム等の窓材９から前記分光素子２に向かって出射する。
【００２３】
そして、第１発明の点集束型Ｘ線分光装置Ａ１では、図２に示すように、Ｘ線管装置１と支持台３の間に、放射Ｘ線ａを分光する分光素子２の分光面２ａの中心（軸方向の中心部）からＸ線発生源ｓまでの距離Ｌ１と、分光面２ａの中心から試料測定面の集光点ｆまでの距離Ｌ２を互いに等しく（Ｌ１＝Ｌ２）保ちながら、分光素子２に対しＸ線管装置１と支持台３を相対的に軸方向（上下方向）に移動させる第１移動装置１０を設ける。
【００２４】
前記移動装置１０として、図の実施形態では、装置の図示しない基台に固定されたモータ台１１に固定した第１モータ１２と、このモータ１２にウォームギヤ５１などを介して連結され、上下部に逆方向のねじ部１３ａ，１３ｂをもつねじ体１３を用い、その各ねじ部１３ａ，１３ｂを支持台３とＸ線管装置１に設けたボールねじ３ａ，１ａに螺合させている。このとき、各ねじ部１３ａ，１３ｂとボールねじ３ａ，１ａの送りピッチはそれぞれ同一とし、各ボールねじ３ａ，１ａに対し各ねじ部１３ａ，１３ｂを回転させたとき、前記Ｌ１，Ｌ２を一定に保持した状態でＸ線管装置１と支持台３の相対移動を行えるようにする。なお、前記ボールねじおよび後述するボールねじとしては、ナットを用いてもよい。
【００２５】
さらに、Ｘ線管装置１と支持台３の間で分光素子２への入射および出射光路には、前記Ｘ線発生源ｓから出射する放射Ｘ線ａを絞って、分光素子２の分光面２ａに入射させる直径が異なる複数の環状の第１スリット１４ａを有する第１絞り装置１４と、分光素子２の分光面２ａで分光された１次Ｘ線ｂを絞って、試料４の集光点ｆに出射させる直径が異なる複数の環状の第２スリット１５ａを有する第２絞り装置１５を設ける。また、これら第１，第２絞り装置１４，１５を駆動し、分光面２ａからＸ線発生源ｓおよび集光点ｆまでの距離Ｌ１，Ｌ２に対応して直径の異なる各スリット１４ａ，１５ａを選択し、これらを放射Ｘ線ａの入射光路と１次Ｘ線ｂの出射光路に配置するスリット交換装置１６を設ける。
【００２６】
前記第１および第２絞り装置１４，１５は、例えば図３に示すように、薄肉の金属円板１７を用い、その周方向の複数個所を残存させてエッチング手段などで円弧状にくり抜くことにより、連結部１７ａを介して連続する環状の第１，第２スリット１４ａ，１５ａを形成する。これら各スリット１４ａ，１５ａは、その直径が異なる複数個を円板１７の中心１７ｂに対して同心状に設ける。スリット１４ａ，１５ａは、直径に加えて、径方向幅や連結部の数、幅などを変えてもよい。
【００２７】
前記スリット交換装置１６としては、図２の２つの第２モータ１６ａ，１６ａを使用し、これらモータ１６ａ，１６ａを前記モータ台１１の分光素子２の上下部位に対向状に取付け、各モータ１６ａのモータ軸１６ｂを、各絞り装置１４，１５を構成する円板１７の中心に固定する。
【００２８】
前記分光素子２は、フッ化リチウムやマイカなどの平板状素材を円筒状に折り曲げて形成する。このようにすれば、円筒形分光素子２を容易に製作できる。この分光素子２は、前記モータ台１１に支持された円筒形のホルダ２ｂの円周面に固定して保持させる。
【００２９】
次に、以上の第１発明にかかる点集束型Ｘ線分光装置Ａ１による作用について説明する。
Ｘ線管装置１のＸ線発生源ｓから放射する放射Ｘ線ａは、第１絞り装置１４に設けた環状の第１スリット１４ａで絞られ、逆円錐状の入射光路を描きながら分光素子２の分光面２ａに入射する。そして、この分光面２ａで放射Ｘ線ａが次のブラッグの式に従って回折されて単色化し、試料中の分析対象である特定元素の分析に必要なエネルギー（波長）の１次Ｘ線ｂ（分光Ｘ線）が生成される。
２ｄ・ｓｉｎθ＝ｎλ
ここで、ｄは分光素子の結晶の面間隔、θは入射角（回折角）、λはＸ線の波長、ｎは回折の次数（１，２，３…）である。
【００３０】
１次Ｘ線ｂは、前記分光面２ａにより入射角度と同一角度（回折角度）で出射され、第２絞り装置１５に設けた環状の第２スリット１５ａで絞られて、入射時とは逆の円錐状の出射光路を描きながら、支持台３に保持した試料４の下面の集光点ｆで集束する。このように、分光素子２の分光面２ａに対する入射角と出射角が同一であることから、分光面２ａからＸ線発生源ｓおよび集光点ｆまでの距離Ｌ１，Ｌ２は互いに等しくなる（Ｌ１＝Ｌ２）。
【００３１】
こうして、環状の第２スリット１５ａから多量の１次Ｘ線ｂを試料４の集光点ｆに集束するように照射することにより、微量元素の良好な分析が行える。また、放射Ｘ線ａは、分光素子２の分光面２ａにより回折されて単色化するので、特定元素の分析精度が高められる。しかも、前記分光素子２は、円筒形としてホルダ２ｂ内に保持させているので、広い分光面２ａを持ちながら、素子全体が小型となる。
【００３２】
また、分析対象の特定元素に応じて１次Ｘ線ｂのエネルギー（波長）を可変調整するときには、第１移動装置１０の第１モータ１２を駆動してねじ体１３を回転することにより、分光面２ａからＸ線発生源ｓおよび集光点ｆまでの各距離Ｌ１，Ｌ２を互いに等しく保持しながら、Ｘ線管装置１と支持台３を分光素子２に対し相対的に軸方向に移動させる。そして、スリット交換装置１６の各第２モータ１６ａで第１，第２絞り装置１４，１５の円板１７を回転させることにより、前記第１モータ１２で移動された各距離Ｌ１，Ｌ２に対応して、分光面２ａに対する入射Ｘ線ａと出射Ｘ線ｂを円滑に通過させるように、第１，第２スリット１４ａ，１５ａが選択される。
【００３３】
このようにすると、Ｘ線発生源ｓから第１スリット１４ａを経て分光素子２の分光面２ａに入射する放射Ｘ線ａの入射角度が変わる。また、分光面２ａから第２スリット１５ａを経て集光点ｆに出射する１次Ｘ線ｂの出射角度も変わり、つまり分光面２ａにより放射Ｘ線ａを単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線ｂが得られる。このため、試料４にその分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線ｂを照射して、特定元素の分析をさらに高精度で行える。また、前記第１移動装置１０の第１モータ１２とスリット交換装置１６の第２モータ１６ａは、それぞれ制御回路に接続して、この回路からの出力により自動制御することも可能である。
【００３４】
図４は第２発明の点集束型Ｘ線分光装置Ａ２を示している。この装置Ａ２は、第１発明の場合と同様に、Ｘ線管装置１、分光素子２、支持台３、第１移動装置１０を備えている。そして、Ｘ線管装置１からの放射Ｘ線ａを絞って分光素子２の分光面２ａに入射させる環状の第１スリット１７ａを有する薄肉平板部材からなる第１スリット機構１７と、分光面２ａからの１次Ｘ線ｂを絞って支持台３に保持される試料４の集光点ｆに入射させる環状の第２スリット１８ａを有する薄肉平板部材からなる第２スリット機構１８を設ける。また、前記第１移動装置１０で移動される分光素子２からＸ線管装置１のＸ線発生源ｓおよび試料４の集光点ｆまでの各距離Ｌ１，Ｌ２に対応して、前記第１，第２スリット機構１７，１８を分光素子２に対し軸方向に移動させる第２移動装置１９を設ける。
【００３５】
前記第２移動装置１９として、同図の実施形態では、モータ台１１に第１移動装置１０の第１モータ１２とともに装着された第３モータ２０と、この第３モータ２０にウォームギヤ５２などを介して連結され、上下部に逆方向のねじ部２１ａ，２１ｂをもつねじ体２１とを用い、その各ねじ部２１ａ，２１ｂに前記第１，第２スリット機構１７，１８の一端側に設けたボールねじ１８ｂ，１７ｂに螺合させる。このとき、各ねじ部２１ａ，２１ｂとボールねじ１８ｂ，１７ｂの送りピッチはそれぞれ同一とし、第３モータ２０による各ねじ部２１ａ，２１ｂの各ボールねじ１８ｂ，１７ｂに対する回転時に、各スリット機構１７，１８を分光素子２に対し軸方向に同一距離だけ移動させて、分光素子２に対する入射Ｘ線ａと出射Ｘ線ｂを円滑に通過させるようにする。
【００３６】
また、前記第２移動装置１９として設けるねじ体２１は、その上下部をＸ線管装置１と支持台３に設けた前記ねじ体２１よりも大径な支持孔１ｃ，３ｃに遊挿支持させる。このようにすれば、第１，第２移動装置１０，１９の各ねじ体１３，２１を互いに独立して回転できるので、これら各ねじ体１３，２１により、分光素子２に対するＸ線管装置１および支持台３の相対移動と、第１，第２スリット機構１７，１８の分光素子２に対する相対移動とを独立して行える。
【００３７】
以上の第２発明によれば、第１発明の場合と同様に、第１，第２スリット機構１７，１８に設けた環状の各スリット１７ａ，１８ａを介して分光素子２に対する放射Ｘ線ａの入射と１次Ｘ線ｂの出射が行われ、この１次Ｘ線ｂが試料４の集光点ｆに集束される。このため、多量のＸ線を試料４に照射して微量元素の分析が良好に行え、特定元素の分析精度も高められ、また素子全体の小型化が可能となる。
【００３８】
また、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線を選ぶ場合は、第１移動装置１０の第１モータ１２を駆動してねじ体１３を回転することにより、分光面２ａからＸ線発生源ｓおよび集光点ｆまでの各距離Ｌ１，Ｌ２が互いに等しく（Ｌ１＝Ｌ２）保持されながら、Ｘ線管装置１と支持台３が分光素子２に対し相対的に軸方向に移動する。そして、第２移動装置１９の第３モータ２０を回転することにより、前記第１モータ１２で移動される各距離Ｌ１，Ｌ２に対応して、第１，第２スリット機構１７，１８が軸方向に移動する。
【００３９】
このようにすると、第１スリット１７ａを経て分光素子２の分光面２ａに入射する放射Ｘ線ａの入射角度が変わる。また、分光面２ａから第２スリット１８ａを経て集光点ｆに出射する１次Ｘ線ｂの出射角度も変わり、つまり分光面２ａにより放射Ｘ線ａを単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線ｂが得られる。
【００４０】
図５では、ホルダ２ｂ内に支持され、結晶の面間隔が異なる複数の分光素子２と、分光対象となる放射Ｘ線ａの波長（エネルギー）に対応する分光素子２を選択して、第１，第２スリット機構１７，１８の間に配置する分光素子選択装置２２とを設けている。
【００４１】
この選択装置２２としては、モータ台１１に第１，第２移動装置１０，１９の第１，第３モータ１２，２０とともに固定する第４モータ２３を用い、そのモータ軸２３ａに複数の分光素子２を収容したホルダ２ｂの中心部を支持させる。
【００４２】
そして、第４モータ２３を回転し、ホルダ２ｂに収容支持した複数の分光素子２のうち、試料４に含まれる特定元素を分析するのに最適な分光素子２を選択して、第１，第２スリット機構１７，１８の間のＸ線光路に配置することにより、特定元素の分析に必要なエネルギーの１次Ｘ線ｂが確実に得られる。
【００４３】
図６は、第３発明の点集束型Ｘ線分光装置Ａ３を示している。この装置Ａ３は、前記第１移動装置１０により上下移動されるＸ線管装置１と支持台３の間で、分光素子２の入射および出射光路に配置する第１，第２スリット機構１７，１８の構成に特徴がある。これらスリット機構１７，１８は、そのスリット１７ａ，１８ａの外周を形成し、内径が可変とされた例えば写真機の絞りのような外周部材２４，２４と、前記各スリット１７ａ，１８ａの内周を形成する円盤状の中心部材２５，２５とで構成する。また、各スリット機構１７，１８には、分光素子２の分光面２ａから試料４の集光点ｆまでの距離に対応して外周部材２４の内径を変化させる周知の絞り駆動機構２６ａと、中心部材２５を軸移動させる軸駆動機構２６ｂとを備えたスリット駆動機構２６を設ける。
【００４４】
前記軸駆動機構２６ｂとしては、例えばモータ台１１に支持した第５モータ２７と、このモータ２７にウォームギヤ５３などを介して連結され、上端が中心部材２５に連結されたねじ体２８を用いる。
【００４５】
そして、前述した場合と同様に、第１移動装置１０を駆動して、Ｘ線管装置１と支持台３を分光素子２に対し相対的に軸方向に移動させる。さらに、第１移動装置１０で移動される各距離に対応して、同図の実線および仮想線で示すように、前記第５モータ２７でねじ体２８を回転して、第１，第２スリット機構１７，１８の各中心部材２５を上下方向に移動させる。また、外周部材２４の内径を絞り駆動機構２６ａにより大小変化させ、両部材２４，２５の間に環状のスリット１７ａ，１８ａを形成する。このようにすれば、分光素子２の分光面２ａで放射Ｘ線ａを単色化するときの回折角度が変えられるので、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線ｂが得られる。
【００４６】
以上の第３発明においても、第２発明の場合と同様に、ホルダ２ｂ内に結晶の面間隔が異なる複数の分光素子２を収容支持し、ホルダ２ｂを分光素子選択装置２２で回転させて、第１，第２スリット機構１７，１８の間に配置することにより、試料４に含まれる特定元素を分析するのに最適な分光素子２を選択するようにする。
【００４７】
図７および図８は、第４発明の点集束型Ｘ線分光装置Ａ４の要部を示している。この装置Ａ４は、前記第１移動装置１０により軸移動されるＸ線管装置１と支持台３の間に、複数の分光素子と各スリットをユニット化して配置することに特徴がある。つまり、結晶の面間隔が異なる複数の分光素子３０と、この分光素子３０の入射光路側に配置する直径が異なる環状の第１スリット３１をもつ第１スリット板３２と、出射光路側に配置する直径が異なる環状の第２スリット３３をもつ第２スリット板３４をそれぞれユニット化して、この複数の分光ユニット３５をホルダ３６内にセットする。
【００４８】
また、試料４に含まれる特定元素を分析するのに最適な分光素子３０を選択して、放射Ｘ線ａの入射光路と１次Ｘ線ｂの出射光路に配置する分光ユニット選択装置３７を設ける。この選択装置３７として、図の実施形態では、第６モータ３８を用い、そのモータ軸３８ａに前記ホルダ３６を支持させる。第６モータ３８はモータ台１１に支持する。
【００４９】
そして、前述した場合と同様に、第１移動装置１０を駆動して、Ｘ線管装置１と支持台３を分光素子２に対して相対的に上下方向に移動させる。また、第６モータ３８を回転させて特定元素の分析に最適な分光ユニット３５を選択する。このようにすれば、特定元素の分析に最適なエネルギーの１次Ｘ線が得られて、特定元素の分析をさらに高精度で行える。
【００５０】
なお、前記各実施形態では、モータ台１１を固定し、Ｘ線管装置１（Ｘ線発生部Ｇ）と支持台３を移動させたが、Ｘ線管装置１または支持台３を固定し、モータ台１１と、支持台３またはＸ線管装置１とを移動させてもよい。
【００５１】
以上の各実施形態では、本発明を第１の使用方法に用いる場合について説明したが、本発明は、前述した第２の使用方法、つまりＸ線検出側にも用いることができる。この第２使用方法では、図９に示すように、Ｘ線管装置１からの細いビーム状の放射Ｘ線ａが照射される試料４と、支持台３に入射対象物として設けられ、Ｘ線照射により試料４の点状のＸ線発生源ｓから発生する蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線ｃを検出する検出器５との間に、点集束型Ｘ線分光装置を配置し、同装置で２次Ｘ線ｃを分光し、この分光Ｘ線ｈを検出器５に入射させて検出する。
【００５２】
具体的には、支持台３に保持する試料４と別の支持台３に保持する検出器５の間に、図２に示すような点集束型Ｘ線分光装置Ａ１を配置する。この装置Ａ１は前述した通りであるので、簡単に説明すると、分光素子２の分光面２ａの中心から試料４のＸ線発生源ｓまでの距離Ｌ１と、分光面２ａの中心から検出器５の集光点ｆまでの距離Ｌ２を互いに等しく保ちながら、分光素子２に対し、試料４と検出器５をそれぞれ保持する各支持台３を相対的に移動させる第１移動装置１０を設ける。この移動装置１０は、第１モータ１２、逆方向のねじ部１３ａ，１３ｂをもつねじ体１３、ウォームギヤ５１などで構成する。
【００５３】
さらに、Ｘ線発生源ｓと集光点ｆの間で分光素子２への入射および出射光路には、Ｘ線発生源ｓから出射する２次Ｘ線ｃを絞って、分光素子２の分光面２ａに入射させる複数の環状の第１スリット１４ａを有する第１絞り装置１４と、分光素子２の分光面２ａで分光された分光Ｘ線ｈを絞って、検出器５の集光点ｆに出射する複数の環状の第２スリット１５ａを有する第２絞り装置１５を設ける。また、これら第１，第２絞り装置１４，１５を駆動し、分光面２ａからＸ線発生源ｓおよび集光点ｆまでの距離に対応して直径の異なる各スリット１４ａ，１５ａを選択し、これらを２次Ｘ線ｃの入射光路とその出射光路に配置するスリット交換装置１６を設ける。
【００５４】
以上の構成によれば、試料４のＸ線発生源ｓから発生する２次Ｘ線ｃが、第１絞り装置１４の第１スリット１４ａで絞られ、逆円錐状の入射光路を描きながら分光素子２の分光面２ａに入射する。そして、この分光面２ａで回折された分光Ｘ線ｈが、入射角度と同一の角度で出射され、第２絞り装置１５の第２スリット１５ａで絞られて、入射時とは逆の円錐状の出射光路を描きながら、支持台３に保持された検出器５の集光点ｆに点集光するように入射される。よって、検出器５により精度の高い検出が可能となる。
【００５５】
なお、この第２の使用方法においても、試料４と検出器５の間には、図２に示すもの以外に、図４〜図７に示す点集束型Ｘ線分光装置を配設することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の点集束型Ｘ線分光装置によれば、分光素子全体を小型としながら、大強度の分光Ｘ線によって特定元素の分析精度を高め、また単色化によって微量元素の分析も良好に行え、しかも分光Ｘ線を可変調整して、特定元素の分析に適したエネルギーの分光Ｘ線を選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点集束型Ｘ線分光装置を備えたＸ線分析装置を概略的に示す側面図である。
【図２】第１発明の実施形態に係る点集束型Ｘ線分光装置を示す断面図である。
【図３】同装置に用いる各絞り装置の平面図である。
【図４】第２発明の実施形態に係る点集束型Ｘ線分光装置を示す断面図である。
【図５】第２発明の実施形態に係る実施形態を示す断面図である。
【図６】第３発明の実施形態に係る点集束型Ｘ線分光装置を示す断面図である。
【図７】第４発明の実施形態に係る点集束型Ｘ線分光装置を示す断面図である。
【図８】同装置の平面図である。
【図９】本発明に係るＸ線分光装置の別の使用形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２…分光素子、２ａ…分光面、３…支持台、４…入射対象物（試料）、５…入射対象物（検出器）、１０…第１移動装置、１４…第１絞り装置、１４ａ…第１スリット、１５…第２絞り装置、１５ａ…第２スリット、１６…スリット交換装置、１７…第１スリット機構、１７ａ…第１スリット、１８…第２スリット機構、１８ａ…第２スリット、１９…第２移動装置、２２…分光素子選択装置、２４…外周部材、２５…中心部材、２６…スリット駆動機構、３０…分光素子、３１…第１スリット、３３…第２スリット、３５…分光ユニット、３７…ユニット選択装置、ａ…Ｘ線、ｂ，ｈ…分光Ｘ線、ｆ…集光点、ｓ…Ｘ線発生源。
【図１】
0003624207.tif 000002
【図２】
0003624207.tif 000003
【図３】
0003624207.tif 000004
【図４】
0003624207.tif 000005
【図５】
0003624207.tif 000006
【図６】
0003624207.tif 000007
【図７】
0003624207.tif 000008
【図８】
0003624207.tif 000009
【図９】
0003624207.tif 000010