(57)【要約】【課題】試料を移動させることなく、簡単な構成により励起用Ｘ線の試料上での照射位置を変化させて簡易的なマッピング分析を行うことのできるＸ線分析装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管球２と試料Ｗの間のコリメータ部３を、複数枚のコリメータプレート３１，３２によって構成し、これらの各コリメータプレート３１，３２を、Ｘ線焦点１ａと試料Ｗ上の任意の点とを結ぶ線上に各貫通孔３１ａ，３２ａの中心が位置するように互いに連動させて移動させる移動機構４１，４２を設けることで、Ｘ線焦点１ａと試料Ｗ上の点とを結ぶ線とコリメータ部３の貫通孔３１ａ，３２ａの軸線とが斜めになることによるＸ線の陰りを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管球からのＸ線をコリメータ部を介して試料に照射し、その照射により生じる蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出結果から試料に含まれる元素に係る情報を得るＸ線分析装置において、
上記コリメータ部が、それぞれ板厚方向への貫通孔が形成された平板状の複数のコリメータプレートからなり、これらの各コリメータプレートは互いに平行に配置され、かつ、それぞれのコリメータプレートは個別の移動機構の駆動により当該各プレートの広がり方向に沿った平面上を移動可能に構成されているとともに、上記各移動機構は、上記各コリメータプレートの貫通孔の中心が、上記Ｘ線管球の焦点と試料上の任意の１点とを結ぶ線上に位置するように制御手段により連動して駆動制御され、上記各コリメータプレートの移動により上記Ｘ線管球からのＸ線の試料への照射位置を移動させるように構成されていることを特徴とするＸ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線分析装置に関し、さらに詳しくは簡易マッピング機能を備えたＸ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線分析装置においては、一般に、試料に励起用のＸ線を照射することによって生じる蛍光Ｘ線（特性Ｘ線）を検出し、その蛍光Ｘ線のエネルギ（波長）と強度（線量）を求める。試料から放出される蛍光Ｘ線（特性Ｘ線）は、元素に固有のエネルギ（波長）を持つことから、蛍光Ｘ線のエネルギ（波長）を求めることによって試料に含まれる元素を同定することができ、その強度（線量）から元素の濃度を知ることができる。
【０００３】
Ｘ線分析装置においては、蛍光Ｘ線のエネルギ（波長）の分析の仕方により、エネルギ分散型と波長分散型に分類される。エネルギ分散型のＸ線分析装置においては、試料から放出される蛍光Ｘ線をそのまま半導体検出器等からなるＸ線検出器で検出し、その検出出力の波高がＸ線のエネルギに相関することを利用し、Ｘ線検出器の出力信号を波高弁別して各波高、したがってエネルギごとの線量を求める。一方、波長分散型のＸ線分析装置においては、試料から放出される蛍光Ｘ線を、分光結晶などを用いて波長ごとに分光し、各波長のＸ線線量を検出する。
【０００４】
以上のようなＸ線分析装置において、マッピング分析と称される技法が知られている。マッピング分析は、試料に対するＸ線の照射位置を順次変化させ、その各Ｘ線照射位置において蛍光Ｘ線を検出して上記のような分析を行うことにより、試料の各位置における元素の濃度分布を求める分析法である。
【０００５】
このようなマッピング分析を行うためには、通常、試料をｘｙステージ等の移動機構上に固定し、その移動機構の駆動により、Ｘ線管球からの励起用Ｘ線の一定のＸ線照射位置に対して試料を移動させる構成が採用されている。
【０００６】
エネルギ分散型のＸ線分析装置を例にとって、マッピング分析が可能な従来の装置構成の要部を図４に示す。試料Ｗはｘｙステージ１０１上に位置決め固定され、その試料Ｗに対してＸ線管球１０２からのＸ線がコリメータ１０３を介して励起用Ｘ線１０８として照射される。この照射によって試料Ｗから放出された蛍光Ｘ線１０９はＸ線検出器１０６に入射して検出される。Ｘ線検出器１０６の出力はマルチチャンネルアナライザなどの測定回路１０７に取り込まれ、増幅された後に波高分析と各波高の信号の計数が実行される。
【０００７】
ｘｙステージ１０１は、ステージコントローラ１１０によって駆動制御され、あらかじめ設定された範囲内で試料Ｗ上での励起用Ｘ線１０８の照射位置が順次変化するように試料Ｗを移動させて位置決めしていく（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
このように励起用Ｘ線の照射位置を固定し、試料Ｗ側を移動させるためにはｘｙステージを必要とし、特に、比較的大きな試料にも対応することが可能な構成とした場合には、装置が大掛かりなものとなってしまうが、この問題を解決する技術として、コリメータを移動させることによって励起用のＸ線の試料上での照射位置を変化させる技術が既に提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
すなわち、この特許文献２に開示されている技術では、Ｘ線管球と試料とを固定し、これらの間に設けられた貫通孔を有してなるコリメータを移動させることにより、試料上でのＸ線の照射位置を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２６４８０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、試料を移動させるためのｘｙステージを設けてマッピングを行う構成は、前述したように大掛かりなものとなってしまうと同時に、簡易的にマッピングを行いたい場合でも、試料をｘｙステージ上に固定する必要があり、迅速な簡易的マッピングを行うことができないという問題もある。
【００１２】
一方、コリメータを移動させることによって励起用Ｘ線の照射位置を変化させる特許文献２に記載の技術では、励起用のＸ線の照射位置によってはコリメータによるＸ線の陰りが発生し、試料上でのＸ線照射領域が狭くなるという問題がある。
【００１３】
すなわち、この種の分析装置で用いられるコリメータは、所定の厚みを持つコリメータ本体に貫通孔を形成したものが用いられるが、コリメータは元来的に平行光線を形成するための部材であり、コリメータ本体の厚みが薄ければ、Ｘ線管球の焦点から放射されるＸ線の広がりを抑えることができず、コリメータとしての役割を果たすことができないだけでなく、Ｘ線を遮蔽する機能も低下する。
このようなことから、コリメータ本体はある程度以上の厚みを持たせなければならないが、コリメータを平行移動させることにより励起用Ｘ線の照射位置を変化させると、その照射位置によっては、Ｘ線管球の焦点と試料のＸ線照射位置とを結ぶ線に対してコリメータの貫通孔の軸線が平行ではなくなり、コリメータの厚み分の長さを持つ貫通孔に対してＸ線焦点からのＸ線が斜めに入射することになり、貫通孔の内壁によりＸ線が遮蔽される結果、試料へのＸ線の照射領域が狭くなってしまうという問題がある。
【００１４】
特許文献２ではこの問題の存在を指摘しており、その対策として、Ｘ線焦点を中心としてコリメータを円弧状に移動させる方法が記載されている。
【００１５】
しかしながら、Ｘ線焦点を中心としてコリメータを円弧状に移動させるには、Ｘ線焦点を仮想中心としてコリメータを円弧運動させる機構が必要となり、極めて複雑で装置構成が大掛かりとなり、このような機構を採用するよりも、試料をｘｙステージで移動させる従来からの機構を採用する方が装置構成はむしろ簡単となる。
【００１６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、試料を移動させることなく、簡単な構成により励起用Ｘ線の試料上での照射位置を変化させて簡易的なマッピング分析を行うことができ、しかも、励起用Ｘ線の陰りを抑制することのできるＸ線分析装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線分析装置は、Ｘ線管球からのＸ線を、コリメータ部を介して試料に照射し、その照射により生じる蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出結果から試料に含まれる元素に係る情報を得るＸ線分析装置において、上記コリメータ部が、それぞれ板厚方向への貫通孔が形成された平板状の複数のコリメータプレートからなり、これらの各コリメータプレートは互いに平行に配置され、かつ、それぞれのコリメータプレートは、個別の移動機構の駆動により当該各プレートの広がり方向に沿った平面上を移動可能に構成されているとともに、上記各移動機構は、上記各コリメータプレートの貫通孔の中心が、上記Ｘ線管球の焦点と試料上の任意の１点とを結ぶ線上に位置するように制御手段により連動して駆動制御され、上記各コリメータプレートの移動により、上記Ｘ線管球からのＸ線の試料への照射位置を移動させるように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１８】
本発明は、Ｘ線管球と試料との間に設けられて励起用Ｘ線が試料上で所要の照射域となるように絞ると同時に、概ね平行なＸ線にするためのコリメータを、従来のように１つのコリメータ本体に貫通孔を穿った形態とせず、それぞれ板厚方向に貫通孔を穿った複数枚のコリメータプレートによって構成するとともに、これらの各コリメータプレートを個別に連動させて移動させることにより、Ｘ線管球の焦点と試料上の１点とを結ぶ線状に各コリメータプレートの貫通孔を沿わせることで、課題を解決しようとするものである。
【００１９】
すなわち、それぞれ貫通孔が形成された各コリメータプレートを、各貫通孔の中心が、Ｘ線焦点と試料上の任意の１点とを結ぶ線上に位置するように相互に連動させて移動させると、各コリメータプレートの貫通孔の集合があたかもＸ線焦点に向けて斜めに存在する１つの貫通孔に近い状態となる。これにより、１つの貫通孔を平行移動させることで試料上への励起用Ｘ線の照射位置を変更する従来技術のようなＸ線の陰りの発生を抑制することができる。
【００２０】
したがって、本発明の構成によれば、コリメータの移動により試料上への励起用Ｘ線の照射位置を変更しながらも、コリメータの貫通孔の内壁によるＸ線の陰りの発生を抑制することができ、簡単な構成のもとでの簡易的なマッピング分析が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数枚のコリメータプレートを互いに連動させて、試料上のＸ線照射位置とＸ線焦点とを結ぶ線上に各コリメータプレートの貫通孔の中心を配置して試料上への励起用Ｘ線の照射位置を変化させるので、試料を移動させるためのｘｙステージを設けることなく簡易的なマッピング分析が可能となり、装置構成をコンパクトにすることができると同時に、分析時には、試料を例えば試料皿上に載せるだけで特に固定することなくマッピング分析が可能となることから、迅速にマッピング分析を行うことができる。
【００２２】
しかも、従来のように所要の厚みを持つ１つのコリメータを平面上で移動させたときに、Ｘ線焦点と試料上のＸ線照射位置とを結ぶ線とコリメータの貫通孔の軸線とが互いに平行ではなくなることに起因して生じるＸ線の陰りを抑制することができる。このＸ線の陰りを防止するために、１つのコリメータを、Ｘ線焦点を中心として円弧状に変位させる対策技術に比して、陰りの抑制効果は完全ではないものの、装置構成を大幅に簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の要部構成図。
【図２】本発明の実施の形態の作用説明図。
【図３】図２の比較例としての作用説明図であって、所要の厚みを有する１つのコリメータを平面移動させたときのＸ線の陰りの発生を説明する図。
【図４】ｘｙステージにより試料を移動させる従来のマッピング分析機能を有するＸ線分析装置の要部構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の要部構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示している。
【００２５】
試料Ｗは試料皿１上に載置された状態で分析に供される。試料皿１には刳り抜き部１ａが形成されており、試料Ｗはこの刳り抜き部１ａを塞ぐように試料皿１上に載せられ、その刳り抜き部１ａを通じて励起用Ｘ線８が試料Ｗの下面に向けて照射される。
【００２６】
励起用Ｘ線８は、Ｘ線管球２からのＸ線を、コリメータ部３を通過させることにより、試料Ｗの表面上でのＸ線照射域を所要の大きさに絞ると同時に、概ね平行な線束に成形されたＸ線である。この励起用Ｘ線８の試料Ｗへの照射により、試料Ｗから放出される蛍光Ｘ線９が、半導体検出器からなるＸ線検出器６によって検出される。このＸ線検出器６の出力は、従来と同様、マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｎａｌｉｚｅｒ）を主体とする測定回路７に取り込まれ、波高弁別された後に、各波高（エネルギ）の信号ごとにカウントされ、試料Ｗに含まれる元素とその濃度の分析に供される。
【００２７】
さて、この実施の形態の特徴は、コリメータ部３の構成にあり、この例では、それぞれ板厚方向への貫通孔３１ａ，３２ａが形成された互いに平行な２枚の平板状のコリメータプレート３１，３２によって構成されている。そして、これらの各コリメータプレート３１，３２は、それぞれに対応して設けられた移動機構４１，４２によって、それぞれの広がり方向に沿った平面上で個別に変位が与えられる。すなわち、各移動機構４１，４２は、対応するコリメータプレート３１，３２を支持して、これらを図中ｘ，ｙで示す互いに直交する２軸方向に移動させることができる。
【００２８】
各移動機構４１，４２は、駆動制御部５から供給される制御信号によって駆動制御され、以下に示すように互いに連動して各コリメータプレート３１，３２に変位を与える。
【００２９】
すなわち、各コリメータプレート３１，３２は、Ｘ線管球２の焦点２ａと試料Ｗ上の任意の１点とを結ぶ線上に、各貫通孔３１ａ，３２ａが位置するように変位が与えられる。そして、これらの各コリメータプレート３１，３２に対して上記のように連動した変位を与えることにより、試料Ｗ上への励起用Ｘ線８の照射位置を順次変化させつつ、各照射位置での蛍光Ｘ線９をＸ線検出器６で検出することにより、マッピング分析、つまり各照射位置に存在する元素とその濃度を求める。
【００３０】
以上の実施の形態において特に注目すべき点は、コリメータ部３を互いに連動して変位が与えられる２枚のコリメータプレート３１，３２によって構成し、各コリメータプレート３１，３２の貫通孔３１ａ，３２ａが、Ｘ線焦点２ａと試料Ｗ上の任意の１点とを結ぶ線上に常に位置するように当該各コリメータプレート３１，３２に変位を与え、これによって試料Ｗ上での励起用Ｘ線８の照射位置を変化させる点であり、これにより、コリメータ部３を平面上で移動させることによる励起用Ｘ線８の陰りを抑制することができる。以下にその作用を説明する。
【００３１】
図２は本発明の実施の形態で用いられるコリメータ部３の作用説明図である。なお、この図２では、説明の便宜上、コリメータプレート３１，３２と試料Ｗの表面とは平行となるようにしているが、図１のように非平行であっても結果は同じである。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、励起用Ｘ線８を照射すべき試料Ｗ上の点Ｐ１とＸ線焦点１ａとを結ぶ線Ｌ１が、コリメータプレート３１，３２に対して直交している状態から、同図（ｂ）に示すような点Ｐ２に移動させる場合、その点Ｐ２とＸ線焦点１ａとを結ぶ線Ｌ２上に各コリメータプレート３１，３２の貫通孔３１ａ，３２ａの中心が位置するように当該コリメータプレート３１，３２を移動させる。この状態では、励起用Ｘ線８は各貫通孔３１ａ，３２ａの軸線が正確に線Ｌ２に沿っていない分、若干の陰りが生じ、試料Ｗ上でのＸ線の照射領域Ｂが図２（ａ）における照射領域Ａに比して僅かに小さくなるが、コリメータプレート３１，３２の各厚みを合計した厚みの１つのコリメータを用いる場合に比して、その陰りの量は大幅に減少する。
【００３３】
すなわち、図３は図２におけるコリメータプレート３１，３２の各厚みを合計した厚みの１つのコリメータ３００を用い、そのコリメータ３００を移動させることにより、試料Ｗ上の図２（ｂ）と同じ点Ｐ２に励起用Ｘ線８を照射する場合の説明図である。図３におけるコリメータ３００の貫通孔３００ａは、図２における各コリメータプレート３１，３２の貫通孔３１ａ，３２ａと同じ大きさとしている。この図から明らかなように、点Ｐ２とＸ線焦点１ａとを結ぶ線Ｌ２上にコリメータ３００の貫通孔３００ａの中心を位置させることにより、励起用Ｘ線８は点Ｐ２に向けて照射されることになるが、このとき、貫通孔３００ａが線Ｌ２に対して斜めに傾いていることに起因して、励起用Ｘ線８に陰りが生じ、試料Ｗ上でのＸ線の照射領域Ｃが小さくなる。この照射領域Ｃと、本発明の実施の形態で同じ点Ｐ２に向けて励起用Ｘ線８を照射した場合における図２（ｂ）の照射領域Ｂと比較すると、照射領域Ｂは照射領域Ｃに比して大きいことが判る。すなわち、本発明の実施の形態による励起用Ｘ線８の陰りの抑制効果は明らかである。
【００３４】
なお、以上の実施の形態では、コリメータ部３に２枚のコリメータプレート３１，３２を用いた例を示したが、コリメータプレートは任意の複数枚とすることができる。
【００３５】
また、上記した実施の形態において、コリメータプレート３１，３２は互いに空隙を設けて配置したが、互いが密着した状態で配置してもよい。
【００３６】
さらに、以上の実施の形態においては、刳り抜き部１ａを備えた試料皿１上に試料Ｗを載置し、刳り抜き部１ａを通じて試料Ｗの下面に向けて励起用Ｘ線８を照射した例を示したが、試料上面に向けて励起用Ｘ線を照射する構成を採用し得ることは勿論である。
【００３７】
さらにまた、上記した実施の形態では、エネルギ分散型のＸ線分析装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は波長分散型のＸ線分析装置にも等しく適用し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１  試料皿
１ａ  刳り抜き部
２  Ｘ線管球
２ａ  Ｘ線焦点
３  コリメータ部
３１，３２  コリメータプレート
３１ａ，３２ａ  貫通孔
４１，４２  移動機構
５  駆動制御部
６  Ｘ線検出器
７  測定回路
８  励起用Ｘ線
９  蛍光Ｘ線
Ｗ  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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