(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される試料台と、
試料の平坦な表面に斜めから１次Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料表面を斜めから見込んで、試料の測定部位から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出手段とを備え、
前記検出手段が、前記試料表面を見込む範囲を制限する視野制限絞りと、試料から発生する蛍光Ｘ線を平行化するソーラースリットとを有する蛍光Ｘ線分析装置において、
前記Ｘ線源が、前記試料表面に１次Ｘ線を照射する範囲を制限する１次Ｘ線絞りを有し、
前記Ｘ線源および検出手段に対する前記試料表面の高さが最大１ｍｍ変化した場合に、その試料表面への１次Ｘ線の照射強度の分布の変化に基づいて、前記検出手段が測定する蛍光Ｘ線の強度の変化が１％以下であるように、前記１次Ｘ線絞りの開口部の形状が設定されていることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ｘ線源および検出手段に対する前記試料表面の高さが最大１ｍｍ変化した場合に、その試料表面への１次Ｘ線の照射強度の分布の変化に基づいて、前記検出手段が測定する蛍光Ｘ線の強度の変化が１％以下であるように、前記１次Ｘ線絞りの開口部の形状および前記視野制限絞りの開口部の形状が設定されている蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる平行法の光学系をもつ蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光Ｘ線分析では、試料は、例えば、所定寸法の円板状で所定の試料ホルダに保持されて試料台に載置され、試料表面にＸ線管等のＸ線源から１次Ｘ線が照射される。ここで、一般に、装置の感度向上のために、Ｘ線源が試料にできるだけ接近するように配置されている。このとき、同時に、検出手段が試料表面を見込む視野をＸ線源が妨害しないようにする必要があるため、一般にＸ線管等のＸ線源は試料表面に対して傾斜して配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにＸ線源と試料表面との距離が短く設定されていると、試料表面の凹凸、そり、たわみ等が原因で、前記距離がわずかに変化しても、発生する蛍光Ｘ線の強度において無視できない変化をもたらし、分析精度を今一つ向上できない。
【０００４】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、試料表面に凹凸等があっても、安定した蛍光Ｘ線強度が得られる蛍光Ｘ線装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明の蛍光Ｘ線分析装置は、まず、試料が載置される試料台と、試料の平坦な表面に斜めから１次Ｘ線を照射するＸ線源と、前記試料表面を斜めから見込んで、試料の測定部位から発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出手段とを備えている。ここで、前記検出手段が、前記試料表面を見込む範囲を制限する視野制限絞りと、試料から発生する蛍光Ｘ線を平行化するソーラースリットとを有する。そして、前記Ｘ線源が、前記試料表面に１次Ｘ線を照射する範囲を制限する１次Ｘ線絞りを有し、前記Ｘ線源および検出手段に対する前記試料表面の高さが最大１ｍｍ変化した場合に、その試料表面への１次Ｘ線の照射強度の分布の変化に基づいて、前記検出手段が測定する蛍光Ｘ線の強度の変化が１％以下であるように、前記１次Ｘ線絞りの開口部の形状が設定されていることを特徴とする。
【０００６】
本願発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、Ｘ線源および検出手段に対する試料表面の高さが最大１ｍｍ変化した場合に、検出手段が測定する蛍光Ｘ線の強度の変化が１％以下であるように、１次Ｘ線絞りの開口部の形状が設定されているので、試料表面に凹凸等があっても、安定した蛍光Ｘ線強度が得られる。なお、１次Ｘ線絞りの開口部と視野制限絞りの開口部との両方の形状を調整して、同様の効果を得ることもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１に示すように、この装置は、まず、試料５が載置される試料台６と、試料５の平坦な表面５ａに斜めから１次Ｘ線４を照射するＸ線源１と、前記試料表面５ａを斜めから見込んで、試料５の測定部位５ｂから発生する蛍光Ｘ線７の強度を測定する検出手段８とを備えている。試料５は、例えば、所定寸法の円板状で、ここでは直接試料台６に載置しているが、所定の試料ホルダを介してすなわち所定の試料ホルダで保持して試料台６に載置してもよい。また、試料５の平坦な表面５ａとは、高低差が１ｍｍ程度までの凹凸、そり、たわみ等がある場合も含む。
【０００８】
検出手段８は、試料表面５ａを見込む範囲を制限する視野制限絞り１４と、試料５から発生する蛍光Ｘ線を通過させる発散ソーラースリット９Ａと、発散ソーラースリット９Ａを通過した蛍光Ｘ線１２が入射され、分析対象の波長の蛍光Ｘ線１３を回折する分光素子１０と、分光素子１０で回折された蛍光Ｘ線１３を通過させる受光ソーラースリット９Ｂと、受光ソーラースリット９Ｂを通過した蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器１１とを有する。視野制限絞り１４は、試料５の測定部位５ｂから発生する蛍光Ｘ線７のみが検出器１１に到達するように試料５からの蛍光Ｘ線を制限する。発散ソーラースリット９Ａは、試料表面５ａに対して傾いており、その開口部が視野制限絞り１４を介して見込む範囲の試料表面５ａおよびその深さ方向への近傍が、試料５の測定部位５ｂである。発散ソーラースリット９Ａおよび受光ソーラースリット９Ｂが、試料５から発生する蛍光Ｘ線を平行化するソーラースリット９となる。
【０００９】
Ｘ線源１は、Ｘ線管２と、試料表面５ａに１次Ｘ線４を照射する範囲を制限する１次Ｘ線絞り３とを有し、試料表面５ａの中心を基準に、検出手段８に対向する側に配置されている。Ｘ線源１を試料５にできるだけ近づけ、かつ検出手段８が試料表面５ａを見込むことができるように配置されているため、Ｘ線源１からの１次Ｘ線４の照射方向が、試料表面５ａに対して傾いているので、図１の手前方向からみたＸ線源１から試料表面５ａへの１次Ｘ線４の照射強度は、図２中のＡに示すように、左右対称の山形ではなく、検出手段８から遠い側（図２での左側）に偏って分布している。
【００１０】
今、図１において、Ｘ線源１および検出手段８に対する試料表面５ａの高さが１ｍｍ変化し、例えば下がったとすると、まず、試料表面５ａがＸ線源１から遠ざかるので、試料表面５ａへの１次Ｘ線４の照射強度は、図２中のＢに示すように、全体に少し低くなる。同時に、図１のように、検出手段８が、Ｘ線源１と対向する右側で試料表面５ａを斜めから見込んでいることから、試料表面５ａにおける測定部位５ｂの位置が、左へ、すなわち、図２の５ｂ１から５ｂ２へ移動する。結局、測定部位５ｂへの１次Ｘ線４の照射強度は、図２に示した領域でいうと、ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝Ｉ１であったものが、ａ＋ｃ＝Ｉ２になる。
【００１１】
ここで、Ｉ１からＩ２への変化（｜Ｉ２−Ｉ１｜×１００／Ｉ１）が１％以下であれば、発生する蛍光Ｘ線強度も同様に安定するが、従来は、そうなるようには構成されておらず、数％程度変化（多くの場合で減少）していた。これは、装置の感度向上のために、単にＸ線源を試料にできるだけ接近させたような構成では、試料表面がＸ線源から遠ざかったことによる照射強度の減少ｄの方が、測定部位が移動したことによる照射強度の増加ａ−（ｅ＋ｆ）よりも大きくなりがちだからであることを発明者は見いだした。
【００１２】
そこで、本実施形態の装置では、図１において、試料台６、Ｘ線管２および検出手段８の位置関係は、従来のままで、Ｘ線源１の一部として、Ｘ線管２の照射口の前に、試料表面５ａに１次Ｘ線４を照射する範囲を制限する１次Ｘ線絞り３を備える。そして、Ｘ線源１および検出手段８に対する試料表面５ａの高さが最大１ｍｍ変化した場合に、検出手段８が測定する蛍光Ｘ線７の強度の変化が１％以下であるように、１次Ｘ線絞り３の開口部３ａの形状が、この１次Ｘ線絞り３を１次Ｘ線４の照射方向から見た図３（図１のＣ方向矢視図）に示すように、設定されている。すなわち、開口部３ａは、単なる円形ではなく、検出手段に８に近い側（図３での上側）の一部を塞いだ形状としている。この例では、塞いだ部分の下端は直線状であるが、別な形状でも同様の効果をもたせることが可能である。また、１次Ｘ線絞り３の開口部３ａの一部を塞ぐ前の基本形状は、円形に限らず、楕円形、多角形等でもよい。なお、図３では、開口部３ａ以外の部分にハッチングを施しており、後述する図４でも同様である。
【００１３】
このような構成により、図２の照射強度分布Ａ，Ｂにおいて、検出手段８に近い側（右側）が従来よりも低くなり、ｅ＋ｆが小さくなる。したがって、測定部位５ｂが移動したことによる照射強度の増加ａ−（ｅ＋ｆ）が従来よりも大きくなり、試料表面５ａがＸ線源１から遠ざかったことによる照射強度の減少ｄと、ほとんど相殺するようにできる。例えば、Ｘ線源１および検出手段８に対する試料表面５ａの高さが１ｍｍ変化した場合の、検出手段８が測定する蛍光Ｘ線７の強度の変化は、単なる円形の１次Ｘ線絞りを用いたときには６％であったものが、図３の１次Ｘ線絞り３を用いたときには０．６％であった。すなわち、本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置によれば、試料表面５ａに凹凸等があっても、安定した蛍光Ｘ線強度が得られる。
【００１４】
また、図１の１次Ｘ線絞り３の開口部３ａと視野制限絞り１４の開口部１４ａとの両方の形状を調整して、同様の効果を得ることもできる。すなわち、視野制限絞り１４の開口部１４ａは、例えば、試料表面５ａにおいて円形である測定部位５ｂの上面を過不足なく見込めるように、一般には概略楕円形（詳しくは後述する）とするが、図４（図１のＤ方向矢視図）に示すように、単なる概略楕円形ではなく、Ｘ線源１に近い側（図４での上側）の一部を塞いだ形状としてもよい。この例では、塞いだ部分の下端は直線状であるが、別な形状でもよい。この場合には、前述の１次Ｘ線絞り３の開口部３ａの形状調整の効果に加え、図２において、測定部位５ｂ１，５ｂ２の左端が従来よりも右にくるように制限して、従来よりもｄを小さく、ａを大きくして、測定部位５ｂが移動したことによる照射強度の増加ａ−（ｅ＋ｆ）と、試料表面５ａがＸ線源１から遠ざかったことによる照射強度の減少ｄとが、ほとんど相殺するようにできる。
【００１５】
なお、図１において、１次Ｘ線４が直接検出手段８に入らないようにするために、視野制限絞り１４の開口部１４ａを、図４に示したような概略楕円形の一部を塞いだ形状とすることがある。しかし、この場合であっても、本発明による効果を求めて１次Ｘ線絞り３の開口部３ａの形状および視野制限絞り１４の開口部１４ａの形状を設定するのであれば、改めて視野制限絞り１４の開口部１４ａの形状を設定する必要がある。例えば、概略楕円形を塞いだ部分の下端の位置（高さ）を再度調整する必要がある。また、以上のように視野制限絞り１４の開口部１４ａを概略楕円形の一部を塞いだ形状とすると、図１の試料表面５ａにおいて円形である測定部位５ｂの上面を一部見込めなくなるようにも思われるが、実際には、試料５の不均一性の問題を回避するために、図示しないスピン機構により円板状の試料５をその中心軸回りに回転させながら測定するので、測定部位５ｂからの蛍光Ｘ線７が過不足なく検出手段８に取り込まれる。
【００１６】
以上において、視野制限絞り１４の開口部１４ａの一部を塞ぐ前の基本形状に関し、概略楕円形という文言を用いたのは、視野制限絞り１４上の各点から試料表面５ａまでの距離が一定でないことから、試料表面５ａにおいて円形である測定部位５ｂの上面を過不足なく見込むためには、開口部１４ａの基本形状は、厳密には楕円形にならず、図５に示すように、円形の下部をすぼめ、上部を下部よりもすぼめた形状であって、楕円形に近似した形状になるからである。測定部位５ｂが小さい場合には、図６のように縦長になることもある。さらに、測定部位５ｂの上面が試料表面５ａにおいて円形以外の形状である場合もあり、視野制限絞り１４の開口部１４ａの一部を塞ぐ前の基本形状には、概略円形、概略楕円形、概略多角形等が含まれる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線源および検出手段に対する試料表面の高さが最大１ｍｍ変化した場合に、検出手段が測定する蛍光Ｘ線の強度の変化が１％以下であるように、１次Ｘ線絞りの開口部の形状が設定されているので、試料表面に凹凸等があっても、安定した蛍光Ｘ線強度が得られる。したがって、分析精度を十分に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【図２】図１の手前方向からみた同装置のＸ線源から試料表面への１次Ｘ線の照射強度の分布を示す概略図である。
【図３】同装置の１次Ｘ線絞りを１次Ｘ線の照射方向から見た図である。
【図４】同装置の視野制限絞りを検出手段に入射する蛍光Ｘ線の進行方向に向かって見た図である。
【図５】視野制限絞りの開口部の基本形状について一例を示す図である。
【図６】視野制限絞りの開口部の基本形状について他の例を示す図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線源、３…１次Ｘ線絞り、３ａ…１次Ｘ線絞りの開口部、４…１次Ｘ線、５…試料、５ａ…試料表面、５ｂ…試料の測定部位、６…試料台、７…試料の測定部位から発生する蛍光Ｘ線、８…検出手段、９…ソーラースリット、１４…視野制限絞り、１４ａ…視野制限絞りの開口部。
【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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