(57)【要約】【課題】励起線あるいは試料を走査せずに、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する波長分解能で、分析領域内の分析対象元素の化学結合における特性Ｘ線の強度分布を得るＸ線分析装置を提供する。【解決手段】励起線源１は試料２の照射領域１５に励起線を照射し、分析領域１３から分析対象元素の特性Ｘ線が出射する。モノクロメータ４は分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する波長分解能を持つ、点収束光学系モノクロメータであり、モノクロメータ４に入射した特性Ｘ線は位置感応型二次元Ｘ線検出器５の受光面に収束し、収束Ｘ線強度分布を得る。データ処理装置６は、予め求められた収束領域１６に収束する特性Ｘ線の相対強度に基づいて、収束Ｘ線強度分布から、分析領域１３における分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料面に電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線を照射する励起線源と、該励起線により励起されて該試料面から出射する特性Ｘ線を回折するモノクロメータおよび該モノクロメータで回折した特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を有する分光検出器と、該Ｘ線検出器により検出されるＸ線の電気信号に対してデータ処理を施すデータ処理装置と、を具備するＸ線分析装置であって、
前記モノクロメータは、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つ、試料面と前記Ｘ線検出器の受光面との間の点収束系モノクロメータであり、
前記Ｘ線検出器は、該受光面に、前記特性Ｘ線が前記モノクロメータの回折条件を満たす試料面の出射領域内に設定された分析領域内の各点に対応して特性Ｘ線が収束する点を含む収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であり、
前記モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整され、
前記励起線源は、試料面の前記分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射し、
前記データ処理装置は、予め求められた、前記分析領域内の各点から出射し前記収束領域に収束する各点の特性Ｘ線に対する相対強度に基づいて、前記Ｘ線検出器により検出される特性Ｘ線の電気信号から得られる前記収束領域の特性Ｘ線の強度分布から、前記分析領域内における前記分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求めることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線分析装置において、前記モノクロメータは、前記分析領域の中心点と前記モノクロメータのＸ線入射領域の中心点を結ぶ直線が試料面に対して垂直となるように配置されていることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線分析装置において、前記励起線源は、試料面の前記照射領域に全反射臨界角よりも低い角度で入射するように配置されていることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項４】
試料面に電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線を照射する励起線源と、該励起線により励起されて該試料面から出射する特性Ｘ線を回折するモノクロメータおよび該モノクロメータで回折した特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を有する分光検出器と、該Ｘ線検出器により検出されるＸ線の電気信号に対してデータ処理を施すデータ処理装置と、を具備するＸ線分析装置であって、
前記モノクロメータは、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つ、試料面と前記Ｘ線検出器の受光面との間の点収束系モノクロメータであり、
前記Ｘ線検出器は、該受光面に、前記特性Ｘ線が前記モノクロメータの回折条件を満たす試料面の出射領域内に設定された分析領域内の各点に対応して特性Ｘ線が収束する点を含む収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であり、
前記モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整され、
前記励起線源は、試料面の前記分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射し、
前記データ処理装置は、前記Ｘ線検出器により検出される特性Ｘ線の電気信号から得られる前記収束領域の特性Ｘ線の強度分布から、前記分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求めることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載のＸ線分析装置において、前記位置感応型二次元Ｘ線検出器は、該Ｘ線受光面に配置されたＸ線を光に変換するシンチレータ膜と、該シンチレータ膜からの光を検出するＣＣＤカメラと、該シンチレータ膜と該ＣＣＤカメラとの間に配置され、該シンチレータ膜における光の像をＣＣＤカメラの受光面に拡大する拡大手段から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、試料の分析領域内の元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求めるＸ線分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料の分析領域内の元素の化学結合状態を分析する分析法としては、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、Ｘ線吸収スペクトル法（ＸＡＦＳ）、蛍光Ｘ線二結晶分光法、蛍光Ｘ線集中分光法などがある。
【０００３】
Ｘ線光電子分光法は、試料をＸ線で励起し、発生した光電子のエネルギースペクトルから結合エネルギーを求め、化学結合の違いによる結合エネルギーの変化から化学結合状態を分析する手法である。光電子が試料表面から脱出する深さが浅いため試料表面から１〜数原子層の情報が得られる表面分析法の一つでもある。また、励起Ｘ線のビーム径をモノクロメータにより微小に絞り試料表面を走査する方法や、電子エネルギー分析器により光電子の出射位置に対応した２次元検出器の受光面位置に結像させる方法により、光電子強度分布を得て，試料の分析領域に含まれる元素の化学結合状態の分布を表す画像を得る（状態分析イメージングする）ことができる。しかし、試料を高真空雰囲気中に保持する必要があること、試料表面から数μm以上深い部分の分析ができないこと、および上述の二つの方法ともイメージングの位置分解能は数μmであるという問題点がある。
【０００４】
Ｘ線吸収スペクトル法は、入射Ｘ線のエネルギーを試料に含まれる元素のＸ線吸収端前後で変化させた時の透過Ｘ線強度をプロットして得られるＸ線吸収スペクトルから化学結合状態を分析する手法である。分析対象元素の化学結合の違いによる吸収スペクトルの変化から価数や隣接する元素との原子間距離などが評価できる。しかし、状態分析イメージングを行うためには、入射Ｘ線を微小領域に絞り、波長を変化させるとともに、試料位置を走査する必要があるため，長時間を要するという問題点がある。また、その場合に得られるイメージングの位置分解能は入射Ｘ線のビーム径に依存し、サブμmの空間分解能を得るにはさらに長時間測定が必要となる。
【０００５】
蛍光Ｘ線二結晶分光法および蛍光Ｘ線集中分光法はともに励起Ｘ線により試料から出射した蛍光Ｘ線を高分解能の波長分散分光器でＸ線スペクトルを測定し、化学結合の違いによる蛍光Ｘ線の波長変化（一般にケミカルシフトと呼ばれている）や形状の変化から化学結合状態を分析することができる。蛍光Ｘ線二結晶分光法は平行法による分光法であるため、試料の微小領域に対しては感度が低くいため、状態分析イメージングには殆ど用いられていない。
【０００６】
一方、蛍光Ｘ線集中分光法は湾曲結晶を用いた集中分光法であるので、試料の微小領域に対する感度が高く、微小部の状態分析を高感度で行える（特許文献１参照）。しかし、従来の手法では、状態分析イメージングするには励起Ｘ線のビーム径を絞り、微小領域に照射して試料を走査する必要がある。また、その場合に得られるイメージングの空間分解能は入射Ｘ線のビーム径に依存し、サブμmの位置分解能を得るためにはシンクロトロン放射光源からのＸ線による長時間測定が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１４１６５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＰＨＯＴＯＮＩＳ  ＵＳＡ社、  「Ｌｏｎｇ−ＬｉｆｅＴＭ  ＭＣＰ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ＧｕｉＤｅ」  、〔online〕、〔平成２６年１月２０日検索〕、インターネット< http://www.photonis.com/en/ism/38-longlife-microchannel-plates.html>
【非特許文献２】ＸＯＳ社、  「Ｐｏｌｙｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｏｐｔｉｃｓ」、〔online〕、〔平成２６年１月２０日検索〕、インターネット<http://www.xos.com/wp-content/uploads/micro-xrf.pdf>
【非特許文献３】三宅静雄著「Ｘ線の回折」朝倉書店１９６９年
【非特許文献４】Ｄ．Ｅ．Ｄａｙ：Ｎａｔｕｒｅ、２００、６４９（１９６３）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するものであって、その課題は、励起線あるいは試料を走査することなく、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する波長分解能で、分析領域内の分析対象元素の化学結合における特性Ｘ線の強度分布を得るＸ線分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された請求項１に記載の発明は、試料面に電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線を照射する励起線源と、該励起線により励起されて該試料面から出射する特性Ｘ線を回折するモノクロメータおよび該モノクロメータで回折した特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を有する分光検出器と、該Ｘ線検出器により検出されるＸ線の電気信号に対してデータ処理を施すデータ処理装置と、を具備するＸ線分析装置であって、前記モノクロメータは、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つ、試料面と前記Ｘ線検出器の受光面との間の点収束系モノクロメータであり、前記Ｘ線検出器は、該受光面に、前記特性Ｘ線が前記モノクロメータの回折条件を満たす試料面の出射領域内に設定された分析領域内の各点に対応して特性Ｘ線が収束する点を含む収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であり、前記モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整され、前記励起線源は、試料面の前記分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射し、前記データ処理装置は、予め求められた、前記分析領域内の各点から出射し前記収束領域に収束する各点の特性Ｘ線に対する相対強度に基づいて、前記Ｘ線検出器により検出される特性Ｘ線の電気信号から得られる前記収束領域の特性Ｘ線の強度分布から、前記分析領域内における前記分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求めることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線分析装置において、前記モノクロメータは、前記分析領域の中心点と前記モノクロメータのＸ線入射領域の中心点を結ぶ直線が試料面に対して垂直となるように、配置されていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線分析装置において、前記励起線源は、試料面の前記照射領域に全反射臨界角よりも低い角度で入射するように配置されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、試料面に電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線を照射する励起線源と、該励起線により励起されて該試料面から出射する特性Ｘ線を回折するモノクロメータおよび該モノクロメータで回折した特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を有する分光検出器と、該Ｘ線検出器により検出されるＸ線の電気信号に対してデータ処理を施すデータ処理装置と、を具備するＸ線分析装置であって、前記モノクロメータは、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つ、試料面と前記Ｘ線検出器の受光面との間の点収束系モノクロメータであり、前記Ｘ線検出器は、該受光面に、前記特性Ｘ線が前記モノクロメータの回折条件を満たす試料面の出射領域内に設定された分析領域内の各点に対応して特性Ｘ線が収束する点を含む収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であり、前記モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整され、前記励起線源は、試料面の前記分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射し、前記データ処理装置は、前記Ｘ線検出器により検出される特性Ｘ線の電気信号から得られる前記収束領域の特性Ｘ線の強度分布から、前記分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を求めることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載のＸ線分析装置において、前記位置感応型二次元Ｘ線検出器は、該Ｘ線受光面に配置されたＸ線を光に変換するシンチレータ膜と、該シンチレータ膜からの光を検出するＣＣＤカメラと、該シンチレータ膜と該ＣＣＤカメラとの間に配置され、該シンチレータ膜における光の像をＣＣＤカメラの受光面に拡大する拡大手段から構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線の励起線源は試料面の分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射するので、該分析領域に含まれる化合物中の元素が励起されて試料面から特性Ｘ線が出射する。該分析領域の各点から出射した特性Ｘ線の一部分は、モノクロメータに入射する。
【００１６】
該モノクロメータは分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つ、試料面とＸ線検出器の受光面との間の点収束光学系モノクロメータであり、且つ該モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整されているため、試料中の分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線が該モノクロメータにより回折され、Ｘ線検出器の受光面内の収束領域に収束する。
【００１７】
該収束領域の各点に収束した特性Ｘ線は、Ｘ線検出器が、該受光面に収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であるので、同時に電気信号に変換される。該電気信号はＸ線検出器からデータ処理装置に送られる。
【００１８】
データ処理装置はＸ線検出器からの前記電気信号より収束領域に収束する特性Ｘ線の強度分布（以下、収束Ｘ線強度分布と呼ぶ）を得る。次に、データ処理装置は、予め求められた、前記分析領域内の各点から出射し前記収束領域に収束する各点の特性Ｘ線に対する相対強度に基づいて、前記収束Ｘ線強度分布から、前記分析領域内における前記分析対象元素の特性Ｘ線の強度分布を求める。
【００１９】
以上の結果、本発明によれば、励起線あるいは試料を走査することなく、分析領域内の分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を得ることができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明によれば、該モノクロメータは、試料面の分析領域の中心点と該モノクロメータの入射領域の中心点を結ぶ直線が試料面に対して垂直となるように、配置されている。このことにより、分析領域内での分析対象元素の特性Ｘ線が発生する深さが異なることによる試料面での出射点の位置ズレが小さくなり、その結果、より高い位置分解能で分析領域の特性Ｘ線強度分布を得ることができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、励起線源が、試料面の前記照射領域に全反射臨界角よりも低い角度で入射するように配置されていることにより、試料に入射した励起線は試料面で全反射し、散乱線が分光検出器へは入射しないため、Ｘ線検出器で検出する蛍光Ｘ線強度にバックグラウンドがほとんどなくＳＮ比が良い高感度測定が行える。その結果、分析領域内の特性Ｘ線強度分布を高感度で得ることができる。
【００２２】
さらに、励起線による励起が試料表面近傍のみになるため、特性Ｘ線が発生する深さの違いによる位置ズレがほとんど起きない。したがって、より高い位置分解能で分析領域の特性Ｘ線強度分布を得るために、前記モノクロメータを、試料面の分析領域の中心点と該モノクロメータの入射領域の中心点を結ぶ直線が試料面に対して垂直となるように配置する必要がないので、任意の方向に複数の分光検出器を配置できる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明によれば、以下、請求項１に記載の発明と同様に、電子線、粒子線あるいはＸ線のいずれかからなる励起線の励起線源は試料面の分析領域よりも広い照射領域に励起線を照射するので、該分析領域に含まれる化合物中の元素が励起されて試料面から特性Ｘ線が出射する。該分析領域の各点から出射した特性Ｘ線の一部分は、モノクロメータに入射する。
【００２４】
該モノクロメータは分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する波長分解能を持つ、試料面とＸ線検出器の受光面との間の点収束光学系モノクロメータであり、且つ該モノクロメータの入射面およびＸ線検出器の受光面は、分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段により角度調整されているため、試料中の分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線のみが該モノクロメータにより回折され、Ｘ線検出器の受光面内の収束領域に収束する。
【００２５】
該収束領域の各点に収束した特性Ｘ線は、Ｘ線検出器が、該受光面に収束領域よりも広い受光領域を持つ位置感応型二次元Ｘ線検出器であるので、同時に電気信号に変換される。該電気信号はＸ線検出器からデータ処理装置に送られる。
【００２６】
データ処理装置はＸ線検出器からの前記電気信号より収束Ｘ線強度分布を得る。この請求項４に記載の発明では、データ処理装置は、請求項１に記載の発明のように、該収束Ｘ線強度分布から分析領域内の特性Ｘ線強度分布を求めることを必須とはしていない。例えば、Ｘ線検出器の収束Ｘ線強度分布と分析領域内の特性Ｘ線強度分布を同一と近似できるような場合や、分析領域の特性Ｘ線強度分布を定量的に扱う必要がない場合には、該収束Ｘ線強度分布を分析領域内の特性Ｘ線強度分布として扱うことができる。以上の結果、本発明によれば、励起線あるいは試料を走査することなく、分析領域内の分析対象元素の化学結合における波長の特性Ｘ線の強度分布を得ることができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明によれば、前記位置感応型二次元Ｘ線検出器は、Ｘ線の受光面に配置されたＸ線を光に変換するシンチレータ膜と、該シンチレータ膜からの光を検出するＣＣＤカメラと、該シンチレータ膜と該ＣＣＤカメラとの間に配置され、該シンチレータ膜における光の像をＣＣＤカメラの受光面に拡大する拡大手段から構成されている。
【００２８】
従って、前記モノクロメータから収束する特性Ｘ線強度分布は前記シンチレータ膜で光に変換された光強度分布像となり、さらに該光強度分布像は前記拡大手段により拡大されて前記ＣＣＤカメラの受光面に投影されるため、ＣＣＤカメラの画素サイズよりも小さい空間分解能で収束する特性Ｘ線強度分布を得ることができる。さらに、拡大手段の拡大率を変化させることでＣＣＤカメラのシンチレータ膜への有効視野が変化し、対応する試料面の分析領域の視野も変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線分析装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は試料面の照射Ｘ線強度分布、（ｂ）はモノクロメータのロッキングカーブを示す図である。
【図３】試料面とＸ線検出器の受光面における各領域、および蛍光Ｘ線の出射点と収束点の関係を示す図である。
【図４】データ処理装置における準備と分析のフローチャートである。
【図５】（ａ）は収束Ｘ線相対強度分布、（ｂ）は収束Ｘ線実測強度分布、および（ｃ）は分析領域蛍光Ｘ線強度分布を示す図である。
【図６】（ａ）はヨハンソン型二重湾曲モノクロメータの角度分解能および波長分解能シミュレーション計算による入射角角度分布、図７（ｂ）は波長分布を示す。
【図７】（ａ）はヨハンソン型二重湾曲モノクロメータの場合の位置分解能シミュレーション計算による検出器面での収束点分布、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は収束点の拡大図を示す。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＸ線分析装置の概略構成図である。
【図９】シンチレータ膜、テーパ光ファイバーレンズおよびＣＣＤカメラからなるＣＣＤ型Ｘ線検出器の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態として、分析領域内の試料中の分析対象元素であるアルミニウムの化学結合における波長の特性Ｘ線Ａｌｋα１の強度分布を求めるＸ線分析装置について説明する。
【００３１】
図１において、励起線源であるＸ線源１のＸ線管７から励起線であるＸ線が放射される。該Ｘ線はポリキャピラリ８の内部を通過した後、Ｘ線源１の出射窓９の薄膜を透過し、試料２の後述する照射領域１５に照射Ｘ線５３として照射される。Ｘ線源１のＸ線出射窓９はＸ線透過率の高い材質、例えばベリリウムの薄膜で仕切られており、試料２を大気雰囲気に置いた状態で、Ｘ線源１の内部を真空に保つことができる。このことにより、アルミニウムのように分析対象元素が軽元素の場合に、効率的に特性Ｘ線を励起するための低エネルギーのＸ線がＸ線管７の窓からＸ線出射窓９までの行程で空気により吸収されることを防いでいる。
【００３２】
Ｘ線源１のポリキャピラリ８として、例えば分析領域１３が１ｍｍ径以下の場合、非特許文献２に示すＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ  ポリキャピラリが利用できる。この時、照射領域１５の照射Ｘ線強度分布は、図２（ａ）に示すように、分析領域１３よりも広い領域を照射する分布となっている。図２（ａ）の縦軸は照射Ｘ線５３の試料面での照射Ｘ線相対強度ＩＡであり、横軸はローランド円１１を含む面と試料面との交線上での中心点Ｓからの距離±Ｕである。このようなポリキャピラリ８を用いことで、Ｘ線管７からのＸ線をスリットで絞って試料に照射する場合よりも、照射領域１５へのＸ線強度が強くなるため分析の高感度化が図れる。
【００３３】
照射領域１５で励起された特性Ｘ線の一部が分光検出器３の入射窓１２の薄膜を透過してモノクロメータ４に入射Ｘ線５５として入射する。励起線がＸ線の場合に励起される特性Ｘ線を一般に蛍光Ｘ線と呼ぶため、以下、特性Ｘ線を蛍光Ｘ線と呼ぶ。
【００３４】
モノクロメータ４はここでは６０ｍｍ径のα石英結晶（１０−１０）面のヨハンソン型二重湾曲点収束光学系モノクロメータを用いている。モノクロメータ４は図１に示すように、分析対象元素のアルミニウムの化学結合の違いによる蛍光Ｘ線Ａｌｋα１の波長変化を識別する波長分解能を持つように、波長基準となる金属アルミニウムのＡｌｋα１の波長８．３３９３Åの場合に、分析領域１３の中心点Ｓと、Ｘ線検出器５の受光面の中心点Ｄを通る半径３００ｍｍのローランド円１１の円周上に設置されており、かつ点Ｓと点Ｄを結ぶ直線を軸に回転対称となるように湾曲している。
【００３５】
また、モノクロメータ４の入射面およびＸ線検出器５の受光面は、試料２中の分析対象元素のアルミニウムの化学結合における波長の蛍光Ｘ線に合わせて、回折Ｘ線が受光面に収束するように角度調整手段６２により角度調整される。具体的には、図１に示すように、試料中心Ｓからモノクロメータ中心Ｍへの入射Ｘ線５５がモノクロメータの格子面の点Ｍにおける接線と成す入射角をθとし、モノクロメータ中心ＭからＸ線検出器５の受光面の中心Ｄへの回折線５６が入射Ｘ線５５と成す角を２θとした時、入射角θが試料２中のアルミニウムの化学結合における波長λの蛍光Ｘ線の回折条件を満たすブラッグ角θＢとなるよう、角度調整手段６２により矢印６０に示すようにθ走査および矢印６１に示すように２θ走査して調整される。
【００３６】
蛍光Ｘ線波長λと回折角θＢは、よく知られているブラッグの式、２ｄＳｉｎθＢ＝ｎλ（ｄはモノクロメータの格子面間隔、ｎは正の整数で反射次数を表す）で表される関係があり、金属アルミニウムの蛍光Ｘ線Ａｌｋα１の基準波長８．３３９３Åのとき、回折角θＢは７９．２６０９°となる。
【００３７】
上記のことにより、モノクロメータ４は、蛍光Ｘ線Ａｌｋα１がモノクロメータ４の回折条件を満たす試料面の出射領域１４内の点とＸ線検出器５の受光面の点との間の点収束光学系モノクロメータとなっている。特に、このヨハンソン型二重湾曲モノクロメータの場合は、幾何学的な収差が小さいので、出射領域１４内に設定された分析領域１３内にある点から出射した蛍光Ｘ線は、収束領域１６内に、点Ｄに対して点対称の位置に概ね同じ大きさの点に収束する。例えば、図３に示すように、分析領域１３内に分析対象元素のアルミニウムがＬ字状に存在した場合、該元素の蛍光Ｘ線は収束領域１６内に、点Ｄに対して点対称の位置関係で、概ね同じ形状、かつ概ね同じ大きさのＬ字状に収束する。
【００３８】
また、試料面の中心点Ｓとモノクロメータ４の入射領域２４の中心点Ｍを結ぶ直線が試料面に対して垂直となるようにモノクロメータ４が配置されている。このことにより、分析領域１３内での分析対象元素であるアルミニウムの蛍光Ｘ線の発生部の試料面からの深さが異なることによる試料面での出射位置の位置ズレが小さくなり、その結果、より高い位置分解能で分析領域１３の蛍光Ｘ線強度分布が得られる。尚、図１では、照射Ｘ線５３、出射Ｘ線５４、入射Ｘ線５５、回折Ｘ線５６、および収束Ｘ線５７のそれぞれ中心線のみを図示している。
【００３９】
前述の分析領域１３、出射領域１４、および収束領域１６について、以下に、理解を得やすくするために簡略化して、モノクロメータ４での回折は中心点Mのみで起こるとし、また、出射点はローランド円１１を含む面と試料面との交線上にあり、該Ｘ線の収束点がローランド円を含む面と検出器受光面との交線上にあるとして、前述の図２（ａ）に示す照射領域１５の照射Ｘ線強度分布と図２（ｂ）に示すモノクロメータ４のロッキングカーブと関係付けて説明する。図２（ｂ）の縦軸はモノクロメータ４で回折するアルミニウムの蛍光Ｘ線Ａｌｋα１の回折Ｘ線相対強度ＩＢである。横軸はモノクロメータ４の格子面への蛍光Ｘ線の入射角でありブラッグ角θＢとの差Δθである。Δθに対応する試料面出射点の点Ｓからの距離±Ｕ、およびＸ線検出器５の受光面収束点の点Ｄからの距離±Ｘが前述のとおり点対称にあるため正負逆にして示されている。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、試料面の照射Ｘ線相対強度ＩＡは試料中心Ｓを最大値として試料中心から離れるにしたがって減衰し、照射領域１５の端でゼロになる。試料２にアルミニウムの化合物が均一に存在した場合に試料面から出射する蛍光Ｘ線の相対強度も同じ強度分布を持つと考えられ、照射領域１５は分析領域１３よりも広い領域になっている。
【００４１】
図２（ｂ）に示すように、回折Ｘ線相対強度ＩＢは、入射角がブラッグ角θＢとなる出射点Ｓの近傍の全反射幅Δθｃの範囲で最大値１となっており、Δθの値が±Δθｃ／２を超えると減衰し、出射領域１４の境界線で零になる。この境界線より外側では試料２から蛍光Ｘ線が出射してモノクロメータ４に入射してもモノクロメータ４では回折されない。したがって、分析領域１３は出射領域１４よりも内側に設定されている。
【００４２】
また、図２（ｂ）に示すように、モノクロメータ４で回折した蛍光Ｘ線が検出器受光面に収束する収束Ｘ線の相対強度ＩＢは、横軸に検出器受光面での収束位置を取った場合、正負の符号が逆の分布となる。従って、Ｘ線検出器５は収束領域１４の収束Ｘ線を検出するよう収束領域１４より広い受光領域１７を持っている。
【００４３】
Ｘ線検出器５は、ここでは、ＭＣＰ(マイクロチャンネルプレート)１０を有する位置感応型二次元Ｘ線検出器を利用する。収束領域１６内の各点に収束する蛍光Ｘ線は、ＭＣＰ１０の各ピクセルでピクセルサイズとピクセルピッチに対応した位置分解能で同時に検出され、蛍光Ｘ線強度に比例した電気信号に変換されて、収束Ｘ線実測強度分布としてデータ処理装置６に送られる。
【００４４】
ＭＣＰ１０は検出素子の微小ピクセルサイズの光電子増倍管を多数個束ねた構造であり、位置分解能や時間分解能が良く、２枚以上重ねることでより高いゲイン（１０の６乗以上のゲイン）を得ることができる。ＭＣＰ１０として、例えば非特許文献１に示すＰＨＯＴＯＮＩＳ社製のピクセルサイズ２μmのＭＣＰを利用することにより、ＭＣＰ１０では５μm以下の高い位置分解能で収束Ｘ線実測強度分布が得られる。
【００４５】
分光検出器３の蛍光Ｘ線が透過する入射窓１２はＸ線透過率の高い材質、例えばベリリウムの薄膜で仕切られている。このことにより、試料２を大気雰囲気に置いた状態で、分光検出器３の内部を高真空に保つことができるため、分光検出器３の入射窓１２からＭＣＰ１０の受光面までの行程での空気による蛍光Ｘ線の吸収を防ぐとともに、動作環境として高真空が求められるＭＣＰ１０の動作環境を保持している。
【００４６】
データ処理装置６はＸ線検出器５からの電気信号により収束Ｘ線実測強度分布を取得する。さらに、データ処理装置６は、以下に説明する準備と分析のフローに基づいて、シミュレーション計算または治具試料の実測などにより、予め求めた収束Ｘ線の相対強度に基づく校正値を用いて、分析領域１３内の分析対象元素の化学結合における波長の蛍光Ｘ線の強度分布を求める。
【００４７】
データ処理装置６における準備と分析のフローを図４に示すフローチャートに沿って、図２（ａ）の照射Ｘ線強度分布、（ｂ）のロッキングカーブ、および図５（ａ）の収束Ｘ線相対強度分布、（ｂ）の収束Ｘ線実測強度分布、および（ｃ）の分析領域蛍光Ｘ線強度分布を参照して説明する。
【００４８】
準備のフローのステップＳ１では、モノクロメータ４が分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つか否かの性能チェックを行う。具体的には、ここでは、測定条件として角度調整手段の角度調整値θと分析領域１３の大きさを与えた時に、モノクロメータ４の角度分解能Δθｒおよび波長分解能Δλｒをシミュレーション計算で求め、分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別するのに必要な角度分解能Δθｓまたは波長分解能Δλｓと比較することにより、モノクロメータ４が分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する角度分解能または波長分解能を持つか否かの性能チェックを行う。
【００４９】
以下に、例として、角度調整値θが金属アルミニュウムにおける波長の蛍光Ｘ線Ａｌｋα１に対するθＢ、分析領域１３が１００μm四方である場合に、モノクロメータ４の角度分解能および波長分解能を求めるためのレイトレーシング（ｒａｙ−ｔｒａｃｉｎｇ）法によるシミュレーション計算を示す。この計算では以下を前提条件としている。（１）試料表面は試料中心とモノクロメータ中心を結ぶ直線に対して垂直な平面である。（２）出射Ｘ線は試料表面の各点から同一強度で出射する。（照射Ｘ線強度は均一）（３）モノクロメータ結晶は完全結晶である。（４）出射Ｘ線は全て回折角に関係なくモノクロメータ表面で１００％回折する（波長幅は充分広く、且つロッキングカーブ幅は充分広い）。（５）検出器受光面は受光面中心とモノクロメータ中心を結ぶ直線に対して垂直な平面である。
【００５０】
上記の条件において、この計算では、まず、モノクロメータ４における入射角の角度分布および波長分布を求めるため、ｒａｙを試料面座標（Ｕ１、Ｗ１）内の分析領域１３のランダムな点から１７６９９本、出射させ、モノクロメータ面座標（Ｕ２、Ｗ２）の結晶面内のランダムな点に入射させる。その時の各ｒａｙの入射角θと検出器面座標（Ｕ３、Ｗ３）の収束点の位置を、立体幾何学問題を解いて求める。
【００５１】
図６（ａ）に該計算で得られた、ブラッグ角からの差（Δθ＝θ―θＢ）で表した入射角の角度分布を、０．０００１°のチャンネル幅にあるｒａｙ数を縦軸にとったヒストグラムで示す。入射角θで回折条件を満たす波長λと入射角θＢで回折条件を満たす波長をλＢとの差をΔλとした時、図６（ａ）の角度分布を、前述の式２ｄＳｉｎθＢ＝ｎλを微分した式、（２ｄｃｏｓθＢ）×Δθ＝ｎΔλを用いてΔλに変換することにより、図６（ｂ）に示す蛍光Ｘ線の波長分布が得られる。
【００５２】
一方、Ｘ線回折の動力学的理論（非特許文献３参照）によれば、図２（ｂ）に示す、吸収がないとした時の完全結晶の場合のロッキングカーブの全反射幅ΔθＣは角度にして以下の数式１で表される。
【数１】
2015184092.tif 000003
ここで、θ１、θ２、はβを結晶表面の法線と格子面の法線とのなす角とした時、数式２で定義される角度である。
【数２】
2015184092.tif 000004
Ψｈは、Ｘ線の波長をλ、光速をｃ、電子の質量および電荷をそれぞれｍおよびｅ、結晶の単位格子体積をＶａ、構造因子をＦｈ１ｈ２ｈ３とした時、数式３で表される値である。
【数３】
2015184092.tif 000005
【００５３】
ΔθＣを今回の場合について計算すると、ΔθＣ＝０．０２３６°〜０．０２６５°となる。今回の計算で得られた角度分布はこの幅以内に入っており、図２（ｂ）に示したモノクロメータ４が完全結晶で吸収がないとした場合のロッキングカーブでは前提条件の（４）で挙げた条件がほぼ満足されていることがわかる。また、Ｘ線回折の動力学的理論によれば、モノクロメータ４が完全結晶で吸収があるとした場合においてもロッキングカーブはΔθＣの範囲で回折Ｘ線相対強度は零にはならず、シミュレーション計算で得られる角度分布および波長分布は変わらない。
【００５４】
モノクロメータ４の角度分解能Δθｒを図６（ａ）の入射角角度分布の半値幅ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ｏｆ  Ｈａｌｆ  Ｍｕｘｉｍｕｍ）と定義すると、角度分解能Δθｒ＝０．０１°となった。一方、非特許文献４によれば、アルミニウム化合物の配位数４と配位数６の場合のＡｌＫα１の波長の違いによる回折角の差は０．０２０°以上になり、アルミニウムの配位数の違い、即ち、化学結合の違いを識別するために必要な角度分解能Δθｓ＝０．０２０°となる。計算結果から得られた角度分解能と化学結合の違いを識別するために必要な角度分解能とを比較すると、Δθｒ＜Δθｓとなり、モノクロメータ４が分析対象元素の化学結合の違いによる特性Ｘ線の波長変化を識別する波長分解能を持つことが確認でき、ステップＳ１の性能チェックが完了した。
【００５５】
また、化学結合の違いによる蛍光Ｘ線の波長変化の値Δλｓが得られている場合は、モノクロメータ４の波長分解能Δλｒを図６（ｂ）の波長分布の半値幅ＦＷＨＭと定義して、Δλｓと比較することにより、モノクロメータ４の性能チェックを行うことができる。
【００５６】
次のステップＳ２−１おいては、シミュレーション計算により、検出器受光面の収束点分布の位置分解能と各収束点の収束Ｘ線相対強度を求める。そのため、まず、ｒａｙを分析領域１３内の位置分解能を評価したい固定点から出射させ、モノクロメータ４の入射面全体に入射させた時の、検出器面座標（Ｕ３、Ｗ３）での収束点分布を、立体幾何学問題を解いて求め、該収束点分布の拡がりから収束Ｘ線強度分布の位置分解能を求める位置分解能シミュレーション計算を行う。
【００５７】
例として、以下に、前述のステップＳ１と同じ条件において、ｒａｙを１００μm四方の分析領域１３の中心（０、０）を含めた２５μm間隔の出射点から１７６７３本、出射させ、モノクロメータ４の入射面全体に入射させた時の検出器面座標（Ｕ３、Ｗ３）の収束点分布収束点分布を求め、該収束点分布の拡がりから位置分解能を求めたシミュレーション計算の結果を示す。
【００５８】
図７に、シミュレーション計算の結果、得られた検出器面座標（Ｕ３、Ｗ３）における収束点分布を示す。図７（ａ）は収束領域１６全体の収束点を示しており、図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図８（ａ）に示した各点（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の拡大図であり、各点のＵ３軸方向の拡がりを示している。これらの結果から、各収束点の拡がりは、ほぼ中心（０、０）からの距離にほぼ比例して大きくなり、図７（ｂ）の５０μm四方のコーナーでは水平方向の拡がりは１．３μm、図７（ｄ）の１００μm四方のコーナーでは水平方向の拡がりは２．５μmであり、高い位置分解能が得られることがわかった．このようにして、まず、検出器受光面の収束点分布の位置分解能が求められた。
【００５９】
次に、シミュレーション計算により、検出器受光面の各収束点での照射Ｘ線強度分布およびロッキングカーブを考慮した収束Ｘ線相対強度を求める。その前に、以下に、収束Ｘ線相対強度について、前述と同じくモノクロメータ４での回折は中心点Mのみで起こるとし、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、出射点はローランド円１１を含む面と試料面との交線上にある試料面の点Ｓ１とし、そのＸ線の収束点はローランド円１１を含む面と検出器受光面との交線上にある点Ｄ１として、簡略化した前提条件を置いて、説明する。
【００６０】
図２（ａ）の照射Ｘ線強度分布に示すように、Ｘ線源１の照射Ｘ線５３の相対強度が点Ｓ１ではＩＡ１となっているので、前述のように励起されて点Ｓ１から出射する蛍光Ｘ線も相対強度がＩＡ１となる。さらに、該蛍光Ｘ線がモノクロメータ４で回折するときの回折Ｘ線５６の相対強度が、図２（ｂ）のロッキングカーブでＩＢ１であるので、点Ｄ１に収束する収束Ｘ線５７は、図５（ａ）に示すように、相対強度がＩＡ１×ＩＢ１となる。これが点Ｓ１に対する点Ｄ１の収束Ｘ線相対強度であり、同様の計算を行うことにより他の点についても収束Ｘ線相対強度を求めることができる。
【００６１】
ここでは具体的な計算結果は示さないが、シミュレーション計算では、簡略化した前提条件は置かずに、ｒａｙを分析領域１３内の任意の出射点から出射し、モノクロメータ４の入射面全体に入射した時の、検出器面座標（Ｕ３、Ｗ３）での収束点の位置を、立体幾何学問題を解いて、求める。その際に、各ｒａｙの相対強度に対して、試料面の出射点の位置に応じた照射Ｘ線強度分布による出射Ｘ線相対強度ＩＡによる重みづけと、モノクロメータ４の入射点での入射角θの値に応じたロッキングカーブによる回折Ｘ線相対強度ＩＢによる重みづけを行うことにより、各収束点の収束Ｘ線相対強度ＩＡ×ＩＢを求める。
【００６２】
なお、同様のシミュレーション計算を分析領域１３の大きさを変えて行い、設定可能な分析領域１３の最大値を求めこともできる。分析領域１３を大きくとった場合、その周辺部では、照射図２（ａ）に示すように照射Ｘ線相対強度ＩＡが低下するとともに、入射角が図３（ｂ）のロッキングカーブから外れ、回折Ｘ線相対強度ＩＢが低下し、分析に十分な収束Ｘ線強度が得られない。設定可能な分析領域１３の最大値を、これらの相乗効果による収束Ｘ線相対強度ＩＡ×ＩＢが最小値となる周辺部で約０．５となる値に設定する。
【００６３】
ロッキングカーブが正確に得られていない場合や、モノクロメータ４が完全結晶とみなせない場合には、以下に説明する、ステップＳ２−２における治具試料の実測により、検出器受光面の収束点分布の位置分解能と各収束点の収束Ｘ線相対強度を求める。
【００６４】
まず、分析対象元素のアルミニウムの化合物の蛍光Ｘ線Ａｌｋα１を発生する同じ化合物を含み、位置感応型二次元Ｘ線検出器５の位置分解能と概ね同じ大きさからなる微小領域と、モノクロメータ４による回折条件がＡｌｋα１と重なる波長の蛍光Ｘ線を発生しない元素からなる他の領域とで構成される治具試料を製作する。次に、該治具試料を試料ステージ上に設置し、上記の微小領域が分析領域１３内の全域を移動するように、試料ステージを位置感応型二次元Ｘ線検出器５の位置分解能と概ね同じ距離でステップ走査するとともに、ステップ毎に位置感応型二次元Ｘ線検出器５で収束Ｘ線強度分布を測定する。位置感応型二次元Ｘ線検出器５で検出されるＸ線強度には上記の微小領域から出射した蛍光Ｘ線Ａｌｋα１のみが寄与しているため、各収束位置の収束Ｘ線強度が正確に得られる。
【００６５】
上記の試料ステージの各位置で実測し得られた収束Ｘ線強度分布の拡がりから検出器受光面の収束点分布の位置分解能と各収束点の収束Ｘ線強度値から各収束点の収束Ｘ線相対強度を求めることができる。
【００６６】
次のステップＳ３においては、上記の各収束点の収束Ｘ線相対強度ＩＡ×ＩＢをもとに、分析のフローで得られる収束Ｘ線実測強度ＪＢを分析領域蛍光Ｘ線強度に変換する校正値を求める。前述の例では、点Ｄ１の収束Ｘ線相対強度は、ＩＡ１×ＩＢ１となっているので、校正値は１／（ＩＡ１×ＩＢ１）となる。
【００６７】
次に分析のフローを説明する。まず、ステップＳ４においては、角度調整手段６２によりモノクロメータ４と位置感応型二次元Ｘ線検出器５を分析対象元素である試料中のアルミニウムの化学結合における波長の蛍光Ｘ線に対する角度に調整した後、Ｘ線源１からＸ線を試料面の照射領域１５に照射し、データ処理装置６でＸ線検出器５の収束Ｘ線実測強度分布を得る。前述の具体例では、図５（ｂ）に示す点Ｄ１では収束Ｘ線強度がＪＢ１であるような収束Ｘ線実測強度分布を得る。
【００６８】
次のステップＳ５において、データ処理装置６はステップＳ３の校正値により収束Ｘ線実測強度分布を校正して、分析領域１３内の分析対象元素であるアルミニウムの化学結合における波長の蛍光Ｘ線Ａｌｋα１の強度分布を得る。前述の簡略化して前提条件での例では、点Ｄ１での点Ｄ１の収束Ｘ線実測強度ＪＢ１を校正値１／（ＩＡ１×ＩＢ１）で校正して、点Ｓ１の蛍光Ｘ線強度がＪＢ１／（ＩＡ１×ＩＢ１）となるような図５（ｃ）に示す蛍光Ｘ線強度分布を得る。
【００６９】
以上に示したように、第１の実施形態により、分析領域内の試料中の分析対象元素であるアルミニウムの化学結合における波長の蛍光Ｘ線Ａｌｋα１の強度分布を求めることができる。
【００７０】
ここに示した第１の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、励起線をＸ線ではなく電子線または粒子線としても良く、その場合、上記の説明における蛍光Ｘ線を特性Ｘ線と読み替える。また、分析対象元素をアルミニウム以外としても、また、蛍光Ｘ線をＡｌｋα１以外としても良い。
【００７１】
次に、図面を参照して本発明の第２の実施形態として、クロムと銅の二つの分析対象元素のそれぞれの化学結合における波長の特性Ｘ線ＣｒＫβおよび特性Ｘ線ＣｕＫβの強度分布を求めるＸ線分析装置について説明する。
【００７２】
図８に示すように、励起線源はこの場合もＸ線源２１であり、Ｘ線管２７と、該特性Ｘ線ＭｏＫαを回折して試料の照射領域１５に全反射臨界角よりも低角度で照射Ｘ線５３を照射するように配置されているモノクロメータ４０で構成されている。以下、第１の実施形態の場合と同じく、照射Ｘ線５３により励起されて試料２から出射する特性Ｘ線を蛍光Ｘ線と呼ぶ。
【００７３】
Ｘ線管２７は第１の分析対象元素であるクロムの蛍光Ｘ線ＣｒＫβおよび第２の分析対象元素である銅の蛍光Ｘ線ＣｕＫβ（波長は１．３９２４Å）のそれぞれの最低励起エネルギー、５．９９ＫｅＶ、９．６６ＫｅＶ、よりも高く、かつ近いエネルギーをもつ１７．４４６ＫｅＶの特性Ｘ線ＭｏＫαが発生するモリブデンターゲットを有しているので、照射Ｘ線５３により、試料２に含まれるクロムの蛍光Ｘ線ＣｒＫβおよび銅の蛍光Ｘ線ＣｕＫβが効率よく励起され、試料表面から出射しモノクロメータ４１、４２に入射する。
【００７４】
また、照射Ｘ線５３が試料２の照射領域１５に全反射臨界角よりも低角度で照射されることにより、照射Ｘ線５３の散乱線は試料２の表面で入射角と同じ角度で全反射され、モノクロメータ４１、４２へは殆ど入射しない。その結果、モノクロメータ４１、４２で回折し、位置感応型二次元Ｘ線検出器５１、５２で検出されるそれぞれの分析対象元素の蛍光Ｘ線にバックグラウンドがほとんどないことにより、蛍光Ｘ線強度の高感度測定が行える。さらに、照射Ｘ線５３による励起が試料表面近傍のみになるため、蛍光Ｘ線の発生深さの違いによる位置ズレがほとんど起きない。したがって、モノクロメータ４１、４２は、試料面の分析領域１３の中心点Ｓとモノクロメータ４１、４２のそれぞれの入射領域４３、４４の中心点Ｍ１、Ｍ２を結ぶ直線と試料面とが垂直となるように配置する必要がないので、図９に示すように、任意の方向に二つの分光検出器３１、３２を配置できる。
【００７５】
ここではモノクロメータ４１、４２として、ローランド円半径が３００ｍｍで、幅を４０ｍｍに制限した６０ｍｍ径のα石英結晶（１０−１０）面のヨハン型二重湾曲点収束光学系モノクロメータを用いている。モノクロメータ４１、４２として、第１の実施形態で用いたヨハンソン型二重湾曲モノクロメータではなく、ヨハン型二重湾曲モノクロメータを用いた理由を説明する。ヨハンソン型二重湾曲モノクロメータは、前述のように、幾何学的な収差が小さいという利点があるが、その一方で製作工程が複雑であるため製作コストが高く、製作難易度も高いため、モノクロメータの材質によっては製作歪みが生じることがある。そのために前述の収束Ｘ線実測強度分布に大きな歪みが生じることや、製作が不可能なものある。
【００７６】
一方、ヨハン型二重湾曲モノクロメータは製作工程が比較的簡単で製作コストも低く、製作難易度が低いので、ヨハンソン型二重湾曲モノクロメータは製作できないモノクロメータの材質でも製作できる場合がある。しかし、ヨハン型二重湾曲モノクロメータの場合はヨハンソン型二重湾曲モノクロメータの場合よりも幾何学的な収差が大きく、特に入射点がローランド円１１（図１参照）を含む面に沿ってモノクロメータの中心Ｍから離れるにしたがって収差が大きくなるため、ここでは、前述のように横幅を４０ｍｍに制限して収差を小さくしている。
【００７７】
モノクロメータ４１、４２およびＸ線検出器５１，５２は、それぞれ、クロムの化学結合における波長の蛍光Ｘ線ＣｒＫβの４次線のブラッグ角および銅の蛍光Ｘ線ＣｕＫβの６次線のブラッグ角に合わせて、角度調整手段６２により矢印６０および矢印６１に示すようにθ走査および２θ走査して角度調整される。モノクロメータ４１，４２で回折した回折Ｘ線は収束Ｘ線としてＸ線検出器５１、５２の検出器面に収束し、第１の実施形態と同じく収束Ｘ線実測強度分布として検出される。
【００７８】
ここでは、Ｘ線検出器５１、５２としてＣＣＤ型Ｘ線検出器１８、１９を有する位置感応型二次元Ｘ線検出器を用いている。図９に示すように、ＣＣＤ型Ｘ線検出器１８、１９は、シンチレータ膜７１とＣＣＤカメラ７３、およびそれらの間に配置された、シンチレータ膜７１でＸ線が光に変換された画像をＣＣＤカメラ７３の受光面に拡大し投影する、拡大レンズ７２とで構成されている。ここでは、拡大レンズに、多数のテーパ光ファイバーからなるファイバーオプティクプレート（ＦＯＰ）を用いている。
【００７９】
例えば、ＣＣＤカメラ７２の画素サイズが２０μm×２０μm、画素数が１０００×１０００、視野サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍの場合、テーパ光ファイバーのシンチレータ膜７１側の端面が２μm径で、ＣＣＤカメラ７３側の端面が２０μm径の拡大率が１０倍の拡大レンズ７２を用いることで、シンチレータ膜７１における光に変換されたＸ線分布像を位置分解能が２μm、視野サイズが２ｍｍ×２ｍｍで得ることができる。あるいは、シンチレータ膜７１側の端面が０．２μm径、ＣＣＤカメラ７３側の端面が２０μm径の１００倍の拡大レンズを用いると、Ｘ線分布像を位置分解能が０．２μm、視野サイズが２００μm×２００μmで得ることができる。Ｘ線検出器５１、５２により検出された、ＣｒＫβ４次線、ＣｕＫβ６次線の収束Ｘ線実測強度分布の電気信号は、それぞれデータ処理装置６へ送られる。
【００８０】
分析対象元素のクロムと銅の蛍光Ｘ線およびＸ線源２１のモリブデンの特性Ｘ線とも比較的エネルギーが高いので、空気による吸収が小さく、またＣＣＤ型Ｘ線検出器１８、１９は大気雰囲気での動作が可能である。したがって、Ｘ線源２１および分光検出器３１、３２の内部は試料２の雰囲気と同様に大気雰囲気とできるため、第１の実施形態とは異なり、Ｘ線源２１の出射窓、および分光検出器３１、３２の入射窓は薄膜で仕切られていない。
【００８１】
データ処理装置６では、第１の実施形態の場合と同じく、準備のステップＳ１でモノクロメータ４１，４２がクロムと銅の化学結合おける蛍光Ｘ線ＣｒＫβおよび蛍光Ｘ線ＣｕＫβの波長変化を識別できる角度分解能または波長分解能を持つことの性能チェックが行われ、ステップＳ１−１で検出器受光面の収束点分布の位置分解能と各収束点での収束Ｘ線相対強度を求める。ステップＳ３では各収束点の収束Ｘ線相対強度をもとに、収束Ｘ線実測強度を分析領域蛍光Ｘ線強度に変換するための校正値を求める。分析のステップＳ４ではＸ線源２１から照射Ｘ線を試料２照射し、励起された試料2に含まれる分析対象元素の化学結合における波長の蛍光Ｘ線に対するＸ線検出器受光面の収束Ｘ線実測強度分布を求め、ステップＳ５では、収束Ｘ線実測強度分布を前記校正値で校正して、分析領域蛍光Ｘ線強度分布を求める。
【００８２】
以上に示したように、第２の実施形態では、分析領域における、クロムと銅の二つの分析対象元素のそれぞれの化学結合における波長の蛍光Ｘ線ＣｒＫβおよび蛍光Ｘ線ＣｕＫβの強度分布を求めることができる。
【００８３】
ここに示した第２の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、分析対象元素はクロムおよび銅以外でも良く、また、Ｘ線源２１としてシンクロトロン放射光源からのＸ線を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１、２１    Ｘ線源
２    試料
３、３１、３２  分光検出器
４、４０、４１、４２    モノクロメータ
５、５１、５２  Ｘ線検出器
６    データ処理装置
７、２７  Ｘ線管
８    ポリキャピラリ
９    Ｘ線出射窓
１０  ＭＣＰ
１１  ローランド円
１２  Ｘ線入射窓
１３  分析領域
１４  出射領域
１５  照射領域
１６  収束領域
１７  受光領域
１８、１９  ＣＣＤ型Ｘ線検出器
２４、４３、４４  モノクロメータの入射領域
５３  照射Ｘ線
５４  出射Ｘ線
５５  入射Ｘ線
５６  回折Ｘ線
５７  収束Ｘ線
６０  θ走査
６１  ２θ走査
６２  角度調整手段
７１  シンチレータ膜
７２  拡大レンズ
７３  ＣＣＤカメラ
θＢ   ブラッグ角
Δθ  ブラッグ角からのズレ
Ｕ    試料面出射位置座標
Ｘ    検出器受光面収束位置座標
Ｓ    試料面中心点
Ｄ    検出器受光面中心点
Ｓ１   試料面出射点
ＩＡ   照射Ｘ線相対強度
ＩＡ１  点Ｓ１の照射Ｘ線相対強度
Ｄ１   検出器受光面収束点
ＩＢ   回折Ｘ線相対強度
ＩＢ１  点Ｄ１への回折Ｘ線相対強度
ＪＢ   収束Ｘ線実測強度
ＪＢ１   点Ｄ１の収束Ｘ線実測強度
Ｍ、Ｍ １、Ｍ２  モノクロメータ中心点
【図１】
2015184092.tif 000006
【図２】
2015184092.tif 000007
【図３】
2015184092.tif 000008
【図４】
2015184092.tif 000009
【図５】
2015184092.tif 000010
【図６】
2015184092.tif 000011
【図７】
2015184092.tif 000012
【図８】
2015184092.tif 000013
【図９】
2015184092.tif 000014