(57)【要約】【課題】試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の照射位置および照射角度を自動調整することにより、光学調整の熟練者でなくても、常に短時間で高感度、高精度の分析が行える蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。【解決手段】蛍光Ｘ線分析装置１は、制御手段２０により制御される各調整手段１９、２２、２３により調整されたＸ線管１１と分光素子１３の位置と角度と装置機構上の対応する位置と角度との差を各オフセット記憶手段２１、２４、２５にオフセットとして記憶し、分析条件設定手段に記憶したオフセットを付与し、試料１６より発生する蛍光Ｘ線１７の強度が最大になるようにＸ線管１１からの一次Ｘ線の試料１６への照射位置および照射角度を自動調整する。【選択図】図１
2008032703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のＸ線源と、
前記Ｘ線源から発生するＸ線を分光して所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、
分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記Ｘ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、
前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、
前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、
前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段と、
前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、さらに
前記試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とに基づき、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、
前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
複数のＸ線源と、
前記複数のＸ線源の中から１つのＸ線源を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたＸ線源から発生するＸ線を分光して、所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、
分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記選択されたＸ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、
前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、
前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、
前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段と、
前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
請求項３において、さらに
前記試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とに基づき、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、
前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の照射位置および照射角度を自動調整する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分光結晶の回転機構、Ｘ線検出器、試料ステージなどを測定最適位置にするために、それらの機構のオフセットを記憶し、記憶したオフセットを用いて、それらの機構を駆動する蛍光Ｘ線分析装置がある。そのひとつとして、分析目的に応じた適切な分光結晶を複数の結晶の中から選択使用するために、複数の分光結晶をＸ線分光器中心位置に交互に設置する結晶交換機構を備え、分光器中心に位置させた分光結晶をＸ線分光器中心を中心として回転させる手段と、Ｘ線検出器をＸ線分光器中心を中心として回転させる機構とをお互いに独立に設けると共に、分光結晶の回転角とＸ線検出器の回転位置を検知する手段を設け、既知元素の特性Ｘ線の検出出力が最大になる分光結晶及びＸ線検出器の位置と、分光結晶及びＸ線検出器の機構上のＸ線波長対応位置との差をオフセット量として記憶し、分光結晶を駆動する蛍光Ｘ線分析装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の励起Ｘ線の試料面での照射位置の微小な位置合わせを容易にするために、試料ステージは、各励起Ｘ線が照射する一次Ｘ線の試料面での照射位置と試料ステージの原点との位置ずれを蛍光板を用いて求め、求めたずれ量を各励起Ｘ線源毎にオフセット量として記憶しておき、このオフセット量を用いて、照射位置と試料ステージの原点が一致するように試料ステージの位置補正を行う蛍光Ｘ線分析装置がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１６７２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のこのような蛍光Ｘ線分析装置では、分光結晶の回転機構、Ｘ線検出器、試料ステージなどのオフセットを工場調整時に記憶し、記憶したオフセットを用いて、それらの機構を駆動して位置設定しており、測定時必要に応じてオフセット量を求め、求めたオフセット量を用いて位置設定をしておらず、Ｘ線源の位置や分光素子の位置と角度を制御することにより試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の照射位置および照射角度を適宜、自動調整し常時、蛍光Ｘ線分析装置を高感度および高精度に維持するものではない。蛍光Ｘ線分析装置において、装置設置室の季節による室温の変化や装置の経時変化やＸ線管交換時の位置ずれなどの装置機構上の歪やずれにより、Ｘ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置や照射角度が最適な状態からずれると感度が低下し、分析精度も低下する。
【０００５】
特に、全反射蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線源からの一次Ｘ線を分光素子で単色化したＸ線を例えば、０．０５°〜０．２５°で試料に照射し分析しているため、試料への照射位置や照射角度が少しでもずれると大幅に感度や分析精度が低下する。そのため、ウェハや試料溶液が点滴乾燥されたガラス基板のように試料高さが同一であっても、測定試料の入れ替え毎に試料台をモータ駆動によって調整し、照射位置や照射角度を最適条件に合わせている。また、万一、試料への照射位置や照射角度がずれ、感度が大幅に低下すると光学調整に熟練した者が手動で調整を行っている。
【０００６】
また従来、複数のＸ線源を有し、分析目的に応じたＸ線源を選択使用する蛍光Ｘ線分析装置、特に全反射蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線源を交換する毎に試料への照射位置や照射角度がずれていないか、測定者が確認をしながら分析を行っていたため、分析開始までに余分な時間を要していた。
【０００７】
本発明は前記従来の問題に鑑み、単一または複数のＸ線源を有し、Ｘ線源調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離差をＸ線源オフセット距離として、分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離差を分光素子オフセット距離として、分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を分光素子オフセット角度として記憶するとともにこれらのオフセット量を制御し、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の照射位置および照射角度を適宜に、例えば、１週間に１度、１ヶ月に１度、自動調整することにより、光学調整の熟練者でなくても、常に短時間で高感度、高精度の分析が行える蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、単一のＸ線源と、前記Ｘ線源から発生するＸ線を分光して所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、前記Ｘ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
その上に、前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、前記分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、前記分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整する。
【００１０】
本発明の第１構成においては、単一のＸ線源は、例えばタングステン、銅、クロム、モリブデン、白金、ロジウム、パラジウムなどのＸ線管である。分光素子は、例えば、ＬｉＦ、ゲルマニウム、グラファイトなどの結晶や累積多層膜などである。検出器はエネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置に用いられる半導体検出器であっても、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置に用いられる比例計数管などであってもよい。
【００１１】
Ｘ線源位置調整手段はＸ線源をＸ線源位置原点に対し直線移動する位置調整手段であり、例えばパルスモータやボールねじ機構を制御手段により駆動制御する。Ｘ線源位置原点とは、試料基板のＸ線照射面を含む平面（以下基準平面という）上にありＸ線源がＸ線源位置調整手段のパルスモータによって基準平面に垂直に直線移動する移動原点である。分光素子位置調整手段は分光素子を分光素子位置原点に対し直線移動する位置調整手段であり、例えばパルスモータやボールねじ機構を制御手段により駆動制御する。
【００１２】
分光素子位置原点とは、基準平面上にあり、分光素子が分光素子位置調整手段のパルスモータによって基準平面に垂直に直線移動する移動原点である。分光素子角度調整手段は分光素子を分光素子回転中心を中心とし基準平面を０°として回転運動する回転手段であり、例えばギヤとパルスモータなどを制御手段により駆動制御する。Ｘ線源と分光素子は、Ｘ線源からの一次Ｘ線の分光素子への視射角、すなわち分光素子で回折される回折Ｘ線の回折角がブラッグ条件を満たすように移動、回転する。
【００１３】
Ｘ線源オフセット距離記憶手段は、Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置とＸ線源の機構上の対応位置との距離差をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、記憶したＸ線源オフセット距離を分析条件設定手段に付与する。分光素子オフセット距離記憶手段は、分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離差を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、記憶した分光素子オフセット距離を分析条件設定手段に付与する。分光素子オフセット角度記憶手段は、分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、記憶した分光素子オフセット角度を分析条件設定手段に付与する。分光素子角度は分光素子の反射面と基準平面とのなす角度である。
【００１４】
Ｘ線源および分光素子の機構上の対応位置と角度とは、各調整手段によって調整されたＸ線源および分光素子の位置と角度に対応する、装置設計において理論的に求められた機構上のＸ線源および分光素子の位置と角度である。Ｘ線源オフセット距離記憶手段、分光素子オフセット距離記憶手段、分光素子オフセット角度記憶手段は、例えばＸ線源位置調整手段、分光素子位置調整手段、分光素子角度調整手段を駆動するパルスモータの駆動ステップ数を演算したものを記憶する。検出器が測定する前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、Ｘ線源位置調整手段、分光素子位置調整手段、分光素子角度調整手段を制御する制御手段は、例えばコンピュータである。
【００１５】
分光素子は、複数の分光素子であってもよく、複数の分光素子の場合には、それぞれの分光素子の位置および角度を調整することができる分光素子位置調整手段、分光素子角度調整手段を有することが望ましい。蛍光Ｘ線分析装置はエネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置であっても、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置であってもよい。
【００１６】
本発明の第１構成によれば、装置設置室の温度変化や装置の経時変化などによる装置機構上の歪やずれが発生していても、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように
Ｘ線源位置調整手段、分光素子位置調整手段および分光素子角度調整手段を制御することにより、Ｘ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離、分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離および基準平面に対する分光素子オフセット角度を自動的に求め、そのオフセット量をそれぞれＸ線源オフセット距離記憶手段、分光素子オフセット角度記憶手段および分光素子オフセット角度記憶手段に記憶し分析条件設定手段に付与する。付与された各オフセット量に基づき、Ｘ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置および照射角度を自動設定することができ、光学調整の熟練者がいなくても、常に短時間で高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００１７】
本発明の第２構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、第１構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置に、さらに試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とを演算することにより、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える。
【００１８】
本発明の第２構成においては、臨界角算出手段は、Ｘ線源位置調整手段、分光素子位置調整手段および分光素子角度調整手段を駆動し、試料基板へのＸ線照射角度を順次変化させながらＸ線照射角度に対応する試料基板から発生する蛍光Ｘ線の強度を検出器で測定し、Ｘ線照射角度に対する蛍光Ｘ線強度の勾配が最大になるＸ線照射角度を演算することによりＸ線照射角度の臨界角を算出する。Ｘ線照射角度補正手段は、臨界角算出手段によって算出する臨界角と試料基板の屈折率と照射Ｘ線エネルギに基づき計算される理論臨界角との差をＸ線照射角度の照射角オフセット角度としてＸ線照射角度を補正する。試料基板は、例えばガラス基板やシリコン基板を用い、臨界角算出手段では試料基板から発生する蛍光Ｘ線Ｓｉ―Ｋα線の強度を測定し、臨界角を算出する。
【００１９】
本発明の第２構成によれば、本発明の第１構成に加え臨界角算出手段とＸ線照射角度補正手段とを備えているので、第１構成の作用効果に加え、より精密にＸ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を適宜に自動調整することができ、より高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００２０】
本発明の第３構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、複数のＸ線源と、前記複数のＸ線源の中から１つのＸ線源を選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたＸ線源から発生するＸ線を分光して、所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、前記選択されたＸ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段とを備える。
【００２１】
その上に、前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、前記分光素子位置調整手段によって調整されたＸ線源に対する前記分光素子の位置と前記分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、前記分光素子角度調整手段によって調整されたＸ線源に対する分光素子角度と前記分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整する。
【００２２】
本発明の第３構成においては、複数のＸ線源、例えば、銅Ｘ線管とモリブデンＸ線管を分析目的に応じて選択使用するために、Ｘ線管の選択手段を備えている。選択手段は、複数のＸ線管をＸ線管保持部で保持し、使用するＸ線管が選択されるとパルスモータなどの機構部を駆動制御し、選択したＸ線管を測定位置に設定する。複数のＸ線管と選択手段は、前記のＸ線管に加えクロムＸ線管、タングステンＸ線管などを含めて、その中から選択する手段にしてもよい。
【００２３】
本発明の第３構成によれば、前記第１構成の蛍光Ｘ線分析装置と同様の作用効果が得られるとともに、分析目的に応じて複数のＸ線源の中から選択したＸ線源を使用するときでも、Ｘ線源を交換する毎に試料への照射位置や照射角度がずれていないか、測定者が確認することなく、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように、選択したＸ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を適宜に自動調整することができ、常に短時間で高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００２４】
本発明の第４構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、第３構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置に、さらに試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とを演算することにより、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える。
【００２５】
本発明の第４構成においては、臨界角算出手段はＸ線源位置調整手段、分光素子位置調整手段および分光素子角度調整手段を駆動し、試料基板へのＸ線照射角度を順次変化させながらＸ線照射角度に対応する試料基板から発生する蛍光Ｘ線の強度を検出器で測定し、Ｘ線照射角度に対する蛍光Ｘ線強度の勾配が最大になるＸ線照射角度を演算することによりＸ線照射角度の臨界角を算出する。Ｘ線照射角度補正手段は臨界角算出手段によって算出する臨界角と試料基板の屈折率と照射Ｘ線エネルギに基づき計算される理論臨界角との差をＸ線照射角度の照射角オフセット角度としてＸ線照射角度を補正する。
【００２６】
本発明の第４構成によれば、本発明の第３構成に加え臨界角算出手段とＸ線照射角度補正手段とを備えているので、第３構成の作用効果に加え、より精密にＸ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を適宜に自動調整することができ、より高感度、高精度の分析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の第１実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１に示すように、この全反射蛍光Ｘ線分析装置１は単一のＸ線源である銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を、例えば累積多層膜で構成される分光素子１３でＣｕ−Ｋα線に単色化した特性Ｘ線１４を試料基板であるガラス基板１５上の試料１６に照射し、試料１６から発生する蛍光Ｘ線１７を、例えば半導体検出器（ＳＳＤまたはＳＤＤ）である検出器１８で検出する。試料１６は、例えば、光軸自動調整用試料としてクロムを含有する溶液試料が試料基板１５上に、例えばマイクロピペットで５０μｌ点滴され乾燥されたものである。
【００２８】
Ｘ線源位置調整手段１９はコンピュータで構成する制御手段２０からの電気信号により、例えばパルスモータ、パルスモータ駆動回路、ボールねじ機構（ラックアンドピニオン機構でもよい）などで銅Ｘ線管１１をＸ線源位置原点から直線移動する位置調整手段である。Ｘ線源オフセット距離記憶手段２１は、Ｘ線源位置調整手段１９によって調整されたＸ線源位置とＸ線源の機構上の対応位置との距離差をＸ線源位置原点に対しＸ線源オフセット距離として記憶し、記憶したＸ線源オフセット距離を分析条件設定手段２６に付与する。
【００２９】
分光素子位置調整手段２２は制御手段２０からの電気信号により、例えばパルスモータ、パルスモータ駆動回路、ボールねじ機構などで分光素子１３を分光素子位置原点から直線移動する位置調整手段である。分光素子オフセット距離記憶手段２４は、分光素子位置調整手段２２によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離差を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、記憶した分光素子オフセット距離を分析条件設定手段２６に付与する。
【００３０】
分光素子１３は、分光素子の反射面上にあって分光素子への入射Ｘ線軸と直角に交わる回転軸１３８を中心として回転する。分光素子角度調整手段２３は制御手段２０からの電気信号により、例えばパルスモータ、パルスモータ駆動回路、ギヤ機構などで分光素子１３を基準平面から回転する回転調整手段である。分光素子オフセット角度記憶手段２５は、分光素子角度調整手段２３によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、記憶した分光素子オフセット角度を分析条件設定手段２６に付与する。Ｘ線管位置記憶手段２１、分光素子オフセット距離記憶手段２４および分光素子オフセット角度記憶手段２５は、例えばコンピュータで構成される。
【００３１】
制御手段２０は、例えばコンピュータで構成され、検出器１８が測定する蛍光Ｘ線強度に基づき、各調整手段１９、２２、２３のパルスモータ駆動回路に銅Ｘ線管１１の制御位置および分光素子１３の制御位置と制御角度に応じた制御パルス信号を送り、銅Ｘ線管１１の制御位置および分光素子１３の制御位置と制御角度を制御する。
【００３２】
分析条件設定手段２６は各記憶手段２１、２４、２５からに付与されたＸ線源オフセット距離、分光素子オフセット距離および分光素子オフセット角度に基づき、試料へのＸ線照射位置および照射角度を設定することにより、試料１６より発生する蛍光Ｘ線１７の強度が最大になるように、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を分光素子１３でＣｕ−Ｋα線に単色化した一次Ｘ線１４の試料への照射位置および照射角度を自動調整する。
【００３３】
次に、この全反射蛍光Ｘ線分析装置１における各部の幾何学的な位置関係について説明する。
【００３４】
図２に示すように、基準平面１６０は試料基板１５のＸ線照射面を含む平面である。銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を分光素子１３でＣｕ−Ｋα線に単色化した一次Ｘ線１４の試料へのＸ線照射位置１６２は、銅Ｘ線管１１が基準平面１６０に垂直に移動するＸ線管移動直線軸１１１と基準平面１６０との第１交点１１２と、分光素子１３が基準平面１６０に垂直に移動する分光素子移動直線軸１３１と基準平面１６０との第２交点１３２とを結ぶ直線１６１上になるように構成されている。第１交点１１２はＸ線源位置原点１１２であり、第２交点１３２は分光素子位置原点１３２である。
【００３５】
試料１６への照射位置１６２と分光素子位置原点１３２との距離をＬ１、Ｘ線発生点１１３から分光素子移動直線軸１３１へ下ろした垂線の足（以下、第３交点）１３４とＸ線発生点１１３との距離をＬ２、入射点１３３（分光素子位置）と分光素子位置原点１３２との距離をＳ、分光素子位置原点１３２と第３交点１３４との距離をＴとし、一次Ｘ線１４が試料の照射面に照射する照射角である直線１６１と一次Ｘ線１４との角度をφ、分光素子１３の反射面１３６と基準平面１６０とのなす角度を分光素子１３の回転角度Ωとする。銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２の分光素子１３への視射角、すなわち分光素子で単色化される回折Ｘ線１４の回折角をθとする。
【００３６】
分光素子位置原点１３２と第３交点１３４との距離Ｔは、銅Ｘ線管１１のＸ線発生点（銅Ｘ線管位置）１１３とＸ線源位置原点１１２との距離と同一距離であり、Ｘ線源位置調整手段１９によって調整された銅Ｘ線管位置１１３とＸ線源位置原点１１２との距離である。
【００３７】
図２において、式１〜３の関係が成立する。
【００３８】
Ｔ＝Ｌ２ｔａｎ（２θ−φ）−Ｌ１ｔａｎφ      ・・・（１）
【００３９】
Ｓ＝Ｌ１ｔａｎφ      ・・・（２）
【００４０】
Ω＝θ−φ        ・・・（３）
【００４１】
式１〜３を用いて、一次Ｘ線１４の試料１６への照射角度φを変化させるための銅Ｘ線管１１と分光素子１３の動作について説明する。回折角θは分光素子１３のｄ値と回折Ｘ線であるＣｕ−Ｋα線１４の波長によって定まる一定角度であり、Ｌ１とＬ２の距離は全反射蛍光Ｘ線分析装置１の固定距離である、つまり、３つの式１〜３において未知数はＴ、Ｓ、φ、Ωの４つであるから、所望のφを既知数とすれば、Ｔ、Ｓ、Ωは一義的に求められる。したがって、銅Ｘ線管１１と分光素子１３とを位置調整手段１９、２２により直線移動させてＴ、Ｓを適切に変化させ、かつ分光素子角度調整手段２３で分光素子回転角度Ωを適切に変化させることにより、照射位置を変化させずに照射角度φを所望の角度に変えることができる。
【００４２】
式１〜３のＴ、Ｓ、Ωで表される銅Ｘ線管位置１１３、分光素子位置１３３、分光素子角度は、装置設計によって理論的に求められた装置機構上の位置と角度である。しかし、実際の装置においては、製作誤差もあり、また装置設置室の季節による室温の変化や装置の経時変化などのより装置機構上の歪やずれも発生する。それらが各調整手段１９、２２、２３によって調整される位置および角度と機構上の対応位置および角度との差となる。この差が各原点位置１１２、１３２と基準平面１６０に対するオフセット距離とオフセット角度である。
【００４３】
したがって、実際の装置では、式１〜３はオフセットｔ０、ｓ０、ω０を有する式４〜６となる。
【００４４】
Ｔ＝Ｌ２ｔａｎ（２θ−φ）−Ｌ１ｔａｎφ＋ｔ０        ・・・（４） 
【００４５】
Ｓ＝Ｌ１ｔａｎφ＋ｓ０        ・・・（５）
【００４６】
Ω＝θ−φ＋ω０        ・・・（６）
【００４７】
次に、図３のフロー図を用いて、この全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作において、各調整手段１９、２２、２３が各オフセットを記憶するステップを説明する。ステップＳ１の試料の配置とステップＳ２の自動調整の選択は測定者が操作し、全反射蛍光Ｘ線分析装置１はステップＳ３より自動的に動作する。ステップＳ１では、例えば、クロムを含有する溶液試料をマイクロピペットで５０μｌ採取し、試料基板であるガラス基板１５上に点滴乾燥して、光軸自動調整用試料として全反射蛍光Ｘ線分析装置１の試料台（図示なし）に配置する。ステップＳ２では、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線の試料への照射位置および照射角度の自動調整を選択する。
【００４８】
ステップＳ３では、各調整手段１９、２２、２３により、例えば一次Ｘ線の試料への照射位置は試料１６の初期設定されている中心位置近辺に、照射角度は初期設定されている０．１５°に設定される。ステップＳ４では、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を、Ｃｕ−Ｋα線に単色化する回折角度と位置に設定している分光素子１３に入射させ、試料１６に単色化されたＣｕ−Ｋα線の照射を開始する。ステップＳ５では、照射したＣｕ−Ｋα線によって試料中に含有されるクロムが励起されて発生する蛍光Ｘ線であるＣｒ−Ｋα線１７を検出器であるＳＳＤ１８で測定を開始する。
【００４９】
ステップＳ６では、Ｘ線管位置調整手段１９と分光素子位置調整手段２２を制御手段２０で制御することにより銅Ｘ線管１１と分光素子１３とを同時に同一距離を、設定されている位置を中心に直線平行進退移動させ、ＳＳＤ１８で測定するＣｒ−Ｋα線１７の強度が最大になる位置に調整する。この銅Ｘ線管１１と分光素子１３との直線平行進退移動により試料１６へのＣｕ−Ｋα線の照射位置を調整する。        
【００５０】
ステップＳ７では、Ｘ線管位置調整手段１９で銅Ｘ線管１１をＸ線管移動直線軸１１１に沿ってステップＳ６で調整された位置を中心に進退移動させ、ＳＳＤ１８で測定するＣｒ−Ｋα線１７の強度が最大になる銅Ｘ線管１１の位置に調整する。
【００５１】
ステップＳ８では、ステップＳ３で０．１５°に設定された照射角度を調整する。前記したように、式１〜３の関係により銅Ｘ線管１１と分光素子１３とを位置調整手段１９、２２により直線移動させてＴ、Ｓを変化させて、分光素子角度調整手段２３で分光素子回転角度Ωを変化させることにより、照射位置を変化させずに所望の照射角度φに設定することができる。そこで、設定された０．１５°を中心に０．００５°ステップで照射角度φが変化するように、位置調整手段１９、２２および分光素子角度調整手段２３によりＴ、Ｓ、Ωを変化させ、Ｃｒ−Ｋα線１７の強度が最大になる照射角度φに調整する。照射角度φは０．０１°ステップで変化させてもよい。
【００５２】
ステップＳ９では、ステップＳ６〜Ｓ８を二巡したか、否かを判定し、ＹＥＳならばスッテプＳ１０へ進み、ＮＯならばステップＳ６へ戻る。ステップＳ１０では、ステップＳ９のＹＥＳ判定までで調整された銅Ｘ線管位置１１３と機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線管オフセット距離ｔ０としてＸ線管オフセット距離記憶手段２１に記憶する。また、ステップＳ９のＹＥＳ判定までで、調整された分光素子位置１３３と機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離ｓ０として分光素子位置記憶手段２４に記憶する。さらに、ステップＳ９のＹＥＳ判定までで、調整された分光素子角度Ωと分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度ω０として分光素子角度記憶手段２５に記憶する。本実施形態では、ステップＳ６〜Ｓ８を二巡したが、一巡でも、三巡でもよく、適切な巡回回数であればよい。
【００５３】
次に、この全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作における未知試料測定時の試料へのＸ線照射位置と照射角度の自動調整について、図４のフロー図を用いて説明する。ステップＳ１１では、未知溶液試料を点滴乾燥したガラス基板１５を試料台に配置する。ステップＳ１２では、分析条件設定手段２６で分析目的の分析条件に選択する。ステップＳ１３では、各記憶手段２１、２４、２５がステップＳ１０で記憶した各オフセット量ｔ０、ｓ０、ω０を分析条件設定手段２６に付与する。ステップＳ１４では、分析条件設定手段２６に付与された各オフセット量に基づき、各調整手段１９、２２、２３のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどの機構部が制御され、銅Ｘ線管１１の位置ならびに分光素子１３の位置および回転角度が設定され、ステップＳ９のＹＥＳ判定までで試料１６より発生する蛍光Ｘ線１７の強度が最大になったＸ線照射位置と照射角度に自動的に設定される。
【００５４】
その他の分析条件もステップＳ１２で分析条件設定手段２６により設定されている。ステップＳ１５では、ステップＳ１１で配置された試料１６を測定する。試料１６の測定が終了すると全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作も終了し、スッテプＳ４、Ｓ５の試料１６へのＸ線照射と蛍光Ｘ線測定も終了する。ステップＳ１〜Ｓ１０に引き続き未知試料測定を行わない場合には、全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作が終了し、スッテプＳ４、Ｓ５の試料１６へのＸ線照射と蛍光Ｘ線測定も終了する。
【００５５】
第１実施形態の装置によれば、装置設置室の温度変化や装置の経時変化などによる装置機構上の歪やずれが発生していても、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように装置の機構上のずれを補正するオフセット量が自動的に求められ、そのオフセット量に基づき、Ｘ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置および照射角度が自動設定されるので、光学調整の熟練者がいなくても光軸自動調整を適宜に行えばよく、例えば、１週間に１度、１ヶ月に１度行えば、常に短時間で高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００５６】
溶液試料を点滴乾燥する試料基板にガラス基板を用いたが、シリコン基板を用いてもよいし、試料の点滴量も５０μｌに限らず、１０〜１００μｌ程度の量であればよい。試料は溶液試料に限らず、基板そのものが試料となり、基板の表層部を分析する場合もある。照射角度の設定は０．１５°に限らず、照射する特性Ｘ線のエネルギにより適宜選択すればよく、Ｍｏ−Ｋα線の場合には、０．１０°が好ましい。分析条件設定手段２６のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどの機構部に各調整手段１９、２２、２３の機構部を用いたが、それぞれ独立していてもよい。
【００５７】
第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について、以下に説明する。図５に示すように、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置５は第１実施形態の蛍光Ｘ線分析装置に、さらに試料基板１５へのＸ線照射角度と試料基板１５より発生する蛍光Ｘ線１７の強度とを演算することにより、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段５１と、臨界角算出手段５１により算出する臨界角に基づき、試料１６へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段５２とを備えている。
【００５８】
臨界角算出手段５１は、各Ｘ線照射角度において試料基板１５から発生する蛍光Ｘ線１７の強度を検出器１８で測定し、Ｘ線照射角度に対する蛍光Ｘ線強度変化の勾配が最大になるＸ線照射角度を演算することによりＸ線照射角度の臨界角を算出する。より具体的には、Ｘ線源位置調整手段１９、分光素子位置調整手段２２および分光素子角度調整手段２３を駆動し、ガラス基板である試料基板１５へのＸ線照射角度を、０°から例えば０．００５°ステップで順次変化させながら各Ｘ線照射角度に対応するガラス基板である試料基板１５から発生する蛍光Ｘ線Ｓｉ―Ｋα線１７の強度を検出器１８で測定し、Ｘ線照射角度に対するＳｉ―Ｋα線の強度変化の勾配が最大になるＸ線照射角度を演算することによりＸ線照射角度の臨界角を算出する。
【００５９】
Ｘ線照射角度補正手段５２は、臨界角算出手段５１によって算出する臨界角と、試料基板１５の屈折率および照射Ｘ線１４のエネルギに基づき計算される理論臨界角との差を基準平面１６０（図２参照）に対する照射角オフセット角度として、Ｘ線照射角度φ（図２参照）を補正する。
【００６０】
第２実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置５の動作について説明する。全反射蛍光Ｘ線分析装置５は、まず図６に示すフロー図のステップの順に動作する。ステップＳ１〜Ｓ８とＳ９〜Ｓ１０は、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ８とＳ９〜Ｓ１０と同じステップであるので、ステップＳ８とＳ９の間にあるステップＳＡ１およびＳＡ２について説明する。
【００６１】
ステップＳＡ１では、前記した第１実施形態のステップＳ８と同様にガラス基板である試料基板１５へのＸ線照射角度を変えながら臨界角算出手段５１を用いて試料基板１５へのＸ線照射角度の臨界角を算出する。Ｘ線源位置調整手段１９、分光素子位置調整手段２２および分光素子角度調整手段２３を駆動し、試料基板１５へのＸ線照射角度を、０°から例えば０．００５°ステップで順次変化させながら各Ｘ線照射角度に対応するガラス基板である試料基板１５から発生する蛍光Ｘ線Ｓｉ―Ｋα線１７の強度を検出器１８で測定し、Ｘ線照射角度に対するＳｉ―Ｋα線の強度変化の勾配が最大になるＸ線照射角度を演算することによりＸ線照射角度の臨界角を算出する。Ｘ線照射角度を変化させると、試料基板１５から発生するＳｉ―Ｋα線１７の強度が変化し、図７に示すような曲線になるので、Ｓｉ―Ｋα線の強度変化の勾配が最大になるＸ線照射角度を臨界角算出手段５１で算出する。算出されるＸ線照射角度は例えば０．２２°であり、このＸ線照射角度が臨界角である。
【００６２】
ステップＳＡ２では、ステップＳＡ１で算出された臨界角に基づき、Ｘ線照射角度補正手段５２により、試料１６へのＸ線照射角度φを補正する。Ｘ線照射角度補正手段５２は、例えば本実施形態で使用する試料基板であるガラス基板の屈折率や試料基板へ照射する特性Ｘ線であるＣｕ−Ｋα線のエネルギより演算された理論臨界角を記憶しており、この記憶している理論臨界角と臨界角算出手段５１によって算出した臨界角との角度差を基準平面１６０（図２参照）に対する照射角オフセット角度として記憶し、この記憶した照射角オフセット角度に基づいて、自動調整時に設定されたＸ線照射角度である０．１５°に再設定し、Ｘ線照射角度を補正する。Ｘ線照射角度補正手段５２には、シリコン基板やＣｒ−Ｋα線、Ｍｏ−Ｋα線などの他の特性Ｘ線により演算された理論臨界角も記憶されており、これらの基板や特性Ｘ線を用いた場合も同様にＸ線照射角度を補正する。
【００６３】
第２実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置５の動作において、未知試料測定時の試料へのＸ線照射位置と照射角度の自動調整は、第１実施形態のステップＳ１１〜１４と同一である。
【００６４】
第２実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置５によれば、第１実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１に加え臨界角算出手段５１とＸ線照射角度補正手段５２とを備えているので、第１実施形態の作用効果に加え、臨界角算出手段５１によって算出した臨界角を用いてＸ線照射角度をＸ線照射角度補正手段５２によって補正し再設定するので、より精密に銅Ｘ線管１１からの照射Ｘ線１４の試料１６への照射位置および照射角度を自動調整することができ、より高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００６５】
次に、第３実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図８に示すように、この全反射蛍光Ｘ線分析装置８は、前記の第１実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１に加え、さらに、銅Ｘ線管１１と、モリブデンＸ線管８１と、銅Ｘ線管１１およびモリブデンＸ線管８１の中のどちらかのＸ線管を選択する選択手段８２とを備える。
【００６６】
複数のＸ線管である銅Ｘ線管１１とモリブデンＸ線管８１は、選択手段８２のＸ線管交換部である取り付け板に取り付けられている。測定者の選択によって銅Ｘ線管１１が選択され選択手段８２が作動すると、パルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどが駆動制御され、Ｘ線管取り付け板が移動し、選択された銅Ｘ線管１１が測定位置に設定される。選択手段のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどの駆動部はＸ線管位置調整手段の駆動部と同じものを用いるのが好ましい。
【００６７】
第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８の動作について説明する。全反射蛍光Ｘ線分析装置８は、まず図９に示すフロー図のステップの順に動作する。ステップＳ１とＳ３〜Ｓ１０は、第１実施形態のステップＳ１とＳ３〜Ｓ１０と同じステップであるので、ステップＳ１とＳ３の間にあるステップＳＢ１およびＳＢ２について説明する。
【００６８】
ステップＳＢ１では、使用する銅Ｘ線管１１が選択手段８２によって選択されると、選択手段８２の制御部によってＸ線管交換部である取り付け板がパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどによって駆動制御され、Ｘ線管取り付け板が移動し、選択された銅Ｘ線管１１が測定位置に設定され、選択手段の制御部が分光素子位置調整手段２２と分光素子角度調整手段２３のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールねじなどの機構部を駆動制御し、分光素子１３をＣｒ−Ｋα線の測定角度に設定し、自動的に次のステップＳＢ２に進行する。ステップＳＢ２では、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線の試料への照射位置および照射角度の自動調整を自動的に選択する。
【００６９】
モリブデンＸ線管８１に交換する場合、図９に示すフロー図のステップＳＢ１でモリブデンＸ線管８１を選択すると、前記の銅Ｘ線管１１と同様にしてモリブデンＸ線管８１の測定位置および測定角度に設定され、自動的にステップＳＢ２に進行する。ステップＳＢ２では、モリブデンＸ線管８１からの一次Ｘ線１４の試料１６への照射位置および照射角度の自動調整が自動的に選択される。
【００７０】
前記では、ステップＳＢ１が終了するとステップＳＢ２に自動的に進行し、ステップＳＢ２で自動的にＸ線照射位置および照射角度の自動調整を選択したが、ステップＳＢ２は、オペレータのマニュアル操作にしてもよい。ステップＳＢ２をマニュアル操作にすることによって、ステップＳＢ１の終了後すぐにステップＳ１５で試料測定を開始することもできる。
【００７１】
第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８の動作において、未知試料測定時の試料へのＸ線照射位置と照射角度の自動調整は、第１実施形態のステップＳ１１〜１４と同一である。
【００７２】
第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８によれば、前記第１実施形態の蛍光Ｘ線分析装置と同様の作用効果が得られるとともに、分析目的に応じて複数のＸ線源の中から選択したＸ線管を使用するときでも、Ｘ線源を交換する毎に試料へのＸ線照射位置や照射角度がずれていないか、測定者が確認することなく、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように、選択したＸ線源からの一次Ｘ線の試料へのＸ線照射位置および照射角度が自動設定されるので、常に短時間で高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００７３】
第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８おいては、銅Ｘ線管１１とモリブデンＸ線管８１の中のどちらかのＸ線管を選択する選択手段８２を備えているが、例えば、これらのＸ線管に加え、さらにタングステンＸ線管やクロムＸ線管を備え、その中から使用するＸ線管を選択するようにしてもよい。
【００７４】
次に、第４実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１０に示すように、全反射蛍光Ｘ線分析装置１０は、前記の第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８に加え、さらに、試料基板１５へのＸ線照射角度と試料基板１５より発生する蛍光Ｘ線１７の強度とを演算することにより、Ｘ線照射角度φの臨界角を算出する臨界角算出手段５１と、臨界角算出手段５１により算出する臨界角に基づき、試料１６へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段５２とを備えている。
【００７５】
第４実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１０の動作について説明する。全反射蛍光Ｘ線分析装置１０は、まず図１１に示すフロー図のステップの順に動作する。ステップＳ１〜Ｓ８は、第３実施形態のステップＳ１〜Ｓ８と同じステップであり、ステップＳＡ１〜Ｓ１０は、第２実施形態のステップＳＡ１〜Ｓ１０と同じステップである。
【００７６】
第４実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１０の動作において、未知試料測定時の試料へのＸ線照射位置と照射角度の自動調整は、第１実施形態のステップＳ１１〜１４と同一である。
【００７７】
第４実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１０によれば、第３実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置８に加え臨界角算出手段５１とＸ線照射角度補正手段５２とを備えているので、第３実施形態の作用効果に加え、複数のＸ線源の中から選択したＸ線管を使用するときでもＸ線源を交換する毎に、臨界角算出手段５１によって算出した臨界角を用いてＸ線照射角度をＸ線照射角度補正手段５２によって補正し再設定することにより、より精密に選択したＸ線管からの照射Ｘ線１４の試料１６への照射位置および照射角度を自動調整することができ、より高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００７８】
図１、５、８および１０では、試料１６を明確に示すために目視できる厚みに描いているが、実際の試料は基板そのものであるか、目視確認できないほど極めて薄いものである。
【００７９】
第１から第４実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置では、溶液試料をガラス基板１５上に点滴乾燥した未知試料を測定している。このような試料の場合には、試料が極めて薄いためガラス基板１５の試料表面は基準平面１６０と同一高さと見なせるが、ポリマーフィルムなど軟らかい材料でその表面の位置が定めにくい材料や毛髪などの試料をガラス基板上に載置した場合には、これらの試料表面は基準平面１６０より高くなり、図４のステップＳ１１からＳ１４までの動作により光軸を自動設定するだけでは、このような試料を精度よく分析することができない。
【００８０】
そこで、試料表面が基準平面１６０より高くなる試料を精度よく分析することができる第５実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置について以下に説明する。第５実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、第１実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置と比べ、制御手段２０の制御内容の一部のみが異なり、光軸自動調整用試料を用いて一次Ｘ線の試料への照射位置および照射角度を自動調整を行った後、試料高さに応じた最適な一次Ｘ線の照射位置を設定することができる条件を分析条件設定手段に設定することにより、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置を自動調整する装置である。その点以外は、第１実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置１と装置構成が同じであるので、装置の構成については図１を用いて説明する。
【００８１】
まず、ポリマーフィルム中のクロムを分析する場合について図１２のフロー図を用いて全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作について説明する。ステップＳ１１では、試料（ポリマーフィルム）１６を載置したガラス基板１５を試料台に配置する。ステップＳ１２では、分析条件設定手段２６で分析目的の分析条件に選択する。このとき、試料のポリマーフィルムは試料間で厚みが同一であるので、複数個の試料を分析する場合でも図１２のフロー図に示すステップＳＳ１〜ＳＳ３を１度行うフローを選択する。ステップＳ１３では、各記憶手段２１、２４、２５がステップＳ１０で記憶した各オフセット量ｔ０、ｓ０、ω０を分析条件設定手段２６に付与する。ステップＳ１４では、分析条件設定手段２６に付与された各オフセット量に基づき、各調整手段１９、２２、２３のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどの機構部が制御され、銅Ｘ線管１１および分光素子１３の位置および回転角度が設定される。
【００８２】
ステップＳＳ１では、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を、Ｃｕ−Ｋα線に単色化する回折角度と位置に設定している分光素子１３に入射させ、試料１６に単色化されたＣｕ−Ｋα線の照射を開始する。ステップＳＳ２では、照射したＣｕ−Ｋα線によって試料中に含有されるクロムが励起されて発生する蛍光Ｘ線であるＣｒ−Ｋα線１７を検出器であるＳＳＤ１８で測定を開始する。
【００８３】
ステップＳＳ３では、Ｘ線管位置調整手段１９と分光素子位置調整手段２２を制御手段２０で制御することにより銅Ｘ線管１１と分光素子１３とを同時に同一距離を、設定されている位置を中心に直線平行進退移動させ、ＳＳＤ１８で測定するＣｒ−Ｋα線１７の強度が最大になる位置に調整する。この銅Ｘ線管１１と分光素子１３との直線平行進退移動により試料１６へのＣｕ−Ｋα線の照射位置を調整する。        
【００８４】
その他の分析条件もステップＳ１２で分析条件設定手段２６により設定されている。ステップＳ１５では、ステップＳ１１で配置された試料１６を分析する。ステップＳ１６では、次試料を分析するか否かを判断する。次試料を分析する場合には、ステップＳ１７で次試料を測定位置に配置し、ステップＳ１５に戻り、次試料を分析する。次試料を分析しない場合には、全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作が終了し、スッテプＳＳ１、ＳＳ２の試料１６へのＸ線照射と蛍光Ｘ線測定も終了する。
【００８５】
本分析例のポリマーフィルムのように厚みが同一である試料を複数個分析する場合には、図１２のフロー図に示すようにステップＳＳ１〜ＳＳ３を１度行うだけで、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置を自動調整することができる。
【００８６】
次に、毛髪中のクロムを分析する場合について図１３のフロー図を用いて説明する。ステップＳ１１では、試料（毛髪）１６を載置したガラス基板１５を試料台に配置する。ステップＳ１２では、分析条件設定手段２６で分析目的の分析条件に選択する。このとき、試料の毛髪は試料間で太さが異なるので、図１３のフロー図に示すステップＳＳ１〜ＳＳ３を試料毎に行うフローを選択する。ステップＳ１３では、各記憶手段２１、２４、２５がステップＳ１０で記憶した各オフセット量ｔ０、ｓ０、ω０を分析条件設定手段２６に付与する。ステップＳ１４では、分析条件設定手段２６に付与された各オフセット量に基づき、各調整手段１９、２２、２３のパルスモータ駆動回路、パルスモータ、ボールネジなどの機構部が制御され、銅Ｘ線管１１および分光素子１３の位置および回転角度が設定される。
【００８７】
ステップＳＳ１では、銅Ｘ線管１１からの一次Ｘ線１２を、Ｃｕ−Ｋα線に単色化する回折角度と位置に設定している分光素子１３に入射させ、試料１６に単色化されたＣｕ−Ｋα線の照射を開始する。ステップＳＳ２では、照射したＣｕ−Ｋα線によって試料中に含有されるクロムが励起されて発生する蛍光Ｘ線であるＣｒ−Ｋα線１７を検出器であるＳＳＤ１８で測定を開始する。
【００８８】
ステップＳＳ３では、Ｘ線管位置調整手段１９と分光素子位置調整手段２２を制御手段２０で制御することにより銅Ｘ線管１１と分光素子１３とを同時に同一距離を、設定されている位置を中心に直線平行進退移動させ、ＳＳＤ１８で測定するＣｒ−Ｋα線１７の強度が最大になる位置に調整する。この銅Ｘ線管１１と分光素子１３との直線平行進退移動により試料１６へのＣｕ−Ｋα線の照射位置を調整する。        
【００８９】
その他の分析条件もステップＳ１２で分析条件設定手段２６により設定されている。ステップＳ１５では、ステップＳ１１で配置された試料１６を分析する。ステップＳ１６では、次試料を分析するか否かを判断する。次試料を分析する場合には、ステップＳ１７で試料を測定位置に配置し、ステップＳＳ１に戻り、ステップＳＳ１〜ＳＳ３により試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置を自動調整し、ステップＳ１５で試料を分析する。以下同様にして、残りの試料を分析する。次試料を分析しない場合には、全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作が終了し、スッテプＳＳ１、ＳＳ２の試料へのＸ線照射と蛍光Ｘ線測定も終了する。
【００９０】
前記の分析例のポリマーフィルムのように厚みが同一である試料を複数個分析する場合には、図１２のフロー図に示すようにステップＳＳ１〜ＳＳ３を１度行うだけで、試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置を自動調整することができたが、毛髪のように試料毎に太さが異なる試料では、試料毎に試料高さが異なるため、試料毎にステップＳＳ１〜ＳＳ３により試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるようにＸ線源からの一次Ｘ線の試料への照射位置を自動調整する必要がある。
【００９１】
第５実施形態の全反射蛍光Ｘ線分析装置によれば、光軸自動調整用試料を用いて求められたオフセット量によって、一次Ｘ線の試料への照射位置、照射角度が自動設定されているので、試料表面が基準平面より高くなるポリマーフィルムや毛髪などの試料であっても照射角度を調整することなく、Ｘ線管と分光素子との直線平行進退移動により試料への一次Ｘ線の照射位置を調整するだけで、最適位置および最適角度に合わせることができ、常に短時間で高感度、高精度の分析を行うことができる。
【００９２】
第５実施形態の装置として、第１実施形態の装置の制御内容の一部を変更した装置を例に挙げたが、第２〜第４実施形態の装置の制御内容を同様に変更することもでき、同様の作用効果を得ることができる。第１〜第５実施形態では、全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明したが、全反射蛍光Ｘ線分析装置以外の蛍光Ｘ線分析装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図２】同全反射蛍光Ｘ線分析装置のＸ線源位置、分光素子位置および角度調整の基本動作説明図である。
【図３】同全反射蛍光Ｘ線分析装置のオフセット量を記憶するステップ動作フロー図である。
【図４】同全反射蛍光Ｘ線分析装置の未知試料測定時の動作フロー図である。
【図５】本発明の第２実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図６】同全反射蛍光Ｘ線分析装置のオフセット量を記憶するステップ動作フロー図である。
【図７】同全反射蛍光Ｘ線分析装置での臨界角の説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図９】同全反射蛍光Ｘ線分析装置のオフセット量を記憶するステップ動作フロー図である。
【図１０】本発明の第４実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図１１】同全反射蛍光Ｘ線分析装置のオフセット量を記憶するステップ動作フロー図である。
【図１２】本発明の第５実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置のポリマーフィルム測定時の動作フロー図である。
【図１３】本発明の第５実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の毛髪測定時の動作フロー図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、３、８、１０  全反射蛍光Ｘ線分析装置
１１  銅Ｘ線管
１２  一次Ｘ線
１３  分光素子
１４  Ｃｒ−Ｋα線（所定の波長のＸ線）
１５  試料基板
１６  試料
１７  蛍光Ｘ線
１８  検出器（ＳＳＤ）
１９  Ｘ線管位置調整手段
２０  制御手段
２１  Ｘ線管オフセット距離記憶手段
２２  分光素子位置調整手段
２３  分光素子角度調整手段
２４  分光素子オフセット距離記憶手段
２５  分光素子オフセット角度記憶手段
２６  分析条件設定手段
５１  臨界角算出手段
５２  Ｘ線照射角度補正手段
８１  モリブデンＸ線管
８２  選択手段
【図１】
2008032703.tif 000003
【図２】
2008032703.tif 000004
【図３】
2008032703.tif 000005
【図４】
2008032703.tif 000006
【図５】
2008032703.tif 000007
【図６】
2008032703.tif 000008
【図７】
2008032703.tif 000009
【図８】
2008032703.tif 000010
【図９】
2008032703.tif 000011
【図１０】
2008032703.tif 000012
【図１１】
2008032703.tif 000013
【図１２】
2008032703.tif 000014
【図１３】
2008032703.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月17日(2007.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のＸ線源と、
前記Ｘ線源から発生するＸ線を分光して所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、
分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記Ｘ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、
前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、
前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、
前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段と、
前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整するにあたり、前記制御手段による制御に、前記Ｘ線源および分光素子を同時に同一距離だけ直線平行進退移動させて前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になる位置に調整するステップを含む蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、さらに
前記試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とに基づき、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、
前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
複数のＸ線源と、
前記複数のＸ線源の中から１つのＸ線源を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたＸ線源から発生するＸ線を分光して、所定の波長のＸ線を試料基板上の試料に照射する分光素子と、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する検出器と、
分析条件を設定する分析条件設定手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記選択されたＸ線源の位置を調整するＸ線源位置調整手段と、
前記分光素子の位置を調整する分光素子位置調整手段と、
前記分光素子の回転角度を調整する分光素子角度調整手段と、
前記検出器が測定する試料より発生する蛍光Ｘ線の強度に基づき、前記Ｘ線源位置調整手段、前記分光素子位置調整手段および前記分光素子角度調整手段を制御する制御手段と、
前記Ｘ線源位置調整手段によって調整されたＸ線源位置と前記Ｘ線源の機構上の対応位置との距離をＸ線源位置原点に対するＸ線源オフセット距離として記憶し、前記記憶したＸ線源オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与するＸ線源オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子位置調整手段によって調整された分光素子位置と分光素子の機構上の対応位置との距離を分光素子位置原点に対する分光素子オフセット距離として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット距離を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット距離記憶手段と、
前記分光素子角度調整手段によって調整された分光素子角度と分光素子の機構上の対応角度との角度差を基準平面に対する分光素子オフセット角度として記憶し、前記記憶した分光素子オフセット角度を前記分析条件設定手段に付与する分光素子オフセット角度記憶手段とを備え、
前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になるように前記Ｘ線源からの一次Ｘ線の前記試料への照射位置および照射角度を自動調整するにあたり、前記制御手段による制御に、前記Ｘ線源および分光素子を同時に同一距離だけ直線平行進退移動させて前記試料より発生する蛍光Ｘ線の強度が最大になる位置に調整するステップを含む蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
請求項３において、さらに
前記試料基板へのＸ線照射角度と前記試料基板より発生する蛍光Ｘ線の強度とに基づき、前記Ｘ線照射角度の臨界角を算出する臨界角算出手段と、
前記臨界角算出手段により算出する臨界角に基づき、前記試料へのＸ線照射角度を補正するＸ線照射角度補正手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置。