(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からのＸ線を試料に照射するようにしたＸ線分析装置において、前記Ｘ線源と試料との間に、Ｘ線は挿通させるが可視光線は反射する可視光ミラーと、Ｘ線をガイドするＸ線ガイド部の周囲に可視光線を通過させる可視光ガイド部が形成されたＸ線導管とを設け、さらに、前記試料に可視光線を照射したときにおける前記可視光ガイド部および可視光ミラーを経て得られる試料の光学像を取り込む光学像取込みユニットを設けたことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
前記Ｘ線導管として、複数の光ファイバーを、中心部にＸ線をガイドするＸ線ガイド部の周囲に可視光線をガイドする可視光ガイド部が形成されるように束ねたものが用いられる請求項１に記載のＸ線分析装置。
【請求項３】
前記Ｘ線導管として、厚肉のガラスロッドの中心部にＸ線をガイドする中空のＸ線ガイド部が形成され、その周囲に可視光線をガイドする可視光ガイド部が形成されるとともに、前記ガラスロッドの両端面を研磨してなるものが用いられる請求項１に記載の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】
この発明は、例えば試料中に含まれる元素およびその量やその分布状態を調べるのに用いられるＸ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線分析装置は、例えば試料台上に載置された試料に対してＸ線を照射し、そのとき発生する螢光Ｘ線や透過Ｘ線などを検出器によって検出し、その検出出力を適宜処理することにより、試料の構成元素や内部構造の解析を行うものである。
【０００３】
ところで、上記Ｘ線分析装置を用いて測定を行うに際して、試料にＸ線を照射する前に、試料における測定箇所（Ｘ線を照射する箇所）を予め特定する必要がある。従来においては、図５に示すように、試料台５１上に載置された試料５２に照射されるＸ線（一次Ｘ線）５３と異なる方向から光学顕微鏡またはＣＣＤカメラ５４によって試料５２を観察し、測定箇所をレーザポインタ（図示していない）で示したり、得られた像にクロスマーカ（図示していない）を重ねて示すようにしていた。なお、前記図５において、５５はＸ線発生機、５６はＸ線５３を試料方向にガイドするＸ線導管、５７は一次Ｘ線５３の試料５２への照射によって発生する螢光Ｘ線５８を検出する螢光Ｘ線検出器、５９はレンズ、６０は試料５２に照射される可視光をガイドするライトガイドである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の手法においては、次のような不都合がある。すなわち、試料５２をより探しやすくするため、レンズ５９を交換式にしたり、スームレンズを使用すると、光軸のずれが生じたり、コストアップになる。
【０００５】
そして、上記従来の手法においては、試料５２への一次Ｘ線５３の照射方向と試料５２の光学的観察方向とが異なるため、試料台５１上における試料５２の高さが変わると、光学像の中のＸ線の照射位置が変わってしまう。
【０００６】
また、調整が不十分な場合は、正確なＸ線照射位置がわからない。さらに、始めは正確に調整していても、物理的な衝撃など外乱によって照射位置がずれるようなことがあっても気がつきにくいといった不都合がある。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、試料におけるＸ線照射位置または照射領域を迅速かつ正確に確認することができ、効率よく測定を行うことができるＸ線分析装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、Ｘ線源からのＸ線を試料に照射するようにしたＸ線分析装置において、前記Ｘ線源と試料との間に、Ｘ線は挿通させるが可視光線は反射する可視光ミラーと、Ｘ線をガイドするＸ線ガイド部の周囲に可視光線を通過させる可視光ガイド部が形成されたＸ線導管とを設け、さらに、前記試料に可視光線を照射したときにおける前記可視光ガイド部および可視光ミラーを経て得られる試料の光学像を取り込む光学像取込みユニットを設けたことを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
上記Ｘ線分析装置によれば、試料の光学像に基づいてＸ線の照射される位置または領域を確実に確認することができる。
【００１０】
そして、この発明のＸ線分析装置に用いるＸ線導管としては、複数の光ファイバーを、中心部にＸ線をガイドするＸ線ガイド部の周囲に可視光線をガイドする可視光ガイド部が形成されるように束ねたもの（請求項２）や、厚肉のガラスロッドの中心部にＸ線をガイドする中空のＸ線ガイド部が形成され、その周囲に可視光線をガイドする可視光ガイド部が形成されるとともに、前記ガラスロッドの両端面を研磨してなるもの（請求項３）を好適に用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明のＸ線分析装置の要部の構成を概略的に示す図で、この図において、１は試料２を保持する水平な試料ステージで、保持機構３によってＸ方向（紙面の左右方向）、Ｙ方向（紙面に垂直な方向）およびＺ方向（紙面に沿う上下方向）に直線的に移動できるように構成されている。４は試料ステージ１の上方に設けられるＸ線源で、適宜のＸ線管やＸ線を所定のビーム径（例えば直径１００μｍ）に絞る機構などよりなり、所定径のＸ線（一次Ｘ線）ａを試料ステージ１上の試料２に対して発するものである。
【００１２】
５は試料ステージ１上の試料２に一次Ｘ線ａを照射したときに試料２において生ずる螢光Ｘ線ｂを検出するための例えば半導体検出器よりなる螢光Ｘ線検出器で、試料ステージ１の上方の適宜位置において、冷却用媒体を収容したタンク（図示していない）に連なるハウジング６の先端に設けられている。また、７は前記試料２に一次Ｘ線ａを照射したときに試料２を透過した透過Ｘ線ｃを検出する透過Ｘ線検出器で、試料ステージ１の下方に設けられている。
【００１３】
８は試料ステージ１上の試料２を適宜照明する照明装置で、可視光線ｄを発する光源よりなる。
【００１４】
そして、前記Ｘ線源４と試料ステージ１上の試料２との間には、可視光ミラー９とＸ線導管１０とがこの順に直列に設けられている。前記可視光ミラー９は、Ｘ線は挿通させるが可視光線は反射するように構成されており、この実施の形態においては、一方の面に可視光反射面１１が形成され、その中央に例えば１００μｍ径に絞られたＸ線ａを通過させることのできるピンホール１２を備えたピンホールミラーよりなる。そして、この可視光ミラー９は、可視光反射面１１を試料台１側に向けて、Ｘ線ａの照射方向（照射光軸１３）と例えば４５°の傾き角度を成すように介装されている。
【００１５】
また、前記Ｘ線導管１０は、Ｘ線ａをガイドする中心部のＸ線ガイド部１４と、このＸ線ガイド部１４の周囲に設けられ、試料２からの可視光線ｅをガイドする可視光ガイド部１５とからなるもので、この実施の形態においては、図３に拡大して示すように、多数本の光ファイバー１６を適宜素材よりなり適宜肉厚の円筒状の鞘管１７内に束ね、例えば中心に位置する１本の光ファイバー１６を抜き取り、その抜き取った後の孔開き部を滑らかな面（鏡面状態）に仕上げてＸ線ガイド部１４としたものである。したがって、このＸ線導管１０は、多数の光ファイバー１６からなる可視光ガイド部１５の中心にＸ線ガイド部１４が長さ方向に貫設され、照射光軸１３と平行なように上下方向に設けられている。また、Ｘ線ガイド部１４の両端部と多数の光ファイバー１６からなる可視光ガイド部１５の両端部は互いに面一になるように揃えられている。
【００１６】
前記光ファイバー１６の一本当たりの外径は、例えば数μｍであり、Ｘ線ガイド部１４の内径は例えば１００μｍである。また、Ｘ線導管１０は、例えば直径が１５ｍｍで、長さが１４０ｍｍである。そして、このようなＸ線導管１０は、そのＸ線ガイド部１４を、可視光ミラー９のピンホール１２と同心となるように配置される。なお、前記多数の光ファイバー１６を鞘管１７に束ねた状態で収容したものとして、例えば浜松ホトニクス社製のファイバーオプティクスプレート（ＦＯＰ）がある。
【００１７】
そして、この実施の形態においては、Ｘ線導管１０の下端面と試料２との間に僅かな隙間（例えば、数ｍｍ〜１ｃｍ程度）が形成されており、可視光ガイド部１５の光学像がぼけてしまうので、前記隙間に例えば凸レンズなどの集光レンズ１８を介装し、前記像のぼやけを防止するようにしている。図２は、前記集光レンズ１８の介装された部分を拡大図示するもので、図示例では、集光レンズ１８は、Ｘ線導管１０の下端面と試料２表面とのほぼ中間に設けられているが、これに限られるものではない。そして、この集光レンズ１８の中央には、その厚み方向に、Ｘ線ａを通過させるＸ線ガイド孔１９が貫設されている。
【００１８】
再び、図１において、２０は可視光ミラー９の反射光軸（照射光軸１３と直交している）２１上に設けられる光学像取込みユニットで、照明装置８によって試料２を可視光線ｄで照明したときにおける試料２の光学像を取り込むもので、例えば光学顕微鏡またはＣＣＤカメラからなる。
【００１９】
２２は装置全体を制御したり、検出器５、７の出力信号や光学像取込みユニット２０からの画像信号を処理したりする演算制御装置で、例えば画像処理機能を有するコンピュータよりなり、出力装置としてのカラーディスプレイ２３や入力装置としてのキーボードやマウス（いずれも図示していない）を備えている。
【００２０】
上記構成のＸ線分析装置の作動について説明する。Ｘ線ａの試料２への照射に先立って、試料２におけるＸ線照射位置または照射領域の確認は次のようにして行われる。すなわち、試料ステージ１上に載置された試料２の例えば中心に対して、Ｘ線源４からＸ線ａを発するとともに、照明装置８によって可視光ｄを発する。これにより、前記Ｘ線ａは、可視光ミラー９のピンホール１２を経てＸ線導管１０のＸ線ガイド部１４および集光レンズ１８のＸ線ガイド孔１９を通って試料２を照射する。一方、照明装置８からの可視光ｄは、試料１全面を照射する。
【００２１】
そして、前記可視光ｄによって全面が照射された試料２からの可視光ｅは、集光レンズ１８を介して可視光ガイド部１５に入り、さらに、可視光ミラー９で反射されて光学像取込みユニット２０に取り込まれ、コンピュータ２２のカラーディスプレイ２３の画面２３ａ上には、符号２４で示すような試料２全体の光学像が所定の倍率で拡大された状態で表示される。このとき、この光学像２４のほぼ中心には、符号２５で示すような領域が同じ倍率で拡大表示される。この領域２５は、試料２に対するＸ線ａの照射位置を示すものである。つまり、Ｘ線ａと可視光ｄとを試料２に対して同時に照射したとき、Ｘ線ａの照射位置は、試料２の光学像２４の中において所定の大きさで抜けた部分（領域）２５として表示されるので、この抜けた部分２５の位置を目視によって確認することにより、試料２に対するＸ線ａの照射位置または照射領域を確認することができる。この照射位置または照射領域の確認の後、所定のＸ線分析を行うのである。
【００２２】
なお、光学像２４は、試料２全体を必ずしも表示する必要がなく、部分的に拡大表示するようにしてもよい。
【００２３】
上述のように、上記構成のＸ線分析装置においては、試料２の光学像２４に基づいて試料２に対するＸ線ａの照射位置または領域を確実に確認することができ、Ｘ線ａの照射位置または照射領域を常に確実に把握することができる。そして、前記照射位置または照射領域の確認にはなんらの調整も必要としないので、確認作業を極めて簡単に行うことができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態においては、Ｘ線導管１０の下端面と試料２との間に集光レンズ１８を介装して、試料２の光学像がぼやけるのを防止していたが、前記Ｘ線導管１０の下端面と試料２との間の間隙が１ｍｍ以下となるように近接させたときには、前記集光レンズ１８の設置を省略することができる。そして、このましくは、前記Ｘ線導管１０の下端面と試料２とを密着させるのがよいが、この場合、試料２に対する可視光ｄの照射を、試料ステージ１の下方から行うなど、工夫する必要がある。
【００２５】
この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、Ｘ線導管１０として、図４に示すものを用いてもよい。すなわち、この図において、２６は厚肉の適宜径および適宜長さを有するガラスロッド２７よりなるＸ線導管で、その中心部を長さ方向に縦断するように中空部２８を形成し、この中空部２８を滑らかに（鏡面状態に）仕上げてＸ線ガイド部とするとともに、このＸ線ガイド部２８の周囲を可視光線を通過させるガイド部２９としたものである。なお、このガラスロッド２７の長さ方向の両端面２７ａ，２７ｂは鏡面状態になるように研磨仕上げされている。
【００２６】
また、可視光ミラー９は、前記ピンホールミラーに限られるものではなく、例えば、ミラー本体をＸ線は通過させるが可視光線は通過させない性質を有するＢｅ（ベリリウム）で形成してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
この発明のＸ線分析装置においては、試料の光学像に基づいてＸ線の照射される位置または領域を確実に確認することができ、しかも、その確認にはなんらの調整も必要としないので、確認作業を極めて簡単迅速に行うことができる。
【００２８】
そして、この発明のＸ線分析装置に用いるＸ線導管は、構成が簡単であり、取り扱いが簡単であり、製作も容易であるので、Ｘ線分析装置におけるＸ線のガイド部材として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＸ線分析装置の要部の構成を概略的に示す図である。
【図２】前記Ｘ線分析装置における試料、Ｘ線導管および集光レンズの配置関係を示す部分拡大図である。
【図３】前記Ｘ線分析装置に組み込まれるＸ線導管の一例を示す拡大斜視図である。
【図４】前記Ｘ線導管の他の例を示す拡大斜視図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
２…試料、４…Ｘ線源、９…可視光ミラー、１０…Ｘ線導管、１４…Ｘ線ガイド部、１６…可視光ガイド部、１７…光ファイバー、２０…光学像取込みユニット、２４…試料の光学像、２６…Ｘ線導管、２７…ガラスロッド、２７ａ，２７ｂ…端面、２８…Ｘ線ガイド部、２９…可視光ガイド部、ａ…Ｘ線、ｄ…可視光線、ｅ…可視光線。
【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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