(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一点又は微小領域から出射したＸ線を集束して平行光化するために、それぞれがＸ線を案内する細管が多数束ねられた細管集合体から成るＸ線集束装置において、
前記細管集合体にあって平行なＸ線を出射する側の端部は、径方向に最外周に位置する複数の細管が細管内部を通過するＸ線に対する全反射臨界角に相当する角度だけ該細管集合体の中心部側に指向するように屈曲され、それよりも内周側の細管もそれぞれの位置に応じて、全反射臨界角に相当する角度よりも小さい所定角度だけ中心部側に指向するように屈曲されることで、全体が絞られた形状を有することを特徴とするＸ線集束装置。
【請求項２】
前記細管集合体にあって平行なＸ線を出射する側の端面における各細管端部は、該端面から軸方向の外側に点焦点を有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線集束装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡、蛍光Ｘ線分析装置など、Ｘ線を利用して分析を行うＸ線分析装置、ＸＲＤ、Ｘ線ＣＴ、レントゲン装置等においてＸ線を集束したり平行化したりするために利用されるＸ線集束装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）では、高エネルギーを有する微小径の電子線を励起線として試料に照射し、それによって試料の含有成分の内側電子が励起された際に外部に放出される固有Ｘ線（特性Ｘ線）を分析することにより、元素の同定や定量を行ったり、元素の分布を調べたりする。また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）では一般的には電子線の照射位置から発生した二次電子や反射電子を検出するが、最近は、エネルギー分散型Ｘ線検出部を併設することでＸ線分析を可能とした装置も開発されている。
【０００３】
この種のＸ線分析装置においてＸ線を集光したり平行化したりするために、従来より、マルチキャピラリ（ポリキャピラリと呼ばれることもある）Ｘ線レンズと呼ばれる一種のＸ線集束装置が知られている（特許文献１、２など参照）。図３はマルチキャピラリＸ線レンズの形態例を示す図、図４は点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズの利用形態の一例を示す概略図、図５はマルチキャピラリＸ線レンズにおけるＸ線の伝達の原理図である。
【０００４】
マルチキャピラリＸ線レンズは例えば内径が２〜十数μｍ程度の微小径の硼珪酸ガラスから成る細管（キャピラリ）を多数（数百〜１００万本程度）束ねた基本構造を有しており、図５に示すように、１本のキャピラリ２２の内側に入射されたＸ線がそのガラス壁の内周面を臨界角以下の角度で以て全反射しながら進行してゆく原理を利用して、Ｘ線を効率良く案内するものである。図５（ａ）に示すようにキャピラリ２２が直線状でも、図５（ｂ）に示すようにキャピラリ２２が湾曲状であっても、同じようにしてＸ線を案内することができる。
【０００５】
マルチキャピラリＸ線レンズには種々の形態があり、例えば図３（ａ）に示すマルチキャピラリＸ線レンズ２０は、殆ど点とみなし得るＸ線源から出たＸ線を入射側端面で大きな立体角で以て取り込み、反対側の出射側端面から出たＸ線を一点に集束させる点／点型のものである。また図３（ｂ）に示すマルチキャピラリＸ線レンズ２１は、同様に入射側端面の略一点から出たＸ線を大きな立体角で以て取り込んだ後、出射側端面から平行ビームを出射する或いはその逆の経路とする点／平行型のものである。これ以外に、両端面がともに平行ビームを入射及び出射する平行／平行型もある。
【０００６】
点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズ２１は例えば図４に示すような構成のＸ線分析装置に利用される。即ち、電子ビーム等の励起線の照射より試料５から放出された固有Ｘ線は、その励起線の照射領域付近に点焦点が来るように配置された点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズ２１により効率良く集光されて平行光化され、平板型の分光結晶６に照射される。Ｘ線は分光結晶６により波長分散されつつ反射され、この分散光がＸ線検出器７により検出される。この構成では、分光波長を走査する際には、分光結晶６が紙面に垂直な軸を中心に角度θずつ回転駆動され、Ｘ線検出器７も同一軸を中心にして分光結晶６の回転角θの２倍の角度２θを保つように回転駆動される。
【０００７】
しかしながら、マルチキャピラリＸ線レンズ２１の平行端２１ｂから出射したＸ線は厳密には全てが平行光ではなく、一部が拡散光となることが原理的に避けられない。即ち、図６に示すように、Ｘ線は１本のキャピラリ２２の内壁面を全反射しながら進行するが、その反射角の最大は臨界角θである。そのため、キャピラリ２２の端部からＸ線が出射する際に、光軸（キャピラリ２２の中心線）Ｃに対し臨界角θの開き角度を有してＸ線が拡がる可能性がある。その結果、図７に示すように、点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズ２１の平行端２１ｂ側の端面から出射したＸ線は完全な平行光として進行するものもあるが、一部は図中に示すような臨界角θの立体角範囲に拡がるおそれがあり、それ故に、平行端２１ｂの端面から距離ｔだけ離れた位置では、例えば理想的な平行光に対する照射領域Ｂ１よりも大きなサイズの照射領域Ｂ２にＸ線が当たることになる。
【０００８】
このように照射領域のサイズが大きくなると図４に示すように一部のＸ線が分光結晶６に当たらなくなり、Ｘ線検出器７に向かうＸ線強度が低下して検出感度や精度の悪化をもたらすおそれがある。特に、マルチキャピラリＸ線レンズ２１の平行端２１ｂと分光結晶６との距離が遠いようなＸ線光学系の配置においては、こうした問題は一層深刻になる。
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１１６００号公報
【特許文献２】特公平７−４００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、本来、平行光化されたＸ線を取得したい側の端面から出射するＸ線の照射領域のサイズがその端面のサイズよりも大きくなることを抑制し、特にその端面からの離間距離に拘わらずＸ線の照射領域のサイズをほぼ同一にすることができるＸ線集束装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、一点又は微小領域から出射したＸ線を集束して平行光化するために、それぞれがＸ線を案内する細管が多数束ねられた細管集合体から成るＸ線集束装置において、
前記細管集合体にあって平行なＸ線を出射する側の端部は、径方向に最外周に位置する複数の細管が細管内部を通過するＸ線に対する全反射臨界角に相当する角度だけ該細管集合体の中心部側に指向するように屈曲され、それよりも内周側の細管もそれぞれの位置に応じて、全反射臨界角に相当する角度よりも小さい所定角度だけ中心部側に指向するように屈曲されることで、全体が絞られた形状を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
従来のこの種のＸ線集束装置では、「平行なＸ線を入射又は出射する側の端面」において細管集合体を構成する全ての細管の端部は互いに平行に配置されていた。これに対し、本発明に係るＸ線集束装置では、「平行なＸ線を入射又は出射する側の端面」において、各細管は互いに平行に配置されているのではなく、最外周に位置にする細管が細管集合体全体としての光軸（ほぼ中心の細管の中心線）に向くように全反射臨界角の分だけ傾斜又は屈曲されており、それよりも内周側の細管も同様に上記光軸に近づく方向にそれぞれ傾斜又は屈曲されている。即ち、各細管内をＸ線が通過してその端面から出射する際に理論的に生じる可能性のあるＸ線の拡がりの分だけ光軸に近づく方向に出射するため、この端面の外側でのＸ線の照射範囲は端面の面積とほぼ同一になり、その照射領域のサイズは端面からの離間距離に依存しない。
【００１３】
なお、ここで「全反射臨界角に相当する角度」とは、必ずしも臨界角と完全に一致する角度だけではなく、おおよそ臨界角に相当する角度を含むものとする。何故なら、完全に臨界角と一致していなくても臨界角に近い角度であれば、一致した場合と殆ど遜色ない効果が達成されるからである。
【００１４】
典型的な一態様として、本発明に係るＸ線集束装置では、前記細管集合体にあって平行なＸ線を出射する側の端面における各細管端部は、該端面から軸方向の外側に点焦点を有するように形成されている構成とすればよい。
【００１５】
この構成では、一点又は微小領域から出射したＸ線を集束して平行光化する細管集合体（マルチキャピラリＸ線レンズ）であっても、構造上は点／平行型ではなく点／点型である。但し、Ｘ線の全反射臨界角（図６中のθ）は実際には非常に小さい（通常１°以下）から、平行Ｘ線を出射する端面の外側の点焦点は端面から非常に離れた所に位置することになる。
【００１６】
このように本発明に係るＸ線集束装置によれば、平行Ｘ線を取得したい端面の外側でのＸ線の照射領域の拡がりを抑制できるので、例えば分光結晶などのＸ線光学素子に適切にＸ線を導入することができ、それによりＸ線の強度の低下を回避して分析感度や精度の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るＸ線集束装置の一実施例について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本実施例によるマルチキャピラリＸ線レンズの要部、つまり両端部の詳細構成図である。図１に示すマルチキャピラリＸ線レンズ１において、その左端部１ａは図３（ｂ）に示した点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズの左端部（集束端）に相当し、その右端部１ｂは図３（ｂ）に示した点／平行型マルチキャピラリＸ線レンズの右端部（平行端）に相当する。左端部１ａは従来と同じであり、各キャピラリの中心線が左端部１ａの外側の近傍の１点を通過するように各キャピラリの端部が絞られている。
【００１９】
一方、右端部１ｂは従来とは異なり、各キャピラリが互いに平行に束ねられているのではなく、最外周のキャピラリの中心線は臨界角θに相当する角度だけこのＸ線レンズ１の中心軸Ａに指向するように内方に屈曲されている。そして、その最外周よりも内周側のキャピラリもそれぞれその位置に応じて、臨界角θに相当する角度よりも小さい所定の角度だけ中心線が中心軸Ａに指向するように内方に屈曲されている。
【００２０】
即ち、右端部１ｂも子細に見れば全体が絞られた形状となっている。但し、一般に臨界角θは非常に小さく、通常１°以下（例えば０．１°程度）であるため、この右端部１ｂにより形成される焦点は右端部１ｂの端面からかなり離れた位置にある。したがって、従来の図３（ａ）に示したような点／点型のマルチキャピラリＸ線レンズとはかなり異なる様相である。
【００２１】
上記構成を有する本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ１は、右端部１ｂの最外周に位置するキャピラリから出射するＸ線の中で外側に拡がろうとするＸ線はちょうど中心軸Ａに平行に進むことになる。したがって、右端部１ｂの端面全体から出射するＸ線の照射範囲は図１中の符号２で示す範囲となり、その端面の面積とほぼ同一になる。そのため、端面からの距離に関係なくＸ線照射範囲のサイズは同一に保たれる。厳密に言えば、例えば最外周のキャピラリの端面から出射して中心軸Ａに向かって進むＸ線は最終的には中心軸Ａを横切って反対側に飛び出ることになるから、端面から非常に離れた位置では照射範囲のサイズは大きくなる。しかしながら、上述したように臨界角θが小さいためにそうしたことは全く問題とならない。
【００２２】
本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ１をＸ線分析装置に利用することにより、図２に示すように、平板型分光結晶６に無駄なくＸ線を照射することができるようになる。したがって、Ｘ線検出器７に入射するＸ線の強度が増加し、高感度、高精度の分析が可能となる。
【００２３】
なお、上記実施例は本発明の一例であるから、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正又は追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例であるＸ線集束装置の要部の構成図。
【図２】本実施例のＸ線集束装置の応用例であるＸ線検査装置の概略構成図。
【図３】従来知られているマルチキャピラリＸ線レンズの形態例を示す図。
【図４】従来のマルチキャピラリＸ線レンズを用いたＸ線検査装置の概略構成図。
【図５】マルチキャピラリＸ線レンズにおけるＸ線の伝達の原理図。
【図６】従来のマルチキャピラリＸ線レンズの問題点を説明するための図。
【図７】従来のマルチキャピラリＸ線レンズの問題点を説明するための図。
【符号の説明】
【００２５】
１…マルチキャピラリＸ線レンズ
１ａ…左端部
１ｂ…右端部
５…試料
６…分光結晶
７…Ｘ線検出器
【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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【図７】
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