(57)【要約】【課題】所定の光軸にマルチキャピラリＸ線レンズを設置する際、保護ケースの中心軸に合わせて設置することが可能なマルチキャピラリＸ線レンズ用の保護ケースを提供する。【解決手段】本発明に係るマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースは、マルチキャピラリＸ線レンズの周囲を覆う保護管１０と、保護管１０の外周に設けた外管１２と、該外管１２の内側の保護管１０の傾きを調整する調整手段としての調整ねじ１３と、有することを特徴とする。本発明の保護ケースは、調整ねじ１３を用いて外管１２の内側の保護管１０の傾きを調整することで、保護管１０の内部のマルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と外管１２の中心軸Ａ4の相対的傾きを調整することができる。そのため、調整ねじ１３を用いて予めこれらの軸を調整しておけば、最も外側に位置する外管１２の中心軸Ａ4を、光軸を合わせる際の基準にすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャピラリＸ線レンズの周囲を覆う保護管と、
前記保護管の外周に設けた外管と、
前記外管内における前記保護管の傾きを調整するための調整手段と、
を有することを特徴とするマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケース。
【請求項２】
前記保護管が、前記マルチキャピラリＸ線レンズの入射焦点側に円錐形状の円錐部を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケース。
【請求項３】
前記外管が、前記保護管の前記円錐部以外を覆っていることを特徴とする請求項２に記載のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケース。
【請求項４】
前記外管が、前記円錐部の表面を入射焦点側からその出射側に延ばした面より出射側に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケース。
【請求項５】
前記外管が、前記マルチキャピラリＸ線レンズの入射焦点から前記保護管の入射側端面への最大の入射角度を傾斜角度とする、入射焦点を頂点とする円錐の表面より出射側に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線分光器等で用いられるマルチキャピラリＸ線レンズを保護するための保護ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）では、0.1〜30keV程度の中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、それによって試料から放出される固有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して試料の表面構造を観察するが、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販売されている。
【０００３】
この種のＸ線分析装置では、試料面上のほぼ一点とみなせる微小領域から放出される固有Ｘ線を効率良く分光するためのＸ線分光器として、従来、図８に示すような構成が広く利用されている（例えば特許文献１を参照）。このＸ線分光器では、試料１上で電子線が照射される微小領域２と湾曲分光結晶４とＸ線検出器６（及びスリット５）とを同一基準面（図の紙面）上のローランド円３上に配置し、試料１上の微小領域２を固定点として、湾曲分光結晶４及びＸ線検出器６をリンク機構等の図示しない移動手段によってローランド円３に沿って移動させる。この湾曲分光結晶４及びＸ線検出器６の位置によって分光波長が決まるから、それらの移動によって波長走査を行って元素の種類を特定する。
【０００４】
しかしながら、図７に示す構造のＸ線分光器では、湾曲分光結晶４を移動させると、湾曲分光結晶４と試料１の相対位置及び方向が変化するため、試料から放射されるＸ線の取り出し角が変化し、分析精度及びデータ解析に支障をきたしてしまう。これを防ぐため、実際には図９に示す構造を用いている（例えば特許文献２を参照）。図９の湾曲結晶Ｘ線分光器では、Ｘ線の取り出し角が一定に保たれるよう、湾曲分光結晶４が微小領域２を通る直線９上を移動するように構成されている。従って、湾曲分光結晶４の移動に伴い、ローランド円３の中心位置が移動し、Ｘ線検出器６もこの中心位置が移動したローランド円上で分光結晶と所定の角度関係を保つように移動することになる。この結晶直進型湾曲分光結晶Ｘ線分光器は、Ｘ線の取り出し角が一定であることや、試料１から湾曲分光結晶４までの距離が波長に比例すること等の利点があるが、これらを連動して移動させるための機構が複雑で高い精度が要求されると共に、各部の配置に厳しい制約があり、設計自由度が非常に低い、といった問題がある。
【０００５】
これに対し、特許文献２に記載されているマルチキャピラリＸ線レンズ（ポリキャピラリと呼ばれることもある）分光器は、機構が単純であるにも関わらず、高い測定精度と設計自由度を有するものとして注目されているＸ線分光器である。
【０００６】
マルチキャピラリＸ線レンズとは、内径が数μmから十数μm程度、肉厚が数サブμmから数μm程度の硼珪酸ガラス等から成る細管（キャピラリ）を多数（例えば数千から数十万本）束ねた構造を有し、各キャピラリの内側に入射されたＸ線がそのガラス壁の内周面を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（例えば特許文献２を参照）。マルチキャピラリＸ線レンズには種々の形態があるが、特許文献２のマルチキャピラリＸ線レンズ分光器に用いられているものは、ほぼ点とみなし得る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、出射側端面から平行ビームを出射する、点−平行型と呼ばれるものである。
【０００７】
マルチキャピラリＸ線レンズ分光器の構造を図１０に示す。マルチキャピラリＸ線レンズ分光器では、試料１上の微小領域２から出射した固有Ｘ線をマルチキャピラリＸ線レンズ７で集光し、平行光化して平板分光結晶８に導入し波長分散させ、この分散光をＸ線検出器６により検出する。この構成では、分光波長を走査する際には、平板分光結晶８が紙面に垂直な軸Ｐを中心に回転駆動され、Ｘ線検出器６も軸Ｐを中心にして平板分光結晶８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。
【０００８】
マルチキャピラリＸ線レンズ分光器では、Ｘ線の取り出し角が常に一定に保たれるため、図８や図９の湾曲分光結晶Ｘ線分光器のように分光結晶を移動させる必要がなく、平板分光結晶とＸ線検出器が倍角の関係(θ,2θ)を保つようにそれぞれ回転駆動させるだけで良い。また、ローランド円上に試料、分光結晶、Ｘ線検出器を配置させる必要もないため、設計自由度が高く、試料や設置スペース等の制約から、湾曲分光結晶Ｘ線分光器ではＸ線分析装置の設計が困難な場合でも比較的応用が利くという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３６６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２３３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、マルチキャピラリＸ線レンズは非常に多数のキャピラリを束ねた構造上、マルチキャピラリＸ線レンズが実効的にＸ線を集光・平行光化する軸（以下、「実効軸」と称す）と外径から判断される軸の間にずれが生じることがある。
【００１１】
また、マルチキャピラリＸ線レンズは内径が数μmから十数μm程度、肉厚が数サブμmから数μm程度のガラス細管から成るため、機械的衝撃に弱く壊れやすい。そのため、マルチキャピラリＸ線レンズを保護ケースの中に収容し、外部の衝撃から保護する必要がある。この保護ケースには、マルチキャピラリＸ線レンズを収容する際にキャピラリが破壊されないように、マルチキャピラリＸ線レンズの径（束ねられたキャピラリ全体の径）に対して十分に内径に余裕がある管が用いられ、保護ケース内にマルチキャピラリＸ線レンズを収容した後、樹脂等により封入・固定される。
【００１２】
しかしながら、保護ケースの内径がマルチキャピラリＸ線レンズの径に対して十分に余裕があることから、保護ケース内に収容したマルチキャピラリＸ線レンズに遊びが生じ、マルチキャピラリＸ線レンズを保護ケースに固定する際にマルチキャピラリＸ線レンズの（外径から判断される）中心軸と保護ケースの中心軸の間にもずれが生じてしまう。
このように、マルチキャピラリＸ線レンズは2種類の軸ずれが生じるため、その実効軸が外径から判断できなくなるという問題がある。
【００１３】
特に、マルチキャピラリＸ線レンズをＸ線分光器等の装置に取り付ける際には、保護ケースの中心軸が基準になることが多い。ここで、マルチキャピラリＸ線レンズの実効軸が保護ケースの中心軸と平行を保ったまま多少ずれることは、Ｘ線分光器で用いられるマルチキャピラリＸ線レンズの出射Ｘ線が幅のある平行光であることから特に問題にならないが、この2つの軸の傾きにずれが生じた場合には、分光器内部の光軸がずれ、分析精度が低下してしまう。
【００１４】
また、マルチキャピラリＸ線レンズの実効軸と保護ケースの中心軸のずれは製品毎に異なるため、例えば分光器を製造する際には、保護ケース内に収容されたマルチキャピラリＸ線レンズを分光器に実際に装着した後、分光器毎に1つ1つマルチキャピラリＸ線レンズの実効軸と保護ケースの中心軸のずれを調整する必要がある。また、製造後の分光器に対して光軸調整が必要になったときにも、マルチキャピラリＸ線レンズの実効軸と保護ケースの中心軸のずれを確認するといった作業が必要となる。
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、所定の光軸にマルチキャピラリＸ線レンズを設置する際、保護ケースの中心軸に合わせて設置することが可能なマルチキャピラリＸ線レンズ用の保護ケースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために成された本発明に係るマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースは、
マルチキャピラリＸ線レンズの周囲を覆う保護管と、
前記保護管の外周に設けた外管と、
前記外管内における前記保護管の傾きを調整するための調整手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースは、マルチキャピラリＸ線レンズを保護する保護管の外周に外管を設けると共に、該外管の内側に位置する保護管の傾きを調整するための調整手段を設けたものである。保護管内においてマルチキャピラリＸ線レンズの実効軸は固定されているため、この調整手段により、外管の中心軸とマルチキャピラリＸ線レンズの実効軸の相対的傾きを調整することができる。従って、外管の中心軸とマルチキャピラリＸ線レンズの実効軸の間の傾きのずれを予め調整しておけば、マルチキャピラリＸ線レンズの実効軸とマルチキャピラリＸ線レンズの中心軸の間、及び／又はマルチキャピラリＸ線レンズの中心軸と保護管の中心軸の間でずれが生じていたとしても、最も外側に位置する外管の中心軸を光軸合わせの基準とすることができる。そのため、Ｘ線分光器等の所定の光軸にマルチキャピラリＸ線レンズを搭載する際、光軸調整の手間を大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】マルチキャピラリＸ線レンズの構造図。
【図２】従来用いられるマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースを示す概略断面図。
【図３】本発明に係るマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースの一実施例を示す概略断面図。
【図４】試料上の微小領域近傍における電子光学系及びマルチキャピラリＸ線レンズの位置関係を示す拡大図。
【図５】本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースの変形例を示す概略断面図。
【図６】本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースの変形例を示す概略断面図。
【図７】本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースの変形例を示す概略断面図。
【図８】湾曲分光結晶Ｘ線分光器の概略構成図。
【図９】結晶直進型湾曲分光結晶Ｘ線分光器の概略構成図。
【図１０】マルチキャピラリＸ線レンズ分光器の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースの一実施例を、図１〜３を参照して説明する。なお、図１はマルチキャピラリＸ線レンズの構造図、図２は従来用いられるマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースを示す概略断面図、図３は本実施例のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースを示す概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、マルチキャピラリＸ線レンズは、(a)点−平行型と(b)点−点型の2種類に大別される。ここで、点−平行型とは焦点Ｆ1から入射した光を内部で平行光化して出射するものであり、点−点型とは焦点Ｆ1から入射した光を焦点Ｆ2に出射するものである。以下では(a)の点−平行型のマルチキャピラリＸ線レンズ７ａを用いて本発明の実施例を説明するが、(b)の点−点型のマルチキャピラリＸ線レンズ７ｂに対しても同様に本発明を適用することができる。
【００２１】
図２は、マルチキャピラリＸ線レンズに従来用いられる保護ケースを示したものである。この保護ケースは、金属製の保護管１０の内部にマルチキャピラリＸ線レンズ７を収容し、その後、保護管１０の内部を樹脂等の固定部材１１で固定したものである。この従来型のマルチキャピラリＸ線レンズ用保護ケースでは、上記のように、マルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1とその外径から判断される中心軸Ａ2の間のずれ、及びマルチキャピラリＸ線レンズ７の中心軸Ａ2と保護管１０の中心軸Ａ3の間のずれの2種類の軸ずれから、マルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と保護管１０の中心軸Ａ3の間にずれが生じることが避けがたいという問題がある。
【００２２】
これに対し、図３に示す本実施例の保護ケースは、保護管１０の外周に設けた外管１２と、外管１２に取り付けた、該外管１２の内側の保護管１０の傾きを調整するための調整手段としての調整ねじ１３と、を有することを特徴とするものである。本実施例の保護ケースでは、調整ねじ１３を用いて外管１２の内側の保護管１０の傾きを調整することにより、保護管１０の内部のマルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と外管１２の中心軸Ａ4の相対的傾きを調整することができる。そのため、マルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と外管１２の中心軸Ａ4の間の傾きのずれを調整ねじ１３により予め調整しておけば、マルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と保護管１０の中心軸Ａ2の間、又はマルチキャピラリＸ線レンズ７の中心軸Ａ2と保護管１０の中心軸Ａ3の間で傾きが生じていたとしても、最も外側に位置する外管１２の中心軸Ａ4を光軸合わせの基準とすることができる。
【００２３】
なお、本実施例の保護ケースにおいて、マルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と外管１２の中心軸Ａ4を平行にするには、例えば、マルチキャピラリＸ線レンズ７にＸ線を入射し、その出射光をＸ線レンズで撮影する一方、Ｘ線カメラを外管１２の中心軸Ａ4に平行に移動させ、該中心軸Ａ4に直交する断面のＸ線画像を複数枚取得して各Ｘ線画像のずれを補正するように、調整ねじ１３により保護管１０内のマルチキャピラリＸ線レンズ７の傾きを調整すれば良い。
【００２４】
このようにマルチキャピラリＸ線レンズ７の実効軸Ａ1と外管１２の中心軸Ａ4の傾きを調整した後は、保護ケースの外管１２の中心軸Ａ4に合わせて、所定の光軸にマルチキャピラリＸ線レンズ７を設置すれば良い。
【００２５】
以上が本発明の基本構成であるが、マルチキャピラリＸ線レンズの用途に合わせて、以下の変形例を用いることもできる。
【００２６】
マルチキャピラリＸ線レンズは、Ｘ線源から発生するＸ線をより効率的に集光するため、Ｘ線源の直近に配置することが多い。しかしながら、図４に示すように、マルチキャピラリＸ線レンズ７を微小領域２に近づければ近づけるほど、マルチキャピラリＸ線レンズ７が対物レンズ３０等の電子光学系と干渉する。
【００２７】
図２の従来例では、マルチキャピラリＸ線レンズ７の形状に合わせて保護管１０の焦点側先端を円錐状に細くすることで、保護管１０を電子光学系と干渉させずに、できるだけマルチキャピラリＸ線レンズ７を微小領域２に近づけられるようにしている。しかしながら、本発明において外管１２の焦点側先端を保護管１０と同様に円錐状にすると、保護管１０の焦点側先端の位置がほぼ固定され、本発明の特徴である軸調整の自由度が減少してしまう。一方、円筒形状のままで外管１２が保護管１０の円錐状の領域１０１（以下、「円錐部」とする）まで覆うと、外管１２が電子光学系と干渉することによりＸ線の取り出し角が低下するという問題がある。これらの問題を避けるためには、図５に示すように、外管１２が保護管１０の円錐部１０１以外を覆うようにすれば良い。
【００２８】
また、外管１２の電子光学系への干渉を避けつつ、Ｘ線の取り出し角を更に大きくするには、円錐部１０１の表面を入射焦点側から出射側に延ばした面２０より出射側に外管１２を配置させる（図６）ことや、マルチキャピラリＸ線レンズの入射焦点Ｆ1から保護管１０の入射側端面Ｓへの最大の入射角度を傾斜角度とする、入射焦点Ｆ1を頂点する円錐の表面２１より出射側に外管１２を配置させる（図７(a)）ことが望ましい。なお、図７(a)は保護管１０が円錐部１０１を有する場合を示したものであるが、円錐部１０１を有しない場合も同様である（図７(b)）。また、以上の実施例では、調整ねじ１３を配置しやすくするために、保護管１０と外管１２の出射側がマルチキャピラリＸ線レンズ７より延びるように構成されていても良い（例えば図６及び図７(a)を参照）。
【００２９】
なお、上記実施例は本発明の一例であり、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自明である。
【符号の説明】
【００３０】
１…試料
２…微小領域
３…ローランド円
４…湾曲分光結晶
５…スリット
６…Ｘ線検出器
７、７ａ、７ｂ…マルチキャピラリＸ線レンズ
８…平板分光結晶
９…湾曲分光結晶が移動する線上を示す直線
１０…保護管
１０１…円錐部
１１…固定部材
１２…外管
１３…調整ねじ（調整手段）
２０…面
２１…円錐
３０…対物レンズ
Ａ1…マルチキャピラリＸ線レンズの実効軸
Ａ2…マルチキャピラリＸ線レンズの外径から判断される中心軸
Ａ3…保護管の中心軸
Ａ4…外管の中心軸
Ｆ1…入射焦点
Ｆ2…出射焦点
Ｐ…回転軸
Ｓ…保護管の入射側端面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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