(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線のような高エネルギー電磁放射線のためのコリメータであって、
当該コリメータは、ビーム進路に配置される当該コリメータの開口を形成する複数のＸ線光学素子と、筒とを含み、
前記複数のＸ線光学素子は、当該コリメータの入口側におけるＸ線光学素子と、当該コリメータの出口側におけるＸ線光学素子を有し、
前記の入口側におけるＸ線光学素子と前記の出口側におけるＸ線光学素子との間に位置する前記筒は内壁を有し、
前記Ｘ線光学素子は、放射線のための少なくとも１つの通過開口が設けられるスリット又はホールダイアフラムであり、
前記内壁は、前記Ｘ線光学素子とは異なる材料からなり、
前記の入口側におけるＸ線光学素子の通過開口のエッジ領域は、前記放射線の伝播方向に対して少なくとも部分的に傾斜し、
前記の入口側におけるX線光学素子の通過開口のエッジ領域の傾斜角度は、前記の入口側におけるＸ線光学素子の傾斜したエッジ領域に沿ってグレージング角で進行する放射線が、前記の出口側におけるＸ線光学素子の通過開口に直接入射しないような角度で、かつ
前記の出口側におけるＸ線光学素子の通過開口のエッジ領域は、前記の入口側におけるＸ線光学素子から直接発生する放射線が前記の出口側におけるＸ線光学素子の傾斜したエッジ領域に沿ってグレージング角で通過しない、ように傾斜している、
ことを特徴とする、コリメータ。
【請求項２】
前記Ｘ線光学素子は、互いに一定の距離をおいて配置され、且つ、
前記Ｘ線光学素子のそれぞれには、傾斜したエッジ領域が設けられる、
ことを特徴とする、請求項１記載のコリメータ。
【請求項３】
二次放射線を反射する、散乱させる、又は、生成する壁が前記筒の内側に設けられることを特徴とする、請求項１又は２のうちいずれか一項記載のコリメータ。
【請求項４】
当該コリメータにおいて、前記壁により反射される又は散乱される放射線、又は、二次放射線を除去するために、ビーム直径を制限する更に他のX線光学素子が配置されることを特徴とする、請求項３記載のコリメータ。
【請求項５】
前記の入口側におけるＸ線光学素子と前記の出口側におけるＸ線光学素子は、同じ向きに傾斜することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のコリメータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のコリメータを含むＸ線検出器。
【請求項７】
請求項１乃至5のうちいずれか一項記載のコリメータを含む分光計。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の導入部に開示されるような高エネルギー電磁放射線のコリメータと、請求項７の導入部に開示されるようなＸ線検出器と、請求項８の導入部に開示されるような分光計に係る。
【０００２】
特に、Ｘ線、更に、他の高エネルギー電磁放射線の検出は、例えば、分光測定情報、又は、様々な吸収の領域の画像といったそのような放射線に含まれる情報に関する試験結果が、バックグラウンド放射により、改変されてしまうという問題を発生させる。Ｘ線光学素子が原則的に反射のみで作用し透過では作用しないＸ線範囲において、反射材料にフォトンが入射することにより生成する反射放射線だけでなく、当該の光学系において使用される材料の特性放射線といった二次放射線も検出されることが不可避であり、従って、結果が改変されてしまう。
【０００３】
散乱放射線を減少させるために、例えば、ダイアフラムが用いられる。ダイアフラムには、放射線が通過する小さな開口のみが形成される。しかし、二次放射線又は反射放射線もこの開口を通過することができる。このような妨害となる放射線は、光路に沿って、互いから一定の距離に置かれる一連のダイアフラムが配置されると減少する。しかし、二次放射線は、放射線用の開口の領域においても生成され得ることに留意されたい。これは、放射線が、例えば、ダイアフラムアパーチャの通過開口のエッジ領域との相互作用によるものである。これも、測定結果を改変する放射線を生成し、且つ、測定信号と混合される。連続で配置されるダイアフラム等の数が大きくなると、相互作用の表面領域が大きくなる。従って、妨害となる放射線の発生は、ダイアフラムの数を単純に増加するのでは効果的に防止することができない。
【０００４】
本発明は、上述したような妨害となる放射線を、測定ビームから除去することを目的とする。
【０００５】
この目的は、本発明に従って、請求項１の特徴部に開示されるコリメータと、請求項７の特徴部に開示されるＸ線検出器と、請求項８の特徴部に開示される分光計とによって達成される。有利な実施例は、従属請求項2乃至６に開示される。
【０００６】
エッジ領域に角度がつけられるので、エッジ領域に入射する放射線は、角度が付けられないエッジ領域に入射する場合よりも、特に、Ｘ線である放射線の伝播方向について傾斜された角度で反射される。従って、反射放射線及び二次放射線は共に、実際の情報を含む放射線から除去される。従って、妨害となる成分は除去される。しかし、ダイアフラムの構成全体は、依然として非常に薄いので、ダイアフラム材料との相互作用は僅かでしかない。
【０００７】
通過開口は、ビームの方向において狭くなるように角度が付けられることが有利である。従って、通過開口のエッジゾーンと相互作用する放射線は、平行ビーム進路の場合には、放射線に向かって傾斜する表面に入射し、従って、この表面に入射すると伝播方向からは十分に偏向させられる。従って、そのような偏向放射線又は二次放射線が検出される危険性も低い。
【０００８】
交互に、且つ、互いから一定の距離においてそのようなダイアフラムを複数個配置することが特に、微量成分分析において有利且つ重要である。角度が付けられる表面に沿った光ビームのグレージング入射の場合においては、第１のダイアフラムは、この光ビームを、この光ビームに対して透明な次のダイアフラムに導かないが、これらのダイアフラムの間に配置される筒の壁に導くことで、グレージング角ではなく０より大きい入射角でエッジ面に入射するビームは、壁には反射されるが、次のダイアフラムには反射されないようにするような、角度付けが特に有利である。このことは、特に、固有Ｘ線、つまり、材料に固有のＸ線に関して重要である。何故なら、ダイアフラムは、しばしば同一の材料から形成されるので、第２のダイアフラムは、そのような特性放射線がある場合には、そのような特性放射線を透過してしまうからである。ダイアフラム又は類似のＸ線光学部品間で材料を混合することも、役に立つであろう。ダイアフラム間に好適に選択された距離がある構成は、スペクトルのバックグラウンドの抑圧をかなり改善する。従って、測定精度を顕著に増加することができる。
【０００９】
このような種類のＸ線光学素子は、様々な装置に用いることができる。特に、Ｘ線ビームから発生する情報を試験するＸ線分光計及びＸ線検出器におけるコリメータに用いることができる。微量成分分析は、１つの可能な適用分野である。
【００１０】
Ｘ線光学素子の代替の実施例は、請求項８に従って、ビームの伝播方向において異なる領域が形成される段階部が設けられ、それにより、細長い領域における壁面に入射し、そこから反射又は散乱される、又は、二次放射線を発生させる放射線は、後続の縮小される領域における階段によって反射又は吸収されて、ビーム進路からは遠ざけられる。コリメータに、そのような素子が設けられ得る。上述した素子と、段階的な素子の組合わせも実現可能である。いずれの場合においても、コリメータの入口側と出口側における素子の間には適切な距離が維持されるべきである。素子は、入口側と出口側の間にも配置され得る。
【００１１】
本発明の更なる利点及び詳細は、図面を参照しながら説明する本発明の実施例から明らかとなろう。
【００１２】
図１に示すコリメータ１は、Ｘ線分光計（全体は図示せず）又はＸ線検出器の一部を形成する。このコリメータ１において、Ｘ線７は、検出面２に導かれる。
【００１３】
コリメータ１は、例えば、Ｘ線といった高エネルギー電磁放射線に対し透過モードのみで動作する結像素子として機能する。このために、コリメータ１は、入口ダイアフラム３と、出口ダイアフラム４と、その間に位置付けられる筒５を含む。筒５の内壁６上では、反射、散乱、又は、電磁放射線の二次放射線の他の生成物が、光路８に沿って伝播する。
【００１４】
ダイアフラム３、４は、それぞれ、通過開口３ａ、４ａが設けられ、これらの開口は、例えば、スリット、又は、丸い輪郭で囲まれた通過開口として構成される。エッジ領域３ｂ、４ｂは、ここでは、光軸８と一致する電磁放射線の伝播方向に対して角度が付けられる。
【００１５】
Ｘ線光学素子３、４は、図３に示すように、それぞれのエッジ領域９、１０において異なる角度が形成された状態で設けられ得る。入口側におけるダイアフラム３のエッジ領域９の、光軸８に対する角度αは、グレージング角にて入射する光線ビーム７ａが、出口側においてダイアフラム４上に入射しないが、コリメータの壁の領域６に入射するように選択される。従って、グレージング角では入射しないが、エッジ領域９の表面に対し角度γで反射する放射線は全て、内壁領域６に入射することが保証される。同じことが、角度γで放射する二次放射線についても成り立つ。このことは、固有Ｘ線に対し特に重要であり、固有Ｘ線では、明確な、鋭いピークが、ダイアフラム材料から発生する。出口側におけるダイアフラム４が、入口側におけるダイアフラム３と同じ材料から形成される場合、ダイアフラム４は、そのような特性放射線を透過する。このような種類の特性放射線は、出口側におけるダイアフラム４、又は、同じ材料からなる他のダイアフラムの影響を受けることなくビーム路に残る。しかし、壁６は、通常、異なる材料から形成されるので、そのような特性放射線の吸収を達成することができる。
【００１６】
更に、出口側におけるＸ線光学素子４の通過開口４ａの周りのエッジ領域１０の角度βは、その通過開口に入射するグレージング放射線７ｂは、内壁６から発生しなければならないようにされる。入口ダイアフラム３と出口ダイアフラム４の間の距離Ｌは、適宜選択される。
【００１７】
ホールダイアフラム３、４の形である本構成では、エッジ領域９、１０は、それぞれ、通過領域３ａ、４ａを取り囲む完全な円に沿って角度が付けられる。しかし、通過開口３ａ、４ａの形状に依存して、例えば、スリット形式のダイアフラムの場合、これは不可欠ではない。通過開口３ａ、４ａが、図４に示すように放射線の伝播方向７に縮小することも不可欠ではない。ダイアフラム３又は４のダイアフラム開口３ａ又は４ａの断面を、図２に詳細に示す。放射線１１は、ダイアフラムの材料を貫通するのが分かる。何故なら、放射線１１は、エッジ領域の付近に入るので、局所的に残る実効ダイアフラム厚さＤにより完全に吸収されることができないからである。同様の状況が、図３に示すような反対の環境において発生する。しかし、図３に示す最短の放射線１２は、角度が付けられた表面９、１０に対し略垂直で放射する。この進路は、反対の向きにあるダイアフラムにおける放射線１１の進路より短い。このことは、より多くの蛍光発光とより多くの散乱を発生させ、測定を妨害し得る。
【００１８】
図４に示す構成とは対照的に、コリメータ１に、入口側に全体で１よりも多いダイアフラム３と、出口側に１つのダイアフラム４を設けることも可能である。つまり、複数のダイアフラムからなる構成を、ビーム進路７に設けることが可能である。その場合、各ダイアフラム、又は、ダイアフラムの一部に、角度が付けられたエッジ領域９、１０を設けることが可能である。
【００１９】
Ｘ線光学素子３、４は共に、検出器２で測定される放射線の伝播方向７に対して、ビーム進路７から、高エネルギー電磁波と物質との間に相互作用があるときに、二次放射線として放射する、散乱放射線及び蛍光放射線の放射角γが大きく拡がる。従って、検出器窓２にはそのような妨害となる放射線がほとんど現れない。
【００２０】
図５及び図６は、Ｘ線光学素子３、４の代替として用いることのできるＸ線光学素子１０３、１０４を示す。例えば、コリメータ１における、ダイアフラム１０３、１０４とダイアフラム３、４の組合わせも実現可能である。ダイアフラム３、４、及び、１０３、１０４は、選択されて、Ｘ線検出器又は分光計においても、所望に応じて、用いることが可能である。
【００２１】
図５は、２つの組み立てられるプレート部材１１１、１１２から構成されるダイアフラム１０３を示す。このようなプレート部材１１１、１１２は、異なる材料を含み得る。
【００２２】
発散光１１３が、エッジ領域１０９に入射し、エッジ領域１０９から反射される又はエッジ領域１０９から散乱させられる、又は、角度εでエッジ面１０９から放射する放射線１１３ｂが得られるよう二次放射線を生成すると、この放射線１１３ｂは、ダイアフラム１０３又は１０４の縮小される領域に入射する。この領域において、放射線１１３ｂは、散乱して戻るか又は反射され、従って、放射線１１３ｂは、ビーム進路７から除去される。短いエッジ領域１１０の領域における材料での吸収も可能である。吸収は、第２のプレート１１２が、第１のプレート部材１１１の材料以外の材料で形成される場合に、特に効果的である。何故なら、エッジ領域１０９において生成される材料の特性放射線も、プレート部材１１２において吸収されることが可能だからである。
【００２３】
図６に示すように、ダイアフラム１０４を１つの部品として構成することも可能である。エッジ領域１１０の縮小部において起こる吸収過程の効果は、比較的小さいので、このようなダイアフラム、又は、同じ材料の２つのプレート部材１１１、１１２を含むダイアフラム１０３は、エッジ領域１０９における散乱放射線又は反射放射線、又は、二次放射線を抑圧するのに適している。
【００２４】
このような種類のＸ線光学素子３、４、１０３、及び１０４は、例えば、微量成分分析のための分光計、又は、例えば、空間分解法でＸ線の様々な吸収反応に関連する情報を獲得するためのＸ線検出器に使用することが一般的に知られている。Ｘ線検出器又は分光計、又は、同様の高エネルギー放射線を用いる分光計において特に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】請求項１に記載する２つのＸ線光学素子を有するＸ線検出器又は分光計の一部としてのコリメータを示す図である。
【図２】Ｘ線光学素子の第１の実施例を示す断面図である。
【図３】Ｘ線光学素子の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】Ｘ線がエッジゾーン上のグレージング角に入射する、図１の装置の詳細を示す拡大図である。
【図５】２つのプレート部材からなるＸ線光学素子の代替の実施例を示す断面図である。
【図６】図５の実施例に類似し、且つ、段階的な光学素子が１つの部品として構成される実施例を示す図である。
【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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