CN101390172B - X射线聚焦元件及x射线照射装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置，能延长从射出侧开口端至被检查体的作动距离，而且，不论被检查体的大小如何都能对被检查体进行分析即荧光X射线分析和X射线衍射分析。X射线屏蔽构件(23)从与射入侧开口端的口径(毛细管(20)外径)大致相同口径的环形构件(232)向环形构件(23)中心设置支承X射线屏蔽构件的三根支承构件(233)，将环形构件(232)固定于毛细管(20)。环形构件(232)、支承构件(233)、X射线屏蔽构件(23)用钽、钨、钼等对X射线进行屏蔽的金属通过一体成形而形成。X射线屏蔽构件(23)的轴向尺寸(厚度)设定成足以屏蔽X射线的尺寸。

Description

X射线聚焦元件及X射线照射装置

技术领域

本发明涉及具有管状体的、在管状体内对射入的X射线进行反射并使反射后的X射线射出聚焦的X射线聚焦元件及具有该X射线元件的X射线照射装置。 

背景技术

在诸如材料的研发或生物体检查等研究开发，或者诸如异物分析或产品不良解析之类质量管理等各种用途中，使用X射线分析装置，对试样照射X射线，检测从试样释放出的荧光X射线、穿透试样的穿透X射线、或衍射X射线等，分析试样的内部组成及晶体结构等。X射线分析装置有一种用X射线反射镜使自X射线源射出的X射线反射、聚焦后再照射到试样上的装置。 

但是，在X射线分析装置采用X射线反射镜时，存在以下的问题，例如，为了使照射试样的X射线束径聚焦成1μm左右，要求反射镜表面有极高的加工精度以防止X射线反射镜表面的散射，同时，要对温度进行控制以抑制因射入反射镜表面的X射线的能量所产生的热畸变的影响。为了解决上述问题所使用的X射线导管(毛细管)因为用细长的玻璃管构成，所以能利用轴对称结构抑制热畸变的影响，并能以简单的结构聚焦高密度的X射线。 

例如，曾提出过一种X射线导管的方案，即从X射线导管的一开口端射入X射线，使射入的X射线在X射线导管内表面全反射，从另一开口端朝试样射出并聚焦。 

另外，还知道通过将X射线导管内表面做成旋转抛物面或旋转椭圆面，从而能进一步提高X射线的聚焦能力(参照专利文献1)。 

专利文献1：特开2001-85192号公报但是，在专利文献1的X射线导管中，由于两端开口，所以为了防止从一开口端射入的X射线在X射线导管内不反射而直接从另一开口端射出，要减小射出侧开口端的口径。但是，在将射出侧开口端的口径减小时，至射出的X射线聚焦为止的距离就缩短，无法充分确保从射出侧的开口端至被检查体的工作距离(WD)(例如，0.1mm左右)。因此存在如下一些问题等：不能对表面有凹凸的试样(被检查体)进行分析、不能确保从试样释放出的荧光X射线的读取角、以及因不能使试样旋转或倾斜而不能充分地进行X射线衍射分析。 

发明内容

本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置，这种X射线聚焦元件，通过将管状体的射入侧开口端口径做得比所述射出侧开口端口径大，并具有X射线屏蔽构件，该X射线屏蔽构件的口径尺寸与该射出侧开口端的口径尺寸大致相同，该X射线屏蔽构件的口径沿X射线的射入侧减少，其中心位于所述管状体的轴上，从而能延长从射出侧开口端至被检查体的作动距离，同时，无论被检查体的大小如何都能对表面有凹凸的被检查体进行分析，即荧光X射线分析及X射线衍射分析。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件，通过用从固定于射入侧开口端附近的环形构件朝X射线屏蔽构件的中心配置的多个支承构件支承X射线屏蔽构件，从而能用简单的结构屏蔽不需要的X射线。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件的所述X射线屏蔽构件，是朝X射线的射入侧缩径而成的板状体，从而能防止不需要的散射X射线射入。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件的所述X射线屏蔽构件，其X射线的入射面做成部分球面，从而能防止不需要的散射X射线射入。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件的所述X射线屏蔽构件构成球状体，在所述管状体的内表面和所述X射线屏蔽构件表面之间具有将该X射线屏蔽构件固定于所述管状体上的多个固定构件，从而能容易地将X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件的所述固定构件是球状体，从而能用简单的结构容易地将X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X射线照射装置。这种X射线聚焦元件的所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离配置的棒状体，从而能用简单的结构容易地将X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

另外，本发明的其它目的在于提供一种X射线聚焦元件及具有该X射线聚焦元件的X 射线照射装置。这种X射线聚焦元件具有将所述X射线屏蔽构件固定在所述射入侧开口端的X射线穿透片，从而能用简单的结构屏蔽不需要的X射线，同时能聚焦更多的X射线。 

第1发明的X射线聚焦元件，具有管状体，在所述管状体的内表面反射从一侧开口端射入的X射线，再自另一侧开口端射出反射后的X射线并进行聚焦，该X射线聚焦元件的特点是，射入侧开口端的口径大于射出侧开口端的口径，并具有含有与该射出侧开口端的口径尺寸大致相同的口径、中心配置于所述管状体的轴上的X射线屏蔽构件。 

第2发明的X射线聚焦元件的特点为，在第1发明中，包括：固定于所述射入侧开口端附近的环形构件；以及从该环形构件朝所述X射线屏蔽构件的中心配置、支承该X射线屏蔽构件的多个支承构件。 

第3发明的X射线聚焦元件的特点为，在第2发明中，所述X射线屏蔽构件是朝X射线的射入侧缩径而成的板状体。 

第4发明的X射线聚焦元件的特点为，在第2发明中，所述X射线屏蔽构件其X射线的入射面构成部分球面。 

第5发明的X射线聚焦元件的特点为，在第1发明中，所述X射线屏蔽构件构成球状体，在所述管状体的内表面和所述X射线屏蔽构件表面之间具有将该X射线屏蔽构件固定于所述管状体上的多个固定构件。 

第6发明的X射线聚焦元件的特点为，在第5发明中，所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔配置的球状体。 

第7发明的X射线聚焦元件的特点为，在第5发明中，所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离、与所述管状体的轴向大致平行配置的棒状体。 

第8发明的X射线聚焦元件的特点为，在第1发明中，具有将所述X射线屏蔽构件固定于所述射入侧开口端的X射线穿透片。 

第9发明的X射线照射装置，具有将X射线源射出的X射线聚焦的X射线聚焦元件，照射聚焦后的X射线，该X射线照射装置的特点是，所述X射线聚焦元件是第1发明至第8发明中任一发明的X射线聚焦元件。 

对于第1发明及第9发明，管状体的内表面构成为例如绕管状体的轴的旋转抛物面或旋转椭圆面。从射入侧开口端与管状体的轴平行射入的X射线在以小于全反射临界角的入射角而射向管状体内表面时，在管状体内表面全反射，并从射出侧开口端射出，使其聚焦成由管状体内表面的旋转抛物面或旋转椭圆面构成的焦点。管状体的射入侧开口端口径做得比所述射出侧开口端口径大，并配置具有含有与该射出侧开口端口径尺寸大致相同的口 径、且中心处于所述管状体的轴上的X射线屏蔽构件。由此，所述X射线屏蔽构件将不由管状体内表面反射而欲原样地通过管状体内的射入X射线予以屏蔽，防止其直接从射出侧开口端射出。另外，未被X射线屏蔽构件屏蔽的射入X射线在管状体内表面全反射并聚焦成焦点地从射出侧开口端射出。 

另外，管状体的射出侧开口端口径是与X射线屏蔽构件口径大致相同的尺寸，由此，为了对被检查体照射细微的X射线束，不需要将管状体的射出侧开口端口径做成微小的尺寸，而加大管状体的射出侧开口端口径，延长从射出侧开口端至X射线聚焦的焦点的距离即作动距离。 

对于第2发明及第9发明，从环形构件开朝所述X射线屏蔽构件的中心设置支承X射线屏蔽构件的多个支承构件，将所述环形构件固定于所述射入侧开口端附近。由此，以使X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上状态将X射线屏蔽构件固定于管状体。 

对于第3发明及第9发明，所述X射线屏蔽构件是板状体，且朝X射线的射入侧缩径。X射线屏蔽构件的口径因为小于射入侧开口端口径，所以从射入侧开口端射入的X射线在沿X射线屏蔽构件轴向的侧面反射，有时成为不需要的散射X射线，X射线屏蔽构件的轴向尺寸越大，散射X射线就增加，通过使X射线屏蔽构件朝着X射线射入侧缩径，从而大大改变射入的X射线的行进方向，防止所述侧面反射的不需要的散射X射线进入管状体的内表面。 

对于第4发明及第9发明，通过将X射线的入射面做成部分球面，从而排除与X射线屏蔽构件轴向平行的侧面部分。由此，防止射入X射线屏蔽构件的X射线作为不需要的散射X射线进入管状体的内表面。 

对于第5发明及第9发明，所述X射线屏蔽构件做成球状体。在所述管状体的内表面和该X射线屏蔽构件表面之间设置多个将该X射线屏蔽构件固定于所述管状体的固定构件。由此，容易将X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

对于第6发明及第9发明，所述固定构件为沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离配置的球状体。由此，在将球状体的直径做成相同时，所述X射线屏蔽构件的中心被配置于管状体的轴上。 

对于第7发明及第9发明，所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离、并与所述管状体的轴向大致平行配置的棒状体。由此，在将棒状体的直径或厚度做成相同时，所述X射线屏蔽构件的中心被配置于管状体的轴上。 

对于第8发明及第9发明，具有将所述X射线屏蔽构件固定于所述射入侧开口端的X射线穿透片。由此，不需要的X射线由所述X射线屏蔽构件屏蔽，同时，利用所述X射线穿透片让更多的X射线通过。 

对于第1发明及第9发明，由于管状体的射入侧开口端口径大于所述射出侧开口端口径，并具有含有与该射出侧开口端口径尺寸大致相同的口径、中心配置于管状体的轴上的X射线屏蔽构件，因此，射入的X射线不会不在管状体内表面全反射而直接从射出侧开口端射出，可加大射出侧开口端口径，能延长从射出侧开口端至被检查体的距离即作动距离。另外，通过延长作动距离，即使在被检查体表面有凹凸时，仍能对被检查体的想要检查的部位照射X射线，能充分确保从被检查体释放出的荧光X射线的读取角，能使被检查体旋转所需角度或移动所需距离，所以，无论被检查体的大小如何都能对被检查体进行分析，即荧光X射线分析、X射线衍射分析。 

对于第2发明及第9发明，由于用从固定于射入侧开口端附近的环形构件朝X射线屏蔽构件的中心设置的多个支承构件支承X射线屏蔽构件，因此能用简单的结构屏蔽不需要的X射线。 

对于第3发明及第9发明，由于所述X射线屏蔽构件是朝X射线的射入侧缩径的板状体，因此能防止射入不需要的散射X射线。 

对于第4发明及第9发明，由于所述X射线屏蔽构件的X射线入射面做成部分球面。因此能防止射入不需要的散射X射线。 

对于第5发明及第9发明，由于所述X射线屏蔽构件做成球状体，在所述管状体内表面和该X射线屏蔽构件表面之间具有多个将该X射线屏蔽构件固定于所述管状体的固定构件，因此能容易地将X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

对于第6发明及第9发明，由于所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离配置的球状体，因此能容易地将所述X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

对于第7发明及第9发明，由于所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离、并与所述管状体的轴向大致平行配置的棒状体，因此能容易地将所述X射线屏蔽构件的中心配置于管状体的轴上。 

对于第8发明及第9发明，由于具有将所述X射线屏蔽构件固定于所述射入侧开口端的X射线穿透片，因此用简单的简单屏蔽不需要的X射线，同时能聚焦更多的X射线。 

附图说明

图1为表示具有本发明的X射线聚焦元件的X射线分析装置结构的方框图。 

图2为X射线聚焦元件的外观立体图。 

图3为表示毛细管的纵向剖视的示意图。 

图4为表示X射线屏蔽构件形状的说明图。 

图5为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。 

图6为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。 

图7为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。 

图8为表示固定构件其它形状的说明图。 

图9为表示X射线屏蔽构件的其它固定例子的说明图。 

标号说明 

2是X射线聚焦元件，20是毛细管，21是射出侧开口端，22是射入侧开口端，23、24、25、26、29是X射线屏蔽构件，30是树脂膜，232、242、252是环形构件，233、243、253是支承构件，27、28是固定构件 

具体实施方式

实施方式1 

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为表示具有本发明的X射线聚焦元件的X射线分析装置结构的方框图。图中，1为控制X射线开/关及输出强度用的X射线快门及滤镜。X射线聚焦元件2安装在X射线快门及滤镜1上。从X射线快门及滤镜1输出的平行X射线射入X射线聚焦元件2，X射线聚焦元件2使射入的X射线在X射线聚焦元件2内表面全反射后射出，并将其一边收缩成例如直径1μm的细小射线束一边引向设置于试样台12附近的开口部15。 

开口部15是用X射线穿透体14封住的空间，开口部15内为真空。在这种情况下，通过用X射线穿透体14分隔试样台12和开口部15，从而在开口部15内形成真空的空间，但开口部15可以敞开与大气相通，也可以将包括试样台12在内的整个空间设成真空空间。但是，X射线照射空间最好保持真空，以防止二次X射线的衰减等。 

开口部15上配置有X射线聚焦元件2的射出侧开口端。另外，在开口部15上还配置有对从已照射过X射线的试样(被检查体)13释放出的荧光X射线进行检测的荧光X射线检测器8的顶端部。另外，在开口部15上还设置有对配置于试样台12的试样13进行拍摄的摄像装置11的感光部。 

在X射线穿透体14的下侧例如配置有环形即检测衍射X射线的衍射X射线检测器9， 在试样台12的配置试样13的相反侧配置有对穿透试样13后的穿透X射线进行检测的穿透X射线检测器10。还有，衍射X射线检测器9并不限于环形，也可以是除了环形以外的形状。 

在试样台12上装有电动机7，电动机7使试样台12朝与试样台12的试样13设置面平行正交的两个方向(X方向及Y方向)移动，同时，使X射线对试样13的照射方向旋转所需角度。另外，电动机7使试样台12向试样台12的试样13设置面的法线方向移动，调节与开口部15间的距离。再有，在进行衍射X射线的分析时，还采用对R、θ、φ的三轴进行旋转的工作台(图中未示出)。 

电动机7与工作台控制器6连接，工作台控制器6通过控制电动机7而对配置于试样台12的试样13进行位置控制。 

X射线快门及滤镜1连接有X射线控制器3，X射线控制器3对快门进行开闭及对滤镜进行切换，控制X射线的开/关及输出强度。 

摄像装置11、X射线控制器3、工作台控制器6连接有数据处理部5，数据处理部5通过通信接口部(图中未示出)向摄像装置11、X射线控制器3及工作台控制器6发送控制信号，控制摄像装置11、X射线控制器3及工作台控制器6的动作。另外，数据处理部5通过通信接口部连接着计算机4、荧光X射线检测器8、衍射X射线检测器9、穿透X射线检测器10。 

数据处理部5在从计算机4接收到X射线快门及滤镜1的控制参数时，生成与接收到的控制参数对应的控制信号，再发送到X射线控制器3。X射线控制器3根据接收到的控制信号而控制X射线快门及滤镜1所产生的X射线的开/关，同时控制输出强度。 

另外，数据处理部5在从计算机4接收到摄像装置11的控制参数时，生成与接收到的控制参数对应的控制信号，再发送到摄像装置11。摄像装置11根据接收到的控制信号而对配置于试样台12的试样13进行拍摄，向计算机4发送所摄的图像(包括静止图像)。 

另外，数据处理部5在从计算机4接收到试样台12的控制参数时，生成与接收到的控制参数对应的控制信号，再发送到工作台控制器6。工作台控制器6根据接收到的控制信号驱动电动机7，使试样台12移动或旋转。例如，数据处理部5向计算机4发送摄像装置11拍摄的试样的摄像图像，使所摄图像在计算机4的显示部(图中未示出)上显示画面，通过操作画面上的操作键，数据处理部5就从计算机4接收试样台12的控制参数。由此，能边看计算机4显示部所显示的试料13的被摄图像，边控制试样13的位置。 

另外，数据处理部5通过通信接口部(图中未示出)接收由荧光X射线检测器8、衍 射X射线检测器9、穿透X射线检测器10所检测出的检测信号，并根据接收到的检测信号进行规定的数据处理，向计算机4输出处理结果。 

计算机4包括CPU、RAM、存储各种数据的存储部、在数据处理部5等单元间进行数据通信用的通信部、鼠标、键盘等输入输出部、显示装置等显示部(图中均未示出)等。根据数据处理部5输出的数据，对试样13进行规定的分析处理，在显示部上显示分析结果，或存于存储部(图中未示出)。 

图2为X射线聚焦元件2的外观立体图。X射线聚焦元件2包括玻璃制的毛细管(管状体)20和后述的X射线屏蔽构件23。毛细管20的轴向长度例如为100mm、200mm。射入X射线的射入侧的毛细管20口径例如为5mm，射入侧开口端22的口径为1mm左右。另外，射出X射线的射出侧的毛细管20直径例如为4.6mm，射出侧开口端21的口径为0.6mm左右。 

图3为表示毛细管20纵向剖视的示意图。如图中所示，设毛细管20的轴为x轴，毛细管20的一径向为y轴。毛细管20做成绕x轴的旋转对称，毛细管20内表面20a做成旋转抛物面。毛细管20射入侧开口端22的口径φ2做得比射出侧开口端21的口径φ1大(φ2＞φ1)，将具有与射出侧开口端21口径φ1相同口径的圆板状的X射线屏蔽构件23设置于毛细管20的射入侧开口端22附近。 

从射入侧开口端22与毛细管20的轴(x轴)平行射入的X射线以入射角θ射向毛细管20a内表面，在入射角θ小于全反射临界角θc时，在毛细管内表面20a全反射，自射出侧开口端21射出并聚焦成焦点F。以轴(x轴)为中心射入口径φ1内的X射线被X射线屏蔽构件23屏蔽。由此，从射入侧开口端22射入的X射线全都在毛细管内表面20a全反射，自射出侧开口端21射出并聚焦成焦点F(试样13的位置)(例如X射线束径为1μm左右)，不会不在毛细管内表面20全反射而直接从射出侧开口端21射出。 

设毛细管内表面20a的抛物面为y²＝4ax。设射入侧开口端的点P2的坐标为P2(x2、y2)、设射出侧开口端的点P1的坐标为P1(x1、y1)、和点P1处的与x轴构成的夹角为θ、抛物面的焦点F的坐标为F(a、0)。 

如数学式(1)所示，通过将y²＝4ax对x微分，a由式(1)表示。这里，y’因为用式(2)表示，所以y’能用式3表示。将式(3)代入式(1)，从而a能用式(4)表示。另外，设毛细管20的长度(轴向尺寸)为L，则y2由式(5)表示。另外，从射出侧开口端21至焦点F的距离S由式(6)表示，另外，X射线的聚焦效率E由式(7)表示。 

$a=\frac{1}{2}y\·y^{\′}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

$y^{\′}=\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

y′＝tanθ……(3) 

$a=\frac{1}{2}y\·\tan \mathrm{\θ}\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

$y2={({y1}^2+4\mathrm{aL})}^{\frac{1}{2}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

S＝x1-a   ……(6) 

$E=\frac{y{2}^2-{y1}^2}{{y2}^2}\·\·\·\·\·\·\left(7\right)$

以下，利用具体的数值进行说明。设毛细管20的长度L为100mm、X射线屏蔽构件23的口径及射出侧开口端21的口径为0.6mm，即设点P1的y坐标y1为0.3mm、全反射临界角θc为3mrad。还有，全反射临界角θc根据X射线的能量等而变化。在这种情况下，例如X射线的能量为10keV左右。 

在上述各种条件时，根据式(4)得a＝0.00045mm，根据x1＝y1²/4a得x1＝50mm，根据式(5)得y2＝0.52mm，根据式(6)得作动距离WD即S＝50.0mm，根据式(7)得X射线的聚焦效率E＝66.7％。而且，在以放射光设施使用时，作为入射的X射线的亮度若为10¹²photon/sec/mm²，通过将前述射入的X射线的直径收缩为1μm，从而能实现7×10¹⁷photon/sec/mm²的亮度。 

另外，设毛细管20的长度L为100mm，设X射线屏蔽构件23的口径及射出侧开口端21的口径为0.6mm，即设点P1的y坐标y1为0.3mm、全反射临界角θc为4mrad。还有，全反射临界角θc根据X射线的能量等而变化。在这种情况下，例如X射线的能量为7，5keV左右。 

在上述各种条件时，根据式(4)得a＝0.00060mm，根据式(5)，得y2＝0.574mm，根据式(6)得作动距离WD即S＝37.5mm，根据式(7)得X射线的会聚效率E＝72.7％。 

如上所述，在使用X射线能量更小的情况下(即全反射临界角θc变大的情况下)，虽然从射出点至焦点位置的作动距离WD变小，但X射线的聚焦效率提高。另外，在使用X射线能量更大的情况下(即全反射临界角θc变小的情况下)，虽然从射出点至焦点位置的作动距离WD变大，但X射线的聚焦效率降低。这些数值的例子只是一个示例，虽然为了获得所需的作动距离WD、X射线聚焦效率而能任意地设定，但总而言之，在能充分确保工作距离WD之同时，还能使X射线高效地聚焦于试样上。 

图4为表示X射线屏蔽构件23形状的说明图。图4(a)表示X射线屏蔽构件23的主视图，图4(b)表示纵向剖视图。X射线屏蔽构件23从与射入侧开口端22的口径(毛细管20的外径)大致相同的环形构件232朝X射线屏蔽构件23中心设置对X射线屏蔽构件23支承的三根支承构件233，将环形构件232固定在毛细管20上。 

环形构件232、支承构件233、X射线屏蔽构件23采用鉭、钨、钼、等对X射线屏蔽的金属，通过一体成形而形成。还有，X射线屏蔽构件23的轴向尺寸(厚度)可设定足以屏蔽X射线的尺寸。另外，为了不遮挡X射线的射入，最好尽量将支承构件233相对X射线的入射面做得小些，而且为了确保足以支承X射线屏蔽构件的强度，所以是细细的棒状，可以围绕轴配置，使它们互相间成120度的角度。还有，支承构件233并不限于三根，可以是二根或四根以上，但考虑到强度及X射线的屏蔽抑制等，以三根为宜。 

X射线屏蔽构件的形状并不限于上述实施方式，也可以为其它的形状。 

实施方式2 

图5为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。图5(a)为X射线屏蔽构件24的主视图，图5(b)为纵向剖视图。与实施方式1不同之处在于，X射线屏蔽构件24的口径沿X射线的射入侧减小。 

X射线屏蔽构件24从与射入侧开口端22的口径(毛细管20的口径)大致相同的环形构件242朝X射线屏蔽构件24中心设置支承X射线屏蔽构件24的三根支承构件243，将环形构件242固定在毛细管20上。在这种情况下，从射入侧开口端22射入的X射线在沿X射线屏蔽构件24轴向的侧面反射时，由于较大地改变射入的X射线的行进方向，所以能防止X射线屏蔽构件24反射的不需要的X射线进入毛细管20内。 

实施方式3 

图6为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。图6(a)为X射线屏蔽构件25的主视图，图6(b)为纵向剖视图。与实施方式1不同之处在于，X射线屏蔽构件25的X射线的射入面做成部分球面。 

X射线屏蔽构件25从与射入侧开口端22的口径(毛细管20的直径)大致相同的环形构件252向X射线屏蔽构件25中心设置支承X射线屏蔽构件25的三根支承构件253，将环形构件252固定在毛细管20上。在这种情况下，从射入侧开口端22射入的X射线不会在沿X射线屏蔽构件25轴向的侧面反射，屏蔽射入的X射线，所以能防止X射线屏蔽构件25反射的不需要的X射线进入毛细管20内。 

实施方式4 

图7为表示X射线屏蔽构件其它形状的说明图。图7(a)为X射线屏蔽构件26的主视图，图7(b)为纵向剖视图。与实施方式1不同之处在于，X射线屏蔽构件26做成球状体，用球状体的固定构件27代替支承构件233。 

X射线屏蔽构件26为钽、钨、钼等金属性构件，具有与射出侧开口端21口径φ1尺寸大致相同的口径。固定构件27是比X射线屏蔽构件26的直径小的球状体，沿毛细管20的圆周方向间隔适当距离进行配置。由此，X射线屏蔽构件26的中心被配置于毛细管20的轴上。 

另外，因为从射入侧开口端22射入的X射线不会在沿X射线屏蔽构件26轴向的侧面反射而屏蔽射入的X射线，所以能防止由X射线屏蔽构件26反射的不需要的X射线进入毛细管20内。另外，为了不遮挡X射线的射入，最好尽量将固定构件27的直径做得小些，可以围绕轴配置，使它们互相间成120度的角度。还有，固定构件27并不限于三个，可以为二个或四个以上。 

实施方式5 

固定构件27的形状并不限于上述实施方式4，可以是其它的形状。图8为表示固定构件其它形状的说明图。图8(a)为固定构件28的主视图，图8(b)为纵向剖视图。与实施方式4不同之处在于，固定构件28做成棒状体，代替球状体。 

固定构件28是沿毛细管20的圆周长度间隔适当距离、并与毛细管20的轴向大致平行配置的棒状体。由此，X射线屏蔽构件26的中心被配置于管状体的轴上。 

另外，因为从射入侧开口端22射入的X射线不会在沿X射线屏蔽构件26轴向的侧面反射而屏蔽射入的X射线，所以能防止由X射线屏蔽构件26反射的不需要的X射线进入毛细管20内。另外，为了不遮挡X射线的射入，最好尽量将固定构件28的厚度做得小些，可以围绕轴配置，使它们互相间成120度的角度。还有，固定构件28并不限于三个，可以为二个或四个以上。 

实施方式6 

X射线屏蔽构件的固定方法并不限于实施方式1～实施方式5，也可以用其它的固定方法。图9为表示X射线屏蔽构件的其它固定例子的说明图。图9(a)表示X射线聚焦元件2的主视图，图9(b)表示X射线聚焦元件2的纵向剖视图。图中，30是X射线穿透率较高的树脂膜(例如PET薄膜等)。树脂膜30粘贴于毛细管20的射入侧开口端22，在树脂膜30的中央部朝射入侧开口端22的外侧固定有具有与射出侧开口端21口径φ1相同口径的半圆球形的X射线屏蔽构件29。 

通过调整树脂膜30的位置，便能容易地调整X射线屏蔽构件29，使其中心位于毛细管20的轴上。在这种情况下，通过采用X射线穿透率高的树脂膜30，从而自射入侧开口端22射入的X射线被X射线屏蔽构件29屏蔽，同时，因为所需的X射线穿透树脂膜30，所以能聚焦较多的X射线。 

上述实施方式6中，虽然其构成为将X射线屏蔽构件29相对树脂膜30朝射入侧开口端22的外侧配置，但并不限于此，其构成也可以将X射线屏蔽构件29相对树脂膜30朝射入侧开口端22的内侧配置。 

如以上所述，在本发明中，通过将毛细管20射入侧开口端22的口径φ2做得比射出侧开口端21的口径φ1大，并具有中心配置于毛细管20的轴上、该轴的口径尺寸与射出侧开口端21的口径相同的X射线屏蔽构件，从而射入的X射线不会不在毛细管20的内表面全反射而直接从射出侧开口端21射出，从而能加大射出侧开口端21的口径φ1，延长射出侧开口端21至试样13的作动距离，同时，能用简单的结构实现能高效地聚焦X射线的X射线聚焦元件。 

另外，通过延长X射线聚焦元件的作动距离，即使在试样表面有凹凸时，仍能对试样的想要分析的部位照射X射线，能充分确保从试样释放出的荧光X射线的读取角，能使试样旋转所需角度或移动所需距离，所以能提供一种不论试样的大小如何都能对试样进行分析即荧光X射线分析和X射线行射分析的X射线分析装置。 

在上述实施方式中，其构成为X射线屏蔽构件配置于射入侧开口端22附近，但X射线屏蔽构件的位置并不限于毛细管的轴上，也可配置于X射线源和毛细管之间，另外，也能配置于毛细管内的任意位置。例如将毛细管在中间部一分为二，将X射线屏蔽构件设置于其中之一的毛细管的开口端附近，也能将分割后的毛细管互相之间固定。 

上述实施方式中，其构成为从毛细管20的射入侧开口端22射入与毛细管20的轴平行的平行X射线，再聚焦X射线，但其构成也可以为：用旋转抛物面或旋转椭圆面构成毛细管的内表面，在一方的焦点位置配置点光源的X射线源，使从X射线源射入的X射线在毛细管内表面全反射形成平行X射线，再次使平行X射线在毛细管内表面全反射并使X射线聚焦于另一方的焦点位置，同时，在毛细管内部配置具有与射入侧开口端的口径尺寸大致相同的口径的X射线屏蔽构件，屏蔽从射入侧开口端直接通过射出侧开口端的X射线。 

在上述实施方式中，对将X射线聚焦元件2用于X射线分析装置的例子进行了说明，但X射线聚焦元件的应用例子并不限于此，例如，也可适用于对试样照射聚焦后的X射线束、计测从试样释放出的光电子的光电子显微镜。在这种情况下，由于能高效地将X射线 束聚焦成细微的焦点，所以X射线密度提高，与以往相比，能高速并实时地观测试样。另外，也能适用于X射线蚀刻(光刻)、利用X射线产生化学反应的装置、X射线显微镜的照射一侧的透镜等照射X射线的X射线照射装置等。 

Claims (9)

1.一种X射线聚焦元件，具有管状体，在所述管状体的内表面反射从一侧开口端射入的X射线，并使反射的X射线从另一侧开口端射出以进行聚焦，其特征在于，

射入侧开口端的口径比射出侧开口端的口径大，

并具有X射线屏蔽构件，该X射线屏蔽构件的口径尺寸与该射出侧开口端的口径尺寸大致相同，该X射线屏蔽构件的口径沿X射线的射入侧减少，其中心位于所述管状体的轴上。

2.如权利要求1所述的X射线聚焦元件，其特征在于，包括：

固定于所述射入侧开口端附近的环形构件；以及

从该环形构件向所述X射线屏蔽构件的中心配置、支承该X射线屏蔽构件的多个支承构件。

3.如权利要求2所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

所述X射线屏蔽构件是向X射线的射入侧缩径而成的板状体。

4.如权利要求2所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

所述X射线屏蔽构件的X射线入射面构成球面的一部分。

5.如权利要求1所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

所述X射线屏蔽构件构成球状体，

在所述管状体的内表面与所述X射线屏蔽构件表面之间具有多个将该X射线屏蔽构件固定于所述管状体上的固定构件。

6.如权利要求5所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔配置的球状体。

7.如权利要求5所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

所述固定构件是沿所述管状体的圆周方向间隔适当距离、并与所述管状体的轴向大致平行配置的棒状体。

8.如权利要求1所述的X射线聚焦元件，其特征在于，

具有将所述X射线屏蔽构件固定于所述射入侧开口端的X射线穿透片。

9.一种X射线照射装置，具有将X射线源射出的X射线聚焦的X射线聚焦元件，照射聚焦后的X射线，其特征在于，

所述X射线聚焦元件是如权利要求1至8中任一项所述的X射线聚焦元件。

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