CN111133302B - X射线分光分析装置及使用该x射线分光分析装置的化学状态分析方法 - Google Patents
X射线分光分析装置及使用该x射线分光分析装置的化学状态分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种X射线分光分析装置,具备:激发源,对试样表面的规定照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;分光晶体,面向照射区域而设置,由平板构成;狭缝,设置于照射区域和分光晶体之间,平行于照射区域及分光晶体的规定的晶面;X射线线性传感器,设置为在平行于狭缝的方向上具有长边的线状的检测元件沿垂直于狭缝的方向排列;能量校准部,通过从激发源对因照射所述激发射线而生成能量已知的2个特征X射线的标准试样的表面照射该激发射线从而测量该2个特征X射线,并基于该测量的2个特征X射线的能量,校准由X射线线性传感器的各个检测元件检测的特征X射线的能量。能够更高精度地求出从测量对象试样发射的特征X射线的能量。
Description
技术领域
本发明涉及对被1次X射线或电子束等激发射线照射的试样所发出的特征X射线分光而检测各波长的强度的X射线分光分析装置及使用该X射线分光分析装置的化学状态分析方法。
背景技术
被激发射线照射的试样发出的特征X射线具有由该试样含有的元素确定的能量(波长)。因此,通过检测特征X射线的各能量的强度,能够确定该试样的组成。
在专利文献1中记载有X射线分光分析装置90,具备:激发源91,对试样S表面的规定的照射区域A照射用于使特征X射线产生的激发射线;分光晶体93,面向照射区域A而设置;狭缝92,以平行于照射区域A及分光晶体93的规定的晶面的方式设置在照射区域A和分光晶体93之间;X射线线性传感器94,设置为在平行于狭缝92的方向上具有长边的多个线状的检测元件941沿垂直于该狭缝的方向排列(参照图16)。
在该X射线分光分析装置90中,通过对照射区域A照射激发射线,从照射区域A内的各个位置向各个方向发射特征X射线,其中仅通过狭缝92的特征X射线到达分光晶体。考虑将照射区域A分割为平行于狭缝的线状部分(图16的A1、A2…)时,对于具有特定的能量(波长)的X射线,仅从其中的某1个线状部分发射的X射线通过狭缝92后相对于分光晶体的所述规定晶面满足衍射条件被衍射,由X射线线性传感器94的检测元件941中特定的1个检测元件检测。然后,对于能量互异的X射线,从互异的线状部分发射的X射线通过狭缝92后在分光晶体的所述规定晶面被衍射,由互异的检测元件941检测。因此,通过检测出现在X射线线性传感器94的峰的位置,能够确定从照射区域A发射的特征X射线的能量,能够进行试样的元素分析。该X射线分光分析装置90能够对如液体或粉末那样组成与位置无关的均匀的试样或即使照射区域A的整体不均匀也在线状部分取平均时均匀的试样进行分析。
由于特征X射线的能量根据试样含有的元素的电子轨道的状态而稍微变化,因此通过测量特征X射线的能量,能够分析价数和键合状态等对电子轨道造成影响的化学状态。在专利文献1中,记载有使用上述X射线分光分析装置来分析试样含有的元素的价数的方法。具体而言,由于元素的价数的差异而特征X射线的能量存在从几百meV到几eV左右的差异(该差异比元素的差异导致的特征X射线的能量的差异充分小),因此能够通过精密地测量特征X射线的能量来求出该元素的价数。根据该方法,能够不破坏试样且实时地进行价数的分析。像这样的化学状态的分析能够用于例如化学变化导致的材料的劣化、充电或放电导致的电池材料的状态的变化或基于价数的差异的有害元素(例如六价铬)的识别等的分析。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国公开专利公报第2017/0160213号
发明内容
发明要解决的技术问题
为了在专利文献1的装置中高精度地求出元素的价数,需要高精度地求出由X射线线性传感器检测的特征X射线的能量。本发明要解决的技术问题在于提供一种能够更高精度地求出检测的特征X射线的能量的X射线分光分析装置以及能够使用该X射线分光分析装置高精度地分析试样含有的元素的价数等化学状态的方法。
用于解决上述技术问题的方案
为了解决上述技术问题而完成的本发明的X射线分光分析装置的第1方案的特征在于,具备:
a)试样支架;
b)激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
c)分光晶体,面向所述照射区域而设置;
d)狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
e)X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
f)能量校准部,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的标准试样的表面的所述照射区域照射激发射线而测量的能量已知的2个特征X射线的该能量,校准由所述X射线线性传感器的各个所述检测元件检测的特征X射线的能量。
在使用第1方案的X射线分光分析装置时,能量校准部使用标准试样进行由X射线线性传感器的各个检测元件检测的特征X射线的能量的校准。该校准可以在每次进行分析对象的试样的测量时的即将开始该测量前进行,也可与试样的测量无关地定期进行。
作为标准试样使用通过照射来自激发源的激发射线从而生成能量已知的2个(或3个以上)特征X射线的标准试样。具体而言,在仅具有1种价数已知的元素的情况下,只要将该元素的2个特征X射线的能量用于校准即可,在具有2种(或2种以上)价数已知的元素的情况下,只要将各元素的至少1个特征X射线的能量用于校准即可。
对于能量校准部进行的由X射线线性传感器的各个检测元件检测的特征X射线的能量的校准,可以使用以下2种方法的任一种。在第1方法中,使X射线线性传感器的位置移动从而使得能量不同的2种(或3种以上)特征X射线分别入射至规定的检测元件。在第2方法中,使X射线线性传感器的位置不移动,而是基于2种以上的特征X射线分别入射的检测元件的位置,创建示出各检测元件和能量的关系的校准曲线。
通过使用如上所述地从标准试样发射的能量不同的2个特征X射线,使能量校准部校准由X射线线性传感器的各个检测元件检测的特征X射线的能量,从而在测量分析对象的试样时,能够在X射线线性传感器中高精度地求出从该试样发射的特征X射线的能量。由此,能够高精度地求出分析对象的试样含有的元素的价数等该试样的化学状态。
从所述标准试样生成的所述2个特征X射线(校准用的特征X射线)能够适当使用从1种元素发射的2个(或2个以上)特征X射线。该情况下,在制作标准试样时不需要混合2种以上的元素。就强度而言,优选该2个特征X射线为Kα1射线及Kβ1,3射线。另外,优选该1种元素使用与测量对象的试样含有的元素相同的元素。
另外,还优选从所述标准试样生成的所述2个特征X射线(校准用的特征X射线)使用分别从2种以上的元素发射的Kα1射线。由于Kα1射线比其他特征X射线的强度大,因此通过使用Kα1射线能够更高精度地进行能量的校准。
在使用Kα1射线作为校准用的特征X射线的情况中,优选所述2种元素为与测量对象的试样含有的元素相同的元素和原子序数比该元素大1的元素、或原子序数比测量对象的试样含有的元素大1的元素和大2的元素。在分析所述的元素的价数时,进行了分析对象的元素发射的Kβ1,3射线或具有Kβ1,3射线的附近的能量的Kβ’射线的检测,但由于从原子序数比分析对象的元素大1(及2)的元素发射的Kα1射线通常具有与分析对象的元素的Kβ1,3射线或Kβ’射线接近的能量,因此有助于更高精度地求出分析对象的元素的Kβ1,3射线或Kβ’射线的能量。
或者,测量对象的试样含有的元素为原子序数连续的2种以上的元素的情况下,作为从所述标准试样生成的所述2个特征X射线,可以使用原子序数比所述测量对象的试样含有的元素中原子序数最大的元素大1的元素的Kα1射线和所述测量对象的试样含有的元素中的1个元素的Kα1射线。
将从标准试样发射的Kα1射线作为校准用的特征X射线的至少1个射线来检测时,在Kα1射线和Kα2射线部分重叠的状态下,由X射线线性传感器检测。在该情况下,能够用将能量作为变量的洛伦兹函数分别近似Kα1射线和Kα2射线的强度。因此,期望能量校准部通过用Kα1射线的洛伦兹函数和Kα2射线的洛伦兹函数来拟合由X射线线性传感器的多个检测元件检测到的Kα1射线及Kα2射线重叠的强度,从而确定Kα1射线的强度的峰能量(强度为峰时的能量)。
如上所述地在用Kα1射线的洛伦兹函数和Kα2射线的洛伦兹函数进行拟合的情况中,更期望X射线分光分析装置的能量分辨率具有在Kα1射线的峰和Kα2射线的峰之间形成的谷的强度达到Kα1射线的峰的强度的1/2以下的分辨率。由此,能够更明确地分离Kα1射线的峰和Kα2射线的峰。
将Kβ1,3射线作为校准用的特征X射线的1个使用的情况下,在Kβ1,3射线和Kβ’射线重叠的状态下,由X射线线性传感器检测。在该情况下,与Kα1射线的情况同样地,期望通过用Kβ1,3射线的洛伦兹函数和Kβ’射线的洛伦兹函数来拟合Kβ1,3射线和Kβ’射线重叠的强度,从而确定Kβ1,3射线的强度的峰能量。
此外,Kα1射线和Kα2射线及Kβ1,3射线和Kβ’射线的洛伦兹函数的拟合除在此阐述的相对于从用于能量校准的标准试样得到的特征X射线进行外,也可以相对于从测量对象的试样得到的特征X射线进行。从该测量对象的试样得到的特征X射线的洛伦兹函数的拟合也能够在不进行能量校准的X射线分光分析装置中进行。
本发明的X射线分光分析装置能够还具备标准曲线创建部,基于从含有的规定的元素及该元素的价数已知且该价数不同的多个标准试样分别发射的特征X射线的峰能量,创建示出相对于价数的峰能量的标准曲线(检量线)。根据该构成,通过将从测量对象试样发射的特征X射线的峰能量应用于由标准曲线创建部创建的标准曲线,从而能够估算测量对象试样含有的所述规定的元素的平均价数。
所述能量校准部能够采取如下构成:
基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述标准试样的表面的所述照射区域照射激发射线而测量的能量已知的3个以上的特征X射线的该能量,用最小二乘法求出作为所述检测元件中的1个的基准检测元件与所述狭缝之间的光程长度、及由通过该狭缝而在所述分光晶体布拉格反射后入射至该基准检测元件的特征X射线的衍射角限定的所述分光晶体的倾斜角,
基于所述光程长度、所述倾斜角以及所述X射线线性传感器的各检测元件和所述基准检测元件的距离,求出由该各检测元件检测的特征X射线的能量。
像这样地基于从标准试样得到的3个以上的特征X射线的能量,通过用最小二乘法求出所述光程长度及所述倾斜角这2个值,从而该2个值的计算精度提高,能够更准确地确定由各检测元件检测的特征X射线的能量。
在本发明的X射线分光分析装置中,所述试样支架可以具备:
测量试样保持部,将测量对象的试样保持在包括所述照射区域的区域;
标准试样保持部,在所述测量试样保持部以外的位置且被所述激发射线照射的位置,将所述标准试样保持在沿垂直于所述狭缝的方向具有宽边的范围内。
试样支架具有所述测量试样保持部和所述标准试样保持部双方,从而在X射线线性传感器中,能够同时地检测从测量对象的试样生成的特征X射线和从标准试样生成的特征X射线双方。由此,每测量来自测量对象的试样的特征X射线时,随时可以使用与此同时得到的来自标准试样的特征X射线来进行X射线线性传感器的各个检测元件检测的特征X射线的能量的校准。
像这样地随时进行能量的校准能够适当地用于,尤其是在校准由于X射线分光分析装置内的温度随时间变化,从而X射线线性传感器或分光晶体等膨胀或收缩使得它们的位置关系变化而发生的由各检测元件检测的特征X射线的能量的变化时的情况。另一方面,由于像这样的X射线分光分析装置内的温度变化而所需的特征X射线的能量的校准也可以通过以下所述的第2方案的X射线分光分析装置来进行。
本发明的X射线分光分析装置的第2方案是对从试样产生的特征X射线分光并分析的X射线分光分析装置,其特征在于,具备:
a)试样支架;
b)激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
c)分光晶体,面向所述照射区域而设置;
d)狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
e)X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
f)温度测量部,测量在所述X射线分光分析装置中的规定位置的温度;
g)能量校准部,基于预先求出的所述规定位置中的温度与由各个所述检测元件检测的特征X射线的能量的关系,根据在所述温度测量部测量的温度校准由各个该检测元件检测的特征X射线的能量。
在第2方案的X射线分光分析装置中,能够在温度测量部测量X射线分光分析装置中的规定位置的温度,并使用该结果来校准由各个检测元件检测的特征X射线的能量。因此,无需使用标准试样进行测量,可以在每测量来自测量对象的试样的特征X射线时,随时进行校准。
所述规定位置可以为例如分光晶体、X射线线性传感器的位置或它们附近的位置。或者,在将狭缝、分光晶体及X射线线性传感器的各要件收容在壳体内,并将该各要件固定在壳体的壁的情况下,也可以将壳体或其附近作为所述规定位置。在该情况下,即使壳体伴随温度的变化膨胀或收缩从而各要件的位置关系变化,因而由各检测元件检测的特征X射线的能量变化,也能够校准各个该检测元件检测的特征X射线的能量。
本发明的化学状态分析方法的第1方案是使用上述第1方案的X射线分光分析装置来分析测量对象试样中的元素的化学状态的方法,其特征在于,具有:
能量校准工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述标准试样的表面照射激发射线而生成的能量互异的至少2个特征X射线的该能量,校准由该X射线线性传感器的各个所述检测元件检测的特征X射线的能量;
化学状态确定工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述测量对象试样的表面照射激发射线而生成的特征X射线的能量,确定该测量对象试样中的元素的化学状态。
本发明的化学状态分析方法的第2方案是使用上述第2方案的X射线分光分析装置来分析测量对象试样中的元素的化学状态的方法,其特征在于,具有:
能量校准工序,基于预先求出的所述分光晶体的温度及所述X射线线性传感器的温度与由各个所述检测元件检测的特征X射线的能量的关系,根据在所述温度测量部测量的该分光晶体的温度及该X射线线性传感器的温度而校准由各个该检测元件检测的特征X射线的能量;
化学状态确定工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述测量对象试样的表面照射激发射线而生成的特征X射线的能量,确定该测量对象试样中的元素的化学状态。
在第1及第2方案的化学状态分析方法中,能够在所述化学状态确定工序中适当地进行测量对象试样中的元素的价数的确定来作为化学状态。
发明效果
根据本发明的X射线分光分析装置,能够更高精度地求出检测的特征X射线的能量。
并且,根据本发明的X射线分光分析装置,能够高精度地分析试样含有的元素的价数等化学状态。
附图说明
图1是示出本发明的X射线分光分析装置的一实施方式的概略侧视图。
图2是示出通过本发明的X射线分光分析装置从测量对象的试样得到的特征X射线的波谱的一例的图表。
图3是示出进行图2的测量的X射线分光分析装置的尺寸及各构成要件的配置的概略图。
图4是示出分别从测量对象的试样所含的不同价数的同一元素得到的特征X射线的检测结果的图表。
图5是用于说明在第1实施方式的X射线分光分析装置中设计X射线线性传感器的配置的方法的图。
图6是示出X射线线性传感器的各检测元件和所检测的能量的关系的一例的图表。
图7示出在第1实施方式的X射线分光分析装置中校准由X射线线性传感器的各检测元件检测的特征X射线的能量的方法,是示出使X射线线性传感器向接近分光晶体的方向移动的情况(a)、使X射线线性传感器向远离分光晶体的方向移动的情况(b)及进行与分光晶体的距离及检测元件排列的方向的位置的调整后的状态(c)的概略图。
图8是示出用于能量的校准的标准试样的含有元素及该含有元素的特征X射线的例子的图。
图9是示出用洛伦兹函数对Fe的Kα射线的能谱进行拟合的结果的图表。
图10是示出用洛伦兹函数对Mn的Kβ射线的能谱进行拟合的结果的图表。
图11是示出关于Mn表示价数和特征X射线的能量的关系的标准曲线的图表。
图12是示出第1实施方式的第1变形例的构成的概略侧视图。
图13是示出在第1变形例根据最小二乘法求出的检测元件的通道编号与能量的关系的图表。
图14是示出第1实施方式的第2变形例的构成的概略侧视图(a)及试样支架的俯视图(b)。
图15是示出第2实施方式的构成的概略侧视图。
图16是示出以往的X射线分光分析装置的一例的概略侧视图(a)及概略立体图(b)。
具体实施方式
使用图1~图15说明本发明的X射线分光分析装置及化学状态分析方法的实施方式。
(1)第1实施方式的X射线分光分析装置的构成
图1是第1实施方式的X射线分光分析装置10的概略侧视图。该X射线分光分析装置10具有激发源11、狭缝12、分光晶体13、X射线线性传感器14、试样支架15及能量校准部16(此外,X射线分光分析装置10也可以不具备图1中示出的标准曲线创建部17。标准曲线创建部17的详细内容在后说明)。
如后所述,激发源11是对保持在试样支架15的试样S照射作为激发光(激发射线)的X射线的X射线源。也可以用电子束源替代X射线源。通过该激发源11使得激发光被照射在试样S上的面状的照射区域A。在本实施方式中对照射区域A垂直地照射激发光,但也可相对于照射区域A以倾斜的角度照射激发光。
狭缝12被配置在照射区域A和分光晶体13之间。在本实施方式中,分光晶体13使用由平板构成的部件。该分光晶体13的规定的晶面与晶体的表面平行。狭缝12相对于照射区域A及用于特征X射线的检测的分光晶体13的晶面(即分光晶体13的表面)平行地(在图1中与纸面垂直地)配置。
X射线线性传感器14以沿垂直于该狭缝12的方向排列的方式设置有多个线状的检测元件141,该检测元件141在平行于狭缝12(垂直于图1的纸面)的方向上具有长边。各个检测元件141只要仅检测入射至其内的X射线的强度(个数)即可,不需要严密地检测入射的X射线的波长或能量的功能。
试样S可以是固体、液体、气体的任一种,试样支架15使用与该试样的状态对应的部件。即,若试样S为固体则在试样支架15使用载置试样S的台,若试样S为液体则在试样支架15使用贮留试样S的容器,若试样S为气体则在试样支架15使用封入试样S的容器。
能量校准部16由X射线线性传感器位置微调整部161和控制部162构成。X射线线性传感器位置微调整部161通过使X射线线性传感器14沿检测元件141排列的方向移动,并且沿垂直于该方向且垂直于检测元件141的长度方向的方向移动,从而微调整X射线线性传感器14的位置。控制部162基于通过从激发源11对标准试样的表面照射激发射线而发射的2个特征X射线的测量结果来控制X射线线性传感器位置微调整部161,从而移动X射线线性传感器14的位置。控制部162的控制的详细内容在后说明。
(2)第1实施方式的X射线分光分析装置的动作
接下来,说明第1实施方式的X射线分光分析装置10的动作。在此为了便于说明,首先阐述通过对测量对象的试样S照射激发光而发射的特征X射线的测量方法及确定试样S所含的元素的价数的方法,之后对使用标准试样校准由各个检测元件141检测的特征X射线的能量的方法进行阐述。
(2-1)从测量对象的试样S发射的特征X射线的测量方法
首先,将试样S保持在试样支架15后,从激发源11对试样S表面的照射区域A照射作为激发光的X射线。由此,从照射区域A的整体,由于构成试样S的元素而具有不同的能量的特征X射线从照射区域A内的各种位置向各种方向发射。如关于以往的X射线分光分析装置90所说明地那样,将照射区域A分割为平行于狭缝12的线状部分(参照图16的A1、A2…)时,该特征X射线中仅在分光晶体13的表面以1个特定的入射角(90-θ)°(θ为特征X射线在分光晶体13布拉格反射的情况下的衍射角)沿入射的方向发射的X射线通过狭缝12。并且,在该位置不同的线状部分彼此间,通过狭缝12而入射至分光晶体13的特征X射线的入射角不同。例如,从图1所示的线状部分A1发射的特征X射线仅以1个入射角(90-θ1)°入射至分光晶体13,从另一个线状部分A2发射的特征X射线仅以与所述入射角(90-θ1)°不同的1个入射角(90-θ2)°入射至分光晶体13。
从照射区域A的各线状部分入射至分光晶体13的特征X射线,仅在具有满足作为布拉格反射条件的λ=(2d/n)sinθ(λ为特征X射线的波长,d为分光晶体13的晶面间隔,n为次数)的波长时,才以衍射角θ衍射(反射)。在分光晶体13衍射(反射)的特征X射线由X射线线性传感器14的1个检测元件141检测。如上所述,由于在分光晶体13根据照射区域A内的线状部分以不同的特定的1个入射角(90-θ)°入射至分光晶体13,因此按照不同的线状部分,仅不同的特定的1个波长的特征X射线入射至X射线线性传感器14,并且由不同的检测元件141检测。例如,从图1所示的线状部分A1发射的特征X射线中仅具有波长λ1=(2d/n)sinθ1的特征X射线入射至X射线线性传感器14而由1个检测元件1411检测,从线状部分A2发射的特征X射线中仅具有与λ1不同的波长λ2=(2d/n)sinθ2的特征X射线入射至X射线线性传感器14而由与检测元件1411不同的检测元件1412检测。因此,通过由X射线线性传感器14的每个检测元件141来检测入射的X射线的强度(个数),从而得到从照射区域A发射的特征X射线的波谱。
在图2示出如此得到的波谱的数据的一例。该数据是将不锈钢作为试样S而测量的,在测量的能量范围内,观测到Fe(铁)的Kα射线、Cr(铬)的Kα射线及Kβ射线、以及Mn(锰)的Kα射线。Fe的Kα射线的高能量侧观测到强度约为2倍的2个峰,其中高能量侧的峰示出Kα1射线,低能量侧的峰示出Kα2射线。在图3示出了进行图2的测量的X射线分光分析装置10的尺寸及各构成要件的配置。
在图4中示出了关于K2CrO4(图中的黑圆圈、+6价)和Cr2O3(图中的白圆圈、+3价),基于Cr的Kβ射线来确定Cr的价数的例子(此外,图4与图2中示出的Cr的Kβ射线的数据不同)。根据该数据,从+3价的Cr发射的Kβ1,3射线的能量比从+6价的Cr发射的Kβ1,3射线高1.4eV。根据该能量的差异,能够确定测量对象的试样中所含的Cr是+3价还是+6价。另外,根据在Kβ1,3的低能量侧出现的Kβ’射线的能量的差异,也能够确定测量对象的试样中所含的Cr的价数。
(2-2)X射线线性传感器的检测元件的配置的设计
在此,继续参照图5说明设计将X射线线性传感器14的各检测元件141配置在哪个位置的方法。首先,配置X射线线性传感器14,使得在入射至分光晶体13的特征X射线中,仅在垂直于检测元件141的长度方向的剖面(图5中示出的面)且在分光晶体13的中心CM衍射(衍射角设为θM)的特征X射线入射至X射线线性传感器14的中心(第N/2个)的检测元件141M,波长最长(衍射角较大)的特征X射线入射至X射线线性传感器14的一端(第0个)的检测元件141L。这时,调整X射线线性传感器14的倾斜度,使得在分光晶体13的中心CM衍射的特征X射线相对于检测元件141排列的方向垂直地入射。
在图5所示的面中,在分光晶体13的表面的各点分别衍射的衍射光的光路全部在分光晶体13的前面的狭缝12上的1点即点P相交,并且在延长至分光晶体13的背侧(X射线线性传感器14的相反侧)时相交在1个点P’(连接点P、分光晶体13的表面的各点及P’后呈等腰三角形)。使X射线线性传感器14的中心的检测元件141M和点P’的距离为L。该距离L等于在分光晶体13的中心CM衍射而入射至X射线线性传感器14的中心的检测元件141M的特征X射线的从狭缝12到X射线线性传感器14的光程长度。
入射至与X射线线性传感器14的中心相距距离X(X=μ(n-N/2);n为检测元件编号(通道编号),μ为检测元件间隔,N为检测元件个数)的检测元件141X的特征X射线的波长λX和分光晶体13中的衍射角θX满足(1)式的关系。
[数1]
另一方面,距离X和距离L的关系为(2)式。
[数2]
根据该(1)式及(2)式,入射至检测元件141X的特征X射线的波长λX用(3)式求出。
[数3]
根据(3)式,通过将X射线线性传感器14的中心的位置对齐至分光晶体中以衍射角θM衍射的X射线入射的位置,并调整距离L的值,从而能够确定各检测元件141和入射至各检测元件141的特征X射线的能量的关系。在图6示出了确定各检测元件141和特征X射线的能量的关系的一例。
(2-3)校准由各检测元件检测的特征X射线的能量的方法
理想地使X射线线性传感器14按照在上述(2-2)节所阐述的方法设计而配置,但实际上X射线线性传感器14有时从设计的位置偏离而配置,或即使按照设计配置,有时也会由于使用中的振动等而发生位置稍微偏离。因此,在本实施方式中如下所述地进行在X射线线性传感器14的位置即在各检测元件141检测的能量(波长)的校准。首先,将用于校准的标准试样安装于试样支架15,从激发源11对标准试样的表面的照射区域A照射激发光。在此作为标准试样使用通过从激发源11照射激发光而生成能量已知的至少2个特征X射线的标准试样。只要像这样地生成的特征X射线的能量为已知的,标准试样含有的元素或其价数不一定必须为已知的。
与试样S的测量的情况同样地,X射线线性传感器14仅检测由于激发光的照射从标准试样发射的特征X射线中通过狭缝12在分光晶体13衍射的X射线。此时,在X射线线性传感器14的各检测元件141中,仅从照射区域A中特定的线状部分发射且具有由相对于分光晶体13的入射角确定的特定的能量的特征X射线入射。在此由于使用了上述标准试样,因此在X射线线性传感器14检测到具有不同的2个能量(检测强度(个数)达到最大时的能量=峰能量)E1及E2的特征X射线。控制部162通过控制X射线线性传感器位置微调整部161使X射线线性传感器14移动,从而使得该2个特征X射线分别与能量对应地入射至预先确定的检测元件141。
具体而言,在以2个特征X射线分别入射的方式入射至比预先确定的2个检测元件141A0、141B0之间更远的2个检测元件141A1、141B1的情况(图7(a))下,使X射线线性传感器14向接近分光晶体13的方向移动。另一方面,在2个特征X射线入射至比预先确定的2个检测元件141A0、141B0之间更近的2个检测元件141A2、141B2的情况(图7(b))下,使X射线线性传感器14向远离分光晶体13的方向移动。由此,能够按照设计修正2个特征X射线分别入射的2个检测元件141的间隔。并且,通过使X射线线性传感器14沿检测元件141排列的方向移动(图7(c)),从而2个特征X射线分别入射至预先确定的检测元件141A0、141B0。这样一来,完成由各检测元件检测的特征X射线的能量的校准。
此外,在此使用从标准试样发射的能量已知的2个特征X射线进行校准,但若从标准试样发射的3个以上的特征X射线的能量为已知的,则能够通过使用该3个以上的特征X射线更高精度地进行校准。
另外,在此通过使X射线线性传感器14移动来进行校准,但X射线线性传感器14的位置也可以保持固定不动,而变更分配至各检测元件141的能量的值。具体而言,对于分别检测到2个(或3个以上)特征X射线的检测元件141,将检测到的特征X射线的能量作为该检测元件141中的能量的检测值来分配。对于其他的检测元件141,只要使用基于2个特征X射线的能量和(3)式校正L和n(或L、n及θM)的值而得到的新的校准曲线的式(3)’来分配即可。例如,使用分别将(3)式中L的值替换为“L+a”、n的值替换为“n+b”、θM的值替换为“θM+c”(a、b、c分别为校准L、n、θM的常数)的新的校准曲线的式(3)’,能够进行各检测元件141的校准。
(2-4)所使用的标准试样的例子
使用图8来阐述用于能量的校准的标准试样的含有元素及该含有元素的特征X射线的例子。在图8示出了通过对作为3d过渡金属的Sc(钪)、Ti(钛)、V(钒)、Cr、Mn、Fe、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)及Zn(锌)照射激发射线从而发射的Kα1射线(图中的黑圆圈)及Kβ1,3射线(图中的白圆圈及双层圈)的能量。图中的双层圈为测量对象的试样含有的元素的例子。只要标准试样最低程度能够使能量已知的2个特征X射线入射至X射线线性传感器14即可,期望使用以下标准试样。
期望的标准试样的第1例为从其含有的同一元素发射的Kα1射线及Kβ1,3射线的能量已知的情况。图8中赋予附图标记(a)而用粗线连接的线表示Ni的Kα1射线及Kβ1,3射线。使用从标准试样发射的该2个特征X射线进行校准后,在测量对象的试样中,测量与校准中使用的元素相同的元素即Ni的Kβ1,3射线。此外,在此例举Ni仅示出了一例,在其他的元素为测量对象的元素的情况下,使用从标准试样发射的该元素的Kα1射线及Kβ1,3射线进行校准后,在测量对象的试样中测量该元素的Kβ1,3射线即可。
期望的标准试样的第2例为从其含有的2个(或3个以上)元素发射的Kα1射线的能量分别已知的情况。图8中赋予附图标记(b-1)而用粗线连接的线表示Ni的Kα1射线及Cu的Kα1射线。使用从标准试样发射的该2个特征X射线进行校准后,在测量对象的试样中,测量与校准中使用的元素相同的元素即Ni的Kβ1,3射线。此外,如图8中赋予附图标记(b-2)所示,也可以使用能量与测量对象的Ni的Kβ1,3射线接近的Cu的Kα1射线及Zn的Kα1射线。或者,如图8中赋予附图标记(b-3)所示,也可以使用原子序数相距2的Cr的Kα1射线和Fe的Kα1射线进行能量的校准,从而测量Cr的Kβ1,3射线。在(b-3)的情况下,除Cr的Kβ1,3射线之外,还可以将Cr的Kα1射线及能量与Fe的Kα1射线接近的V或Mn的Kβ1,3射线作为测量对象。不管哪种情况,都可以使用由检测元件141检测的强度大的Kα1射线高精度地进行校准。
(2-5)检测的特征X射线的拟合
通过用洛伦兹函数拟合从标准试样发射由X射线线性传感器14检测的特征X射线的能谱,能够高精度地求出该特征X射线的峰的能量,使用该能量能够高精度地校准由各检测元件141检测的特征X射线的能量。分别在图9示出对Fe的Kα射线用洛伦兹函数进行拟合的结果,在图10示出对Mn的Kβ射线用洛伦兹函数进行拟合的结果。在图9中,作为Kα1射线的洛伦兹函数与Kα2射线的洛伦兹函数的重叠进行拟合,确定在Kα1射线的峰的能量。在Kα1射线的峰和Kα2射线的峰之间形成的谷的强度Iv达到Kα1射线的峰的强度I1的1/2以下。在该例中,能够清楚地分离Kα1射线和Kα2射线。在X射线分光分析装置的能量分辨率差,谷的强度Iv未达到Kα1射线的峰的强度I1的1/2以下的情况下,不能准确地确定Kα1射线的峰能量。在图10中,作为Kβ1,3射线的洛伦兹函数与Kβ’射线的洛伦兹函数的重叠进行拟合,确定在Kβ1,3射线的峰的能量。
在此,用洛伦兹函数拟合了从标准试样发射的用于检测元件141的能量的校准的特征X射线的能谱,但也可以用洛伦兹函数拟合从测量对象的试样发射的特征X射线的能谱。由此,能够高精度地分析测量对象的试样含有的元素的价数等化学状态。
(2-6)标准曲线的创建
第1实施方式的X射线分光分析装置10除所述的各构成要件之外,也可以具备标准曲线创建部17(参照图1)。标准曲线创建部17基于分别从含有的元素及该元素的价数已知且该价数不同的多个标准试样发射的特征X射线的峰能量,创建示出相对于价数的峰能量的标准曲线。例如,如图11所示,使作为对象的元素为Mn,使用MnO(+2价)、Mn2O3(+3价)、MnO2(+4价)及KMoO4(+7价)作为标准试样,测量从该各标准试样发射的Kβ1,3射线的能量。使用一次函数表示通过该测量得到的能量和价数的关系,从而创建图11示出的标准曲线。
接下来,对于以Mn原子数的比约为1:1的方式将Mn2O3和MnO2混合的试样使用X射线分光分析装置10进行测量,将得到的Kβ1,3射线的能量的值应用于图11的标准曲线,从而得到价数为“3.59价”的值。该价数为该试样中的Mn的平均价数。
(2-7)第1实施方式的X射线分光分析装置的第1变形例
在图12示出作为第1实施方式的第1变形例的X射线分光分析装置10A的概略构成。在该X射线分光分析装置10A中,具有由计算机的CPU等硬件及软件实现的能量校准部16A来代替上述X射线线性传感器位置微调整部161及控制部162。
在第1变形例的X射线分光分析装置10A中,能量校准部16A基于标准试样生成的3个以上的特征X射线的能量,用最小二乘法求出X射线线性传感器14的基准检测元件和狭缝12之间的光程长度及分光晶体13的倾斜角,从而求出由X射线线性传感器14的各检测元件检测的特征X射线的能量。在此将X射线线性传感器14的中心的检测元件141M作为基准检测元件。由此,X射线线性传感器14的基准检测元件和狭缝12的距离相当于上述距离L,分光晶体13的倾斜角相当于上述衍射角θM。因此,基于上述(3)式或将(3)式中的波长λx改写为能量Ex的下述(4)式求出距离L及衍射角θM。
[数4]
在此,用电子伏特(eV)单位表示能量Ex的情况下,(4)式中的系数k使用普朗克系数h、光速c、分光晶体13的晶面间隔d及电子电荷e表示为k=(hc)/(2de)。
在该例中,作为标准试样使用Fe及Cr,由X射线分光分析装置10的X射线线性传感器14检测Fe的Kα1射线、Fe的Kα2射线、Cr的Kα1射线及Cr的Kα2射线这4个特征X射线的能量。在表1示出各特征X射线的能量和检测各特征X射线的检测元件的通道编号。在此,通道编号为将位于X射线线性传感器14的两端的检测元件141中能量较低(长波长、在分光晶体13的衍射角大)的X射线入射的检测元件作为1号,按X射线线性传感器14排列的顺序用整数对各检测元件141赋予的编号。但是,由于1个特征X射线入射至多个检测元件,因此该多个检测元件的各检测强度遵从高斯分布,用小数的通道编号表示与该高斯分布的峰对应的位置。
[表1]
特征X射线 | 能量[ev] | 通道编号 |
Fe·Kα<sub>1</sub> | 6403.90 | 1081.53 |
Fe·Kα<sub>2</sub> | 6390.90 | 1070.53 |
Cr·Kα<sub>1</sub> | 5414.70 | 44.34 |
Cr·Kα<sub>2</sub> | 5405.50 | 32.61 |
若将该4个特征X射线的能量和通道编号(如前所述,与距X射线线性传感器14的中心的距离X对应)应用于(4)式,根据最小二乘法求出距离L及衍射角θM,则L=0.4970m、θM=31.49°。若将在各检测元件141的平均的能量误差用均方根(rms)表示则为0.09eV。
在图13中示出将这样地用最小二乘法求出的距离L及衍射角θM应用于(4)式,通过将通道编号作为变量的函数表示能量的曲线。从该曲线能够确定(校准)由各通道编号的检测元件141检测的特征X射线的能量。
在第1变形例的X射线分光分析装置10A中,如上所述地校准由各检测元件141检测的特征X射线的能量后,与第1实施方式的X射线分光分析装置10同样地,能够在标准曲线创建部17创建标准曲线。
在以上所说明的第1变形例中将4个特征X射线的能量用于校准,但即使特征X射线的能量的个数为3个或5个以上,也能与该第1变形例同样地,使用最小二乘法求出距离L和衍射角θM,并根据(3)式或(4)式确定(校准)由各检测元件141检测的特征X射线的波长或能量。另外,在第1变形例中使用具有Fe和Cr这2种元素的标准试样,但只要可以生成3个以上的特征X射线,则标准试样含有的元素可以仅为1种,也可以为3种以上。
(2-8)第1实施方式的X射线分光分析装置的第2变形例
在图14示出作为第1实施方式的第2变形例的X射线分光分析装置10B的概略构成。在第2变形例中,试样支架15B具有保持测量对象的试样S的测量试样保持部151和保持标准试样SS的标准试样保持部152。分别设置有该测量试样保持部151及标准试样保持部152的范围均包括从激发源11被激发射线照射的照射区域A。测量试样保持部151及标准试样保持部152均在与狭缝12所延伸的方向(图14中的Y方向)垂直的方向(图14中的X方向)上具有宽边。除试样支架15B以外的X射线分光分析装置10B的构成与上述X射线分光分析装置10相同。
在第2变形例的X射线分光分析装置10B中,在使测量对象的试样S保持在测量试样保持部151,并且使由假定为该试样S不含有的元素组成的、生成2个以上的特征X射线的标准试样SS保持在标准试样保持部152的状态下,从激发源11对该试样S及标准试样SS照射激发射线。由此,在试样S生成的特征X射线和在标准试样SS生成的特征X射线共同地从与该特征X射线的能量对应的、在试样支架15B上沿Y方向延伸的线状区域(图中的A1、A2等)通过狭缝12而在分光晶体13衍射的特征X射线,由X射线线性传感器14中的检测元件141检测。
控制部162随时基于与在标准试样SS生成的2个以上的特征X射线的能量各自对应而预先确定的检测元件141或其附近的检测元件141处的检测信号,通过控制X射线线性传感器位置微调整部161使X射线线性传感器14移动,从而使得该2个特征X射线入射至预先确定的检测元件141。由此,校准由各检测元件141检测的特征X射线的能量。另一方面,将与标准试样SS生成的特征X射线的能量对应的检测信号以外的检测信号作为测量对象的试样S生成的特征X射线来检测,并用于该试样S的分析。
根据第2变形例的X射线分光分析装置10B,由于能够在测量试样S的特征X射线的同时,也测量标准试样SS的特征X射线,因此能够在试样S的测量时随时进行能量的校准。因此,即使例如X射线分光分析装置10B的分光晶体13、X射线线性传感器14的温度传感器或收容X射线分光分析装置10B的各构成要件的壳体(在图14中未图示)由于测量中的温度的变化而膨胀或收缩,也能够立即进行能量的校准,进行准确的测量。
此外,在第2变形例的X射线分光分析装置10B中,也与上述同样地在校准特征X射线的能量后,能够在标准曲线创建部17创建标准曲线。
(3)第2实施方式的X射线分光分析装置
在图15示出第2实施方式的X射线分光分析装置10C的概略构成。该X射线分光分析装置10C具有通过计算机的CPU等硬件及软件实现的能量校准部16C和温度测量部18来代替第1实施方式的X射线分光分析装置10中的X射线线性传感器位置微调整部161及控制部162。X射线分光分析装置10C的其他的校准与第1实施方式的X射线分光分析装置10相同。下面对与第1实施方式的X射线分光分析装置10的差异点进行说明。
温度测量部18为测量X射线分光分析装置10C中的规定位置的温度的部件。在图15中示出将温度传感器181设置于X射线线性传感器14的附近的例子,也可以使温度传感器181接触X射线线性传感器14中的X射线的入射面以外的位置。或者,也可以将温度传感器181设置于分光晶体13的附近或使其接触分光晶体13中的X射线的入射面以外的位置。进一步地,也可以将X射线分光分析装置10C的各要件固定在壳体(未图示)的壁,将温度传感器181设置在壳体的壁的附近或使其接触壳体的壁。
对于由温度传感器181测量的温度不同的多种情况,能量校准部16C具有:存储部161C,存储有数据的表格,其中记录了由X射线线性传感器14的各检测元件141检测的能量的值;能量确定部162C,在能量的校准时基于由温度传感器181测量的温度和所述表格的数据,确定由各检测元件141检测的能量的值。
通过用X射线线性传感器14预先分别测量多个温度中能量已知的2个以上的特征X射线,求出由各检测元件141检测的能量的值,从而预先获取存储在存储部161C的数据。在此,由于在存储部161C的表格中仅在多个离散的温度处得到能量的值,因此能量确定部162C在能量的校准时通过在与由温度传感器181测量的温度(测量温度)的高低值分别最接近的表格中的2个温度、以及与该2个温度对应的能量的值之间插值,从而求出测量温度下的能量的值。
根据第2实施方式的X射线分光分析装置10C,由于在检测在测量对象的试样S生成的特征X射线时,由温度测量部18测量规定位置的温度,能量校准部16C基于该温度确定由各检测元件141检测的能量的值从而随时校准能量,因此即使伴随于温度变化导致的膨胀或收缩,由各检测元件141检测的能量的值发生变化,也能够准确地确定在测量对象的试样S生成的特征X射线的能量。
在第2实施方式的X射线分光分析装置10C中,无需为了能量的校准而使用标准试样。
此外,在此虽然在存储部161C中将温度和各检测元件141的能量的值的关系作为表格存储,但作为其替代,也可以按不同的检测元件141,将示出该两者的关系的函数存储在存储部161C,并在能量校准部16C中将由温度传感器181测量的温度应用于该函数,从而求出各检测元件141的能量的值。
以上说明了本发明的第1实施方式及其变形例的X射线分光分析装置、第2实施方式的X射线分光分析装置以及使用这些X射线分光分析装置的化学状态分析方法的实施方式,但本发明并不限定于这些实施方式,也可以进行各种变形。
附图标记说明
10、10A、10B、10C、90X射线分光分析装置
11、91激发源
12、92狭缝
13、93分光晶体
14、94X射线线性传感器
141、1411、1412、141L、141M、141X、141A0、141B0、141A1、141B1、141A2、141B2、941检测元件
15、15B试样支架
151测量试样保持部
152标准试样保持部
16、16A、16C能量校准部
161X射线线性传感器位置微调整部
161C存储部
162控制部
162C能量确定部
17标准曲线创建部
18温度测量部
181温度传感器
A照射区域
A1、A2照射区域的线状部分
S试样
SS标准试样。
Claims (16)
1.一种X射线分光分析装置,其特征在于,具备:
a)试样支架;
b)激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
c)分光晶体,面向所述照射区域而设置;
d)狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
e)X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
f)能量校准部,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的标准试样的表面的所述照射区域照射激发射线而测量的能量已知的2个特征X射线的该能量,校准由所述X射线线性传感器的各个所述检测元件检测的特征X射线的能量,
从所述标准试样生成的所述2个特征X射线为从1种元素发射的2个特征X射线,且所述2个特征X射线为Kα1射线及Kβ1,3射线,
或者从所述标准试样生成的所述2个特征X射线为分别从2种元素发射的Kα1射线。
2.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述分光晶体由平板构成。
3.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述1种元素为测量对象的试样含有的元素。
4.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述能量校准部通过用Kα1射线的洛伦兹函数和Kα2射线的洛伦兹函数拟合由所述X射线线性传感器检测的Kα1射线及Kα2射线重叠的强度,从而确定Kα1射线的强度的峰能量。
5.如权利要求4所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
具有在所述Kα1射线的峰和Kα2射线的峰之间形成的谷的强度达到Kα1射线的峰的强度的1/2以下的能量分辨率。
6.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述能量校准部通过用Kβ1,3射线的洛伦兹函数和Kβ’射线的洛伦兹函数拟合由所述X射线线性传感器检测的Kβ1,3射线和Kβ’射线重叠的强度,从而确定Kβ1,3射线的强度的峰能量。
7.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述2种元素为与测量对象的试样含有的元素相同的元素和原子序数比测量对象的试样含有的元素大1的元素、或原子序数比测量对象的试样含有的元素大1的元素和大2的元素。
8.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,测量对象的试样含有的元素为原子序数连续的2种以上的元素,从所述标准试样生成的所述2个特征X射线为原子序数比所述原子序数连续的2种以上的元素中原子序数最大的元素大1的元素的Kα1射线和所述原子序数连续的2种以上的元素中的1个元素的Kα1射线。
9.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,还具备:
标准曲线创建部,基于从含有的规定的元素及该元素的价数已知且该价数不同的多个标准试样分别发射的特征X射线的峰能量,创建示出相对于价数的峰能量的标准曲线。
10.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述能量校准部,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述标准试样的表面的所述照射区域照射激发射线而测量的能量已知的3个以上的特征X射线的该能量,用最小二乘法求出作为所述检测元件中的1个的基准检测元件与所述狭缝之间的光程长度、及由通过该狭缝而在所述分光晶体布拉格反射后入射至该基准检测元件的特征X射线的衍射角所限定的所述分光晶体的倾斜角,
基于所述光程长度和所述倾斜角、以及所述X射线线性传感器的各检测元件与所述基准检测元件的距离,求出由该各检测元件检测的特征X射线的能量。
11.如权利要求1所述的X射线分光分析装置,其特征在于,
所述试样支架具备:
测量试样保持部,将测量对象的试样保持在包括所述照射区域在内的区域;
标准试样保持部,在所述测量试样保持部以外的位置且被所述激发射线照射的位置,将所述标准试样保持在沿垂直于所述狭缝的方向具有宽边的范围内。
12.一种X射线分光分析装置,其特征在于,具备:
a)试样支架;
b)激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
c)分光晶体,面向所述照射区域而设置;
d)狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
e)X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
f)温度测量部,测量在所述X射线分光分析装置中的规定位置的温度;
g)能量校准部,基于预先求出的所述规定位置的温度与由各个所述检测元件检测的特征X射线的能量的关系,根据在所述温度测量部测量的温度而校准由各个该检测元件检测的特征X射线的能量。
13.一种化学状态分析方法,使用X射线分光分析装置来分析测量对象试样中的元素的化学状态,所述X射线分光分析装置具备:
试样支架;
激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
分光晶体,面向所述照射区域而设置;
狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
能量校准部,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的标准试样的表面的所述照射区域照射激发射线而测量的能量已知的2个特征X射线的该能量,校准由所述X射线线性传感器的各个所述检测元件检测的特征X射线的能量,
其特征在于,所述化学状态分析方法具有:
能量校准工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述标准试样的表面照射激发射线而生成的能量互异的至少2个特征X射线的该能量,校准由该X射线线性传感器的各个所述检测元件检测的特征X射线的能量;
化学状态确定工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述测量对象试样的表面照射激发射线而生成的特征X射线的能量,确定该测量对象试样中的元素的化学状态,
从所述标准试样生成的所述2个特征X射线为从1种元素发射的2个特征X射线,且所述2个特征X射线为Kα1射线及Kβ1,3射线,
或者从所述标准试样生成的所述2个特征X射线为分别从2种元素发射的Kα1射线。
14.如权利要求13所述的化学状态分析方法,其特征在于,
确定所述测量对象试样中的元素的价数来作为所述化学状态。
15.一种化学状态分析方法,使用X射线分光分析装置来分析测量对象试样中的元素的化学状态,所述X射线分光分析装置具备:
试样支架;
激发源,对保持在所述试样支架的试样表面的规定的照射区域照射用于使特征X射线产生的激发射线;
分光晶体,面向所述照射区域而设置;
狭缝,设置于所述照射区域和所述分光晶体之间,平行于该照射区域及该分光晶体的规定的晶面;
X射线线性传感器,设置为在平行于所述狭缝的方向上具有长边的多个线状的检测元件沿垂直于该狭缝的方向排列;
温度测量部,测量在所述X射线分光分析装置中的规定位置的温度;
能量校准部,基于预先求出的所述规定位置的温度与由各个所述检测元件检测的特征X射线的能量的关系,根据在所述温度测量部测量的温度而校准由各个该检测元件检测的特征X射线的能量,
其特征在于,所述化学状态分析方法具有:
能量校准工序,基于预先求出的所述分光晶体的温度及所述X射线线性传感器的温度与由各个所述检测元件检测的特征X射线的能量的关系,根据在所述温度测量部测量的该分光晶体的温度及该X射线线性传感器的温度而校准由各个该检测元件检测的特征X射线的能量;
化学状态确定工序,基于通过从所述激发源对保持在所述试样支架的所述测量对象试样的表面照射激发射线而生成的特征X射线的能量,确定该测量对象试样中的元素的化学状态。
16.如权利要求15所述的化学状态分析方法,其特征在于,
确定所述测量对象试样中的元素的价数来作为所述化学状态。
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