Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtungen sind
als Instrumente zum Analysieren von in einem zu betrachtenden Bereich
einer Probe enthaltenen Elementen bekannt, wobei dem zu betrachtenden Bereich
primäre
Röntgenstrahlen
zugeführt
werden, um den Targetbereich anzuregen, und anschließend durch
eine Detektoreinrichtung Röntgenfluoreszenzstrahlen
detektiert werden, die vom zu betrachtenden Bereich als Ergebnis
seiner Anregung. emittiert werden. Die Detektoreinrichtungen sind
gegenwärtig
in zwei Typen erhältlich:
als wellenlängendispersiver Detektor
und als energiedispersiver Detektor. Der vorstehend und nachstehend
erwähnte
zu betrachtende Bereich soll mindestens einen Teil einer Oberfläche der
Probe an einer beliebigen Stelle der Probe und seine Tiefenstruktur
in der unmittelbaren Umgebung umfassen. Mindestens ein Teil der
vorstehend erwähnten
Probenoberfläche
soll die gesamte Oberfläche
der Probe einschließen.
Eine
wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung benötigt,
obwohl sie eine ausgezeichnete Wellenlängenauflösung aufweist, eine relativ
lange Zeitdauer zum Messen der Intensität der Röntgenfluoreszenzstrahlen. Andererseits
weist die energiedispersive Detektoreinrichtung eine geringere Wellenlängenauflösung als
die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung auf, ihr Merkmal ist jedoch, daß sie Intensitäten der
Röntgenfluoreszenzstrahlen über einen
breiten Wellenlängenbereich
gleichzeitig messen kann. Daher kann, wenn eine breite Wellenlängenverteilung
innerhalb einer kurzen Zeitdauer untersucht werden soll, vorteilhaft
die energiedispersive Detektoreinrichtung verwendet werden. Wenn
jedoch eine präzise
Röntgenfluoreszenzanalyse,
d.h. eine hochauflösende
Röntgenfluoreszenzanalyse, über einen
relativ schmalen Wellenlängenbereich
ausgeführt
werden soll, kann vorteilhaft die wellenlängendispersive Detektoreinrichtung
verwendet werden. Daher kann, wenn jeweils nur die energiedispersive Detektoreinrichtung
oder die wellenlängendispersive Detektoreinrichtung
in Abhängigkeit
vom Analysezweck verwendet wird, eine effiziente Analyse ausgeführt werden.
Außerdem
kann, wenn eine qualitative Analyse unter Verwendung der energiedispersiven Detektoreinrichtung
und eine anschließende
qualitative Analyse von Elementen von Interesse unter Verwendung
der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung ausgeführt
wird, bezüglich
ab solut unbekannten Proben eine schnelle und exakte Röntgenfluoreszenzanalyse
ausgeführt
werden.
Eine
Röntgenanalysevorrichtung,
die sowohl eine wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung als auch eine energiedispersive Detektoreinrichtung zum
Erfassen von Röntgenstrahlen
aufweist, ist bekannt. Beispielsweise weist die in der JP 5-281163A (entspricht
EP 0 554 935 A1 )
beschriebene Röntgenanalysevorrichtung,
wie in
13 dargestellt,
auf: eine Röntgenröhre
4 zum
Bestrahlen einer auf einem Probenträger
2 gehaltenen Probe
durch primäre Röntgenstrahlen
3,
um die Probe
1 anzuregen, einen divergenten Sollerschlitz
7 zum
Kollimieren sekundärer
Röntgenstrahlen
5,
die von der Probe
1 als Ergebnis ihrer Anregung emittiert
werden, und ein Spektroskop
8 zum Analysieren der kollimierten
sekundären Röntgenstrahlen,
die anschließend
durch einen Detektor
9 erfaßt werden. Die in
13 dargestellte Röntgenanalysevorrichtung
weist auch einen energiedispersiven Detektor
12 zum Erfassen
der von der Probe
1 emittierten sekundären Röntgenstrahlen auf.
In
der JP 10-206356 A (entspricht
US
5 978 442 ) wird eine in
14 dargestellte
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
beschrieben. Die in
14 dargestellte
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung ist
so konstruiert und konfiguriert, daß die Röntgenfluoreszenzstrahlen
5,
die von der Probe
1 auf dem Probenträger
2 emittiert werden,
wenn die Probe
1 durch die von der Röntgenröhre
4 emittierten
primären
Röntgenstrahlen
3 angeregt
wird, durch den Detektor
9 erfaßt werden können, nachdem sie das Spektroskop
8 durchlaufen
haben. Das Spektroskop
8 wird gehalten für eine Bewegung
zwischen einer Betriebsposition, in der das Spektroskop
8,
wie durch die durchgezogene Linie in
14 dargestellt,
mit dem Strahlengang oder Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
5 ausgerichtet
ist, und einer zurückgezogenen
Position, in der das Spektroskop
8, nachdem es in eine
durch den Pfeil A dargestellte Richtung bewegt wurde, aus dem Strahlengang
oder Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
5 zurückgezogen
ist. Daher wird, wenn das Spektroskop
8 in die zurückgezogene
Position bewegt wird, der energiedispersive Detektor
12 in
Position gebracht, um die Röntgenfluoreszenzstrahlen
5 zu
erfassen.
Im
Fall der in 13 dargestellten
Röntgenanalysevorrichtung
unterscheidet sich jedoch der Winkel zwischen dem sich zwischen
der Probe 1 und dem Spektroskop 8 erstreckenden
ersten Strahlengang oder Strahlenweg 81 der Röntgenfluoreszenzstrahlen
und der Oberfläche
der Probe 1, d.h. der Austrittswinkel θ1 der durch den wellenlängendispersiven
Detektor 9 zu erfassenden Röntgenfluoreszenzstrahlen, vom
Winkel zwischen dem sich zwischen der Probe 1 und dem energiedispersiven
Detektor 12 erstreckenden zweiten Strahlengang oder Strahlenweg 82 der
Röntgenfluoreszenzstrahlen
und der Oberfläche
der Probe 1, d.h. vom Austrittswinkel θ2 der durch den energiedispersiven
Detektor 12 zu erfassenden Röntgenfluoreszenzstrahlen. D.h.,
um zu erreichen, daß der
energiedispersive Detektor 12 möglichst effizient arbeitet,
während,
weil der energiedispersive Detektor 12 einen kleinen Strahlungsempfangsbereich
aufweist, die Intensität
der auf den energiedispersiven Detektor 12 auftreffenden
Röntgenfluoreszenzstrahlen 5 tendentiell
gering ist, wird für
den Austrittswinkel 82 der durch den energiedispersiven
Detektor 12 zu erfassenden Röntgenfluoreszenzstrahlen ein
großer
Wert gewählt.
Andererseits
ist die Intensität
der zu messenden Röntgenfluoreszenzstrahlen
in der Röntgenanalyse
abhängig
vom Austrittswinkel und die Korrelation dazwischen ist kompliziert.
Daher können,
wenn der Austrittswinkel θ1
für den
wellenlängendispersiven
Detektor und der Austrittswinkel θ2 für den energiedispersiven Detektor
sich voneinander unterscheiden, wie vorstehend beschrieben, die
durch den wellenlängendispersiven
Detektor gemessene Intensität der
Röntgenfluoreszenzstrahlen
und die durch den energiedispersiven Detektor gemessene Intensität nicht
miteinander korreliert werden. Außerdem ist, auch wenn der Unterschied
der Austrittswinkel kompensiert wird, die Korrelation zwischen den
Röntgenintensitäten bezüglich des
Austrittswinkels auch von der Zusammensetzung der Probe abhängig und
daher kompliziert. Daher kann keine exakte Kompensation erreicht
werden, und aufgrund dieser Unsicherheit kann die Analysegenauigkeit
nicht erhöht
werden. Außerdem
variieren, wenn die Probe eine rauhe Oberfläche voller sehr kleiner Oberflächenunregelmäßigkeiten
aufweist, die Verteilungen der Röntgenwellenlängen, obwohl
die Austrittswinkel einander gleich sind, wenn das Spektroskop und
der Detektor aus verschiedenen Richtungen den gleichen zu betrachtenden
Bereich der Probe anvisieren, wodurch jeweilige Meßergebnisse
erhalten werden, die nicht miteinander korreliert werden können, wenn
sie nicht auf irgendeine Weise modifiziert werden.
Im
Fall der in 14 dargestellten
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
liegen der erste Strahlengang oder Strahlenweg 81 der Röntgenfluoreszenzstrahlen
und der zweite Strahlengang oder Strahlenweg 82 der Röntgenfluoreszenzstrahlen
auf dem gleichen Weg, und der Austrittswinkel für den energiedispersiven Detektor
und der Austrittswinkel für
den wellenlängendispersiven
Detektor weisen den gleichen Wert θ1 auf. Daher können die
Intensität
der durch den energiedispersiven Detektor erfaßten Röntgenstrahlen und die durch
den wellenlängendispersiven
Detektor erfasste Intensität
miteinander korreliert werden, wenn sie mit einem für das jeweilige
Detektorsystem spezifischen, pro benunabhängigen vorgegebenen Empfindlichkeitskoeffizienten
multipliziert werden.
Weil
der energiedispersive Detektor im allgemeinen eine kleine Lichtempfangsfläche aufweist, wie
beispielsweise ein Halbleiterdetektor (SSD) mit einer relativ hohen
Energieauflösung,
wird die Empfindlichkeit abnehmen, wenn der energiedispersive Detektor 12 nicht
nahe an der Probe 1 angeordnet ist. Obwohl in einer Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung,
die nur mit dem energiedispersiven Detektor ausgestattet ist, der
energiedispersive Detektor nahe an der Probe 1 angeordnet
werden kann, weil kein Spektroskop verwendet wird, kann der in der
in 14 dargestellten
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
verwendete energiedispersive Detektor 12 nicht nahe an
der Probe 1 angeordnet werden, weil in der in 14 dargestellten Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
das Spektroskop 8 zwischen der Probe 1 und dem
energiedispersiven Detektor 12 angeordnet ist. Daher nimmt
während
des Erfassungsvorgangs unter Verwendung des energiedispersiven Detektors
die Empfindlichkeit tendentiell ab, und insbesondere wenn die von
einem sehr kleinen Bereich der Probe emittierten Röntgenfluoreszenzstrahlen
erfaßt
werden sollen, kann keine ausreichende Empfindlichkeit für die Analyse
gewährleistet werden.
Die
herkömmliche
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung,
die als wellenlängendispersiver
Analysator oder als energiedispersiver Analysator verwendbar ist,
weist folgende Probleme auf. Um die Genauigkeit der quantitativen
Analyse und der qualitativen Analyse zu erhöhen, wird vor der Analyse im allgemeinen
eine sogenannte halbquantitative Analyse ausgeführt, um Arten und ungefähre Anteile
von in der Probe enthaltenen Elementen von Interesse zu bestimmen.
Wenn durch die wellenlängendispersive Detektoreinrichtung
und die energiedispersive Detektoreinrichtung wäh rend der halbquantitativen
Analyse entsprechende Ergebnisse nicht geeignet kombiniert und verwendet
werden, kann weder die qualitative Analyse noch die quantitative
Analyse schnell und präzise
ausgeführt
werden.
Die
US 4 959 848 beschreibt
eine Vorrichtung zur Messung der Dicke und der Konzentration von
Elementen in dünnen
Filmen mittels Röntgenanalyse.
In der
US 4 988 872 wird
ein Elektronenstrahlmikroanalysator beschrieben, der ein wellenlängendispersives
Röntgenspektrometer
und ein energiedispersives Röntgenspektrometer
aufweist. Die
US 4 885 465 beschreibt
eine Anzeigevorrichtung für einen
Röntgenmikroanalysator,
der ein wellenlängendispersives
Röntgenspektrometer
und ein energiedispersives Röntgenspektrometer
zum Erzeugen zweier Arten von Spektren aus demselben Bereich der
Probe aufweist.
Die
EP 0 766 083 A2 beschreibt
ebenfalls eine Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung,
bei der jedoch ein wellenlängendispersiver
und ein energiedispersiver Detektor unter gleichem Winkel zum Primärstrahl
angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird eine
verbesserte Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
bereitgestellt, die entweder als wellenlängendispersiver Analysator
oder als energiedispersiver Analysator verwendbar ist, wobei die
Analyse schnell und exakt ausgeführt
werden kann.
Die
erfindungsgemäße Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
ist im Patentanspruch 1 definiert.
Weil
bei dieser Vorrichtung der Austrittswinkel für den wellenlängendispersiven
Detektor dem Austrittswinkel für
den energiedispersiven Detektor gleich ist, können die jeweiligen gemessenen
Intensitäten
der Röntgenfluoreszenzstrahlen
miteinander korreliert werden, nachdem jede dieser Intensitäten mit
einem für
das entsprechende Detektorsystem spezifischen, probenunabhängigen vorgegebenen Empfindlichkeitskoeffizienten
multipliziert wurde. Dadurch kann die sich durch die komplizierte
Korrelation der Röntgenfluoreszenzstrahlen
bezüglich
des Austrittswinkels ergebende Unsicherheit unterdrückt werden,
wodurch die Analysegenauigkeit erhöht wird. Außerdem ist der energiedispersive
zweite Detektor näher
an der Probe angeordnet als das Spektroskop. Daher kann, auch wenn
die Röntgenfluoreszenzstrahlen
von einem sehr kleinen Targetbereich der Probe gemessen werden,
eine ausreichende Empfindlichkeit gewährleistet werden, wie im Fall
der Analysevorrichtung, die nur die energiedispersive Detektoreinrichtung
und keine wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung aufweist, wodurch die Analysegenauigkeit erhöht wird.
D.h., durch die Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung,
die sowohl als wellenlängendispersiver
Analysator als auch als energiedispersiver Analysator verwendbar
ist, kann eine schnelle und genaue Analyse erreicht werden.
Die
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung weist
außerdem
einen Detektorantriebsmechanismus zum selektiven Vor- und Rückwärtsbewegen des
energiedispersiven zweiten Detektors in und aus der Ausrichtung
mit dem ersten Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
auf, so daß,
wenn der energiedispersive zweite Detektor durch diesen Detektorantriebsmechanismus
vorwärtsbewegt
wird, der erste und der zweite Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen auf
der gleichen Achse liegen. Durch diese Anordnung werden, obwohl
die Probe eine rauhe Oberfläche
voller sehr kleiner Oberflächenunregelmäßigkeiten
aufweist, weil der erste Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen und der
zweite Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
auf der gleichen Achse liegen, der energiedispersive zweite Detektor
und das Spektroskop der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung mit dem Targetbereich 1a der Probe 1 von
der gleichen Richtung ausgerichtet, so daß in den jeweiligen Meßergebissen
keine Abweichung auftritt, und die jeweiligen Meßergebnisse können miteinander
korreliert werden, nachdem sie mit einem vorgegebenen Empfindlichkeitskoeffizienten
multipliziert wurden, der probentypunabhängig und für das jeweilige Detektorsystem
spezifisch ist. Außerdem
kann, weil der energiedispersive zweite Detektor selektiv in den Strahlenweg
der Röntgenfluoreszenzstrahlen
zwischen dem Spektroskop und der Probe bewegt und aus diesem herausbewegt
werden kann, der zweite Detektor näher zur Probe 1 angeordnet
werden, wenn der zweite Detektor in den Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
bewegt wird, wodurch eine ausreichende Empfindlichkeit gewährleistet
und die Analysegenauigkeit erhöht
wird, wie im Fall einer Analysevorrichtung, die nur die energiedispersive Detektoreinrichtung
und keine wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung aufweist.
Außerdem weist
die Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
einen ersten Kollimator auf, der zwischen dem energiedispersiven
zweiten Detektor und der Probe angeordnet ist und mindestens eine darin
definierte Drosselblende zum Durchlassen der Röntgenfluoreszenzstrahlen aufweist,
so daß die
die Drosselblende im ersten Kollimator durchlaufenden Röntgenfluoreszenzstrahlen
durch den energiedispersiven zweiten Detektor oder den ersten Detektor erfaßt werden
können,
nachdem sie durch das Spektroskop analysiert wurden. Gemäß diesem
Merkmal kann, weil die Drosselblende des ersten Kollimators gleichzeitig
durch die energiedispersive Detektoreinrichtung und die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung verwendet wird, der gleiche Targetbereich der
Probe sowohl durch die energiedispersive Detektoreinrichtung als
auch durch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung analysiert werden. Daher kann, nachdem die Wellenlängenverteilung
der Röntgenfluoreszenzstrahlen
mit einer sehr geringen Intensität
von einem sehr kleinen Targetbereich der Probe durch die energiedispersive
Detektoreinrichtung innerhalb einer kurzen Zeitdauer untersucht wurde,
die Intensität
der Röntgenfluoreszenzstrahlen in
ihrem erforderlichen Wellenlängenbereich
durch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung mit einer hohen Auflösung gemessen werden, so daß die Analyse
des sehr kleinen Targetbereichs der Probe schnell und exakt durchgeführt werden
kann.
Die
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung weist
außerdem
einen zweiten Kollimator auf, der zwischen dem ersten Kollimator
und dem Spektroskop angeordnet ist und mindestens eine darin angeordnete
Drosselblende aufweist, wobei der energiedispersive zweite Detektor
am zweiten Kollimator befestigt ist. Gemäß diesem Merkmal dient, wenn
die Drosselblende des zweiten Kollimators im ersten Strahlenweg
der Röntgenfluoreszenzstrahlen
zwischen der Probe und dem Spektroskop angeordnet ist, der zweite
Kollimator als feldbegrenzende Blende. Wenn dagegen der am zweiten
Kollimator befestigte zweite Detektor im ersten Strahlenweg der
Röntgenfluoreszenzstrahlen
zwischen der Probe und dem Spektroskop angeordnet ist, dient der
zweite Kollimator als Halterungselement zum Halten des zweiten Detektors.
Außerdem
wird, weil der zweite Kollimator mit dem Detektorantriebsmechanismus
zum Vorwärts-
und Rückwärtsbewegen
des energiedispersiven zweiten Detektors in den und aus dem Strahlenweg
der Röntgenfluoreszenzstrahlen
antriebsmäßig gekoppelt
ist, die Drosselblende des zweiten Kollimators durch diesen Detektorantriebsmechanismus ebenfalls
in den ersten Strahlenweg der Röntgenfluoreszenzstrahlen
bewegt, wobei, auch wenn der zweite Kollimator mehrere darin definierte
Drosselblenden aufweist, leicht von einer auf eine andere Drosselblende
umgeschaltet werden kann.
Wenn
die Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
einen Probenantriebsmechanismus zum Bewegen des Targetbereichs der
auf einem Probenträger
angeordneten Probe aufweist, können
die primären
Röntgenstrahlen
durch den Antriebsmechanismus jederzeit mit einer vorgegebenen Intensitätsverteilung
auf den Targetbereich aufgestrahlt werden, der eine beliebig ausgewählte Stelle
der Probe ist. Dadurch kann die beliebig ausgewählte Stelle des sehr kleinen
Targetbereichs der Probe schnell und exakt analysiert werden.
Das
Spektroskop ist vorzugsweise ein Doppelkristallspektroskop mit zwei
spektroskopischen Kristallen, die entlang des Strahlenweges der
Röntgenfloureszenzstrahlen
hintereinander angeordnet sind. Durch dieses Merkmal wird nach der
qualitativen Analyse durch den energiedispersiven Detektor eine
Analyse eines chemischen Zustands durch den wellenlängendispersiven
Detektor ermöglicht.
In diesem Fall kann, im Vergleich zur qualitativen Analyse unter
Verwendung des wellenlängendispersiven
Detektors, in dem ein Spektroskop mit einem Kristall verwendet wird,
die zum Umschalten von der qualitativen Analyse auf die Analyse
des chemischen Zustands erforderliche Zeitdauer geeignet reduziert werden.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die Analysevorrichtung ferner eine Bilderzeugungseinrichtung zum
Abbilden der Oberfläche
der Probe auf, um ein Probenbild zu erzeugen; eine Sichtanzeige
zum Darstellen des durch die Bilderzeugungseinrichtung erzeugten
Probenbildes; und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Probenantriebsmechanismus,
um zu ermöglichen,
daß die
von einer Stelle der Probe, die unter Bezug auf das durch die Sichtanzeige
dargestellte Probenbild spezifiziert ist, emittierten Röntgenfluoreszenzstrahlen
auf die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung und die energiedispersive Detektoreinrichtung auftreffen.
Gemäß dieser
Anordnung kann, weil die beliebig ausgewählte sehr kleine Stelle spezifiziert
werden kann, während
das direkt von der Probenoberfläche
erzeugte Bild betrachtet wird, der beliebig ausgewählte sehr
kleine Targetbereich schnell und exakt bestimmt werden. Außerdem kann
bezüglich
der vom sehr kleinen Targetbereich emittierten Röntgenfluoreszenzstrahlen mit
einer sehr geringen Intensität,
deren Feld durch den ersten Kollimator begrenzt wurde, nachdem die
Wellenlängenverteilung
durch die hochempfindliche energiedispersive Detektoreinrichtung
in einer kurzen Zeitdauer untersucht worden ist, ihre Intensität über den
erforderlichen Wellenlängenbereich
unter Verwendung der hochauflösenden wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung gemessen werden, so daß eine schnelle und exakte Analyse
des bestimm ten sehr kleinen Targetbereichs durchgeführt werden
kann. Dadurch kann der beliebig ausgewählte sehr kleine Targetbereich
der Probe schnell und exakt analysiert werden. Die Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
weist die Bilderzeugungseinrichtung zum Abbilden der auf dem Probenträger angeordneten
Probe zum Erzeugen des Probenbildes auf. Durch dieses Merkmal kann
die beliebig ausgewählte
Stelle der Probe unmittelbar vor der Messung spezifiziert werden,
während
das direkt von der Oberfläche
der auf dem Probenträger
angeordneten Probe erzeugte Bild betrachtet wird, so daß der beliebig
ausgewählte
sehr kleine Targetbereich genauer bestimmt werden kann.
Die
wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung weist vorzugsweise einen Sollerschlitz auf,
wobei der Sollerschlitz und mindestens ein Teil der Bilderzeugungseinrichtung
zwischen dem ersten Kollimator und dem Spektroskop angeordnet sind.
In diesem Fall kann die Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
ferner eine Auswahleinrichtung aufweisen, um eine dieser Einrichtungen
selektiv auf eine Position einzustellen, an der sie der auf dem
Probenträger angeordneten
Probe gegenüberliegt.
Gemäß diesem Merkmal
kann, weil die Auswahleinrichtung zum Bewegen der Bilderzeugungseinrichtung
gleichzeitig als Wechsler zum Wechseln des Sollerschlitzes dient, die
Analysevorrichtung einfach konstruiert sein.
Die
Analyseeinrichtung wird anhand der nachstehenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht. In den beigefügten
Zeichnungen werden identische Bezugszeichen verwendet, um identische
Teile oder Komponenten zu bezeichnen; es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung von 1, wobei die Vorrichtung
auf einen energiedispersiven Nachweis- oder Detektionsmodus eingestellt
ist;
3 eine schematische perspektivische Ansicht
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung von 1, wobei die Vorrichtung
auf einen wellenlängendispersiven
Nachweis- oder Detektionsmodus eingestellt ist;
4 eine schematische Seitenansicht
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung;
5 eine schematische Seitenansicht
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung;
6 eine schematische Querschnittansicht zum
Darstellen einer Auswahleinrichtung und einer Bilderzeugungseinrichtung,
die beide in der in 5 dargestellten
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung verwendet
werden;
7 eine Draufsicht der Auswahleinrichtung
und der Bilderzeugungseinrichtung von 6;
8 eine schematische Seitenansicht
einer vierten bevorzugten Ausführungsform
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung;
9 ein Diagramm zum Darstellen
eines Beispiels einer Sichtanzeige zum Darstellen eines Meßergebnisses,
das durch die dritte oder vierte Ausführungsform der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
erzeugt wird;
10 ein Diagramm zum Darstellen
eines anderen Beispiels der Sichtanzeige zum Darstellen des durch
die gleiche Vorrichtung erhaltenen Meßergebnisses;
11 ein Diagramm zum Darstellen
eines weiteren Beispiels der Sichtanzeige zum Darstellen des durch
die gleiche Vorrichtung erhaltenen Meßergebnisses;
12 eine Draufsicht zum Darstellen
einer modifizierten Auswahleinrichtung, die in der dritten bevorzugten
Ausführungsform
der Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
verwendet wird;
13 eine schematische Seitenansicht
einer ersten herkömmlichen
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung;
und
14 eine schematische Seitenansicht
einer zweiten herkömmlichen
Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung.
Nachstehend
wird eine erste Ausführungsform
der Analysevorrichtung beschrieben.
Wie
in 1 dargestellt, weist
die Analysevorrichtung wie die Analysevorrichtung der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
auf: einen Probenträger 2,
auf dem eine Probe 1 angeordnet ist, eine Röntgenquelle 4 und
eine wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 mit einem divergenten Sollerschlitz 7,
einem Spektroskop 8 und einem ersten Detektor 9.
Ein plattenförmiger
erster Kollimator 30 ist in einem Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
zwischen der Probe 1 und der Detektoreinrichtung 6 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, weist
der erste Kollimator 30 mehrere, z.B. drei, in einer Reihe
angeordnete Drosselblenden 31a, 31b und 31c mit
verschiedenen Durchmessern auf. Der erste Kollimator 30 muß nicht
immer ein plattenförmiger Kollimator
sein, sondern kann eine beliebige geeignete Form aufweisen, er kann
z.B. eine obere Wand oder eine stufenförmige Wand in der Nähe der Probe aufweisen,
um den Rauschabstand der von der Probe erzeugten Röntgenfluoreszenzstrahlen
zu verbessern, wie beispielsweise in der JP 10-310056 A beschrieben,
auf die hierin durch Verweis Bezug genommen wird. Außerdem ist
zwischen dem ersten Kollimator 30 und dem Spektroskop 8 ein
plattenförmiger
zweiter Kollimator 40 mit mehreren, z.B. zwei, Drosselblenden 41a und 41b angeordnet.
Die
dargestellte Analysevorrichtung weist außerdem eine energiedispersive
Detektoreinrichtung 11 mit einem SSD-Detektor 12 auf,
der ein energiedispersiver zweiter Detektor ist. Der SSD-Detektor 12 wird
durch den zweiten Kollimator 12 an einer Position seitlich
von und auf einer von der Drosselblende 41a entfernten
Seite der Drosselblende 41b gehalten. Der SSD-Detektor 12 ist
in der Lage, den Röntgenfluoreszenzstrahl 5 zu
erfassen, der eine der Drosselblenden 31a, 31b und 31c im
ersten Kollimator 30 durchlaufen hat. Wie in der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
weist der SSD-Detektor 12 eine Kühleinrichtung 13 eines
Typs auf, in dem ein Peltierelement verwendet wird. Der zweite Kollimator 40 mit
den darin definierten Drosselblenden 41a und 41b kann
weggelassen werden, wobei in diesem Fall nur der SSD-Detektor 12 an
einer Position hinter dem ersten Kollimator für eine Bewegung in den und
aus dem ersten Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls gehalten
werden muß.
Wie
in 1 dargestellt, ist
der SSD-Detektor 12 mit einem Detektorantriebsmechanismus 50 antriebsmäßig gekoppelt,
um zu ermöglichen,
daß der
SSD-Detektor 12 beweglich ist zwischen einer Betriebsposition,
in der der SSD-Detektor 12 mit dem ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
ausgerichtet ist, und einer zurückgezogenen Position,
in der der SSD-Detektor 12 nicht im ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
angeordnet ist. Der Detektorantriebsmechanismus 50 weist
eine an einem unteren Teil des zweiten Kollimators 40 befestigte
Zahnstange 51 und ein mit einem auf Impulse ansprechenden
Schrittmotor 53 gekoppeltes Ritzel 52 auf. Der
zweite Kollimator 40 ist auf einem Führungselement (nicht dargestellt)
beweglich angeordnet, und, weil die Zahnstange 51 mit dem
Ritzel 52 in Eingriff steht, wird durch den Antrieb des Schrittmotors 53 eine
Gleitbewegung des zweiten Kollimators 40 in eine durch
Y dargestellte Richtung entlang des Führungselements veranlaßt. Wenn
der zweite Kollimator 40 in eine Betriebsposition bewegt und
dadurch mit dem ersten Strahlenweg 81 des Rönt genfluoreszenzstrahls
ausgerichtet ist, liegen der erste Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls
vom Targetbereich 1a der Probe 1 zum Spektroskop 8 und
der zweite Strahlenweg 82 des Röntgenfluoreszenzstrahls vom
Targetbereich 1a der Probe 1 zum SSD-Detektor 12,
der ein energiedispersiver Detektor ist, auf der gleichen Achse.
Der
erste Kollimator 30 ist außerdem auf einem Führungselement
(nicht dargestellt) beweglich angeordnet, das sich in die senkrecht
zur Ebene der Zeichnung von 1 verlaufende
Richtung Y erstreckt. Eine Zahnstange 61 ist an einem unteren
Teil des ersten Kollimators 30 befestigt und steht antriebsmäßig mit
einem Ritzel 62 in Eingriff, das mit einem auf Impulse
ansprechenden Schrittmotor 63 gekoppelt ist. Daher kann
der erste Kollimator 30 ähnlich wie der zweite Kollimator 40 durch
den Antrieb des Schrittmotors 63 in die Richtung Y entlang
des Führungselements
(nicht dargestellt) bewegt werden. Daher bilden die Zahnstange 61 und
das mit dem Schrittmotor 63 gekoppelte Ritzel 62 einen
Antriebsmechanismus 60 für den ersten Kollimator 30.
Die
in 1 dargestellte Analysevorrichtung weist
ferner einen Probenantriebsmechanismus 70, z.B. einen XY-Tisch, zum Bewegen
des Targetbereichs 1a der auf dem Probenträger 2 angeordneten Probe 1 auf.
Der Probenantriebsmechanismus 70 weist einen oberen, einen
mittleren und einen unteren Tisch 70a, 70b und 70c auf,
die stapelähnlich übereinander
angeordnet und in verschiedene Richtungen beweglich sind. D.h.,
der obere Tisch 70a, auf dem der Probenträger 2 fest
montiert ist, ist in X-Richtung nach links und rechts senkrecht
zur Richtung Y bezüglich
des mittleren Tischs 70b beweglich, während der mittlere Tisch 70b in
Richtung Y bezüglich
dem unter dem mittleren Tisch 70b angeordneten unteren
Tisch 70c beweglich ist. Die Richtungen X und Y bilden
orthogonale Koordinaten, die in einer virtuellen Strah lungsebene
definiert sind. Anstelle der Verwendung des XY-Tischs für den Probenantriebsmechanismus 70 kann
ein rθ-Tisch verwendet werden,
wobei rθ in
diesem Fall eine Polarkoordinate darstellt, die in der virtuellen
Strahlungsebene definiert ist, wobei ein Pol oder Ursprung durch
eine Mitte der Probenoberfläche
definiert ist. D.h., der Probenantriebsmechanismus 70 bewegt
oder dreht die Probe 1, um einen Abschnitt der Probe 1,
der dem Targetbereich 1a entspricht, bezüglich der
Röntgenquelle 4 und
der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung 6 oder der Röntgenquelle 4 und
der energiedispersiven Detektoreinrichtung 11 zu bewegen,
so daß die
Probenoberfläche
in der virtuellen Strahlungsebene bewegt werden kann.
Der
zweite Kollimator 40, der erste Kollimator 30 und
der XY-Tisch 70 werden durch eine Steuerungseinrichtung 72 gesteuert.
Die Steuerungseinrichtung 72 steuert den zweiten Kollimator 40 in
Abhängigkeit
davon, ob der Röntgenfluoreszenzstrahl durch
die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 oder durch
die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 erfaßt werden soll. D.h., wenn
der Röntgenfluoreszenzstrahl
durch die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 erfaßt werden
soll, wird der am zweiten Kollimator 40 befestigte SSD-Detektor 12 in
eine Betriebsposition in Ausrichtung mit dem ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls gebracht.
Wenn dagegen der Röntgenfluoreszenzstrahl
durch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 erfaßt werden soll, wird der zweite
Kollimator 40 auf die zurückgezogene Position eingestellt,
in der er nicht mit dem Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls
ausgerichtet ist.
Die
Steuerungseinrichtung 72 steuert auch jeweilige Positionen
des ersten und des zweiten Kollimators 30 und 40,
um die Drosselblende im Kollimator in Abhängigkeit von der Größe des Targetbereichs 1a der
Probe 1 auszuwählen,
so daß nur
die vom Targetbereich 1c erzeugten Röntgenfluoreszenzstrahlen durch
die Detektoreinrichtung 6 empfangen werden können. D.h.,
die Steuerungseinrichtung 72 steuert den Schrittmotor 53 und/oder
den Schrittmotor 63 zum Antreiben des ersten Kollimators 30 bzw. des
zweiten Kollimators 40, so daß, wenn die energiedispersive
Detektoreinrichtung 11 zum Erfassen des Röntgenfluoreszenzstrahls
verwendet wird, eine der Drosselöffnungen 31a, 31b und 31c im
ersten Kollimator 30 ausgewählt wird, wenn jedoch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 zum Erfassen des Röntgenfluoreszenzstrahls
verwendet wird, wird eine der Drosselblenden 31a, 31b und 31c im
ersten Kollimator 30 oder der Drosselblenden 41a und 41b im
zweiten Kollimator 40 ausgewählt.
Der
XY-Tisch 70 wird durch die Steuerungseinrichtung 72 gesteuert,
um den Probenträger 2 und dadurch
den Targetbereich 1a der Probe 1 zu bewegen.
Die
erste Ausführungsform
der Analysevorrichtung arbeitet auf folgende Weise.
Es
wird vorausgesetzt, daß der
Targetbereich 1a der Probe 1 sehr klein ist und
von einem in der Probe 1, insbesondere im Targetbereich 1a,
enthaltenen unbekannten Element emittierte Röntgenfluoreszenzstrahlen analysiert
werden sollen. Insbesondere wird, nachdem der Targetbereich 1a qualitativ
analysiert wurde, die quantitative Analyse ausgeführt.
Zu
Beginn wird die Probe 1, wie in 1 dargestellt, auf dem Probenträger 2 in
Ausrichtung mit einem Mittelpunkt davon angeordnet. Nachdem der Targetbereich 1a in
der Probe 1 bestimmt wurde, wird in die Steuerungseinrichtung 72 in
das Ergebnis dieser Bestimmung darstellender Parameter eingegeben.
Außerdem
werden in die Steuerungseinrichtung 72 Parameter eingegeben,
die darstellen, daß eine qualitative Analyse
ausgeführt
werden soll, d.h. eine energiedispersive Detektion, und die Größe des Targetbereichs 1a.
Wenn
diese Parameter in die Steuerungseinrichtung 72 eingegeben
wurden, steuert die Steuerungseinrichtung 72 den XY-Tisch 70,
um den Probenträger 2 zu
einer Position zu bewegen, wo der Targetbereich 1a der
Probe 1 auf eine Bestrahlungsposition eingestellt ist,
in der der primäre
Röntgenstrahl 3 empfangen
wird. Die Steuerungseinrichtung 72 steuert außerdem den
Schrittmotor 53, um den zweiten Kollimator 40 vorwärtszubewegen,
wodurch der SSD-Detektor 12 in eine Betriebsposition in
Ausrichtung mit dem ersten Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls
gebracht wird. Wenn der Schrittmotor 53 derart angetrieben
wird, wird der zweite Kollimator 40 in die Richtung Y bewegt
und tritt in den ersten Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls
zwischen der Probe 1 und der wellenlängendispersiven Detektoreinrichtung 6 ein.
Die Steuerungseinrichtung 72 steuert außerdem den Schrittmotor 63,
so daß eine
(31a) der Drosselblenden (2)
des ersten Kollimators 30, die für die eingegebene Größe des Targetbereichs 1a geeignet
ist, ausgewählt
werden kann, d.h., nur der vom Targetbereich 1a der Probe 1 emittierte
Röntgenfluoreszenzstrahl 5 kann
in den SSD-Detektor 12 eintreten. Wenn dieser Schrittmotor 63 derart
angetrieben wird, wird die Drosselblende 31a des ersten
Kollimators 30 mit dem ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
zwischen der Probe 1 und der wellenlängendispersiven Detektoreinrichtung 6 ausgerichtet.
Wie
in 2 dargestellt, durchläuft, wenn während des
in 2 dargestellten Zustands
als Ergebnis der Bestrahlung durch den primären Röntgenstrahl 3 von
der Röntgenquelle 4 der
Röntgenfluoreszenzstrahl 5 von
der Probe 1 erzeugt wird, der Röntgenfluoreszenzstrahl 5 die
Drosselblende 31a des ersten Kollimators 30 und
wird dann durch den SSD-Detektor 12 erfaßt. Die
Intensität
der durch den SSD-Detektor 12 erfaßten Röntgenfluoreszenzstrahlen
wird durch einen Computer (nicht dargestellt) verarbeitet, um innerhalb
einer kurzen Zeitdauer eine Wellenlängenverteilung zu erhalten
und ihre qualitative Analyse zu ermöglichen. Obwohl der Targetbereich 1a sehr
klein ist, ist der SSD-Detektor 12 näher an der Probe angeordnet
als das Spektroskop 8, so daß im SSD-Detektor 12 eine
ausreichende Empfindlichkeit gewährleistet
werden kann, die zu einer hohen Analysegenauigkeit führt.
Nachdem
die Wellenlängenverteilung
auf diese Weise untersucht wurde, wird der zweite Kollimator 40 aus
dem ersten Strahlenweg 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls zurückgezogen,
wie in 3 dargestellt.
Anschließend
wird basierend auf dieser Wellenlängenverteilung die zu messende
Wellenlänge
bestimmt, und, um die der bestimmten Wellenlänge entsprechenden Röntgenfluoreszenzstrahlen
zu analysieren und zu erfassen, wird die entsprechende Position
des Spektroskops 8 und des ersten Detektors 9 durch
das Goniometer (nicht dargestellt) eingestellt. In diesem Zustand
durchläuft
der von der Probe 1 erzeugte Röntgenfluoreszenzstrahl 5 die
Drosselblende 31a des ersten Kollimators 30, wird
durch den divergenten Sollerschlitz 7 kollimiert, durch
das Spektroskop 8 analysiert und schließlich durch den ersten Detektor 8 erfaßt. Die
Intensität
der so erfaßten
Röntgenfluoreszenzstrahlen
wird durch den Computer (nicht dargestellt) verarbeitet, um einen detaillierter
zu untersuchenden, gewünschten
Wellenlängenbereich
zu analysieren, d.h. die quantitative Analyse auszuführen.
Wie
vorstehend beschrieben, wird die qualitative Analyse unter Verwendung
der energiedispersiven Detektoreinrichtung 11 ausgeführt, und
anschließend
wird die quantitative Analyse des spezifischen Elements von Interesse
unter Verwendung der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung 6 ausgeführt, wodurch eine schnelle
und exakte Analyse der Röntgenfluoreszenzstrahlen
ausgeführt
werden kann.
Wie
vorstehend beschrieben, liegen der erste Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls und
der zweite Strahlenweg 82 des Röntgenfluoreszenzstrahls auf
der gleichen Achse. Daher sind, obwohl die Probe 1 eine
rauhe Oberfläche
voller sehr kleiner Oberflächenunregelmäßigkeiten
aufweist, der SSD-Detektor 12, d.h. der zweite Detektor
der energiedispersiven Detektoreinrichtung 11, und das Spektroskop 8 der
wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung 6 mit dem Targetbereich 1a der
Probe 1 von der gleichen Richtung ausgerichtet, so daß in jeweiligen
Meßergebnissen
keine Abweichungen auftreten. Daher können die jeweiligen Meßergebnisse
miteinander korreliert werden, nachdem sie mit einem probenunabhängigen und
einem für
das jeweilige Detektorsystem spezifischen, vorgegebenen Empfindlichkeitskoeffizienten
multipliziert wurden. Dadurch kann die Analysegenauigkeit erhöht werden.
Außerdem
kann, weil die Drosselblende 31a des ersten Kollimators 30 gleichzeitig
für die
energiedispersive Detektoreinrichtung 11 und die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 verwendet wird, die quantitative
Analyse durch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 basierend auf der durch die energiedispersive
Detektoreinrichtung 11 ausgeführten Analyse ausgeführt werden,
wie vorstehend beschrieben wurde.
Außerdem wird
in der praktischen Anwendung der ersten Ausführungsform der Analysevorrichtung,
wobei der Röntgenfluoreszenzstrahl,
der von einem großen
Targetbereich 1a der Probe 1 erzeugt wird, durch
die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 8 erfaßt und analysiert wird, der
erste Kollimator 30 aus dem Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
herausbewegt, während
die Drosselblende 41a oder die Drosselblende 41b des
zweiten Kollimators 40 mit dem ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls
ausgerichtet wird. Dies kann ausgeführt werden, weil die Steuerungseinrichtung 72 den
Antriebsmechanismus 50 auf ähnliche Weise steuert wie für die Vorwärtsbewegung
des SSD-Detektors 12 in den ersten Strahlenweg 81 des
Röntgenfluoreszenzstrahls,
so daß zwischen
den Drosselblenden 41a und 41b leicht umgeschaltet
werden kann.
Nachstehend
wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der Analysevorrichtung beschrieben (4).
Diese
unterscheidet sich von der in 1 dargestellten
ersten Ausführungsform
dadurch, daß die
wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6, die in der ersten Ausführungsform
ein einzelnes Kristallspektroskop aufweist, ein Doppelkristallspektroskop 8 mit
einem ersten spektroskopischen Kristallelement 8a und einem
zweiten spektroskopischen Kristallelement 8b aufweist,
die entlang des ersten Strahlenwegs 81 des Röntgenfluoreszenzstrahls
hintereinandergeschaltet angeordnet sind, um den ersten Röntgenfluoreszenzstrahl
vom Sollerschlitz 7 zum ersten Detektor 9 hin
zu lenken. Das Doppelkristallspektroskop 8 hat eine Struktur,
gemäß der der
Röntgenfluoreszenzstrahl,
der durch das erste spektroskopische Kristallelement 8a spektroskopisch
analysiert wurde, durch das zweite spektroskopische Kristallelement 8b erneut
spektroskopisch analysiert werden kann. Daher hat das Doppelkristallspektroskop 8 eine
sehr hohe Wellenlängenauflösung und
ist in der Lage, sogar kleine Änderungen
der Röntgenfluoreszenzwellenlänge zu erfassen,
die durch einen chemischen Zustand verursacht werden, so daß die Analysevorrichtung
selbst zum Analysieren des chemischen Zustands verwendbar ist. Die
zweite Ausführungsform
der Analysevorrichtung ist daher zur qualita tiven Analyse durch
die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 und auch zur
Analyse des chemischen Zustands durch die wellenlängendispersive Detektoreinrichtung 6 geeignet,
die das Doppelkristallspektroskop 8 aufweist. In diesem
Fall müssen
im Vergleich zur qualitativen Analyse unter Verwendung der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung mit dem Spektroskop, das einen Kristall aufweist,
wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, keine Komponenten
ersetzt werden, wodurch die zum Umschalten von der qualitativen
Analyse zur Analyse des chemischen Zustands erforderliche Zeitdauer
geeignet reduziert werden kann. Außerdem kann, obwohl durch das
Doppelkristallspektroskop der meßbare Wellenlängenbereich
aufgrund einer mechanischen Begrenzung des Drehbereichs des Kristalls
in der letzten Stufe begrenzt war, durch die kombinierte Verwendung
des Doppelkristallspektroskops mit der energiedispersiven Detektoreinrichtung 11 die
Analyse eines Wellenlängenbereichs
gleichzeitig existierender Elemente auch dann ausgeführt werden,
wenn nur der chemische Zustand eines bestimmten Elements analysiert
werden soll, so daß eine
ausreichende qualitative Analyse möglich ist, weil Informationen über die
Zusammensetzung der gleichzeitig existierenden Elemente erhalten
werden können.
Nachstehend
wird unter Bezug auf die 5 bis 7 eine dritte bevorzugte
Ausführungsform
der Analysevorrichtung beschrieben.
Wie
in 5 verdeutlicht ist,
unterscheidet sich die Analysevorrichtung von allen vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
dadurch, daß der erste
und der zweite Kollimator 30 und 40 in einer Probenkammer 17 angeordnet
sind, in der die Probe 1 durch den primären Röntgenfluoreszenzstrahl 3 bestrahlt
wird, wobei der erste Kollimator 30 zwischen dem SSD-Detektor 12,
der den zweiten Detektor der energiedispersiven Detektoreinrichtung 11 bildet,
und der auf dem Probenträger 2 angeordneten Probe 1,
angeordnet ist.
Die
in der in 5 dargestellten
Analysevorrichtung verwendete wellenlängendispersive Detektoreinrichtung 6 weist
einen lichtempfangenden Sollerschlitz 10 auf, den der Röntgenfluoreszenzstrahl 5 durchlaufen
kann, der durch das Spektroskop 8 spektroskopisch analysiert
wurde. Wie im Fall der ersten Ausführungsform der Analysevorrichtung
weist die in 5 dargestellte
Analysevorrichtung einen Probenantriebsmechanismus 70 zum
Bewegen des Targetbereichs 1a der auf dem Probenträger 2 angeordneten
Probe auf. Die Probe 1 ist in einem Probenhalter 44 angeordnet,
und obwohl dargestellt ist, daß ein Probenantriebsmechanismus 70 in
Form eines sogenannten rθ-Tischs
verwendet wird, kann stattdessen ein XY-Tisch verwendet werden.
In jedem Fall muß die
Bewegungsrichtung des Probenhalters 44 mit der darin aufgenommenen
Probe 1 sorgfältig
bestimmt werden, so daß die
durch den Probenantriebsmechanismus veranlaßte Bewegung des Probenhalters 44 nicht
durch Hindernisse gestört
wird.
Vor
der Röntgenquelle 4 ist
vorzugsweise eine Filterplatte 45 angeordnet, so daß die Probe 1 durch
den für
die Probe 1 geeigneten primären Röntgenstrahl 3 bestrahlt
wird. Die Filterplatte 45 weist mehrere Filter mit verschiedenen
Strahlungsdurchlaßgraden
und eine Strahlungsabschirmung zum Blockieren des von der Röntgenquelle 4 senkrecht zur
Ebene der Zeichnung von 5 emittierten
Röntgenstrahls
auf. Die Filterplatte 45 kann durch einen Motor und einen
Antriebsmechanismus, die beide nicht dargestellt sind, senkrecht
zur Ebene der Zeichnung von 5 bewegt
werden. Die Filterplatte 45 kann allgemein scheibenförmig sein
und mehrere Filter und die Strahlungsabschirmung aufweisen, die
in seiner Umfangsrich tung angeordnet und durch eine Steuerungseinrichtung 72 drehbar
sind.
Die
dargestellte Analyseeinrichtung weist außerdem eine Bilderzeugungseinrichtung 54 zum Abbilden
einer Oberfläche 1b der
auf dem Probenträger 2 angeordneten
Probe 1 durch den Probenhalter 44 auf, um ein
Bild der Probenoberfläche 1b zu
erzeugen, eine Sichtanzeige 55, z.B. ein Flüssigkristallfeld,
zum Darstellen des durch die Bilderzeugungseinrichtung 54 erzeugten
Bildes der Probenoberfläche 1b und
eine Steuerungseinrichtung 72 zum Steuern des rθ-Tischs 70,
so daß der
von einer Stelle der Probe 1 (wobei die Stelle die gesamte
Probe umfassen kann, wenn die Probe sehr klein ist), die basierend
auf dem durch die Sichtanzeige 55 dargestellten Bild der
Probenoberfläche 1b spezifiziert
wird, emittierte Röntgenfluoreszenzstrahl
durch die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 oder
die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 erfaßt werden kann. Die Bilderzeugungseinrichtung 54 ist
in einer Spektralanalysekammer 18 angeordnet, in der der Röntgenfluoreszenzstrahl 5 von
der Probe analysiert wird.
Wie
in 6 detailliert dargestellt
ist, weist die Bilderzeugungseinrichtung 59 auf: ein rohrförmiges Gehäuse 54d,
eine Fensterscheibe, z.B. eine Bleiglasplatte, die an einem vorderen
Ende des rohrförmigen
Gehäuses 54d befestigt
ist, eine hinter der Fensterscheibe 54c im rohrförmigen Gehäuse 54d angeordnete
Objektivlinse 54b zum Durchlassen von durch die Fensterscheibe 54c eindringendem
Licht, ein im rohrförmigen
Gehäuse 54d angeordnetes
ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) 54a zum Aufnehmen von
bildartigem Licht, das die Linse 54b durchlaufen hat, und
ein flexibles Rohr 54e mit einem Ende, das am hinteren
Ende des rohrförmigen
Gehäuses 54d entfernt
von der Fensterscheibe 54c befestigt ist, und einem entgegengesetzten
Ende, das an einer Innen wand 18a der Spektralanalysekammer 18 befestigt
ist, wie in 5 dargestellt.
Ein Kabel 55a erstreckt sich von dem CCD-Bauelement 54a innerhalb
des flexiblen Rohrs 54e und dann durch die Wand der Spektralanalysekammer 18 zur
Sichtanzeige 55, um ein das Bild der Probenoberfläche 1b anzeigendes
Bildsignal vom CCD-Bauelement 54a zur Sichtanzeige 55 zu übertragen,
so daß die
Sichtanzeige das Bild der Probenoberfläche 1b darstellen kann.
Innerhalb
der Spektralanalysekammer 18 kann ein Reflektor als Teil
der Bilderzeugungseinrichtung 54 angeordnet sein, so daß ein auf
dem Reflektor erzeugtes Spiegelbild durch das CCD-Bauelement 54,
das außerhalb
der Analysekammer 18 angeordnet ist, durch ein Fenster
abgebildet werden kann, das in der die Spektralanalysekammer 18 definierenden
Wand ausgebildet ist. Außerdem
kann ein Lichtleitfaserkabel als Teil der Bilderzeugungseinrichtung 54 verwendet
werden, wobei ein Kabelende innerhalb der Spektralanalysekammer 18 angeordnet ist
und das entgegengesetzte Kabelende sich durch die Wand der Spektralanalysekammer 18 erstreckt und
mit dem außerhalb
der Spektralanalysekammer 18 angeordneten CCD-Bauelement 54a verbunden ist.
Bei diesen alternativen Anordnungen muß ein Teil der Wand der Spektralanalysekammer 18,
wo das Fenster definiert ist, oder wo das Lichtleitfaserkabel sich
erstreckt, versiegelt oder abgedichtet werden. Vorzugsweise ist
ein Leuchtelement (nicht dargestellt) zum Beleuchten der Probenoberfläche 1b während des
Abbildungsvorgangs in der Nähe
eines vorderen Abschnitts der Bilderzeugungseinrichtung 54 oder
in der Nähe
der Fensterscheibe 54c angeordnet, wie in 6 dargestellt.
Die
darin dargestellte Analysevorrichtung weist, wie in 5 dargestellt, einen divergenten Sollerschlitz 7 und
eine Bilderzeugungseinrichtung 54 auf, die, beide zwischen
dem zweiten Kollimator 40 und dem Spektroskop 8 angeordnet sind,
und eine Auswahleinrichtung 90 zum selektiven Positionieren des
divergenten Sollerschlitzes 7 und der Bilderzeugungseinrichtung 54 in
Ausrichtung mit der auf dem Probenträger 2 angeordneten
Probe 1. Gemäß 7, die eine Draufsicht eines
Teils von 6 zeigt, sind
in dieser Analysevorrichtung drei divergente Sollerschlitze 7A, 7B und 7C mit
verschiedener Auflösung
und ein Gehäuse 54d mit
dem CCD-Bauelement 54a der
Bilderzeugungseinrichtung 54 auf einem einzigen angetriebenen
Zahnrad 91 angeordnet, das auf einer Welle 91a montiert
ist. Die divergenten Sollerschlitze 7A bis 7C und
das Gehäuse 54d sind
auf dem angetriebenen Zahnrad 91 so angeordnet, daß ihre jeweiligen
Längsachsen
parallel zur Welle 91a und in gleichem Abstand dazu angeordnet
sind und in Umfangsrichtung um die Welle 91 um 90° voneinander
beabstandet sind. Die Konstruktion und Konfiguration der Auswahleinrichtung 90 einschließlich des
angetriebenen Zahnrades 91 wird nachstehend unter besonderem
Bezug auf 6 beschrieben.
Gemäß 6 wird die Welle 91a des
angetriebenen Zahnrades 91 durch eine Basis 92,
die an der Innenwand der Spektralanalysekammer 18 befestigt
ist, drehbar gehalten, wobei das angetriebene Zahnrad 91 mit
einem antreibenden Zahnrad 94 in Eingriff steht. Das antreibende
Zahnrad 94 ist auf einer Antriebswelle 95a eines
Antriebsmotors 95 für eine
gemeinsame Drehbewegung damit angeordnet. Die Antriebswelle 95a des
Antriebsmotors 95 erstreckt sich parallel zur Welle 91a des
angetriebenen Zahnrades 91, während der Antriebsmotor 95 durch die
Basis 92 über
eine Halteplatte 96 und einen allgemein senkrecht zur Halteplatte 96 angeordneten
Arm 97 fixiert gehalten wird. Durch die Auswahleinrichtung 90 mit
der vorstehend beschriebenen Struktur und Konfiguration können einer
der divergenten Sollerschlitze 7A bis 7C und die
Bilderzeugungseinrichtung 54 selektiv in Position in Aus richtung
mit der Probe 1 gebracht werden. Bei dieser Ausführungsform
der Analysevorrichtung dient die Auswahleinrichtung 90 zum
Antreiben der Bilderzeugungseinrichtung 54 gleichzeitig
als Auswahleinrichtung für die
divergenten Sollerschlitze 7A bis 7C, so daß die Struktur
der Analysevorrichtung vereinfacht werden kann.
Obwohl
unter Bezug auf die in den 5 bis 7 dargestellte Ausführungsform
dargestellt und beschrieben wurde, daß das antreibende Zahnrad 94 und
das angetriebene Zahnrad 91, die jeweilige Teile der Auswahleinrichtung 90 bilden,
in der Form eines Stirnradgetriebes verwendet werden, können anstatt des
antreibenden Zahnrades 94 und des angetriebenen Zahnrades 91 ein
Ritzel 104 bzw. eine Zahnstange 101a verwendet
werden, um eine alternative Auswahleinrichtung 100 zu bilden,
wie in 12 dargestellt.
Gemäß 12 sind der divergente Sollerschlitz 7 und
mindestens ein Teil der Bilderzeugungseinrichtung 54 auf
einer Trägerplatte 101 nebeneinander
angeordnet, so daß sie
sich, wie in 12 dargestellt,
in einer vertikalen Richtung erstrecken. An der Trägerplatte 101 ist
die Zahnstange 101a befestigt; und die Trägerplatte
kann, wie dargestellt, durch das mit der Zahnstange 101a in
Eingriff stehende Ritzel 104 in einer vertikalen Richtung
bewegt werden. Die von der Auswahleinrichtung 100 verschiedenen strukturellen
Merkmale sind mit denen der zweiten Ausführungsform der Analysevorrichtung
identisch.
Nachstehend
wird die Arbeitsweise der in den 5 bis 7 dargestellten Analysevorrichtung
beschrieben.
Gemäß 5 wird zu Beginn, nachdem
der Probenhalter 44, der die Probe 1 enthält, auf
dem Probenträger 2 angeordnet
wurde und ein Parameter, der den Beginn der Einstellung eines sehr
kleinen Targetbereichs der Probe 1 darstellt, in die Steuerungseinrichtung 72 eingegeben
wurde, durch die Steuerungseinrichtung 72 veranlaßt, daß die Antriebsmechanismen 50 und 60 den
ersten und den zweiten Kollimator 30 und 40 senkrecht
zur Ebene der Zeichnung von 6 zurückziehen
oder -bewegen, so daß der
erste und der zweite Kollimator 40 und 50 den
Abbildungsvorgang nicht behindern, und daß die Auswahleinrichtung 90 die
Bilderzeugungseinrichtung 54 mit der Probe 1 ausrichtet,
so daß das Bild
der Probenoberfläche 1b erzeugt
und anschließend
durch die Sichtanzeige 55 dargestellt werden kann. Zu diesem
Zeitpunkt wird die Filterplatte 54 zu einer Position bewegt,
wo die für
den Röntgenstrahl von
der Röntgenquelle 4 undurchlässige Lichtabschirmung
vor der Röntgenquelle 4 angeordnet
ist. Diese Bewegung ist erforderlich, um jegliches mögliche Problem
zu eliminieren, z.B. eine Verfärbung
der Linse 54b (6)
der Bilderzeugungseinrichtung 54, die ansonsten auftreten
würde,
wenn die Linse 54b für
eine längere
Zeitdauer dem Röntgenstrahl
von der Röntgenquelle 4 ausgesetzt
ist. Gleichzeitig wird, obwohl die Probenoberfläche 1b durch das Leuchtelement
der Bilderzeugungseinrichtung 54 beleuchtet wird, das Licht
des Leuchtelements von einer hinteren Fläche (Unterseite) der Filterplatte 45 reflektiert, um
die Probenoberfläche 1b zusätzlich zu
beleuchten.
Die
in der praktischen Anwendung der dargestellten Ausführungsform
verwendete Sichtanzeige 55 weist ein Berührungsfeld
auf einem Bildschirm 55b der Sichtanzeige auf und kann
daher gleichzeitig als Eingabeeinrichtung dienen. Dadurch kann eine Bedienungsperson
den sehr kleinen Targetbereich durch direktes Antippen einer beliebigen
ausgewählten
Position des auf dem Bildschirm 55b dargestellten Bildes
der Probenoberfläche 1b durch
eine Stiftspitze spezifizieren und eingeben. Alternativ kann ein auf
dem Bildschirm 55b der Sichtanzeige 55 erscheinender
Cursor durch eine Eingabeeinrichtung (nicht dargestellt) zu einer
beliebig ausgewählten
Position des auf dem Bildschirm 55b dargestellten Bildes
der Probenoberfläche 1b bewegt
werden, um den zu messenden Targetbereich zu spezifizieren und einzugeben.
Wenn
ein das Ende der Spezifizierung des Targetbereichs anzeigender Endebefehl
eingegeben wird, berechnet die Steuerungseinrichtung 72 einen geeigneten
Drehwinkel und/oder einen geeigneten Abstand einer linearen Bewegung
der Probe 1, die durch den rθ-Tisch 70 ausgeführt werden,
basierend auf der beliebig ausgewählten Position des Bildes,
so daß der
rθ-Tisch 70 so
gesteuert werden kann, daß der
sehr kleine Targetbereich in Position gebracht wird, um zu ermöglichen,
daß hauptsächlich der
spezifizierte sehr kleine Targetbereich der Probe 1 durch den
primären
Röntgenstrahl 3 bestrahlt
wird, um einen Röntgenstrahl
zu emittieren, und außerdem
zu ermöglichen,
daß der
emittierte Röntgenfluoreszenzstrahl
auf die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 auftrifft.
Daher kann durch die dritte Ausführungsform
der Analysevorrichtung, weil der sehr kleine Targetbereich durch
Betrachten des Bildes der Probenoberfläche 1b auf dem Probenträger 2 spezifiziert
werden kann, der unmittelbar vor der Messung direkt abgebildet wird,
der sehr kleine Targetbereich der Probe 1 schnell und exakt
bestimmt werden.
Die
Steuerungseinrichtung 72 führt nicht nur die Einstellung
eines solchen sehr kleinen Targetbereichs auf die vorstehend beschriebene
Weise aus, sondern bewegt auch den ersten und den zweiten Kollimator 30 und 40 senkrecht
zur Ebene der Zeichnung, um die Drosselblende 31 (3) und die energiedispersive
Detektoreinrichtung 11 geeignet zu positionieren. Die Bedienungsperson
der Analysevorrichtung wählt
einen der Filter der Filterplatte 45 gemäß der Wellenlänge des
zu erzeugenden Röntgenstrahls
aus. Diese Auswahl kann durch die Steuerungseinrichtung 72 durch
Eingabe der Wellenlänge oder
eines ähnlichen
Parameters des zu erzeugenden Röntgenfluoreszenzstrahls 5 ausgeführt werden. Wenn
der geeignete Filter ausgewählt
wurde, veranlaßt
die Steuerungseinrichtung 72 die Röntgenfluoreszenzquelle 4,
der Probe 1 den primären
Röntgenstrahl 3 zuzuführen, dessen
Intensität
anschließend durch
die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 mit dem SSD-Detektor 12 gemessen
wird. Daher kann durch die dritte Ausführungsform der Analysevorrichtung
die Wellenlängenverteilung
des vom Targetbereich emittierten Röntgenfluoreszenzstrahls 5 mit
einer relativ geringen Intensität
durch die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 mit
einer relativ hohen Empfindlichkeit innerhalb einer kurzen Zeit
breit untersucht werden.
Dann
muß die
Bedienungsperson in die Steuerungseinrichtung 72 einen
detailliert zu analysierenden Wellenlängenbereich eingeben, nachdem die
breite Wällenlängenverteilung
untersucht wurde. In Antwort darauf werden der erste und der zweite Kollimator 30 und 40 senkrecht
zu Ebene der Zeichnung bewegt, um die Drosselblende (2) geeignet zu positionieren
und den zweiten Kollimator 40 zusammen mit der energiedispersiven
Detektoreinrichtung 11 zurückzuziehen. Die Bedienungsperson
veranlaßt
außerdem
die Auswahleinrichtung 90, einen der divergenten Schlitze,
z.B. den divergenten Schlitz 7A, der für den zu analysierenden Röntgenfluoreszenzstrahl 5 geeignet
ist, zu einer Position zu bringen, an der er mit der Probe 1 ausgerichtet
ist. Dieser Auswahlvorgang kann durch die Steuerungseinrichtung 72 ausgeführt werden. Ähnlicherweise wird
auch einer der Filter der Filterplatte 45 ausgewählt. Wenn
der geeignete divergente Schlitz 7A und der geeignete Filter
ausgewählt
wurden, veranlaßt die
Steuerungseinrichtung 72 die Röntgenquelle 4, der
Probe 1 den primären
Röntgenstrahl 3 zuzuführen, und
veranlaßt
dann die wellenlängendispersive Detektoreinrichtung 6,
die Intensität
des Röntgenfluoreszenzstrahls 5 zu
messen, die über
einen detaillierter zu analysierenden, gewünschten Wellenlängenbereich
erzeugt wird. Wenn mehrere sehr kleine zu analysierende Targetbereiche
gleichzeitig spezifiziert sind, werden die Einstellung und Messung
der mehreren Targetbereiche beispielsweise in einer festgelegten
Reihenfolge ausgeführt.
Wie
vorstehend beschrieben, wird durch die dritte Ausführungsform
der Analysevorrichtung die Wellenlängenverteilung des Röntgenfluoreszenzstrahls 5 mit
einer relativ geringen Intensität
vom sehr kleinen Targetbereich der Probe durch die energiedispersive
Detektoreinrichtung 11 innerhalb einer kurzen Zeitdauer
untersucht, woraufhin die Intensität des Röntgenfluoreszenzstrahls 5 über den
erforderlichen oder gewünschten
Wellenlängenbereich
durch die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 mit einer hohen Auflösung gemessen
wird. Dadurch ist bezüglich
des ausgewählten
sehr kleinen Targetbereichs der Probe eine schnelle und exakte Analyse möglich. D.h.,
der beliebig ausgewählte
sehr kleine Targetbereich der Probe 1 kann schnell und
exakt bestimmt werden, und die Analyse des derart bestimmten sehr
kleinen Targetbereichs kann schnell und exakt ausgeführt werden.
Dadurch kann eine schnelle und exakte Analyse des beliebig ausgewählten sehr kleinen
Targetbereichs der Probe 1 ausgeführt werden.
8 zeigt eine vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung.
Die
in 8 dargestellte Analysevorrichtung unterscheidet
sich von der dritten Ausführungsform der
Analysevorrichtung dadurch, daß die
Bilderzeugungseinrichtung 34 außerhalb der Probenkammer 17 und
auch außerhalb
der Spek tralanalysekammer 18 angeordnet ist, die Oberfläche 1b der
Probe abgebildet wird, bevor sie auf dem Probenträger 2 angeordnet
wird, und weder die Auswahleinrichtung 90 noch die Filterplatte 45 verwendet
werden, die beispielsweise in der dritten Ausführungsform der Analysevorrichtung
verwendet werden. Von den vorstehend erwähnten strukturellen Merkmalen
verschiedenen strukturelle Merkmale sind denen der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
der Analysevorrichtung ähnlich
und werden daher nicht näher
beschrieben.
Die
in der vierten Ausführungsform
der Analysevorrichtung verwendete Bilderzeugungseinrichtung 34 ist
vollständig
unter Atmosphärendruck
angeordnet und weist auf: ein rohrförmiges Gehäuse 34d, eine am vorderen
Ende des rohrförmigen
Gehäuses 34d befestigte
Objektivlinse 34b, ein innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 34d angeordnetes ladungsgekoppeltes
Bauelement (CCD) 34a zum Erfassen von bildartigem Licht,
das die Linse 34b durchlaufen hat, einen Haltetisch 34g,
auf dem der Probenhalter 44 mit der Probe 1 angeordnet
ist, und eine Haltebefestigung 34f zum Halten des rohrförmigen Gehäuses 34d über dem
Haltetisch 34g, wobei das CCD-Bauelement 34a die
Probenoberfläche 1b anvisiert.
Das mit der Sichtanzeige 55 verbundene Kabel 55a erstreckt
sich von einem hinteren Ende des rohrförmigen Gehäuses 34d der Bilderzeugungseinrichtung 34 nach
außen,
um das durch das CCD-Bauelement 34a erzeugte bildartige
Signal der Sichtanzeige 55 zuzuführen.
Die
vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung arbeitet folgendermaßen.
Zu
Beginn wird der Probenhalter 44 mit der Probe 1 auf
dem Haltetisch 34g unmittelbar unter dem CCD-Bauelement 34a angeordnet,
so daß er
in eine vorgegebene Richtung ausgerichtet ist. Um die Ausrichtung
des Probenhalters 44 mit dem CCD-Bauelement 34a zu
erleichtern, kann der Probenhalter 44 einen Vorsprung 44a aufweisen,
der mit einer auf dem Halte tisch 34a ausgebildeten Markierung
ausgerichtet werden kann, wenn der Probenhalter 44 auf
dem Haltetisch 34g angeordnet ist. Nachdem der Probenhalter 44 auf
dem Haltetisch 34g angeordnet ist, und wenn ein Befehl,
der anzeigt, daß das
Bild der Probenoberfläche 1b gespeichert
werden soll, der Steuerungseinrichtung 72 zugeführt wurde,
tastet die Bilderzeugungseinrichtung 34 die Probenoberfläche 1b ab,
um ein Bild der Probenoberfläche 1b zu
erzeugen, das anschließend
gespeichert wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt Meßbedingungen spezifiziert und
eingegeben sind, wird ein Startbefehl eingegeben, der die Steuerungseinrichtung 72 anweist,
mit der Einstellung des zu messenden Targetbereichs zu beginnen,
woraufhin die Steuerungseinrichtung 72 veranlaßt, daß das gespeicherte
Bild der Probenoberfläche 1b durch
die Sichtanzeige 55 dargestellt wird. Weil, wie im Fall
der in der dritten Ausführungsform
der Analysevorrichtung verwendeten Sichtanzeige, die Sichtanzeige 55a ein
Berührungsfeld
auf ihrem Bildschirm 55b aufweist, kann die Bedienungsperson
den sehr kleinen Targetbereich durch Antippen einer beliebig ausgewählten Position des
auf dem Bildschirm 55b dargestellten Bildes der Probenoberfläche 1b durch
eine Stiftspitze spezifizieren und eingeben.
Wenn
die Spezifizierung und Eingabe der Meßbedingungen abgeschlossen
sind, wird der Probenhalter 44 mit der Probe 1 an
einem Mittelabschnitt des Probenträgers 2 angeordnet.
Nachdem ein Startbefehl eingegeben wurde, der den Start der Einstellung
und Messung eines sehr kleinen Targetbereichs der Probe 1 anzeigt,
veranlaßt
die Steuerungseinrichtung 72 den rθ-Tisch 70, den Probenträger 2 zu drehen,
und einen Sensor 110 des Reflexionstyps, den Vorsprung 44a des
Probenhalters 44 zu erfassen, so daß die Probe 1 in die
vorgegebene Richtung ausgerichtet werden kann (d.h., in eine Richtung,
die mit der Richtung übereinstimmt,
in der die Pro benoberfläche 1b abgebildet
wurde), um einen Ausgangs- oder Anfangszustand einzurichten. Anschließend berechnet
die Steuerungseinrichtung 72, wie bei der dritten Ausführungsform
der Analysevorrichtung, einen geeigneten Drehwinkel und/oder einen
geeigneten Abstand einer linearen Bewegung der Probe 1, die
durch den rθ-Tisch
ausgeführt
werden, basierend auf der beliebig ausgewählten Position des Bildes,
so daß der
rθ-Tisch 70 gesteuert
werden kann, um den sehr kleinen Targetbereich in Position einzustellen, um
zu ermöglichen,
daß der
durch den primären Röntgenstrahl 3 hauptsächlich bestrahlte
sehr kleine Targetbereich der Probe 1 den Röntgenfluoreszenzstrahl 5 emittiert,
und um außerdem
zu ermöglichen, daß der emittierte
Röntgenfluoreszenzstrahl 5 auf
die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 auftrifft. Der
Haltetisch 34g kann eine Drehwinkeleinstellungseinrichtung
(θ-Tisch)
und den Sensor 110 des Reflexionstyps aufweisen, so daß die Steuerungseinrichtung 72 während des
Abbildungsvorgangs eine Verarbeitung zum Bestimmen der Ausrichtung
der Probe 1 ausführen
kann.
Daher
kann durch die vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung, weil der sehr kleine Targetbereich durch
Betrachten des Bildes der Probenoberfläche 1b auf dem Probenträger 2,
die sofort und direkt abgebildet wird, spezifiziert werden kann,
der sehr kleine Targetbereich der Probe 1 schnell und exakt
bestimmt werden. Anschließend
kann die Messung ähnlich
wie bei der dritten Ausführungsform
der Analysevorrichtung ausgeführt
werden. Insbesondere wird die Wellenlängenverteilung des vom Targetbereich
emittierten Röntgenfluoreszenzstrahls 5 mit einer
relativ geringen Intensität
innerhalb einer kurzen Zeitdauer durch die energiedispersive Detektoreinrichtung 11 mit
einer relativ hohen Empfindlichkeit breit untersucht, woraufhin
die Intensität
des Röntgenfluoreszenzstrahls über den erforderlichen
oder gewünschten
Wellenlängenbereich
unter Verwendung der wellenlängendispersiven
Detektoreinrichtung 6 mit einer hohen Auflösung gemessen
wird. Dadurch ist eine schnelle und exakte Analyse bezüglich des
ausgewählten
sehr kleinen Targetbereichs der Probe möglich. D.h., der beliebig ausgewählte sehr
kleine Targetbereich der Probe 1 kann schnell und exakt
bestimmt werden, und die Analyse des derart bestimmten sehr kleinen
Targetbereichs kann schnell und exakt ausgeführt werden. Dadurch kann eine
schnelle und exakte Analyse des beliebig ausgewählten sehr kleinen Targetbereichs
der Probe 1 ausgeführt
werden.
In
der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform der Analysevorrichtung
kann, weil die Bilderzeugungseinrichtung 34 außerhalb
und nicht innerhalb der Probenkammer 17 und der Spektralanalysekammer 18 angeordnet
ist, die jeweils einen begrenzten Raum aufweisen, die Struktur der Analysevorrichtung
vereinfacht werden. D.h., um mindestens einen Teil der Bilderzeugungseinrichtung 34 innerhalb
der Probenkammer 17 oder der Spektralanalysekammer 18 anzuordnen,
ohne daß das CCD-Bauelement 34a einer
Unterdruckatmosphäre ausgesetzt
ist, muß keine
Auswahl bezüglich
der Konstruktion oder Struktur getroffen werden.
Wenn
die dritte oder die vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung verwendet wird, kann das Meßergebnis
leicht und schnell erhalten werden, weil das Meßergebnis zusammen mit dem
abgebildeten Bild der Probenoberfläche 1b auf dem Bildschirm 55b der
Sichtanzeige 55 dargestellt werden kann. Beispielsweise
sind in 9 jeweilige
Positionen A, B und C der im Bild der abgebildeten Probenoberfläche 1b spezifizierten
Targetbereiche in einem linken Abschnitt des Bildschirms 55b dem
Bild der Probenoberfläche 1b überlagert
dargestellt, und die in den Targetbereichen gemessenen jeweiligen
Zusammensetzungen sind in Form einer Tabelle in einem rechten Abschnitt
des Bildschirms 55b dargestellt. In 10 sind, während im linken Abschnitt des
Bildschirms 55b die jeweiligen Positionen A, B und C der
Targetbereiche ähnlich
wie in 9 dargestellt
sind, im rechten Abschnitt des Bildschirms 55b die in den
Targetbereichen gemessenen jeweiligen Zusammensetzungen in Form
zugeordneter graphischer Balken dargestellt. In 11 wird, während im linken Abschnitt des
Bildschirms 55b die jeweiligen Positionen A, B und C der
Targetbereiche ähnlich
wie in 9 dargestellt
sind, im rechten Abschnitt des Bildschirms 55b für jedes
der Elemente von Interesse in den Targetbereichen ein Sichtanzeigebereich
bereitgestellt, der ein maßstäblich verkleinertes
oder herabskaliertes Bild der Probenoberfläche ist, wobei in diesem Bereich
der gemessene Anteil des entsprechenden Elements von Interesse in
Form verschiedener Farbdichten erscheint, die an Positionen dargestellt
sind, die den Positionen der Targetbereiche der Probenoberfläche entsprechen
(in 11 sind die verschiedenen
Farbdichten geeignet durch verschiedene Schraffierungen dargestellt)
zusammen mit einem Indexbalken, der die verschiedenen Farbdichten
als Funktion des zugeordneten Anteilbereichs beschreibt. In der
Darstellung von 11 bezeichnet
ein numerischer Bereich von beispielsweise 0 ~ 2, daß der Anteil
0% oder mehr beträgt
und kleiner als 2% ist.
Durch
die vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung wird das abgebildete Bild der Probenoberfläche 1b selbst
in einer zweidimensionalen Darstellung dargestellt, wie in 8 verdeutlicht, und in der
dritten Ausführungsform
der Analysevorrichtung wird das abgebildete Bild der Probenoberfläche 1b perspektivisch
dargestellt. Vorzugsweise wird in der dritten Ausführungsform
der Analysevorrichtung jedoch eine Bildverarbeitung in der Sichtanzeige 55 in Kombination
mit der Linse 54b (6) der
Bilderzeugungseinrichtung 54 verwendet, um zu ermöglichen, daß das abgebildete
Bild der Probenoberfläche
zur Vereinfachung für
die Bedienungsperson zweidimensional dargestellt wird. Daher zeigen
die 9 bis 11 den Bildschirm 55b der
in der dritten oder vierten Ausführungsform
der Analysevorrichtung verwendeten Sichtanzeige 55.
Die
dritte und die vierte Ausführungsform
der Analysevorrichtung sind nicht immer auf die Messung des sehr
kleinen Targetbereichs beschränkt, sondern
können
für die
Messung eines Targetbereichs verwendet werden, der nicht sehr klein
ist (d.h. für
die gesamte Probe, wenn sie nicht spezifisch sehr klein ist), wenn
der in 2 dargestellte
erste Kollimator 30 eine große Drosselblende aufweist.
Bei einer solchen Modifizierung kann, wenn der vom Targetbereich
der Probe 1 emittierte Röntgenfluoreszenzstrahl 5 eine
ausreichende Intensität
hat, die wellenlängendispersive
Detektoreinrichtung 6 von Anfang an verwendet werden, um
diese Intensität über einen
großen
Wellenlängenbereich
zu messen, ohne daß die
energiedispersive Detektoreinrichtung 11 erforderlich ist.