JP2000193615A - 蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線源や検出器から試料の測定面までの距離
が複数の試料の切り換えや試料の位置の変更に応じて変
化しても正しい測定結果が得られるような蛍光Ｘ線分析
装置を提供する。 【解決手段】 Ｘ線管１２や検出器１３から試料２５ま
での距離の変化による検出器１３の出力信号の強度変化
を補正するための係数（強度比）Ｒ１〜Ｒ８をターレッ
ト１１の試料載置部１１１〜１１８毎に求めて、各試料
載置部の位置識別子Ｐ１〜Ｐ８と関連づけて記憶部２３
に補正テーブルの形で保存する。試料の分析時には、検
出器１３の出力信号の強度を補正テーブルに基づいて補
正した補正強度を用いて定量分析や定性分析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光Ｘ線分析装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる下面照射型蛍光Ｘ線分析装置
は、試料が載置される試料台及びその下に配置されたＸ
線源を備え、Ｘ線源から出るＸ線（１次Ｘ線）が試料台
の所定位置（試料を載置する位置）に設けられた開口
（Ｘ線通過口）に入射するように構成されている。この
ような蛍光Ｘ線分析装置において、試料台の所定位置に
試料を載置し、その試料の下面にＸ線通過口を通じてＸ
線源からのＸ線（１次Ｘ線）を照射すると、試料の下面
から２次Ｘ線が発生する。この２次Ｘ線を半導体検出器
等の検出器で検出し、測定データを得る。

【０００３】下面照射型蛍光Ｘ線分析装置の中には、複
数の試料を載置し、それらの中から分析対象とする試料
を選択して所定の測定位置（１次Ｘ線の照射される位
置）に配置することができる試料台を備えるものもあ
る。このような試料台の典型的な例として、円盤状部材
の中心から等距離に複数のＸ線通過口を開口し、各Ｘ線
通過口毎に試料載置部を設けた部品（いわゆるターレッ
ト）を回動することにより試料の選択／切換を行うこと
ができるもの（以下、ターレット式試料台とする）が挙
げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ターレット式試料台を
備える下面照射型蛍光Ｘ線分析装置においては、ターレ
ットのどの試料載置部を測定位置に配置するかに応じ
て、基準面に対する測定面（すなわち試料載置部に載置
された試料の下面）の高さが多少なりとも変化する。こ
のように測定面の高さが変化すると、Ｘ線源から試料の
下面へ至る１次Ｘ線の光路長及び試料の下面から検出器
へ至る２次Ｘ線の光路長が変化する。１次Ｘ線の光路長
が変化すると、試料の下面における１次Ｘ線の強度が変
化し、それに応じて２次Ｘ線の強度も変化する。また、
２次Ｘ線の光路長が変化すると、検出器に入射するＸ線
の強度が変化する。すなわち、たとえ同じ強度の１次Ｘ
線を用いて同じ試料を分析しても、その試料を載置する
ターレット上の位置に応じて検出器の出力信号の強度に
ばらつきが生じてしまう。このため、従来より、ターレ
ット式試料台の製造においては、ターレットの試料載置
部の切り換えによる測定面の高さの変化をできるだけ小
さくする努力が成されてきた。

【０００５】例えば、同じ強度の１次Ｘ線を同じ試料に
照射したときに検出器が出力する信号強度を全ての試料
載置部について測定し、その誤差を、信号強度の平均値
に対する変動幅の比で表すものとする。このとき、通常
の性能を有する蛍光Ｘ線分析装置では、信号強度の誤差
が０．０２〜０．３％程度であることが必要とされる。
このように信号強度の誤差を小さくするには、ターレッ
トの試料載置部の切り換えによる測定面の高さの変化を
数μｍ〜数１０μｍといった範囲内に収める必要があ
る。このため、従来より、ターレット式試料台の製造に
おいては、高価な加工機械を用いて高い精度で部品を作
成するだけでなく、更にその部品をマイクロゲージ等を
用いて高い精度で組み立てる必要があり、これが装置の
製造コストを高める一因となっていた。

【０００６】なお、上述した問題は、下面照射型の蛍光
Ｘ線分析装置に限らず、他の型の蛍光Ｘ線分析装置でも
生じうる。例えば、Ｘ線源に対する試料の位置を変更す
ることができる可動部を有する試料台（いわゆるＸ−Ｙ
ステージやｒ−θステージ等）を備える蛍光Ｘ線分析装
置においては、試料の位置に応じてＸ線源から測定面ま
での距離が多少なりとも変化する可能性があり、上述し
た問題が生じ得る。

【０００７】本発明は以上のような課題を解決するため
に成されたものであり、その目的とするところは、Ｘ線
源や検出器から試料の測定面までの距離が複数の試料の
切り換えや試料の位置の変更に応じて変化しても、全て
の試料又は全ての位置について正しい測定結果が得られ
るような蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、位置を変
更可能な可動部を有する試料台と、前記試料台の可動部
に載置又は保持された試料が所定の測定位置に配置され
るように前記可動部の位置を設定するための位置設定手
段と、前記試料の測定面に１次Ｘ線を照射するためのＸ
線源と、前記１次Ｘ線が前記試料の測定面に照射された
ときに該測定面から発生する２次Ｘ線を検出するための
検出器と、前記試料台の可動部の位置に応じて前記試料
の測定面から前記Ｘ線源及び／又は前記検出器までの距
離が変化することにより生じる前記検出器の出力信号の
強度を、前記位置設定手段により設定された前記可動部
の位置に応じて補正する信号強度補正手段、を備えるこ
とを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置に
おいて、試料台における可動部の位置とは、例えばター
レット式試料台においてはターレットの回転位置に、Ｘ
−Ｙステージにおいては座標（Ｘ，Ｙ）で表される平面
位置に、また、ｒ−θステージにおいては座標（ｒ，
θ）で表される平面位置にそれぞれ対応する。このよう
な試料台を備える蛍光Ｘ線分析装置では、上述したよう
に、Ｘ線源及び／又は検出器から試料の測定面までの距
離が可動部の位置に応じて変化し、それに応じて検出器
の出力信号の強度が変動する。そこで、本発明に係る蛍
光Ｘ線分析装置では、前記のような出力信号の強度の変
化を、可動部の位置に応じて補正することにより、試料
台における可動部の位置の違いによる測定誤差を無くす
ようにしたものである。

【００１０】信号強度補正手段は、例えば、記憶手段を
備える情報処理装置（コンピュータ）を利用して以下の
ように構成することができる。なお、以下の例では、位
置識別子Ｐｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）によりターレット
上の位置が識別されるｎ個の試料載置部を有するターレ
ット式試料台を備える蛍光Ｘ線分析装置を用いるものと
する。

【００１１】まず、装置の調整時に、２次Ｘ線の発生効
率が十分に高い金属（例えば純度の高い銅や鉄）を基準
試料として、以下のような作業を行う。すなわち、まず
全ての試料載置部に基準試料を載置する。次に、位置設
定手段により、第１の試料載置部（Ｐ１）に載置された
基準試料が測定位置に配置されるように、ターレットを
回動させる。このようにした後、前記基準試料の測定面
に所定強度の１次Ｘ線を照射して検出器の出力信号を採
取する。この出力信号をＡ／Ｄ変換器で変換して所定の
方法で処理することにより、該出力信号の強度Ｉ１を示
すデータを生成する。こうして得られたデータを、前記
試料載置部の位置識別子Ｐ１と関連づけて記憶手段に保
存する。同様にして、残りの試料載置部（Ｐ２〜Ｐｎ）
を順次測定位置に配置しつつ、同じ強度の１次Ｘ線を各
基準試料に照射し、検出器の出力信号強度（Ｉ２〜Ｉ
ｎ）を求め、位置識別子Ｐｉと強度Ｉｉ（ｉ＝２，…，
ｎ）を相互に関連づけて保存する。こうして、位置識別
子Ｐｉと強度Ｉｉとの関係を示す補正テーブルを得る。
なお、出力信号の強度Ｉｉの代わりに、ある基準強度Ｉ
０に対する各信号強度Ｉｉの比（Ｒｉ＝Ｉｉ／Ｉ０）を
各試料載置部毎に求め、これを位置識別子Ｐｉと関連づ
けて記憶手段に保存してもよい。この場合、補正テーブ
ルは、位置識別子Ｐｉと強度比Ｒｉとの関係を示すもの
となる。基準強度Ｉ０としては、所定の値を用いてもよ
いが、例えば最初に得られる信号強度Ｉ１を用いてもよ
い。

【００１２】上述のように作成された補正テーブルは、
実際の試料の分析において検出器の出力信号の強度を補
正するデータ処理に用いられる。例えば、補正テーブル
が位置識別子Ｐｉと強度比Ｒｉとの関係を示すものであ
る場合、目的試料の載置された試料載置部の位置識別子
がＰｉであれば、その試料に対応する出力信号の強度を
強度比Ｒｉで除することにより、補正された信号強度が
得られる。このように補正された信号強度を用いて試料
の定量分析や定性分析を行う。

【００１３】次に、試料台としてＸ−Ｙステージを用い
る場合を考える。この場合、例えば基準試料を用いた調
整時に、試料台の可動部の位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）を連続的に
変化させながら検出器の出力信号強度を調べることによ
り、可動部の位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）と強度比Ｒとの関係を表
す補正関数Ｒ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）を作成する。この補正関数
を用いて、ある出力信号の強度が得られたときの可動部
の位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する強度比Ｒを求め、その強
度をＲで除することにより、正しい信号強度が得られ
る。なお、可動部の位置のＸ座標がＸ１からＸｍまでの
ｍ段階で間欠的に設定され、かつ、Ｙ座標がＹ１からＹ
ｎまでのｎ段階で間欠的に設定されるようなＸ−Ｙステ
ージを用いる場合は、補正関数の代わりに、可動部の位
置Ｐ（Ｘｉ，Ｙｊ）と強度比Ｒｉｊとの関係を示す補正
テーブルを作成してもよい。以上のような補正関数又は
補正テーブルは、試料台としてｒ−θステージを用いる
場合でも同様に作成できる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る蛍光Ｘ線分
析装置では、たとえ試料台を構成する部品の加工精度や
組立精度が低く、その結果、該試料台の可動部の位置に
応じて試料の測定面からＸ線源及び／又は検出器までの
距離が変化しても、信号強度補正手段がその距離の変化
により生じる検出器の出力信号の強度の変化を補正する
ため、可動部の位置に関わらず正しい分析結果が得られ
る。従って、試料台を構成する部品の加工精度や部品の
組立精度を従来より低くしても、十分に信頼性の高い分
析結果が得られる。

【００１５】

【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例である蛍光Ｘ
線分析装置の概略的構成を示す図である。本実施例の蛍
光Ｘ線分析装置１０は、固体試料２５を複数載置可能な
ターレット１１を備える下面照射型の蛍光Ｘ線分析装置
であり、１次Ｘ線を生成するためのＸ線管１２、試料か
ら発生する２次Ｘ線を検出するための検出器１３（例え
ば半導体検出器、比例計数管）、ターレット１１を固定
するための回転軸１４及びＸ線を通過させるための開口
１５１を備える試料台１５、回転軸１４を駆動するため
のモータ１６及びギヤ機構１７、ターレット１１の回転
位置を検出するためのスリット付回転板１８及び透過型
光センサ１９等を備えている。Ｘ線管１２、検出器１
３、モータ１６及び透過型光センサ１９は、コンピュー
タ等から成る制御装置２０に接続されている。制御装置
２０は、装置各部の動作の制御や測定で得られた各種デ
ータの処理を行う中央制御部２１、使用者が中央制御部
２１に命令を入力するための入力部２２（例えばキーボ
ードやマウス）、測定に用いられるデータや測定で得ら
れたデータを保存するための記憶部２３（例えばハード
ディスク）を備えている。記憶部２３には、後述する補
正テーブルが保存されている。

【００１６】図１（ｂ）はターレット１１の平面図であ
る。ターレット１１には、固体試料２５を載置するため
の８つの円形凹部（試料載置部）１１１〜１１８が回転
軸１４から等距離に設けられている。各試料載置部の底
部にはＸ線を通過させるための開口が設けられている
（例えば、試料載置部１１１に設けられた開口１１９を
参照）。

【００１７】図１（ｃ）は記憶部２３に保存された補正
テーブルの一例を示す図である。この補正テーブルは、
ターレットにおける試料載置部１１１〜１１８の位置を
示す識別子（Ｐ１〜Ｐ８）と、各試料載置部に対応する
強度比（Ｒ１〜Ｒ８）との関係を示す。強度比Ｒｉ（ｉ
＝１〜８）の値は、装置の調整時に、例えば以下のよう
な手順で算出される。

【００１８】すなわち、まず使用者が、同一の基準試料
を保持した固体試料２５を全ての試料載置部１１１〜１
１８に載置し、入力部２２を操作して中央制御部２１
に、補正テーブルの作成を指示する命令を入力する。こ
の命令を受けた中央制御部２１は、透過型光センサ１９
の出力信号を参照しつつ、まずターレット１１の第一の
試料載置部１１１が試料台１５の開口１５１の直上位置
（測定位置）に配置されるようにモータ１６を駆動す
る。この後、中央制御部２１は、Ｘ線管１２により所定
の強度の１次Ｘ線を所定時間だけ発生させ、そのときの
検出器１３の出力信号の強度を測定し、その強度Ｉ１を
試料載置部１１１の位置識別子Ｐ１と関連づけて図示せ
ぬメモリに保存する。これにより試料載置部１１１に載
置された基準試料の測定が終了する。その後、更に、中
央制御部２１は、試料載置部１１２〜１１８についても
同様に検出器１３の強度Ｉ２〜Ｉ８をそれぞれ求め、そ
れらの強度を位置識別子Ｐ２〜Ｐ８と関連づけてメモリ
に保存する。

【００１９】上述のようにして強度Ｉ１〜Ｉ８の値が得
られたら、中央制御部２１は、第一の強度Ｉ１の値を基
準強度Ｉ０とし（すなわちＩ１＝Ｉ０）、Ｉ０に対する
各強度Ｉｉの比Ｒｉを求める（すなわち、Ｒｉ＝Ｉｉ／
Ｉ０）。このようにして得られた強度比Ｒｉを位置識別
子Ｐｉと関連づけて記憶部２３に保存する。このように
して、図１（ｃ）のような補正テーブルが完成する。

【００２０】実際の試料の分析においては、上述のよう
に作成された補正テーブルを用いて、次のように検出器
１３の出力信号の強度を補正する。すなわち、ある試料
から発生した２次Ｘ線を受けた検出器１３が強度Ｉの信
号を出力したものとする。このとき、中央制御部２１
は、その信号の検出時に試料台１５の測定位置にある試
料載置部の位置識別子Ｐｉを調べ、それに対応する強度
比Ｒｉを記憶部２３に保存された補正テーブルから読み
出す。この強度比Ｒｉで前記強度Ｉで割ることにより、
ターレット上における試料載置部の位置の違いに起因す
る信号強度の誤差（ばらつき）が補正された正しい強度
Ｉ’が得られる（すなわち、Ｉ’＝Ｉ／Ｒｉ）。

【００２１】なお、補正テーブルは、必ずしも位置識別
子Ｐｉと強度比Ｒｉとの関係をしめすものとする必要は
ない。例えば、強度比Ｒｉから更に強度比の逆数１／Ｒ
ｉを求め、これを位置識別子Ｐｉと関連づけ、補正テー
ブルとして記憶部２３に保存するようにしてもよい。こ
の場合、実際の試料の分析においては、検出器１３の出
力信号の強度Ｉに逆数１／Ｒｉをかけることにより、補
正された強度が得られる（すなわち、Ｉ’＝Ｉ×（１／
Ｒｉ））。また、例えば、補正テーブルの作成処理にお
いては強度比Ｒｉを求めず、実強度Ｉｉと位置識別子Ｐ
ｉを関連づけ、補正テーブルとして記憶部２３に保存す
るようにしてもよい。この場合、実際の試料の分析にお
いては、次式 Ｉ’＝Ｉ／（Ｉｉ×Ｉ０） により、補正された強度Ｉ’が得られる。

【００２２】また、上記の説明では、各試料載置部に載
置された基準試料に同じ強度の１次Ｘ線を照射すること
により得られたデータを処理して補正テーブルを得るよ
うにしたが、Ｘ線管１２から測定面までの距離（Ｄｉ）
及び検出器１３から測定面までの距離（ｄｉ）、測定面
への１次Ｘ線の入射角（θｉ）、測定面からの２次Ｘ線
の出射角（φｉ）等を各試料載置部毎に実測し、これら
の値から理論的に補正用の強度比Ｒｉを求め、記憶部２
３に保存しておいてもよい。

【００２３】以上の説明においては、固体試料を載置す
るための８つの試料載置部を備えるターレット１１を用
いるものとした。しかし、ターレット式試料台を備える
蛍光Ｘ線分析装置は、試料の形状、大きさ、状態（液
状、固形、粉末）等に応じて複数のターレットを使い分
けることができるように構成されるのが一般的である。
本実施例の蛍光Ｘ線分析装置１０をこのように構成する
場合、使用するターレットの型を指定するための手段を
更に設けるとともに、記憶部２３には、使用可能な全て
の型のターレットのそれぞれについて、そのターレット
に備えられた試料載置部の数を示すデータや、各試料載
置部の位置識別子と透過型光センサの出力との関係を示
すデータを含むターレットデータベースを予め保存して
おくことが好ましい。そして、装置の調整時には、各タ
ーレット毎に、上述のような方法で補正テーブルを作成
して保存する。このようにすれば、ターレットの交換に
より試料２５の測定面からＸ線管１２及び／又は検出器
１３までの距離が変化しても、使用されるターレットに
対応する補正テーブルを用いることにより、検出器１３
の出力信号の強度を補正することができる。

【００２４】ターレットの型を指定するための手段は、
例えば、制御装置２０の図示せぬ表示部（ディスプレイ
等）にターレットの型を指定するための画面を表示し、
使用者が入力部２２を操作してその画面上でターレット
の型を指定したときにそのターレットの型を示すデータ
を図示せぬメモリに保存する、という処理を中央制御部
２１に実行させるコンピュータプログラムとして構成す
ることができる。

【００２５】そもそもターレットは複数の試料を順次分
析するために用いられるものであるから、分析対象とす
る試料が１つだけのときはターレットを用いる必要はな
い。このような場合を考慮し、ターレット１１を取り外
して、試料載置部を１つだけ備える試料載置板を試料台
１５に固定できるように該試料台１５を構成することも
ある。このようにターレットの代わりに試料載置板を用
いる場合でも、試料載置板は位置識別子の数が１である
特殊なターレットとみなすことができるから、上述のよ
うな方法で補正テーブル（強度補正用データ）を作成し
て記憶部２３に予め保存しておくことにより、検出器１
３の強度を補正することができる。

【００２６】以上、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明したが、上記実施例は本発明の精神及び範
囲内で更に様々に変形可能であることは言うまでもな
い。例えば、上記実施例ではスリット付回転板１８と透
過型光センサ１９を用いてターレット１１の回転位置を
検出する手段を構成し、透過型光センサ１９の出力信号
を参照しながらターレット１１の回転位置を設定するよ
うにしたが、モータ１６としてパルスモータを用いれ
ば、上記のような回転位置検出手段を特に設けなくても
ターレット１１を所望の回転位置に設定することができ
る。

【００２７】また、上記説明では、検出器１３の例とし
て半導体検出器及び比例計数管を挙げたが、これらはい
わゆるエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置及び非分散型
Ｘ線分析装置に用いられる検出器である。しかし、これ
らとは異なるタイプの蛍光Ｘ線分析装置にも本発明は応
用可能である。例えば、図２は、検出チャンバ３１内に
配置された分光素子３２により２次Ｘ線を波長方向に分
散させ、その分散光の中から特定の波長の光のみをスリ
ット３３で取り出し、検出器３４で検出するように構成
された蛍光Ｘ線分析装置（いわゆる波長分散型蛍光Ｘ線
分析装置）の概略的構成を示す図であるが、このような
装置にも本発明は応用可能である。

【００２８】また、上記実施例は下面照射型蛍光Ｘ線分
析装置への本発明の応用例であったが、いわゆる上面照
射型の蛍光Ｘ線分析装置にも本発明を応用することが可
能である。図３は、上面照射型蛍光Ｘ線分析装置の試料
台を含む一部の概略的構成を示す図である。図３に示し
た試料台４１は、図示せぬモータにより駆動される回転
軸４２を備え、ここに、複数の試料載置部４３１を備え
るターレット４３が取り付けられている。試料載置部４
３１はターレット４３の上面に設けられた凹部であり、
全ての試料載置部４３１は等しい深さを有する。各試料
載置部４３１には、等しい高さｈを有する複数の試料ホ
ルダ４４がそれぞれ載置されている。試料ホルダ４４の
上面には試料を充填するための凹部４４１が設けられて
いる。試料の分析の際には、対象となる試料を充填した
試料ホルダ４４を測定位置に配置し、Ｘ線管４５からそ
の試料ホルダ４４の上面に１次Ｘ線を照射し、試料から
発生する２次Ｘ線を検出器４６により検出する。

【００２９】上記試料台４１においては、測定位置に配
置された試料載置部４３１の底面の高さＨがターレット
４３の回転に応じて変化するだけでなく、複数の試料ホ
ルダ４４の高さｈも完全に同じではなく、多少の誤差を
含む。従って、ターレット４３の回転位置及び使用する
試料ホルダ４４の選択により、試料の測定面（試料ホル
ダ４４の上面）からＸ線管４５及び／又は検出器４６ま
での距離が変化する。このような変化に起因する測定誤
差も、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置によれば、適切に
補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）本発明の一実施例である蛍光Ｘ線分析
装置の概略的構成を示す図、（ｂ）ターレットの平面
図、（ｃ）記憶部に保存された補正テーブルの一例を示
す図。

【図２】 波長分散型蛍光Ｘ線分析装置の概略的構成を
示す図。

【図３】 上面照射型蛍光Ｘ線分析装置の試料台を含む
一部の概略的構成を示す図。

【符号の説明】

１０…蛍光Ｘ線分析装置 １１…ターレット １２…Ｘ線管 １３…検出器 １５…試料台 １６…モータ ２１…中央制御部 ２２…入力部 ２３…記憶部 ２５…試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｔ 1/24 Ｇ０１Ｔ 1/24

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置を変更可能な可動部を有する試料台
   と、 前記試料台の可動部に載置又は保持された試料が所定の
   測定位置に配置されるように前記可動部の位置を設定す
   るための位置設定手段と、 前記試料の測定面に１次Ｘ線を照射するためのＸ線源
   と、 前記１次Ｘ線が前記試料の測定面に照射されたときに該
   測定面から発生する２次Ｘ線を検出するための検出器
   と、 前記試料台の可動部の位置に応じて前記試料の測定面か
   ら前記Ｘ線源及び／又は前記検出器までの距離が変化す
   ることにより生じる前記検出器の出力信号の強度を、前
   記位置設定手段により設定された前記可動部の位置に応
   じて補正する信号強度補正手段、を備えることを特徴と
   する蛍光Ｘ線分析装置。