JP2001297726A - 高輝度x線源 - Google Patents

高輝度x線源

Info

Publication number
JP2001297726A
JP2001297726A JP2000108847A JP2000108847A JP2001297726A JP 2001297726 A JP2001297726 A JP 2001297726A JP 2000108847 A JP2000108847 A JP 2000108847A JP 2000108847 A JP2000108847 A JP 2000108847A JP 2001297726 A JP2001297726 A JP 2001297726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
target
rays
electron beam
ray source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000108847A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Takayama
透 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP2000108847A priority Critical patent/JP2001297726A/ja
Publication of JP2001297726A publication Critical patent/JP2001297726A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易に高輝度X線ビームが得られるX線源を提
供する。 【解決手段】電子線源1と、電子線3が照射される一次
ターゲット4を備え、一次ターゲットの電子線照射位置
に対してX線を取り出す方向と反対側に、一次ターゲッ
トを構成する物質と同じ物質からなる二次ターゲット7
を備えるX線源。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼業、半導体産
業等の工業分野において広く活用されているX線回折装
置や蛍光X線分析装置等において、測定、分析を簡易に
かつ高感度で行うことを可能にする高輝度X線源に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、材料評価にX線を用いる方法
は、真空中での電子線照射による方法よりも簡易な方法
として多用されてきた。しかし、X線は電子線に比べて
物質透過能が高いことに起因して集光が困難であり、X
線を微少部分析や高感度分析に用いるには自ずと限界が
あった。例えば、真空中で電子線をターゲットに照射し
てX線を発生させるX線源では、輝度(X線強度)を上
げるためには電圧、電流(出力)を上げなければならな
いが、ターゲットの冷却には限界があるので、出力を上
げ過ぎるとターゲットが溶解するおそれがある。
【0003】そこで、最近、放射光施設の普及に伴い、
ビームラインからの高輝度X線ビームの高感度分析への
適用が試みられている。しかし、放射光施設の建設およ
び維持に膨大な費用がかかり、その使用料も高価になら
ざるを得ない。
【0004】これに対し、特開平11− 23800号公報で、
X線源のターゲットを湾曲させ、湾曲面から放出された
X線を同様に湾曲させた全反射ミラーで集光し、輝度の
高いX線ビームを得る方法が提案されている。しかし、
この方法では、湾曲した全反射ミラーの制作に精密加工
が必要とされることに加え、全反射ミラーの使用により
X線源そのものが大きくなるため、その操作性が問題と
なる。
【0005】一方、従来から、蛍光X線分析の分野にお
いては、試料中の特定元素を選択的に励起するため、試
料に単色X線を照射する方法が採られることがある。X
線を単色化するには、分光結晶を用いる方法の他に、X
線源から発生するX線から連続X線を除去する一次X線
フィルター法や、X線源からのX線を二次ターゲットに
照射し、二次ターゲットから特性X線を発生させる二次
ターゲット法が用いられている。
【0006】しかし、分光結晶を用いる方法では、分光
結晶による吸収効果のため、利用したいX線の強度が低
下する。また、一次X線フィルター法では、ターゲット
と同じ元素のフィルターを用いることが多いが、フィル
ターによる吸収効果から、必ずしも利用したい特性X線
の強度を増すことはできない。二次ターゲット法におい
ては、二次ターゲットから発生する特性X線強度のみに
依存することとなるため、蛍光効率が問題となり、やは
り強度は低下する。このように、上記一次X線フィルタ
ー法、二次ターゲット法では、もともとのX線源からの
特性X線強度に比べ、高い強度の特性X線を得ることは
できない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、X線回折装置や蛍光X線分析
装置等において、簡易に高輝度X線ビームが得られるX
線源を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
高輝度X線源にある。電子線源と、電子線が照射される
ターゲットを備えるX線源であって、前記ターゲットの
電子線照射位置に対してX線を取り出す方向と反対側
に、前記ターゲットを構成する物質と同じ物質からなる
二次ターゲットを備える高輝度X線源。前記の「X線を
取り出す方向と反対側」とは、ターゲットの電子線照射
位置に対してX線の取り出し部(後述する図1に示すX
線取り出し窓)側の反対側を意味する。前記の二次ター
ゲットが、挿入、取り外しが可能な機構を有するもので
あれば、X線源としての汎用性が高く、好適である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高輝度X線源につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明
の高輝度X線源の一例で、低出力型の封入管型ターゲッ
トを備えるX線源の構成を示す図である。(a)はポイ
ント取り出し方式のものであり、(b)はライン取り出
し方式のものである。
【0010】図1に示すように、X線源は、下方部を残
して周囲がウェーネルト2で囲まれた電子線源1と、電
子線3が照射されるターゲット4(このターゲットを、
以下、「一次ターゲット」という)を備え、さらに、一
次ターゲット4表面の電子線3が照射される位置に対し
てX線を取り出す方向(この方向側部分を、「一次ター
ゲットの前部」、または単に「前部」ともいう)とは反
対の方向(この方向側部分を、「一次ターゲットの後
部」、または単に「後部」ともいう)、すなわち前記電
子線3が照射される位置からX線取り出し窓6へ向かう
一次ターゲットからのX線ビーム5の進行方向と逆の方
向に、一次ターゲットを構成する物質と同じ物質からな
る二次ターゲット7を備えている。なお、前記の「ポイ
ント取り出し方式」とは、X線源からX線を取り出す方
法を模式的に示す図5において、一次ターゲット4の電
子線3が照射された部分(斜線を施した部分)から放出
されるX線をコリメーターコーンと呼ばれるピンホール
型のX線束絞り治具を用いて取り出す方式であり、「ラ
イン取り出し方式」とは、ある程度幅をもったラインと
して取り出す方式である。
【0011】このように、一次ターゲット4の後部に二
次ターゲット7を設けるのは、一次ターゲット4に電子
線3が照射されて発生した後部方向へ向かう連続X線を
二次ターゲット7で吸収させ、蛍光効果で二次ターゲッ
トから特性X線を発生させるためである。
【0012】通常のX線源では、ターゲットに電子線が
照射され、ターゲットから空間全体に放射状に放出され
るX線のうち前部方向(X線取り出し方向)のX線のみ
が利用され、後部方向のX線は利用されていない。そこ
で、前記図1に示したX線源を用いることによって、後
部方向へ向かう連続X線を二次ターゲット7で吸収さ
せ、特性X線を発生させ、この特性X線(空間全体に放
射状に放出される)のうち前部方向(X線取り出し方
向)へ向かう特性X線ビーム8を一次ターゲット4から
前部方向へ向かうX線ビーム5と合わせ、利用するので
ある。これによって、X線を高輝度化することができ
る。
【0013】図2は、本発明の高輝度X線源における上
記の高輝度化の原理を模式的に示す図である。(a)に
示した後部方向では、一次ターゲットから放出されたX
線(連続X線および特性X線(Kα、Kβ))が二次タ
ーゲットを励起し、二次ターゲットから特性X線(K
α、Kβ)を発生させる。一方、(b)に示した前部方
向では、(a)で図示したX線と同じX線(連続X線お
よび特性X線(Kα、Kβ))が発生している。これら
のX線をそれぞれ取り出し方向へ導くと(すなわち、図
1に示した例で、X線取り出し窓6の方向へ向かうX線
のみを取り出すと)、一次ターゲットから発生するX線
と、二次ターゲットから発生するX線とが加算され、特
性X線(Kα、Kβ)の強度が強められた輝度の高いX
線を得ることができる。
【0014】二次ターゲットを一次ターゲットの電子線
照射位置に対してX線を取り出す方向と反対側に位置さ
せるのは、図1に示すように、一次ターゲット4から放
出され、X線取り出し方向へ向かうX線ビーム5(図1
の実線)と、二次ターゲット7から放出され、X線取り
出し方向へ向かう特性X線ビーム8(図1の破線)とが
できるだけ重なり合うようにするためである。それによ
って、一次ターゲットからのX線と、二次ターゲットか
らの特性X線を重ね合わせたときの特性X線の集光状態
を良好に維持することができる。
【0015】したがって、二次ターゲットは、前記電子
線照射位置とX線の取り出し部を結ぶ直線上の一次ター
ゲットの後部に、厳密に言えば、一次ターゲットから放
出されたX線が二次ターゲットに到達できる程度に前記
直線から上方へずれた、電子線照射面よりわずかに上方
の位置に設けられているのが望ましい。
【0016】このようにして得られるX線は、真空中で
X線取り出し窓6を介さずに試料に照射してもよいし、
取り出し方向に設けられたX線取り出し窓6(通常、ベ
リリウムが用いられる)を介してX線源の外部に導き、
試料に照射してもよい。
【0017】二次ターゲットを構成する物質を一次ター
ゲットのそれと同じ物質にするのは、利用したい特性X
線の波長(エネルギー)を同一にするためである。な
お、一次ターゲットとしては、通常、Cu、Co、Fe、W等
が用いられ、したがって二次ターゲットもこれらの物質
からなるターゲットが使用される。
【0018】二次ターゲットの形状は、低出力型の封入
管型ターゲットを使用する場合も高出力型の回転ターゲ
ット(回転対陰極)を使用する場合も、一次ターゲット
の形状を考慮して、一次ターゲットから放出されるX線
を受ける面を平坦ではなく、尖らせた形状としてもよ
く、同様の効果が得られる。
【0019】また、二次ターゲットの取り付け位置(前
記の電子線照射位置に対してどの程度後方に設置する
か)は、通常は、電子線照射位置から後方へ 1〜40mmと
するのが望ましい。ただし、後述する実施例で示すよう
に、X線の集光状態が問題となるような測定の場合は、
1〜20mmとするのが望ましい。
【0020】一方、X線発生装置では、後部にもX線取
り出し方向を有し、同一または別の目的で後部から放出
されるX線を利用する場合がある。したがって、前記二
次ターゲットが、挿入、取り外しが可能な機構を有する
ものであれば、X線源としての汎用性が高く、好適であ
る。ただし、後部から取り出されるX線の利用が必要と
されない場合のX線源では、一次ターゲットと二次ター
ゲットが一体化されたものであってもよい。
【0021】また、二次ターゲットは、一次ターゲット
と同様、特性X線の吸収によって加熱する場合があるの
で、二次ターゲットに水冷式等の冷却機構が付加されて
いるのが好ましい。
【0022】
【実施例】図3に示す構成(要部構成)を有するX線回
折装置を使用し、表1に示す条件でX線強度を測定し
た。図3の符号9が本発明のX線源であり、符号10がX
線検出器を含むゴニオメーター部である。なお、ゴニオ
メーターの半径は 185mmである。
【0023】
【表1】 図3において、本発明のX線源9で発生したX線ビーム
5、8(符号5は一次ターゲットから放出されたX線ビ
ームであり、符号8は二次ターゲットから放出されたX
線ビームである)は、発散スリットDSを経て分光結晶(S
i(111)単結晶)Sで回折され、受光スリットRSおよび散
乱スリットSSを通過してX線検出器(シンチレーション
カウンター)Dに達し、その強度が測定される。X線源
からのX線の強度を直接測定せず、Si(111) 単結晶を用
いたのは、連続X線を除く特性X線(CuKα)の強度の
みを測定するためである。
【0024】Si(111) 単結晶からの回折X線ピークの測
定においては、回折角 2θをピーク位置(28.4°)に固
定し、入射角θのみを走査する方法でプロファイルをと
り、ピーク積分強度およびピーク半価幅を求めた。な
お、X線検出器に付随する波高分析器等は同一条件と
し、一次ターゲットの電子線照射位置から二次ターゲッ
トの先端までの距離L(図3参照)のみを変えて測定し
た。なお、比較のために、一次ターゲットのみの場合の
ピーク積分強度およびピーク半価幅を求め、それに対す
る比で上記測定結果を評価した。
【0025】図4に測定結果(回折X線ピーク強度比お
よびピーク半価幅比)を示す。図示したように、一次タ
ーゲットの電子線照射位置から二次ターゲットの先端ま
での距離Lが40mm以下であれば、通常の 1.1倍以上の高
輝度X線ビームを得ることが可能であった。ただし、L
が20mmを超えるとSi(111) 単結晶からの回折X線ピーク
の半価幅に広がりが生じた。これは、一次ターゲットの
電子線照射位置と二次ターゲットの特性X線発生位置の
ずれに起因する焦点ずれによって生じたものと考えられ
る。したがって、単に特性X線強度の増大を期待する場
合はLを40mm以下、X線の集光状態が問題となるような
測定の場合はLを20mm以下とすることが望ましい。
【0026】
【発明の効果】本発明のX線源を用いれば、高輝度X線
ビームを簡易に得ることができ、X線回折装置や蛍光X
線分析装置等において、高感度な分析が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高輝度X線源の一例で、封入管型ター
ゲットを備えるX線源の構成を示す図で、(a)はポイ
ント取り出し方式、(b)はライン取り出し方式を示す
図である。
【図2】本発明の高輝度X線源における高輝度化の原理
を模式的に示す図である。
【図3】実施例で用いたX線回折装置の要部の構成を示
す図である。
【図4】実施例の結果で、一次ターゲットの電子線照射
位置から二次ターゲットまでの距離Lを変化させた場合
の Si(111)単結晶からの回折X線ピーク強度とピーク半
価幅を示す図である。
【図5】X線源からX線を取り出す方法を模式的に示す
図である。
【符号の説明】
1:電子線源 2:ウェーネルト 3:電子線 4:一次ターゲット 5:X線ビーム 6:X線取り出し窓 7:二次ターゲット 8:特性X線ビーム 9:X線源 10:ゴニオメーター部
───────────────────────────────────────────────────── 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) G01N 23/223 H05G 1/00 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子線源と、電子線が照射されるターゲッ
    トを備えるX線源であって、前記ターゲットの電子線照
    射位置に対してX線を取り出す方向と反対側に、前記タ
    ーゲットを構成する物質と同じ物質からなる二次ターゲ
    ットを備えることを特徴とする高輝度X線源。
JP2000108847A 2000-04-11 2000-04-11 高輝度x線源 Pending JP2001297726A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000108847A JP2001297726A (ja) 2000-04-11 2000-04-11 高輝度x線源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000108847A JP2001297726A (ja) 2000-04-11 2000-04-11 高輝度x線源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001297726A true JP2001297726A (ja) 2001-10-26

Family

ID=18621623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000108847A Pending JP2001297726A (ja) 2000-04-11 2000-04-11 高輝度x線源

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001297726A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203074A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Siemens Ag 投影または断層撮影による位相コントラスト画像の作成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203074A (ja) * 2006-02-01 2007-08-16 Siemens Ag 投影または断層撮影による位相コントラスト画像の作成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baldacchini et al. Soft x-ray submicron imaging detector based on point defects in LiF
US6798863B2 (en) Combined x-ray analysis apparatus
JP5901028B2 (ja) 透過型x線管用の厚いターゲット
US6711234B1 (en) X-ray fluorescence apparatus
WO2010109909A1 (ja) X線発生装置とそれを用いた検査装置
JP5100063B2 (ja) X線分析装置
JP6851107B2 (ja) X線分析装置
JP2013541803A5 (ja)
JP2005527833A (ja) 元素別x線蛍光顕微鏡および動作の方法
JP4492507B2 (ja) X線集束装置
JP2004239802A (ja) X線分析装置及びx線分析方法
Falkenberg et al. Upgrade of the x‐ray fluorescence beamline at HASYLAB/DESY
JP2007093593A (ja) 全反射蛍光x線分析方法及び装置
US6442236B1 (en) X-ray analysis
Bzhaumikhov et al. Polycapillary conic collimator for micro-XRF
RU2199112C2 (ru) Рентгенофлуоресцентная измерительная установка, использующая поляризованное возбуждающее излучение, и рентгеновская трубка
JP2001297726A (ja) 高輝度x線源
JP2007093315A (ja) X線集束装置
Nikitina et al. X-ray fluorescence analysis on the base of polycapillary Kumakhov optics
Blue et al. Improved pinhole-apertured point-projection backlighter geometry
US4857730A (en) Apparatus and method for local chemical analyses at the surface of solid materials by spectroscopy of X photoelectrons
JP4051427B2 (ja) 光電子分光装置及び表面分析法
JP2005106547A (ja) 光電子顕微鏡及び該顕微鏡を用いた測定方法
JP5646147B2 (ja) 二次元分布を測定する方法及び装置
US7809108B1 (en) Method and apparatus for generating small size, high-intensity X-ray beams