JP2002174605A - 下面照射型蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の分析面の高さを一定にし、分析精度を
向上することができる下面照射型蛍光Ｘ線分析装置を提
供する。 【解決手段】 位置決め用昇降機構１４によりターレッ
ト５に保持された試料ホルダ３を昇降させることによっ
て、試料ホルダ３の被支持面４をホルダ支持部３０の支
持面３９に接触させて、ホルダ支持部３０の支持面３９
で試料ホルダ３の被支持面４を支持することにより、試
料ホルダ３をターレット５による保持からチャンバ２の
壁に固定されたホルダ支持部３０による支持に切り替え
て、ターレット５の高さにかかわらずに、試料Ｓの分析
面Ｓ１の高さを確実に一定に位置決めできるので、分析
精度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の下面の分析
面にＸ線を照射して試料の分析を行う下面照射型蛍光Ｘ
線分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、下面照射型蛍光Ｘ線分析装置
は、チャンバ内に、試料を装着した試料ホルダを複数個
保持して分析位置と待機位置に回転させるターレットを
有し、分析位置で試料の下面の分析面にＸ線を照射し
て、試料から発生する蛍光Ｘ線を測定して、試料の分析
を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の下面照
射型蛍光Ｘ線分析装置では、ターレットに保持された状
態で試料ホルダ内の試料を分析していることから、ター
レット円板の歪、加工誤差および関連部品誤差などのタ
ーレットに起因する誤差の影響を受けて、ターレットの
各試料ホルダの保持位置での高さにばらつきが生じ、各
試料の分析面の高さが変動して、分析誤差を許容範囲内
に収めることが困難な場合があった。

【０００４】本発明は、前記の問題点を解決して、試料
の分析面の高さを一定にし、分析精度を向上することが
できる下面照射型蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る下面照射型蛍光Ｘ線分析装置は、チ
ャンバ内に、試料を装着した試料ホルダを保持し、分析
位置と待機位置に回転させるターレットを有し、分析位
置で試料の下面の分析面にＸ線を照射して試料の分析を
行うものであって、前記チャンバ壁に固定されて、前記
分析位置で試料ホルダにおける前記分析面と一定の高さ
関係にある被支持面に接触し、被支持面を一定の高さに
支持する支持面をもつホルダ支持部と、前記ターレット
に保持された試料ホルダを昇降させる位置決め用昇降機
構とを備え、前記位置決め用昇降機構の昇降によって、
前記試料ホルダの被支持面を前記ホルダ支持部の支持面
に接触させて、ホルダ支持部の支持面で試料ホルダの被
支持面を支持することにより、試料の分析面の高さを一
定に位置決めするものである。

【０００６】本発明によれば、位置決め用昇降機構によ
りターレットに保持された試料ホルダを昇降させること
によって、試料ホルダの被支持面をホルダ支持部の支持
面に接触させて、ホルダ支持部の支持面で試料ホルダの
被支持面を支持することにより、試料ホルダをターレッ
トによる保持からチャンバ壁に固定されたホルダ支持部
による支持に切り替えて、ターレットの高さにかかわら
ずに、試料の分析面の高さを確実に一定に位置決めでき
るので、従来のように試料の分析面の高さのばらつきが
生じないから、分析精度を向上することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る
下面照射型蛍光Ｘ線分析装置を示す概略縦断面図であ
る。この蛍光Ｘ線分析装置は、チャンバ２内に、試料Ｓ
を装着した試料ホルダ３を保持し、分析位置（図１の左
側）と待機位置にＲ方向に回転させるターレット５を有
し、分析位置で試料Ｓの下面の分析面Ｓ１にＸ線を照射
して試料Ｓの分析を行うものである。

【０００８】この蛍光Ｘ線分析装置は、チャンバ２内部
が試料室６となっており、チャンバ２の上方に予備排気
室７が設けられている。予備排気室７の周壁はチャンバ
２の上壁に固定または一体形成されている。チャンバ２
および予備排気室７内は、図示しない真空ポンプによっ
て真空に引かれる。試料ホルダ３の交換は、予備排気室
７を介して行われ、予備排気室７の上部にはスライド式
の蓋８が設けられて、試料ホルダ交換の際に、図示しな
い駆動機構によって開閉される。チャンバ２の下壁に
は、Ｘ線を発生するＸ線源１１が取り付けられており、
チャンバ２の下方に、第１ソーラスリット５１、分光結
晶５２、第２ソーラスリット５３、および検出器５４が
配置されている。前記分光結晶５２と第２ソーラスリッ
ト５３および検出器５４は図示しないゴニオメータによ
って一定の角度関係を保って移動する。この実施形態で
は、試料分析中の真空度を安定に保ち、試料交換を効率
的に行うために予備排気室７を備えているが、予備排気
室７を省略してもよい。

【０００９】ターレット５は、後述するチャンバ２上方
（図１の右上方）に配置された位置決め用昇降機構１４
に保持されたターレット支持軸５ａに回転自在に支持さ
れており、チャンバ２上方（図１の左上方）に配置され
たターレット回転機構１６によりＲ方向に回転する。こ
の回転機構１６は、ターレット回転用モータ１７、歯車
伝達機構１８、およびターレット支持軸５ａ回り（Ｒ方
向）に回転する回転体１９を備えている。回転体１９は
チャンバ２上部に取り付けられた支持体２１により、回
転可能に支持されている。回転体１９とターレット支持
軸５ａ間にはシール部材２２が、回転体１９と支持体２
１間にはシール部材２３と複数のベアリング２６が設け
られている。回転体１９にはアーム部材２４を介してガ
イド部材２５が連結されており、このガイド部材２５は
ターレット５の貫通孔５ｂを貫通しており、ターレット
５をＹ方向に上下移動自在に保持するとともに、ターレ
ット５に対して周方向に相対移動不能に係合している。
したがって、ターレット回転用モータ１７の駆動によっ
て、歯車伝達機構１８を介して回転体１９およびガイド
部材２５がターレット支持軸５ａ回りに回転し、ターレ
ット５がＲ方向に回転する。

【００１０】前記位置決め用昇降機構１４は、例えば、
位置決め用モータ３１の回転軸に固定された回転板３２
と、この回転板３２に偏心して固定された円柱状のカム
フォロワ３３と、ターレット支持軸５ａに取り付けられ
た上下用ヨーク３４とからなるカム機構を有しており、
上下用ヨーク３４に図１の紙面と直交する方向に延び、
カムフォロワ３３と上下方向に相対移動不能に係合して
カムフォロワ３３を前記直交する方向に摺動させるカム
溝３４ａが形成され、位置決め用モータ３１の駆動によ
り、ターレット支持軸５ａを上下に往復運動させる。こ
の実施形態では、位置決め用昇降機構１４の昇降にカム
機構を用いているが、ラック・ピニオン機構などを用い
てもよい。

【００１１】したがって、本装置は、ターレット回転機
構１６によりターレット５をＲ方向に回転させた後、位
置決め用昇降機構１４により、ターレット支持軸５ａを
Ｙ方向に上下動させて、各試料ホルダ３をホルダ支持部
３０に支持させることにより、一定の高さに位置決めで
きる。

【００１２】図２に示すように、前記試料ホルダ３は、
その底壁３ａにマスク４０が取り付けられ、このマスク
４０の上面で試料Ｓが保持されている。この底壁３ａの
底面がホルダ支持部３０に支持される被支持面４となっ
ており、この被支持面４は試料Ｓの分析面Ｓ１と同一高
さになっているので、他の試料ホルダを使用しても、試
料の分析面Ｓ１を再現良く一定の高さに位置決めでき
る。ターレット５に設けた挿入孔１３にはホルダ受け１
５が挿入されて、孔周縁部に係止されており、このホル
ダ受け１５に試料ホルダ３が着脱自在に保持されてい
る。

【００１３】この試料ホルダ３を保持するホルダ支持部
３０は、試料ホルダ３を回転させるスピン機構が組み込
まれており、取付フランジ３５、スピン用ベアリング３
６、スピン用歯車伝達機構３８、およびこのスピン用歯
車伝達機構３８と結合し、試料ホルダ３を直接支持する
支持部本体３７を備えている。ホルダ支持部３０は、そ
の取付フランジ３５がチャンバ２の壁に図示しない支持
ブラケットを介して固定されており、前記分析位置にお
いて試料ホルダ３の被支持面４に接触し、被支持面４を
所定の高さに支持する支持部本体３７下部の支持面３９
を持っている。ホルダ支持部３０は、図示しないスピン
用モータの駆動により、スピン用歯車伝達機構３８、支
持部本体３７を回転させて、支持部本体３７に支持され
た試料ホルダ３を回転させる。

【００１４】また、図１の待機位置Ｐ２（図１の右側）
において、試料ホルダ３はチャンバ下方（図１の右下
方）に設けられた交換機構２８により交換される。前記
交換機構２８は、外軸４１を昇降させる第１の交換用昇
降機構４２および内軸４３を昇降させる第２の交換用昇
降機構４４を備えている。各交換用昇降機構４２、４４
は、交換用モータ４５、４６により駆動され、前記位置
決め用昇降機構１４と同様のカム機構により、それぞれ
外軸４１と内軸４３を昇降させる。第１の交換用昇降機
構４２の外軸４１に、支持ブラケット４７を介して第２
の交換用昇降機構４４が固定されており、外軸４１の昇
降とともに、第２の交換用昇降機構４４自体も昇降す
る。

【００１５】試料ホルダ３を載置する台４８は、例え
ば、互いに異なる径の２段の台からなっており、下段の
大径台４８ａは第１の交換用昇降機構４２の外軸４１の
上端に固定され、試料ホルダ３を直接載置する上段の小
径台４８ｂは第２の交換用昇降機構４４の内軸４３の上
端に固定されている。小径台４８ｂはターレット５の挿
入孔１３よりも小径で、予備排気室７内を昇降可能な外
径を持ち、大径台４８ａはホルダ受け１５の下面を支持
し、かつターレット５の挿入孔１３よりも小さい外径を
持っている。つまり、大径台４８ａはターレット５を貫
通してチャンバ２内を昇降する。

【００１６】チャンバ２内では、第１の交換用昇降機構
４２により外軸４１を昇降させることにより、大径台４
８ａと小径台４８ｂを重合した状態で昇降させる。試料
ホルダ３を交換する際には、第１の交換用昇降機構４２
を上昇させて交換待機位置Ｐ５に設定し、ホルダ受け１
５の上面を予備排気室７のシール面２７に押し付けて、
予備排気室７とチャンバ２内をシールする。つぎに、予
備排気室７が大気になった後に、第２の交換用昇降機構
４４により内軸４３を単独で上昇させ、小径台４８ｂの
みを上昇させて予備排気室７の上方へ試料ホルダ３を突
出させる。予備排気室７の上方において、試料ホルダ３
は図示しない例えば自動試料交換機により交換される。
この実施形態では、第２の交換用昇降機構４４を備えて
いるが、図示しない自動試料交換機の形態によっては、
第２の交換用昇降機構４４を省略してもよい。

【００１７】つぎに、前記構成の蛍光Ｘ線分析装置の動
作について説明する。図１において、分析位置における
試料ホルダ３の位置をＰ１とし、待機位置における試料
ホルダ３の位置をＰ２として、実線で示している。ター
レット５が回転する分析上方位置における試料ホルダ３
の位置をＰ３とし、待機上方位置における試料ホルダ３
の位置をＰ４とし、予備排気室７内における試料ホルダ
３の交換待機位置をＰ５として、それぞれ二点鎖線で示
している。

【００１８】（１）試料測定 まず、ターレット５が上昇した位置において、ターレッ
ト回転機構１６により、ターレット５を回転させ、分析
対象の試料ホルダ３を分析上方位置Ｐ３で停止させる。
そして、位置決め用昇降機構１４により、ターレット５
を下降させ、図２の試料Ｓの分析面Ｓ１と同一高さにあ
る被支持面４をホルダ支持部３０の支持部本体３７の支
持面３９にのせて接触させる。こうして、試料Ｓの分析
面Ｓ１が分析位置Ｐ１に位置決めされる。ここで、取付
フランジ３５がチャンバ２の壁に固定されているから、
支持面３９の上下位置がずれることはない。この支持面
３９で、試料ホルダ３の被支持面４（分析面Ｓ１）を支
持するので、試料ホルダ３をターレット５による保持か
らチャンバ壁側のホルダ支持部３０による支持に切り替
えることができ、ターレット５の高さにかかわらずに、
試料Ｓの分析面Ｓ１の高さを確実に一定に位置決めでき
る。

【００１９】この状態で、Ｘ線源１１から１次Ｘ線（放
射線）Ｂ１を出射して、フィルタＦを介して試料Ｓの下
面の分析面Ｓ１に一次Ｘ線Ｂ１を照射する。前記試料Ｓ
の分析面Ｓ１に照射された１次Ｘ線Ｂ１は、試料Ｓの原
子を励起して、その元素固有の蛍光Ｘ線Ｂ２を発生させ
る。試料Ｓからの蛍光Ｘ線Ｂ２は、ダイヤフラムＤを介
して第１ソーラスリット５１を通過し、分光結晶５２に
入射角θで入射し、ブラッグの式を満足する所定の波長
の蛍光Ｘ線Ｂ２のみが、入射角θと同一の回折角θで回
折される。回折された蛍光Ｘ線Ｂ２は、第２ソーラスリ
ット５３を通過した後、検出器５４に入射して検出され
る。この検出値に基づいて試料Ｓの元素分析がなされ
る。

【００２０】（２）試料交換 試料Ｓの分析後、位置決め用昇降機構１４により、ター
レット５を上昇させて、当該試料ホルダ３を分析上方位
置Ｐ３で停止させる。そして、この位置において、ター
レット回転機構１６により、ターレット５を回転させ、
分析が終了した試料ホルダ３を待機上方位置Ｐ４で停止
させ、位置決め用昇降機構１４により、ターレット５を
下降させて、待機位置Ｐ２にする。この間、待機位置Ｐ
２にあった別の新しい試料ホルダ３が待機位置Ｐ２、待
機上方位置Ｐ４、分析上方位置Ｐ３、分析位置Ｐ１と搬
送されて、分析位置Ｐ１で分析される。つぎに、前記分
析が終了した試料ホルダ３は外部に排出され、新しい試
料ホルダ３が搬入される。

【００２１】すなわち、待機位置Ｐ２にある分析が終了
した試料ホルダ３を第１の交換用昇降機構４２の外軸４
１により上昇させて、ホルダ受け１５の上面を予備排気
室７のシール面２７に押し付けた交換待機位置Ｐ５に設
定し、予備排気室７とチャンバ２内をシールする。予備
排気室７が大気になった後に蓋８を開けて、第２の交換
用昇降機構４４により内軸４３を単独で上昇させて、試
料ホルダ３を予備排気室７の上方へ突出させる。予備排
気室７の上方において、試料ホルダ３は例えば自動試料
交換機により新しい試料ホルダ３と交換される。

【００２２】その後、交換された新しい試料ホルダ３
を、第２の交換用昇降機構４４の内軸４３の下降により
待機交換位置Ｐ５の位置まで下降させて、蓋８を閉め
て、予備排気室７内を真空引きする。そして、第１の交
換用昇降機構４２により外軸４１を下降させて、待機位
置Ｐ２の位置とする。こうして、試料交換が終了する。
つぎに、位置決め用昇降機構１４により、ターレット５
を待機上方位置Ｐ４の位置まで上昇させる。ターレット
回転機構１６により、ターレット５を回転させ、新しい
試料ホルダ３を分析上方位置Ｐ３で停止させて、（１）
のスタート時に戻る。以下、（１）、（２）の動作を繰
り返す。

【００２３】なお、この実施形態では、本発明を波長分
散形蛍光Ｘ線分析装置に適用しているが、エネルギー分
散形蛍光Ｘ線分析装置に適用してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャンバ壁に固定されたホルダ支持部の支持面で試料ホ
ルダの被支持面を支持することにより、ターレットの高
さにかかわらずに、試料の分析面の高さを確実に一定に
位置決めできるので、分析精度を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る下面照射型蛍光Ｘ線
分析装置を示す概略縦断面図である。

【図２】図１の分析位置における試料ホルダの部分拡大
図である。

【符号の説明】

２…チャンバ、３…試料ホルダ、４…被支持面、５…タ
ーレット、５ａ…ターレット支持軸、１４…位置決め用
昇降機構、３０…ホルダ支持部、３９…支持面、Ｓ…試
料、Ｓ１…分析面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内に、試料を装着した試料ホル
   ダを保持し、分析位置と待機位置に回転させるターレッ
   トを有し、分析位置で試料の下面の分析面にＸ線を照射
   して試料の分析を行う下面照射型蛍光Ｘ線分析装置であ
   って、 前記チャンバ壁に固定されて、前記分析位置で試料ホル
   ダにおける前記分析面と一定の高さ関係にある被支持面
   に接触し、被支持面を一定の高さに支持する支持面をも
   つホルダ支持部と、 前記ターレットに保持された試料ホルダを昇降させる位
   置決め用昇降機構とを備え、 前記位置決め用昇降機構の昇降によって、前記試料ホル
   ダの被支持面を前記ホルダ支持部の支持面に接触させ
   て、ホルダ支持部の支持面で試料ホルダの被支持面を支
   持することにより、試料の分析面の高さを一定に位置決
   めする下面照射型蛍光Ｘ線分析装置。