JP2002214165A - 蛍光x線分光方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
光装置を提供する。 【解決手段】 高輝度光源1からの放射光を用い、二結
晶モノクロメータ2で分光した光を入射プローブとし試
料4に照射し、この試料4から放射された蛍光X線をス
リット5を通し、大きなローランド円上に配置した分光
結晶6で分光し、同じくローランド円上に配置した位置
敏感型検出器8で検出する。
Description
元素固有の蛍光X線を検出し、これにより試料内部元素
が形成する化合物の電子構造等を解析することに有用な
蛍光X線分光方法およびその装置に関するものである。
元素の化学結合状態や電子構造を解析する分光装置とし
て、蛍光X線分光装置が知られている。これは、被解析
材料に、X線、電子、イオン、光等を入射して、試料を
構成している原子を励起してこの原子に固有なX線を放
出させ、このX線のスペクトル分布を測定する装置であ
る。
放出されるX線を回折格子によって分光し、X線のスペ
クトルを測定する方法がある。これには、回折格子に斜
めにX線を入射する方式やローランド円上に湾曲結晶を
配置する方式がある。X線の検出器としては、SSD
(Solid State Detector:半導体
検出器)や比例計数管が用いられる。これらの装置で
は、蛍光X線の強度に限度があり、分解能に限度があ
る。分解能を高めるには、ローランド半径(ローランド
半径とは実際の装置の直径をいう)を大きくすればよい
が、大きくすると、強度(検出X線強度)が低下すると
いう難点があり、また実現されているのは60cmまで
である(例えば、特開平6−11466号参照)。
報が有用であり、内殻電子軌道にX線や電子線を用いて
空孔を作り、外殻電子が遷移した際に発生するX線から
電子状態を解析する研究が盛んである。この際、励起源
として選択励起法ができれば好ましい。このことは第3
世代の放射光源の登場で可能になってきた。
来、機能性材料の開発において元素の化学結合状態や電
子構造を解析する分光装置として、蛍光X線分光装置が
有効であり、内殻電子の状態や詳細な電子構造の解析に
さらなる高分解能が要望されているが、所望のエネルギ
ーで原子を励起する選択的励起方法を用いた高分解能を
有する蛍光X線分光装置は実現していない。
を用いて、高分解能な蛍光X線分光装置を提供すること
を目的とする。
成するために、 〔1〕蛍光X線分光方法において、高輝度光源からの放
射光を用い、二結晶モノクロメータで分光した光を入射
プローブとして試料に照射し、この試料から放射された
蛍光X線をスリットを通し、大きなローランド円上に配
置した分光結晶で分光し、同じくローランド円上に配置
した位置敏感型検出器で検出することを特徴とする。
光源と、この高輝度光源からの放射光を二結晶モノクロ
メータを介して試料に照射する手段と、この試料からス
リットを介して放射される蛍光X線を、大きなローラン
ド円を有する分光結晶を介して検出する位置敏感型高感
度検出器とを具備することを特徴とする。
において、前記高輝度光源はシンクロトロン放射光であ
ることを特徴とする。
において、前記ローランド円の直径を150cmとする
ことを特徴とする。
において、前記分光結晶はヨハン型結晶であることを特
徴とする。
において、前記位置敏感型高感度検出器は、電荷結合型
素子を含むフォトダイオードアレイであることを特徴と
する。
において、前記位置敏感型高感度検出器は、位置敏感型
比例計数管であることを特徴とする。
て詳細に説明する。
用いた蛍光X線分光装置の構成図である。
源)、2は二結晶モノクロメータ、3はイオンチャンバ
ー、4はターゲット(被測定物:フォイル或いはヒート
パイプ)、5はスリット、6は波長分散型結晶分光器
〔ローランド半径R=75cm(垂直配置)〕、7は分
光結晶(ヨハン型結晶)、8は位置敏感型検出器、〔1
次元半導体検出器〔ダイオードアレイ:接線配置のシリ
コンダイオードアレイ(電荷結合型素子,CCDを含
む)〕:1024ch(チャンネル),1ch(25μ
m)、チャンネル1つ1つがエネルギーと対応してい
る。また、PSPC(位置敏感型比例計数管:N/S良
好)でもよい〕、9はイオンチャンバーである。
g8の放射光を用い、二結晶モノクロメータ2で分光し
た光を入射プローブとし試料(被測定物)4に照射す
る。放射された蛍光X線をスリット5を通し、ローラン
ド円上に配置した分光結晶7で分光し、同じく円周上に
配置した位置敏感型検出器8に入れる。ローランド半径
は、従来は高々30cmであるが、本発明では75cm
とした。ローランド円に接線配置した位置敏感型半導体
検出器8は、1024chをもつ一次元シリコンフォト
ダイオードアレイ(電荷結合型素子,CCDを含む)を
用いた。また、さらに、高感度型として、検出器を円に
垂直配置し、位置敏感型比例計数管を用いるようにして
もよい。
であり、測定例として、励起エネルギー8982eV,
8994eV,10000eVの光を用い、銅のKα線
を測定し、Kα1とKα2が明瞭に分離したスペクトル
を得た。
測定例の結果を示す特性図、図4はその励起エネルギー
8994eVの測定例の結果を示す特性図、図5は本発
明の実施例を示す装置によるCuのK吸収スペクトラム
を示す図である。
を示す特性図であり、測定例として、励起エネルギー1
0240eV,11600eV,(12075,120
90,12110)eVの光を用い、WのKα線を測定
し、L殻電子が明瞭に分離したスペクトルを得た。
により、同様にWのL殻電子の情報を得ている。
解明が不可欠であるが、本発明によれば、内殻電子の状
態やサテライトから得られる情報を的確に得ることがで
き、また選択励起(チューナブル)できる点が極めて有
用である。
による放射光や挿入光源であるアンジュレーター等を入
射プローブとし、この放射光を試料に照射し、放射され
る蛍光X線を分光して検出する蛍光X線分光法は、10
0cm(実施例では150cm)以上のローランド半径
を有し、ローランド円上に湾曲した結晶を配置し、結晶
により分光された蛍光X線をローランド円に接線配置さ
れた電荷結合型素子(CCD)を含むダイオードアレイ
で検出する。
ベンディングマグネットによる放射光は高輝度光源で、
二結晶モノクロメータにより試料(被測定物)の選択励
起が可能なように、所望のエネルギーを有する放射光を
取り出せる。例えば、分光する結晶はヨハン型分光器で
あり、検出器はローランド円に接線配置され、電荷結合
型素子(CCD)を含む1次元シリコンダイオードアレ
イである。また、検出器はローランド円で分光されたX
線に対して垂直にも配置できる、この時は位置敏感型比
例計数管を用いる。なお、ヨハン型結晶と検出器はロー
ランド円周上で可動にすることができる。
ド半径と高感度の検出素子の組み合わせにより、所期の
効果を奏することができる。特に、ローランド半径を大
きくした際の感度低下は高輝度光源と高感度検出素子で
補い、また高輝度光源を用いることで、選択的入射プロ
ーブが可能になる。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
と高感度検出素子の組み合わせにより、選択励起法を用
いて、高分解能な蛍光X線分光を行うことができる。
の材料の電子構造の解明が不可欠であるが、本発明よれ
ば、内殻電子の状態やサテライトから得られる情報を的
確に得ることができ、また選択励起(チューナブル)す
ることができる。
射光を励起X線に利用するようにしたので、励起波長
(エネルギー)を任意に選ぶことができる。
タにより被測定物の選択励起が可能なように所望のエネ
ルギーを有する放射光を取り出すことができる。
X線分光装置の構成図である。
を示す概略特性図である。
ー8982eVの測定例の結果を示す特性図である。
ー8994eVの測定例の結果を示す特性図である。
スペクトラムを示す図である。
テン)のL3 ,L2 ,L1 測定例の結果を示す特性図で
ある。
パイプ) 5 スリット 6 波長分散型結晶分光器〔ローランド半径R=75
cm(垂直配置)〕 7 分光結晶(ヨハン型結晶) 8 位置敏感型検出器 9 イオンチャンバー
Claims (7)
- 【請求項1】 高輝度光源からの放射光を用い、二結晶
モノクロメータで分光した光を入射プローブとして試料
に照射し、該試料から放射された蛍光X線をスリットを
通して、大きなローランド円上に配置した分光結晶で分
光し、同じくローランド円上に配置した位置敏感型検出
器で検出することを特徴とする蛍光X線分光方法。 - 【請求項2】(a)高輝度光源と、(b)該高輝度光源
からの放射光を二結晶モノクロメータを介して試料に照
射する手段と、(c)該試料からスリットを介して放射
される蛍光X線を、大きなローランド円を有する分光結
晶を介して検出する位置敏感型高感度検出器とを具備す
ることを特徴とする蛍光X線分光装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の蛍光X線分光装置におい
て、前記高輝度光源はシンクロトロン放射光であること
を特徴とする蛍光X線分光装置。 - 【請求項4】 請求項2記載の蛍光X線分光装置におい
て、前記ローランド円の直径を150cmとすることを
特徴とする蛍光X線分光装置。 - 【請求項5】 請求項2記載の蛍光X線分光装置におい
て、前記分光結晶はヨハン型結晶であることを特徴とす
る蛍光X線分光装置。 - 【請求項6】 請求項2記載の蛍光X線分光装置におい
て、前記位置敏感型高感度検出器は、電荷結合型素子を
含むフォトダイオードアレイであることを特徴とする蛍
光X線分光装置。 - 【請求項7】 請求項2記載の蛍光X線分光装置におい
て、前記位置敏感型高感度検出器は、位置敏感型比例計
数管であることを特徴とする蛍光X線分光装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001009186A JP2002214165A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 蛍光x線分光方法およびその装置 |
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- 2001-01-17 JP JP2001009186A patent/JP2002214165A/ja active Pending
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