JP2003222698A - Ｘ線分析装置 - Google Patents

Ｘ線分析装置

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JP2003222698A JP2002022824A JP2002022824A JP2003222698A JP 2003222698 A JP2003222698 A JP 2003222698A JP 2002022824 A JP2002022824 A JP 2002022824A JP 2002022824 A JP2002022824 A JP 2002022824A JP 2003222698 A JP2003222698 A JP 2003222698A
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清 長谷川
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076—X-ray fluorescence

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コリメータ部の面積を大きくする
ことなく、任意のサイズのＸ線照射領域を実現すること
を課題とする。 【解決手段】 一次Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、試
料からの二次Ｘ線を検出するＸ線検出部と、試料に照射
する一次Ｘ線を制限するためのコリメータ部とを備えた
Ｘ線分析装置において、コリメータ部は、少なくとも一
つのＬ字型の辺を有する２つのＸ線遮蔽物を備え、該２
つのＸ線遮蔽物によって長方形や正方形の開口部を形成
するように組み合わせ、さらにＸ線遮蔽物移動機構を備
えて、Ｘ線照射領域の形状及びサイズを変更できるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料にＸ線を照射
した時に試料より二次的に発生するＸ線を検出し、試料
の分析を行うＸ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術について、図２を参照しなが
ら説明する。 従来のＸ線分析装置では、Ｘ線発生部１
から照射された一次Ｘ線５はコリメータ部１１に装着さ
れ、あらかじめサイズが固定された穴１３を通過するこ
とで、Ｘ線照射領域１６を得ることができる。そしてＸ
線照射領域１６のサイズを変更する場合は、コリメータ
部１１にあらかじめ形成された他のサイズの穴１２が所
定の位置になるようにコリメータ部１１を移動方向１４
に移動させ、Ｘ線照射領域１６のサイズを変更するよう
にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法で
は、コリメータ部にあらかじめ形成され、サイズが固定
された穴を通過させることによりＸ線照射領域を決める
ため、準備されたＸ線照射領域しか得られず、必要なサ
イズに微調整が行えないという問題を有している。そし
て、もし領域の種類を増やそうとするならば、領域の種
類の数の穴の数が必要となるため、コリメータ部に大き
な面積が必要となるという問題を有している。
【０００４】本発明は、コリメータの面積を大きくする
こと無しに、任意の形状およびサイズのＸ線照射領域を
実現することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。 すなわち、一次
Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、試料からの二次Ｘ線を
検出するＸ線検出部と、試料に照射する一次Ｘ線を制限
するためのコリメータ部とを備えたＸ線分析装置におい
て、前記コリメータ部は、少なくとも一つのＬ字型の辺
を有する２つのＸ線遮蔽物を備え、該２つのＸ線遮蔽物
によって四角形の開口部を形成するように組み合わせ、
試料に照射するＸ線照射領域を制限している。 また、
前記２つのＸ線遮蔽物を移動させる機構を有し、Ｘ線遮
蔽物を移動することにより、Ｘ線照射領域の形状および
サイズを変更可能とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して実施例、特にＸ線分析装置の代表として蛍
光Ｘ線分析装置を例としてあげながら説明する。
【０００７】始めに、本発明の基本となる装置の構成を
図１および図３に基づいて説明する。 図１で、Ｘ線発
生部１はＸ線管球を用い、水平方向に移動するＸ線遮蔽
物２および位置を固定したＸ線遮蔽物３は、一次Ｘ線５
を遮蔽できる金属板などを用いる。 Ｘ線遮蔽物２、３
の材質及び厚さは、一次Ｘ線の加速電圧やＸ線管球のパ
ワーによって異なるが、微小なＸ線照射領域を実現した
い場合は、一定以上のＸ線遮蔽能力があり、同時に加工
性の良い材質が好ましく、例えば鉄、銅、タングステン
などを選択する。 これは、Ｘ線遮蔽物により造られる
Ｘ線が通過する面がＸ線照射領域の形状を決定するた
め、Ｘ線遮蔽物の辺の直線性が重要になるからである。
そして、Ｘ線遮蔽物２、３の材質が決まった段階で、
その材質がＸ線を遮蔽するのに必要な厚さを決定すれば
よい。
【０００８】コリメータ部を形成する２つのＸ線遮蔽物
２，３は、図３に示すように２つのＬ字形状の物を準備
し、Ｌ字の内側の辺２１で正方形または長方形ができる
ように組み合わせて使用する。 この時、中央に形成さ
れた長方形がＸ線照射領域の寸法と形状を決定する。
そのためＸ線遮蔽物２及びＸ線遮蔽物３は、Ｘ線が通過
する面を決める内側の辺２１がＬ字を形成されていれば
良い。 図１のＸ線遮蔽物２とＸ線遮蔽物３で形成され
た長方形の隙間を通過した一次Ｘ線は、測定試料９の中
のＸ線照射領域６に照射される。
【０００９】つぎに、１つのＸ線遮蔽物を平行移動させ
ることで、Ｘ線照射領域のサイズを変える方法を図４に
基づいて説明する。 図４で、Ｘ線遮蔽物２は、ガイド
レールとパルスモータを有し左右に平行移動できるＸ線
遮蔽物移動機構１０を備えていて、Ｘ線遮蔽物２を移動
方向２４の方向へ移動させる。 この時、Ｘ線遮蔽物２
の移動に伴ってＸ線遮蔽物２とＸ線遮蔽物３で形成され
る四角形は、横方向の寸法が変わる。 この動作で、Ｘ
線照射領域２５は、Ｘ線照射領域２６に変化する。 パ
ルスモータの送り量を調整することで、Ｘ線照射領域の
寸法と形状を任意に設定することができる。
【００１０】また別の実施例として、２つのＸ線遮蔽物
を平行移動させるＸ線遮蔽物移動機構を備え、前記２つ
のＸ線遮蔽物を均等に動作させることで、Ｘ線の照射領
域の中心を変化させずにＸ線照射領域の寸法を変化させ
る方法について、図５に基づいて説明する。 図５のＸ
線遮蔽物２とＸ線遮蔽物３は、いずれも左右方向に平行
移動できるＸ線遮蔽物移動機構を備えていて、パルスモ
ータで駆動する。 ２つのＸ線遮蔽物を同時にそれぞれ
反対方向（移動方向２８、２９）に同じ距離移動させる
ため、前記移動機構に設定する移動量は、通常の半分を
設定する。 この方法によりＸ線照射領域３１は、中心
位置を維持したままＸ線照射領域の幅を広げた状態のＸ
線照射領域３２を得ることができる。
【００１１】次に、Ｘ線遮蔽物移動機構をＸ線遮蔽物の
Ｌ字型のなす直角に対して４５度の方向に平行移動させ
ることで、寸法の異なる正方形のＸ線照射領域を実現す
る方法について、図６に基づいて説明する。 図６のＸ
線遮蔽物２は、右上斜め４５度の方向（移動方向３４）
に移動できるＸ線遮蔽物移動機構を備えていて、パルス
モータで駆動する。 Ｘ線遮蔽物移動機構に設定する移
動量は、Ｘ線照射領域を変化させたい寸法の２1/2倍を
指定する。 Ｘ線遮蔽物２を移動方向３４に移動させる
ことで、Ｘ線照射領域３５を、正方形を保ったまま縦横
の寸法を均等に変化させてＸ線照射領域３６を得ること
ができる。
【００１２】さらにＸ線照射領域の中心位置を変えず
に、寸法の異なる正方形のＸ線照射領域を実現する方法
について図７に基づいて説明する。 図７でＸ線遮蔽物
２とＸ線遮蔽物３は、それぞれ斜め４５度方向（移動方
向３８，３９）に移動するＸ線遮蔽物移動機構を備え、
パルスモータで駆動する。 ２つのＸ線遮蔽物移動機構
に設定する移動量は、Ｘ線照射領域を変化させたい寸法
の２1/2÷2倍を指定する。 この動作によって、Ｘ線照
射領域４１は、正方形でしかも中心位置を保ったままＸ
線照射領域４２に変化する。
【００１３】次に、Ｘ線遮蔽物移動機構は、一方のＸ線
遮蔽物のＬ字型をなす辺に対して、縦・横方向に移動さ
せることで、Ｘ線照射領域の縦方向と横方向の寸法を独
立して変化させる方法を説明する。 図８で、Ｘ線遮蔽
物２は、前後方向（移動方向４４）と左右方向（移動方
向４５）に移動できるＸ線遮蔽物移動機構を備えてい
て、パルスモータで駆動する。 Ｘ線照射領域４６は、
Ｘ線遮蔽物２が移動方向４５に移動したときに、横長の
長方形のＸ線照射領域、つまりＸ線照射領域４７に変化
する。 またＸ線照射領域４６は、Ｘ線遮蔽物２が移動
方向４４に移動した場合、縦長の長方形のＸ線照射領
域、つまりＸ線照射領域４８に変化する。そしてＸ線照
射領域４６はＸ線遮蔽物２が移動方向４５に移動し、更
に移動方向４４に移動した場合、Ｘ線照射領域４９に変
化する。 この場合、Ｘ線照射領域４６が正方形で移動
方向４４と移動方向４５の移動量が同じであれば、Ｘ線
照射領域４９は正方形になる。
【００１４】また、Ｘ線照射領域の中心位置を変えず
に、Ｘ線照射領域の縦方向と横方向の寸法を独立して変
化させる状態を図９に示す。 Ｘ線遮蔽物２とＸ線遮蔽
物３は、それぞれ前後左右に移動するＸ線遮蔽物移動機
構を備え、パルスモータによって駆動する。Ｘ線遮蔽物
２とＸ線遮蔽物３を逆方向に均等に移動させることによ
って、中心位置を保ったままＸ線照射領域の幅と高さを
制御することができる。
【００１５】例えば、Ｘ線遮蔽物２を移動方向５２に、
Ｘ線遮蔽物３を移動方向５４にそれぞれ同量移動するこ
とにより、Ｘ線照射領域５６は、中心位置を維持したま
まＸ線照射領域の幅を広げた状態のＸ線照射領域５７を
得られ、Ｘ線遮蔽物２を移動方向５１に、Ｘ線遮蔽物３
を移動方向５５にそれぞれ同量移動することにより、Ｘ
線照射領域５６は、中心位置を維持したままＸ線照射領
域の奥行を広げた状態のＸ線照射領域５８を得られる。
更に前記両方の移動を行うことにより、Ｘ線照射領域
５６は、中心位置を維持したまま幅と奥行を広げたＸ線
照射領域５９を得られる。
【００１６】次に、試料の状態を観察する撮像部と、前
記撮像部で得た映像とＸ線照射領域とを重ね合わせて表
示する表示部を備えることで、変更したＸ線照射領域に
容易に測定試料を位置合わせする方法を、図１０に基づ
いて説明する。 図１０で、ハーフミラー６４は、一次
Ｘ線照射方向から測定試料６６を観察するためのもので
ある。 撮像部６８が直接測定試料６６を撮像する場
合、ハーフミラー６４は不要である。 表示部６９は、
撮像部６８が取得した測定試料６６の映像を表示し、同
時にＸ線照射領域を表す線７０を表示する。
【００１７】Ｘ線照射領域を表す線７０は、以下の手順
で計算して表示する。 （手順１） Ｘ線照射領域６の寸法を計算 Ｘ線発生部１、Ｘ線遮蔽物２及びＸ線遮蔽物３からなる
コリメータ部、そして測定試料９の位置関係とコリメー
タ部で実現している四角形の大きさからＸ線照射領域６
の寸法を計算する。 例として、Ｘ線照射領域の寸法は
幅２ｍｍ、奥行き２ｍｍが計算されたとする。 （手順２） 撮像部６８が取得する映像の視野を計算 撮像部６８の寸法や途中の光学系によって計算方法が異
なるため、幅８ｍｍ、奥行き６ｍｍが算出されたとす
る。 （手順３） Ｘ線照射領域の表示 映像の視野とＸ線照射領域の寸法から、表示部上のＸ線
照射領域の大きさが計算でき、Ｘ線照射領域を表す線７
０を表示することができる。
【００１８】以上によって、Ｘ線照射領域と測定試料を
重ね合わせて表示することで、Ｘ線照射領域を変更して
も、容易に測定試料を位置合わせすることができる。
【００１９】また、前記装置は、表示部上でＸ線照射領
域の寸法を指示する操作手段を備え、測定試料を表示部
で確認しながらＸ線照射領域の寸法を変化させる方法を
図１１および図１２に基づいて説明する。 図１１で、
Ｘ線照射領域の寸法を指示するための操作手段としてマ
ウスを用い、表示部７１は、測定試料の映像７２とＸ線
照射領域を表す線７３を表示し、更に表示部にはマウス
カーソル７４を表示する。 この例では、図４の１つの
Ｘ線遮蔽物を左右方向に移動させて、Ｘ線照射領域の幅
を変更できる装置を前提に説明する。
【００２０】図１１において、Ｘ線照射領域を表す線７
３は、測定試料の映像７２に対してはみ出しており、こ
のままの状態で測定を行うと測定試料が存在しない部分
にも一次Ｘ線を照射して測定することになる。 Ｘ線照
射領域内は、全て測定試料が存在する状態にしたい場
合、マウスカーソルを使用して、Ｘ線照射領域を表す線
７３の右端を選択し、Ｘ線照射領域示す長方形の幅を小
さくする操作を行う。操作した結果が、図１２のＸ線照
射領域を表す線７４である。 装置は、Ｘ線照射領域を
表す線７４にＸ線が照射されるように、以下の手順で動
作を行う。 （手順１） 撮像部が取得する映像の視野を計算 （手順２） Ｘ線照射領域を表す線７４を測定試料上の
寸法に換算 映像の視野とＸ線照射領域を表す線７４の関係から、Ｘ
線照射領域を計算する。 （手順３） Ｘ線照射領域を変更 Ｘ線発生部、Ｘ線遮蔽物、そして測定試料の位置関係と
コリメータ部の位置関係と前記算出したＸ線照射領域か
らＸ線遮蔽物の移動量を計算し、Ｘ線遮蔽物を移動し、
Ｘ線照射領域を変更する。
【００２１】以上によって、測定試料を表示部で確認し
ながらＸ線照射領域を変化させることができる。
【００２２】これまでは蛍光Ｘ線分析装置を実施例とし
てあげてきたが、本発明はＸ線回折装置や透過型Ｘ線顕
微鏡においても実施が可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、一次Ｘ線を発生させるＸ線発
生部と、試料からの二次Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
試料に照射する一次Ｘ線を制限するためのコリメータ部
とを備えたＸ線分析装置において、前記コリメータ部
は、少なくとも１つのＬ字型の辺を有する２つのＸ線遮
蔽物を備え、該２つのＸ線遮蔽物によって四角形の開口
部を形成するように組み合わせ、試料に照射するＸ線照
射領域を制限しているため、長方形や正方形のＸ線照射
領域が可能となった。
【００２４】また、前記２つのＸ線遮蔽物を移動させる
機構を有し、Ｘ線遮蔽物を移動することにより、Ｘ線照
射領域の形状およびサイズを無段階に変更可能とした。
【００２５】また前記２つのＸ線遮蔽物をそれぞれ反対
方向に同じ距離移動させることにより、Ｘ照射領域の中
心の位置を維持したまま、Ｘ線照射領域の形状及びサイ
ズを変えることができる。
【００２６】さらに、試料の状態を観察する撮像部と、
該記撮像部で得た映像とＸ線照射領域とを重ね合わせて
表示する表示部を備え、変更したＸ線照射領域に試料を
位置合わせ、Ｘ線照射領域と測定試料の状態を重ねて表
示することで、変更したＸ線照射領域に対して容易に測
定試料を位置合わせできるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現するための装置構成例。
【図２】従来の技術を説明するための装置構成例。
【図３】Ｘ線コリメータを構成するＸ線遮蔽物。
【図４】１つのＸ線遮蔽物を左右方向に移動させて、Ｘ
線照射領域を変更する例。
【図５】２つのＸ線遮蔽物を左右方向に移動させて、Ｘ
線照射領域を変更する例。
【図６】１つのＸ線遮蔽物を４５度方向に移動させて、
Ｘ線照射領域を変更する例。
【図７】２つのＸ線遮蔽物を４５度方向に移動させて、
Ｘ線照射領域を変更する例。
【図８】１つのＸ線遮蔽物を前後左右に移動させて、Ｘ
線照射領域を変更する例。
【図９】２つのＸ線遮蔽物を前後左右に移動させて、Ｘ
線照射領域を変更する例。
【図１０】変化するＸ線照射領域と測定試料を位置合わ
せする装置構成例。
【図１１】測定試料の寸法に合わせて、Ｘ線照射領域の
寸法を変化させる例。
【図１２】測定試料の寸法に合わせて、Ｘ線照射領域の
寸法を変化させる例。
【符号の説明】
１ Ｘ線発生部 ２ 平行移動するＸ線遮蔽物 ３ 位置を固定したＸ線遮蔽物 ４ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ５ 一次Ｘ線 ６ Ｘ線照射領域 ７ 二次蛍Ｘ線 ８ Ｘ線検出部 ９ 測定試料 １０ Ｘ線遮蔽物移動機構 １１ 複数の穴を備えたＸ線コリメータ １２ Ｘ線を通過させる穴 １３ Ｘ線を通過させる穴 １４ Ｘ線コリメータの移動方向 ２１ 内側の辺 ２４ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ２５ Ｘ線照射領域 ２６ Ｘ線照射領域 ２８ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ２９ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ３１ Ｘ線照射領域 ３２ Ｘ線照射領域 ３４ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ３５ Ｘ線照射領域 ３６ Ｘ線照射領域 ３８ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ３９ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ４１ Ｘ線照射領域 ４２ Ｘ線照射領域 ４４ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ４５ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ４６ Ｘ線照射領域 ４７ Ｘ線照射領域 ４８ Ｘ線照射領域 ４９ Ｘ線照射領域 ５１ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ５２ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ５４ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ５５ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ５６ Ｘ線照射領域 ５７ Ｘ線照射領域 ５８ Ｘ線照射領域 ５９ Ｘ線照射領域 ６３ Ｘ線遮蔽物の移動方向 ６４ ハーフミラー ６８ 撮像部 ６９ 表示部 ７０ Ｘ線照射領域を表す線 ７１ 表示部 ７２ 測定試料の映像 ７３ Ｘ線照射領域を表す線 ７４ マウスカーソル ７５ Ｘ線照射領域を表す線

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一次Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、試
    料からの二次Ｘ線を検出するＸ線検出部と、試料に照射
    する一次Ｘ線を制限するためのコリメータ部とを備えた
    Ｘ線分析装置において、前記コリメータ部は、少なくと
    も一つのＬ字型の辺を有する２つのＸ線遮蔽物を備え、
    該２つのＸ線遮蔽物によって四角形の開口部を形成する
    ように組み合わせ、試料に照射するＸ線照射領域を制限
    することを特徴とする、Ｘ線分析装置。
  2. 【請求項２】 前記コリメータ部は、前記Ｘ線遮蔽物の
    うちの一方を平行に移動させるＸ線遮蔽物移動機構を備
    え、Ｘ線照射領域の形状および寸法を変更することを特
    徴とする、請求項１記載のＸ線分析装置。
  3. 【請求項３】 前記コリメータ部は、前記２つのＸ線遮
    蔽物を平行に移動させるＸ線遮蔽物移動機構を備え、前
    記２つのＸ線遮蔽物を均等に移動させ、Ｘ線照射領域の
    形状および寸法を変更することを特徴とする、請求項１
    記載のＸ線分析装置。
  4. 【請求項４】 前記Ｘ線遮蔽物移動機構は、前記Ｘ線遮
    蔽物のＬ字型のなす直角に対して４５度の方向に平行移
    動させ、Ｘ線照射領域を任意の寸法の正方形とすること
    を特徴とする、請求項２または３記載のＸ線分析装置。
  5. 【請求項５】 前記Ｘ線遮蔽物移動機構は、前記Ｘ線遮
    蔽物を前後および左右方向に移動させることで、Ｘ線照
    射領域の縦方向と横方向の寸法を独立して変更すること
    を特徴とする、請求項２または３記載のＸ線分析装置。
  6. 【請求項６】 試料の状態を観察する撮像部と、該撮像
    部で得た映像とＸ線照射領域とを重ね合わせて表示する
    表示部を備え、変更したＸ線照射領域に試料を位置合わ
    せすることを特徴とした、請求項１から５のいずれかに
    記載のＸ線分析装置。
  7. 【請求項７】 前記装置は、前記表示部上でＸ線照射領
    域の寸法を指示する操作手段を備え、測定試料を前記表
    示部で確認しながらＸ線照射領域を変更することを特徴
    とした、請求項６記載のＸ線分析装置。
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