JP3059402B2 - 円筒結晶型分光装置とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線分析装置に使
用する円筒結晶型分光装置とその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線分析装置で試料の分析を行う
場合、Ｘ線台などのＸ線源で発生する放射Ｘ線を試料台
上の試料に照射し、この試料から発生する蛍光Ｘ線のよ
うな２次Ｘ線を検出装置で検出する。ここで、Ｘ線源と
試料の間に湾曲結晶からなる分光素子を配置し、これに
より放射Ｘ線を回折して単色化し、試料中の分析対象で
ある特定元素の分析に必要な波長の１次Ｘ線を生成し
て、この１次Ｘ線を試料に照射することにより、特定元
素の分析精度を高めることが行われている。また、Ｘ線
源と試料の間にコリメータやキャピラリを配置し、これ
らでＸ線を集束して強度の大きいＸ線を試料に照射する
ことにより、微量元素を分析可能とすることも行われて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のコリ
メータやキャピラリは、分光機能を有しないため放射Ｘ
線の単色化が行えず、特定元素の分析精度を高めること
ができない。また、湾曲結晶からなる分光素子を用いる
場合、放射Ｘ線の単色化は行えるが、分光素子全体が大
型となる。

【０００４】本発明は、分光素子全体を小型としなが
ら、大強度の一次Ｘ線によって特定元素の分析精度を高
め、また、単色化によって微量元素の分析も良好に行う
ことできる円筒結晶型分光装置とその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の円筒結晶型分光装置は、Ｘ線を分光する
円筒形の分光素子と、周方向に分割された複数の分割片
からなり、前記分光素子の外周面を支持する円筒形の結
晶台と、内周に前記結晶台の外周面に接合される接合面
を有するホルダとを備え、このホルダには、一端部に前
記分光素子の内周面に入射するＸ線を通過させる環状の
スリットを有する第１スリット部材を、他端部に前記分
光素子の内周面から出射されるＸ線を通過させる環状の
スリットを有する第２スリット部材をそれぞれ装着して
いる。

【０００６】以上の分光装置によれば、Ｘ線源で発生す
る放射Ｘ線は、第１スリット部材に形成した環状のスリ
ットにより絞られ、逆円錐状の入射光路を描きながら、
ホルダ内の円筒形とした分光素子の内周面に入射する。
そして、この内周面で放射Ｘ線が分光され、試料に含ま
れる測定対象元素の分析に必要な１次Ｘ線が取り出され
る。また、１次Ｘ線は、前記内周面により入射角度と同
一の角度で出射され、第２スリット部材に設けた環状の
スリットで絞られ、入射時とは逆の円錐状の出射光路を
描きながらホルダの外方に出射し、試料の測定面で集光
されて試料を励起する。このように、第１，第２スリッ
ト部材に設けた環状の各スリットによりＸ線を絞りなが
ら入射と出射を行い、また円筒形の分光素子を用い、そ
の内周面全体で１次Ｘ線を反射することにより、多量の
１次Ｘ線を試料に集中して、微量元素の分析が良好に行
える。また、前記分光素子により単色化して１次Ｘ線を
試料に照射するので、特定元素の分析精度が高められ
る。しかも、前記分光素子を円筒形とすることにより、
素子全体が小型となる。

【０００７】本発明の好ましい実施形態では、前記ホル
ダに、その周壁を径方向に貫通して接着剤を周壁の外方
から内周の接合面に注入させる注入孔を形成している。
この構成によれば、ホルダ内に結晶台を接着剤で取付け
るとき、その取付作業が簡単に行える。この点に関して
は後で詳述する。

【０００８】また、好ましい実施形態では、前記ホルダ
の周壁に螺合され、この周壁を径方向に貫通し、先端が
結晶台の外面に当接して結晶台の径方向位置を規制する
調整ねじ体を備えている。この構成によれば、結晶台を
ホルダ内に取り付けるとき、その外方から簡単に調整ね
じ体を介して結晶台の位置規制が行える。

【０００９】本発明に係る円筒型分光装置の製造方法
は、横断面円形の外周面をもつ治具の前記外周面に、平
板状の分光素子素材を押し付けて前記円筒形の分光素子
を形成し、前記治具に押し付けられた状態の前記分光素
子の外周面に前記分割片からなる結晶台を取り付け、前
記分光素子が取り付けられた結晶台を前記ホルダの周壁
の内周に嵌合して接合し、前記ホルダの一端部に前記第
１スリット部材を、他端部に第２スリット部材をそれぞ
れ装着させる。

【００１０】上記製造方法によれば、円筒形の分光素子
の形成、この分光素子の結晶台への取付け、分光素子が
取り付けられた結晶台のホルダへの取付けといった作業
を、前記治具を介して容易に行える。したがって、前記
円筒型分光装置の製造が容易になる。

【００１１】本発明の好ましい実施形態に係る製造方法
では、前記ホルダの周壁を径方向に貫通する注入孔を形
成し、この注入孔から接着剤を、前記周壁の内周の接合
面と前記結晶台の外周面との間に注入して、結晶台を前
記接合面に接合するようにしている。このようにすれ
ば、ホルダ内に結晶台を嵌合して、ホルダの接合面と結
晶台の外周面とを接着剤で接合するとき、その接合作業
が容易になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１はＸ線分析装置を概略的に示
している。この装置では、Ｘ線源Ｇを内蔵したＸ線台１
を用い、上部に円筒結晶型分光装置２を取り付けてい
る。そして、Ｘ線台１から放射する放射Ｘ線を前記分光
装置２により分光して特定元素の分析に必要な１次Ｘ線
ｂを取り出し、この１次Ｘ線ｂを試料台３に形成した開
口３０から、その上部に保持した試料４の測定面に照射
し、この試料４から発生する蛍光Ｘ線のような２次Ｘ線
ｃを検出器５で検出する。

【００１３】前記Ｘ線台１は、図２に示すように、ケー
シング６内に設けたフィラメント７で発生する電子ビー
ムｄをターゲット８に衝突させ、このとき発生する１次
Ｘ線ａをケーシング６の上部側に設けたベリリウム膜の
ような窓材９から前記分光装置２に向かって出射する。

【００１４】前記円筒結晶型分光装置２は、図３に示す
ように、円筒形の分光素子１０と、周方向に３分割され
た分割片１１ａからなり、分光素子１０の外周面を支持
する円筒形の結晶台１１と、内周に結晶台１１の外周面
に接合される接合面１２ａをもつ円筒形のホルダ１２を
備えている。そして、ホルダ１２内に結晶台１１を、ま
た、その内面に分光素子１０をそれぞれ同心上に取り付
ける。さらに、ホルダ１２には、１次Ｘ線ｂの入射側と
なる下部側に環状のスリット１３ａをもつ円板状の第１
スリット部材１３を、出射側となる上部側には環状のス
リット１４ａをもつ円板状の第２スリット部材１４を、
それぞれ複数の取付ビス１５により固定する。

【００１５】前記分光素子１０は、フッ化リチウムやマ
イカなどの平板状素材を円筒形状に湾曲させて形成す
る。このようにすれば、円筒形分光素子１０の製作が簡
単に行え、また分光素子１０の小型化が可能となる。

【００１６】前記各スリット部材１３，１４は、たとえ
ば図４に示すように、薄肉の金属平板１６を用い、周方
向の複数個所を残存させてエッチング手段などで円弧状
に剥り抜くことにより、残存部１６ａを介して連続する
環状のスリット１３ａ，１４ａを形成する。

【００１７】図２の前記ホルダ１２の周壁１２ｂには、
この周壁１２ｂを径方向に貫通する注入孔１２ｃを形成
し、その外方から内周の接合面１２ａに接着剤１７を注
入して、この接着剤１７によりホルダ１２に嵌合された
結晶台１１の各分割片１１ａを接合面１２ａに一体に接
合する。

【００１８】また、前記周壁１２ｂには、この周壁１２
ｂを径方向に貫通する複数の調整ねじ体１８が螺合され
ており、その先端が結晶台１１の各分割片１１ａの外周
面に当接して、これら分割片１１ａの径方向位置を規制
している。

【００１９】前記ホルダ１２は、その下部側に設けたフ
ランジ部１２ｄから複数の固定ねじ１９を、前記Ｘ線台
１の上部側に設けたフランジ部１ａに螺合して、Ｘ線台
１に対し着脱可能に取り付ける。

【００２０】また、前記ホルダ１２のフランジ部１２ｄ
には、複数の高さ調整ねじ２０を設けて、その先端をＸ
線台１に設けたフランジ部１ａの上端面に当接した状態
で、各調整ねじ２０の回転操作を行うことにより、Ｘ線
台１に対する前記分光装置２の高さを微調整するように
している。

【００２１】さらに、前記ホルダ１２の１次Ｘ線ｂが出
射される上部側には、円錐筒形のキャップ２３を設けて
いる。このキャップ２３は、前記第２スリット部材１４
と一緒に、取付ビス１５によりホルダ１２の上端部に共
締めされている。

【００２２】次に、以上の構成による作用を、図５に基
づいて説明する。Ｘ線源Ｇからの放射Ｘ線ａは、第１ス
リット部材１３に設けた環状スリット１３ａで絞られ、
逆円錐状の入射光路を描きながら分光素子１０の内周面
に入射する。そして、この内周面で放射Ｘ線ａがブラッ
グの式に従って回折されて単色化し、試料４に含まれる
測定対象元素の分析に必要な１次Ｘ線ｂが生成される。
また、１次Ｘ線ｂは、前記内周面で入射角度と同一角度
で出射され、第２スリット部材１４の環状スリット１４
ａで絞られて、入射時とは逆の円錐状の出射光路を描き
ながら外方に出射され、この出射光路が試料４の集光点
ｆ、つまり測定面上の一点で焦点を結ぶ。

【００２３】このとき、図２の前記各調整ねじ２０を回
転操作して、Ｘ線台１に対する前記分光装置２の高さを
微調整することにより、この分光装置２から出射する１
次Ｘ線ｂの焦点を試料４の集光点ｆに正確に合わせる。

【００２４】以上により、多量の、つまり高強度の１次
Ｘ線ｂを試料４に照射して、微量元素の良好な分析が行
える。また、分光素子１０で単色化した１次Ｘ線ｂが、
試料４に照射されるので、特定元素の分析精度が高めら
れる。

【００２５】さらに、以上のように、分光素子１０と結
晶台１１およびホルダ１２をそれぞれ円筒形として、こ
れら各者を同心上に配置することにより、装置全体の小
型化が可能となる。しかも、以上の分光装置２は、複数
の固定ねじ１９を介してＸ線台１に着脱可能に取り付け
ているので、結晶の面間隔が異なる分光素子や直径が異
なる環状スリットを備えた各種の分光装置２を選択し、
試料４に含まれる特定元素の分析に最適な波長の１次Ｘ
線を出射するものを、前記Ｘ線台１に付け替えることに
より、試料４の高精度な分析が行える。

【００２６】次に、以上の円筒結晶型分光装置２の製造
方法について説明する。製造にあたっては、図３に示す
ように、下部側に横断面円形の巻付面２１を設けた治具
２２を使用する。そして、治具２２の巻付面２１に平板
状の分光素子素材を押し付けながら巻付けることによ
り、分光素子１０を円筒形状に成形する。さらに、巻付
面２１に分光素子１０を巻付けた状態で、その外周面に
結晶台１１の各分割片１１ａを接着剤などで固定する。

【００２７】この後、分光素子１０と結晶台１１を保持
した状態で巻付面２１をホルダ１２の周壁１２ｂ内に嵌
合し、この周壁１２ｂに形成した注入孔１２ｃから接合
面１２ａと結晶台１１の外周面との間に接着剤１７を注
入して、結晶台１１を接合面１２ａに一体に接合して固
定する。このとき、周壁１２ｂに設けた各調整ねじ体１
８を回転操作して、ホルダ１２に対する各分割片１１ａ
の径方向位置の規制を行うことにより、これら分割片１
１ａが正確に同心上に固定される。

【００２８】そして、ホルダ１２に結晶台１１を固定し
た後、ホルダ１２の下部側に第１スリット部材１３を、
上部側に第２スリット部材１４をそれぞれ取付ビス１５
により取り付ける。

【００２９】以上のように、円筒形の分光素子１０を形
成し、この分光素子１０を結晶台１１に取り付け、さら
に、分光素子１０が取り付けられた結晶台１１をホルダ
１２に取り付けるとき、これらの作業を前記治具２２を
介して容易に行える。よって、円筒型分光装置２の製造
が容易になる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の円筒結晶型分光
装置によれば、分光素子全体を小型としながら、Ｘ線を
単色化して精度の高い特定元素の分析を行うことがで
き、しかもＸ線強度を高めて微量元素の分析も行うこと
できる。また、本発明の製造方法によれば、前記円筒型
分光装置を容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線分析装置を概略的に示す側面図である。

【図２】本発明にかかる円筒結晶型分光装置の半断面図
である。

【図３】同分光装置の製造方法を示す斜視図である。

【図４】同装置に用いる各スリット部材の平面図であ
る。

【図５】Ｘ線の光路を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０…分光素子、１１…結晶台、１１ａ…分割片、１２
…ホルダ、１２ａ…接合面、１２ｂ…周壁、１２ｃ…注
入孔、１３…第１スリット部材、１４…第２スリット部
材、１３ａ，１４ａ…スリット、１７…接着剤、１８…
調整ねじ体、２２…治具、Ｇ…Ｘ線源。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を分光する円筒形の分光素子と、 周方向に分割された複数の分割片からなり、前記分光素
   子の外周面を支持する円筒形の結晶台と、 前記結晶台の外周面に接合される接合面を内周に有する
   ホルダとを備え、 前記ホルダは、一端部に前記分光素子の内周面に入射す
   るＸ線を通過させる環状のスリットを有する第１スリッ
   ト部材が、他端部に前記分光素子の内周面から出射され
   るＸ線を通過させる環状のスリットを有する第２スリッ
   ト部材が、それぞれ装着されている円筒型分光装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ホルダは、その
   周壁を径方向に貫通して接着剤を周壁の外方から内周の
   前記接合面に注入させる注入孔を有している円筒型分光
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、さらに前記
   ホルダの前記周壁に螺合されて、この周壁を径方向に貫
   通し、先端が前記結晶台の外面に当接して結晶台の径方
   向位置を規制する調整ねじ体を備えている円筒型分光装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１の円筒型分光装置を製造する方
   法であって、 横断面円形の外周面をもつ治具の前記外周面に、平板状
   の分光素子素材を押し付けて前記円筒形の分光素子を形
   成し、 前記治具に押し付けられた状態の前記分光素子の外周面
   に前記分割片からなる結晶台を取り付け、前記分光素子
   が取り付けられた結晶台を前記ホルダの周壁の内周に嵌
   合して接合し、 前記ホルダの一端部に前記第１スリット部材を、他端部
   に第２スリット部材をそれぞれ装着する円筒型分光装置
   の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記ホルダの周壁を
   径方向に貫通する注入孔を形成し、この注入孔から接着
   剤を、前記周壁の内周の接合面と前記結晶台の外周面と
   の間に注入して、結晶台を前記接合面に接合する円筒型
   分光装置の製造方法。