JP3726257B2

JP3726257B2 - Ｘ線照射装置とこれを用いた蛍光ｘ線分析装置

Info

Publication number: JP3726257B2
Application number: JP05311397A
Authority: JP
Inventors: 忠宇高; 孝庄司; 直樹河原
Original assignee: 理学電機工業株式会社
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JPH10255701A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定ターゲット型のＸ線照射装置と、これを用いた蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光Ｘ線分析装置に用いるＸ線照射装置は、図８，図９のように構成されている。このＸ線照射装置６は、円筒形状のケース６１と、その内方中心部に設けた円柱状のターゲット６２と、この周囲に同心上に配置した円環状のフィラメント６３およびウェーネルト６４とを備え、前記フィラメント６３から飛び出した電子をウェーネルト６４によって軌道修正してターゲット６２の先端面６２ａに衝突させ、ターゲット６２から１次Ｘ線ａを発生させる。また、ケース６１の先端側には、円形状の出射窓６５が開口しており、この出射窓６５に、１次Ｘ線ａを透過させるベリリウムからなる窓材６６が嵌め込まれている。
【０００３】
一方、蛍光Ｘ線分析装置７は、図１０のように、Ｘ線照射対象である試料１０を真空室７０に収納し、この真空室７０を形成するケーシング７１に、試料表面の法線に対し所定角度傾斜させて上記のＸ線照射装置６を装着している。また、ケーシング７１のＸ線照射装置６の近くには、一端を真空室７０内に臨ませてＸ線整流用のソーラスリット８を設け、その外方位置に分光器９０やＸ線検出器９１を備えたＸ線検出装置９を配置しており、前記Ｘ線照射装置６からの１次Ｘ線ａを試料１０に照射し、この試料１０から発生する蛍光Ｘ線である２次Ｘ線ｂを、ソーラスリット８で平行に揃えたのち、分光器９０およびＸ線検出器９１に入射させて、Ｘ線分析を行う。
【０００４】
以上のようなＸ線分析時、試料１０から発生する２次Ｘ線ｂの強度は、ターゲット６２の先端面から試料１０の表面までの距離の二乗に反比例する。従って、より正確な分析のため、強度の強い２次Ｘ線ｂを得ようとする場合、Ｘ線照射装置６の全体を試料１０に近付けることになる。なお、このとき、ケース６１の位置はそのままにして、ケース６１内でターゲット６２を出射窓６５側に所定以上近付けることも考えられるが、こうすると、フィラメント６３からターゲット６２に向かう電子の行路が短くなって、ターゲット６２に焦点を結ばなくなる結果となり、ターゲット６２からの１次Ｘ線ａの発生量を減少させるので、採用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Ｘ線照射装置６の全体を傾斜姿勢として試料１０側に近付け過ぎると、ケース６１が、試料１０、そのホルダー３、または試料１０と出射窓６５の間に介装するシャッタ等に当たったりする。そこで、Ｘ線照射装置６の全体を試料１０の法線方向に向けた上で、試料１０に近付けることが考えられる。しかし、この場合、ケース６１が試料１０からの２次Ｘ線ｂの光路を遮ったり、また、ケース６１がソーラスリット８に当たったりするので、実際にはあまり近付けることができない。
【０００６】
本発明は、試料に近付けて強度の強い２次Ｘ線を試料に発生させて、より正確な分析を行うことができるＸ線照射装置と、これを用いた蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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Ｘ線照射装置は、ターゲット、フィラメント、ウェーネルト、およびケース先端部に設けられた出射窓をＸ線照射装置の軸方向から見て半円形に形成され、前記ターゲット、フィラメントおよびウェーネルトを円筒形状のケースに収納して、このケースに、出射窓における半円の弦を形成する周縁部から、ケース外周部に向かって軸心と交差する方向に延びる傾斜部を形成している。
【０００８】
上記構成によれば、ケースに内装するターゲットなどの内装部品を何れも半円形として、従来のものに対し約１／２の大きさとしているので、ケースも小型となる。従って、Ｘ線照射装置の全体がコンパクトとなり、製作コストが低廉となる。しかも、ケースに傾斜部を設けたことにより、蛍光Ｘ線分析装置に用いるとき、試料に近付けたＸ線照射装置の配置が可能となる。
【０００９】
請求項２の蛍光Ｘ線分析装置は、以上のＸ線照射装置を、試料表面の法線に対し、前記ケースの前記傾斜部を試料に近接するように傾けて配置し、傾斜部の反対側の部分と試料との間の導出空間を通して、試料からの２次Ｘ線を導出させている。
【００１０】
上記構成によれば、ケースに設けた傾斜部を試料に近接するように傾けて配置することにより、ケースが試料やそのホルダおよびシャッタやスリットなどに当たったりすることなく、ターゲットと試料までの距離を従来よりも短くすることができる。従って、ターゲットと試料までの距離を、例えば１／２とすれば、試料表面での１次Ｘ線の照射強度が４倍になるので、Ｘ線照射装置の出力、つまり消費電力を１／４に下げても、試料表面上で従来と同一の照射強度を確保して、試料の正確なＸ線分析を行うことができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、Ｘ線整流用のスリットを、ケースに設けた傾斜部の反対側部分と試料との間の導出空間に近接させて配置している。この実施形態によれば、半円形のターゲットを用いることにより、試料表面でのＸ線照射面積が小となり、これに伴ってスリットの開口径（前面径）も小さくできるので、導出空間内にスリットを配置でき、蛍光Ｘ線分析装置全体が一層小型化される。
【００１４】
【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〜図３はＸ線照射装置の一例を示している。図１のＸ線照射装置１では、円筒形状のケース１１に内装するターゲット１２、フィラメント１３、ウェーネルト１４を、図３に示すように、それぞれケース１１の軸方向から見て半円形に形成し、これらをケース１１の軸心ｄに対して同軸上に内装している。また、窓材１６が嵌め込まれた出射窓１５も、図２に示すように半円形とし、この出射窓１５をケース１１の下端部（先端部）に、やはりケース１１と同心上に配置する。
【００１５】
さらに、ケース１１には、その出射窓１５における半円の弦１５ａを形成する周縁部近くから、ケース１１の上方外周方向に向かってケース軸心ｄと交差する方向に延びる傾斜部１７を形成する。つまり、この傾斜部１７は、ケース１１における内装部品を収納する側と反対側の外周壁部に、下端側から上方外周方向に向かって形成する。このため、傾斜部１７を形成しても、内装部品が半円形の小型とされていることから、内装部品のケース１１内への収納には支障をきたさない。こうして、Ｘ線照射装置１は従来よりも小型化される。
【００１６】
図４は、以上のＸ線照射装置１を用いた蛍光Ｘ線分析装置２を示している。同装置２においては、真空室２０を形成するケーシング２１内に、上部にシリコンウエハのような試料１０を保持した試料ホルダ３を収納している。また、Ｘ線照射装置１は、ケース１１に設けた傾斜部１７が試料１０に近接するように、ケース１１の軸心ｄを試料表面の法線ｅに対し所定の角度θだけ傾けて配置する。そして、傾斜部１７の反対側部分と試料１０の間の導出空間２２から、試料１０で発生する２次Ｘ線ｂを外部に導出させる。
【００１７】
また、上記ケーシング２１のＸ線照射装置１の近くには、導出空間２０に近接してスリット４を配置する。図４の実施形態では、スリット４として、垂直な板を複数枚平行に並べて平行な光路を形成するソーラスリットを用いている。さらに、ケーシング２１におけるソーラスリット４の外方部には、Ｘ線検出装置５を設ける。このＸ線分析装置５は、内部に分光器５０を収容する収納ケース５１と、分光器５０で反射した２次Ｘ線ｂを検出するＸ線検出器５２を備えている。
【００１８】
次に、以上のＸ線分析装置２による作用について説明する。
試料１０のＸ線分析時には、ターゲット１２からの１次Ｘ線ａを受けた試料１０から２次Ｘ線ｂが発生し、この２次Ｘ線ｂが、導出空間２２からソーラスリット４を経て平行光に揃えられたのち、Ｘ線検出装置５に入り、その検出器５２で分析される。
【００１９】
このとき、Ｘ線照射装置１のターゲット１２などの内装部品は何れも半円形とされ、しかも、ケース１１に設けた傾斜部１７が、試料１０に近接するように所定の角度θ（例えば１５°）だけ傾けて配置されていることにより、ターゲット１２から試料１０までの距離Ｌ１を、従来のＬ２に較べて１／２程度にまで小さくすることができる。このため、Ｘ線照射装置１の出力を従来と同一とした場合、試料１０上での１次Ｘ線の照射強度が４倍になることから、試料１０より発生する２次Ｘ線ｂの強度を４倍にできるので、従来と同程度の試料表面での照射強度を得るのに、Ｘ線照射装置１の出力、つまり発生する１次Ｘ線ａの強度は、１／４で済む。従って、消費電力が少なくなる。
【００２０】
図５は、別のＸ線照射装置１を用いた蛍光Ｘ線分析装置２を示している。このＸ線照射装置１は、ケース１１の内方中心部に配置するターゲット１２を円柱状とし、その周囲に円環状のフィラメント１３と円筒状のウェーネルト１４を同心上に配置するとともに、Ｘ線照射装置１の前面部１８に設ける出射窓１５も円形に形成し、この出射窓１５に円形の窓材１６を取付けている。また、Ｘ線照射装置１は、その照射中心線ｇが試料表面の法線ｅに対し所定角度θだけ傾斜するように配置する。
【００２１】
そして、上記Ｘ線照射装置１の試料１０に近付けた配置を可能とするため、前記前面部１８の出射窓１５を除いた部分の側面断面形状を円弧面１８ａとする。つまり、前記照射中心線ｇと、この照射中心線ｇが試料表面と交わる点Ｐから試料表面に立てた法線ｅとを含む平面に対して平行な断面の形状が、円弧面１８ａとなるように形成する。また、この円弧面１８ａの一部に設ける出射窓１５には、フラットな平板形状の窓材１６を取付ける。
【００２２】
前記前面部１８は、例えば図６のように、窓材１６を除いた全体を球形状として、その外表面に円弧面１８ａを形成するか、または、図７のように、窓材１６を除いた全体をカマボコ形状として、その外表面に円弧面１８ａを形成する。なお、窓材１６は、円弧面１８ａと同一曲率をもつ円弧形状に形成してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のＸ線照射装置によれば、試料に干渉したり、試料から発生する２次Ｘ線を遮ったりすることなく、Ｘ線照射装置を試料に近付けて、強度の大きい２次Ｘ線を試料に発生させることができる。また、このＸ線照射装置を蛍光Ｘ線分析装置に用いる場合、試料に近付けたＸ線照射装置の配置ができるので、Ｘ線照射装置の消費エネルギー（出力）を少なくしながら、試料から発生する２次Ｘ線の強度を従来と同程度に維持して、試料の正確なＸ線分析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＸ線照射装置の一部省略した縦断面図である。
【図２】同装置の下面図である。
【図３】同装置の横断図である。
【図４】同装置を用いた蛍光Ｘ線分析装置の一部省略した縦断面図である。
【図５】別の螢光Ｘ線分析装置の一部省略した側面図である。
【図６】同螢光Ｘ線分析装置の前面部の一例を示す斜視図である。
【図７】前面部の別の例を示す斜視図である。
【図８】従来のＸ線照射装置を示す縦断面図である。
【図９】同装置の横断面図である。
【図１０】同装置を用いた従来の蛍光Ｘ線分析装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線照射装置、１１…ケース、１２…ターゲット、１３…フィラメント、１４…ウェーネルト、１５…出射窓、１５ａ…弦、１６…窓材、１７…傾斜部、１８…前面部、２…蛍光Ｘ線分析装置、２２…導出空間、４…スリット、１０…試料、ｄ…軸心、ｅ…法線、ｇ…照射中心線。

Claims

フィラメントで発生した電子をターゲットに衝突させて、Ｘ線を発生させるＸ線照射装置あって、
前記ターゲット、フィラメント、電子軌道を修正するウェーネルト、およびケース先端部に設けられた出射窓がＸ線照射装置の軸方向から見て半円形に形成され、前記ターゲット、フィラメントおよびウェーネルトが円筒形状のケースに収納され、このケースに、出射窓における半円の弦を形成する周縁部からケースの外周部に向かって軸心と交差する方向に延びる傾斜部が形成されているＸ線照射装置。
請求項１のＸ線照射装置が、Ｘ線照射対象である試料の表面の法線に対し、前記ケースの前記傾斜部が試料に近接するように傾いて配置され、傾斜部の反対側の部分と試料との間の導出空間を通して、試料から発生した２次Ｘ線が導出されている蛍光Ｘ線分析装置。
請求項２において、前記導出空間に近接してスリットが配置されている蛍光Ｘ線分析装置。