JP3981976B2 - X-ray analysis method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光X線分析装置、EPMA(電子プローブ・マイクロアナライザ)等に適用されるX線分析方法及びX線分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
物質にX線、γ線、電子線等を照射し、物質から放出される特性X線(蛍光X線)を測定して、その物質を構成する元素を分析する定性分析や、さらに元素の存在量を求める定量分析を行うX線分析、試料表面層の元素の定性・定量測定や、元素濃度の2次分析、状態分析を行うEPMA(電子プローブ・マイクロアナライザ)等のX線分析が知られている。
【0003】
EPMAでは、電子銃から放射される電子を試料表面に照射し、また蛍光X線分析ではX線源から放射されるX線を試料表面の照射する。高電圧で加速された電子やX線が試料表面を照射すると、入射した電子やX線が持つエネルギーによって試料物質元素の原子の内殻電子は励起され外殻にはじき出される。このとき、外殻の電子は落ち込み、外殻と内殻の電子のエネルギーの差に相当するエネルギーが特性X線として放出される。この値は元素固有の値を持っているので、放射されるX線も固有の波長、エネルギーを持つ。この特性X線の波長又はエネルギー、及び強度を測定することにより試料表面物質の元素の定性・定量を行うことができる。
【0004】
これらのX線分析では、特性X線を測定するために、例えば半導体検出器を用いたエネルギー分散型(ED)X線検出器が用いられる。半導体検出器は、検出性能を向上させるためさせるため、コールドフィンガを介して連結させた液体窒素を入れたデュア部により冷却される。半導体検出器で検出された特性X線は、各元素に対するパルス信号を比例増幅器で増幅した後、マルチチャンネル波高選別器で全元素のエネルギー選別を行い、表示装置上に特性X線にスペクトルを同時に表示する。
【0005】
半導体検出器は、外乱からの電気的ノイズに弱く、この電気的ノイズが電気信号の処理回路に重畳されると、その特性X線の分析に支障が生じる。この電気的ノイズの一因として、特性X線の入射量を制限するコリメータを駆動する電気モータがあり、この電気モータに代えて空気圧を用いることにより、電気ノイズ自体の発生を抑制する技術が、例えば特許文献1に示されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−43822号公報(第3図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
検出器で検出される電気的ノイズとしては、前記したコリメータの駆動源である電気モータの他にX線源や排気用ポンプや検出器自体や増幅器等があり、これらの各装置から発生する電気的ノイズについては上記した方法では対応することができない。
【0008】
図6は、電気的ノイズの重畳による検出信号を説明するためのスペクトル特性図である。図6(a)は、電気的ノイズを含まない試料のスペクトル特性Aと電気的ノイズのスペクトル特性Bを示している。ここで、試料のスペクトル特性Aは、電気的ノイズが含まれない理想的な状態であり、実際に検出器から検出される信号は、図6(b)に示されるように、電気的ノイズを含んだスペクトル特性Cとして検出される。電気的ノイズのスペクトル特性Bは、図6(a)に示す破線のように、波高値の低い領域に強い信号強度を有している。そのため、電気的ノイズを含んだスペクトル特性Cでは、波高値の低い領域の信号強度は元素に固有のピークに電気的ノイズが重畳されたものとなり、信号強度のみから元素に固有のピークの検出することは困難となる。
【0009】
検出器で検出される電気的ノイズについては、検出したパルス信号の波高値を波高弁別器(PHA)によって一定の高さ以上の信号を選別したり、フィルタ(ローレベルリミッター)等の電気的ゲートによりあるレベル以下の信号をノイズとして排除し、そのレベル以下の信号はノイズとして計数を行わないようにすることが一般的である。
【0010】
しかし、このようなフィルタによるノイズ除去では、S/N比(信号対ノイズ比)が悪くなる他、誤信号が形成されるおそれもある。
【0011】
図7は、電気的フィルタにより電気的ノイズ除去を説明するための図である。図7(a)において、一点鎖線Dはフィルタ特性を示し、波高値の低い領域の信号をカットし、波高値の高い領域の信号を通過する。このフィルタ特性により、波高値の低い領域に強い信号強度を有する電気的ノイズを抑制する。
【0012】
図7(b)は、電気的フィルタにより電気的ノイズを除去することにより得られるスペクトル特性E(図7(b)中の破線)を示している。この電気的フィルタにより得られるスペクトル特性E(図7(b)中の破線)と試料の理想的なスペクトル特性A(図7(b)中の実線)とを比較すると、スペクトル特性Eは本来あるべき波高値からずれた位置にピークが発生し、また、信号強度も変化するため、正確な定性分析・定量が困難となる。
【0013】
また、波高弁別器に入力する信号に含まれる電気的ノイズは、常に一定とは限らず、分析対象の試料が変わることにより、発生する特性X線の総量が変化するため、検出器や比例増幅器が発生するノイズ量も変化する。特に、一個の検出器を利用するエネルギー分散方式による場合には、影響が大きくなる。
【0014】
上記したように、特性X線、特に低エネルギーの特性X線を利用した定量・定性分析では、電気的ノイズの影響を除去して軽元素による信号を取り出すことが求められている。
【0015】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、低エネルギーの特性X線を用いたX線分析において、電気的ノイズの影響を除去することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、低エネルギーの特性X線を用いたX線分析において、低エネルギーの特性X線とノイズ分とを含む検出信号とノイズ分のみの検出信号とをそれぞれ求め、低エネルギーの特性X線とノイズ分を含む検出信号からノイズ分のみの検出信号を差し引くことにより電気的ノイズの影響を除去した信号を求めるものである。ここで、低エネルギーの特性X線は、例えば、カーボン(C)やボロン(B)等の軽元素から発生するものである。
【0017】
本発明のX線分析は、方法による態様と装置の態様とすることができる。
【0018】
本発明の方法による態様は、低エネルギーの特性X線を計数するX線分析方法において、分析試料とX線検出器との間の光路上を真空状態で特性X線を測定する第1の測定工程と、光路上において低エネルギーのX線を吸収した残余の特性X線を測定する第2の測定工程と、第1の測定工程で計数した信号から第2の測定工程で計数した信号を差し引く演算工程とを備える。
【0019】
第1の測定工程は、分析試料とX線検出器との間の光路上は真空状態であるため、X線検出器により得られる信号には低エネルギーの特性X線にノイズ分が重畳されている。一方、第2の測定工程は、光路上において低エネルギーのX線が吸収されるため、X線検出器により得られる信号の低エネルギー領域はノイズ分のみとなる。
【0020】
したがって、演算工程において、第1の測定工程で計数して得られる低エネルギーの特性X線にノイズ分が重畳された信号から、第2の測定工程で計数して得られるノイズ分を差し引くと低エネルギーの特性X線の信号が得ることができる。
【0021】
第2の測定工程において行う、光路上における低エネルギーのX線吸収は、複数の形態をとることができる。第1の形態は光路上を大気状態とする。低エネルギーの特性X線とノイズ分が重畳されたもの大気に通すと、低エネルギーの特性X線は、大気中に含まれる重い元素により吸収され、低エネルギー領域ではノイズ分のみがX線検出器に到達することになる。
【0022】
第2の形態は光路上を重元素のガス状態とする。ここで、重元素とは、カーボンやボロン等の低エネルギーの特性X線を十分減衰させることができる重い元素であり、例えば、窒素ガスや二酸化炭素ガスとすることができる。低エネルギーの特性X線を重い元素のガス中に通すと、低エネルギーの特性X線は、ガス中に含まれる重い元素により吸収され、低エネルギー領域では電気的ノイズ分のみがX線検出器から出力される。
【0023】
第3の形態は光路上に少なくとも低エネルギーのX線を吸収するフィルタを配置する。フィルタは、例えば高分子フィルタ、ベリリウムの箔やアルミニウムの箔、高分子フィルタにアルミニウム等を蒸着したもの等を用いることができる。低エネルギーの特性X線とノイズ分が重畳されたものフィルタに通すと、低エネルギーの特性X線は、フィルタ中に含まれる重い元素により吸収され、低エネルギー領域ではX線検出器に到達せず電気的ノイズ分のみがX線検出器から出力される。
【0024】
また、本発明の装置による態様の第1の装置形態は、低エネルギーの特性X線を計数するX線分析装置において、試料に特性X線を放出させるプローブ源と、特性X線を検出するX線検出器と、X線検出器によりそれぞれ測定した特性X線とノイズ分を含む測定信号からノイズ分のみの測定信号を差し引く演算を行う演算手段とを備えた構成とする。
【0025】
ここで、プローブ源はX線源や電子源とすることができ、X線源から放出された一次X線、あるいは電子源から放出された電子線を分析試料に照射することにより、分析試料からは元素に固有のエネルギーの特性X線が放出される。
【0026】
この第1の装置形態は、前記した第1の測定工程及び第2の測定工程をX線検出器により行って低エネルギーの特性X線とノイズ分を含む測定信号と、ノイズ分のみを含む測定信号を求め、演算手段により低エネルギーの特性X線とノイズ分を含む測定信号からノイズ分のみの測定信号を差し引いて低エネルギーの特性X線を求める。
【0027】
本発明の装置による態様の第2の装置形態は、低エネルギーの特性X線を計数するX線分析装置において、試料に特性X線を放出させるプローブ源と、特性X線を検出するX線検出器と、低エネルギーのX線を吸収するフィルタとを備えた構成とする。
【0028】
ここで、フィルタはX線検出器が検出する特性X線の光路上に対して出し入れ自在な構成とする。この構成により、光路上からフィルタを外した状態で測定すると、低エネルギーの特性X線とノイズ分とを含む測定信号が得られる。一方、光路上にフィルタを配置した状態で測定すると、低エネルギーの特性X線はフィルタにより吸収されるため、ノイズ分のみの測定信号が得られる。
【0029】
ノイズ分を含まない低エネルギーの特性X線は、光路上からフィルタを外した状態で測定した測定信号から、光路上にフィルタを配置した状態で測定した測定信号を差し引くことにより、ノイズ分を除去した低エネルギーの特性X線を得ることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【0031】
図1は本発明のX線分析装置の一構成例を説明するための概略図である。なお、図1に示す構成例では、分析試料に一次X線を照射して特性X線(蛍光X線)を検出する蛍光X線分析装置を例としているが、分析試料に電子線を照射して特性X線を検出するEPMAとすることもできる。
【0032】
図1において、X線分析装置1は、X線管2及びX線検出器3を容器4に備え、X線管2から放出した一次X線を容器4内に配置した分析試料10に照射して特性X線を発生させ、X線検出器3により検出する。X線検出器3で検出された各元素に対するパルス信号は比例増幅器7で増幅された後、マルチチャンネル波高選別器等の波高弁別器8で全元素の波高値(エネルギー)で弁別してその信号強度を求め、表示装置9上に特性X線のスペクトルを表示する。X線検出器3は、例えば、リチウムドリフト型の半導体検出器を用いることができる。
【0033】
また、容器4には真空ポンプ5及びリーク弁6が設けられ、排気によって容器4内を真空状態としたり、あるいはリーク弁6を開放することにより大気状態とすることができる。また、図示しないガス源及び弁を設けることにより、容器4内を特定のガス状態とすることもできる。ガス源は、例えば、窒素ガスや二酸化炭素等の本発明のX線分析装置が分析使用とする目的の元素(例えば、炭素(C)やボロン(B))の特性X線を十分減衰させることができるガスとする。
【0034】
図1に示すX線分析装置による分析手順について、図2に示すフローチャートにしたがって説明する。なお、図3はX線分析装置で得られるスペクトル特性図である。
【0035】
はじめに、容器4内に分析試料10を導入して配置し(ステップS1)、容器4内を大気状態としたままX線源2から一次X線を分析試料10に照射し、分析試料10から放出された特性X線をX線検出器3で検出する。このとき、分析試料10とX線検出器3との間は大気状態であるため、低エネルギーの特性X線は大気中に含まれる重い元素のガス分子により吸収される。そのため、X線検出器3は、X線源2やX線検出器3等から発生する電気的ノイズの影響のみを出力する。比例増幅器7及び波高弁別器8は、X線検出器3で検出した信号を信号処理してスペクトル特性を得る。図3(a)は、このとき得られるスペクトル特性Bの概略を示しており、低エネルギーにおけるノイズ分、及び高エネルギー領域の特性X線を含んでいる(ステップS2)。
【0036】
次に、容器4内を真空ポンプ5により排気した真空状態とし(ステップS3)、容器4内を真空状態でX線源2から一次X線を分析試料10に照射し、分析試料10から放出された特性X線をX線検出器3で検出する。このとき、分析試料10とX線検出器3との間は真空状態であるため特性X線は吸収されない。したがって、X線検出器3は、分析試料10から放出される特性X線と、X線源2やX線検出器3等から発生する電気的ノイズの影響を含んだ信号を出力する。比例増幅器7及び波高弁別器8は、X線検出器3で検出した信号を信号処理してスペクトル特性を得る。図3(b)は、このとき得られるスペクトル特性Cの概略を示している。スペクトル特性Cは、低エネルギー領域及び高エネルギー領域の特性X線にノイズ分が重畳されたスペクトルとなる(ステップS4)。
【0037】
スペクトルCからスペクトルBを差し引く演算を行うことにより、低エネルギーのノイズ分と高エネルギー領域の特性X線の信号を除去して、低エネルギー領域の特性X線の信号のみを得る。ただし、スペクトルCからスペクトルBを差し引く演算は低エネルギー領域のみとする。すなわち、容器4内の大気によって吸収されるエネルギー領域のみを差し引き演算する。図3(c)は、この演算により得られる低エネルギー領域の特性X線のスペクトル特性Aの概略を示している(ステップS5)。
【0038】
図4は本発明のX線分析装置の他の構成例を説明するための概略図である。なお、図4に示す構成例では、図1と同様に、分析試料に一次X線を照射して特性X線(蛍光X線)を検出する蛍光X線分析装置を例としているが、分析試料に電子線を照射して特性X線を検出するEPMAとすることもできる。
【0039】
図4に示す構成例は、ノイズ分の除去を大気あるいはガスに代えてフィルタ11を用いるものであり、分析試料10とX線検出器3とを結ぶ光路上にフィルタ11を出し入れ自在とし、その他の構成は図1に示す構成とすることができる。
【0040】
フィルタ11は、少なくとも低エネルギーのX線を吸収する素材を含み、例えば高分子フィルタ、ベリリウムの箔やアルミニウムの箔、高分子フィルタにアルミニウム等を蒸着したもの等を用いることができる。フィルタ11は、例えば移動機構12等により光路上に対して出し入れ自在とすることができる。
【0041】
図4に示すX線分析装置の構成例による分析手順について、図5に示すフローチャートにしたがって説明する。
【0042】
容器4内に分析試料10を導入して配置し(ステップS11)、容器4内を真空ポンプ5により排気した真空状態とし(ステップS12)、容器4内を真空状態でX線源2から一次X線を分析試料10に照射し、分析試料10から放出された特性X線をX線検出器3で検出する。
【0043】
このとき、分析試料10とX線検出器3とを結ぶ光路上にフィルタ11を配置し、分析試料10から放出された特性X線をフィルタ11を通した後にX線検出器3で検出する。分析試料10とX線検出器3との間にはフィルタ11が配置されるため、低エネルギーの特性X線はフィルタ11で吸収される。そのため、X線検出器3は、X線源2やX線検出器3等から発生する電気的ノイズの影響のみを出力する。比例増幅器7及び波高弁別器8は、X線検出器3で検出した信号を信号処理してスペクトル特性を得る。図3(a)は、このとき得られるスペクトル特性Bの概略を示しており、低エネルギーにおけるノイズ分、及び高エネルギー領域の特性X線を含んでいる(ステップS13)。
【0044】
次に、光路上からフィルタ11を外して、X線検出器3で検出する。このとき、分析試料10とX線検出器3との間は真空状態であるため特性X線は吸収されない。したがって、X線検出器3は、分析試料10から放出される特性X線と、X線源2やX線検出器3等から発生する電気的ノイズの影響を含んだ信号を出力する。比例増幅器7及び波高弁別器8は、X線検出器3で検出した信号を信号処理してスペクトル特性を得る。図3(b)は、このとき得られるスペクトル特性Cの概略を示している。スペクトル特性Cは、低エネルギー領域及び高エネルギー領域の特性X線にノイズ分が重畳されたスペクトルとなる(ステップS14)。
【0045】
スペクトルCからスペクトルBを差し引く演算を行うことにより、低エネルギーのノイズ分と高エネルギー領域の特性X線の信号を除去して、低エネルギー領域の特性X線の信号のみを得る。ただし、スペクトルCからスペクトルBを差し引く演算は低エネルギー領域のみとする。すなわち、フィルタ11によって吸収されるエネルギー領域のみを差し引き演算する。図3(c)は、この演算により得られる低エネルギー領域の特性X線のスペクトル特性Aの概略を示している(ステップS15)。
【0046】
本発明の実施態様によれば、カーボン(C)やボロン(B)等の低エネルギーの特性X線を利用した定量・定性分析において電気的ノイズにより埋もれた特性X線信号を取り出すことができる。また、本発明の実施態様によれば、S/Nの値を劣化させることなく電気的ノイズの影響を除去することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低エネルギーの特性X線を用いたX線分析において、電気的ノイズの影響を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線分析装置の一構成例を説明するための概略図である。
【図2】本発明のX線分析装置による分析順を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明のX線分析装置で得られるスペクトル特性図である。
【図4】本発明のX線分析装置の他の構成例を説明するための概略図である。
【図5】本発明のX線分析装置による分析順を説明するためのフローチャートである。
【図6】電気的ノイズの重畳による検出信号を説明するためのスペクトル特性図である。
【図7】電気的フィルタにより電気的ノイズ除去を説明するための図である。
【符号の説明】
1…X線分析装置、2…X線管、3…X線検出器、4…容器、5…真空ポンプ、6…リーク弁、7…比例増幅器、8…波高弁別器、9…表示装置、10…分析試料、11…フィルタ、12…フィルタ駆動装置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray analysis method and an X-ray analysis apparatus applied to a fluorescent X-ray analyzer, EPMA (Electron Probe Microanalyzer) and the like.
[0002]
[Prior art]
Qualitative analysis that irradiates a substance with X-rays, γ-rays, electron beams, etc., measures characteristic X-rays (fluorescent X-rays) emitted from the substance, and analyzes the elements that make up the substance. X-ray analysis such as EPMA (Electron Probe Microanalyzer) that performs quantitative analysis to determine the quantity, qualitative and quantitative measurement of elements on the sample surface layer, secondary analysis of element concentration, and state analysis is known ing.
[0003]
In EPMA, the sample surface is irradiated with electrons emitted from an electron gun, and in the fluorescent X-ray analysis, the sample surface is irradiated with X-rays emitted from an X-ray source. When electrons or X-rays accelerated at a high voltage irradiate the sample surface, the inner shell electrons of the atoms of the sample substance element are excited by the energy of the incident electrons and X-rays and ejected to the outer shell. At this time, electrons in the outer shell fall, and energy corresponding to the difference in energy between the electrons in the outer shell and the inner shell is emitted as characteristic X-rays. Since this value has an element-specific value, the emitted X-ray also has a specific wavelength and energy. By measuring the wavelength or energy and intensity of the characteristic X-ray, the element of the sample surface material can be qualitatively / quantified.
[0004]
In these X-ray analyses, for example, an energy dispersive (ED) X-ray detector using a semiconductor detector is used to measure characteristic X-rays. In order to improve the detection performance, the semiconductor detector is cooled by a dual portion containing liquid nitrogen connected through a cold finger. The characteristic X-rays detected by the semiconductor detector are amplified by a proportional amplifier for the pulse signal for each element, and then the energy of all elements is selected by a multichannel wave height selector, and the spectrum of the characteristic X-ray is simultaneously displayed on the display device. indicate.
[0005]
Semiconductor detectors are vulnerable to electrical noise from disturbances, and if this electrical noise is superimposed on an electrical signal processing circuit, the analysis of its characteristic X-rays will be hindered. As a cause of this electrical noise, there is an electric motor that drives a collimator that limits the incident amount of characteristic X-rays, and a technique for suppressing the generation of electrical noise itself by using air pressure instead of this electric motor, For example, it is shown in Patent Document 1.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-43822 A (FIG. 3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The electric noise detected by the detector includes an X-ray source, an exhaust pump, a detector itself, an amplifier, and the like in addition to the electric motor that is the driving source of the collimator. The above method cannot deal with static noise.
[0008]
FIG. 6 is a spectrum characteristic diagram for explaining a detection signal due to superposition of electrical noise. FIG. 6A shows a spectral characteristic A of a sample that does not contain electrical noise and a spectral characteristic B of electrical noise. Here, the spectral characteristic A of the sample is an ideal state in which no electrical noise is included, and the signal actually detected from the detector is, as shown in FIG. It is detected as an included spectral characteristic C. The spectral characteristic B of electrical noise has a strong signal intensity in a region where the peak value is low, as indicated by a broken line shown in FIG. Therefore, in the spectral characteristic C including electrical noise, the signal intensity in the region where the peak value is low is obtained by superimposing the electrical noise on the peak specific to the element, and the peak specific to the element is detected only from the signal intensity. It becomes difficult.
[0009]
For electrical noise detected by the detector, a pulse height discriminator (PHA) is used to select a signal having a certain height or higher from the detected pulse signal, or an electrical gate such as a filter (low level limiter). In general, signals below a certain level are excluded as noise, and signals below that level are not counted as noise.
[0010]
However, noise removal by such a filter not only deteriorates the S / N ratio (signal to noise ratio), but also may cause an erroneous signal.
[0011]
FIG. 7 is a diagram for explaining electrical noise removal by an electrical filter. In FIG. 7A, an alternate long and short dash line D indicates filter characteristics, cuts a signal in a region having a low peak value, and passes a signal in a region having a high peak value. This filter characteristic suppresses electrical noise having a strong signal intensity in a region having a low peak value.
[0012]
FIG. 7B shows a spectral characteristic E (broken line in FIG. 7B) obtained by removing electrical noise with an electrical filter. When the spectral characteristic E (broken line in FIG. 7B) obtained by this electrical filter is compared with the ideal spectral characteristic A of the sample (solid line in FIG. 7B), the spectral characteristic E is inherent. Since a peak occurs at a position deviating from the power peak value and the signal intensity also changes, accurate qualitative analysis / quantification becomes difficult.
[0013]
In addition, the electrical noise included in the signal input to the wave height discriminator is not always constant, and the total amount of characteristic X-rays generated varies depending on the sample to be analyzed. The amount of noise that occurs is also changed. In particular, in the case of the energy dispersion method using one detector, the influence becomes large.
[0014]
As described above, in quantitative / qualitative analysis using characteristic X-rays, especially low-energy characteristic X-rays, it is required to remove the influence of electrical noise and extract signals from light elements.
[0015]
Therefore, the present invention aims to solve the above-described conventional problems and to remove the influence of electrical noise in X-ray analysis using low-energy characteristic X-rays.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the X-ray analysis using the low-energy characteristic X-ray, the present invention obtains a detection signal including the low-energy characteristic X-ray and the noise component and a detection signal containing only the noise component, respectively. The signal from which the influence of the electrical noise is removed is obtained by subtracting the detection signal only for the noise from the detection signal including the noise. Here, the low energy characteristic X-rays are generated from light elements such as carbon (C) and boron (B).
[0017]
The X-ray analysis of the present invention can be performed by a method and an apparatus.
[0018]
According to an embodiment of the method of the present invention, in the X-ray analysis method for counting low energy characteristic X-rays, a first measurement is performed in which a characteristic X-ray is measured in a vacuum state on an optical path between an analysis sample and an X-ray detector. A process, a second measurement process for measuring residual characteristic X-rays that have absorbed low-energy X-rays on the optical path, and subtracting the signal counted in the second measurement process from the signal counted in the first measurement process And an arithmetic step.
[0019]
In the first measurement process, since the optical path between the analysis sample and the X-ray detector is in a vacuum state, noise is superimposed on the low-energy characteristic X-rays in the signal obtained by the X-ray detector. Yes. On the other hand, in the second measurement process, low-energy X-rays are absorbed on the optical path, so that the low-energy region of the signal obtained by the X-ray detector is only noise.
[0020]
Therefore, in the calculation process, it is low if the noise obtained by counting in the second measurement process is subtracted from the signal in which the noise is superimposed on the low energy characteristic X-ray obtained by counting in the first measurement process. An energy characteristic X-ray signal can be obtained.
[0021]
The low-energy X-ray absorption on the optical path performed in the second measurement step can take a plurality of forms. In the first mode, the optical path is in an atmospheric state. Low energy characteristic X-rays superimposed with noise When passed through the atmosphere, the low energy characteristic X-rays are absorbed by heavy elements contained in the atmosphere, and in the low energy region, only the noise is X-ray detector. Will be reached.
[0022]
In the second embodiment, a heavy element gas state is set on the optical path. Here, the heavy element is a heavy element that can sufficiently attenuate low energy characteristic X-rays such as carbon and boron, and can be, for example, nitrogen gas or carbon dioxide gas. When low-energy characteristic X-rays are passed through a heavy element gas, the low-energy characteristic X-rays are absorbed by the heavy elements contained in the gas, and in the low-energy region, only electrical noise components are emitted from the X-ray detector. Is output.
[0023]
In the third embodiment, a filter that absorbs at least low-energy X-rays is disposed on the optical path. As the filter, for example, a polymer filter, a beryllium foil or an aluminum foil, a polymer filter obtained by vapor-depositing aluminum or the like can be used. When low energy characteristic X-rays and noise components are superimposed, the low energy characteristic X-rays are absorbed by heavy elements contained in the filter and do not reach the X-ray detector in the low energy region. Only the electrical noise is output from the X-ray detector.
[0024]
Further, a first apparatus form of the aspect of the apparatus according to the present invention is an X-ray analyzer that counts low-energy characteristic X-rays, a probe source that emits characteristic X-rays to a sample, and an X that detects characteristic X-rays. It is configured to include a line detector and a calculation means for performing a calculation for subtracting a measurement signal for only noise from a measurement signal including characteristic X-rays and noise respectively measured by the X-ray detector.
[0025]
Here, the probe source can be an X-ray source or an electron source. By irradiating the analysis sample with a primary X-ray emitted from the X-ray source or an electron beam emitted from the electron source, Emits characteristic X-rays of energy inherent to the element.
[0026]
In the first apparatus configuration, the first measurement process and the second measurement process described above are performed by an X-ray detector, a measurement signal including a low energy characteristic X-ray and noise, and a measurement including only noise. The signal is obtained, and the low energy characteristic X-ray is obtained by subtracting the measurement signal only for the noise from the measurement signal containing the low energy characteristic X-ray and the noise by the calculating means.
[0027]
According to a second aspect of the embodiment of the present invention, there is provided an X-ray analyzer for counting low energy characteristic X-rays, a probe source for emitting characteristic X-rays to a sample, and X-ray detection for detecting characteristic X-rays. And a filter that absorbs low-energy X-rays.
[0028]
Here, the filter is configured to be freely put into and out of the optical path of the characteristic X-ray detected by the X-ray detector. With this configuration, when measurement is performed with the filter removed from the optical path, a measurement signal including low-energy characteristic X-rays and noise can be obtained. On the other hand, when measurement is performed with a filter disposed on the optical path, low-energy characteristic X-rays are absorbed by the filter, so that a measurement signal only for noise can be obtained.
[0029]
Low-energy characteristic X-rays that do not contain noise are removed by subtracting the measurement signal measured with the filter placed on the optical path from the measurement signal measured with the filter removed from the optical path. Low energy characteristic X-rays can be obtained.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of the X-ray analyzer of the present invention. In the configuration example shown in FIG. 1, a fluorescent X-ray analyzer that detects primary X-rays and detects characteristic X-rays (fluorescent X-rays) is used as an example. However, the analytical sample is irradiated with an electron beam. EPMA for detecting characteristic X-rays can also be used.
[0032]
In FIG. 1, an X-ray analyzer 1 includes an X-ray tube 2 and an X-ray detector 3 in a container 4, and irradiates an analysis sample 10 disposed in the container 4 with primary X-rays emitted from the X-ray tube 2. Thus, characteristic X-rays are generated and detected by the X-ray detector 3. The pulse signal for each element detected by the X-ray detector 3 is amplified by a proportional amplifier 7 and then discriminated by the peak value (energy) of all elements by a wave height discriminator 8 such as a multi-channel wave height selector. And the characteristic X-ray spectrum is displayed on the display device 9. As the X-ray detector 3, for example, a lithium drift type semiconductor detector can be used.
[0033]
Further, the container 4 is provided with a vacuum pump 5 and a leak valve 6, and the inside of the container 4 can be evacuated by exhausting or opened to the atmospheric state by opening the leak valve 6. Moreover, the inside of the container 4 can also be made into a specific gas state by providing the gas source and valve which are not shown in figure. The gas source sufficiently attenuates the characteristic X-ray of the target element (for example, carbon (C) or boron (B)) used by the X-ray analyzer of the present invention such as nitrogen gas or carbon dioxide. A gas that can be used.
[0034]
The analysis procedure by the X-ray analyzer shown in FIG. 1 will be described according to the flowchart shown in FIG. FIG. 3 is a spectral characteristic diagram obtained with an X-ray analyzer.
[0035]
First, the analysis sample 10 is introduced and arranged in the container 4 (step S1), and the primary X-ray is irradiated to the analysis sample 10 from the X-ray source 2 while the inside of the container 4 is in an atmospheric state, and emitted from the analysis sample 10. The characteristic X-rays thus detected are detected by the X-ray detector 3. At this time, since the space between the analysis sample 10 and the X-ray detector 3 is in the atmospheric state, the low-energy characteristic X-rays are absorbed by heavy element gas molecules contained in the atmosphere. Therefore, the X-ray detector 3 outputs only the influence of electrical noise generated from the X-ray source 2, the X-ray detector 3, and the like. The proportional amplifier 7 and the wave height discriminator 8 process the signal detected by the X-ray detector 3 to obtain a spectral characteristic. FIG. 3A shows an outline of the spectral characteristic B obtained at this time, and includes noise at low energy and characteristic X-rays in a high energy region (step S2).
[0036]
Next, the inside of the container 4 is evacuated by the vacuum pump 5 (step S3), and the analysis sample 10 is irradiated with primary X-rays from the X-ray source 2 while the inside of the container 4 is in a vacuum state. The characteristic X-rays are detected by the X-ray detector 3. At this time, the characteristic X-ray is not absorbed because the analysis sample 10 and the X-ray detector 3 are in a vacuum state. Therefore, the X-ray detector 3 outputs a signal including the characteristic X-rays emitted from the analysis sample 10 and the influence of electrical noise generated from the X-ray source 2 and the X-ray detector 3. The proportional amplifier 7 and the wave height discriminator 8 process the signal detected by the X-ray detector 3 to obtain a spectral characteristic. FIG. 3B shows an outline of the spectral characteristic C obtained at this time. The spectrum characteristic C is a spectrum in which noise is superimposed on characteristic X-rays in the low energy region and the high energy region (step S4).
[0037]
By performing an operation of subtracting spectrum B from spectrum C, low energy noise and characteristic X-ray signals in the high energy region are removed, and only characteristic X-ray signals in the low energy region are obtained. However, the calculation for subtracting the spectrum B from the spectrum C is performed only in the low energy region. That is, only the energy region absorbed by the atmosphere in the container 4 is subtracted. FIG. 3C shows an outline of the spectrum characteristic A of the characteristic X-ray in the low energy region obtained by this calculation (step S5).
[0038]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another configuration example of the X-ray analyzer of the present invention. In the configuration example shown in FIG. 4, as in FIG. 1, the X-ray fluorescence analyzer that detects the characteristic X-rays (fluorescence X-rays) by irradiating the analysis sample with primary X-rays is taken as an example. EPMA for detecting characteristic X-rays by irradiating an electron beam to the electron beam.
[0039]
The configuration example shown in FIG. 4 uses a filter 11 instead of the atmosphere or gas for removing noise, and allows the filter 11 to be inserted and removed freely on the optical path connecting the analysis sample 10 and the X-ray detector 3. The configuration can be the configuration shown in FIG.
[0040]
The filter 11 includes a material that absorbs at least low-energy X-rays. For example, a polymer filter, a beryllium foil or an aluminum foil, a polymer filter obtained by depositing aluminum or the like, and the like can be used. The filter 11 can be freely inserted into and removed from the optical path by the moving mechanism 12 or the like, for example.
[0041]
An analysis procedure according to the configuration example of the X-ray analyzer shown in FIG. 4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0042]
The analytical sample 10 is introduced and arranged in the container 4 (step S11), the inside of the container 4 is evacuated by the vacuum pump 5 (step S12), and the container 4 is evacuated to the primary X from the X-ray source 2. The X-ray detector 3 detects the characteristic X-rays emitted from the analysis sample 10.
[0043]
At this time, the filter 11 is arranged on the optical path connecting the analysis sample 10 and the X-ray detector 3, and the characteristic X-rays emitted from the analysis sample 10 are detected by the X-ray detector 3 after passing through the filter 11. Since the filter 11 is disposed between the analysis sample 10 and the X-ray detector 3, low-energy characteristic X-rays are absorbed by the filter 11. Therefore, the X-ray detector 3 outputs only the influence of electrical noise generated from the X-ray source 2, the X-ray detector 3, and the like. The proportional amplifier 7 and the wave height discriminator 8 process the signal detected by the X-ray detector 3 to obtain a spectral characteristic. FIG. 3A shows an outline of the spectrum characteristic B obtained at this time, and includes noise at low energy and characteristic X-rays in a high energy region (step S13).
[0044]
Next, the filter 11 is removed from the optical path and detected by the X-ray detector 3. At this time, the characteristic X-ray is not absorbed because the analysis sample 10 and the X-ray detector 3 are in a vacuum state. Therefore, the X-ray detector 3 outputs a signal including the characteristic X-rays emitted from the analysis sample 10 and the influence of electrical noise generated from the X-ray source 2 and the X-ray detector 3. The proportional amplifier 7 and the wave height discriminator 8 process the signal detected by the X-ray detector 3 to obtain a spectral characteristic. FIG. 3B shows an outline of the spectral characteristic C obtained at this time. The spectrum characteristic C is a spectrum in which noise is superimposed on characteristic X-rays in the low energy region and the high energy region (step S14).
[0045]
By performing an operation of subtracting spectrum B from spectrum C, low energy noise and characteristic X-ray signals in the high energy region are removed, and only characteristic X-ray signals in the low energy region are obtained. However, the calculation for subtracting the spectrum B from the spectrum C is performed only in the low energy region. That is, only the energy region absorbed by the filter 11 is subtracted. FIG. 3C shows an outline of the spectrum characteristic A of the characteristic X-ray in the low energy region obtained by this calculation (step S15).
[0046]
According to the embodiment of the present invention, it is possible to extract a characteristic X-ray signal buried by electrical noise in quantitative / qualitative analysis using low energy characteristic X-rays such as carbon (C) and boron (B). Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to remove the influence of electrical noise without degrading the S / N value.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the influence of electrical noise can be removed in X-ray analysis using low-energy characteristic X-rays.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of an X-ray analyzer according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the order of analysis by the X-ray analyzer of the present invention.
FIG. 3 is a spectral characteristic diagram obtained by the X-ray analyzer of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another configuration example of the X-ray analysis apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the analysis order by the X-ray analysis apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a spectral characteristic diagram for explaining a detection signal due to superposition of electrical noise.
FIG. 7 is a diagram for explaining electrical noise removal by an electrical filter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray analyzer, 2 ... X-ray tube, 3 ... X-ray detector, 4 ... Container, 5 ... Vacuum pump, 6 ... Leak valve, 7 ... Proportional amplifier, 8 ... Wave height discriminator, 9 ... Display device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Analytical sample, 11 ... Filter, 12 ... Filter drive device.

Claims (2)

低エネルギーの特性X線を計数するX線分析方法において、
分析試料とX線検出器との間の光路上を真空状態で特性X線を測定する第1の測定工程と、
前記光路上において低エネルギーのX線を吸収した残余の特性X線を測定する第2の測定工程と、
前記第1の測定工程で計数した信号から前記第2の測定工程で計数した信号の内で低エネルギー領域の信号を差し引く演算工程とを備え、前記演算工程によって電気的ノイズの影響を除去することを特徴とする、X線分析方法。
In an X-ray analysis method for counting low energy characteristic X-rays,
A first measurement step of measuring characteristic X-rays in a vacuum state on the optical path between the analysis sample and the X-ray detector;
A second measuring step for measuring residual characteristic X-rays that have absorbed low-energy X-rays on the optical path;
A calculation step of subtracting a signal in a low energy region from the signal counted in the second measurement step from the signal counted in the first measurement step, and removing the influence of electrical noise by the calculation step. X-ray analysis method characterized by this.
前記第2の測定工程は、光路上を大気状態又は重元素のガス状態とすること、あるいは少なくとも低エネルギーのX線を吸収するフィルタを配置することを特徴とする、請求項1に記載のX線分析方法。  2. The X measurement according to claim 1, wherein in the second measurement step, the optical path is brought into an atmospheric state or a heavy element gas state, or a filter that absorbs at least low-energy X-rays is disposed. Line analysis method.
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