JP4330981B2 - 蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料の微小な測定部位を分析する波長分散型蛍光Ｘ線分析装置に関する。

従来、試料の直径数十μｍ以下のごく微小な測定部位を分析するＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalysis）においては集中法の光学系が用いられ、測定部位から発生する２次Ｘ線を分光する分光素子としては、ヨハンソン型分光素子が理想的であるが製作が困難なため、一般にヨハン型分光素子が用いられている。

また、試料の直径２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の測定部位を分析する波長分散型蛍光Ｘ線分析装置においても集中法の光学系が用いられ、測定部位から発生する２次Ｘ線を分光する分光素子としてはログスパイラル型分光素子が用いられている。ログスパイラル型分光素子の２つの焦点のうち、一方は収差をもち、他方は収差がないので、収差をもつ焦点を適切な幅の発散スリットに位置させ、収差のない焦点を線状の受光スリットに位置させている（特許文献１参照）。このような配置により、ヨハン型分光素子を用いるよりも高い波長分解能を実現できる。
特開平８−１２８９７５号公報

しかし、近年の美術品や半導体チップなどの分析における直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、特に直径２ｍｍ以上３ｍｍ以下の微小な測定部位に対しては、前者の従来技術では波長分解能、感度ともに不足し、後者の従来技術でも感度が不足するため、十分正確な分析が困難である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の微小な測定部位を十分正確に分析できる波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の第１構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、試料台に載置された試料に直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の束状の１次Ｘ線を照射するＸ線源と、前記試料において１次Ｘ線が照射された測定部位から発生する２次Ｘ線を分光する分光素子と、その分光素子で分光された２次Ｘ線を検出する検出器とを備えている。そして、前記分光素子がログスパイラル型分光素子であり、一方の収差をもつ焦点が前記試料の測定部位に位置し、他方の収差のない焦点が前記検出器の受光部に位置している。

第１構成の蛍光Ｘ線分光装置によれば、ログスパイラル型分光素子の収差をもつ焦点に試料の測定部位を位置させて、測定部位の大きさに応じた束状の１次Ｘ線を照射し、発散スリットを用いずに、測定部位から発生する２次Ｘ線を直接ログスパイラル型分光素子に入射させるので、波長分解能および感度が不足することなく、直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の微小な測定部位を十分正確に分析できる。

本発明の第２構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、第１構成におけるログスパイラル型分光素子を回転ログスパイラル型分光素子に代えたものである。第２構成の蛍光Ｘ線分光装置によっても、第１構成と同様の作用効果が得られる。

以下、本発明の第１実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を図面にしたがって説明する。この装置は、図１に示すように、試料台６に載置された試料５に直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、例えば直径２ｍｍの束状の１次Ｘ線４を照射するＸ線源１と、試料５において１次Ｘ線４が照射された測定部位５ａから発生する蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線７を分光する分光素子８Ａと、その分光素子８Ａで分光された２次Ｘ線９を検出する検出器１０とを備えている。

Ｘ線源１は、Ｘ線管２とコリメータ３からなっている。コリメータ３は、シングルコリメータ、マルチコリメータのいずれでもよく、また、コリメータ３に代えてピンホールを用いてもよい。ここでは、束状の１次Ｘ線４は、試料５に向かって先細になっており、直径２ｍｍとは、試料５の表面での大きさをいう。つまり、このＸ線源１は、測定部位５ａの直径が２ｍｍである試料５に対応したものであるが、コリメータ３を交換することにより、他の直径の測定部位にも対応できる。なお、測定部位とは、測定しようとする範囲の試料表面およびその深さ方向への近傍である。

分光素子８Ａはログスパイラル型分光素子で、図では紙面に沿う断面で示しており、受光面は、断面形状であるログスパイラルカーブが紙面垂直方向に延びたものである。一方の収差をもつ焦点Ｆ１が試料の測定部位５ａに位置し、他方の収差のない焦点Ｆ２が検出器１０の受光部に位置している。

第１実施形態の蛍光Ｘ線分光装置によれば、ログスパイラル型分光素子８Ａの収差をもつ焦点Ｆ１に試料５の測定部位５ａを位置させて、測定部位５ａの大きさに応じた束状の１次Ｘ線４を照射し、発散スリットを用いずに、測定部位５ａから発生する蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線７を直接ログスパイラル型分光素子８Ａに入射させるので、波長分解能および感度が不足することなく、直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の微小な測定部位５ａを十分正確に分析できる。

次に、本発明の第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。第２実施形態の装置は、第１実施形態におけるログスパイラル型分光素子８Ａを回転ログスパイラル型分光素子８Ｂに代えたものである。回転ログスパイラル型分光素子８Ｂは図１のように紙面に沿う断面ではログスパイラル型分光素子８Ａと同じになるが、受光面は、断面形状であるログスパイラルカーブが２つの焦点Ｆ１，Ｆ２を結ぶ直線を軸として回転したものである。

ログスパイラル型分光素子８Ａでは、分光後の２次Ｘ線９は、紙面垂直方向に延びる線状の焦点Ｆ２に向かいつつ、紙面垂直方向には拡散するのに対し、回転ログスパイラル型分光素子８Ｂでは、分光後の２次Ｘ線９は、点状の焦点Ｆ２に向かいつつ、紙面垂直方向にも集光する。したがって、第２実施形態の装置によっても、少なくとも第１実施形態と同様の作用効果が得られ、さらに分光した２次Ｘ線９を点状に集光するので、感度をいっそう向上しうる。

本発明の第１、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。

符号の説明

１ Ｘ線源
４ １次Ｘ線
５ 試料
５ａ 測定部位
６ 試料台
７ 測定部位から発生する２次Ｘ線
８Ａ ログスパイラル型分光素子
８Ｂ 回転ログスパイラル型分光素子
９ 分光素子で分光された２次Ｘ線
１０ 検出器
Ｆ１ 収差をもつ焦点
Ｆ２ 収差のない焦点

Claims (2)

1. 試料台に載置された試料に直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の束状の１次Ｘ線を照射するＸ線源と、
   前記試料において１次Ｘ線が照射された測定部位から発生する２次Ｘ線を分光する分光素子と、
   その分光素子で分光された２次Ｘ線を検出する検出器とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、
   前記分光素子がログスパイラル型分光素子であり、一方の収差をもつ焦点が前記試料の測定部位に位置し、他方の収差のない焦点が前記検出器の受光部に位置している蛍光Ｘ線分析装置。
2. 試料台に載置された試料に直径０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の束状の１次Ｘ線を照射するＸ線源と、
   前記試料において１次Ｘ線が照射された測定部位から発生する２次Ｘ線を分光する分光素子と、
   その分光素子で分光された２次Ｘ線を検出する検出器とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、
   前記分光素子が回転ログスパイラル型分光素子であり、一方の収差をもつ焦点が前記試料の測定部位に位置し、他方の収差のない焦点が前記検出器の受光部に位置している蛍光Ｘ線分析装置。
   
   
   

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