JP7264917B2 - Manufacturing method of X-ray conduit - Google Patents

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Description

本発明は、X線導管の製造方法、X線導管、分析装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an X-ray conduit, an X-ray conduit and an analyzer.

従来、X線源から射出されるX線を、X線導管によって絞り、微小スポット径にしてサンプルに照射するようにしたX線分析顕微鏡と称される分析装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
X線導管は、X線源から入射されたX線をガラス管内面でX線を反射することにより、ガラス管の他端部からX線を集光して導き出す光学部品である。X線導管は、例えば、ガラス管内面の形状が円筒状、円錐状、回転楕円面や回転放物線面である。
Conventionally, there has been known an analysis apparatus called an X-ray analysis microscope in which X-rays emitted from an X-ray source are narrowed by an X-ray tube, and the sample is irradiated with a small spot diameter (for example, patent See Reference 1).
An X-ray tube is an optical component that collects and guides X-rays from the other end of the glass tube by reflecting the X-rays incident from the X-ray source on the inner surface of the glass tube. The X-ray tube has, for example, a cylindrical, conical, ellipsoidal or parabolic shape of the inner surface of the glass tube.

特許第5005461号Patent No. 5005461

従来のX線導管では、通過効率が低下するという問題がある。その理由は、X線導管がガラス製の細管であるので、全反射臨界角θcが小さく、そのため入射側端でX線を取り込むための立体角が小さくなっており、したがって多くのX線を集めて出射側端まで送ることができないからである。なお、上記の通過効率低減は、X線のエネルギーが高くなると、全反射臨界角θcがさらに小さくなるので、顕著になる。 Conventional X-ray conduits suffer from the problem of reduced transmission efficiency. The reason for this is that since the X-ray tube is a thin tube made of glass, the critical angle of total reflection θc is small, so the solid angle for taking in X-rays at the incident side end is small, so that many X-rays can be collected. This is because the light cannot be sent to the exit side end. The reduction in transmission efficiency described above becomes more pronounced as the X-ray energy increases, because the total reflection critical angle θc further decreases.

本発明の目的は、X線導管において、X線の通過効率を高めることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the efficiency of X-ray passage in an X-ray conduit.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。 A plurality of aspects will be described below as means for solving the problem. These aspects can be arbitrarily combined as needed.

本発明の一見地に係る方法は、X線源から入射されたX線を出射するためのX線導管を製造する方法であって、下記のステップを備えている。
◎X線が入射されるキャピラリ内空間を有するキャピラリ本体を準備するステップ
◎キャピラリ内壁面に原子層堆積法によって金属薄膜を成膜するステップ
A method according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing an X-ray conduit for emitting X-rays incident from an X-ray source, comprising the following steps.
◎ A step of preparing a capillary body having a space inside the capillary into which X-rays are incident ◎ A step of forming a metal thin film on the inner wall surface of the capillary by the atomic layer deposition method

この方法では、金属薄膜がX線導管のキャピラリ内壁面に形成されるので、X線の通過効率を高めることができる。
さらに、金属薄膜は、原子層堆積法によって形成されているので、細長いキャピラリ内空間内でも膜厚が均一になっている。
例えば、X線を導くためのガラス製のキャピラリは、金型に液状ガラスを流し込んでキャピラリ状に成形した後に加熱処理を施したり、液状ガラスを引き延ばしてキャピラリ状に成形したりする手法で製造される。このような製造方法によって製造されたキャピラリは表面粗さが非常に小さいので、X線導管として用いた場合、X線の散乱損失を小さくすることができる。一方、原子層堆積法は、一層ずつ成膜ができるという特徴から、基板の表面粗さとほぼ同程度の表面粗さを持つ膜を成膜することができる。そのため、本発明を適用することで、ガラス製キャピラリの小さな表面粗さとほぼ同程度の表面粗さを有する金属膜を成膜することができる。
In this method, since the metal thin film is formed on the inner wall surface of the capillary of the X-ray conduit, the X-ray transmission efficiency can be improved.
Furthermore, since the metal thin film is formed by the atomic layer deposition method, the film thickness is uniform even within the elongated capillary space.
For example, glass capillaries for guiding X-rays are manufactured by pouring liquid glass into a mold, molding it into a capillary shape, then heat-treating it, or stretching the liquid glass and molding it into a capillary shape. be. A capillary manufactured by such a manufacturing method has a very small surface roughness, so that when used as an X-ray guide, the scattering loss of X-rays can be reduced. On the other hand, the atomic layer deposition method can form a film having a surface roughness approximately equal to that of the substrate, since it is characterized in that it can form a film layer by layer. Therefore, by applying the present invention, it is possible to form a metal film having a surface roughness substantially equal to the small surface roughness of a glass capillary.

キャピラリ本体のアスペクト比は、500~10000の範囲であってもよい。
この方法では、金属薄膜は、原子層堆積法によって形成されているので、細長いキャピラリ内空間内でも膜厚が均一になっている。
The aspect ratio of the capillary body may be in the range of 500-10,000.
In this method, since the metal thin film is formed by atomic layer deposition, the film thickness is uniform even within the elongated capillary space.

本発明の他の見地に係るX線導管は、X線源から入射されたX線を集光して出射するためのものであって、キャピラリ本体と、金属薄膜とを備えている。
キャピラリ本体は、X線が入射されるキャピラリ内空間を有する。
金属薄膜は、キャピラリ内壁面に原子層堆積法によって成膜されている。
例えば、X線を導くためのガラス製のキャピラリは、金型に液状ガラスを流し込んでキャピラリ状に成形した後に加熱処理を施したり、液状ガラスを引き延ばしてキャピラリ状に成形したりする手法で製造される。このような製造方法によって製造されたキャピラリは表面粗さが非常に小さいので、X線導管として用いた場合、X線の散乱損失を小さくすることができる。一方、原子層堆積法は、一層ずつ成膜ができるという特徴から、基板の表面粗さとほぼ同程度の表面粗さを持つ膜を成膜することができる。そのため、本発明を適用することで、ガラス製キャピラリの小さな表面粗さとほぼ同程度の表面粗さを有する金属膜を成膜することができる。
An X-ray conduit according to another aspect of the present invention is for collecting and emitting X-rays incident from an X-ray source, and includes a capillary body and a metal thin film.
The capillary body has an intracapillary space into which the X-rays are incident.
The metal thin film is deposited on the inner wall surface of the capillary by atomic layer deposition.
For example, glass capillaries for guiding X-rays are manufactured by pouring liquid glass into a mold, molding it into a capillary shape, then heat-treating it, or stretching the liquid glass and molding it into a capillary shape. be. A capillary manufactured by such a manufacturing method has a very small surface roughness, so that when used as an X-ray guide, the scattering loss of X-rays can be reduced. On the other hand, the atomic layer deposition method can form a film having a surface roughness approximately equal to that of the substrate, since it is characterized in that it can form a film layer by layer. Therefore, by applying the present invention, it is possible to form a metal film having a surface roughness substantially equal to the small surface roughness of a glass capillary.

このX線導管では、金属薄膜がX線導管のキャピラリ内壁面に形成されるので、X線の通過効率を高めることができる。
さらに、金属薄膜は、原子層堆積法によって形成されているので、細長いキャピラリ内空間でも膜厚が均一になっている。
In this X-ray conduit, the metal thin film is formed on the inner wall surface of the capillary of the X-ray conduit, so that the X-ray transmission efficiency can be enhanced.
Furthermore, since the metal thin film is formed by the atomic layer deposition method, the film thickness is uniform even in the elongated capillary space.

キャピラリ本体のアスペクト比は、500~10000の範囲であってもよい。
このX線導管では、金属薄膜は、原子層堆積法によって形成されているので、細長いキャピラリ内空間内でも膜厚が均一になっている。
The aspect ratio of the capillary body may be in the range of 500-10,000.
In this X-ray tube, the metal thin film is formed by the atomic layer deposition method, so the film thickness is uniform even within the elongated capillary space.

本発明の他の見地に係る分析装置は、X線導管と、X線導管に対してX線を照射するX線源と、を備えている。
この分析装置では、上記効果が得られる。
An analyzer according to another aspect of the present invention comprises an X-ray conduit and an X-ray source for irradiating the X-ray conduit with X-rays.
The above effects can be obtained with this analyzer.

分析装置は、種類の異なるX線導管を複数有していてもよい。
分析装置は、使用目的に従って複数のX線導管を切り替える切替装置をさらに備えていてもよい。
この分析装置では、X線導管を使用目的に従って切り替えることができる。
The analyzer may have multiple x-ray conduits of different types.
The analyzer may further comprise a switching device for switching between multiple x-ray conduits according to intended use.
In this analyzer, the x-ray conduits can be switched according to their intended use.

本発明に係るX線導管の製造方法、X線導管、分析装置では、X線の通過効率を高めることができる。 The method for manufacturing an X-ray conduit, the X-ray conduit, and the analyzer according to the present invention can increase the efficiency of X-ray passage.

分析装置の概略構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an analyzer; X線導管の部分的断面図。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an x-ray conduit; 成膜装置の模式図。The schematic diagram of a film-forming apparatus. 成膜方法のフローチャート。Flowchart of a film forming method.

1.第1実施形態
(1)分析装置の概略説明
図1を用いて、分析装置1を説明する。図1は、分析装置の概略構成を示すブロック図である。
分析装置1は、試料Sに一次X線を照射し、その際に発生する蛍光X線を測定することにより、試料Sに係る物性等の定性・定量分析を行うX線分析顕微鏡である。
1. First Embodiment (1) General Description of Analysis Apparatus An analysis apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an analyzer.
The analyzer 1 is an X-ray analytical microscope that performs qualitative/quantitative analysis of physical properties of the sample S by irradiating the sample S with primary X-rays and measuring fluorescent X-rays generated at that time.

分析装置1は、分析対象の試料Sが収納される試料箱3と、試料Sに照射するX線を発生させるX線管5と、X線管5及び試料箱3の間に配置される真空箱7とを備えている。
X線管5は真空箱7の上面に連通部9を介して取り付けられている。真空箱7は試料箱3の上面に、X線を良好に透過させるX線透過窓11が設けられた連通部を介して取り付けられている。
The analysis apparatus 1 includes a sample box 3 that stores a sample S to be analyzed, an X-ray tube 5 that generates X-rays to irradiate the sample S, and a vacuum that is arranged between the X-ray tube 5 and the sample box 3. box 7;
The X-ray tube 5 is attached to the upper surface of the vacuum box 7 via the communicating portion 9 . The vacuum box 7 is attached to the upper surface of the sample box 3 via a communicating portion provided with an X-ray transmission window 11 that allows X-rays to pass through well.

試料箱3内には所定位置に試料ステージ13が設置されており、その上に試料Sが載置される。真空箱7内には所定位置に、光学素子ユニット21(後述)が配置されている。このような構成により、X線管5で発生されたX線は、連通部9を通って真空箱7内に入射し、真空箱7内の光学素子ユニット21を通り、更にX線透過窓11を通って試料箱3内に入射し、試料ステージ13上の試料Sに照射される。
試料ステージ13は、試料ステージ駆動部56によって、X線の照射方向(図1では上下方向)と、照射方向に直交する面内で、互いに直交する二方向(例えば、図1では左右方向及び奥行き方向)とに移動できるように構成されている。試料ステージ駆動部56は試料箱3の内部又は外部に設けられている。
A sample stage 13 is installed at a predetermined position in the sample box 3, and the sample S is placed thereon. An optical element unit 21 (described later) is arranged at a predetermined position inside the vacuum chamber 7 . With such a configuration, the X-rays generated by the X-ray tube 5 pass through the communicating portion 9 and enter the vacuum box 7, pass through the optical element unit 21 in the vacuum box 7, and further pass through the X-ray transmission window 11. , enter the sample box 3 and irradiate the sample S on the sample stage 13 .
The sample stage 13 is driven by the sample stage drive unit 56 to rotate the X-ray irradiation direction (vertical direction in FIG. 1) and two mutually orthogonal directions (for example, horizontal direction and depth direction in FIG. 1) within a plane orthogonal to the irradiation direction. direction). The sample stage drive unit 56 is provided inside or outside the sample box 3 .

真空箱7には、前述のようにX線が試料Sに照射されることによって試料Sから発生する蛍光X線を検出するX線検出器35が取り付けられている。図1に示す例では、X線検出器35は、蛍光X線を検出するための検出面をX線透過窓11に向けた状態で、真空箱7に取り付けられている。
また真空箱7には、CCD(Charge Coupled Device)カメラ又は光学顕微鏡等の観察部57が取り付けられている。後述するように、真空箱7内の光学素子ユニット21はミラー28を有しており、観察部57はミラー28に対向して配置されている。
The vacuum box 7 is provided with an X-ray detector 35 for detecting fluorescent X-rays generated from the sample S when the sample S is irradiated with X-rays as described above. In the example shown in FIG. 1 , the X-ray detector 35 is attached to the vacuum box 7 with the detection surface for detecting fluorescent X-rays facing the X-ray transmission window 11 .
An observation unit 57 such as a CCD (Charge Coupled Device) camera or an optical microscope is attached to the vacuum box 7 . As will be described later, the optical element unit 21 inside the vacuum chamber 7 has a mirror 28, and the observation section 57 is arranged to face the mirror 28. As shown in FIG.

光学素子ユニット21は、X線管5にて発生されたX線を、ビーム径を絞って試料Sに対して照射するものである。光学素子ユニット21は、光学素子切替ステージ27に、光学素子として複数のX線導管29、31が装着されて構成されている。光学素子切替ステージ27は、使用目的に従って複数のX線導管29、31を切り替えるための部材である。
X線導管29、31は、X線管5にて発生されて真空箱7内に入射されたX線を出射する。X線導管29、31は、例えばガラスによって筒状(管状)に形成されたキャピラリであり、一端から入射されたX線を内面で反射させながら導光し、他端から出射する。
The optical element unit 21 narrows the beam diameter of the X-rays generated by the X-ray tube 5 and irradiates the sample S with the X-rays. The optical element unit 21 is configured by mounting a plurality of X-ray conduits 29 and 31 as optical elements on an optical element switching stage 27 . The optical element switching stage 27 is a member for switching the plurality of X-ray conduits 29 and 31 according to the purpose of use.
The X-ray conduits 29 and 31 emit X-rays generated by the X-ray tube 5 and incident on the vacuum chamber 7 . The X-ray conduits 29 and 31 are capillaries made of, for example, glass in a cylindrical (tubular) shape, guide X-rays incident from one end while reflecting them on the inner surface, and emit them from the other end.

X線導管29、31を用いることで細くて強度の高いX線ビーム方式を実現でき、したがって微小領域を高速測定・分析できる。
光学素子切替ステージ27には、X線導管29、31のほかにミラー28が取り付けられている。
By using the X-ray conduits 29 and 31, a narrow and high-intensity X-ray beam system can be realized, and therefore a minute area can be measured and analyzed at high speed.
A mirror 28 is attached to the optical element switching stage 27 in addition to the X-ray conduits 29 and 31 .

光学素子切替ステージ27は、切替ステージ駆動部55によって、X線の照射方向(図1における上下方向)に直交する面内で、互いに直交する二方向に移動できるように構成されている。切替ステージ駆動部55は、例えばステッピングモータを用いて構成されている。
切替ステージ駆動部55によって光学素子切替ステージ27を移動させることにより、各X線導管29、31とミラー28との位置が切り替えられ、所定位置に配置されたX線導管29、31を介して、X線管5で発生したX線が試料Sに届けられる。
所定位置に配置されたX線導管29、31から出射されたX線は、X線透過窓11を通過して試料Sの上面に照射され、X線の照射によって試料Sから蛍光X線が発生する。試料Sから発生した蛍光X線はX線透過窓11を通してX線検出器35へ到達し、X線検出器35にて検出される。
The optical element switching stage 27 is configured to be movable in two mutually orthogonal directions within a plane orthogonal to the X-ray irradiation direction (vertical direction in FIG. 1) by the switching stage driving unit 55 . The switching stage drive unit 55 is configured using, for example, a stepping motor.
By moving the optical element switching stage 27 by the switching stage driving unit 55, the positions of the respective X-ray conduits 29, 31 and the mirror 28 are switched, and through the X-ray conduits 29, 31 arranged at predetermined positions, X-rays generated by the X-ray tube 5 are delivered to the sample S.
X-rays emitted from the X-ray conduits 29 and 31 arranged at predetermined positions pass through the X-ray transmission window 11 and are irradiated onto the upper surface of the sample S, and fluorescent X-rays are generated from the sample S by the irradiation of the X-rays. do. Fluorescent X-rays generated from the sample S reach the X-ray detector 35 through the X-ray transmission window 11 and are detected by the X-ray detector 35 .

X線検出器35は、X線を試料Sに照射することにより発生する蛍光X線を検出する装置であり、検出した蛍光X線のエネルギーに比例した信号を出力する。X線検出器35には、X線検出器35が出力した信号を処理する信号処理部52が接続されている。信号処理部52は、X線検出器35が出力した各値の信号をカウントし、蛍光X線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光X線のスペクトルを生成する処理を行う。信号処理部52には分析部53が接続されている。信号処理部52は、生成したスペクトルを示すデータを分析部53へ出力する。分析部53は、演算を行う演算部及びデータを記憶するメモリを含んで構成されている。分析部53は、信号処理部52から入力されたデータが示すスペクトルに基づいて、試料Sに含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。 The X-ray detector 35 is a device for detecting fluorescent X-rays generated by irradiating the sample S with X-rays, and outputs a signal proportional to the energy of the detected fluorescent X-rays. The X-ray detector 35 is connected to a signal processing section 52 that processes the signal output from the X-ray detector 35 . The signal processing unit 52 counts the signals of each value output by the X-ray detector 35 and performs processing to generate the relationship between the energy of the fluorescent X-rays and the count number, that is, the spectrum of the fluorescent X-rays. An analysis unit 53 is connected to the signal processing unit 52 . The signal processing unit 52 outputs data representing the generated spectrum to the analysis unit 53 . The analysis unit 53 includes a calculation unit that performs calculations and a memory that stores data. The analysis unit 53 performs qualitative analysis or quantitative analysis of the elements contained in the sample S based on the spectrum indicated by the data input from the signal processing unit 52 .

X線管5、信号処理部52、分析部53、表示部54、切替ステージ駆動部55及び試料ステージ駆動部56は、制御部51に接続されている。制御部51は、演算部及びメモリを含んだコンピュータで構成されている。制御部51は、X線管5、信号処理部52、分析部53、表示部54、切替ステージ駆動部55及び試料ステージ駆動部56の動作を制御する。制御部51は、使用者からの指示を受け付け、受け付けた指示に応じて分析装置1の各部の動作を制御する構成であってもよい。表示部54は、信号処理部52が生成したスペクトル又は分析部53による分析結果を表示してもよい。また、制御部51及び分析部53は同一のコンピュータで構成されていてもよい。 The X-ray tube 5 , signal processing section 52 , analysis section 53 , display section 54 , switching stage driving section 55 and sample stage driving section 56 are connected to control section 51 . The control unit 51 is composed of a computer including an arithmetic unit and a memory. The control unit 51 controls operations of the X-ray tube 5 , the signal processing unit 52 , the analysis unit 53 , the display unit 54 , the switching stage driving unit 55 and the sample stage driving unit 56 . The control section 51 may be configured to receive an instruction from the user and control the operation of each section of the analyzer 1 according to the received instruction. The display unit 54 may display the spectrum generated by the signal processing unit 52 or the analysis result by the analysis unit 53 . Also, the control unit 51 and the analysis unit 53 may be configured by the same computer.

(2)X線導管の詳細説明
X線導管29、31は、中空内面を回転放物面状、または円筒状の反射面とした細い管状のものであり、基端から導入した一次X線を、先端から射出して試料S上で異なるスポット径で照射させ、又は絞る。
X線導管29、31は、キャピラリ本体29a、31aを有している。キャピラリ本体29a、31aは、ガラス製の円筒管である。つまり、キャピラリ本体29a、31aは、X線が入射される中空孔であるキャピラリ内空間32(図2)を有する。キャピラリ本体29a、31aは、互いに長さが異なり、この例では、キャピラリ本体29aが長く、キャピラリ本体31aが短い。
(2) Detailed description of the X-ray conduits The X-ray conduits 29 and 31 are thin tubes with hollow inner surfaces having a paraboloid of revolution or a cylindrical reflecting surface, and emit primary X-rays introduced from the proximal end. , to irradiate or focus on the sample S with different spot diameters from the tip.
The X-ray conduits 29, 31 have capillary bodies 29a, 31a. The capillary bodies 29a, 31a are cylindrical tubes made of glass. That is, the capillary bodies 29a and 31a have a capillary inner space 32 (FIG. 2) which is a hollow hole into which X-rays are incident. The capillary bodies 29a and 31a have different lengths, with the capillary body 29a being longer and the capillary body 31a being shorter in this example.

キャピラリ本体29a、31aの長さは、例えば、50~100mmの範囲にある。
キャピラリの直径は、例えば、10~400μmの範囲にある。
The length of the capillary bodies 29a, 31a is, for example, in the range of 50-100 mm.
The capillary diameter is, for example, in the range of 10-400 μm.

キャピラリ本体29a、31aのアスペクト比は、例えば、500~10000の範囲にある。ここで、アスペクト比とは、キャピラリ内空間32の内面形状の高さ(h)と、水平方向断面形状の円形又は円形に近い形状の直径(w)の比(h/w)である。 The aspect ratio of the capillary bodies 29a, 31a is in the range of 500-10,000, for example. Here, the aspect ratio is the ratio (h/w) between the height (h) of the inner surface shape of the capillary inner space 32 and the diameter (w) of the circular or nearly circular horizontal cross-sectional shape.

X線導管29、31のそれぞれは、例えば同じ外径及び異なる内径を有しており、この構成により、X線導管29、31のそれぞれから出射するX線のサンプル表面上での径(スポット径)を異ならせることができる。キャピラリ本体29aは、キャピラリ内空間32の内径が小さく(例えば、10μm)、そのためX線導管29は集光スポット径が小さい。キャピラリ本体31aは、キャピラリ内空間32の内径が大きく(例えば、100μm)、そのためX線導管31は集光スポット径が大きい。すなわち、X線導管29によって、より細い領域にX線を集光して照射することにより、より高い分解能で分析を行うことができる。一方、X線導管31によって、より強力なX線を照射することができ、より早く測定を行うことができる。 Each of the X-ray conduits 29 and 31 has, for example, the same outer diameter and a different inner diameter. ) can be different. The capillary body 29a has a small inner diameter of the intra-capillary space 32 (for example, 10 μm), so the X-ray conduit 29 has a small focused spot diameter. In the capillary body 31a, the inner diameter of the intracapillary space 32 is large (for example, 100 μm), so the X-ray conduit 31 has a large focused spot diameter. That is, by condensing and irradiating X-rays to a narrower region by the X-ray conduit 29, analysis can be performed with higher resolution. On the other hand, the X-ray conduit 31 can emit more powerful X-rays, allowing faster measurement.

図2に示すように、キャピラリ本体29aのキャピラリ内空間32の内周面32a(キャピラリ内壁面の一例)には、金属薄膜33が形成されている。図2は、X線導管の部分的断面図である。なお、ガラスと金属薄膜との間には、下地材(例えば、Cr)が形成されていてもよい。
金属薄膜33は、例えば銀、金、白金からなる。また、金属薄膜33は、均一の厚さで形成されている。金属薄膜33の厚みは、例えば、数十nm~数μmであり、好ましくは0.1~3μmである。
As shown in FIG. 2, a metal thin film 33 is formed on the inner peripheral surface 32a (an example of the capillary inner wall surface) of the capillary inner space 32 of the capillary main body 29a. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an x-ray conduit; A base material (for example, Cr) may be formed between the glass and the metal thin film.
The metal thin film 33 is made of silver, gold, or platinum, for example. Also, the metal thin film 33 is formed with a uniform thickness. The thickness of the metal thin film 33 is, for example, several ten nm to several μm, preferably 0.1 to 3 μm.

金属薄膜33を設けることで、内周面が例えばガラスのままである場合に比べて、臨界角θcを大きくできる。それによって、入射側端面でのX線を取り込むための立体角が広くなり、より多くのX線を集めて出射側端面まで送ることができる。その結果、特に高エネルギーのX線であっても通過効率が大幅に改善され、出射側端面において十分に大きなX線強度を得ることができる。 By providing the metal thin film 33, the critical angle θc can be increased compared to the case where the inner peripheral surface is made of glass, for example. As a result, the solid angle for taking in X-rays at the entrance-side facet is widened, and more X-rays can be collected and sent to the exit-side facet. As a result, the transmission efficiency of even high-energy X-rays is significantly improved, and a sufficiently high X-ray intensity can be obtained at the emission side facet.

本実施形態の効果の意義をさらに詳細に説明する。
臨界角θcを求める式は、下記の通りである。
θc=1.64×10-3λ√ρ(θc:臨界角、ρ:キャピラリ内壁面材料の密度、λ:入射X線の波長)
従来、X線源から放射されるX線をより多くキャピラリ内に取り込むべく、X線源にキャピラリを近づけた場合、キャピラリ内部への入射角が大きなX線は、キャピラリ内部の臨界角よりも入射角が大きくなるので、キャピラリ内部を突き抜けることがある。この現象は、特に高エネルギーのX線で特に顕著になる。この理由は、エネルギーが上述の式の波長λに反比例するため、高エネルギーになるほど、臨界角が小さくなり、キャピラリ内部を突き抜けるX線量が増えるためである。なお、モノキャピラリ、ポリキャピラリのいずれの種類においてもこの現象が起こるが、一般的にモノキャピラリよりもポリキャピラリの方がキャピラリ内壁が薄いので、この現象が顕著になる。
本実施形態におけるX線導管29、31であれば、キャピラリ本体29aの内周面32a(キャピラリ内壁面)に金属薄膜33を成膜しているので、従来のガラス細管製のキャピラリに比べて臨界角θcを大きく設定できる。
The significance of the effects of this embodiment will be described in further detail.
The formula for obtaining the critical angle θc is as follows.
θc=1.64×10 −3 λ√ρ (θc: critical angle, ρ: density of capillary inner wall surface material, λ: wavelength of incident X-ray)
Conventionally, when the capillary is brought closer to the X-ray source in order to capture more X-rays emitted from the X-ray source into the capillary, the X-rays with a large incident angle into the capillary enter at an angle greater than the critical angle inside the capillary. Since the angle becomes large, it may penetrate inside the capillary. This phenomenon is particularly noticeable with high-energy X-rays. The reason for this is that the energy is inversely proportional to the wavelength λ in the above formula, so that the higher the energy, the smaller the critical angle and the greater the amount of X-rays that pass through the inside of the capillary. This phenomenon occurs in both monocapillary and polycapillary capillaries, but this phenomenon is more conspicuous in polycapillaries than in monocapillaries because the inner walls of the capillaries are generally thinner.
In the X-ray conduits 29 and 31 of the present embodiment, the metal thin film 33 is formed on the inner peripheral surface 32a (capillary inner wall surface) of the capillary body 29a. The angle θc can be set large.

下記の表に示すように、本実施形態の一実施例としてキャピラリ内壁面に金属薄膜としてPtを用いた場合は、従来のキャピラリ内壁面がSiOの場合に比べて、同一のエネルギーに対して臨界角及び立体角が大きくなっていることが分かる。

Figure 0007264917000001

金属薄膜33は、後述するように原子層堆積法によって形成されているので、細長いキャピラリ内空間32内でも膜厚が他の製造方法(例えば、メッキ)によって形成された場合よりもさらに均一になっている。
X線導管29とX線導管31は、分析対象によって金属薄膜の材料が異なるものとしてもよい。例えば、X線導管の選択において、蛍光X線エネルギースペクトルにおいて、対象測定物の蛍光X線のピークと重ならない蛍光X線のピークを有する金属薄膜が形成されたX線導管を選ぶことができる。As shown in the table below, as an example of the present embodiment, when Pt is used as a metal thin film on the inner wall surface of the capillary, compared to the conventional case where the inner wall surface of the capillary is SiO2 , It can be seen that the critical angle and solid angle are increased.
Figure 0007264917000001

Since the metal thin film 33 is formed by the atomic layer deposition method as will be described later, the thickness of the metal thin film 33 is more uniform than when it is formed by another manufacturing method (for example, plating) even in the elongated capillary space 32 . ing.
The X-ray conduit 29 and the X-ray conduit 31 may have different metal thin film materials depending on the object to be analyzed. For example, when selecting an X-ray conduit, an X-ray conduit formed with a metal thin film having a fluorescent X-ray peak that does not overlap the fluorescent X-ray peak of the object to be measured in the fluorescent X-ray energy spectrum can be selected.

(3)成膜装置
図3を用いて、X線導管29の製造する成膜装置71を説明する。図3は、成膜装置の模式図である。なお、以下の説明は、X線導管31の場合も同じである。
成膜装置71は、ALD法を用いる。ALD(Atomic Layer Deposition:原子層堆積)法は、各反応物の周期的な供給を通じた化学的置換により薄膜を形成する成膜方法である。
(3) Film Forming Apparatus A film forming apparatus 71 for manufacturing the X-ray conduit 29 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of a film forming apparatus. The following description is the same for the X-ray conduit 31 as well.
The film forming apparatus 71 uses the ALD method. The ALD (Atomic Layer Deposition) method is a film deposition method that forms thin films by chemical replacement through periodic supply of each reactant.

成膜装置71は、成膜室72を有している。成膜室72内では、キャピラリ本体29aが、載置台73上に載置されている。載置台73は、支持部75によって支持されている。成膜室72には、反応性ガス(HO)導入口77、金属化合物の原料となる原料ガス導入口79,パージガス導入口81が設けられている。成膜室72の右側面には成膜室72内のガスを排気する排気口83が設けられている。The film forming apparatus 71 has a film forming chamber 72 . Inside the film forming chamber 72 , the capillary body 29 a is mounted on a mounting table 73 . The mounting table 73 is supported by a support portion 75 . The film forming chamber 72 is provided with a reactive gas (H 2 O) inlet 77 , a raw material gas inlet 79 that serves as a raw material of the metal compound, and a purge gas inlet 81 . An exhaust port 83 for exhausting gas from the film forming chamber 72 is provided on the right side of the film forming chamber 72 .

(4)成膜方法
図4を用いて、キャピラリ内空間32の壁面に原子層堆積法によって金属薄膜33を成膜する成膜方法を説明する。図4は、成膜方法のフローチャートである。
ステップS1では、成膜室72にキャピラリ本体29aを設置した後、金属薄膜33の原料となる原料ガスをキャピラリ本体29aへ供給する。
(4) Film Forming Method A film forming method for forming the metal thin film 33 on the wall surface of the capillary space 32 by atomic layer deposition will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flow chart of the film forming method.
In step S1, after the capillary body 29a is installed in the film forming chamber 72, a raw material gas as a raw material for the metal thin film 33 is supplied to the capillary body 29a.

ステップS2では、不活性ガスをパージすることにより、反応チャンバ内の原料Aを排気する。
ステップS3では、反応性ガスを成膜室72に供給する。反応性ガスとしては、酸素や水蒸気等を用いることができる。これにより、原料からなる原子層の上に酸素の原子層が形成される。
ステップS4では、気相中に生成した副生成物や反応性ガスを除去するため、不活性ガスのパージにより排気する。
In step S2, the raw material A in the reaction chamber is exhausted by purging the inert gas.
In step S<b>3 , reactive gas is supplied to the film forming chamber 72 . Oxygen, water vapor, or the like can be used as the reactive gas. As a result, an atomic layer of oxygen is formed on the atomic layer made of the raw material.
In step S4, in order to remove by-products and reactive gases generated in the gas phase, the chamber is evacuated by purging with an inert gas.

以上のS1~S4を繰り返し行い、金属薄膜33を形成していく。
その後、ステップS5では、成膜装置71に備え付けられた膜厚測定装置(図示せず)により、金属薄膜33が所定の膜厚に到達したかどうかを確認する。
上記の成膜方法においては、成膜原料が気体であるため細いキャピラリであってもキャピラリ内空間に確実に原料を送ることができるという利点をさらに有する。それに対して、蒸着法やめっき法では、細いキャピラリの場合、キャピラリの入口が細いため成膜原料が入りにくく、そのため成膜を行うことが難しい。
The above S1 to S4 are repeated to form the metal thin film 33 .
Thereafter, in step S5, a film thickness measuring device (not shown) provided in the film forming device 71 is used to confirm whether or not the metal thin film 33 has reached a predetermined film thickness.
In the film forming method described above, since the film forming material is a gas, there is an additional advantage that the material can be reliably sent to the space inside the capillary even if the capillary is narrow. On the other hand, in the vapor deposition method and the plating method, in the case of a narrow capillary, it is difficult for the film-forming raw material to enter because the entrance of the capillary is narrow.

2.他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態ではX線導管としてモノキャピラリを説明したが、ポリキャピラリでもよい。ただし、より高いX線出射強度が必要とされる観点からは、モノキャピラリの場合の方が本発明の利点が大きい。
分析装置に設けられたX線導管の数は、1でもよく、3以上でもよい。
2. Other Embodiments Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. In particular, multiple embodiments and modifications described herein can be arbitrarily combined as needed.
Although a monocapillary was described as an X-ray conduit in the above embodiment, a polycapillary may be used as the X-ray conduit. However, from the viewpoint that a higher X-ray emission intensity is required, the advantage of the present invention is greater in the case of a monocapillary.
The number of X-ray conduits provided in the analyzer may be one, or three or more.

本発明は、X線を利用して分析を行うX線分析装置等においてX線を集束するため又は平行化するために利用されるX線導管に広く適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to X-ray conduits used to focus or parallelize X-rays in an X-ray analyzer or the like that uses X-rays for analysis.

1 :分析装置
21 :光学素子ユニット
29 :X線導管
29a :キャピラリ本体
31 :X線導管
31a :キャピラリ本体
33 :金属薄膜
35 :X線検出器
71 :成膜装置
S :試料
1: Analysis device 21: Optical element unit 29: X-ray conduit 29a: Capillary main body 31: X-ray conduit 31a: Capillary main body 33: Metal thin film 35: X-ray detector 71: Film formation device S: Sample

Claims (2)

X線源から入射されたX線を出射するためのX線導管を製造する方法であって、
X線が入射されるキャピラリ内空間を有するキャピラリ本体を準備するステップと、
キャピラリ内壁面に原子層堆積法によって、前記X線を反射させる金属薄膜を成膜するステップと、
を備えたX線導管の製造方法。
A method of manufacturing an X-ray conduit for emitting X-rays incident from an X-ray source, comprising:
providing a capillary body having an intracapillary space into which the X-rays are incident;
forming a metal thin film that reflects the X-rays on the inner wall surface of the capillary by atomic layer deposition;
A method of manufacturing an X-ray conduit comprising:
前記キャピラリ本体のアスペクト比は、500~10000の範囲である、請求項1に
記載のX線導管の製造方法。
2. The method of manufacturing an X-ray conduit according to claim 1, wherein the aspect ratio of said capillary body is in the range of 500-10,000.
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