JPH10325814A - ２次ターゲット装置および蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

２次ターゲット装置および蛍光ｘ線分析装置

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JPH10325814A
JPH10325814A JP13409397A JP13409397A JPH10325814A JP H10325814 A JPH10325814 A JP H10325814A JP 13409397 A JP13409397 A JP 13409397A JP 13409397 A JP13409397 A JP 13409397A JP H10325814 A JPH10325814 A JP H10325814A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射側のＸ線光軸と同じ方向に測定用蛍光Ｘ
線を発生できる２次ターゲット装置を提供する。また、
直接照射法と２次ターゲット法との切換えが容易な蛍光
Ｘ線分析装置を提供する。 【解決手段】 ２次ターゲット装置２０は、Ｘ線遮蔽材
料で形成され、Ｘ線入射開口２１ａおよびＸ線出射開口
２１ｂを空間的に接続する中空部を有しターゲット本体
２１と、ターゲット本体２１の中空部に面する内面に形
成され、入射Ｘ線Ａ１によって励起され測定用の蛍光Ｘ
線Ａ２を発生するターゲット層２２と、Ｘ線遮蔽材料で
形成され、Ｘ線入射開口２１ａを通過する入射Ｘ線Ａ１
がそのままＸ線出射開口２１ｂを通過しないように、入
射Ｘ線Ａ１を部分的に阻止するＸ線阻止板２３などで構
成される。

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線源から発生す
るＸ線によって励起され、特性Ｘ線を含む蛍光Ｘ線を発
生する２次ターゲット装置に関し、さらに２次ターゲッ
ト装置から発生する蛍光Ｘ線を試料に照射して、試料か
ら発生する蛍光Ｘ線を分析する蛍光Ｘ線分析装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５（ａ）は蛍光Ｘ線分析における直接
照射法の一例を示す構成図である。Ｘ線管１からＸ線Ａ
１を発生させて、試料Ｓに直接照射し、試料Ｓから発生
する蛍光Ｘ線ＡＳを半導体検出器などのＸ線検出器を用
いて分析している。直接照射法は、広い元素範囲を一度
に分析できるため、未知の微量元素を探索するのに適し
ている。
【０００３】試料中の特定の微量元素を高感度で分析す
る場合、試料を照射する励起Ｘ線、試料母体からの蛍光
Ｘ線、微量元素からの蛍光Ｘ線の各スペクトルが同時に
検出されるため、励起Ｘ線のスペクトルが狭く、その背
景スペクトルが小さいほど、すなわち単色であるほど微
量元素の検出限界を向上できる。
【０００４】励起Ｘ線の単色化には、２次ターゲット法
や分光結晶法などの手法が知られている。
【０００５】２次ターゲット法は、Ｘ線管の陽極ターゲ
ットとは異なる物質で形成された２次ターゲットを用意
して、Ｘ線管から発生したＸ線をいったん２次ターゲッ
トに照射して、２次ターゲット固有の特性Ｘ線を含む蛍
光Ｘ線を発生させることによってほぼ単色化して、この
蛍光Ｘ線を試料に照射する手法である。励起Ｘ線の波長
切換えは、２次ターゲット物質の交換によって容易に実
現できる。
【０００６】図５（ｂ）は蛍光Ｘ線分析における２次タ
ーゲット法の一例を示す構成図である。Ｘ線管１からの
Ｘ線Ａ１をいったん２次ターゲット２に照射し、２次タ
ーゲット２からターゲット物質固有の蛍光Ｘ線Ａ２を発
生させ、蛍光Ｘ線Ａ２を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発
生する蛍光Ｘ線ＡＳを半導体検出器などのＸ線検出器を
用いて分析している。
【０００７】次に分光結晶法は、Ｘ線管から発生したＸ
線をいったん分光結晶に照射して、分光結晶によるＸ線
回折によってほぼ単色化して、回折した蛍光Ｘ線を試料
に照射する手法である。Ｘ線回折によるため、波長純度
は高くなるが、Ｘ線強度はかなり低下する。具体的に
は、図５（ｂ）に示す２次ターゲット２の代わりに分光
結晶を配置し、さらにＸ線管１および試料Ｓとの位置関
係が回折条件を満足するように微調整する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】２次ターゲット法は、
分光結晶法と比べてＸ線光学系の調整が容易で、得られ
る測定Ｘ線強度も高いという利点がある。
【０００９】しかしながら、図５（ｂ）に示すように、
Ｘ線の光軸が２次ターゲットの位置で曲げられるため、
直接照射法と２次ターゲット法とを同一装置で実現する
ためにはＸ線管の回転などの移動機構が不可欠となり、
装置全体が大型になる。また、直接照射法によるＸ線照
射条件（角度や照射位置など）と２次ターゲット法によ
るＸ線照射条件とが必ずしも一致しないため、両者の測
定データ同士の対応が不正確となる。
【００１０】本発明の目的は、入射側のＸ線光軸と同じ
方向に測定用蛍光Ｘ線を発生できる２次ターゲット装置
を提供することである。
【００１１】また本発明の目的は、Ｘ線源からのＸ線光
軸と同じ方向に測定用蛍光Ｘ線を発生することによっ
て、直接照射法と２次ターゲット法とを切換える際に、
Ｘ線照射光軸の調整機構が不要で、しかも両者のＸ線照
射条件を一致させることができる蛍光Ｘ線分析装置を提
供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線遮蔽材料
で形成され、Ｘ線入射開口およびＸ線出射開口を空間的
に接続する中空部を有するターゲット本体と、ターゲッ
ト本体の中空部に面する内面に形成され、入射Ｘ線によ
って励起され測定用の蛍光Ｘ線を発生するターゲット層
と、Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口を通過する
入射Ｘ線がそのままＸ線出射開口を通過しないように、
入射Ｘ線を部分的に阻止するＸ線阻止部材とを備えるこ
とを特徴とする２次ターゲット装置である。
【００１３】本発明に従えば、Ｘ線入射開口に入射した
Ｘ線がターゲット層に到達すると、ターゲット層から測
定用の蛍光Ｘ線が発生し、Ｘ線出射開口から出射する。
一方、Ｘ線阻止部材およびターゲット本体はＸ線遮蔽材
料で形成されているため、入射Ｘ線がターゲットの後側
まで到達できない。したがって、入射側のＸ線光軸と同
じ方向に沿ってほぼ単色化された測定用蛍光Ｘ線を発生
できる。
【００１４】また本発明は、前記内面はＸ線入射開口か
らＸ線出射開口に向けて徐々に細くなるテーパー状に形
成されていることを特徴とする。
【００１５】本発明に従えば、入射Ｘ線から見た内面の
立体角を増加させることができるため、測定用蛍光Ｘ線
の変換効率および強度を向上させることができる。
【００１６】また本発明は、Ｘ線出射開口に、測定用蛍
光Ｘ線を単色化するためのＸ線フィルタが設けられるこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明に従えば、Ｘ線出射開口からはター
ゲット層の主要物質に固有の特性Ｘ線だけでなく、その
不純物や大気元素の特性Ｘ線、あるいは入射Ｘ線の散乱
線なども重畳されて出射されるため、Ｘ線スペクトルに
おいてローパスフィルタ特性やバンドパスフィルタ特性
を有するＸ線フィルタを設けることによって、測定用蛍
光Ｘ線をより単色化できる。
【００１８】また本発明は、Ｘ線を発生するＸ線源と、
Ｘ線源からのＸ線によって励起され、測定用の蛍光Ｘ線
を発生する２次ターゲット装置と、測定用蛍光Ｘ線が試
料に照射されて、該試料から発生する蛍光Ｘ線を検出す
るＸ線検出器とを備え、２次ターゲット装置は、Ｘ線遮
蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口およびＸ線出射開口を
空間的に接続する中空部を有するターゲット本体と、タ
ーゲット本体の中空部に面する内面に形成され、入射Ｘ
線によって励起され測定用の蛍光Ｘ線を発生するターゲ
ット層と、Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口を通
過する入射Ｘ線がそのままＸ線出射開口を通過しないよ
うに、入射Ｘ線を部分的に阻止するＸ線阻止部材とを備
えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置である。
【００１９】本発明に従えば、Ｘ線源からのＸ線がＸ線
入射開口に入射してターゲット層に到達すると、ターゲ
ット層から測定用の蛍光Ｘ線が発生し、Ｘ線出射開口か
ら出射する。一方、Ｘ線阻止部材およびターゲット本体
はＸ線遮蔽材料で形成されているため、入射Ｘ線がター
ゲットの後側まで到達できない。従って、入射側のＸ線
光軸と同じ方向に沿ってほぼ単色化された測定用蛍光Ｘ
線を発生できる。
【００２０】そのため、２次ターゲット装置の移動や取
外しによって直接照射法を実施する場合、Ｘ線源の角度
調整が不要となり、しかも直接照射法と２次ターゲット
法との間でＸ線照射条件、たとえばＸ線照射角度や照射
位置をほぼ一致させることができる。
【００２１】また本発明は、Ｘ線源からのＸ線をビーム
状に絞って、試料に直接照射するためのコリメータ装置
と、該コリメータ装置と２次ターゲット装置とを交換し
て選択的に使用するための移動機構とを備えることを特
徴とする。
【００２２】本発明に従えば、コリメータ装置を用いて
Ｘ線をビーム状に絞ることによって、直接照射法におけ
る空間分解能を向上できる。しかもコリメータ装置を用
いた直接照射法と２次ターゲット装置を用いた２次ター
ゲット法との切換えが容易になり、しかも両者の移動機
構を採用することによって測定条件の再現性も向上す
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る２次ターゲ
ット装置の一実施形態を示す構成図である。２次ターゲ
ット装置２０は、中空状に形成されたターゲット本体２
１と、ターゲット本体２１の内面に形成されたターゲッ
ト層２２と、入射Ｘ線を部分的に阻止するＸ線阻止板２
３などで構成される。
【００２４】ターゲット本体２１はＰｂ等のＸ線遮蔽材
料で形成され、その表面および裏面にはＸ線入射開口２
１ａおよびＸ線出射開口２１ｂが同心で形成され、さら
にこれらの開口２１ａ、２１ｂを空間的に接続するよう
にテーパー状の中空部が形成されている。
【００２５】ターゲット層２２は、所望の特性Ｘ線に応
じた物質、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｙ、Ｓｎなどで
構成され、中空部の内面に接着や蒸着などによって形成
される。このターゲット層２２は、Ｘ線管１０からのＸ
線Ａ１によって励起されて、層物質に固有の特性Ｘ線を
含む測定用蛍光Ｘ線を発生する。
【００２６】Ｘ線阻止板２３はＰｂ等のＸ線遮蔽材料で
形成され、Ｘ線入射開口２１ａを通過したＸ線Ａ１がそ
のままＸ線出射開口２１ｂを通過しないように、Ｘ線Ａ
１の発散点から見てＸ線出射開口２１ｂの立体角より大
きく、かつＸ線入射開口２１ａよりは小さい立体角を張
るような形状、たとえば円板状に形成される。
【００２７】Ｘ線管１０は、熱電子を放射するヒータ１
１と、熱電子の衝突によってＸ線Ａ１を発生する陽極タ
ーゲット１２などで構成される。陽極ターゲット１２
は、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の材料で形成される。
【００２８】次に動作を説明する。Ｘ線管１０から発生
したＸ線Ａ１は光軸ｋ１を中心に円錐状に拡がってＸ線
入射開口２１ａに入射する。入射Ｘ線Ａ１のうち、ター
ゲット本体２１およびＸ線阻止板２３に到達したものは
遮断され、残りのＸ線Ａ１はターゲット層２２に到達す
る。ターゲット層２２はＸ線励起によって測定用の蛍光
Ｘ線Ａ２を発生する。蛍光Ｘ線Ａ２は、光軸ｋ１と同じ
方向の光軸ｋ２を中心として円錐状に拡がって進行し、
試料Ｓに到達する。
【００２９】こうして入射Ｘ線Ａ１が試料Ｓ側に漏洩す
ることなく、入射光軸ｋ１と同じ方向である光軸ｋ２に
沿ってほぼ単色化された測定用蛍光Ｘ線Ａ２を発生する
ことができる。
【００３０】ここで、ターゲット層２２は、Ｘ線入射開
口２１ａからＸ線出射開口２１ｂに向けて徐々に細くな
るテーパー状に形成することが好ましく、入射Ｘ線Ａ１
の照射面積を大きく確保でき、測定用蛍光Ｘ線Ａ２の変
換効率および強度を向上できる。
【００３１】図２は、ターゲット本体２１の各種形状を
示す斜視図である。図２（ａ）において、ターゲット本
体２１は、大きな開口面積を持つ円形のＸ線入射開口２
１ａおよび小さな開口面積を持つ円形のＸ線出射開口２
１ｂを有するドーナツ状に形成され、両者の開口２１
ａ、２１ｂを連結するテーパー状の中空部が形成されて
いる。
【００３２】図２（ｂ）において、ターゲット本体２１
は、大きな開口面積を持つ正方形のＸ線入射開口２１ａ
および小さな開口面積を持つ正方形のＸ線出射開口２１
ｂを有する矩形ドーナツ状に形成され、両者の開口２１
ａ、２１ｂを連結する角錐台状の中空部が形成されてい
る。
【００３３】図２（ｃ）において、ターゲット本体２１
は、くさび状に形成された２枚の板部材が対向して配置
され、各板部材はホルダー２４で挟持され、下面には大
きな開口面積を持つ長方形のＸ線入射開口２１ａ、上面
には小さな開口面積を持つ長方形のＸ線出射開口２１ｂ
がそれぞれ形成される。
【００３４】その他に、Ｘ線入射開口２１ａおよびＸ線
出射開口２１ｂの形状は、楕円形や多角形などでも構わ
ない。
【００３５】図３は、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の
一実施形態を示す構成図である。蛍光Ｘ線分析装置は、
Ｘ線を発生するＸ線管１０と、図１に示した２次ターゲ
ット装置２０と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線ＡＳを検
出するＸ線検出器１５と、直接照射法のためのピンホー
ルコリメータ２５と、２次ターゲット装置２０およびピ
ンホールコリメータ２５を支持する移動テーブル３０な
どで構成される。
【００３６】本装置は、２次ターゲット法と直接照射法
とが選択的に実施可能なように構成され、移動テーブル
３０の水平位置決めによって、２次ターゲット法のとき
は２次ターゲット装置２０、直接照射法のときはピンホ
ールコリメータ２５がそれぞれ選択される。
【００３７】Ｘ線管１０は、２次ターゲット法および直
接照射法において、同じ光軸ｋ１に沿ってＸ線Ａ１が発
生するように固定されている。
【００３８】２次ターゲット装置２０は、Ｘ線管１０か
らのＸ線Ａ１が入射すると、ターゲット層２２の物質に
固有の特性Ｘ線を含む蛍光Ｘ線Ａ２を光軸ｋ２に沿って
発生する。
【００３９】ピンホールコリメータ２５は、Ｘ線遮蔽材
料で形成された筒状のホルダ２６によって支持され、Ｘ
線管１０からのＸ線Ａ１をビーム状に絞って、試料Ｓに
直接照射している。
【００４０】Ｘ線検出器１５は、半導体検出器やシンチ
レーションカウンタなどで構成され、蛍光Ｘ線の強度に
応じた電気信号を出力する。
【００４１】次に動作を説明する。まず２次ターゲット
法において、Ｘ線管１０から発生したＸ線Ａ１は光軸ｋ
１を中心に円錐状に拡がってＸ線入射開口２１ａに入射
する。入射Ｘ線Ａ１のうち、ターゲット本体２１および
Ｘ線阻止板２３に到達したものは遮断され、残りのＸ線
Ａ１はターゲット層２２に到達する。ターゲット層２２
はＸ線励起によって測定用の蛍光Ｘ線Ａ２を発生する。
蛍光Ｘ線Ａ２は、光軸ｋ１と同じ方向の光軸ｋ２を中心
として円錐状に拡がって進行し、試料Ｓに到達する。試
料Ｓは、蛍光Ｘ線Ａ２で励起されて、組成物質に応じた
蛍光Ｘ線ＡＳを発生し、Ｘ線検出器１５によって検出さ
れる。
【００４２】次に直接照射法において、移動テーブル３
０を移動して、光軸ｋ１、ｋ２とピンホールコリメータ
２５の光軸とを一致させる。次にＸ線管１０から発生し
たＸ線Ａ１は光軸ｋ１を中心に円錐状に拡がって進行
し、ピンホールコリメータ２５によってビーム状に整形
され、そのまま試料Ｓに到達する。試料Ｓは、Ｘ線管１
０からのＸ線Ａ１で直接励起されて、組成物質に応じた
蛍光Ｘ線ＡＳを発生し、Ｘ線検出器１５によって検出さ
れる。
【００４３】こうして中空状の２次ターゲット装置２０
を使用することによって、入射Ｘ線Ａ１が試料Ｓ側に漏
洩することなく、入射光軸ｋ１と同じ方向である光軸ｋ
２に沿ってほぼ単色化された測定用蛍光Ｘ線Ａ２を発生
できる。そのため、２次ターゲット法と直接照射法との
切換えにおいてＸ線管１０の角度調整が不要となり、し
かも２次ターゲット法と直接照射法との間でＸ線照射条
件、たとえばＸ線照射角度や照射位置をほぼ一致させる
ことができる。
【００４４】図４は、本発明の他の実施形態を示す構成
図である。２次ターゲット装置２０のＸ線出射開口２１
ｂの出口付近に、測定用蛍光Ｘ線を単色化するためのＸ
線フィルタ２７が設けられる。
【００４５】Ｘ線フィルタ２７は、Ｘ線吸収端より短波
長側を吸収するローパスフィルタ特性や特定波長領域だ
けを通過させるバンドパスフィルタ特性を持つような物
質で形成され、ターゲット層２２で発生した測定用蛍光
Ｘ線のうち特定の特性Ｘ線だけを通過させることによっ
て、測定用蛍光Ｘ線をより単色化できる。こうしたＸ線
フィルタ２７は、図３に示す蛍光Ｘ線分析装置でも同様
に使用可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、入
射側のＸ線光軸と同じ方向に沿ってほぼ単色化された測
定用蛍光Ｘ線を発生できるため、Ｘ線光学系への組込み
が容易になる。
【００４７】また、ターゲット本体の内面をテーパー状
に形成することによって、入射Ｘ線から見た内面の立体
角を増加させることができるため、測定用蛍光Ｘ線の変
換効率および強度を向上できる。
【００４８】また、Ｘ線出射開口に、測定用蛍光Ｘ線を
単色化するためのＸ線フィルタを設けることによって、
測定用蛍光Ｘ線をより単色化できる。
【００４９】本発明に従えば、入射側のＸ線光軸と同じ
方向に沿ってほぼ単色化された測定用蛍光Ｘ線を発生で
きるため、直接照射法と２次ターゲット法との選択的実
施が可能となり、その場合Ｘ線源の角度調整が不要とな
り、Ｘ線照射条件をほぼ一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２次ターゲット装置の一実施形態
を示す構成図である。
【図２】ターゲット本体２１の各種形状を示す斜視図で
ある。
【図３】本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一実施形態を
示す構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図５】従来の蛍光Ｘ線分析における直接照射法および
２次ターゲット法を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ Ｘ線管 １５ Ｘ線検出器 ２０ ２次ターゲット装置 ２１ ターゲット本体 ２１ａ Ｘ線入射開口 ２１ｂ Ｘ線出射開口 ２２ ターゲット層 ２３ Ｘ線阻止板 ２４ ホルダ ２５ ピンホールコリメータ ２７ Ｘ線フィルタ ３０ 移動テーブル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口
    およびＸ線出射開口を空間的に接続する中空部を有する
    ターゲット本体と、 ターゲット本体の中空部に面する内面に形成され、入射
    Ｘ線によって励起され測定用の蛍光Ｘ線を発生するター
    ゲット層と、 Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口を通過する入射
    Ｘ線がそのままＸ線出射開口を通過しないように、入射
    Ｘ線を部分的に阻止するＸ線阻止部材とを備えることを
    特徴とする２次ターゲット装置。
  2. 【請求項２】 前記内面は、Ｘ線入射開口からＸ線出射
    開口に向けて徐々に細くなるテーパー状に形成されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の２次ターゲット装
    置。
  3. 【請求項３】 Ｘ線出射開口に、測定用蛍光Ｘ線を単色
    化するためのＸ線フィルタが設けられることを特徴とす
    る請求項１記載の２次ターゲット装置。
  4. 【請求項４】 Ｘ線を発生するＸ線源と、 Ｘ線源からのＸ線によって励起され、測定用の蛍光Ｘ線
    を発生する２次ターゲット装置と、 測定用蛍光Ｘ線が試料に照射されて、該試料から発生す
    る蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器とを備え、 ２次ターゲット装置は、Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線
    入射開口およびＸ線出射開口を空間的に接続する中空部
    を有するターゲット本体と、 ターゲット本体の中空部に面する内面に形成され、入射
    Ｘ線によって励起され測定用の蛍光Ｘ線を発生するター
    ゲット層と、 Ｘ線遮蔽材料で形成され、Ｘ線入射開口を通過する入射
    Ｘ線がそのままＸ線出射開口を通過しないように、入射
    Ｘ線を部分的に阻止するＸ線阻止部材とを備えることを
    特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
  5. 【請求項５】 Ｘ線源からのＸ線をビーム状に絞って、
    試料に直接照射するためのコリメータ装置と、 該コリメータ装置と２次ターゲット装置とを交換して選
    択的に使用するための移動機構とを備えることを特徴と
    する請求項４記載の蛍光Ｘ線分析装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6381303B1 (en) 1999-09-29 2002-04-30 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray microanalyzer for thin films
US6389102B2 (en) 1999-09-29 2002-05-14 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray array detector
US7103142B1 (en) 2005-02-24 2006-09-05 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. Material analysis using multiple X-ray reflectometry models

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