TWI646327B - 螢光x射線分析裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種即使不將裝置大型化也能夠大幅度地提高載置於試料臺的試料的測定位置的視認性並且試料的出入也容易的X射線分析裝置。
具備:試料臺(2),具有能夠設置試料的載置面;X射線源(3),配置於對試料照射一次X射線(X1)的照射位置(P)的正上方,對試料照射一次X射線;檢測器(4),檢測從被照射了一次X射線的試料產生的螢光X射線;以及遮蔽容器(5),至少收納有試料臺、X射線源以及檢測器;遮蔽容器具備:試料室部(6),收納試料臺;以及門部(7),能夠對前述試料室部的上部的至少前半部分進行開閉;X射線源和檢測器被配置於比門部後側。
Description
本發明有關能夠進行有害物質的檢測等並且在製品的篩選等或鍍覆等的膜厚測定中使用的螢光X射線分析裝置。
螢光X射線分析是對試料照射從X射線源射出的X射線並且用X射線檢測器檢測作為從試料放出的特性X射線的螢光X射線,由此,根據其能量取得頻譜,進行試料的定性分析或定量分析或膜厚測定。該螢光X射線分析能夠非破壞且迅速地分析試料,因此在製程/品質管理等中廣泛使用。近年來,謀求高精度化/高感度化而微量測定變為可能,特別是,作為進行材料、複合電子零件等所包括的有害物質的檢測的分析手法,期待普及。
一般,在螢光X射線分析的裝置中,在設置於作為遮蔽容器的外殼內的試料室的試料臺上載置試料,從X射線源向試料照射一次X射線來進行分析,但是,以往,例如如非專利文獻1和2所示,為對設置於外殼的
前表面的門進行開閉來進行試料的搬出入的構造。
〔非專利文獻1〕“螢光X射線式膜厚計(XRF膜厚計)的網路店鋪”、[online]、Helmut Fischer股份有限公司、[平成26年11月21日檢索]、網際網路<URL:http://makuatsu.com/index.php?option=com_content&view=art icle&id=35&Itemid=77>
〔非專利文獻2〕“膜厚測定螢光X射線膜厚計FT110系列”、[online]、日立先端科技股份有限公司、[平成26年11月21日檢索]、網際網路<URL:http://www.hitachi-hitec-science.com/products/xrf/FT110.html>
在上述現有的技術中殘留有以下的課題。
亦即,在以往的螢光X射線分析裝置中,為了試料的測定對位等而打開外殼的前表面的門來確認設置於試料臺的試料,但是,存在以下的不方便:從外殼前表面的前方斜上方對試料進行視認而難以對試料全體進行視認。此外,是有為了對試料全體進行視認而使前表面的門變大的方法,但是在該情況下,存在不僅是門而且外殼變高而大型化的問題。更進一步,在從外殼前表面的門出入大型印
刷基板等來作為試料時,存在以下的不方便:不能得到充分寬的開口部而作業性差。
本發明鑒於前述的課題而完成,其目的在於提供一種即使不使裝置大型化也能夠大幅度地提高載置於試料臺的試料的測定位置的視認性並且試料的出入也容易的X射線分析裝置。
本發明為了解決前述課題而採用了以下的構成。亦即,第1發明的螢光X射線分析裝置,具備:試料臺,具有能夠設置試料的載置面;X射線源,配置於對前述試料照射一次X射線的照射位置的正上方,對前述試料照射一次X射線;檢測器,檢測從被照射了前述一次X射線的前述試料產生的螢光X射線;以及遮蔽容器,至少收納有前述試料臺、前述X射線源以及前述檢測器;前述遮蔽容器具備:試料室部,收納前述試料臺;以及門部,能夠對前述試料室部的上部的至少前半部分進行開閉;前述X射線源和前述檢測器被配置於比前述門部後側,在前述門部形成有由透明板擋住的窗部。
在該螢光X射線分析裝置中,具備能夠對試料室部的上部的至少前半部分進行開閉的門部,X射線源和檢測器被配置於比門部後側,因此,藉由試料室部前部的上方的門部而得到大的開口部,試料臺上的試料的視認性提高,試料的測定位置的對準變得容易。亦即,在試料
室部後部配置X射線源和檢測器並在空著的試料室部前部之上設置門部,由此,試料臺前部的上方能夠開口得大,試料臺上的試料的位置觀察區域變寬廣。此外,以打開門部的方式,從而試料室部前部的上方開口得大,因此,即使為大型印刷基板等試料,也能夠不犧牲操作性而容易地出入。更進一步,由於試料室部前部的上部利用門部可以開閉,所以在維護時如以往設備那樣取下大型的框體(遮蔽容器)等的製程不需要。
第2發明的螢光X射線分析裝置,係於第1發明,其中,在前述門部形成有被透明板塞住的窗部。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,在門部形成有被透明板塞住的窗部,因此,即使為關閉門部的狀態,也能夠從窗部目視設置於試料臺的試料的測定位置。
第3發明的螢光X射線分析裝置,係於第1或第2發明,其中,具備:蓋部,為前述遮蔽容器的上部,設置於前述門部的後側而與前述遮蔽容器連結;以及上下移動機構,能夠使前述X射線源和前述檢測器上下動,能夠從前述遮蔽容器內向前述蓋部內移動前述X射線源和前述檢測器。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,具備作為遮蔽容器的上部並且設置於門部的後側而與遮蔽容器連結的蓋部、以及能夠使X射線源和檢測器上下動並且能夠從遮蔽容器內向蓋部內移動X射線源和檢測器的上下移動機構,因此,能夠在將試料搬出入於試料室部時利用上下移動機
構使X射線源和檢測器退避到蓋部內,作業性提高,試料的出入變得容易。
第4發明的螢光X射線分析裝置,係於第3發明,其中,前述蓋部被配置於相對於前視前述試料室部時的中央左側或右側,前述遮蔽容器和前述蓋部為左右非對稱的配置。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,遮蔽容器和蓋部為左右非對稱的配置,因此,在作為例如大型印刷基板那樣的大型試料測定用的螢光X射線分析裝置的情況下,雖然也較大地需要裝置的設置空間,但是能夠在遮蔽容器上表面的沒有蓋部的側設置顯示部等,因此,變得省設置空間。
第5發明的螢光X射線分析裝置,係於第3或第4發明,其中,前述蓋部能夠在收納有前述X射線源和前述檢測器的狀態下對至少一部分進行開閉。亦即,在該螢光X射線分析裝置中,蓋部能夠在收納有X射線源和檢測器的狀態下對至少一部分進行開閉,因此,以打開蓋部的方式,從而能夠提高X射線源和檢測器的取出、安裝以及維護等的作業性。
第6發明的螢光X射線分析裝置,係於第3至第5發明中任一個,其中,具備開閉感測機構,前述開閉感測機構感測前述門部的開閉,當前述開閉感測機構感測到打開了前述門部時,前述上下移動機構使前述X射線源和前述檢測器向前述蓋部移動。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,當開閉感測機構感測到打開了門部時,上下移動機構使X射線源和檢測器向蓋部移動,因此,在打開了門部時,X射線源和檢測器自動地退避到蓋部,由此,能夠防止在設置試料時忘記退避。
第7發明的螢光X射線分析裝置,係於第6發明,其中,具備試料感測機構,前述試料感測機構感測在前述試料臺設置了前述試料,當前述試料感測機構感測到前述試料臺上的前述試料並且前述開閉感測機構感測到關閉了前述門部時,前述上下移動機構使前述X射線源和前述檢測器移動到前述遮蔽容器內的規定高度位置。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,當試料感測機構感測到試料臺上的試料並且開閉感測機構感測到關閉了門部時,上下移動機構使X射線源和檢測器移動到遮蔽容器內的規定高度位置,因此,只要在將試料載於試料臺之後關閉門部,X射線源和檢測器就自動地下降,能夠進行高度方向的大致對位。因此,只要在測定時微細的對位就可以,能夠省略長的行程(stroke)的移動,得到高的便利性,並且能夠謀求時間縮短化。
第8發明的螢光X射線分析裝置,係於第1至第7發明中任一個,其中,在前述蓋部設置有能夠對從前述X射線源照射一次X射線的開/關進行視認的指示器。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,在蓋部設置有能
夠對從X射線源照射一次X射線的開/關進行視認的指示器,因此,能夠明確地監視裝置的工作狀況。
第9發明的螢光X射線分析裝置,係於第1至第8發明中任一個,其中,前述門部在後端部具有鉸鏈部,能夠從前面側開口,在前述門部的前表面設置有把手部或凹部。
亦即,在該螢光X射線分析裝置中,門部在後端部具有鉸鏈部,能夠從前面側開口,在門部的前表面設置有把手部或凹部,因此,將手指掛於把手部或凹部來使門部的先端部上下,由此,能夠容易地進行開閉。
根據本發明,發揮以下的效果。
亦即,根據本發明的螢光X射線分析裝置,具備能夠對試料室部的上部的至少前半部分進行開閉的門部,X射線源和檢測器被配置於比門部後側,因此,藉由試料室部前部的上方的門部來得到大的開口部,試料臺上的試料的視認性提高。
因此,試料的測定對位變得容易,並且即使為大型印刷基板等試料也能夠不犧牲操作性而容易地出入,並且與同程度的大型試料用螢光X射線分析裝置相比較,變得省設置空間。
1‧‧‧螢光X射線分析裝置
2‧‧‧試料臺
3‧‧‧X射線源
4‧‧‧檢測器
5‧‧‧遮蔽容器
6‧‧‧試料室部
7‧‧‧門部
7a‧‧‧窗部
7b‧‧‧把手部
7c‧‧‧鉸鏈部
8‧‧‧透明板
9‧‧‧蓋部
10‧‧‧上下移動機構
11‧‧‧開閉感測機構
12‧‧‧試料感測機構
14‧‧‧拍攝部(拍攝元件)
17‧‧‧指示器
18‧‧‧導引光照射機構(導引光源)
G‧‧‧導引光
P‧‧‧照射位置
X1‧‧‧一次X射線
〔圖1〕為在本發明的螢光X射線分析裝置的一個實施方式中示出關閉了門部的狀態的裝置主體的內部構造和全體的構成的圖。
〔圖2〕為在本實施方式中示出打開了門部的狀態的裝置主體的側面圖。
〔圖3〕為在本實施方式中示出螢光X射線分析裝置的裝置主體的立體圖。
以下,一邊參照圖1至圖3一邊說明本發明的螢光X射線分析裝置的一個實施方式。
本實施方式的螢光X射線分析裝置1如圖1至圖3所示具備:具有能夠設置試料的載置面的試料臺2、配置於對試料照射一次X射線X1的照射位置P的正上方來對試料照射一次X射線X1的X射線源3、檢測從被照射了一次X射線X1的試料產生的螢光X射線的檢測器4、以及至少收納有試料臺2、X射線源3和檢測器4的遮蔽容器5。
上述遮蔽容器5是X射線遮蔽外殼,由鐵板等構成。該遮蔽容器5具備收納試料臺2的試料室部6和能夠對試料室部6的上部的至少前半部分進行開閉的門部7。亦即,在使試料室部6的內表面尺寸(平面視中的一邊的長度)為L時,門部7被設置為從遮蔽容器5的前端
部開口到L×(1/2)以上不足L×(2/3)的位置。
上述X射線源3和檢測器4被配置於比門部7後側。
此外,一次X射線X1的照射位置P被設定為從試料臺2的中心偏離,在本實施方式中,在從試料臺2的中心位置向後側離開了L×(1/6)到L×(1/3)的距離的位置設定照射位置P。尚且,在本實施方式中,測定對位用的導引光照射機構18被設置於試料臺2的上方,使可視光的鐳射作為導引光G照射點亮於測定位置(照射位置P),由此,能夠以目視進行測定位置的確認。
更進一步,在照射導引光G來對準試料測定位置和一次X射線X1的照射位置P(分析位置)時,由經由拍攝部14(拍攝元件)的圖像和目視造成的試料測定位置大致一致,因此,容易確認,作業性提高。
在上述門部7形成有由透明板8塞住的窗部7a。該透明板8例如為樹脂製,含有鉛等X射線遮蔽效果高的物質。窗部7a殘有保證門部7的強度的程度的框部而被形成得大,在關閉了門部7的狀態下,能夠從外部對導引光G照射的測定位置進行視認。
尚且,關於門部7,使與遮蔽容器5的後部側面相接的部分為傾斜形狀,謀求輕量化。
此外,該螢光X射線分析裝置具備:作為遮蔽容器5的上部並且設置於門部7的後側而與遮蔽容器5連結的蓋部9、能夠從遮蔽容器內5向蓋部9內移動X射線源3和檢測器4的上下移動機構10、感測門部7的開
閉的開閉感測機構11、感測在試料臺2設置了試料的試料感測機構12、能夠移動試料臺2的試料臺移動機構13、以及能夠對試料臺2上的試料進行拍攝的拍攝部14。
更進一步,螢光X射線分析裝置1具備:連接於檢測器4並且分析來自檢測器4的信號的分析器15、以及連接於X射線3、檢測器4、試料臺移動機構13、開閉感測機構11、試料感測機構12、拍攝部14、顯示部16和分析器15等並且控制它們的控制部17。
尚且,將遮蔽容器5、蓋部9以及收納於它們的部分作為裝置主體。
上述蓋部9能夠在收納有X射線源3和檢測器4的狀態下對至少一部分進行開閉。亦即,在蓋部9的上部設置有能夠開閉的蓋開閉部9a。該蓋開閉部9a如圖2所示在後側具有鉸鏈部,蓋部9的前側能夠開口得大。
此外,在蓋部9設置有能夠對從X射線源3照射一次X射線X1的開/關進行視認的指示器17。該指示器17呈縱長的帶狀地設置於蓋開閉部9a的前表面,並且設定成在一次X射線X1的照射時顯示為紅色而在一次X射線X1的非照射時消燈。
上述上下移動機構10具有當開閉感測機構11感測到打開了門部7時使X射線源3和檢測器4向蓋部9移動的功能。
此外,上下移動機構10具有當試料感測機構12感測
到試料臺2上的試料並且開閉感測機構11感測到關閉了門部7時使X射線源3和檢測器4移動到遮蔽容器5內的規定高度位置的功能。
上述試料感測機構12以在試料被設置在試料臺2上時由導引光照射機構18對試料照射導引光G來檢測光位置檢測元件(PSD)或線性圖像感測器等的光接收部(圖示略)中的感知狀態的方式,從而能夠檢測試料臺2上的試料。
此外,上下移動機構10以對試料照射導引光G來檢測上述光接收部中的感知狀態的方式,從而能夠感測試料的測定位置的高度方向的相對位置,使X射線源3和檢測器4移動到遮蔽容器5內的規定高度位置。
上述開閉感測機構11能夠採用例如通過開關來感測門部7的先端部和遮蔽容器5的下部的接觸的有無的機構等。
門部7在後端部具有鉸鏈部7c,能夠從前面側開口,在門部7的前表面設置把手部7b。尚且,也可以代替把手部7b而在門部7的前表面設置凹部。
上述試料臺移動機構13具備:能夠在作為與載置面平行的一個方向的X方向上移動試料臺2的X平臺(圖示略)、能夠在與載置面平行並且與X方向正交的Y方向上移動試料臺2的Y平臺(圖示略)、以及能夠繞在載置面的中心具有旋轉中心並且與載置面正交的旋轉軸轉動試料臺2的θ平臺(圖示略)。這些平臺分別由電動
機等驅動。
上下移動機構10由能夠在與上述X方向和Y方向正交的Z方向(上下方向)上移動安裝有X射線源、檢測器4、拍攝部14和導引光照射機構18的單元的電動機等構成。
上述拍攝部4為裝載有CCD等的觀察用攝影機,在試料臺2的上方且離門部7近的位置設置,能夠對試料臺2上的試料進行拍攝。
上述X射線源3為能夠照射一次X射線X1的X射線管球,將從管球內的絲(陰極)產生的熱電子通過施加於絲(陰極)和靶(陽極)之間的電壓被加速而衝突於靶的W(鎢)、Mo(鉬)、Cr(鉻)等所產生的X射線作為一次X射線X1從鈹箔等的窗射出。
上述檢測器4具備半導體檢測元件(例如,作為pin構造二極體的Si(矽)元件)(圖示略),當射入1個X射線光子時,產生與該1個X射線光子對應的電流脈衝。該電流脈衝的瞬間的電流值與射入的特性X射線的能量成比例。此外,檢測器4被設定為將由半導體檢測元件產生的電流脈衝變換為電壓脈衝,放大,並作為信號輸出。
上述分析器15為從上述信號得到電壓脈衝的波高而生成能量頻譜的波高分析器(多通道分析器)。
上述控制部17為由CPU等構成的電腦,具有將由拍攝部14的拍攝畫面、分析構成顯示於顯示部16的功能。
接著,對使用了本實施方式的螢光X射線分析裝置1的螢光X射線分析方法進行說明。
首先,打開門部7,使試料室部6的前部上方開口。此時,由開閉感測機構11感測打開了門部7,並且基於該感測,上下移動機構10使X射線源3和檢測器4上升而退避到蓋部9內。在該狀態下,依照從導引光照射機構18照射的導引光G來在試料臺2上設置試料。
在設置了試料之後,當在關閉門部7時由開閉感測機構11感測到關閉了門部7並且試料感測機構12感測到試料臺2上的試料時,基於這些感測,上下移動機構10使蓋部9內的X射線源3和檢測器4下降到試料室部6內的規定的高度位置。之後,在進行了微細的對位之後,從X射線源3對試料照射一次X射線X1來進行螢光X射線分析。尚且,當照射一次X射線X1時,指示器17點亮為紅色。
像這樣,在本實施方式的螢光X射線分析裝置1中,具備能夠對試料室部6的上部的至少前半部分進行開閉的門部7,X射線源3和檢測器4被配置於比門部7後側,因此,藉由試料室部6前部的上方的門部7來得到大的開口部,試料臺2上的試料的視認性提高,試料的測定對位變得容易。亦即,以在試料室部6後部配置X射線源3和檢測器4(從試料臺2中央向後方偏移)並在空著的試料室部6前部之上設置門部7的方式,從而試料臺2前部的上方能夠開口得大,試料臺2上的試料的位置觀
察區域(圖2所示的陰影區域)變寬。
尚且,蓋部不僅可以採用圖3所示的前後的偏移,還可以採用左右非對稱。亦即,蓋部可以被配置於相對於前視試料室部時的中央(左右方向的中央)左側或右側,遮蔽容器和蓋部為左右非對稱的配置。
與此相伴,X射線發生源3和檢測器4也移動。此外,蓋部為左右非對稱,由此,能夠在遮蔽容器5的後部(門部7的後方)產生空出空間,在該空出空間設置顯示部等,由此,例如也能夠使作為大型印刷基板測定用的螢光X射線分析裝置的設置空間變小。
此外,以打開門部7的方式,從而試料室部6前部的上方開口得大,因此,即使為大型印刷基板等試料,也能夠不犧牲操作性而容易地出入。更進一步,由於試料室部6前部的上部利用門部可以開閉,所以在維護時如以往設備那樣取下大型的框體(遮蔽容器)等的製程不需要。
而且,在門部7形成有由透明板8塞住的窗部7a,因此,即使為關閉門部7的狀態,也能夠從窗部7a目視設置於試料臺2的試料的測定位置。
更進一步,也能夠在關閉了門部7的狀態下,照射導引光G,使試料臺2可動,進行試料測定位置的微調整。
此外,當關閉門部7時,遮蔽容器5為密閉狀態,使X射線源3開的分析時的被照射防止或抑制效果高,能夠安全地進行螢光X射線分析。
此外,具備作為遮蔽容器5的上部並且設置於門部7的後側而與遮蔽容器5連結的蓋部9、以及能夠使X射線源3和檢測器4上下動並且能夠從遮蔽容器5內向蓋部9內移動X射線源3和檢測器4的上下移動機構10,因此,能夠在將試料搬出入於試料室部6時利用上下移動機構10使X射線源3和檢測器4退避到蓋部9內,作業性提高,試料的出入變得容易。
更進一步,蓋部9能夠在收納有X射線源3和檢測器4的狀態下對至少一部分進行開閉,因此,以打開蓋部9的方式,從而能夠提高X射線源3和檢測器4的取出、安裝和維護等的作業性。
而且,當開閉感測機構11感測到打開了門部7時,上下移動機構10使X射線源3和檢測器4向蓋部9移動,因此,在打開了門部7時,X射線源3和檢測器4自動地退避到蓋部9,由此,能夠防止在設置試料時忘記退避。
更進一步,當試料感測機構12感測到試料臺2上的試料並且開閉感測機構11感測到關閉了門部7時,上下移動機構10使X射線源3和檢測器4移動到遮蔽容器5內的規定高度位置,因此,只要在將試料載於試料臺2之後關閉門部7,X射線源3和檢測器4就自動地下降,能夠進行高度方向的大致對位。因此,只要在測定時微細的對位就可以,能夠省略長的行程(stroke)的移動,得到高的便利性,並且能夠謀求時間縮短化。
此外,在蓋部9設置有能夠對從X射線源3照射一次X射線X1的開/關進行視認的指示器17,因此,能夠明確地監視裝置的工作狀況。
此外,門部7在後端部具有鉸鏈部7c,能夠從前面側開口,在門部7的前表面設置有把手部7b,因此,將手指掛於把手部7b來使門部的先端部上下,由此,能夠容易地進行開閉。
尚且,本發明的技術範圍不限定於上述實施方式,能夠在不脫離本發明的主旨的範圍內施加各種變更。
例如,在上述實施方式中,應用於用波高分析器來測定X射線的能量和強度的能量色散方式的螢光X射線分析裝置,但是也可以應用於經由分光結晶對螢光X射線進行分光來測定X射線的波長和強度的波長色散方式的螢光X射線分析裝置。
此外,在打開門部7來進行試料的搬出入時,也可以手動地進行X射線源3和檢測器4的退避或者關閉門部7來開始螢光X射線分析之前的粗位置調整。
Claims (8)
- 一種螢光X射線分析裝置,其中,具備:試料臺,具有能夠設置試料的載置面;X射線源,配置在對前述試料照射一次X射線的照射位置的正上方,對前述試料照射一次X射線;檢測器,對從被照射前述一次X射線後的前述試料產生的螢光X射線進行檢測;以及遮蔽容器,至少收納前述試料臺、前述X射線源和前述檢測器;前述遮蔽容器具備:試料室部,收納前述試料臺;以及門部,能夠對前述試料室部的上部的至少前半部分進行開閉;前述X射線源和前述檢測器被配置在前述門部的後側;更具備:蓋部,設置在前述遮蔽容器的上部即前述門部的後側並且與前述遮蔽容器連結;以及上下移動機構,能夠上下移動前述X射線源和前述檢測器,能夠將前述X射線源和前述檢測器從前述遮蔽容器內向前述蓋部內移動。
- 如請求項1之螢光X射線分析裝置,其中,在前述門部形成有由透明板擋住的窗部。
- 如請求項1或2之螢光X射線分析裝置,其中,前述蓋部相對於從前面觀察前述試料室部時的中央被配置在左側或右側;前述遮蔽容器和前述蓋部為左右非對稱的配置。
- 如請求項1或2之螢光X射線分析裝置,其中,前述蓋部能夠以收納有前述X射線源和前述檢測器的狀態對至少一部分進行開閉。
- 如請求項1或2之螢光X射線分析裝置,其中,具備感測前述門部的開閉之開閉感測機構;前述上下移動機構當前述開閉感測機構感測到前述門部被打開時,使前述X射線源和前述檢測器向前述蓋部移動。
- 如請求項5之螢光X射線分析裝置,其中,具備試料感測機構,前述試料感測機構感測在前述試料臺設置前述試料的情況;當前述試料感測機構感測到前述試料臺上的前述試料並且前述開閉感測機構感測到前述門部被關閉時,前述上下移動機構使前述X射線源和前述檢測器移動到前述遮蔽容器內的規定高度位置。
- 如請求項1或2之螢光X射線分析裝置,其中,在前述蓋部設置有能夠對從前述X射線源照射一次X射線的開/關進行觀察的指示器。
- 如請求項1或2之螢光X射線分析裝置,其中,前述門部在後端部具有鉸鏈部,能夠從前表面側開口,在前述門部的前表面設置有把手部或凹部。
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