WO2015079535A1 - Ｘ線分析装置およびｘ線分析方法 - Google Patents

Ｘ線分析装置およびｘ線分析方法 Download PDF

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ray
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桂次郎 鈴木
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株式会社島津製作所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence

Definitions

  • the present invention relates to an energy dispersive X-ray analyzer that measures an element contained in an object to be measured and its content.
  • fluorescent X-rays characteristic X-rays
  • the intershell transition energy of atoms is already known for various elements, and shows an element-specific value.
  • the energy dispersive X-ray analyzer analyzes the elements contained in the sample and their contents by detecting such fluorescent X-rays (see Patent Document 1).
  • the X-ray analyzer outputs, as a measurement result, a spectrum in which the horizontal axis indicates the energy of fluorescent X-rays and the vertical axis indicates the number of counts of fluorescent X-rays detected per unit time. .
  • the spectrum peaks corresponding to various intershell transitions of various elements appear, and the peak width increases as the energy becomes higher. This is because the energy resolution ⁇ E of the detector is in the relationship of equation (1), where K is a constant, where E is the energy of incident X-rays to the detector (see Non-Patent Document 1).
  • Patent Document 2 proposes a signal processing system having a plurality of filters that can obtain desired characteristics having different energy resolutions as filtering results.
  • the signal processing system of Patent Document 2 measures a time interval of detection pulses corresponding to the arrival of X-rays, selects a peaking time corresponding to the time interval, and applies a filter corresponding to the selected peaking time to obtain a spectrum.
  • the energy resolution of the obtained spectrum changes according to the length of the peaking time.
  • the “peaking time” is a unit time for averaging the energy of X-rays detected by a semiconductor detector such as an SDD (Silicon Drift Detector).
  • elements corresponding to peaks that are close to each other on the energy axis of a spectrum may be specified as a measurement target. In this case, it is required to increase the energy resolution in order to clearly distinguish adjacent peaks.
  • Patent Document 2 it is possible to change the energy resolution stepwise by changing the filter to be selected.
  • the peaking time can be selected only within the range of the filter prepared in advance, they are close to each other on the energy axis of the spectrum. There may be overlap in the peaks. As a result, peak separation becomes insufficient, and it is not possible to correctly identify the element from which the detected fluorescent X-ray originates, and the peak intensities of other adjacent elements are included in the peak intensity of the measurement target element for quantification As a result, there is a problem that a large amount of the content of the element to be measured is estimated. Further, in order to obtain a wide energy resolution, there is a problem that the number of filters becomes enormous and the signal processing system becomes complicated.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an X-ray analyzer that allows the user to specify the degree of peak separation in the energy axis direction of the spectrum.
  • An X-ray analyzer which has been made to solve the above problems, a) an X-ray source that emits X-rays toward the sample; b) a detection unit that outputs a detection signal when detecting fluorescent X-rays emitted from the sample; c) a signal processing unit that generates a spectrum with the horizontal axis as energy from the detection signal; d) Based on the designation by the user of the measurement target peak on the spectrum corresponding to the measurement target element and the index value indicating the degree of separation between the measurement target peak and the nearest peak, at the energy position of the measurement target peak A resolution determining unit for determining a specified energy resolution; e) a storage unit that holds the relationship between the peaking time of the detection unit and the energy resolution at a predetermined energy position; f) a peaking time determination unit that determines a specified peaking time corresponding to the specified energy resolution using a relationship between the peaking time and an energy resolution at a predetermined energy position; Is provided.
  • the X-ray analyzer further includes: g) A control unit may be provided for controlling the amount of current supplied to the X-ray source so that the time interval of the detection signal is longer than the specified peaking time.
  • the X-ray analysis method made to solve the above-described problems, a) emitting X-rays toward the sample; b) generating a spectrum with energy on the horizontal axis from the detection signal of fluorescent X-rays emitted from the sample; c) Based on the specification by the user of the measurement target peak on the spectrum corresponding to the measurement target element and the index value indicating the degree of separation between the measurement target peak and the nearest peak, at the energy position of the measurement target peak Determining a designated energy resolution; d) determining a designated peaking time corresponding to the designated energy resolution using a relationship between the peaking time and the energy resolution at a predetermined energy position; including.
  • the X-ray analysis method further includes: e) There may be a step of controlling the amount of current supplied to the X-ray source so that the time interval of the detection signal becomes longer than the specified peaking time.
  • the step of determining the designated peaking time may include a calculation step of converting the designated energy resolution at the energy position of the measurement target peak into the energy resolution at the predetermined energy position.
  • the “index value” is, for example, as shown schematically in FIG. 4, between the measurement target peak 41 and the nearest peak 42 of the half-value half width (HWHM) d on the side close to the nearest peak 42 of the measurement target peak 41. It is a numerical value (d / L) based on the distance L, and the smaller the value, the more the peaks are separated.
  • the peak that can be separated as expected by the user because the specified peaking time is determined based on the measurement target peak specified by the user and the index value indicating the degree of separation between the measurement target peak and the nearest peak. Can be obtained. Therefore, since the user can specify the energy resolution so that the problem of insufficient peak separation does not occur, it is possible to correctly identify which element the detected fluorescent X-ray is derived from, and the inclusion of the element to be measured The amount can be estimated correctly.
  • the schematic block diagram of the X-ray analyzer of a present Example The block diagram explaining the function which the X-ray analyzer of a present Example has.
  • the X-ray analyzer 10 of the present embodiment includes an X-ray tube 11, a sample stage 12, a detection unit 13, a signal processing unit 14, a computer 15, and a high-voltage power supply 16.
  • a rhodium tube is used as the X-ray tube 11.
  • the detection unit 13 is arranged at a position where the fluorescent X-rays radiated from the sample can be detected, and includes a semiconductor detector SDD (Silicon Drift Detector) and a preamplifier that outputs a detection signal corresponding to the arrival of the X-ray.
  • SDD Silicon Drift Detector
  • the X-ray analysis apparatus 10 of this embodiment displays a periodic table on the screen of an output device 27 such as a display that is a peripheral device of the computer 15, and inputs an element to be measured to the user using a mouse or the like that is a peripheral device of the computer 15. It is designated via the device 26.
  • the user may designate a plurality of elements as elements to be measured, such as constituent elements of the sample and elements expected to be included in the sample. In this embodiment, an example in which Fe, Mn, and Sn are designated as measurement target elements is shown.
  • the energy position of fluorescent X-rays such as K ⁇ rays corresponding to the measurement target element is specified, and thus the peak of the energy position on the spectrum is designated as the measurement target peak (step S1).
  • the X-ray analysis apparatus 10 of the present embodiment may detect fluorescent X-rays that appear at energy positions different from K ⁇ rays such as L ⁇ rays, depending on the element, instead of K ⁇ rays.
  • the computer 15 causes the user to designate a “peak separation degree” that represents the degree of separation between the peak to be measured and the nearest peak that the user expects from the spectrum of the fluorescent X-ray analysis result (step S2).
  • the “peak resolution” corresponds to the “index value” in the present application, and is the numerical value described above with reference to FIG.
  • the computer 15 displays a field for inputting the numerical value of the peak separation degree on the screen of the output device 27 and allows the user to input via the input device 26 such as a keyboard which is a peripheral device of the computer 15.
  • the method for accepting designation of the peak separation degree is not limited to this, and the peak separation degree candidate list is displayed on the screen of the output device 27 and the user can select from the candidate list via the input device 26 such as a mouse.
  • An image diagram as shown in FIG. 4 is displayed on the screen of the output device 27 to show the specific degree of separation of the spectrum of the peak to be measured and the nearest peak according to the numerical value of “peak separation degree”, and to the user. It is good also as a structure shown clearly.
  • the above example shows an example in which the peak separation degree is set to 0.25 so that the user does not overlap the peaks of the peaks of the spectrum of the fluorescent X-ray analysis result.
  • the resolution determination unit 22 of the computer 15 determines the energy of the nearest peak at which the distance between the measurement target peak energy position and the measurement target peak is the shortest.
  • the position information is read from the storage unit 23.
  • this processing is performed for the measurement target peaks corresponding to the respective measurement target elements.
  • the measurement target peak is Fe K ⁇ ray (6.40 keV)
  • the nearest peak is Mn.
  • the K ⁇ line (5.90 keV).
  • the energy resolution required to realize the peak resolution specified by the user from the value of the difference between the energy positions of the peak to be measured and the nearest peak and the value of “peak resolution” (referred to as specified energy resolution) Is calculated (step S3).
  • the peaking time determination unit 24 of the computer 15 converts the designated energy resolution into a resolution at a predetermined energy position and uses the SDD used in the detection unit 13 stored in the storage unit 23.
  • the designated peaking time is determined from the relationship between the peaking time and the energy resolution at a predetermined energy position (step S4).
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the peaking time and the energy resolution at the energy position of 5.90 keV in the SDD disclosed in Non-Patent Document 2.
  • the storage unit 23 stores the relationship between the peaking time of the SDD as shown in FIG. 5 and the energy resolution at a predetermined energy position, and the predetermined energy position is 5.90 keV.
  • the specified peaking time may become very long or very short. If the specified peaking time is very long, measurement results cannot be obtained indefinitely. If the designated peaking time is very short, a large amount of current must flow through the X-ray tube 11 in order to realize the peaking time. In other words, there are device limitations such as the performance limit of the energy resolution of the SDD used and the current capacity of the X-ray tube 11.
  • the peaking time determination unit 24 uses the energy resolution close to the performance limit and the current amount close to the apparatus limit when the designated peaking time determined by the above method enters the first forbidden band 51 and the second forbidden band 52.
  • the designated peaking time may be modified and designated so as to be substituted.
  • the control unit 25 of the computer 15 controls the amount of current supplied to the X-ray tube 11 that is an X-ray source connected to the high-voltage power supply 16 to a predetermined amount of current described later.
  • Set (step S5) the X-ray tube 11 irradiates the sample provided on the sample stage 12 with X-rays, and starts detection of fluorescent X-rays emitted from the sample by the SDD of the detection unit 13.
  • the preamplifier of the detection unit 13 outputs a staircase waveform whose height changes according to the energy of the X-rays detected by the SDD.
  • the step of the staircase waveform corresponds to the detection signal of the present application.
  • the X-ray dose radiated from the X-ray tube 11 is also increased or decreased.
  • the amount of fluorescent X-rays emitted from the sample increases and decreases in the same manner, and the time interval of the detection signal indicating that fluorescent X-rays are detected by SDD also increases and decreases in the same manner.
  • the control unit 25 controls the amount of current supplied to the X-ray tube 11 so that the detection signal time interval is 1.2 times the specified peaking time, for example, in order to reliably avoid pileup.
  • the current amount is set as a predetermined current amount.
  • the amount of fluorescent X-rays emitted by setting the amount of current supplied to the X-ray tube 11 depends on the thickness and surface condition of the sample. While scanning the current amount, the time interval of the fluorescent X-ray detection signal detected by the SDD is monitored to determine a predetermined current amount. However, when targeting a plurality of samples under the same conditions, or when targeting a sample that has been measured in the past, such a trial scan of the current amount is omitted and stored in the storage unit 23 in advance.
  • the predetermined current amount may be determined from the relationship between the current amount of the X-ray tube and the detection frequency of fluorescent X-rays.
  • the signal processing unit 14 generates a spectrum with the horizontal axis as energy from the step waveform output from the detection unit 13 according to the height of the step (step S6).
  • the control unit 25 of the computer 15 controls the signal processing unit 14 so that the peaking time used when generating the spectrum becomes the designated peaking time.
  • the computer 15 displays the spectrum as shown in FIG. 3 generated in this way on the screen of the output device 27 and shows the result of the fluorescent X-ray analysis to the user. With such a procedure, the analysis of the X-ray analyzer of the present embodiment is completed.
  • the “peak separation degree” indicating the degree of separation between the measurement target peak corresponding to the measurement target element and the spectrum of the fluorescent X-ray analysis result expected from the measurement target peak and the nearest peak is obtained.
  • the index value is specified, but the measurement conditions such as the amount of current of the X-ray tube 11 and the X-ray irradiation time are not specified.
  • the measurement conditions a current amount of an X-ray source such as an X-ray tube, an X-ray irradiation time, etc.
  • a rhodium tube is used as an X-ray tube
  • Mo tube or Cu tube may be used as the X-ray tube.
  • X-rays generated by hitting the target with thermoelectrons emitted from the filament may be used as the X-ray source.
  • the storage unit 23 stores only the relationship between the peaking time of the SDD of the detection unit 13 and the energy resolution at a predetermined energy position, and the specified energy resolution at the energy position of the measurement target peak
  • the description has been given using the example in which the calculation for converting to the energy resolution at the predetermined energy position is performed to determine the designated peaking time, the present invention is not limited to this, and the peaking time and energy at the arbitrary energy position are stored in the storage unit 23.
  • the relationship of resolution is stored, and the specified peaking time may be determined by reading the data stored in the storage unit without depending on the conversion calculation.
  • the control unit 17 may be provided as a unit having the resolution determination unit 22, the storage unit 23, and the peaking time determination unit 24 independently from the computer 18 and communicate with the computer 18.
  • the X-ray analysis apparatus 70 includes an X-ray tube 11, a sample stage 12, a detection unit 13, a signal processing unit 14, a high-voltage power supply 16, and a control unit 17, and does not include the computer 18 in its category. .
  • the computer 15 includes the resolution determination unit 22, the storage unit 23, the peaking time determination unit 24, and the control unit 25, for example, all of these should be sized to be mounted on an external expansion board of the computer 15.
  • the X-ray analysis apparatus 70 according to the modification includes the control unit 17 as a separate unit from the computer 18, such a restriction is eliminated.
  • the X-ray analysis apparatus 70 does not include the computer 18, the user can freely select the computer 18 to use the X-ray analysis apparatus 70, and a highly versatile X-ray analysis apparatus can be provided.

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Abstract

　スペクトルのエネルギー軸方向におけるピークの分離の程度をユーザが指定することを可能としたＸ線分析装置を提供することを課題とする。Ｘ線を試料に向けて出射するＸ線源と、試料から放射される蛍光Ｘ線を検出すると検知信号を出力する検出部１３と、検知信号から、横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する信号処理部１４と、測定対象元素に対応するスペクトル上の測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値のユーザによる指定に基づき、測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を決定する分解能決定部２２と、検出部のピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を保持する記憶部２３と、指定エネルギー分解能に対応する指定ピーキングタイムを、ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を用いて決定するピーキングタイム決定部２４とを備えるＸ線分析装置を提供する。

Description

Ｘ線分析装置およびＸ線分析方法
　本発明は、被測定物に含まれる元素とその含有量を測定するエネルギー分散型Ｘ線分析装置に関する。
　Ｘ線を試料に照射すると、試料を構成する原子の殻間遷移エネルギーに等しいエネルギーを有する蛍光Ｘ線（特性Ｘ線）が発生する。原子の殻間遷移エネルギーは様々な元素について既に知られており、元素固有の値を示す。エネルギー分散型Ｘ線分析装置は、このような蛍光Ｘ線を検出することで、該試料に含まれる元素とその含有量を解析する（特許文献１参照）。
　Ｘ線分析装置は、図３に模式的に示すように、横軸を蛍光Ｘ線のエネルギー、縦軸を検出した蛍光Ｘ線の単位時間当たりのカウント数で表したスペクトルを測定結果として出力する。スペクトルには、様々な元素の様々な殻間遷移に対応したピークが現れるが、そのピーク幅は高エネルギー側になるにつれて大きくなる。これは、検出器のエネルギー分解能ΔEが、検出器への入射Ｘ線のエネルギーをEとすると、Kを定数として、式（１）の関係にあるためである（非特許文献１参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　特許文献２には、異なるエネルギー分解能を持つ所望の特性をフィルタリング結果として得ることができるフィルタを複数有する信号処理系が提案されている。特許文献２の信号処理系は、Ｘ線到来に対応する検知パルスの時間間隔を測定して、該時間間隔に対応するピーキングタイムを選択し、選択したピーキングタイムに対応するフィルタを適用してスペクトルを得るものであり、ピーキングタイムの長さに応じて、得られるスペクトルのエネルギー分解能が変わる。「ピーキングタイム」は、ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）などの半導体検出器が検出したＸ線のエネルギーを平均化する単位時間のことである。
特開２０１３－１６４３３７号公報 特表２００８－５０１９５４号公報
合志陽一、佐藤公隆著「エネルギー分散型Ｘ線分析　半導体検出器の使い方」学会出版センター, 1989年6月, pp.9-10 Amptek社ホームページ,[平成25年9月25日検索],インターネット<URL:http://www.amptek.com/drift.html>
　エネルギー分散型Ｘ線分析装置で、スペクトルのエネルギー軸上で互いに近接するピークに対応する元素を測定対象として指定する場合がある。この場合、近接するピークを明確に区別するため、エネルギー分解能を高めることが求められる。
　特許文献２では、選択するフィルタを変えることでエネルギー分解能を段階的に変えることが可能だが、予め用意されたフィルタの範囲内でしかピーキングタイムを選択できないため、スペクトルのエネルギー軸上で互いに近接するピークに重なりが生じる場合がある。これにより、ピーク分離が不十分となり、検出された蛍光Ｘ線がどの元素に由来するか正しく特定できない問題や、近接する他の元素のピークの裾を測定対象元素のピーク強度に含めて定量化することで、測定対象元素の含有量を多く見積もってしまう問題がある。また、広範なエネルギー分解能を得るためには、フィルタ数が膨大になり、信号処理系が複雑になってしまうという問題もある。
　本発明が解決しようとする課題は、スペクトルのエネルギー軸方向におけるピークの分離の程度をユーザが指定することを可能としたＸ線分析装置を提供することである。
　上記課題を解決するために成された本発明に係るＸ線分析装置は、
　a)Ｘ線を試料に向けて出射するＸ線源と、
　b)前記試料から放射される蛍光Ｘ線を検出すると検知信号を出力する検出部と、
　c)前記検知信号から、横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する信号処理部と、
　d)測定対象元素に対応する前記スペクトル上の測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値のユーザによる指定に基づき、前記測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を決定する分解能決定部と、
　e)前記検出部のピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を保持する記憶部と、
　f)前記指定エネルギー分解能に対応する指定ピーキングタイムを、前記ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を用いて決定するピーキングタイム決定部と、
を備える。
　上記Ｘ線分析装置は、さらに、
　g)前記検知信号の時間間隔が前記指定ピーキングタイムよりも長くなるように、前記Ｘ線源に供給する電流量を制御する制御部を備えていても良い。
　また、上記課題を解決するために成された本発明に係るＸ線分析方法は、
　a)Ｘ線を試料に向けて出射する工程と、
　b)前記試料から放射される蛍光Ｘ線の検知信号から、横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する工程と、
　c)測定対象元素に対応する前記スペクトル上の測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値のユーザによる指定に基づき、前記測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を決定する工程と、
　d)前記指定エネルギー分解能に対応する指定ピーキングタイムを、ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を用いて決定する工程と、
を含む。
　上記Ｘ線分析方法は、さらに、
　e)前記検知信号の時間間隔が前記指定ピーキングタイムよりも長くなるように、前記Ｘ線源に供給する電流量を制御する工程を有していても良い。
　指定ピーキングタイムを決定する工程が、測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能に換算する計算工程を含んでいても良い。
　「指標値」は、たとえば、図４に概略的に示すように、測定対象ピーク４１の最近接ピーク４２に近い側の半値半幅（ＨＷＨＭ）ｄの、測定対象ピーク４１と最近接ピーク４２との距離Ｌを基準とした数値、（ｄ／Ｌ）であり、値が小さいほどピークが分離されていることを示すものである。
　ユーザが指定する測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値に基づいて、指定ピーキングタイムが決定されるため、ユーザが期待する通りにピーク分離できたスペクトルを得ることができる。したがって、ピーク分離が不十分となる問題が生じないエネルギー分解能となるようにユーザが指定することができるため、検出された蛍光Ｘ線がどの元素に由来するか正しく特定でき、測定対象元素の含有量を正しく見積もることができる。
本実施例のＸ線分析装置の概略構成図。 本実施例のＸ線分析装置が有する機能を説明するブロック図。 Ｘ線分析装置の測定結果の一例を示す図。 指標値を説明する図。 半導体検出器のピーキングタイムとエネルギー分解能の関係を示すグラフ。 本実施例のＸ線分析方法を説明するフローチャート。 変形例のＸ線分析装置の概略構成図。
　以下、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
　本実施例のＸ線分析装置とその分析手順を図１～６を参照して説明する。
　本実施例のＸ線分析装置１０は、図１に示すように、Ｘ線管球１１、試料台１２、検出部１３、信号処理部１４、コンピュータ１５、および高圧電源１６で構成される。Ｘ線管球１１としてロジウム管球を用いる。検出部１３は、試料から放射された蛍光Ｘ線を検知可能な位置に配置され、半導体検出器であるＳＤＤ（Silicon Drift Detector）とＸ線到来に対応する検知信号を出力するプリアンプからなる。
　本実施例のＸ線分析装置１０は、コンピュータ１５の周辺機器であるディスプレイ等の出力装置２７の画面に周期表を表示し、測定対象元素をユーザにコンピュータ１５の周辺機器であるマウス等の入力装置２６を介して指定させる。ユーザは、試料の構成元素や試料に含まれると予想される元素など、複数の元素を測定対象元素として指定しても良い。本実施例では、Ｆｅ、ＭｎおよびＳｎを測定対象元素として指定した例を示す。
　測定対象元素が指定されると、該測定対象元素に対応するＫα線等の蛍光Ｘ線のエネルギー位置が特定されるため、スペクトル上の該エネルギー位置のピークが測定対象ピークとして指定される（ステップＳ１）。なお、本実施例のＸ線分析装置１０は、元素によっては、Ｋα線でなく、Ｌβ線等のＫα線とは異なるエネルギー位置に現れる蛍光Ｘ線を検出しても良い。
　次に、コンピュータ１５は、ユーザが蛍光Ｘ線分析結果のスペクトルに期待する、測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す「ピーク分離度」をユーザに指定させる（ステップＳ２）。「ピーク分離度」は本出願における「指標値」に該当し、図４を用いて先に説明した数値である。コンピュータ１５は、出力装置２７の画面にピーク分離度の数値を入力する欄を表示し、ユーザにコンピュータ１５の周辺機器であるキーボード等の入力装置２６を介して入力させる。なお、ピーク分離度の指定を受け付ける方法はこれに限られず、出力装置２７の画面にピーク分離度の候補リストを表示させ、ユーザが候補リストからマウス等の入力装置２６を介して選択しても良い。「ピーク分離度」の数値によって、測定対象ピークと最近接ピークのスペクトルの分離の程度が具体的にどのようになるか、図４のようなイメージ図を出力装置２７の画面に表示し、ユーザに分かりやすく示す構成としても良い。上述の例では、ユーザが蛍光Ｘ線分析結果のスペクトルの各ピークでピークの裾が互いに重ならないように、ピーク分離度を０．２５に設定した例を示す。
　ユーザにより測定対象ピークおよび「ピーク分離度」が指定されると、コンピュータ１５の分解能決定部２２は、測定対象ピークのエネルギー位置と、該測定対象ピークとの距離が最も短くなる最近接ピークのエネルギー位置の情報を記憶部２３から読み出す。測定対象元素が複数指定されている場合は、それぞれの測定対象元素に対応する測定対象ピークについて、この処理を行う。上述の例では、ＳｎのＫα線が（25.2keV）と他の元素に比べ大きく離れたエネルギー位置のピークとなることから、測定対象ピークがＦｅのＫα線（6.40keV）、最近接ピークがＭｎのＫα線（5.90keV)となる。そして、測定対象ピークと最近接ピークのエネルギー位置の差の値と「ピーク分離度」の値から、ユーザが指定したピーク分離度が実現するために必要となるエネルギー分解能（指定エネルギー分解能と呼ぶ）を計算する（ステップＳ３）。上述の例では、測定対象ピークと最近接ピークのエネルギー位置の差の値はＬ=｜6.40-5.90|keV=0.50keVとなり、ピーク分離度（ｄ／Ｌ）=０．２５から、ＦＷＨＭである指定エネルギー分解能ΔE’は、ΔE’=2ｄ=０．５Ｌ=250eVと決定される。
　指定エネルギー分解能が決定されると、コンピュータ１５のピーキングタイム決定部２４は、指定エネルギー分解能を所定のエネルギー位置での分解能に換算し、記憶部２３に記憶された検出部１３に使用しているＳＤＤのピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係から、指定ピーキングタイムを決定する（ステップＳ４）。図５は非特許文献２に開示されているＳＤＤの、ピーキングタイムと5.90keVのエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を示す図である。記憶部２３には、図５のようなＳＤＤのピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係が記憶されており、所定のエネルギー位置は5.90keVである。上述の例では、所定のエネルギー位置5.90keVにおける換算エネルギー分解能ΔE0’は、測定対象ピークのエネルギー位置6.40keVにおける指定エネルギー分解能ΔE’=250eVおよび式（１）から、ΔE0’=ΔE’×（5.90/6.40）0.5=240eVと計算される。そして、ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係から、指定ピーキングタイムが、上述の例では、０．６μｓと決定される。
　ユーザが指定したピーク分離度によっては、指定ピーキングタイムが非常に長くなってしまう場合や、非常に短くなってしまう場合がある。指定ピーキングタイムが非常に長いと、測定結果がいつまでたっても得られない。また、指定ピーキングタイムが非常に短いと、該ピーキングタイムを実現するために、Ｘ線管球１１の電流量を大量に流さなければならない。つまり、使用するＳＤＤのエネルギー分解能の性能限界や、Ｘ線管球１１の電流容量などの装置的な限界がある。
　これら性能限界や装置的な限界に対処するため、記憶部２３が検出部１３に使用しているＳＤＤのピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係に加え、これら性能限界や装置的な限界を、図５中に示した第１禁止帯域５１および第２禁止帯域５２として記憶していても良い。また、ピーキングタイム決定部２４は、上記方法で決定された指定ピーキングタイムが、第１禁止帯域５１および第２禁止帯域５２に入る場合に、性能限界に近いエネルギー分解能や装置限界に近い電流量で代用するように指定ピーキングタイムを修正して指定する構成としても良い。
　指定ピーキングタイムが決定されると、コンピュータ１５の制御部２５は、高圧電源１６に接続されたＸ線源であるＸ線管球１１に供給する電流量を制御し、後述する所定の電流量に設定する（ステップＳ５）。そして、Ｘ線管球１１からＸ線を試料台１２に設けられた試料に照射し、検出部１３のＳＤＤで試料から放射される蛍光Ｘ線の検出を開始する。検出部１３のＳＤＤがＸ線を検知すると、検出部１３のプリアンプは、ＳＤＤが検知したＸ線のエネルギーに応じて高さが変わる階段波形を出力する。階段波形の段差が本出願の検知信号に相当する。
　Ｘ線管球１１に流れる電流量を増減させると、Ｘ線管球１１から放射されるＸ線量（試料への入射Ｘ線量）も同様に増減する。これに伴い、試料から放射される蛍光Ｘ線の放射量も同様に増減し、蛍光Ｘ線がＳＤＤで検知されたことを示す検知信号の時間間隔も同様に増減する。ＳＤＤのピーキングタイム中に複数回蛍光Ｘ線がＳＤＤに入射すると、蛍光Ｘ線のエネルギーを算出できなくなってしまうパイルアップと呼ばれる現象が生じてしまうため、検知信号の時間間隔はピーキングタイムよりも長いことが望ましい。
　制御部２５は、パイルアップを確実に避けるために、一例として検知信号の時間間隔が指定ピーキングタイムの1.2倍の時間になるように、Ｘ線管球１１に供給する電流量を制御し、当該電流量を所定の電流量として設定する。Ｘ線管球１１に供給する電流量をどのくらいに設定すればどれだけの蛍光Ｘ線が放射されるかは、試料の厚さや表面状態等に依存するため、本測定に入る前に試行的に電流量を走査しつつ、ＳＤＤで検知される蛍光Ｘ線の検知信号の時間間隔をモニターして所定の電流量を決定する。ただし、同一条件の複数の試料を対象とする場合や、過去に測定実績のある試料を対象とする場合、このような試行的な電流量の走査を省き、あらかじめ記憶部２３に記憶しておいたＸ線管球の電流量と蛍光Ｘ線の検出頻度の関係から所定の電流量を決定しても良い。
　信号処理部１４は、検出部１３から出力された階段波形から、段差の高さに応じて横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する（ステップＳ６）。コンピュータ１５の制御部２５は、該スペクトルを生成する際に用いるピーキングタイムが指定ピーキングタイムとなるように信号処理部１４を制御する。コンピュータ１５は、このように生成された図３のようなスペクトルを、出力装置２７の画面に表示し、蛍光Ｘ線分析結果をユーザに示す。このような手順で、本実施例のＸ線分析装置の分析が完結する。
　上述したように、ユーザが測定対象元素に対応する測定対象ピークと、蛍光Ｘ線分析結果のスペクトルに期待する、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す「ピーク分離度」なる指標値を指定するが、Ｘ線管球１１の電流量やＸ線照射時間等の測定条件は指定しない。また、Ｘ線分析装置のユーザが、現実的な測定時間で満足できるエネルギー分解能を有する測定結果が得られる測定条件（Ｘ線管球などのＸ線源の電流量、Ｘ線照射時間など）を予め実験的に決定する必要がない。
　本実施例では、ロジウム管球をＸ線管球として用いる場合を説明したが、本発明はこれに限られない。Ｍｏ管球やＣｕ管球をＸ線管球として用いても良い。また、Ｘ線管球に代えて、フィラメントから放出される熱電子をターゲットに当てることにより発生するＸ線をＸ線源として用いても良い。
　また、本実施例では、記憶部２３が検出部１３のＳＤＤのピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係のみを記憶しており、測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を前記所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能に換算する計算を行って指定ピーキングタイムを決定する例を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、記憶部２３が任意のエネルギー位置におけるピーキングタイムとエネルギー分解能の関係を記憶しており、換算する計算に依らず、記憶部に記憶されたデータを読み出して指定ピーキングタイムを決定する構成としても良い。
　上記実施例の変形例を図７を参照して説明する。上記実施例では、図１及び図２に示すように、コンピュータ１５が分解能決定部２２、記憶部２３、ピーキングタイム決定部２４および制御部２５を備えるＸ線分析装置の例を説明したが、図７に示すように、制御部１７が分解能決定部２２、記憶部２３及びピーキングタイム決定部２４を有するユニットとしてコンピュータ１８から独立して設けられ、コンピュータ１８と通信する構成であってもよい。この構成において、Ｘ線分析装置７０は、Ｘ線管球１１、試料台１２、検出部１３、信号処理部１４、高圧電源１６、及び制御部１７で構成され、コンピュータ１８をその範疇に含まない。
　コンピュータ１５が分解能決定部２２、記憶部２３、ピーキングタイム決定部２４および制御部２５を備えるＸ線分析装置１０では、例えばこれら全てをコンピュータ１５の外付け拡張ボードに搭載可能な大きさにすること等の制約があるが、変形例のＸ線分析装置７０はコンピュータ１８とは別ユニットとして制御部１７を備えるため、このような制約がなくなる。また、Ｘ線分析装置７０はコンピュータ１８を含まないため、ユーザがコンピュータ１８を自由に選択してＸ線分析装置７０を使用することができ、汎用性が高いＸ線分析装置を提供できる。
１０、７０…Ｘ線分析装置
１１…Ｘ線管球
１２…試料台
１３…検出部
１４…信号処理部
１５、１８…コンピュータ
１６…高圧電源
１７、２５…制御部
２２…分解能決定部
２３…記憶部
２４…ピーキングタイム決定部
２６…入力装置
２７…出力装置
４１…測定対象ピーク
４２…最近接ピーク
５１、５２…禁止帯域

Claims (6)

  1. 　a)Ｘ線を試料に向けて出射するＸ線源と、
    　b)前記試料から放射される蛍光Ｘ線を検出すると検知信号を出力する検出部と、
    　c)前記検知信号から、横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する信号処理部と、
    　d)測定対象元素に対応する前記スペクトル上の測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値のユーザによる指定に基づき、前記測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を決定する分解能決定部と、
    　e)前記検出部のピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を保持する記憶部と、
    　f)前記指定エネルギー分解能に対応する指定ピーキングタイムを、前記ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を用いて決定するピーキングタイム決定部と、
    　を備えるＸ線分析装置。
  2. 　さらに、
    　f)前記検知信号の時間間隔が前記指定ピーキングタイムよりも長くなるように、前記Ｘ線源に供給する電流量を制御する制御部
    　を備える、請求項１に記載のＸ線分析装置。
  3. 　前記指定ピーキングタイムが、前記測定対象ピークのエネルギー位置での前記指定エネルギー分解能を前記所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能に換算する計算を行って決定される、請求項１または２に記載のＸ線分析装置。
  4. 　a)Ｘ線を試料に向けて出射する工程と、
    　b)前記試料から放射される蛍光Ｘ線の検知信号から、横軸をエネルギーとしたスペクトルを生成する工程と、
    　c)測定対象元素に対応する前記スペクトル上の測定対象ピークと、該測定対象ピークと最近接ピークとの分離の程度を表す指標値のユーザによる指定に基づき、前記測定対象ピークのエネルギー位置での指定エネルギー分解能を決定する工程と、
    　d)前記指定エネルギー分解能に対応する指定ピーキングタイムを、ピーキングタイムと所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能の関係を用いて決定する工程と、
    を有するＸ線分析方法。
  5. 　さらに、
    　e)前記検知信号の時間間隔が前記指定ピーキングタイムよりも長くなるように、前記Ｘ線源に供給する電流量を制御する工程
    　を有する請求項４に記載のＸ線分析方法。
  6. 　前記指定ピーキングタイムを決定する工程が、前記測定対象ピークのエネルギー位置での前記指定エネルギー分解能を前記所定のエネルギー位置でのエネルギー分解能に換算する計算工程を含む、請求項４または５に記載のＸ線分析方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3327600A3 (en) * 2016-11-28 2018-07-11 Shimadzu Corporation Sample analysis system
US10539520B2 (en) 2016-04-21 2020-01-21 Shimadzu Corporation Sample-analyzing system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10318946A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Shimadzu Corp エネルギー分散型ｘ線分析装置
JP2008501954A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 ウィリアム ケイ ウォーバートン Ｘ線及び核分光システムにおける検出限界を向上するための方法及び装置
JP2012508379A (ja) * 2008-11-04 2012-04-05 サーモ ニトン アナライザーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｘ線検出器のシェーピング時間の動的変更

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10318946A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Shimadzu Corp エネルギー分散型ｘ線分析装置
JP2008501954A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 ウィリアム ケイ ウォーバートン Ｘ線及び核分光システムにおける検出限界を向上するための方法及び装置
JP2012508379A (ja) * 2008-11-04 2012-04-05 サーモ ニトン アナライザーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｘ線検出器のシェーピング時間の動的変更

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10539520B2 (en) 2016-04-21 2020-01-21 Shimadzu Corporation Sample-analyzing system
EP3327600A3 (en) * 2016-11-28 2018-07-11 Shimadzu Corporation Sample analysis system
US10916334B2 (en) 2016-11-28 2021-02-09 Shimadzu Corporation Sample analysis system

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