[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhre und ein Röntgenanalysegerät, welche zum Beispiel in einem Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom energiedispersiven Typ und vorteilhaft in einem kleingebauten und leichten Röntgenfluoreszenzanalysegerät mit der handlichen und tragbaren Bauweise verwendet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
[0002] Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse wird eine qualitative oder eine quantitative Analyse einer Probe durchgeführt, durch die Bestrahlung der Probe durch die primäre Röntgenstrahlung, welche von einer Röntgenstrahlungsquelle abgestrahlt wird, und die Detektierung der Röntgenfluoreszenzstrahlung, welche von der Probe abgestrahlt wird, durch einen Röntgenstrahlungsdetektor, wobei das Energiespektrum der Röntgenfluoreszenzstrahlung erhalten wird. Die Röntgenfluoreszenzanalyse wird in der Schritt-/Qualitätskontrolle breit eingesetzt, weil die Probe zerstörungsfrei und speditiv analysiert werden kann.
[0003] Bei den Röntgenfluoreszenzanalyseverfahren gibt es einen wellenlängendispersiven Typ mit der Messung der Wellenlänge und der Intensität der Röntgenstrahlung, und einen energiedispersiven Typ mit der Detektierung der Röntgenfluoreszenzstrahlung durch ein Halbleiterdetektierungselement ohne Dispersion der Röntgenfluoreszenzstrahlung, und der Messung der Energie und der Intensität der Röntgenstrahlung durch eine Pulshöhenanalyseeinheit.
[0004] Im Stand der Technik, zum Beispiel in der Patentschrift 1 (JP-A-8-115 694), wird, um die Empfindlichkeit der Röntgenfluoreszenzstrahlung zu begünstigen, der Versuch unternommen, die Röntgenröhre und die Röntgenanalyseeinheit in der Nähe der Probe zu bilden, indem in der Röntgenröhre ein Auslassfenster vorgesehen wird, um die darin verlaufende Röntgenfluoreszenzstrahlung nach aussen zu bringen.
[0005] Darüber hinaus wird, wie in der Patentschrift 2 (Japanisches Patent Nr. 3 062 685) beschrieben, durch eine kleine Bauweise der Röntgenröhre und der Röntgenanalyseeinheit ein Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom energiedispersiven Typ mit der handlichen Bauweise zur Verfügung gestellt.
[0006] Gemäss dem oben beschriebenen Stand der Technik ist das folgende Problem noch vorhanden.
[0007] Obwohl beispielsweise gemäss dem Röntgenstrahlungsanalysegerät, welches in der Patentschrift 1 beschrieben ist, ein bedeutender Effekt zur Begünstigung der Detektierungsempfindlichkeit durch die Anordnung der Röntgenröhre und des Röntgenstrahlungsdetektors in der Nähe der Probe erreicht wird, werden die Röntgenröhre und der Röntgenstrahlungsdetektor jeweils mit einer oder mehreren konstanten Grössen zur Verfügung gestellt, und deshalb besteht eine Grenze beim Aufstellen der Röntgenröhre und des Röntgenstrahldetektors in der Nähe der Probe.
[0008] Darüber hinaus, obwohl eine noch kleinere und noch leichtere Bauweise benötigt wird, nehmen gemäss dem Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom energiedispersiven Typ mit der handlichen Bauweise aus dem Stand der Technik die Röntgenröhre und der Röntgenstrahlungsdetektor den grössten Teil des Volumens und der Masse beim Bau des Geräts ein, und deshalb entsteht gemäss dem Stand der Technik eine Grenze zum Erreichen einer noch kleineren und noch leichteren Bauweise.
Ausserdem wird die handliche Bauweise durch einen offenen Typ gebildet, wobei die primäre Röntgenstrahlung auf die Probe direkt in der Atmosphäre abgestrahlt wird, ohne dass die Probe während der Analyse im Innern einer Probenkammer im hermetisch geschlossenen Zustand gehalten wird, und deshalb wird die Menge der generierten Röntgenstrahlung aus der Röntgenröhre in Anbetracht der Sicherheit gegenüber der Röntgenstrahlung eingeschränkt, und deshalb ist es notwendig, die von der Probe kommende Röntgenfluoreszenzstrahlung noch effizienter zu detektieren.
Übersicht über die Erfindung
[0009] Die Erfindung ist in Anbetracht des vorgängig beschriebenen Problems ausgeführt worden, und es ist ein Ziel davon, eine Röntgenröhre und ein Röntgenanalysegerät zur Verfügung zu stellen, welche fähig sind, eine noch kleinere und noch leichtere Bauweise zu erreichen, und welche fähig sind, die Empfindlichkeit zu begünstigen, indem die Röntgenfluoreszenzstrahlung oder Ähnliches noch effizienter detektiert wird.
[0010] Die Erfindung verwendet die folgende Struktur, um das oben genannte Problem zu lösen. Das heisst, eine erfindungsgemässe Röntgenröhre umfasst ein Vakuumgehäuse, dessen Inneres in den Vakuumzustand gebracht worden ist, und welches einen Fensterbereich umfasst, wobei der Fensterbereich aus einer röntgendurchlässigen Folie gebildet ist, durch welche sich Röntgenstrahlung fortpflanzen kann, eine Elektronenstrahlungsquelle zum Abstrahlen eines Elektronenstrahls, welche Elektronenstrahlungsquelle im Innern des Vakuumgehäuses aufgestellt ist, ein Target zum Generieren einer primären Röntgenstrahlung durch Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl, welches Target im Innern des Vakuumgehäuses derart aufgestellt ist, dass es fähig ist, primäre Röntgenstrahlung auf eine äussere Probe über den Fensterbereich abzustrahlen, und ein Röntgenstrahlungsdetektierungselement,
welches im Innern des Vakuumgehäuses derart angeordnet ist, dass es fähig ist, Röntgenfluoreszenzstrahlung und Röntgenstreustrahlung, welche von der Probe abgestrahlt werden und welche vom Fensterbereich einfallend sind, zu detektieren, um ein Signal mit der Energieinformation der Fluoreszenzröntgenstrahlung und der Röntgenstreustrahlung auszugeben.
[0011] Gemäss dieser Röntgenröhre ist ein Röntgenstrahlungsdetektierungselement, welches ein Element eines Röntgenstrahlungsdetektors bildet, im Innern des Vakuumgehäuses angeordnet, um fähig zu sein, die Röntgenfluoreszenzstrahlung und die Röntgenstreustrahlung, welche vom Fensterbereich einfallend sind, zu detektieren, und deshalb ist das Röntgenstrahlungsdetektierungselement zusammen mit der Elektronenstrahlungsquelle und dem Target, welche die Bestandteile der Röntgenröhre bilden, vollständig im Innern des Vakuumgehäuses eingeschlossen, um eine noch kleinere und noch leichtere Bauweise der Gesamtheit des Geräts zu begünstigen.
Ausserdem ist das Röntgenstrahlungsdetektierungselement derart im Innern des Vakuumgehäuses angeordnet, dass es zusammen mit dem Target zur Generierung der primären Röntgenstrahlung in der Nähe der Probe aufgestellt ist, um fähig zu sein, die Detektierung durchzuführen, und deshalb können die Anregung und die Detektierung sehr effizient durchgeführt werden. Ausserdem kann, wenn es auf eine handliche Bauweise vom offenen Typ angewendet wird, eine effiziente Detektierung durchgeführt werden und deshalb kann die Detektierung mit einer grossen Empfindlichkeit durchgeführt werden, sogar wenn die Menge der generierten Röntgenstrahlung weiter eingeschränkt wird, und wenn eine hohe Sicherheit erreicht werden kann.
[0012] Darüber hinaus ist gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre das Target vorzugsweise derart angeordnet, dass es in der Nähe des Fensterbereichs liegt, und die Lichtempfangsfläche des Röntgenstrahlungsdetektierungselements in der Umgebung des Targets angeordnet ist.
[0013] Das heisst, gemäss dieser Röntgenröhre ist die Lichtempfangsfläche des Röntgenstrahlungsdetektierungselements in der Umgebung des Targets angeordnet, und deshalb kann, wenn die Analyse durch die Aufstellung der Probe in die Nähe des Fensterbereichs durchgeführt wird, die Röntgenfluoreszenzstrahlung oder Ähnliches, welche von der Probe durch die primäre Röntgenstrahlung vom Target generiert werden, durch das Röntgenstrahlungsdetektierungselement, welches in der Umgebung des Targets (das heisst, in der Nähe des Fensterbereichs) angeordnet ist, effizient detektiert werden.
[0014] Darüber hinaus umfasst gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre das Röntgenstrahlungsdetektierungselement vorzugsweise ein Durchlassloch, welches im Bereich zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem Target angeordnet ist, und durch welches sich der Elektronenstrahl fortpflanzen kann. Das heisst, gemäss diesem Röntgenanalysegerät wird der Elektronenstrahl durch das Durchlassloch des Röntgenstrahlungsdetektierungselements, welches zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem Target angeordnet ist, abgestrahlt, und deshalb kann der Elektronenstrahl derart zum Target abgestrahlt werden, dass es durch das Durchlassloch eingegrenzt wird.
[0015] Darüber hinaus sind gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre vorzugsweise mindestens entweder das Target oder der Fensterbereich auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt. Das heisst, gemäss dieser Röntgenröhre sind mindestens entweder das Target oder der Fensterbereich auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt, und deshalb kann das Sekundärelektron daran gehindert werden, auf das Röntgenstrahlungsdetektierungselement einzufallen, indem das Sekundärelektron ausgehend vom Target durch ein elektrisches Feld zum Target oder zum Fensterbereich hin zurückgezogen wird.
[0016] Darüber hinaus ist gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre vorzugsweise ein aus dem Pfad des Elektronenstrahls ausziehbarer und in den Pfad des Elektronenstrahls zurückschiebbarer Verschluss zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem Target vorgesehen. Das heisst, gemäss dieser Röntgenröhre ist ein aus dem Pfad des Elektronenstrahls ausziehbarer und in den Pfad des Elektronenstrahls zurückschiebbarer Verschluss zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem im Innern der Röhre angeordneten Target vorgesehen, und deshalb kann erreicht werden, dass ein Röntgenstrahlungsgenerierungspunkt (Target) und die Probe noch näher zueinander stehen als in demjenigen Fall, in welchem sich der Verschluss im Pfad der primären Röntgenstrahlung befindet.
Ausserdem kann die Messung durch den stabilisierten Elektronenstrahl durchgeführt werden, indem der Verschluss in den geschlossenen Zustand gebracht wird, bis der Elektronenstrahl, welcher ein Thermoelektron der Elektronenstrahlungsquelle bildet, stabilisiert wird, und indem der Verschluss nach der Stabilisierung des Elektronenstrahls geöffnet wird.
[0017] Darüber hinaus ist gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre vorzugsweise ein Abschirmungselement zum Abschirmen der Strahlwärme der Elektronenstrahlungsquelle zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement angeordnet. Das heisst, gemäss dieser Röntgenröhre ist ein Abschirmungselement zwischen der Elektronenstrahlungsquelle und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement angeordnet, und deshalb wird die Strahlwärme von der Elektronenstrahlungsquelle, welche die Wärme generiert, abgeschirmt, und ein nachteiliger Einfluss der Strahlwärme auf die Kühlung des Röntgenstrahlungsdetektierungselements kann eingeschränkt werden.
[0018] Ein erfindungsgemässes Röntgenanalysegerät umfasst die Röntgenröhre gemäss der oben beschriebenen Erfindung und eine Analyseeinheit zur Analyse des Signals, und einen Ausgabebereich zur Ausgabe eines Analyseresultats der Analyseeinheit. Das heisst, gemäss diesem Röntgenanalysegerät wird die erfindungsgemässe Röntgenröhre zur Verfügung gestellt, und deshalb kann die Gesamtheit des Geräts verkleinert werden.
[0019] Darüber hinaus sind gemäss dem erfindungsgemässen Röntgenanalysegerät vorzugsweise die Analyseeinheit und der Ausgabebereich im Vakuumgehäuse vorgesehen, um ein Gerät mit der tragbaren Bauweise zu bilden. Das heisst, gemäss diesem Röntgenanalysegerät wird das Gerät vom tragbaren Typ gebildet, indem die Analyseeinheit und der Ausgabebereich vollständig im Vakuumgehäuse aufgestellt werden, und deshalb kann ein Röntgenanalysegerät mit der handlichen Bauweise gebaut werden, welche das Analyseresultat durch die Analyseeinheit und den Ausgabebereich auf der Stelle bestätigen kann, und welche klein und leicht ist.
[0020] Gemäss der Erfindung wird der folgende Effekt erreicht. Das heisst, gemäss der erfindungsgemässen Röntgenröhre und dem erfindungsgemässen Röntgenanalysegerät ist das Röntgenstrahlungsdetektierungselement im Innern des Vakuumgehäuses angeordnet, um fähig zu sein, die Röntgenfluoreszenzstrahlung und die Röntgenstreustrahlung, welche vom Fensterbereich einfallend sind, zu detektieren, und deshalb kann die Gesamtheit des Geräts noch kleiner und noch leichter sein, und die Anregung und die Detektierung können noch effizienter durchgeführt werden.
Insbesondere kann, wenn die Erfindung in einem Röntgenanalysegerät der handlichen Bauweise vom offenen Typ verwendet wird, eine generierte Menge der Röntgenstrahlung mit grosser Empfindlichkeit detektiert werden, sogar wenn die generierte Menge der Röntgenstrahlung noch weiter eingeschränkt ist, und wenn grosse Sicherheit erreicht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0021]
<tb>Fig. 1<sep>ist eine schematische Ansicht der Gesamtstruktur, welche ein Röntgenanalysegerät gemäss einer Ausführungsform des Röntgenanalysegeräts gemäss der Erfindung zeigt;
<tb>Fig. 2<sep>ist eine Frontalansicht des wesentlichen Bereichs, welche das Positionsverhältnis zwischen dem Target und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement gemäss dieser Ausführungsform zeigt;
<tb>Fig. 3<sep>ist eine Frontalansicht des wesentlichen Bereichs, welche das Positionsverhältnis zwischen dem Target und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement gemäss dem anderen Beispiel 1 der Ausführungsform zeigt; und
<tb>Fig. 4<sep>ist eine Frontalansicht des wesentlichen Bereichs, welche das Positionsverhältnis zwischen dem Target und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement gemäss dem andern Beispiel 2 der Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
[0022] Die Ausführungsformen der Röntgenröhre und des Röntgenanalysegeräts gemäss der Erfindung werden nachfolgend in Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben. Zudem ist in den jeweiligen Zeichnungen, welche in der nachfolgenden Erklärung verwendet werden, der Massstab passend geändert, um die jeweiligen Elemente mit Grössen darzustellen, welche erkennbar oder leicht zu erkennen sind.
[0023] Das Röntgenanalysegerät der Ausführungsform ist ein Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom energiedispersiven Typ mit der tragbaren Bauweise (handlichen Bauweise) und umfasst ein Vakuumgehäuse 2, von welchem ein Teil des Innern in den Vakuumzustand gebracht worden ist, und welches einen Fensterbereich 1 umfasst, welcher aus einer röntgendurchlässigen Folie, durch welche sich Röntgenstrahlung fortpflanzen kann, gebildet ist, eine Elektronenstrahlungsquelle 3 zum Abstrahlen eines Elektronenstrahls e, welche im Innern des Vakuumgehäuses 2 aufgestellt ist, ein Target T, welches mit dem Elektronenstrahl e bestrahlt wird, und welches primäre Röntgenstrahlung X1 generiert, und welches im Innern des Vakuumgehäuses 2 aufgestellt ist, um fähig zu sein, primäre Röntgenstrahlung X1 zu einer Probe S ausserhalb davon über den Fensterbereich 1 abzustrahlen,
ein Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4, welches im Innern des Vakuumgehäuses 2 derart angeordnet ist, um fähig zu sein, die Röntgenfluoreszenzstrahlung und die Röntgenstreustrahlung X2 zu detektieren, welche von der Probe S abgestrahlt werden, und welche vom Fensterbereich 1 einfallend sind, um ein Signal mit der Energieinformation der Röntgenfluoreszenzstrahlung und der Röntgenstreustrahlung X2 auszugeben, eine Analyseeinheit 5 zur Analyse des Signals, und einen Ausgabebereich 6 zur Ausgabe des Analyseresultats der Analyseeinheit 5, wie in Fig. 1gezeigt. Zudem ist eine Röntgenröhre durch die Bildung einer Hauptstruktur aus dem Vakuumgehäuse 2, der Elektronenstrahlungsquelle 3, dem Target T und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 aufgebaut.
[0024] Das Vakuumgehäuse 2 ist aufgebaut aus einem vorderen Containerbereich 2a, dessen Inneres in den Vakuumzustand gebracht worden ist, und einem hinteren Containerbereich 2b, welches vom vorderen Containerbereich 2a durch eine Trennwand 2c getrennt ist, und dessen Inneres in den Zustand mit dem atmosphärischen Druck gebracht worden ist.
[0025] Der Fensterbereich 1 ist gebildet aus, zum Beispiel, einer Be-(Beryllium-)Folie an Stelle der röntgendurchlässigen Folie. Zudem kann an der vorderen Fläche des Fensterbereichs 1 ein Primärfilter befestigt werden, bestehend aus einer dünnen Metallfolie oder einer dünnen Metallplatte aus Cu (Kupfer), Zr (Zirkonium), Mo oder Ähnlichem, welche im Einklang mit der Probe S ausgewählt werden. Ausserdem werden der Fensterbereich 1 und das Target T auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt, um das Sekundärelektron zurückzuziehen, welches durch eine interaktive Operation des Elektronstrahls e, welches auf das Target T einstrahlt, und des Targets T generiert und freigesetzt wird.
Zudem hat das Sekundärelektron normalerweise nur eine Energie von einigen wenigen eV, und deshalb werden das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt, um ein elektrisches Feld zu bilden, welches gleich oder grösser ist als diese Energie.
[0026] Die Elektronenstrahlungsquelle 3 umfasst einen Strom-/Spannungskontrollbereich 8 zur Kontrolle der Spannung zwischen dem Filament 7, welches die Kathode bildet, und dem Target T, welches die Anode (Röhrenstrom) bildet, und des Stroms des Elektronenstrahls e (Röhrenstrom). Die Elektronenstrahlungsquelle 3 generiert eine Röntgenstrahlung als die primäre Röntgenstrahlung, welche durch das Aufschlagen eines Thermoelektrons (des Elektronenstrahls), welches vom Filament 7, welches die Kathode bildet, auf das Target T generiert wird, indem es durch die Spannung beschleunigt wird, welche zwischen dem Filament 7 und dem Target T, welches die Anode bildet, angelegt wird.
[0027] Zudem kann nicht das Filament 7 sondern ein Kohlenstoffnanoröhrchen für die Kathode verwendet werden.
[0028] W (Wolfram), Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Rh (Rhodium) oder Ähnliches werden zum Beispiel für das Target T verwendet. Das Target T ist derart angeordnet, um in der Nähe des oder im Kontakt mit dem Fensterbereich 1 zu sein. Das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 ist ein Halbleiterdetektierungselement aus, zum Beispiel, Si (Silicium) oder Ähnlichem, welches eine pin-Diodenstruktur bildet. Gemäss diesem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 wird, wenn ein Röntgenstrahlungsphoton darauf einfällt, ein Strompuls in Einklang mit einem Röntgenstrahlungsphoton generiert. Der momentane Stromwert des Strompulses ist der Energie der einfallenden Röntgenfluoreszenzstrahlung proportional.
[0029] Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt wird, umfasst das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 ein Durchlassloch 4a, welches in einem Bereich zwischen dem Filament 7 der Elektronenstrahlungsquelle 3 und dem Target T angeordnet ist, und welches fähig ist, den Elektronenstrahl e durchzulassen. Zudem wird das Target T direkt unterhalb und in der Nähe des Durchlasslochs 4a angeordnet, und die Lichtempfangsfläche des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 wird in der Umgebung des Targets T angeordnet.
[0030] Darüber hinaus wird das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 gesetzt, um durch einen Kühlungsmechanismus, welcher nicht illustriert ist, auf einer konstante Temperatur gehalten zu werden (zum Beispiel durch einen Kühlungsmechanismus, bei welchem das Kühlmittel aus flüssigem Stickstoff gebildet ist, oder einen Kühlungsmechanismus, welcher ein Peltier-Element verwendet). Zudem kann das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 eine inhärente Funktion garantieren, indem es auf ungefähr -30 bis -100 Grad abgekühlt wird. Ausserdem wird die Umgebung des Durchlasslochs 4a des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 durch eine Metallplatte oder Ähnliches geschützt, so dass die primäre Röntgenstrahlung X1 oder der Elektronenstrahl e nicht auf die Lichtempfangsfläche einfallen.
[0031] Darüber hinaus wird ein metallisches Schutzelement 10 zwischen dem Target T und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 zur Verfügung gestellt, so dass die primäre Röntgenstrahlung X1, das Sekundärelektron oder ein vom Target T reflektiertes Elektron nicht zum Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 gebracht werden. Das metallische Schutzelement 10 ist durch ein Unterstützungselement, welches nicht illustriert ist, am Vakuumgehäuse 2 befestigt, und ist mit einem Durchlassloch für den Elektronenstrahl e in seinem Zentrum gebaut, um fähig zu sein, den Elektronenstrahl e durchzulassen. Zudem wird das metallische Schutzelement 10 auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt, ähnlich wie der Fensterbereich 1 und das Target T.
[0032] Darüber hinaus kann, indem das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 auf ein negatives Potential gesetzt wird, verhindert werden, dass das Thermoelektron (Elektronenstrahl e) auf das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 einfällt.
[0033] Ausserdem ist zwischen dem Filament 7 der Elektronenstrahlungsquelle 3 und dem Target T ein Verschluss 11 vorgesehen, um aus dem Pfad des Elektronenstrahls 3 ausziehbar und in den Pfad des Elektronenstrahls e zurückschiebbar zu sein. Der Verschluss 11 ist aus Ta, W, Cu oder ähnlichem gebildet, d.h. aus Materialien, welche fähig sind, den Elektronenstrahl e abzuschirmen, und ist mit einem Antriebsmechanismus 12 eines kleinen Motors, einer Spule oder Ähnlichem verbunden. Der Antriebsmechanismus 12 ist verbunden mit einer CPU 9 und ist kontrolliert so, dass der Verschluss 11 aus dem Pfad des Elektronenstrahls e ausgezogen wird, so dass der Elektronenstrahl e auf das Target T nur während der Messzeit eingestrahlt wird.
Zudem führt die CPU 9 die Kontrolle durch, so dass der Verschluss 11 in den geschlossenen Zustand gebracht wird, bis der Elektronenstrahl e, welcher das Thermoelektron vom Filament 7 der Elektronenstrahlungsquelle 3 bildet, stabilisiert wird, und der Verschluss 11 wird nach der Stabilisierung des Elektronenstrahls e geöffnet.
[0034] Darüber hinaus wird ein Abschirmungselement 13 mit einem Loch zum Durchlassen des Elektronenstrahls e in seinem Zentrum zwischen der Elektronenstrahlungsquelle 3 und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 angeordnet, indem es durch das Vakuumgehäuse 2 unterstützt wird. Das Abschirmungselement 13 wird aus einer Metallplatte, einem Metallblatt oder Ähnlichem gebildet, mit einer hohen thermalen Leitfähigkeit aus Cu oder Ähnlichem, zum Abschirmen der Strahlwärme von der Elektronenstrahlungsquelle 3, um die Wärme in das Vakuumgehäuse 2 hineinzunehmen, um dabei einen nachteiligen Einfluss auf die Kühlung des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 auszuüben.
[0035] Das Filament 7, das Target T, das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4, das metallische Schutzelement 10, der Verschluss 11, der Antriebsmechanismus 12 und das Abschirmungselement 13 werden im Innern des vorderen Containerbereiches 2a des Vakuumgehäuses 2 angeordnet.
[0036] Die Analyseeinheit 5 ist ein Röntgenstrahlungssignalverarbeitungsbereich und ist eine Pulshöhenanalyseeinheit (Multikanalpulshöhenanalyseeinheit) zur Konvertierung und Verstärkung des Strompulses, welcher vom Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 generiert wird, in einen Spannungspuls, um ein Signal zu bilden, und um die Pulshöhe des Spannungspulses aus dem Signal zur Verfügung zu stellen, um ein Energiespektrum zu generieren.
[0037] Darüber hinaus sind der Strom-/Spannungsstrichkontrollbereich 8 und die Analyseeinheit 5 mit der CPU 9 verbunden, um verschiedene Kontrollen in Übereinstimmung mit den Einstellungen durchzuführen.
[0038] Der Ausgabebereich 6 ist, zum Beispiel, ein Flüssigkristalldisplaygerät, welches mit der CPU 9 verbunden ist, um fähig zu sein, nicht nur das Analyseresultat des Energiespektrums oder Ähnliches darzustellen, sondern auch verschiedene Ansichten in Übereinstimmung mit den Einstellungen zu zeigen.
[0039] Darüber hinaus sind die Analyseeinheit 5, der Strom-/Spannungs-Kontrollbereich 8 und die CPU 9 im Innern des hinteren Containerbereichs 2b des Vakuumgehäuses 2 angeordnet, und der Displaybereich 6 wird durch die Anordnung seiner Ausgabefläche an eine äussere Fläche des hinteren Containerbereiches 2b zur Verfügung gestellt. Das heisst, die Analyseeinheit 5 und der Ausgabebereich 6 sind vollständig im Vakuumgehäuse 2 angeordnet.
[0040] Darüber hinaus sind die oben beschriebenen jeweiligen Strukturen, welche eine Energieversorgung benötigen, und welche auf ein Potential gesetzt werden müssen, mit einem Stromquellenbereich verbunden, welcher nicht dargestellt ist.
[0041] Auf diese Weise ist gemäss dieser Ausführungsform das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 im Innern des Vakuumgehäuses 2 angeordnet, um die Röntgenfluoreszenzstrahlung und die Röntgenstreustrahlung X2, welche vom Fensterbereich 1 einfallend sind, zu detektieren, und deshalb ist das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 zusammen mit der Elektronenstrahlungsquelle 3 und dem Target T im Innern des Vakuumgehäuses 2 angeordnet, und die Gesamtheit des Geräts kann noch mehr verkleinert und leicht gemacht werden. Zudem ist das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 im Innern des Vakuumgehäuses 2 angeordnet und kann die Detektierung durchführen, indem es zusammen mit dem Target T zur Generierung der primären Röntgenstrahlung X1 in der Nähe der Probe S liegt, und deshalb können die Anregung und die Detektierung sehr effizient durchgeführt werden.
Insbesondere kann eine effiziente Detektierung durchgeführt werden, wenn sie angewendet wird auf ein Gerät mit der handlichen Bauweise vom offenen Typ, und deshalb kann die Detektierung mit einer hohen Empfindlichkeit durchgeführt werden, sogar wenn die Menge der generierten Röntgenstrahlung weiter verkleinert wird, und somit eine hohe Sicherheit erreicht werden kann.
[0042] Darüber hinaus ist die Lichtempfangsfläche des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 in der Umgebung des Targets T angeordnet und deshalb können, wenn die Analyse in dem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Probe S in der Nähe des Fensterbereichs 1 liegt, die Röntgenfluoreszenzstrahlung oder Ähnliches, welche aus der Probe S durch die primäre Röntgenstrahlung X1 vom Target T generiert wird, effizient durch das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4, welches in der Umgebung des Targets T angeordnet ist (das heisst, in der Nähe des Fensterbereiches 1) detektiert werden.
[0043] Ausserdem wird der Elektronenstrahl e auf das Target durch das Durchlassloch 4a des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 eingestrahlt, welches zwischen der Elektronenstrahlungsquelle 3 und dem Target T angeordnet ist, und deshalb kann der Elektronenstrahl e auf das Target T eingestrahlt werden, indem es durch das Durchlassloch 4a eingeschränkt wird.
[0044] Darüber hinaus ist das metallische Schutzelement 10 zwischen dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 und dem Target T vorgesehen, und deshalb wird das Sekundärelektron, welches am Target T generiert wird, abgeschirmt und daran gehindert, auf das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 einzustrahlen. Ausserdem schirmt das metallische Schutzelement 10 die Strahlungswärme vom Peripheriebereich des Targets ab und kann verhindern, dass ein nachteiliger Einfluss auf die Kühlung des Röntgenstrahlungsdetektierungselements 4 ausgeübt wird.
[0045] Zudem wird das metallische Schutzelement 10 auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt, und deshalb kann ein hoher Abschirmungseffekt erreicht werden, indem das Sekundärelektron aus dem Target T durch das elektrische Feld auf das metallische Schutzelement 10 gestossen wird.
[0046] Darüber hinaus werden das Target T und der Fensterbereich 1 auf das Erdpotential oder das positive Potential gesetzt und deshalb kann das Sekundärelektron daran gehindert werden, auf das Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 einzustrahlen, indem das Sekundärelektron vom Target T durch das elektrische Feld zurück zum Target T und dem Fensterbereich 1 gestossen wird.
[0047] Zudem ist zwischen dem Filament 7 und dem Target T, welche im Innern der Röhre angeordnet sind, der Verschluss 11 vorgesehen, welcher aus dem Pfad des Elektronenstrahls e ausziehbar und in den Pfad des Elektronenstrahls e zurückschiebbar ist, und deshalb können der Röntgenstrahlungsgenerierungspunkt (Target T) und die Probe S noch mehr in die Nähe zueinander gebracht werden, als wenn der Verschluss im Pfad der primären Röntgenstrahlung vorgesehen ist. Ausserdem wird der Verschluss 11 in den geschlossenen Zustand gebracht, bis der Elektronenstrahl e, welcher das Thermoelektron vom Filament 7 bildet, stabilisiert wird, und der Verschluss 11 wird geöffnet nach der Stabilisierung des Elektronenstrahls e, und deshalb kann die Messung durch den stabilisierten Elektronenstrahl durchgeführt werden.
[0048] Darüber hinaus ist die Erfindung für einen tragbaren Typ gebildet, indem die Analyseeinheit 5 und der Displaybereich 6 vollständig in das Vakuumgehäuse 2 eingebaut werden, und deshalb kann die Erfindung mit einer handlichen Bauweise gebildet werden, welche das Resultat der Analyse durch Analyseeinheit 5 und den Ausgabebereich 6 vor Ort bestätigen kann, und welche zudem klein und leicht gebaut ist.
[0049] Ausserdem ist der technische Bereich der Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten innerhalb des Bereichs, welcher vom Grundgedanken der Erfindung, wie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert, nicht abweicht, geändert werden.
[0050] Zum Beispiel kann, obwohl gemäss der oben beschriebenen Ausführungsform ein einziges Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4 mit einem Durchlassloch 4a in seinem Zentrum verwendet wird, als ein anderes Beispiel 1, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Struktur aufgebaut werden, in welcher eine Mehrzahl von Röntgenstrahlungsdetektierungselementen 14 in der Umgebung des Targets T angeordnet sind. Ausserdem kann, als ein anderes Beispiel 2, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Struktur aufgebaut werden, in welcher nur eines der Röntgenstrahlungsdetektierungselemente 14 in der Umgebung des Targets T angeordnet ist.
[0051] Darüber hinaus kann die Erfindung, obwohl die oben beschriebene Ausführungsform ein Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom energiedispersiven Typ ist, auch auf andere Arten von Analyse angewendet werden, zum Beispiel auf ein Röntgenfluoreszenzanalysegerät vom wellenlängendispersiven Typ.
[0052] Ausserdem kann die Erfindung für einen sozusagen Reflektionstyp aufgebaut werden, zur Generierung einer primären Röntgenstrahlung durch die Einstrahlung des Elektronenstrahls auf ein Target T in der säulenartigen Form von einem Filament in der Form eines runden Rings, welcher in der Umgebung davon angeordnet ist, wie in der Röntgenröhre, welche in der Patentschrift 1 beschrieben ist.
[0053] Zudem kann die Erfindung, obwohl sie für ein Röntgenanalysegerät der handlichen Bauweise, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, vorteilhaft ist, auch auf ein Röntgenanalysegerät der festen Bauweise angewendet werden. Zum Beispiel kann es an ein Röntgenanalysegerät von fester Bauweise aufgebaut werden, welches durch separates Zur-Verfügung-Stellen einer Röntgenröhre aufgebaut wird, welche gebaut wird aus, zum Beispiel, dem Vakuumgehäuse 2, der Elektronenstrahlungsquelle 3, dem Target T und dem Röntgenstrahlungsdetektierungselement 4, und der Analyseeinheit 5, einem Kontrollsystem und dem Ausgabebereich 6 oder Ähnlichem.
[0001] The present invention relates to an X-ray tube and an X-ray analyzer used in, for example, an energy dispersive type X-ray fluorescence analyzer and advantageously in a small-sized and lightweight X-ray fluorescence analyzer of the handy and portable type.
Description of the Prior Art
In the X-ray fluorescence analysis, a qualitative or quantitative analysis of a sample is performed by irradiating the sample by the primary X-ray radiated from an X-ray source and detecting the X-ray fluorescence emitted from the sample by an X-ray detector in which the energy spectrum of the X-ray fluorescence radiation is obtained. The X-ray fluorescence analysis is widely used in the step / quality control, because the sample can be analyzed nondestructively and quickly.
In the X-ray fluorescence analysis method, there is a wavelength dispersive type with the measurement of the wavelength and the intensity of the X-ray, and an energy dispersive type with the detection of the X-ray fluorescence by a semiconductor detection element without dispersion of the X-ray fluorescence, and the measurement of the energy and the intensity of the X-radiation a pulse height analysis unit.
In the prior art, for example, in Patent Document 1 (JP-A-8-115 694), in order to favor the sensitivity of the X-ray fluorescence, an attempt is made to close the X-ray tube and the X-ray analysis unit in the vicinity of the sample form by an outlet window is provided in the X-ray tube in order to bring out the X-ray fluorescence radiation extending therein.
In addition, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 3 062 685), by a small-sized structure of the X-ray tube and the X-ray analysis unit, an energy dispersive type X-ray fluorescence analyzer of handy construction is provided.
According to the prior art described above, the following problem still exists.
Although, for example, according to the X-ray analysis apparatus described in Patent Document 1, a significant effect for promoting the detection sensitivity by the arrangement of the X-ray tube and the X-ray detector in the vicinity of the sample is achieved, the X-ray tube and the X-ray detector are each with one or of several constant magnitudes, and therefore, there is a limit in setting up the X-ray tube and the X-ray detector in the vicinity of the sample.
Moreover, although an even smaller and still lighter construction is required, according to the energy dispersive type X-ray analyzer of the prior art, the X-ray tube and the X-ray detector occupy most of the volume and mass in the construction of the apparatus A, and therefore arises according to the prior art, a limit to achieve an even smaller and even lighter construction.
In addition, the handy construction is formed by an open type wherein the primary X-ray radiation is radiated to the sample directly in the atmosphere without keeping the sample in a hermetically sealed state inside the sample chamber during the analysis, and therefore the amount of generated X-ray radiation from the X-ray tube is limited in view of the safety against X-ray radiation, and therefore it is necessary to detect the coming of the sample X-ray fluorescence more efficiently.
Overview of the invention
The invention has been accomplished in view of the above-described problem, and it is an object thereof to provide an X-ray tube and an X-ray analyzing apparatus which are capable of achieving an even smaller and even lighter construction and which are capable to promote the sensitivity by detecting the X-ray fluorescence radiation or the like more efficiently.
The invention uses the following structure to solve the above-mentioned problem. That is, an X-ray tube according to the present invention comprises a vacuum housing whose interior has been brought into the vacuum state and which comprises a window portion, the window portion being formed of a radiopaque film through which X-ray radiation can propagate, an electron beam source for radiating an electron beam Electron radiation source is placed inside the vacuum housing, a target for generating a primary x-radiation by irradiation with the electron beam, which target is positioned inside the vacuum housing so that it is capable of radiating primary x-radiation to an external specimen on the window area, and an x-ray detection element .
which is disposed inside the vacuum housing so as to be capable of detecting X-ray fluorescence and X-ray scattering radiated from the sample and incident from the window area to output a signal having the energy information of the fluorescent X-ray and the X-ray scattered radiation.
According to this X-ray tube, an X-ray detecting element constituting an element of an X-ray detector is disposed inside the vacuum enclosure to be able to detect the X-ray fluorescence and the X-ray scattering radiation incident from the window area, and therefore the X-ray detecting element is along with the electron radiation source and the target, which form the components of the X-ray tube, completely enclosed within the vacuum housing in order to favor an even smaller and even lighter construction of the whole of the device.
Moreover, the X-ray detecting element is disposed inside the vacuum housing so as to be installed together with the target for generating the primary X-ray in the vicinity of the sample so as to be able to perform the detection, and therefore the excitation and the detection can be performed very efficiently become. Moreover, when it is applied to a handy open-type structure, efficient detection can be performed and therefore the detection can be performed with a high sensitivity even if the amount of generated X-ray is further restricted and if high safety is achieved can.
Moreover, according to the X-ray tube of the present invention, the target is preferably arranged to be in the vicinity of the window portion, and the light-receiving surface of the X-ray detecting element is disposed in the vicinity of the target.
That is, according to this X-ray tube, the light-receiving surface of the X-ray detecting element is disposed in the vicinity of the target, and therefore, when the analysis is performed by placing the sample in the vicinity of the window region, the X-ray fluorescence radiation or the like emitted from the sample generated by the primary X-ray from the target are efficiently detected by the X-ray detecting element disposed in the vicinity of the target (that is, in the vicinity of the window portion).
Moreover, according to the X-ray tube according to the invention, the X-ray detecting element preferably comprises a transmission hole which is disposed in the region between the electron radiation source and the target and through which the electron beam can propagate. That is, according to this X-ray analyzer, the electron beam is radiated through the transmission hole of the X-ray detecting element disposed between the electron beam source and the target, and therefore, the electron beam can be radiated to the target so as to be confined by the transmission hole.
In addition, according to the inventive X-ray tube preferably at least either the target or the window area set to the ground potential or the positive potential. That is, according to this X-ray tube, at least either the target or the window region is set to the ground potential or the positive potential, and therefore, the secondary electron can be prevented from being incident on the X-ray detecting element by the secondary electron from the target through an electric field to the target or is withdrawn toward the window area.
Moreover, according to the X-ray tube according to the invention, preferably a shutter which can be pulled out of the path of the electron beam and pushed back into the path of the electron beam is provided between the electron radiation source and the target. That is, according to this X-ray tube, a shutter extendable from the path of the electron beam and retractable into the path of the electron beam is provided between the electron radiation source and the target disposed inside the tube, and therefore, an X-ray generation point (target) and the sample can be achieved even closer to each other than in the case in which the shutter is in the path of the primary X-radiation.
In addition, the measurement by the stabilized electron beam can be performed by bringing the shutter into the closed state until the electron beam, which is a thermoelectron of the electron beam source, is stabilized and the shutter is opened after stabilization of the electron beam.
Moreover, according to the X-ray tube of the present invention, preferably, a shielding member for shielding the radiant heat of the electron beam source is disposed between the electron beam source and the X-ray detecting element. That is, according to this X-ray tube, a shielding member is disposed between the electron beam source and the X-ray detecting element, and therefore, the radiant heat from the electron beam generating the heat is shielded, and adverse influence of the beam heat on the cooling of the X-ray detecting element can be restrained.
An inventive X-ray analysis apparatus comprises the X-ray tube according to the invention described above and an analysis unit for analyzing the signal, and an output area for outputting an analysis result of the analysis unit. That is, according to this X-ray analysis apparatus, the X-ray tube of the present invention is provided, and therefore, the entirety of the apparatus can be downsized.
Moreover, according to the X-ray analysis apparatus according to the present invention, preferably, the analysis unit and the discharge area are provided in the vacuum housing to form a portable apparatus. That is, according to this X-ray analyzer, the portable type apparatus is formed by placing the analysis unit and the dispensing section completely in the vacuum housing, and therefore, an X-ray analyzing apparatus of the handy construction can be built, which analyzes the analysis result by the analyzing unit and the dispensing area in place can confirm, and which is small and light.
According to the invention, the following effect is achieved. That is, according to the X-ray tube according to the present invention and the X-ray analyzer according to the present invention, the X-ray detecting element is disposed inside the vacuum enclosure to be able to detect the X-ray fluorescence and the X-ray scattered radiation incident from the window area, and therefore the whole of the device can be even smaller be even lighter, and the excitation and detection can be performed even more efficiently.
In particular, when the invention is used in an open-type handy type X-ray analyzing apparatus, a generated amount of the X-ray can be detected with high sensitivity even if the generated amount of X-ray is still further restricted, and if high safety can be achieved.
Brief description of the drawings
[0021]
<Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic view of the entire structure showing an X-ray analysis apparatus according to an embodiment of the X-ray analyzing apparatus according to the invention;
<Tb> FIG. 2 <sep> is a frontal view of the essential portion showing the positional relationship between the target and the X-ray detecting element according to this embodiment;
<Tb> FIG. 3 <sep> is a frontal view of the essential portion showing the positional relationship between the target and the X-ray detecting element according to the other Example 1 of the embodiment; and
<Tb> FIG. 4 <sep> is a frontal view of the essential portion showing the positional relationship between the target and the X-ray detecting element according to the other Example 2 of the embodiment.
Description of the Preferred Embodiments
The embodiments of the X-ray tube and the X-ray analysis apparatus according to the invention are described below with reference to FIG. 1 and FIG. 2. In addition, in the respective drawings used in the following explanation, the scale is appropriately changed to represent the respective elements with sizes which are recognizable or easily recognizable.
The X-ray analysis apparatus of the embodiment is an energy dispersive type X-ray analyzer of portable construction (handy construction) and comprises a vacuum housing 2 from which a part of the interior has been brought to the vacuum state and which comprises a window area 1 consisting of a vacuum box an electron beam source 3 for emitting an electron beam e which is placed inside the vacuum housing 2, a target T which is irradiated with the electron beam e and which generates primary X-radiation X1, and which is set up inside the vacuum enclosure 2 so as to be able to radiate primary X-ray X1 to a sample S outside thereof via the window area 1,
an X-ray detecting element 4 disposed inside the vacuum enclosure 2 so as to be capable of detecting the X-ray fluorescence and X-ray scattering X2 radiated from the sample S and incident from the window area 1 to provide a signal having the energy information X-ray fluorescence radiation and X-ray scattering X2, an analysis unit 5 for analyzing the signal, and an output area 6 for outputting the analysis result of the analysis unit 5 as shown in Fig. 1. In addition, an X-ray tube is constructed by forming a main structure of the vacuum housing 2, the electron beam source 3, the target T, and the X-ray detecting element 4.
The vacuum housing 2 is composed of a front container portion 2a, the inside of which has been brought into the vacuum state, and a rear container portion 2b, which is separated from the front container portion 2a by a partition wall 2c, and the interior of which in the state with the atmospheric Pressure has been brought.
The window portion 1 is formed of, for example, a be (beryllium) film in place of the radio-opaque film. In addition, a primary filter made of a thin metal foil or a thin metal plate of Cu (copper), Zr (zirconium), Mo or the like selected in accordance with the sample S may be attached to the front surface of the window region 1. In addition, the window area 1 and the target T are set at the ground potential or the positive potential to retract the secondary electron, which is generated and released by an interactive operation of the electron beam e irradiated on the target T and the target T.
In addition, the secondary electron usually only has an energy of a few eV, and therefore the ground potential or the positive potential is set to form an electric field equal to or greater than this energy.
The electron radiation source 3 comprises a current / voltage control region 8 for controlling the voltage between the filament 7, which forms the cathode, and the target T, which forms the anode (tube current), and the current of the electron beam e (tube current). The electron radiation source 3 generates X-ray radiation as the primary X-ray radiation generated by the impact of a thermoelectron (the electron beam) generated by the filament 7 constituting the cathode on the target T by being accelerated by the voltage which exists between the electron beam Filament 7 and the target T, which forms the anode is applied.
In addition, not the filament 7 but a carbon nanotube can be used for the cathode.
W (tungsten), Mo (molybdenum), Cr (chromium), Rh (rhodium) or the like are used for the target T, for example. The target T is arranged to be in the vicinity of or in contact with the window region 1. The X-ray detecting element 4 is a semiconductor detecting element made of, for example, Si (silicon) or the like, which forms a pin diode structure. According to this X-ray detecting element 4, when an X-ray photon is incident thereto, a current pulse is generated in accordance with an X-ray photon. The instantaneous current value of the current pulse is proportional to the energy of the incident x-ray fluorescence radiation.
As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the X-ray detecting element 4 comprises a transmission hole 4a which is disposed in a region between the filament 7 of the electron beam source 3 and the target T and which is capable of passing the electron beam e , In addition, the target T is disposed directly below and in the vicinity of the passage hole 4a, and the light-receiving surface of the X-ray detecting element 4 is placed in the vicinity of the target T.
Moreover, the X-ray detecting element 4 is set to be kept at a constant temperature by a cooling mechanism, which is not illustrated (for example, by a cooling mechanism in which the refrigerant is formed of liquid nitrogen, or a cooling mechanism a Peltier element is used). In addition, the X-ray detecting element 4 can guarantee an inherent function by being cooled to about -30 to -100 degrees. In addition, the vicinity of the through-hole 4a of the X-ray detecting element 4 is protected by a metal plate or the like so that the primary X-ray X1 or the electron beam e does not strike the light-receiving surface.
In addition, a metallic protective member 10 is provided between the target T and the X-ray detecting element 4, so that the primary X-ray X1, the secondary electron, or an electron reflected from the target T are not taken to the X-ray detecting element 4. The metallic protective member 10 is fixed to the vacuum housing 2 by a support member, which is not illustrated, and is constructed with a passage hole for the electron beam e in its center to be able to pass the electron beam e. In addition, the metallic protection element 10 is set at the ground potential or the positive potential, similarly to the window region 1 and the target T.
Moreover, by setting the X-ray detecting element 4 to a negative potential, the thermoelectron (electron beam e) can be prevented from being incident on the X-ray detecting element 4.
In addition, between the filament 7 of the electron beam source 3 and the target T, a shutter 11 is provided to extend from the path of the electron beam 3 and retractable into the path of the electron beam e. The shutter 11 is formed of Ta, W, Cu or the like, i. made of materials capable of shielding the electron beam e and connected to a drive mechanism 12 of a small motor, a coil or the like. The drive mechanism 12 is connected to a CPU 9 and is controlled so that the shutter 11 is pulled out of the path of the electron beam e, so that the electron beam e is irradiated on the target T only during the measuring time.
In addition, the CPU 9 carries out the control so that the shutter 11 is brought into the closed state until the electron beam e constituting the thermoelectron from the filament 7 of the electron beam source 3 is stabilized, and the shutter 11 becomes after the stabilization of the electron beam e opened.
Moreover, a shield member 13 having a hole for passing the electron beam e at its center is disposed between the electron beam source 3 and the X-ray detecting member 4 by being supported by the vacuum housing 2. The shielding member 13 is formed of a metal plate, a metal sheet or the like having a high thermal conductivity of Cu or the like, for shielding the radiant heat from the electron beam source 3 to take the heat into the vacuum housing 2, thereby adversely affecting the cooling of the X-ray detecting element 4.
The filament 7, the target T, the X-ray detection element 4, the metallic protective member 10, the shutter 11, the drive mechanism 12 and the shield member 13 are disposed inside the front container portion 2a of the vacuum housing 2.
The analysis unit 5 is an X-ray signal processing section and is a pulse height analysis unit (multichannel pulse height analysis unit) for converting and amplifying the current pulse generated by the X-ray detection element 4 into a voltage pulse to form a signal and the pulse height of the voltage pulse from the signal to To provide an energy spectrum.
Moreover, the current / voltage bar control area 8 and the analysis unit 5 are connected to the CPU 9 to perform various checks in accordance with the settings.
The output section 6 is, for example, a liquid crystal display device connected to the CPU 9 so as to be able to display not only the analysis result of the power spectrum or the like, but also to show various views in accordance with the settings.
In addition, the analysis unit 5, the current / voltage control section 8 and the CPU 9 are arranged inside the rear container portion 2b of the vacuum housing 2, and the display portion 6 is arranged by the arrangement of its output surface to an outer surface of the rear container area 2b provided. That is, the analysis unit 5 and the discharge area 6 are completely arranged in the vacuum housing 2.
Moreover, the above-described respective structures which require a power supply and which must be set at a potential are connected to a power source area, which is not shown.
In this way, according to this embodiment, the X-ray detecting element 4 is disposed inside the vacuum housing 2 to detect the X-ray fluorescence and the X-ray scattering X 2 incident from the window area 1, and therefore the X-ray detecting element 4 is provided together with the electron beam source 3 and the target T is disposed inside the vacuum enclosure 2, and the entirety of the apparatus can be downsized even more and made easy. In addition, the X-ray detecting element 4 is disposed inside the vacuum housing 2 and can perform the detection by being in the vicinity of the sample S together with the target X for generating the primary X-ray X1, and therefore the excitation and the detection can be performed very efficiently ,
In particular, efficient detection can be performed when it is applied to a handy type device of the open type, and therefore the detection can be performed with a high sensitivity even if the amount of generated X-ray is further reduced, and thus a high Safety can be achieved.
Moreover, the light-receiving surface of the X-ray detecting element 4 is disposed in the vicinity of the target T, and therefore, when the analysis is performed in the state in which the sample S is in the vicinity of the window region 1, the X-ray fluorescence radiation or the like is generated from the sample S by the primary X-ray X1 from the target T, efficiently detected by the X-ray detecting element 4 disposed in the vicinity of the target T (that is, in the vicinity of the window area 1).
In addition, the electron beam e is irradiated to the target through the transmission hole 4a of the X-ray detecting element 4 disposed between the electron beam source 3 and the target T, and therefore the electron beam e can be irradiated to the target T by passing through the transmission hole 4a is restricted.
Moreover, the metallic protective member 10 is provided between the X-ray detecting element 4 and the target T, and therefore, the secondary electron generated at the target T is shielded and prevented from irradiating the X-ray detecting element 4. In addition, the metallic protection member 10 shields the radiant heat from the peripheral region of the target and can prevent an adverse influence on the cooling of the X-ray detection element 4 from being exerted.
In addition, the metallic protection element 10 is set to the ground potential or the positive potential, and therefore, a high shielding effect can be achieved by pushing the secondary electron from the target T through the electric field onto the protective metallic member 10.
Moreover, the target T and the window region 1 are set at the ground potential or the positive potential, and therefore the secondary electron can be prevented from irradiating the X-ray detecting element 4 by returning the secondary electron from the target T through the electric field to the target T and the window area 1 is pushed.
In addition, between the filament 7 and the target T, which are arranged inside the tube, the shutter 11 is provided, which is extendable from the path of the electron beam e and back into the path of the electron beam e, and therefore the X-ray generation point (Target T) and the sample S are brought into closer proximity to each other, as if the shutter is provided in the path of the primary X-ray radiation. In addition, the shutter 11 is brought into the closed state until the electron beam e forming the thermoelectron from the filament 7 is stabilized, and the shutter 11 is opened after the stabilization of the electron beam e, and therefore the measurement can be performed by the stabilized electron beam become.
Moreover, the present invention is formed for a portable type by completely installing the analysis unit 5 and the display area 6 in the vacuum housing 2, and therefore, the invention can be formed with a handy construction which is the result of analysis by analysis unit 5 and can confirm the output area 6 in the field, and which is also small and lightweight.
In addition, the technical scope of the invention is not limited to the embodiment described above, but can be changed in various ways within the scope which does not depart from the spirit of the invention as defined in the independent claims.
For example, although according to the above-described embodiment, a single X-ray detecting element 4 having a through hole 4a at its center is used, as another example 1, as shown in Fig. 3, a structure may be constructed in which a plurality of X-ray detection elements 14 are arranged in the vicinity of the target T. In addition, as another example 2, as shown in FIG. 4, a structure in which only one of the X-ray detecting elements 14 is disposed in the vicinity of the target T can be constructed.
Moreover, although the embodiment described above is an energy dispersive type X-ray fluorescence analyzer, the present invention may be applied to other types of analysis, for example, a wavelength-dispersive type X-ray fluorescence analyzer.
In addition, the invention may be constructed for a so-called reflection type for generating a primary X-ray by the irradiation of the electron beam onto a target T in the columnar shape of a filament in the form of a round ring disposed in the vicinity thereof; as in the X-ray tube described in Patent Document 1.
In addition, although the invention is advantageous for a handy construction type X-ray analyzing apparatus as in the above-described embodiment, it can also be applied to a fixed structure X-ray analyzing apparatus. For example, it may be constructed of a solid-state X-ray analyzer constructed by separately providing an X-ray tube constructed of, for example, the vacuum housing 2, the electron beam source 3, the target T and the X-ray detecting element 4, and the analysis unit 5, a control system and the output section 6 or the like.