JP2006292567A - Ｘ線用レンズ光軸調整機構、ｘ線用レンズ光軸調整方法、およびｘ線分析装置 - Google Patents
Ｘ線用レンズ光軸調整機構、ｘ線用レンズ光軸調整方法、およびｘ線分析装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 装置性能が損なわれることを防止してＸ線の検出効率を高めることができるX線用レンズ光軸調整機構、X線用レンズ光軸調整方法、およびＸ線分析装置を提供する。
【解決手段】 X線分析装置に搭載するX線用レンズの光軸調整機構において、前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構と、前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構と、を有し、前記前記入射側調整機構を前記出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置する。
【選択図】 図１
【解決手段】 X線分析装置に搭載するX線用レンズの光軸調整機構において、前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構と、前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構と、を有し、前記前記入射側調整機構を前記出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、Ｘ線分析装置に搭載されるＸ線用レンズの光軸調整を行うX線用レンズ光軸調整機構、X線用レンズ光軸調整方法、およびＸ線分析装置に関するものである。
近年、試料に電子ビームを照射したときに試料から発生するＸ線を検出するX線分析装置が知られている。この種のＸ線分析装置として、超伝導Ｘ線検出器を用いると、エネルギー分解能を従来に比して大幅に向上する点で好適である。
ところで、発生したＸ線の進行方向は個々で異なるため、検出器の受光効率を上げるためには、検出器の受光部面積を大きくすることが望ましい。
ところで、発生したＸ線の進行方向は個々で異なるため、検出器の受光効率を上げるためには、検出器の受光部面積を大きくすることが望ましい。
しかしながら、Ｘ線検出器、特に超伝導X線検出器では、検出器のエネルギー分解能を良くするために検出器の受光部面積を小さくせざるを得ず、その結果試料から発せられたＸ線の検出効率が低下してしまう。これに対して、Ｘ線の検出効率を上げるために、Ｘ線用レンズの使用が有効だと考えられ、光軸調整のために多軸ゴニオメータを使用する方法が報告されている（非特許文献１参照）。
Giorgio Cappuccio et.al.,「Capillary optics as an x-ray condensing lens:An aligment procedure」Kumakhov optics and application:selected research papers on Kumakhov optics and application 1998-2000 Edited by Muradin A.Kumakhov.Bellingham,Wash.,USA:SPIE,c2000.
Giorgio Cappuccio et.al.,「Capillary optics as an x-ray condensing lens:An aligment procedure」Kumakhov optics and application:selected research papers on Kumakhov optics and application 1998-2000 Edited by Muradin A.Kumakhov.Bellingham,Wash.,USA:SPIE,c2000.
しかしながら、多軸ゴニオメータにＸ線用レンズを載せて光軸調整する方法では、試料、試料台、電子銃やＸ線源等の励起源、超伝導Ｘ線検出器、その他の分析用検出器等を限られた空間に配置することが困難であり、検出器を試料から離して設置せざるを得ず、装置性能を損なうという問題がある。
従って、本発明は、装置性能が損なわれることを防止してＸ線の検出効率を高めることができるX線用レンズ光軸調整機構、X線用レンズ光軸調整方法、およびＸ線分析装置を提供することを目的とする。
本発明における光軸調整機構は、前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構と、前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構と、を有し、前記入射側調整機構を前記出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置することを特徴とする。
この発明によれば、前記出射側調整機構により前記レンズ出射側焦点を前記Ｘ線検出器に合わせておき、この状態で、前記入射側調整機構により前記レンズ入射側焦点を前記試料分析点に合わせることで、前記試料から発生したＸ線を前記Ｘ線用レンズにより集光させて前記検出器で検出することができ、検出効率を向上することができる。そして、前記入射側調整機構を前記出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置しているので、前記試料に対する焦点合わせを行う際に、前記Ｘ線分析装置の障害とならずに前記入射側調整機構を操作することが可能となり、作業性を向上できる。そして、本発明によれば、前記試料に対する焦点合わせに必要なスペースを低減できるので、超伝導Ｘ線検出器、その他の分析用検出器等を限られた空間に配置することが可能となり、装置性能が損なわれることを防止してＸ線の検出効率を高めることができる。
また、前記出射側調整機構は、前記Ｘ線用レンズをその光軸に垂直な２方向に平行移動可能な手段を備える構成とすることが好ましい。
このようにすると、前記出射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸に垂直な２方向に平行移動させて、前記Ｘ線検出器との焦点合わせを行うことができる。
このようにすると、前記出射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸に垂直な２方向に平行移動させて、前記Ｘ線検出器との焦点合わせを行うことができる。
また、前記出射側調整機構は、前記Ｘ線用レンズを、その入射側焦点を通り、かつ、その光軸に垂直な２軸を中心に回転移動可能な手段を備える構成とすることが好ましい。
このようにすると、入射側焦点位置を変えることなく、出射側焦点位置を調整することができる。
このようにすると、入射側焦点位置を変えることなく、出射側焦点位置を調整することができる。
また、前記出射側調整機構は、少なくとも作業者により操作される部位を、脱着可能に構成されている脱着部を有していることが好ましい。
このようにすると、前記レンズ出射側焦点をＸ線検出器に合わせる際には、前記脱着部が装着された状態で作業を行うことで作業者による操作を行い易くすることができる。そして、前記レンズ出射側焦点を前記Ｘ線検出器に合わせた後に、前記脱着部を取り外すことで、前記入射側調整機構によりレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる際に前記出射側調整機構が障害となることを防止でき、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記レンズ出射側焦点をＸ線検出器に合わせる際には、前記脱着部が装着された状態で作業を行うことで作業者による操作を行い易くすることができる。そして、前記レンズ出射側焦点を前記Ｘ線検出器に合わせた後に、前記脱着部を取り外すことで、前記入射側調整機構によりレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる際に前記出射側調整機構が障害となることを防止でき、作業性を向上することができる。
また、前記Ｘ線用レンズには、前記出射側調整機構による調整位置を保持する保持機構を備える構成を備えることが好ましい。
このようにすると、まず、前記出射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点を調整し、前記保持機構により前記調整位置を保持したまま、前記入射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。なお、前記出射側調整機構が脱着部を有している場合には、前記レンズ出射側焦点の調整後に、前記保持機構により前記調整位置を保持したまま、前記脱着部を取り外してレンズ入射側焦点を調整できるので、作業性をさらに向上することができる。
このようにすると、まず、前記出射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点を調整し、前記保持機構により前記調整位置を保持したまま、前記入射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。なお、前記出射側調整機構が脱着部を有している場合には、前記レンズ出射側焦点の調整後に、前記保持機構により前記調整位置を保持したまま、前記脱着部を取り外してレンズ入射側焦点を調整できるので、作業性をさらに向上することができる。
また、前記Ｘ線検出器が冷凍機に搭載される超伝導Ｘ線検出器であって、前記入射側調整機構が冷凍機近傍に設置され、前記出射側調整機構が前記冷凍機と一体的に移動可能であることが好ましい。
このようにすると、前記入射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を前記試料分析点に合わせる際に、前記冷凍機と一体的に移動させることで、出射側焦点と検出器の位置関係を保ったまま、前記Ｘ線検出器の温度を前記冷凍機により所定温度に保持しつつ、前記レンズ入射側焦点の調整を行うことができるので、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側調整機構により前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を前記試料分析点に合わせる際に、前記冷凍機と一体的に移動させることで、出射側焦点と検出器の位置関係を保ったまま、前記Ｘ線検出器の温度を前記冷凍機により所定温度に保持しつつ、前記レンズ入射側焦点の調整を行うことができるので、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記冷凍機をＸ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に平行移動可能な手段を備える構成とすることが好ましい。つまり、この構成は、２種の平行移動を含んでいる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に前記冷凍機を平行移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予め前記Ｘ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に対する位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に前記冷凍機を平行移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予め前記Ｘ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に対する位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記２方向は、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であることが好ましい。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸方向の移動を抑え、光軸方向で焦点が外れてしまう危険を回避することができる。従って、前記平行移動の調整範囲を拡げることができ、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸方向の移動を抑え、光軸方向で焦点が外れてしまう危険を回避することができる。従って、前記平行移動の調整範囲を拡げることができ、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であって、かつ、水平方向に、前記冷凍機を平行移動可能な手段を備える構成とすることが好ましい。つまり、この構成は、１種の平行移動を含んでいる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であって、かつ、水平方向に、前記冷凍機を平行移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の平行移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。なお、前記移動可能方向に対して直交する方向に対しての位置合わせが必要な場合には、電子銃の焦点距離を変える等の手段で励起源の照射位置を変えることにより行うことが可能である。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であって、かつ、水平方向に、前記冷凍機を平行移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の平行移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。なお、前記移動可能方向に対して直交する方向に対しての位置合わせが必要な場合には、電子銃の焦点距離を変える等の手段で励起源の照射位置を変えることにより行うことが可能である。
また、前記入射調整機構は、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となるとともに前記冷凍機またはその近傍を通過する２軸の各々を中心に、前記冷凍機を回転移動可能な手段を備える構成とすることが好ましい。つまり、この構成は、２種の回転移動を含んでいる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となるとともに前記冷凍機またはその近傍を通過する２軸の各々を中心に、前記冷凍機を回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予めＸ線用レンズの上述の回転移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となるとともに前記冷凍機またはその近傍を通過する２軸の各々を中心に、前記冷凍機を回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予めＸ線用レンズの上述の回転移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射調整機構は、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となり、かつ、前記冷凍機またはその近傍を通過する軸を中心に、前記冷凍機を回転移動可能な手段を備え、前記回転移動可能な手段の回転中心軸は、地面に対して略垂直方向を向く構成とすることが好ましい。つまり、この構成は、１種の回転移動を含んでいる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を前記回転中心軸に対して回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の回転移動に伴うＸ線用レンズの移動可能方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。なお、前記移動可能方向に対して直交する方向に対しての位置合わせが必要な場合には、電子銃の焦点距離を変える等の手段で励起源の照射位置を変えることにより行うことが可能である。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を前記回転中心軸に対して回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の回転移動に伴うＸ線用レンズの移動可能方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。なお、前記移動可能方向に対して直交する方向に対しての位置合わせが必要な場合には、電子銃の焦点距離を変える等の手段で励起源の照射位置を変えることにより行うことが可能である。
また、前記入射側調整機構は、前記回転中心軸を中心とする回転移動により、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点をその光軸に略垂直な方向に近似的に平行移動させることが好ましい。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸方向の移動を抑え、光軸方向で焦点が外れてしまう危険を回避することができる。従って、前記回転移動の調整範囲を拡げることができ、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記冷凍機と一体的に、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を、水平方向に移動可能な手段を備えることが好ましい。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を水平方向に移動させることで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を水平方向に移動させて、前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予め前記Ｘ線用レンズを水平な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、入射側焦点調整用の機器に装着する際の位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、Ｘ線用レンズの光軸方向の移動を抑え、光軸方向で焦点が外れてしまう危険を回避することができる。従って、前記回転移動の調整範囲を拡げることができ、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記冷凍機と一体的に、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を、水平方向に移動可能な手段を備えることが好ましい。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を水平方向に移動させることで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を水平方向に移動させて、前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、予め前記Ｘ線用レンズを水平な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、入射側焦点調整用の機器に装着する際の位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記冷凍機と一体的に、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を、前記光軸とは平行ではない方向に平行移動可能な手段と、前記光軸とは重ならない位置となる軸を中心に回転移動可能な手段を備えることが好ましい。つまり、この構成は、１種の平行移動と１種の回転移動とを含んでいる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を前記光軸に対して上述の関係を有する軸に対して略平行移動および回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の略平行移動および回転移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記入射側焦点を調整する際に、前記冷凍機を前記光軸に対して上述の関係を有する軸に対して略平行移動および回転移動させることで、前記Ｘ線用レンズを冷凍機と一体的に移動させて前記試料分析点との焦点合わせを行うことができる。従って、試料が搭載される機器に装着するにあたっては、上述の略平行移動および回転移動可能な方向への位置合わせを行った状態で装着する必要がなく、装着後に前記入射側調整機構によりＸ線用レンズの位置合わせを行えば足りる。ゆえに、試料が搭載される機器に装着する際のＸ線用レンズの位置精度に対する要求を軽減することができ、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記試料、励起源、検出器等を含む分析容器に、前記入射側調整機構を搭載する架台を堅牢に接続した状態で、前記Ｘ線用レンズを前記分析容器内に挿入して前記レンズ入射側焦点を調整可能であることが好ましい。
このようにすると、前記架台を前記分析容器に対して堅牢に接続した状態で、前記冷凍機の位置を前記入射側調整機構により調整することで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記架台を前記分析容器に対して堅牢に接続した状態で、前記冷凍機の位置を前記入射側調整機構により調整することで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。
また、前記入射側調整機構は、前記冷凍機を走査電子顕微鏡とベローズを介して接続するとともに、前記入射側調整機構を搭載する架台を前記走査電子顕微鏡と堅牢に接続した状態で、前記Ｘ線用レンズを前記走査電子顕微鏡の真空容器内に挿入して前記レンズ入射側焦点を調整可能であることが好ましい。
このようにすると、前記架台を前記走査電子顕微鏡に対して堅牢に接続した状態で、前記冷凍機の位置を前記入射側調整機構により調整することで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。
このようにすると、前記架台を前記走査電子顕微鏡に対して堅牢に接続した状態で、前記冷凍機の位置を前記入射側調整機構により調整することで、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を調整することができるので、作業性を向上することができる。
また、本発明における光軸調整方法は、前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構を、前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置して、前記出射側調整機構により前記レンズ出射側焦点を前記Ｘ線検出器に合わせた後に、前記入射側調整機構により前記レンズ入射側焦点を前記試料分析点に合わせることを特徴とする。
この発明によれば、前記試料に対する焦点合わせを行う際に、前記Ｘ線分析装置の障害とならずに前記入射側調整機構を操作することが可能となり、作業性を向上できる。
この発明によれば、前記試料に対する焦点合わせを行う際に、前記Ｘ線分析装置の障害とならずに前記入射側調整機構を操作することが可能となり、作業性を向上できる。
また、本発明におけるＸ線分析装置は、前記Ｘ線用光軸調整機構を搭載していることを特徴とする。
このようにすると、前記試料に対する焦点合わせを行う際に、前記Ｘ線分析装置の障害とならずに前記入射側調整機構を操作することが可能となり、作業性を向上できる。
このようにすると、前記試料に対する焦点合わせを行う際に、前記Ｘ線分析装置の障害とならずに前記入射側調整機構を操作することが可能となり、作業性を向上できる。
本発明によれば、装置性能が損なわれることを防止してＸ線の検出効率を高めることができる。
以下、この発明の実施の形態におけるX線用レンズ光軸調整機構、X線用レンズ光軸調整方法、およびＸ線分析装置を図面と共に説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるX線用レンズ光軸調整機構を備えるＸ線分析装置の概略断面図である。同図に示すように、本実施の形態におけるＸ線分析装置１１は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）７に装着して用いられ、走査電子顕微鏡７内に保持された試料１０から発生するＸ線を検出して、分析するためのものである。
図１は、本発明の実施の形態におけるX線用レンズ光軸調整機構を備えるＸ線分析装置の概略断面図である。同図に示すように、本実施の形態におけるＸ線分析装置１１は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）７に装着して用いられ、走査電子顕微鏡７内に保持された試料１０から発生するＸ線を検出して、分析するためのものである。
Ｘ線分析装置１１は、走査電子顕微鏡７内に挿入される長細円筒形状のスノート３先端に、Ｘ線用レンズ１を装着した構成を備えている。Ｘ線用レンズ１は、その入射側端面を、走査電子顕微鏡７内に保持された試料１０に対向するように設けられている。一方、スノート３内部には、Ｘ線用レンズ１の出射側端面に対向するように、Ｘ線検出器９が設けられている。本実施の形態におけるＸ線検出器９は、超伝導Ｘ線検出器である。
そして、スノート３の基端側には冷凍機６が設けられ、該冷凍機６により超伝導Ｘ線検出器９を転移端近傍の所定温度に冷却している。本実施の形態においては、スノート３は冷凍機６と一体的に設けられている。これにより、入射側調整機構（具体的な構成については、図９〜図１８の説明で後述）１３を操作するにより、冷凍機６を矢印のように光軸Ｌに直交する２方向に移動させ、これに伴って、冷凍機６に一体的に設けられたスノート３を移動させ、スノート３に装着されたＸ線用レンズ１の入射側（試料１０側）焦点を調整することができる。一方、スノート３先端側には出射側調整機構１２が設けられ、この出射側調整機構１２を操作することで、Ｘ線用レンズ１の出射側（検出器９側）焦点を調整することができる。
そして、スノート３の基端側には冷凍機６が設けられ、該冷凍機６により超伝導Ｘ線検出器９を転移端近傍の所定温度に冷却している。本実施の形態においては、スノート３は冷凍機６と一体的に設けられている。これにより、入射側調整機構（具体的な構成については、図９〜図１８の説明で後述）１３を操作するにより、冷凍機６を矢印のように光軸Ｌに直交する２方向に移動させ、これに伴って、冷凍機６に一体的に設けられたスノート３を移動させ、スノート３に装着されたＸ線用レンズ１の入射側（試料１０側）焦点を調整することができる。一方、スノート３先端側には出射側調整機構１２が設けられ、この出射側調整機構１２を操作することで、Ｘ線用レンズ１の出射側（検出器９側）焦点を調整することができる。
図２はスノート先端側に設けた出射側調整機構の概略断面図である。同図に示すように、スノート３先端部には、Ｘ線用レンズ１を保持するレンズ保持部品２を、光軸Ｌに対して略垂直方向にスライド可能なレンズ保持部品用スライド４が設けられている。このレンズ保持部品用スライド４を操作することにより、Ｘ線用レンズ１の出射側焦点を超伝導Ｘ線検出器９に一致させる。
図３は冷凍機側に設けた入射側調整機構の概略断面図である。同図に示すように、Ｘ線分析装置１１は、内部に試料１０が保持された走査電子顕微鏡７の容器に、スノート３の先端を挿入した状態で、スノート３に一体的に連結された冷凍機６に装着された入射側調整機構１３により、Ｘ線用レンズ１の入射側焦点を試料１０に一致させる。このとき、走査電子顕微鏡７の容器と冷凍機６との間であって、スノート３の外周側にはベローズ８が装着されており、このベローズ８によりＸ線分析装置１１と走査電子顕微鏡７との接触状態を維持しつつ、冷凍機６と一体的にスノート３を移動させて、Ｘ線用レンズ１の出射側焦点の調整を行うことができる。
ここで、Ｘ線用レンズ１の特性について、図４を用いて説明する。図４は、Ｘ線用レンズの焦点合わせに必要な精度を示す説明図である。同図に示すように、Ｘ線用レンズ１は、光軸Ｌに沿う方向に要求される焦点合わせの精度が２ｍｍ程度、光軸Ｌに直交する方向に要求される焦点合わせの精度が１００μｍ程度、となるように形成されている。すなわち、Ｘ線用レンズ１は、光軸Ｌに沿う方向に対しては焦点合わせの精度は比較的ラフであってもよい一方で、光軸Ｌに直交する方向に対しては焦点合わせの精度は比較的シビアに要求される、という特性を有している。なお、同図に示した数値はあくまでも一例であり、この数値に限定されるものではないことはもちろんである。
図５は出射側調整処理用装置にスノートを装着した状態を示す説明図である。同図に示すように、出射側調整処理用装置は、略中空に形成された断面略直方体形状のケース２８と、このケース２８内に搭載されてＸ線を所定の方向に対して照射するＸ線源２７と、このＸ線源２７の位置を調整するためのマイクロメータ２６と、を備えている。
そして、このケース２８の開口部２９からスノート３の先端部を挿入し、この状態でスノート３の先端部に装着されたマイクロメータ２５を操作することで、Ｘ線用レンズ１を収容したレンズ保持部品２をスライド移動させて、Ｘ線用レンズ１の出射側位置を調整する。
そして、このケース２８の開口部２９からスノート３の先端部を挿入し、この状態でスノート３の先端部に装着されたマイクロメータ２５を操作することで、Ｘ線用レンズ１を収容したレンズ保持部品２をスライド移動させて、Ｘ線用レンズ１の出射側位置を調整する。
図６はスノート先端側に設けた出射側調整機構の要部斜視図である。同図に示すように、レンズ保持部品用スライド４には、その外周面にマイクロメータ２５、２５の挿入用溝３１、３１が形成されている。
図７は出射側調整機構を示す平面図である。同図に示すように、スノート３の先端部には、挿入用溝３１、３１にマイクロメータ２５、２５が装着されており、このマイクロメータ２５、２５を作業者が操作することで、Ｘ線用レンズ１の出射側調整が行われる。また、スノート３の外周側には、マイクロメータ２５、２５を保持するためのフレーム３７が配設されている。このように、作業者が操作を行うマイクロメータ２５、２５は、スノート３に対して着脱可能となっている。
図７は出射側調整機構を示す平面図である。同図に示すように、スノート３の先端部には、挿入用溝３１、３１にマイクロメータ２５、２５が装着されており、このマイクロメータ２５、２５を作業者が操作することで、Ｘ線用レンズ１の出射側調整が行われる。また、スノート３の外周側には、マイクロメータ２５、２５を保持するためのフレーム３７が配設されている。このように、作業者が操作を行うマイクロメータ２５、２５は、スノート３に対して着脱可能となっている。
図８は図７に示した出射側調整機構の内部構造を示す断面図である。同図に示すように、マイクロメータ２５、２５の先端側であって、フレーム３７の内周側には、レンズ保持部品用スライド４を押圧保持するための押圧部品３６、３６が装着されている。この押圧部品３６、３６は、マイクロメータ２５、２５を正逆方向に回転させることによって、レンズ保持部品用スライド４に対して接近離反させるように位置を調整することができる。また、フレーム３７には、押しバネ３８が内蔵されており、この押しバネ３８により、レンズ保持部品用スライド４を押圧部品３６、３６に接触させる方向に付勢している。従って、マイクロメータ２５，２５を操作して押圧部品３６、３６の位置を調整することで、レンズ保持部品用スライド４の位置を制御して、レンズ保持部品用スライド４内に保持されるＸ線用レンズ１の出射側焦点の調整を行うことができる。また、レンズ保持部品用スライド４の位置を保持するために、抑えネジ３３が設けられている。
図９は入射側調整機構の概要を示す概略断面図である。図１０は図９に示す入射側調整機構の概略平面図である。図９に示すように、冷凍機６下面に装着された冷凍機支持部材４６と、走査電子顕微鏡７の容器側面に沿って固定されるブラケット４１の受け部４５とは、回転テーブル部材４４を介して接続される。回転テーブル部材４４は、その軸心部に設けられた回転軸４２を介して受け部４５に回転可能に装着される。これにより、回転テーブル部材４４は受け部４５に対して正逆方向に回転でき、これに伴い、支持部材４６に連結された冷凍機６を回転軸４２を中心に回転させることができる（図１０参照）。また、支持部材４６は、回転テーブル部材４４に対して回転軸４２を介して回転可能に装着される。これにより、支持部材４６に連結された冷凍機６を回転軸４２を中心に回転させることができる。このように、冷凍機６を回転移動させることで、冷凍機６に一体的に連結されたスノート３、そしてこのスノート３先端に装着されたＸ線用レンズ１の入射側焦点を調整することができる。
図１１は他の入射側調整機構の概要を示す概略平面図である。図１２は図１１に示す入射側調整機構の概略断面図である。図１３は図１１に示す入射側調整機構の概略背面図である。これらの図に示すように、冷凍機６を支持する支持部材４６は、ブラケット４１に接続された調整用プレート５１を介して、３点支持されている。すなわち、高さ方向から視て、スノート３の軸心と略一致する位置に形成された支持突起５３が基点となり、また、スノート３の軸心に対して交差する位置に形成された調整ネジ５２、５２の高さを調整することで、冷凍機６の位置を調整し、これにより、Ｘ線用レンズ１の入射側焦点を調整することができる。
図１４はさらに他の入射側調整機構の概要を示す概略断面図である。同図に示すように、冷凍機６を支持する支持部材４６とブラケット４１とは、スライド部材６２を介して接続されている。スライド部材６２は、ブラケット４１に形成されたスライドガイド６１に沿って矢印Ｐのようにスライド可能に形成されている。これに伴い、支持部材４６に連結された冷凍機６を矢印Ｐのようにスライドさせることができる。また、支持部材４６は、スライド部材６２に形成したスライドガイド６３に沿って、矢印Ｑ（紙面に直交する方向）にスライドさせることができる。このように、冷凍機６を矢印Ｐ、Ｑ（いずれもＸ線用レンズ１の光軸に対して略直交する方向）にスライドさせることで、冷凍機６に接続されたＸ線用レンズ１の入射側焦点を、光軸に対して直交する２方向に対して調整を行うことができる。
図１５はさらに他の入射側調整機構の概要を示す概略断面図である。同図に示すように、冷凍機６を支持する支持部材４６とブラケット４１とは、スライド部材７２を介して接続されている。スライド部材７２は、ブラケット４１に形成されたスライドガイド７１に沿って矢印Ｑのようにスライド可能に形成されている。これに伴い、支持部材４６に連結された冷凍機６を矢印Ｑのようにスライドさせることができる。また、スライド部材７２は、支持部材４６と回転軸４３を介して回転可能に接続されている。これにより、支持部材４６は回転軸４３を中心として正逆方向に回転させることができる。従って、上述の他の例と同様に、冷凍機６をスライド移動または回転移動させることで、冷凍機６に一体的に連結されたスノート３、そしてこのスノート３先端に装着されたＸ線用レンズ１の入射側焦点を調整することができる。
図１６はさらに他の入射側調整機構の概要を示す概略断面図である。また、図１７は図１６に示す入射側調整機構の要部斜視図、図１８は図１６に対して直交する方向に対する断面図である。これらの図に示すように、冷凍機６を支持する支持部材４６とブラケット４１とは、回転軸４３を介して回転可能に接続されている。これにより、支持部材４６は回転軸４３を中心として正逆方向に回転させることができる。また、この例では、図１８に示すように、支持部材４６の下方に延在する突出部８１、８１間に、受け部８２を貫通するように回転軸４３が回動可能に装着されている。従って、支持部材４６は、受け部８２に対して回転軸４３の軸心方向に沿うように移動することができる（矢印Ｑ）。従って、上述の他の例と同様に、冷凍機６をスライド移動または回転移動させることで、冷凍機６に一体的に連結されたスノート３、そしてこのスノート３先端に装着されたＸ線用レンズ１の入射側焦点を調整することができる。
図１９は出射側調整機構の他の例を示す概略断面図である。同図に示す構成の出射側調整機構においては、前記Ｘ線用レンズ１を、その入射側焦点（この場合はＸ線源２７）を通り、かつ、その光軸Ｌに垂直な２軸Ｒ１、Ｒ２を中心に回転移動可能に構成されている。すなわち、同図において、軸Ｒ１、Ｒ２は互いに光軸Ｌに垂直であって、軸Ｒ１は紙面に対して直交する方向であり、軸Ｒ２は紙面と同一平面内であり軸Ｒ１に対して直交する方向に設定している。従って、Ｘ線用レンズ１は、軸Ｒ１を回転中心とした場合に紙面と同一平面内の円である回転軌跡ｒ１で回転移動する。また、Ｘ線用レンズ１は、軸Ｒ２を回転中心とした場合に紙面と直交する平面内の円である回転軌跡ｒ２で回転移動する（図示都合上、図１９では斜行する平面内の円を示している）。このようにすると、入射側焦点位置を変えることなく、出射側焦点位置を調整することができる。なお、軸Ｒ１、Ｒ２は、光軸Ｌに対して垂直であれば上述した設定に限られないことはもちろんである。
以上、本発明の内容を実施の形態により説明したが、本発明の内容は実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態では、超伝導Ｘ線検出器に適用した場合について説明したが、これに限らず他のＸ線検出器、例えば、シリコン検出器を利用したＸ線検出器に適用してもよい。
図１９は出射側調整機構の他の例を示す概略断面図である。同図に示す構成の出射側調整機構においては、前記Ｘ線用レンズ１を、その入射側焦点（この場合はＸ線源２７）を通り、かつ、その光軸Ｌに垂直な２軸Ｒ１、Ｒ２を中心に回転移動可能に構成されている。すなわち、同図において、軸Ｒ１、Ｒ２は互いに光軸Ｌに垂直であって、軸Ｒ１は紙面に対して直交する方向であり、軸Ｒ２は紙面と同一平面内であり軸Ｒ１に対して直交する方向に設定している。従って、Ｘ線用レンズ１は、軸Ｒ１を回転中心とした場合に紙面と同一平面内の円である回転軌跡ｒ１で回転移動する。また、Ｘ線用レンズ１は、軸Ｒ２を回転中心とした場合に紙面と直交する平面内の円である回転軌跡ｒ２で回転移動する（図示都合上、図１９では斜行する平面内の円を示している）。このようにすると、入射側焦点位置を変えることなく、出射側焦点位置を調整することができる。なお、軸Ｒ１、Ｒ２は、光軸Ｌに対して垂直であれば上述した設定に限られないことはもちろんである。
以上、本発明の内容を実施の形態により説明したが、本発明の内容は実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態では、超伝導Ｘ線検出器に適用した場合について説明したが、これに限らず他のＸ線検出器、例えば、シリコン検出器を利用したＸ線検出器に適用してもよい。
１…Ｘ線用レンズ
２…レンズ保持部品
３…スノート
４…レンズ保持部品のスライド
５…冷凍機駆動部
６…冷凍機
７…ＳＥＭ
８…ベローズ
９…超伝導Ｘ線検出器
１０…試料
２…レンズ保持部品
３…スノート
４…レンズ保持部品のスライド
５…冷凍機駆動部
６…冷凍機
７…ＳＥＭ
８…ベローズ
９…超伝導Ｘ線検出器
１０…試料
Claims (18)
- X線分析装置に搭載するX線用レンズの光軸調整機構において、
前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構と、
前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構と、を有し、
前記入射側調整機構を前記出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置することを特徴とするX線用光軸調整機構。 - 前記出射側調整機構は、前記Ｘ線用レンズをその光軸に垂直な２方向に平行移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記出射側調整機構は、前記Ｘ線用レンズを、その入射側焦点を通り、かつ、その光軸に垂直な２軸を中心に回転移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記出射側調整機構は、少なくとも作業者により操作される部位を、脱着可能に構成されている脱着部を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記Ｘ線用レンズには、前記出射側調整機構による調整位置を保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記Ｘ線検出器が冷凍機に搭載される超伝導Ｘ線検出器であって、
前記入射側調整機構が冷凍機近傍に設置され、
前記出射側調整機構が前記冷凍機と一体的に移動可能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線用光軸調整機構。 - 前記入射側調整機構は、前記冷凍機をＸ線用レンズの光軸とは平行ではない２方向に平行移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記２方向は、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であることを特徴とする請求項７に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射調整機構は、Ｘ線用レンズの光軸に略垂直であって、かつ、水平方向に、前記冷凍機を平行移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射調整機構は、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となるとともに前記冷凍機またはその近傍を通過する２軸の各々を中心に、前記冷凍機を回転移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射調整機構は、前記Ｘ線用レンズの光軸とは重ならない位置となるとともに前記冷凍機またはその近傍を通過する軸を中心に、前記冷凍機を回転移動可能な手段を備え、
前記回転移動可能な手段の回転中心軸は、地面に対して略垂直方向を向くことを特徴とする請求項６に記載のＸ線用光軸調整機構。 - 前記入射側調整機構は、前記回転中心軸を中心とする回転移動により、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点をその光軸に略垂直な方向に近似的に平行移動させることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射側調整機構は、前記冷凍機と一体的に、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を、水平方向に移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射側調整機構は、前記冷凍機と一体的に、前記Ｘ線用レンズの入射側焦点を、前記光軸とは平行ではない方向に平行移動可能な手段と、前記光軸とは重ならない位置となる軸を中心に回転移動可能な手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のＸ線用光軸調整機構。
- 前記入射側調整機構は、
前記試料、励起源、検出器等を含む分析容器に、前記入射側調整機構を搭載する架台を堅牢に接続した状態で、前記Ｘ線用レンズを前記分析容器内に挿入して前記レンズ入射側焦点を調整可能であることを特徴とする請求項６から請求項１４のいずれかに記載のＸ線用レンズ光軸調整機構。 - 前記入射側調整機構は、
前記冷凍機を走査電子顕微鏡とベローズを介して接続するとともに、前記入射側調整機構を搭載する架台を前記走査電子顕微鏡と堅牢に接続した状態で、
前記Ｘ線用レンズを前記走査電子顕微鏡の真空容器内に挿入して前記レンズ入射側焦点を調整可能であることを特徴とする請求項６から請求項１４のいずれかに記載のＸ線用レンズ光軸調整機構。 - X線分析装置に搭載するX線用レンズの光軸調整方法において、
前記Ｘ線用レンズのレンズ入射側焦点を試料分析点に合わせる入射側調整機構を、
前記Ｘ線用レンズのレンズ出射側焦点をX線検出器に合わせる出射側調整機構よりもＸ線用レンズ遠方に設置して、
前記出射側調整機構により前記レンズ出射側焦点を前記Ｘ線検出器に合わせた後に、前記入射側調整機構により前記レンズ入射側焦点を前記試料分析点に合わせることを特徴とするＸ線用レンズ光軸調整方法。 - 請求項１から請求項１６のいずれかに記載のＸ線用光軸調整機構を搭載していることを特徴とするＸ線分析装置。
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