JP2006337290A - Ｘ線分光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＰＭＡ等、試料上の微小領域から発生するＸ線を分光分析する装置におけるエネルギー分解能を向上させる。
【解決手段】電子線の照射によりＸ線を放出する微小領域２に入射側端面の点焦点を合わせたマルチキャピラリＸ線レンズ６によりＸ線を効率良く収集し、平行光化して四結晶型分光器３０に導入する。四結晶型分光器３０はそれぞれ２枚の平行な単結晶を有するチャンネルカット結晶４０、４１を２個含み、入射されたＸ線を高精度で分光し、入射Ｘ線と平行な方向に出射する。マルチキャピラリＸ線レンズ６からの出射Ｘ線は若干の広がりを有しているが、四結晶型分光器３０はその入射Ｘ線の広がり角の影響を受けることなく高い波長分解能で以てＸ線を分光する。そのため、高いエネルギー分解能と高い分光強度とを達成できる。
【選択図】 図３

Description

本発明はＸ線分析装置に利用されるＸ線分光装置に関し、更に詳しくは、電子線プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等、微小領域の分析を行うＸ線分析装置に利用されるＸ線分光装置に関する。

電子線プローブ微小分析装置（ＥＰＭＡ）では、高エネルギーを有する微小径の電子線を励起線として試料に照射し、それによって試料の含有成分の内側電子が励起された際に外部に放出される固有Ｘ線を分析することにより、元素の同定や定量を行ったり、元素の分布を調べたりする。また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）では一般的には電子線の照射位置から発生した二次電子や反射電子を検出するが、最近は、エネルギー分散型Ｘ線検出部を併設することでＸ線分析を可能とした装置も開発されている。

この種のＸ線分析装置では、試料面上のほぼ一点とみなせる微小領域から放出される固有Ｘ線を効率良く分光するため、従来、図６に示すような構成のＸ線分光装置が広く利用されている（例えば特許文献１の図７など参照）。このＸ線分光装置では、試料１上で電子線が照射される微小領域２と湾曲型分光結晶３と検出器４とを同一基準面（図の紙面）上のローランド円５上に配置し、試料１上の微小領域２を固定点として、湾曲型分光結晶３及び検出器４をリンク機構等の移動手段によってローランド円５上を移動させる。この湾曲型分光結晶３及び検出器４の移動によって固有Ｘ線の分光波長を走査し、元素の種類を特定する。この微小領域２、湾曲型分光結晶３、及び検出器４の位置関係は、分析対象元素の種類に応じて変化させる。

また別の構成として、特許文献１の図８に記載のように、点光源から出射したＸ線を平行ビームに変換するレンズ作用を有するマルチキャピラリ（ポリキャピラリと呼ぶ場合もある）Ｘ線レンズを用いたＸ線分光装置も知られている。図７はこのＸ線分光装置の概略構成図であり、図９はマルチキャピラリＸ線レンズの入射側の拡大図である。

図９に示すように、マルチキャピラリＸ線レンズ６は例えば内径が１０μｍ程度の硼珪酸ガラスから成る細管（キャピラリ）を多数束ねた基本構造を有しており、１本のキャピラリの内側に入射されたＸ線がそのガラス壁の内周面を全反射しながら進行してゆく原理を利用して、Ｘ線を効率良く案内するものである（特許文献２、３など参照）。マルチキャピラリＸ線レンズには種々の形態があるが、ここでは、殆ど点とみなし得るＸ線源Ｆから出たＸ線を入射側端面で大きな立体角で以て取り込み、出射側端面から平行ビームを出射するものである。

図７において、試料１上の微小領域２から出射した固有Ｘ線を上述のようなマルチキャピラリＸ線レンズ６で集光し、平行光化して平板分光結晶７に導入し波長分散させ、この分散光を検出器４により検出する。この構成では、分光波長を走査する際には、平板分光結晶７は紙面に垂直な軸９を中心に回転駆動され、検出器４も軸９を中心にして平板分光結晶７の回転角θの２倍の角度２θを保つように回転駆動される。

近年、ＥＰＭＡやＳＥＭでは、分析精度をより向上させるためにエネルギー分解能（波長分解能）を高めたいという要求がある。一般に上述のように分光結晶を用いたＸ線分光器は比較的エネルギー分解能が優れてはいるものの、図６に示したような湾曲型分光結晶３ではその湾曲面の寸法精度の限界やＸ線光学系の持つ固有の収差に起因した限界があり、さらなるエネルギー分解能の向上は難しい。

一方、図７に示したような平板分光結晶７では湾曲型分光結晶３よりも寸法精度を容易に高めることができるものの、マルチキャピラリＸ線レンズ６で集光・平行光化されたＸ線も実際には或る程度の開き角を以て広がりながら平板分光結晶７に入射するため、それに起因するエネルギー分解能の限界がある。

このように上記従来のいずれの構成においても、実際に得られるエネルギー分解能ΔＥ／Ｅ、又は波長分解能Δλ／λはせいぜい１０^-3程度のオーダーである。この程度のエネルギー分解能では、固有Ｘ線のスペクトルの微細形状変化から化学状態分析を行うような目的に対して、２ｎｍ程度以上の長波長領域でしか実用性を有さない。これよりも短い波長領域で上記のような分析を行うためには、Ｘ線分光装置におけるエネルギー分解能の大幅な向上が不可欠である。

特開２００４−２９４１６８号公報 特公平７−１１６００号公報 特公平７−４００８０号公報 特開平１０−２３２２０９号公報 「高精度Ｘ線回折法」、[Online]、株式会社コベルコ科研、[平成１７年５月１８日検索]、インターネット <URL : http://www.kobelcokaken-it.com/panf_hyouka/A/A_02.html>

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、例えば微小径に集束された電子線などの照射に応じて試料上の微小領域から放出されるＸ線を分光分析する際に、高い分光強度を確保しつつ高いエネルギー分解能（波長分解能）を達成することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願発明者は、従来、蛍光Ｘ線分析装置において分析精度を高めるために利用されている複結晶型分光器に着目した（例えば特許文献４、非特許文献１など参照）。こうした複結晶型分光器では、１０^-5又はそれ以上のエネルギー分解能で以てＸ線分光が可能であることが知られている。しかしながら、こうした蛍光Ｘ線分析における精密Ｘ線分光法は、実用的な信号強度を得ることを目的として、試料面の広い領域に一次Ｘ線を照射し、その広い照射範囲から発生する蛍光Ｘ線を分光するものである。したがって、ＥＰＭＡやＳＥＭのように殆ど一点とみなせる大きさの試料上の微小領域から放出される発散Ｘ線を分光する場合には、上記のような複結晶型分光器をそのまま用いても実用上十分な分光強度を得られない。

そこで、本願発明者は、マルチキャピラリＸ線レンズが複結晶型分光器の分光性能を損なわないことを利用して、マルチキャピラリＸ線レンズと複結晶型分光器とを組み合わせることにより、微小領域から放出されるＸ線を効率良く収集することでＸ線強度を確保しながらエネルギー分解能を向上させることに想到した。

即ち、本発明に係るＸ線分光装置は、試料上のほぼ点とみなせる微小領域から放出されるＸ線を波長分散するＸ線分光装置であって、
試料に向いた入射端面側で点焦点を有し、出射端面側で略平行光を出射するマルチキャピラリＸ線レンズと、
前記マルチキャピラリＸ線レンズで平行光化されたＸ線を複数段で分光するように複数の単結晶が配置された複結晶型分光器と、
を備えることを特徴としている。

本発明に係るＸ線分光装置では、好ましくは、マルチキャピラリＸ線レンズの点焦点が試料表面に来る程度まで、該レンズの入射端面を試料表面に近接させる。これにより、マルチキャピラリＸ線レンズは、その入射端面側において、殆ど点とみなし得る微小領域から出たＸ線を大きな立体角で以て効率良く取り込むことができる。したがって、このマルチキャピラリＸ線レンズを試料と複結晶型分光器との間に配置することにより、試料上の微小領域からあらゆる方向に放出される固有Ｘ線を効率良く収集し、平行光化して複結晶型分光器へと導くことができる。複結晶型分光器では、入射Ｘ線が複数段の単結晶で順次分光され、それに伴って高い波長分解能（エネルギー分解能）が得られる。

なお、マルチキャピラリＸ線レンズから出射するＸ線は完全な平行光ではなく、１本のキャピラリの内部でＸ線が全反射しながら進行する際の反射角で以て広がりながら出射端面から出射する。しかしながら、複結晶型分光器では、入射Ｘ線の角度の広がりに拘わらず１段目の結晶によってＸ線の角度広がりは結晶の回折幅まで狭められるので、２段目以降の結晶には１段目の結晶の回折角度幅程度の十分に狭い角度広がりしか持たないＸ線が入射する。それ故に、高い波長分解能で以てＸ線は分光されることになる。

このように本発明に係るＸ線分光装置によれば、微小領域から放出されるＸ線を効率良く収集して高い波長分解能、即ちエネルギー分解能で以て分光することができる。これにより、本発明に係るＸ線分光装置をＥＰＭＡやＳＥＭなどに適用すれば、従来、長波長領域の固有Ｘ線でのみしか行えなかった微細なスペクトル構造観察による化学状態分析が短波長領域の固有Ｘ線でも可能となり、装置の利用範囲が大幅に広がる。

本発明に係るＸ線分光装置において複結晶型分光器としては各種の態様を採り得るが、二結晶型分光器である場合には、２個の単結晶を（＋、＋）配置した二結晶型分光器とすることが好ましい。もちろん、２個の単結晶を非平行の（＋、−）配置した二結晶型分光器でもよいが、２個の単結晶を（＋、＋）配置した構成のほうが波長分解能を容易に上げることができる。

また別の態様として、前記複結晶型分光器は、それぞれが２個の同一格子結晶を平行に配置してなる２個のチャンネルカット結晶を（＋、＋）配置した四結晶型分光器である構成とすることができる。

四結晶型分光器では分光器への入射Ｘ線と出射Ｘ線とを平行にすることができるので、例えばマルチキャピラリＸ線レンズ、分光器、検出器をほぼ一直線上に配置することが可能であり、Ｘ線光学系の配置の省スペース化に有利である。また、分光波長を走査する際には、２個のチャンネルカット結晶をそれぞれ回転させる必要があるが、その際にも分光器からの出射Ｘ線の方向は変化しない。したがって、波長走査に伴って検出器を回転させる必要がなく、回転駆動機構が簡単になるとともに動作スペースも狭くて済む。また、（＋、−）配置の二結晶型分光器では、波長走査に伴って２段目の結晶を回転させつつ平行移動させる必要があるが、四結晶型分光器ではこうした平行移動の必要もなく、その点でも波長走査を行うための駆動機構が簡単になる。

また、独立した２枚の独立した同一格子結晶を平行に配置する場合にはその平行性の精度が問題になり易いが、１個の結晶ブロックから２枚の同一格子結晶を切り出すチャンネルカット結晶を用いることにより、平行性を確保し易く、製造が簡単であるとともに精度向上にも有利である。

なお、上記構成では、前記２個のチャンネルカット結晶のうち、１段目のチャンネルカット結晶では出口側単結晶の長さを入口側単結晶よりも長く、２段目のチャンネルカット結晶では逆に入口側単結晶の長さを出口側単結晶よりも長くした構成とすることができる。

この構成によれば、１段目のチャンネルカット結晶で入口側単結晶で分光されたＸ線のうち出口側単結晶に当たる角度範囲が広くなり、さらにその出口側単結晶で分光されたＸ線が２段目のチャンネルカット結晶の長い入口側単結晶で効率良く取り入れられるから、結果的に、分光角度範囲が広がる。それによって、分光波長範囲を広げることができる。

まず、本発明に係るＸ線分光装置の基本的な構成と動作原理について説明する。

本発明に係るＸ線分光装置におけるマルチキャピラリＸ線レンズは、例えば前述の図９に示す構造を有するものであり、入射端面はＸ線源Ｆの位置に点焦点を有する。これにより、Ｘ線源Ｆから放出されたＸ線を広い立体角で以て各キャピラリ内に取り込み、キャピラリ内部で全反射を繰り返させることで前方に進行させながら平行光化する。このようにキャピラリ内部ではＸ線は臨界角以下の角度で全反射しながら進んで出射端面に到達するため、平行光とは言っても、厳密には、出射端面から出射する時点で最大臨界角程度、通常０．１°程度の広がりを有しており、こうした広がりを有してＸ線は複結晶型分光器に入射する。

図８は複結晶型分光器の各種の態様を示す概略図であり、図１０〜図１２はデュモンド(DuMond)ダイアグラムと呼ばれる方法で波長分解能を図式的に示したものである。

図８（ａ）は第１、第２なる２個の単結晶３１、３２を（＋、＋）配置した二結晶型分光器であり、図１０はこのときの波長分解能を示すデュモンドダイアグラムである。図１０中の右上がり及び右下がりの２つの曲線はそれぞれ２個の単結晶３１、３２に対応した回折曲線であり、それら曲線の形状は周知のブラッグの回折式
２ｄ・ｓｉｎθ＝λ …（１）
ｄ：格子定数、θ：入射角、λ：分光波長
に対応していて、回折角度の幅に相当する分だけ幅を有している。横軸の角度は第１単結晶３１に対するＸ線の入射角度である。

第１単結晶３１の回折曲線は単純に（１）式をそのまま適用して描かれる。一方、第２単結晶３２の回折曲線は、（１）式の入射角θが第１単結晶３１から回折したＸ線が第２単結晶３２に入射する角度であるものとして描かれた曲線であり、その起点は、
θ＝１８０−α[°]
α：単結晶３１、３２の成す角度（図８（ａ）参照）
の位置にあって、縦軸に平行な線を中心にして第１単結晶３１の回折曲線を線対称としたような形状となる。そして、それぞれ幅を有した２つの回折曲線の交差する重なり部分（図中、斜線で塗りつぶした範囲）が、分光されるＸ線の角度広がり幅と波長幅（エネルギー幅）とを示す。即ち、図１０中の、ΔθｂがＸ線の角度広がり幅であり、Δλが波長幅である。

この角度広がり幅Δθｂは、一般的な分光結晶では数秒〜数十秒（但し１秒＝１／３６００°）のオーダーであり、上述したようにマルチキャピラリＸ線レンズで得られるＸ線の開き角Δθａ（通常０．１°程度）と比べると格段に狭く、高いエネルギー分解能での分光が可能である。このため、上述したようなマルチキャピラリＸ線レンズと（＋、＋）配置の二結晶型分光器とを組み合わせた構成では、波長分解能つまりエネルギー分解能はマルチキャピラリＸ線レンズには依存せず、二結晶型分光器自体のエネルギー分解能で以て決まることとなり、マルチキャピラリＸ線レンズで効率的に集光されたＸ線を高いエネルギー分解能で分光することができる。

図８（ｂ）は第１、第２なる２個の単結晶３３、３４を（＋、−）配置した二結晶型分光器であり、図１１はこのときの波長分解能を示すデュモンドダイアグラムである。（＋、−）配置では、２個の単結晶３３、３４に対応した回折曲線は（＋、＋）配置の場合とは異なり、対向せずに同じ方向を向くことになり、第２単結晶３４の回折曲線の起点はθ＝−αの位置となる。この場合には、２個の単結晶３３、３４として互いに格子定数の異なるものを用いることにより、図１１に示すように、２本の回折曲線の傾きを相違するようにして両者を交差させることができる。このとき、両曲線の交差による重なり部分は、一般的に（＋、＋）配置の場合に比べれば横軸方向に細長い形状となるものの、その角度広がり幅ΔθｂはマルチキャピラリＸ線レンズで得られるＸ線の開き角Δθａと比べると十分に狭く、高いエネルギー分解能での分光が可能となる。

図８（ｃ）は第１〜第４なる４個の単結晶３５、３６、３７、３８を（＋、−）、（＋、＋）、（＋、−）配置した四結晶型分光器である。ここで第１及び第２単結晶３５、３６は同一格子結晶で平行に配置される。第３及び第４単結晶３７、３８についても同様である。この構成は、第１及び第２単結晶３５、３６を１つの結晶、第３及び第４単結晶３７、３８を他の１つの結晶とみなし、それら２個の結晶が（＋、＋）配置されたものとみなすことができる。即ち、上述した（＋、＋）配置の二結晶型分光器の一種の変形であると考えることができ、デュモンドダイアグラムは図１０がそのまま適用できる。したがって、分光性能の点からは（＋、＋）配置の二結晶型分光器とほぼ同等である。

比較のために、１枚だけの単一結晶の分光器に対応するデュモンドダイアグラムを図１２に示す。この場合には、或る幅を持つ１本の回折曲線と、マルチキャピラリＸ線レンズで得られるＸ線の開き角Δθａを横幅とする縦軸に平行な帯とが重なり合う部分が分光Ｘ線の範囲であると考えればよい。したがって、図１２に示すように波長幅Δλは上記のような二結晶型分光器、四結晶型分光器に比べて広く、つまりは波長分解能は低いことが分かる。また、波長分解能はマルチキャピラリＸ線レンズによるＸ線の開き角Δθａに依存し、Ｘ線の開き角Δθａが大きくなるほど波長分解能は低下する。

なお、上述した二結晶型分光器についての一般的な説明については、例えば、Kazutake Kohra, Hiroo Hashizume, Jun-ichi Yoshimura "X-Ray Diffraction Topography Utilizing Double-Crystal Arrangement of (+,+) or (+,-) Setting", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.9, No.9, Sept.,1970などに詳細に記載されている。

次に、上述したような原理に基づく本発明に係るＸ線分光装置の具体例を説明する。
図１は、図８（ｂ）で説明した（＋、−）配置の二結晶型分光器を用いたＸ線分光装置の一実施例の概略構成図である。既に説明した図中に記載の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付している。

この実施例１によるＸ線分光装置では、電子線の照射によって試料１上の微小領域２から出射したＸ線は、微小領域２付近に入射側端面の点焦点を有するマルチキャピラリＸ線レンズ６により効率良く収集され、平行光化されて複結晶型分光器３０に導入される。そして後述するように複結晶型分光器３０で高いエネルギー分解能で以て分光され、その分光Ｘ線の一部がソーラスリット８を通して検出器４に導入される。

複結晶型分光器３０を構成する第１単結晶３３と第２単結晶３４とは互いに格子定数の異なる分光結晶であり、図面が煩雑になるため図示しないが、それぞれ軸３３ａ、３４ａを中心に回転するための独立した回転機構を備える。第２単結晶３４の回転軸３４ａと同軸に、図示しないアームの回転軸が存在し、このアーム上にはソーラスリット８と検出器４とが直線上に並べて固定されている。即ち、ソーラスリット８と検出器４とは互いの相対位置関係を保ってアームと一体に回転する。

第２単結晶３４の回転と上記アームの回転は１：２の比率で連動して駆動され、それ故に第２単結晶３４で回折されたＸ線が常に検出器４に導入されるような位置にある。２つの単結晶３３、３４をそれぞれの回転軸３３ａ、３４ａを中心に回転させ、マルチキャピラリＸ線レンズ６から第１単結晶３３に入射する固有Ｘ線の入射角度を順次変えて第１単結晶３３から回折してきたＸ線を第２単結晶３４で分光することで、任意のＸ線波長を分光することができる。この際、第１単結晶３３で回折し第２単結晶３４に入射するＸ線はマルチキャピラリＸ線レンズ６の出射側端面で生じるＸ線ビームの広がりに対応した波長広がりを有するが、第２単結晶３４の回転で以てエネルギー幅の狭いＸ線が分光される。

なお、第１単結晶３３で回折されたＸ線ビームが、Ｘ線の回折角に依存することなく第２単結晶３４の面の常に同じ位置に入射するように、第２単結晶３４は回転機構とアームとが一体になって水平移動する手段、例えば１つの水平移動台の上に第２単結晶３４と回転機構とを固定した構造とし、２個の単結晶３３、３４のそれぞれの回転と連動して水平移動台の移動を行うものとする。

この複結晶型分光器３０により分光されるＸ線波長は、上述した図１１から明らかなように、２つの単結晶３３、３４の回折曲線の交点で決まるが、数式的には、次のような考察から決まる。即ち、第１単結晶３３の格子定数をｄ１、第２単結晶３４の格子定数をｄ２、単結晶３３、３４に入射するＸ線の入射角をそれぞれθ１、θ２とすれば、（１）式のブラッグ回折式より、分光されるＸ線波長λとの間に次のような関係が成立する。
２ｄ１・ｓｉｎθ１＝λ …（２）
２ｄ２・ｓｉｎθ２＝λ …（３）
θ２＝α＋θ１ …（４）
なお、（４）式は図８（ｂ）の配置において成立する幾何学的な関係式である。

（２）式、（３）式より波長λを消去すれば、
ｓｉｎθ２／ｓｉｎθ１＝ｄ１／ｄ２ …（５）
が導出される。そして、（４）式を（５）式に代入してθ２を消去すれば、未知数はθ１のみの方程式となるので、これを解けばθ１が求まり、そして（４）式からθ２が、最後に（２）式又は（３）式から分光波長λが求まる。

換言すれば、単結晶３３、３４の格子定数ｄ１、ｄ２は固定されているので、分光波長λは２個の単結晶３３、３４のなす角度αで決まる。但し、格子定数についてｄ１＝ｄ２の場合には、（５）式よりθ１＝θ２となってθ１、θ２の解は不定（α＝０の場合）となるか、或いは存在しない（α≠０）かのいずれかとなるので、このような格子定数の条件は除外するものとする。

したがって、所望のＸ線波長を分光したいときには、第１単結晶３３を軸３３ａを中心に回転させ、その波長成分を含むＸ線を第１単結晶３３で回折させた上で、第２単結晶３４を軸３４ａを中心にその波長に対応する２個の単結晶３３、３４間のなす角度αとなる角度位置まで回転させればよい。このようにして任意のＸ線波長を高いエネルギー分解能で以て取り出し、分析することができる。

なお、以上の説明では、分光波長λが２個の単結晶３３、３４間のなす角度αで決まることを数式的に説明したが、このことは図１１のデュモンドダイアグラムからも容易に理解できる。即ち、図１１において第２単結晶３４の回折曲線の起点は角度αに応じて横軸方向に移動するから、角度αが決まれば２個の単結晶３３、３４の回折曲線の交差位置が定まり、これによって分光波長が決まることになる。

図２は、図８（ａ）で説明した（＋、＋）配置の二結晶型分光器を用いたＸ線分光装置の一実施例の概略構成図である。既に説明した図中に記載の構成要素と同一の構成要素については同一符号を付している。基本的に、この（＋、＋）配置でも（＋、−）配置と基本的には同じであり、第１単結晶３１と第２単結晶３２とがそれぞれ独立に軸３１ａ、３２ａを中心に回転し、軸３２ａと同軸である軸を中心にソーラスリット８と検出器４とが一体に回転することで分光波長の走査が達成される。

数式に則った説明としては、上記実施例１の説明において（４）式を、
θ２＝（１８０−α）−θ１ …（６）
で置き換えればよい。但し、この場合には、２つの単結晶３１、３２の格子定数が同一、つまりｄ１＝ｄ２の場合でも、θ１＝９０°−α／２、θ２＝９０°−α／２なる解が存在するから、ｄ１＝ｄ２という条件を除外する必要はない。このことは、１種類の格子定数の単結晶を用意すればよいという点で、上記実施例１による（＋、−）配置の場合に比べて有利である。また、前述した如く原理的に、エネルギー分解能を改善するという点でも上記実施例１による（＋、−）配置の場合に比べて有利である。

図３は、図８（ｃ）で説明した四結晶型分光器を用いたＸ線分光装置の一実施例の概略構成図である。

このＸ線分光装置の複結晶型分光器３０において、第１及び第２単結晶３５、３６は同一結晶ブロックから切り出した一体形のいわゆるチャンネルカット結晶４０であり、第３及び第４単結晶３７、３８も同様に別のチャンネルカット結晶４１である。チャンネルカット結晶は、図４の斜視図に示すように、１個の結晶ブロック５０を断面コの字状に切削し、さらにＡ線、Ｂ線で切断することにより成形するものである。こうした構造では対向する２枚の単結晶の平行性を容易に確保することができる。

このチャンネルカット結晶４０、４１をそれぞれ１つの単結晶とみなせば、結晶配置は（＋、＋）の二結晶配置であるとみることができる。したがって、分光の原理は（＋、＋）配置の二結晶型分光器と同様である。それ故、分光波長を走査するために、上記実施例２と同様に、各チャンネルカット結晶４０、４１毎に、軸４０ａ、４１ａを中心にそれらチャンネルカット結晶４０、４１を回転させる回転機構を備える。

一方、上述したように四結晶型分光器では二結晶型分光器とは異なり、Ｘ線の入射方向及び出射方向がチャンネルカット結晶４０、４１の回転角度に依らず一定である。そのため、チャンネルカット結晶４０、４１の回転に伴ってソーラスリット８及び検出器４の位置は固定でよく、そのための回転駆動機構は不要である。第２単結晶等を平行移動させる機構も不要である。また、マルチキャピラリＸ線レンズ６、複結晶型分光器３０、ソーラスリット８、検出器４をほぼ一直線上に並べた配置とすることができ、上記のようにソーラスリット８及び検出器４の位置を固定できるため、分光波長の走査時にも広い動作スペースを必要としない。そのため、例えばＳＥＭなどのＸ線分析装置において周囲に二次電子検出器やそのほかの部材を配置する必要がある場合でも配置を決め易い。

また、この実施例３の構成では、第１、第２チャンネルカット結晶４０、４１のそれぞれについて、図５（ｂ）に示すように対となった一方の結晶を他方の結晶よりも長い形状とするような変形例が考えられる。具体的には、第１チャンネルカット結晶４０では第２単結晶３６を第１単結晶３５よりも長くし、第２チャンネルカット結晶４１では第３単結晶３７を第４単結晶３８よりも長くする。これにより、例えば図５（ａ）と（ｂ）との比較で分かるように、第１チャンネルカット結晶４０では、第１単結晶３５による回折Ｘ線のうち第２単結晶３６で分光される角度範囲が広がる。したがって、分光角度の走査範囲Φを大きくして分光波長範囲を広げることができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であるから、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正又は追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。

例えば、上記実施例１〜３に対応した図１〜図３ではマルチキャピラリＸ線レンズ６をほぼ直線状の形態で描いているが、マルチキャピラリＸ線レンズ６はその特性上湾曲させることができるから、試料１に対する複結晶型分光器３０の位置はかなり自由に決めることができる。

本発明の一実施例（実施例１）によるＸ線分光装置の概略構成図。 本発明の他の実施例（実施例２）によるＸ線分光装置の概略構成図。 本発明の他の実施例（実施例３）によるＸ線分光装置の概略構成図。 チャンネルカット結晶を説明するための斜視図。 実施例３によるＸ線分光装置の変形例を示す概略構成図。 従来のＸ線分光装置の概略構成図。 従来のＸ線分光装置の概略構成図。 複結晶型分光器の各種の態様を示す概略図。 図７中のマルチキャピラリＸ線レンズの入射側の拡大図。 （＋、＋）配置の二結晶型分光器及び四結晶型分光器の波長分解能を示すデュモンドダイアグラム。 （＋、−）配置の二結晶型分光器及び四結晶型分光器の波長分解能を示すデュモンドダイアグラム。 従来の単一結晶の分光器の波長分解能を示すデュモンドダイアグラム。

符号の説明

１…試料
２…微小領域
３０…複結晶型分光器
３１〜３８…単結晶
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、４０ａ、４１ａ…軸
４…検出器
４０、４１…チャンネルカット結晶
６…マルチキャピラリＸ線レンズ
８…ソーラスリット

Claims (4)

1. 試料上のほぼ点とみなせる微小領域から放出されるＸ線を波長分散するＸ線分光装置であって、
   試料に向いた入射端面側で点焦点を有し、出射端面側で略平行光を出射するマルチキャピラリＸ線レンズと、
   前記マルチキャピラリＸ線レンズで平行光化されたＸ線を複数段で分光するように複数の単結晶が配置された複結晶型分光器と、
   を備えることを特徴とするＸ線分光装置。
2. 前記複結晶型分光器は２個の単結晶を（＋、＋）配置した二結晶型分光器であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線分光装置。
3. 前記複結晶型分光器は、それぞれが２個の単結晶を平行に配置してなる２個のチャンネルカット結晶を（＋、＋）配置した四結晶型分光器であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線分光装置。
4. 前記２個のチャンネルカット結晶のうち、１段目のチャンネルカット結晶では出口側単結晶の長さを入口側単結晶よりも長く、２段目のチャンネルカット結晶では逆に入口側単結晶の長さを出口側単結晶よりも長くしたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線分光装置。
   

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