JP2008209394A - X線管及びx線分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内部が真空状態とされX線が透過可能なX線透過膜で形成された窓部1を有した真空筐体2と、真空筐体2内に設置され電子線eを出射する電子線源3と、電子線eが照射されて一次X線X1を発生すると共に該一次X線X1を窓部1を介して外部の試料Sに出射可能に真空筐体2内に設置されたターゲットTと、試料Sから放出されて窓部1から入射する蛍光X線及び散乱X線X2を検出可能に真空筐体2内に配置され該蛍光X線及び散乱X線X2のエネルギー情報を含む信号を出力するX線検出素子4とを備えている。
【選択図】 図1
Description
従来、例えば特許文献1では、蛍光X線の感度を高めるために、X線管球に内部に通過した蛍光X線を外部へ取り出す取り出し窓を設けて、X線管球及びX線分析器を試料に近づける試みがなされている。
また、特許文献2に記載されているように、X線管球及びX線分析器の小型化により、ハンディータイプのエネルギー分散型蛍光X線分析装置も普及している。
例えば、特許文献1に記載のX線分析装置では、X線管球及びX線検出器を試料に近づけることによる検出感度を高める効果が大きいが、X線管球及びX線検出器がそれぞれ有限で一定以上の大きさを有しているために近接させるにも限界があった。
また、従来のハンディータイプのエネルギー分散型蛍光X線分析装置においては、さらなる小型化及び軽量化が要望されているが、装置構成としてX線管球とX線検出器とが体積及び質量の大半を占めるため、従来の形態ではより小型化及び軽量化を図るには限界があった。さらに、ハンディータイプでは、試料を密閉状態の試料室内に収納して分析するのではなく、大気中の試料に直接、一次X線を照射する開放型であるため、X線の安全上、X線管球からのX線発生量を制限することから、試料からの蛍光X線をより効率良く検出する必要があった。
すなわち、本発明に係るX線管及びX線分析装置によれば、X線検出素子が窓部から入射する蛍光X線及び散乱X線を検出可能に真空筐体内に配置されているので、装置全体をさらに小型化及び軽量化することができると共に、より効率良く励起及び検出を行うことが可能になる。特に、開放型のハンディータイプのX線分析装置に適用すれば、X線発生量をより抑制しても高い感度で検出することができ、高い安全性を得ることができる。
上記窓部1は、X線透過膜として例えばBe(ベリリウム)箔で形成されている。なお、窓部1の前面に、試料Sに応じて選択されたCu(銅)、Zr(ジルコニウム)、Mo等の金属薄膜又は金属薄板である1次フィルタを取り付けても構わない。また、窓部1及びターゲットTは、ターゲットTに入射した電子線eとターゲットTとの相互作用により発生し放出された二次電子を引き戻すため、グランド電位又はプラス電位に設定されている。なお、二次電子は通常、数eV程度のエネルギーしかないため、このエネルギー以上の電界となるようにグランド電位又はプラス電位が設定される。
また、陰極としてフィラメント7ではなく、カーボンナノチューブを採用しても構わない。
上記X線検出素子4は、例えばpin構造ダイオードであるSi(シリコン)素子等の半導体検出素子である。このX線検出素子4は、X線光子1個が入射するとこのX線光子1個に対応する電流パルスが発生する。この電流パルスの瞬間的な電流値が、入射した蛍光X線のエネルギーに比例している。
なお、X線検出素子4をマイナス電位に設定することで、熱電子(電子線e)がX線検出素子4に入射されることを抑制することができる。
これらフィラメント7、ターゲットT、X線検出素子4、金属ガード部材10、シャッター11、駆動機構12及び遮蔽体13は、真空筐体2の前部収納部2a内に配置されている。
また、上記電流電圧制御部8及び分析器5は、CPU9に接続され、設定により種々の制御が行われる。
また、分析器5、電流電圧制御部8及びCPU9は、真空筐体2の後部収納部2b内に設けられ、表示部6は、後部収納部2bの外面に表示面を配して設けられている。すなわち、分析器5及び表示部6は、真空筐体2に一体に設けられている。
なお、上記各構成のうち電力供給及び電位設定の必要なものは、いずれも図示しない電源部に接続されている。
また、金属ガード部材10が、X線検出素子4とターゲットTとの間に設けられているので、ターゲットTで発生した二次電子を遮断してX線検出素子4に入射することを防止できる。また、金属ガード部材10が、ターゲット周辺部からの輻射熱を遮蔽してX線検出素子4の冷却に悪影響を与えることを抑制できる。
また、管内にあるフィラメント7とターゲットTとの間で電子線eの経路に進退可能なシャッター11が設けられているので、一次X線の経路にシャッターを設ける場合よりもX線発生ポイント(ターゲットT)と試料Sとの間をより近接させることができる。また、フィラメント7からの熱電子である電子線eを安定させるまでシャッター11を閉じた状態とし、安定後にシャッター11を開けるので、安定した電子線eで測定が可能になる。
さらに、真空筐体2に分析器5と表示部6とが一体に搭載された可搬型とされるので、分析器5と表示部6とにより分析結果をその場で確認可能で、かつ小型で軽量なハンディータイプとすることができる。
また、上記実施形態は、エネルギー分散型の蛍光X線分析装置であるが、他の分析方式、例えば波長分散型の蛍光X線分析装置に適用しても構わない。
また、特許文献1に記載されているX線管のように、柱状のターゲットに対してその周囲に配した円環状のフィラメントから電子線を照射し、一次X線を発生させる、いわゆるリフレクション型としても構わない。
Claims (8)
- 内部が真空状態とされX線が透過可能なX線透過膜で形成された窓部を有した真空筐体と、
前記真空筐体内に設置され電子線を出射する電子線源と、
前記電子線が照射されて一次X線を発生すると共に該一次X線を前記窓部を介して外部の試料に出射可能に前記真空筐体内に設置されたターゲットと、
前記試料から放出されて前記窓部から入射する蛍光X線及び散乱X線を検出可能に前記真空筐体内に配置され該蛍光X線及び散乱X線のエネルギー情報を含む信号を出力するX線検出素子と、を備えていることを特徴とするX線管。 - 請求項1に記載のX線管において、
前記ターゲットが、前記窓部に近接又は接触されて配され、
前記X線検出素子の受光面が、前記ターゲットの周囲に配されていることを特徴とするX線管。 - 請求項1又は2に記載のX線管において、
前記X線検出素子が、前記電子線源と前記ターゲットとの間の領域に配され、前記電子線が透過可能な透過孔を有していることを特徴とするX線管。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のX線管において、
前記ターゲット及び前記窓部の少なくとも一方が、グランド電位又はプラス電位に設定されていることを特徴とするX線管。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のX線管において、
前記電子線源と前記ターゲットとの間で前記電子線の経路に進退可能なシャッターが設けられていることを特徴とするX線管。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のX線管において、
前記電子線源と前記X線検出素子との間に、前記電子線源からの輻射熱を遮断する遮蔽体が配設されていることを特徴とするX線管。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のX線管と、
前記信号を分析する分析器と、
前記分析器の分析結果を表示する表示部と、を備えていることを特徴とするX線分析装置。 - 請求項7に記載のX線分析装置において、
前記分析器及び前記表示部を前記真空筐体に設けて可搬型としたことを特徴とするX線分析装置。
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