KR102301799B1

KR102301799B1 - X선 발생원 및 형광 x선 분석 장치

Info

Publication number: KR102301799B1
Application number: KR1020150102950A
Authority: KR
Inventors: 류스케 히로세; 하루오 다카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2021-09-14
Also published as: EP3016482B1; EP3016482A1; CN105548228B; CN105548228A; US20160118215A1; KR20160049440A; US9721749B2; JP6320898B2; JP2016085860A

Abstract

(과제) 비교적 간이한 구성에 의해 X선 발생 위치와 X선 조사 영역을 한정하기 위한 기구의 위치 어긋남을 억제 가능한 X선 발생원 및 이것을 구비한 형광 X선 분석 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 시료(S)에 대해 1차 X선(X1)을 조사하는 X선 관구(2)와, X선 관구를 수납하는 하우징(3)과, 1차 X선의 시료에 대한 조사 면적을 제한하는 X선 조사 영역 한정 기구(4)와, X선 조사 영역 한정 기구를 하우징에 유지하는 기구 유지부(5)를 구비하고, X선 관구가, 케이스(6)와, 전자선을 발생하는 전자선원(7)과, 기단이 케이스에 고정되어 있음과 더불어 돌출한 선단부에 전자선이 조사되는 타깃부(8)를 구비하고, 기구 유지부가, 타깃부의 기단의 바로 아래에서 하우징에 고정되어 있는 기단 고정부(5a)와, 기단 고정부로부터 타깃부의 돌출 방향을 따라서 연장되고 X선 조사 영역 한정 기구를 지지하고 있는 연장 지지부(5b)를 갖고 있다.

Description

X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치{X-RAY GENERATION SOURCE AND APPARATUS FOR FLUORESCENT X-RAY ANALYSIS}

본 발명은, 유해 물질의 검출 등이 가능하고 제품의 스크리닝 등 혹은 도금 등의 막 두께 측정에 사용되는 형광 X선 분석 장치에 적절한 X선 발생원 및 이것을 구비한 형광 X선 분석 장치에 관한 것이다.

형광 X선 분석은, X선 관구(管球)로부터 출사된 X선을 시료에 조사하고, 시료로부터 방출되는 형광 X선을 X선 검출기로 검출하고, 그들의 강도의 관계로부터 시료의 조성에 관한 정성 분석 혹은 농도나 막 두께 등의 정량 분석을 행하는 것이다. 이 형광 X선 분석은, 시료를 비파괴로 신속하게 분석 가능하므로, 공정·품질관리 등에서 널리 이용되고 있다. 근년에는, 고정밀화·고감도화가 도모되어 미량 측정이 가능해지고, 특히 재료나 복합 전자 부품 등에 포함되는 유해 물질의 검출을 행하는 분석 수법으로서 보급이 기대되고 있다.

통상, 시료에 조사하는 1차 X선을 가는 빔형상으로 좁혀, 수 십~수 백 마이크로 미터의 범위를 분석하는 형광 X선 분석 장치에 있어서는, X선원인 X선 관구에 X선 조사 영역을 한정하기 위한 기구(이하, X선 조사 영역 한정 기구 또는 집광소자라고 한다)를 조합하고 있다. 예를 들면, X선 관구로부터의 X선을 집광하여 시료에 대한 조사 면적을 작게 할 수 있는 폴리캐필러리를 구비한 것이 알려져 있다. 이 폴리캐필러리는, 내경 10μm 정도의 중공 유리관(캐필러리)의 다발로 구성되고, 입사된 X선을 내벽에서 전반사에 의해 전파시켜, 각 캐필러리의 출사구를 1점으로 지향시킴으로써 X선을 집광하는 소자이다.

이러한 X선 관구 내부의 X선 발생 위치와 X선 조사 영역 한정 기구는, 정밀하게 위치 맞춤되어 있는 것이 필요하다. 그러나, 장치의 설치 환경이나, 관구의 케이스 내부의 발열, 문의 개폐에 의한 케이스 내부의 온도 변동 등, 다양한 요인으로 X선 관구의 주변 온도는 어느 정도의 폭으로 변동되는 경우가 많다. 이 변동에 의해, X선 관구의 주로 애노드의 부분의 열 변형량이 변화해, X선 발생 위치의 변동을 초래해 버린다.

즉, X선 관구가, 그 출력, 환경 온도 및 장치 케이스 내부의 온도 등의 요인에 의존하여, 각 부의 온도가 변화해, 그 온도 변화에 따라, X선 관구가 열적으로 변화해, X선 발생부의 기계적인 위치가 변동해 버린다. 이 때문에, X선을 특정의 미소부에 조사하여 그곳에서부터의 형광 X선을 분석하는 장치에 있어서는, X선 발생 위치의 기계적 변동은, X선을 특정의 미소부에 조사하기 위한 기구와의 위치 어긋남을 일으켜, 결과적으로 X선 조사 위치나 X선 강도의 변동을 초래해버리는 문제가 있었다.

예를 들면, 폴리캐필러리를 X선원에 부착 고정한 경우, 집광 효율(폴리캐필러리로부터의 출력 강도)은 폴리캐필러리의 부착 위치에 의존하고, X선 관구의 타깃에 있어서의 X선 발생 위치의 바로 아래에 폴리캐필러리가 배치되었을 때에 출력 강도가 최대가 된다. 이 경우, 기계적 요인이나 열(온도 드리프트)에 의해서 X선원과 폴리캐필러리의 상대 위치가 어긋나버리면 출력 강도가 감소한다. 특히, 폴리캐필러리의 중심축에 직교하는 수평 방향에 대해 민감하고, 예를 들면, 수평 방향으로 10μm 어긋나면, 출력 강도가 5% 감소해버린다.

이들 변동에 대해, 종래, 실내 공조에 의해 기온의 변동을 억제하거나, 혹은 빈번하게 온도 변동의 효과를 보정하기 위한 교정 측정을 행하는 등 방법으로 대응하고 있었지만, 충분하지 않았다.

상기와 같은 과제에 대해, 특허 문헌 1에서는, 주위의 온도 변화에 대해, X선 관구의 타깃을 가열 냉각함으로써 움직이게 하고, 온도 변화에 따른 위치 어긋남을 수정하는 시스템이 제안되어 있다.

일본국 특허 공개 2011-71120호 공보

상기 종래의 기술에는, 이하와 같은 과제가 남아 있다.

즉, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 타깃의 온도를 제어하기 위해서 온도 센서 및 온도 액츄에이터 등의 복수의 부재나 복잡한 구조가 필요해짐과 더불어, 복잡하고 고정밀도의 온도 제어가 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다. 또, 이 때문에 시스템 전체가 고액이 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 비교적 간이한 구성에 의해 X선 발생 위치와 X선 조사 영역을 한정하기 위한 기구의 위치 어긋남을 억제 가능한 X선 발생원 및 이것을 구비한 형광 X선 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하와 같은 구성을 채용했다. 즉, 제1의 발명에 따른 X선 발생원은, 시료에 대해 1차 X선을 조사하는 X선 관구와, 상기 X선 관구를 수납하는 하우징과, 상기 X선 관구로부터 조사되는 상기 1차 X선의 상기 시료에 대한 조사 면적을 제한하는 X선 조사 영역 한정 기구와, 상기 X선 조사 영역 한정 기구를 상기 하우징에 유지하는 기구 유지부를 구비하고, 상기 X선 관구가, 내부가 진공으로 유지된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 음극으로서 설치되고 전자선을 발생하는 전자선원과, 상기 케이스의 내부에 상기 전자선원과 대향하는 양극으로서 설치되고 기단이 상기 케이스에 고정되어 있음과 더불어 돌출한 선단부에 상기 전자선이 조사되는 타깃부를 구비하고, 상기 기구 유지부가, 상기 타깃부의 기단의 바로 아래에서 상기 하우징에 고정되어 있는 기단 고정부와, 상기 기단 고정부로부터 상기 타깃부의 돌출 방향을 따라서 연장되고 상기 X선 조사 영역 한정 기구를 지지하고 있는 연장 지지부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

이 X선 발생원에서는, 기구 유지부가, 타깃부의 기단의 바로 아래에서 하우징에 고정되어 있는 기단 고정부와, 기단 고정부로부터 타깃부의 돌출 방향을 따라서 연장되고 X선 조사 영역 한정 기구를 지지하고 있는 연장 지지부를 갖고 있으므로, 열팽창해도 타깃부의 선단부와 X선 조사 영역 한정 기구의 상대 위치의 변동을 억제할 수 있다. 즉 , 타깃부와 동일하게 캔틸레버식으로 같은 방향으로 연장된 연장 지지부에 X선 조사 영역 한정 기구가 유지됨으로써, 타깃부의 열팽창과 같은 방향으로 연장 지지부가 열팽창한다. 따라서, 타깃부의 선단부에 있어서의 X선 발생 위치가 열팽창에 의해 어긋나도, 연장 지지부도 열팽창함으로써 연장 지지부에 유지된 X선 조사 영역 한정 기구도 같은 방향으로 동일한 변위량으로 어긋난다. 이에 의해서, 주위 온도의 변화에 대해, 열팽창해도 타깃부의 선단부와 X선 조사 영역 한정 기구의 상대 위치가 변동되기 어려워져, 결과적으로 출력 강도의 변동도 억제할 수 있다.

제2의 발명에 따른 X선 발생원은, 제1의 발명에 있어서, 상기 연장 지지부의 연장 방향의 열팽창률이, 상기 타깃부의 돌출 방향의 열팽창률과 같은 것을 특징으로 한다.

즉, 이 X선 발생원에서는, 연장 지지부의 연장 방향의 열팽창률이, 타깃부의 돌출 방향의 열팽창률과 같으므로, 주위의 온도 변화에 따라 타깃부가 돌출 방향으로 열팽창해도 연장 지지부도 같은 열팽창률로 연장 방향으로 길이가 변화함으로써, 타깃부의 선단부와 X선 조사 영역 한정 기구의 상대 위치가 변동되지 않는다.

제3의 발명에 따른 X선 발생원은, 제1또는 제2의 발명에 있어서, 상기 연장 지지부가, 상기 타깃부와 같은 재료로 형성되어 있음과 더불어, 상기 하우징에 고정된 부분으로부터 상기 X선 조사 영역 한정 기구의 중심축까지의 거리가, 상기 타깃부의 기단으로부터 상기 선단부의 X선 발생 위치까지의 거리와 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 X선 발생원에서는, 연장 지지부가, 타깃부와 같은 재료로 형성되어 있음과 더불어, 하우징에 고정된 부분으로부터 X선 조사 영역 한정 기구의 중심축까지의 거리가, 타깃부의 기단으로부터 선단부의 X선 발생 위치까지의 거리와 동일하게 설정되어 있으므로, 주위의 온도 변화에 따라 타깃부가 열팽창하는 변위량이 연장 지지부도 같아져, 타깃부의 X선 발생 위치와 X선 조사 영역 한정 기구의 상대 위치가 변동되지 않는다.

제4의 발명에 따른 X선 발생원은, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 기구 유지부가, 상기 연장 지지부를 연장 방향으로 열팽창 가능하게 가이드하는 가이드부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 X선 발생원에서는, 기구 유지부가, 연장 지지부를 연장 방향으로 열팽창 가능하게 가이드하는 가이드부를 갖고 있으므로, 연장 지지부가 가이드부에 가이드됨으로써, 열팽창시에 연장 지지부가 연장 방향 이외에 만곡이나 휘는 것이 억제되어, 연장 방향 이외의 방향으로의 어긋남을 방지할 수 있다.

제5의 발명에 따른 형광 X선 분석 장치는, 제1 내지 제4의 발명의 X선 발생원과, 상기 1차 X선이 조사된 상기 시료로부터 발생하는 형광 X선을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 이 형광 X선 분석 장치에서는, 제1 내지 제4의 발명의 X선 발생원을 구비하고 있으므로, 출력 강도의 변동이 적고, 고정밀도의 형광 X선 분석이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 이하와 같은 효과를 발휘한다.

즉, 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치에 의하면, 기구 유지부가, 타깃부의 기단의 바로 아래에서 하우징에 고정되어 있는 기단 고정부와, 기단 고정부로부터 타깃부의 돌출 방향을 따라서 연장되고 X선 조사 영역 한정 기구를 지지하고 있는 연장 지지부를 갖고 있으므로, 열팽창해도 타깃부의 선단부와 X선 조사 영역 한정 기구의 상대 위치의 변동을 억제할 수 있어, 결과적으로 출력 강도의 변동도 억제할 수 있다.

따라서, 비교적 간이한 구성에 의해 X선 발생 위치와 X선 조사 영역 한정 기구의 위치 어긋남을 억제 가능하고, 출력 강도의 변동을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치의 제1 실시형태에 있어서, X선 발생원을 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 있어서, 형광 X선 분석 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치의 제2 실시형태에 있어서, X선 발생원을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치의 제3 실시형태에 있어서, 기구 유지부를 나타내는 바닥면도(a), 우측면도(b) 및 정면도(c)이다.

이하, 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치의 제1 실시형태를, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태의 X선 발생원(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시료(S)에 대해 1차 X선(X1)을 조사하는 X선 관구(2)과, X선 관구(2)를 수납하는 하우징(3)과, X선 관구(2)로부터 조사되는 1차 X선(X1)의 시료(S)에 대한 조사 면적을 제한하는 X선 조사 영역 한정 기구(4)와, X선 조사 영역 한정 기구(4)를 하우징(3)에 유지하는 기구 유지부(5)를 구비하고 있다.

상기 X선 관구(2)는, 내부가 진공으로 유지된 케이스(6)와, 케이스(6)의 내부에 음극으로서 설치되고 전자선(e)을 발생하는 전자선원(7)과, 케이스(6)의 내부에 전자선원(7)에 대향하는 양극으로서 설치되고 기단이 케이스(6)에 고정되어 있음과 더불어 돌출한 선단부(8a)에 전자선(e)이 조사되는 타깃부(8)를 구비하고 있다.

상기 기구 유지부(5)는, 타깃부(8)의 기단의 바로 아래에서 하우징(3)에 고정되어 있는 기단 고정부(5a)와, 기단 고정부(5a)로부터 타깃부(8)의 돌출 방향으로 연장되고 X선 조사 영역 한정 기구(4)를 지지하고 있는 연장 지지부(5b)를 갖고 있다. 즉, 기구 유지부(5)는, 단면 L자형상으로 형성되어 있다. 또, 기단 고정부(5a)는, 하우징(3)의 하부에 고정용 나사(5c)로 고정되어 있다.

이와 같이 연장 지지부(5b)는, 타깃부(8)과 동일하게, 기단이 되는 일단이 고정되어 있음과 더불어 선단이 되는 타단이 자유단이 된 캔틸레버식 구조로 되어 있다.

상기 연장 지지부(5b)의 연장 방향의 열팽창률은, 타깃부(8)의 돌출 방향의 열팽창률과 동일하게 설정되어 있다.

또, 연장 지지부(5b)는, 타깃부(8)와 같은 재료로 형성되어 있음과 더불어, 하우징(3)에 고정된 부분으로부터 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 중심축까지의 거리(R)가, 타깃부(8)의 기단으로부터 선단부(8a)의 X선 발생 위치(P)까지의 거리와 동일하게 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 타깃부(8)와 기단 고정부(5a)와 연장 지지부(5b)가 Cu(구리)로 형성되어 있다.

상기 X선 관구(2)는, 1차 X선(X1)을 조사 가능하고, 관구 내의 전자선원(7)인 필라멘트(음극)로부터 발생한 전자선(열전자)(e)이, 전자선원(7)과 타깃부(양극)(8) 사이에 인가된 전압에 의해 가속되고 타깃부(8)의 Cu(구리), W(텅스텐), Mo(몰리브덴), Cr(크롬) 등에 충돌하여 발생한 X선을 1차 X선(X1)으로서 베릴륨박 등의 창(6a)으로부터 출사하는 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 본 실시형태에서는, Cu에 의해 타깃부(8)가 형성되어 있다.

이 X선 관구(2)는, 고압 절연유(L)에 담가져 하우징(3) 내에 격납되어 있다.

상기 X선 조사 영역 한정 기구(4)는, 예를 들면 콜리메이터, 모노캐필러리 또는 폴리캐필러리등이다. 특히, 본 실시형태에서는, X선 조사 영역 한정 기구(4)로서 폴리캐필러리를 채용하고 있다. 이 X선 조사 영역 한정 기구(4)는, 기단이 X선 관구(2)로부터의 1차 X선(X1)이 입사 가능하게 타깃부(8)의 선단부(8a)에 있어서의 X선 발생 위치(P)의 바로 아래에 배치되어 있음과 더불어, 집광된 1차 X선(X1)을 출사하는 선단이 시료대(12)를 향해 배치되어 있다. 상기 기구 유지부(5)는, X선 조사 영역 한정 기구(4)의 기단부를 창(6a)의 바로 아래에 배치함과 더불어, X선 발생 위치(P)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 중심축(폴리캐필러리의 중심축)을 일치시켜 X선 조사 영역 한정 기구(4)를 연장 지지부(5b)에 의해 유지하고 있다.

또한, 집광 소자가 되는 X선 조사 영역 한정 기구(4)로는, 폴리캐필러리가 바람직하지만, 수렴 결정 등을 채용해도 상관없다. 또, X선 조사 영역 한정 기구(4)는, 집광 소자 대신에 1차 X선(X1)의 일부를 차폐함으로써 X선의 조사 영역을 한정하는 콜리메이터를 이용해도 된다.

다음에, 본 실시형태의 형광 X선 분석 장치(10)는, 상기 X선 발생원(1)과, 1차 X선(X1)이 조사된 시료(S)로부터 발생하는 형광 X선(X2)을 검출하는 검출기(14)와, 검출기(14)에 접속되고 검출기(14)로부터의 신호를 분석하는 분석기(13)와, X선 발생원(1), 검출기(14) 및 분석기(13)에 접속된 제어부(11)를 구비하고 있다.

상기 검출기(14)는, 반도체 검출 소자(예를 들면, pin 구조 다이오드인 Si(실리콘) 소자)(도시 생략)를 구비하고, X선 광자 1개가 입사하면, 이 X선 광자 1개에 대응하는 전하를 발생시켜, 후단에 접속된 전치 증폭기에 의해 X선 광자의 에너지와 입사 타이밍이라는 정보를 포함한 전압 신호를 출력하도록 설정되어 있다.

상기 시료(S)는, XY 스테이지인 시료대(12) 상에 올려놓아져 분석에 제공된다.

상기 제어부(11)는, 시료대(12)에도 접속되고, X선 관구(2), 검출기(14) 및 시료대(12)를 제어하는 CPU 등으로 구성된 컴퓨터이다.

상기 분석기(13)는, 상기 신호로부터 전압 펄스의 파고를 얻어 에너지 스펙트럼을 생성하는 파고 분석기(멀티 채널 펄스 하이트 애널라이저)이다.

이 형광 X선 분석 장치(10)에서는, 분석을 행할 때에, X선 관구(2)의 타깃부(8)로부터 방사되는 1차 X선(X1)이, 폴리캐필러리인 X선 조사 영역 한정 기구(4)에 의해서 원하는 조사 직경으로 좁혀져 시료(S)에 조사된다. 이 때, 시료(S)로부터 방출된 형광 X선(X2)을 검출기(14)로 받음으로써 형광 X선 분석이 행해진다.

이 분석시에, 타깃부(8)의 온도가 상승하여 열팽창함으로써 돌출 방향(도 1 중의 X+방향)으로 신장된 경우, 타깃부(8)의 선단부(8a)의 X선 발생 위치(P)가 돌출 방향으로 이동해 버린다. 그러나, 기구 유지부(5)에도 케이스(6) 및 하우징(3)을 통해 타깃부(8)의 열이 전달되어, 타깃부(8)와 동일하게 온도가 상승한다. 이 때문에, 연장 지지부(5b)도 연장 방향(도 1 중의 X+방향)으로 동일하게 열팽창함으로써, 연장 지지부(5b)에 유지된 X선 조사 영역 한정 기구(4)도 연장 지지부(5b)의 연장 방향으로 X선 발생 위치(P)와 거의 같은 변위량으로 이동한다. 따라서, 타깃부(8)의 온도가 변화해도 X선 발생 위치(P)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치의 어긋남이 억제된다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 타깃부(8)의 케이스(6)로의 고정 단부로부터 하우징부(3)의 기단 고정부(5a)의 접촉부까지를 접속하는 구리재 등으로 형성된 열전도로(6b)를 설치해도 된다. 이와 같이 하여, 열전도로(6b)를 통해 타깃부(8)로부터 기단 고정부(5a)로 열을 보다 빨리 전달시킴으로써, 타깃부(8)와 기구 유지부(5)의 온도차를 보다 빨리 해소할 수 있어, X선 발생 위치(P)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치의 어긋남의 억제 효과가 높아진다.

이와 같이 본 실시형태의 X선 발생원(1)및 형광 X선 분석 장치(10)에서는, 기구 유지부(5)가 , 타깃부(8)의 기단의 바로 아래에서 하우징(3)에 고정되어 있는 기단 고정부(5a)와, 기단 고정부(5a)로부터 타깃부(8)의 돌출 방향을 따라서 연장되고 X선 조사 영역 한정 기구(4)를 지지하고 있는 연장 지지부(5b)를 갖고 있으므로, 열팽창해도 타깃부(8)의 선단부(8a)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치의 변동을 억제할 수 있다.

즉, 타깃부(8)와 동일하게 캔틸레버식으로 같은 방향으로 연장된 연장 지지부(5b)에 X선 조사 영역 한정 기구(4)가 유지됨으로써, 타깃부(8)의 열팽창과 같은 방향으로 연장 지지부(5b)가 열팽창한다. 따라서, 타깃부(8)의 선단부(8a)에 있어서의 X선 발생 위치(P)가 열팽창에 의해 어긋나도, 연장 지지부(5b)도 열팽창함으로써 연장 지지부(5b)에 유지된 X선 조사 영역 한정 기구(4)도 같은 방향으로 동일한 변위량으로 어긋난다. 이에 의해서, 주위 온도의 변화에 대해, 열팽창해도 타깃부(8)의 선단부(8a)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치가 변동되기 어려워져, 결과적으로 출력 강도의 변동도 억제할 수 있다.

또, 연장 지지부(5b)의 연장 방향의 열팽창률이, 타깃부(8)의 돌출 방향의 열팽창률과 같으므로, 주위의 온도 변화에 따라 타깃부(8)가 돌출 방향으로 열팽창해도 연장 지지부(5b)도 같은 열팽창률로 연장 방향으로 길이가 변화함으로써, 타깃부(8)의 선단부(8a)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치가 변동하지 않는다.

특히, 연장 지지부(5b)가, 타깃부(8)와 같은 재료로 형성되어 있음과 더불어, 하우징(3)에 고정된 부분으로부터 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 중심축까지의 거리가, 타깃부(8)의 기단으로부터 선단부(8a)의 X선 발생 위치(P)까지의 거리와 동일하게 설정되어 있으므로, 주위의 온도 변화에 따라 타깃부(8)가 열팽창하는 변위량이 연장 지지부(5b)도 같아지고, 타깃부(8)의 X선 발생 위치(P)와 X선 조사 영역 한정 기구(4)의 상대 위치가 변동하지 않는다.

따라서, 본 실시형태의 형광 X선 분석 장치(10)에서는, 상기 X선 발생원(1)을 구비하고 있으므로, 출력 강도의 변동이 적고, 고정밀도의 형광 X선 분석이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명에 따른 X선 발생원 및 형광 X선 분석 장치의 제2 실시형태 및 제3 실시형태에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 각 실시형태의 설명에 있어서, 상기 실시형태에 있어서 설명한 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 설명은 생략한다.

제2 실시형태와 제1 실시형태와 상이한 점은, 제1 실시형태에서는, 기구 유지부(5)에 있어서 연장 지지부(5b)가 기단 고정부(5a)에 일단(기단)이 지지되어 있을 뿐인 것에 비해, 제2 실시형태의 X선 발생원(21)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기구 유지부(25)가, 연장 지지부(5b)를 연장 방향으로 열팽창 가능하게 가이드하는 가이드부(26)를 갖고 있는 점이다. 즉, 제2 실시형태에서는, 연장 지지부(5b)의 선단측에 배치되고 연장 지지부(5b)의 상하를 지지하도록 단면 コ자형상의 절삭부(26a)를 가진 가이드부(26)가 하우징(3)의 하부에 나사(26b)로 고정되어 있다.

상기 절삭부(26a)는, 연장 지지부(5b)의 연장 방향으로 깊게 절삭되어 있고, 연장 지지부(5b)가 절삭부(26a)에 삽입된 상태로 지지되고 있다. 따라서, 연장 지지부(5b)의 상하를 규제한 상태로 연장 방향으로 연장 지지부(5b)가 신축 가능하게 되어 있다.

이 가이드부(26)는, 강철, 인바(invar)(등록상표), 노비나이트(nobinite)(등록상표) 등의 저열팽창 재료로 형성되어 있다.

따라서, 제2 실시형태에서는, 기구 유지부(5)가, 연장 지지부(5b)를 연장 방향으로 열팽창 가능하게 가이드하는 가이드부(26)를 갖고 있으므로, 연장 지지부(5b)가 가이드부(26)에 가이드됨으로써, 열팽창시에 연장 지지부(5b)가 상하로 만곡이나 휘는 것이 억제되어, 상하 방향으로의 어긋남을 방지할 수 있다.

다음에, 제3 실시형태와 제2 실시형태와 상이한 점은, 제2 실시형태에서는, 가이드부(26)가 연장 지지부(5b)의 상하를 지지하고 있는데 비해, 제3 실시형태의 X선 발생원(1)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연장 지지부(5b)의 양측도 지지하는 한 쌍의 지지봉부(36)를 구비한 가이드부(36)를 갖고 있는 점이다. 즉, 제3 실시형태에서는, 가이드부(36)가, 기단 고정부(5a)에 기단이 고정된 한 쌍의 지지봉부(36)를 구비하고, 한 쌍의 지지봉부(36)의 내측 면에, 연장 지지부(35b)의 돌출 선단부(35c)가 지지봉부(36)의 연장 방향으로 이동 가능하게 끼워진 슬릿부(36a)가 형성되어 있다.

상기 연장 지지부(35b)는, 타깃부(8)의 돌출 방향으로 연장된 연장봉부(35b)와, 연장봉부(35b)의 선단으로부터 양측으로 돌출한 한 쌍의 돌출 선단부(35c)를 갖고 있다. 즉, 연장 지지부(35b)는, 평면에서 봤을 때 T자형상으로 되어 있다.

상기 슬릿부(36a)에는, 돌출 선단부(35c)의 선단이 끼워져, 연장봉부(35b)의 연장 방향으로 돌출 선단부(35c)가 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 폴리캐필러리인 X선 조사 영역 한정 기구(4)는, 한 쌍의 돌출 선단부(35c)의 중간에 부착되어 있다.

이와 같이 제3 실시형태에서는, 연장 지지부(35b)가 가이드부(26)에 의해 상하뿐만 아니라 양측도 지지됨으로써, 열팽창시에 연장 지지부(35b)가 상하뿐만 아니라 좌우로 만곡이나 휘는 것이 억제되어, 상하 방향뿐만 아니라 좌우 방향(연장 방향에 직교하는 수평 방향)으로의 어긋남도 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 각 실시형태에서는, 파고 분석기로 X선의 에너지와 강도를 측정하는 에너지 분산 방식의 형광 X선 분석 장치에 적용했는데, 형광 X선을 분광 결정에 의해 분광하고, X선의 파장과 강도를 측정하는 파장 분산 방식의 형광 X선 분석 장치에 적용해도 상관없다.

1, 21:X선 발생원
2:X선 관구
3:하우징
4:X선 조사 영역 한정 기구
5, 25, 35:기구 유지부
5a:기단 고정부
5b, 35b:연장 지지부
6:케이스
7:전자선원
8:타깃부
10:형광 X선 분석 장치
14:검출기
26, 36:가이드부
e:전자선
S:시료
X1:1차 X선
X2:형광 X선

Claims

시료에 대해 1차 X선을 조사하는 X선 관구(管球)와,
상기 X선 관구를 수납하는 하우징과,
상기 X선 관구로부터 조사되는 상기 1차 X선의 상기 시료에 대한 조사 면적을 제한하는 X선 조사 영역 한정 기구와,
상기 X선 조사 영역 한정 기구를 상기 하우징에 유지하는 기구 유지부를 구비하고,
상기 X선 관구가, 내부가 진공으로 유지된 케이스와,
상기 케이스의 내부에 음극으로서 설치되고 전자선을 발생하는 전자선원과,
상기 케이스의 내부에 상기 전자선원과 대향하는 양극으로서 설치되고 기단이 상기 케이스에 고정되어 있음과 더불어 돌출한 선단부에 상기 전자선이 조사되는 타깃부를 구비하고,
상기 기구 유지부가, 상기 타깃부의 기단의 바로 아래에서 상기 하우징에 고정되어 있는 기단 고정부와,
상기 기단 고정부로부터 상기 타깃부의 돌출 방향을 따라서 연장되고 상기 X선 조사 영역 한정 기구를 지지하고 있는 연장 지지부를 가짐으로써,
상기 타깃부와 상기 연장 지지부는 모두, 동일 방향으로 연장되고, 기단이 되는 일단이 고정되어 있음과 더불어, 타단이 자유단이 된 캔틸레버식 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 발생원.
청구항 1에 있어서,
상기 연장 지지부의 연장 방향의 열팽창률이, 상기 타깃부의 돌출 방향의 열팽창률과 같은 것을 특징으로 하는 X선 발생원.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연장 지지부가, 상기 타깃부와 같은 재료로 형성되어 있음과 더불어, 상기 하우징에 고정된 부분으로부터 상기 X선 조사 영역 한정 기구의 중심축까지의 거리가, 상기 타깃부의 기단으로부터 상기 선단부의 X선 발생 위치까지의 거리와 같게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 발생원.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기구 유지부가, 상기 연장 지지부를 연장 방향으로 열팽창 가능하게 가이드하는 가이드부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 X선 발생원.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 X선 발생원과,
상기 1차 X선이 조사된 상기 시료로부터 발생하는 형광 X선을 검출하는 검출기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광 X선 분석 장치.