JP2007207539A - Ｘ線源および蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特性Ｘ線21を効率良く発生できるＸ線源11を提供する。
【解決手段】１次ターゲット18に重ねて２次ターゲット19を設ける。電子銃14が発生した電子ビーム15が１次ターゲット18に入射し、１次ターゲット18は連続Ｘ線20を透過させて放出する。２次ターゲット19は、１次ターゲット18から放出される連続Ｘ線20にて励起した特性Ｘ線21を透過させて放出する。１次ターゲット18と２次ターゲット19とを重ね、１次ターゲット18から放出する連続Ｘ線20を２次ターゲット19の励起に効率良くし、特性Ｘ線21を効率良く発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特性Ｘ線を放出するＸ線源、およびこのＸ線源を用いた蛍光Ｘ線分析装置に関する。

一般的なＸ線源では、高電圧で加速した電子を陽極であるターゲットに入射することにより、制動Ｘ線とターゲット特有の特性Ｘ線とが放出される（例えば、特許文献１参照。）。

制動Ｘ線は、連続的なエネルギスペクトルであり、そのエネルギスペクトルは、入射する電子エネルギによって変化するのに対し、特性Ｘ線は、電子エネルギに依存せず、単色エネルギである。そのため、蛍光Ｘ線分析装置においては、既知のエネルギの特性Ｘ線を利用して試料を励起することにより、蛍光Ｘ線の信号と入射Ｘ線の散乱であるノイズ成分とを分別しやすくなり、高Ｓ／Ｎ比での元素分析が可能となる。

図１９は、上述の特性Ｘ線を利用する高分解能の蛍光Ｘ線分析装置の一般的な構成例を示したものである。ここでは、一般的なＸ線源１を用いて、そのＸ線源１から放出させた連続エネルギスペクトルの１次Ｘ線である連続Ｘ線２を２次ターゲット３に入射し、特性Ｘ線４を放出させて外部に設置したコリメータ５を通して試料６に照射し、試料６の表面の元素を励起して発する蛍光Ｘ線７をＸ線検出器８で検出する構成としている。

この構成における特性Ｘ線４の放出方式では、Ｘ線源１と２次ターゲット３とを離して設置しなければならない。連続Ｘ線２は全周方向である４π方向に放出され、その強度は距離の２乗に反比例して減少するため、従来の構成ではＸ線源１から放出される連続Ｘ線２で２次ターゲット３を照射する効率が低く、２次ターゲット３から放出される特性Ｘ線４の強度を高めるには、大出力のＸ線源１を備える必要が生じ、これにより高分解能の蛍光Ｘ線分析装置が大形化、電力消費量の増大、Ｘ線遮蔽規模の増加、さらに結果的にコスト増加を招き、普及に対する制約を強める要因となっている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開２００４−２８８４５号公報（第４−５頁、図１−２） 蛍光Ｘ線分析の現状と展望 中井泉 応用物理 第７４巻 第４号（２００５年） 第４５５頁〜第４５６頁

上述した高分解能の蛍光Ｘ線分析装置においては、特性Ｘ線４を効率良く発生できるＸ線源１を提供することが最も重要な課題となっている。２次ターゲット３を用いる構成は、不要成分（ノイズ）の混入割合を低く抑え、高い単色性を維持して特性Ｘ線４を放出させるのに有効な手法であるが、従来方法では、２次ターゲット３がＸ線源１の外部に置かれた構成であり、連続Ｘ線２は全方向（４π方向）に放出されるため、距離の２乗で減衰し、２次ターゲット３を励起するための連続Ｘ線２の利用率が低下してしまう。さらに、Ｘ線源１の外部に２次ターゲット３や単色フィルタなどを配置するスペースが必要であることから、システムが大形化することが問題となっていた。

また、この副次的な影響として、２次ターゲット３から試料６までの距離も長く設定することが必要となるため、試料６への特性Ｘ線４の強度を確保するためには、大強度のＸ線源１を適用することが要求され、これによりＸ線遮蔽規模の増大、装置価格の増加などを招く要因となっていた。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、特性Ｘ線を効率良く発生できるＸ線源、およびこのＸ線源を用いた蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。

本発明のＸ線源は、電子ビームを発生する電子銃と、前記電子銃から電子ビームが入射してＸ線を透過させて放出する１次ターゲットと、前記１次ターゲットに重ねて配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲットとを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、Ｘ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内に配置され、前記電子銃から電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、前記真空容器内で前記１次ターゲットを中心とする周囲に対向して配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を前記Ｘ線透過窓へ向けた反射方向に放出する２次ターゲットとを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、Ｘ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内でリング状の電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内でリング状に配置され、前記電子銃からリング状の電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、前記真空容器内で前記１次ターゲットの中心に対向して配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を前記Ｘ線透過窓へ向けた反射方向に放出する２次ターゲットとを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、Ｘ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内に配置された電子ビームを発生する接地電位の電子銃と、前記真空容器内に配置され、前記電子銃から電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、前記真空容器内でＸ線透過窓の位置に配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲットとを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、電子ビームを発生する電子銃と、前記電子銃から電子ビームが入射してＸ線を透過させて放出する１次ターゲットと、前記１次ターゲットに重なりかつ１次ターゲットのＸ線発生位置に対して移動可能とする複数の２次ターゲットを有し、前記Ｘ線発生位置に配置された２次ターゲットが、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲット体とを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、Ｘ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内に配置され、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、これら複数組のターゲット部を前記電子銃から電子ビームが入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、前記電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出するとともに２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と、前記真空容器内のターゲット体を移動させる移動機構とを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、Ｘ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内に配置され、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとフィルタとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、これら複数組のターゲット部を前記電子銃から電子ビームが入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出し、２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出し、フィルタが２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と、前記真空容器内のターゲット体を移動させる移動機構とを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、移動可能に設けられたＸ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内でＸ線透過窓に設けられ、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、前記Ｘ線透過窓の移動により複数組のターゲット部が前記電子銃から電子ビームを入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出するとともに２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体とを具備しているものである。

また、本発明のＸ線源は、移動可能に設けられたＸ線透過窓を有する真空容器と、前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、前記真空容器内でＸ線透過窓に設けられ、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとフィルタとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、前記Ｘ線透過窓の移動により複数組のターゲット部が前記電子銃から電子ビームを入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出し、２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出し、フィルタが２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体とを具備しているものである。

また、本発明のＸ線傾向分析装置は、特性Ｘ線を試料に照射する前記Ｘ線源と、前記特性Ｘ線の照射にて試料の表面の元素が励起して発する蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器とを具備しているものである。

本発明のＸ線源によれば、１次ターゲットと２次ターゲットとを重ねることにより、１次ターゲットから放出されるＸ線を２次ターゲットの励起に効率良く利用でき、特性Ｘ線を効率良く発生できる。

また、本発明のＸ線源によれば、真空容器内に１次ターゲットと２次ターゲットとを配置したことで、１次ターゲットと２次ターゲットとの距離を短くすることが可能となり、１次ターゲットから放出されるＸ線を２次ターゲットの励起に効率良く利用でき、特性Ｘ線を効率良く発生でき、さらに、電子ビームを１次ターゲットで反射方向にＸ線を放出するため、Ｘ線の透過方式に比べて耐熱衝撃に優れたものとなり、大出力化のための電子ビームの電流量の増加にも対応できる。

また、本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、前記Ｘ線源を用いることによって小形にできる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および第２にＸ線源の第１の実施の形態を示す。

図１において、Ｘ線源11は、内部が真空保持される真空容器12を有し、この真空容器12の一端にはＸ線を外部に放出するＸ線透過窓13が配設されている。

真空容器12の他端には電子銃14が配設され、真空容器12内に位置してＸ線透過窓13に対向する電子銃14の端部に、Ｘ線透過窓13へ向けて電子ビーム15を放出するエミッタ16が設けられている。電子銃14は、駆動電源17によって電子ビーム15を発生、加速する。

Ｘ線透過窓13には、真空容器12内で電子銃14に対向する１次ターゲット18とこの１次ターゲット18の外側に密着状態に重ね合わせて配置された２次ターゲット19とが配置されている。

図２に示すように、１次ターゲット18は、電子ビーム15が入射してＸ線である１次Ｘ線としての連続Ｘ線20を放出し、この連続Ｘ線20を２次ターゲット19に透過させる。２次ターゲット19は、１次ターゲット18から透過して放出される連続Ｘ線20によって励起された特性Ｘ線21を放出し、この特性Ｘ線21を透過させて真空容器12の外部に放出する。特性Ｘ線21は、Ｋ線の波長が長いＫα線および波長が短いＫβ線を含む。Ｋα線とＫβ線との割合は１０：２程度となっている。

なお、駆動電源17によって得られる電子ビーム15は、２次ターゲット19の特性Ｘ線21、すなわちＫα線およびＫβ線のＫ線を励起放出させるのに十分なエネルギを持つものとする。

さらに、２次ターゲット19の特性Ｘ線21の放出を効果的に行うためには、１次ターゲット18を２次ターゲット19よりも原子番号で２程度大きな元素を選ぶことが最適な組み合わせとなる。例えば、１次ターゲット18を原子番号２９のＣｕ（銅）とし、２次タ−ゲット19を原子番号２７のＣｏ（コバルト）とするような組み合せを選ぶ。

そして、１次ターゲット18から放出された連続Ｘ線20は、１次ターゲット18を透過し、１次ターゲット18に密着した２次ターゲット19にそのまま入射することになるため、従来のように距離による連続Ｘ線20の発散を最小にすることができ、２次ターゲット19の励起に効率良く利用できる。

このように、目的とするエネルギの特性Ｘ線21を効率良く放出させることが可能となる小形のＸ線源11を提供できる。

なお、１次ターゲット18の厚さとしては、入射する電子のエネルギにおいて、その１次ターゲット18内への数μｍの浸透深さ程度であれば十分であることを考慮すると、２次ターゲット19の表面に１次ターゲット18の元素をコーティング、またはメッキしたものを利用してもよく、１次ターゲット18内を透過する連続Ｘ線20の減衰を抑制する上で効果的なものにできる。

また、２次ターゲット19は、Ｘ線透過窓13の機能を持つが、圧力差による変形、破壊が生じない十分な厚さを選ぶ必要がある。そのため、低エネルギの特性Ｘ線21の放出を目的とするような場合には、Ｂｅ（ベリリウム）などＸ線減弱率の小さな材料をＸ線透過窓13とし、そのＸ線透過窓13上に２次ターゲット19と１次ターゲット18とを必要な厚さだけコーティングするような構造を適用することもできる。

さらに、この２つのターゲット18，19の選択例として、上記のような原子番号の取り合わせ条件を満足し、かつ、２次ターゲット19が電気的に不導体、または、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（シリコン）のような半導体であっても、１次ターゲット18が導体であれば、電子ビーム15の入射による電荷蓄積（チャージアップ）を発生させることなく安定な動作が可能となる。

次に、図３および図４に第２の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１の実施の形態の構成のＸ線源11において、２次ターゲット19の外側に、２次ターゲット19の特性Ｘ線21のＫα線、Ｋβ線のうち、波長の短いＫβ線を減弱させ、波長の長いＫα線を透過させるフィルタとしてのＫエッジフィルタ22を密着状態に重ね合わせて配置した構成である。

これら２次ターゲット19とＫエッジフィルタ22とは、それぞれ適切な組み合わせを選ぶ必要があり、Ｋエッジフィルタ22の元素は、特性Ｘ線21を放出させる２次ターゲット19よりも原子番号で１程度小さなものが適切である。例えば、２次ターゲット19を原子番号２９のＣｕ（銅）とし、Ｋエッジフィルタ22を、原子番号２８のＮｉ（ニッケル）とするような組み合わせを選ぶ。

そして、Ｋエッジフィルタ22は、２次ターゲット19の特性Ｘ線21のＫα線、Ｋβ線のうち、波長の短いＫβ線に対して大きな減弱作用を持ち、波長の長いＫα線は透過させるように作用を有するため、波長の長いＫα線の割合が際立って高くなり、単色性の高い特性Ｘ線21を放出させることができる。

このように、２次ターゲット19の特性Ｘ線21のうち、Ｋα線の割合が高く単色性に優れた小形のＸ線源11を提供できる。

なお、この実施の形態においても、各ターゲット18，19とＫエッジフィルタ22の厚さは、目的とするＸ線減弱度と、単色度を考慮して設定する必要があるが、Ｘ線透過窓13として十分な厚さが得られない場合は、第１の実施の形態と同様に、Ｂｅ（ベリリウム）などＸ線減弱率の小さな材料をＸ線透過窓13とし、その上に各ターゲット18，19、Ｋエッジフィルタ22をコーティングするような構成を適用することができる。

次に、図５に第３の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１の実施の形態と同様のＸ線源11の構成の中で、電子ビーム15を入射する１次ターゲット18は、円錐形状とし、電子ビーム15の軸線上に頂部を電子銃14に対向させて配置し、また、２次ターゲット19は、筒状とし、電子ビーム15の軸線すなわち１次ターゲット18を中心とする同心円上に１次ターゲット18の周囲に対向して配置した構成である。２次ターゲット19の内周面は、例えば、円錐形状の１次ターゲット18の表面と平行で、１次ターゲットから入射する連続Ｘ線20によって励起された特性Ｘ線21をＸ線透過窓13へ向けた反射方向に放出するように構成されている。

そして、電子銃14で発生した電子ビーム15は２次ターゲット19の中央の開口を通過して円錐形状の１次ターゲット18の表面に入射し、その１次ターゲット18の表面から２次ターゲット19の内周面へ向けた反射方向に連続Ｘ線20を放出する。１次ターゲット18から放出された特性Ｘ線21は、２次ターゲット19の内周面に入射し、その２次ターゲット19の内周面から特性Ｘ線21をＸ線透過窓13へ向けた反射方向に放出する。２次ターゲット19から放出された特性Ｘ線21はＸ線透過窓13を透過して外部に放出する。

この場合、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離は、第１実施の形態の構成に比べて、長くなり、２次ターゲット19への照射、励起効率は低下するが、真空容器12内に１次ターゲット18と２次ターゲット19とを配置したことで、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離を短くことが可能となり、１次ターゲット18から放出される連続Ｘ線20を２次ターゲット19の励起に効率良く利用でき、特性Ｘ線21を効率良く発生できる。しかも、１次ターゲット18および２次ターゲット19共に、任意の厚みを持たせて熱容量の大きなバルク構造のものが適用できるため、第１の実施の形態のような透過方式よりも耐熱衝撃に優れたものとなり、入射電子ビーム電流量を大きく設定し、大出力の特性Ｘ線21を放出させることが可能となる。

また、入射電子ビーム電流量をさらに増加させるような場合には、１次ターゲット18、必要に応じて２次ターゲット19も水冷却を施し、さらに耐熱性を向上させる構成を採ることも可能となる。

このように、大電流条件においても各ターゲット18，19の耐久性を確保し、大出力の特性Ｘ線21の放出を可能とした小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図６に第４の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第３の実施の形態の構成のＸ線源11において、Ｘ線透過窓13の外側に、Ｋエッジフィルタ22を設置した構成である。

そして、Ｋエッジフィルタ22は、２次ターゲット19の特性Ｘ線21のＫα線、Ｋβ線のうち、波長の短いＫβ線に対して大きな減弱作用を持ち、波長の長いＫα線は透過させるように作用を有するため、波長の長いＫα線の割合が際立って高くなり、単色性の高い特性Ｘ線21を放出させることができる。

このように、大電流条件においても、各ターゲット18，19の耐久性を確保し、大出力の特性Ｘ線21を、さらに単色性を高めて放出させることを可能とした小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図７に第５の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第３の実施の形態と同様のＸ線源11の構成の中で、電子銃14のエミッタ16は、リング状の電子ビーム15を発生するリング状とし、また、１次ターゲット18は、電子銃14のエミッタ16から発生するリング状の電子ビーム15を入射するようにリング状の電子ビーム15の軸線と同軸のリング状とし、また、２次ターゲット19は、１次ターゲット18の中心にその１次ターゲット18の内周面に対向して配置した構成である。１次ターゲット18の内周面は、電子銃に向かって拡開傾斜する傾斜面で、中心の２次ターゲット19へ向けた反射方向に連続Ｘ線20を放出する。２次ターゲット19は、円錐形状で、頂部をＸ線透過窓13へ向けて配置され、例えば、２次ターゲット19の表面が１次ターゲット18の内周面と平行で、１次ターゲット18から入射する連続Ｘ線20によって励起された特性Ｘ線21をＸ線透過窓13へ向けた反射方向に放出するように構成されている。

そして、電子銃14で発生したリング状の電子ビーム15は１次ターゲット18の周囲を通過して１次ターゲット18の内周面に入射し、その１次ターゲット18の表面から２次ターゲット19の表面へ向けた反射方向に連続Ｘ線20を放出する。１次ターゲット18から放出された連続Ｘ線20は、２次ターゲット19の表面に入射し、その２次ターゲット19の表面から特性Ｘ線21をＸ線透過窓13へ向けた反射方向に放出する。２次ターゲット19から放出された特性Ｘ線21はＸ線透過窓13を透過して外部に放出する。

この場合にも、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離は、第１実施の形態の構成に比べて、長くなり、２次ターゲット19への照射、励起効率は低下するが、真空容器12内に１次ターゲット18と２次ターゲット19とを配置したことで、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離を短くことが可能となり、１次ターゲット18から放出される連続Ｘ線20を２次ターゲット19の励起に効率良く利用でき、特性Ｘ線21を効率良く発生できる。

また、第３の実施の形態と同様に、１次ターゲット18は、熱容量の大きな構造のものとすることができ、真空容器12やＸ線透過窓13を通じて冷却を容易にでき、これにより、入射電子の電流・エネルギを増加することが可能となり、発生する連続Ｘ線20の増加と、それにともなう特性Ｘ線21を増加させる利点がある。また、特性Ｘ線21の発生点をスポット形状にでき、さらに、１次ターゲット18が特性Ｘ線21の拡がりを抑制するコリメータの役割をすることにより、特性Ｘ線21を発散角が小さいビーム状で取り出すことが可能となり、検査部位以外へのＸ線照射によるバックグラウンドを低減できる利点がある。

このように、大線量の特性Ｘ線21をビーム状に取り出すことが可能な小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図８に第６の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第５の実施の形態のＸ線源11において、Ｘ線透過窓13の外側に、Ｋエッジフィルタ22を設置した構成である。

そして、Ｋエッジフィルタ22は、２次ターゲット19の特性Ｘ線21のＫα線、Ｋβ線のうち、波長の短いＫβ線に対して大きな減弱作用を持ち、波長の長いＫα線は透過させるように作用を有するため、波長の長いＫα線の割合が際立って高くなり、単色性の高い特性Ｘ線21を放出させることができる。

このように、単色性を高めて、大線量の特性Ｘ線21をビーム状に取り出すことが可能な小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図９に第７の実施の形態を示す。

この実施の形態では、上記各実施の形態の構成とは逆に、電子銃14を接地電位とし、１次ターゲット18を高圧電位においた構成である。

電子銃14は、リング構造のものが適し、また、１次ターゲット18は、円錐台形状で、リング状の電子銃14の中心に頂部がＸ線透過窓13へ向けて配置されている。円錐台形状の１次ターゲット18の表面は、電子銃14から電子ビーム15を入射して連続Ｘ線20をＸ線透過窓13へ向けた反射方向に放出するように構成されている。

Ｘ線透過窓13には２次ターゲット19が配置され、この２次ターゲット19の外側にＫエッジフィルタ22が配置されている。

そして、リング状の電子銃14で発生した電子ビーム15は円錐台形状の１次ターゲット18の表面に入射し、その１次ターゲット18の表面からＸ線透過窓13の２次ターゲット19へ向けた反射方向に連続Ｘ線20を放出する。１次ターゲット18から放出された連続Ｘ線20は、２次ターゲット19に入射し、その２次ターゲット19から特性Ｘ線21を透過して放出する。２次ターゲット19から放出された特性Ｘ線21はＸ線透過窓13のＫエッジフィルタ22を透過して外部に放出する。

この場合にも、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離は、第１実施の形態の構成に比べて、長くなり、２次ターゲット19への照射、励起効率は低下するが、真空容器12内に１次ターゲット18と２次ターゲット19とを配置したことで、１次ターゲット18と２次ターゲット19との距離を短くことが可能となり、１次ターゲット18から放出される連続Ｘ線20を２次ターゲット19の励起に効率良く利用でき、特性Ｘ線21を効率良く発生できる。

また、第３の実施の形態と同様に、１次ターゲット18は、熱容量の大きな構造のものとすることができ、これにより、入射電子の電流・エネルギを増加することが可能となり、発生する連続Ｘ線20の増加と、それにともなう特性Ｘ線21を増加させる利点がある。

このように、目的とするエネルギの特性Ｘ線21を効率良く放出させることが可能となる陰極接地型の小形のＸ線源11を提供できる。

なお、Ｂｅ（ベリリウム）のようなＸ線透過特性の優れた材質をＸ線透過窓13とし、そのＸ線透過窓13の外側にＫエッジフィルタ22を貼り付ける構成とすることも可能である。

次に、図１０に第８の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１の実施の形態と同様のＸ線源11の構成の中で、１次ターゲット18の外側に重ねて配置される２次ターゲット体31を備えている。この２次ターゲット体31は、例えば異なるエネルギの特性Ｘ線21を発生可能な複数の２次ターゲット19a，19b，19c，19dを有し、これら複数の２次ターゲット19a〜19dが回転軸32を中心として回転可能とする回転体33の同一円周上に等間隔に設けられている。

回転体33の回転軸32は、図示しない移動機構としての回転機構を介して回転可能とし、１次ターゲット18に重なりかつ１次ターゲット18のＸ線発生位置に対して２次ターゲット19a〜19dのいずれか１つが選択的に配置される。

そして、複数の２次ターゲット19a〜19dを備え、１次ターゲット18のＸ線発生位置に対して複数の２次ターゲット19a〜19dのうちの任意の１つを配置することにより、２次ターゲット交換のためにＸ線源11を動かすことが不要になるため、Ｘ線発生点を変えることなく異なるエネルギの特性Ｘ線21を容易に取り出せる利点がある。これは、Ｘ線源11を蛍光Ｘ線分析装置に適用する場合には、Ｘ線発生点や、試料位置などの測定体系を崩すことなく分析ができる。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、異なるエネルギの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能な小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１１に第９の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第８の実施の形態のＸ線源11において、２次ターゲット体31の外側に配置されるフィルタ体35を備えている。このフィルタ体35は、例えば異なるエネルギの特性Ｘ線21を発生する各２次ターゲット19a〜19dに対応したフィルタとしてのＫエッジフィルタ22a，22b，22c，22dを有し、これらＫエッジフィルタ22a〜22dが回転軸32を中心として回転可能とする回転体36の同一円周上であって各２次ターゲット19a〜19dに対応した位置に設けられている。２次ターゲット体31の回転体33とフィルタ体35の回転体36とは一体化した円盤とされても、別体の円盤でもよい。

そして、１次ターゲット18のＸ線発生位置に対して複数の２次ターゲット19a〜19dのうちの任意の１つを配置することにより、対応するＫエッジフィルタ22a〜22dのうちの任意の１つも配置される。そのため、２次ターゲット交換やＫエッジフィルタ交換のためＸ線源11を動かすことが不要になり、第８の実施の形態と同様に、Ｘ線発生点を変えることなく、異なるエネルギの特性Ｘ線21を容易に取り出せる利点がある。

また、Ｋエッジフィルタ22a〜22dは、２次ターゲット19a〜19dの特性Ｘ線21のＫα線、Ｋβ線のうち、波長の短いＫβ線に対して大きな減弱作用を持ち、波長の長いＫα線は透過させるように作用を有するため、波長の長いＫα線の割合が際立って高くなり、単色性の高い特性Ｘ線21を放出させることができる。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、異なるエネルギの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能で、かつ単色性の高い特性Ｘ線21が得られる小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１２に第１０の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１の実施の形態と同様のＸ線源11の構成の中で、真空容器12内に回転可能に配置されたターゲット体41を備えている。このターゲット体41は、異なる１次ターゲット18a，18b，18c，18dと適切な２次ターゲット19a，19b，19c，19dとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部42a，42b，42c，42dを有し、これら１次ターゲット18a〜18dと２次ターゲット19a〜19dとが回転軸43を中心として回転する回転体44，45の同一円周上の同一位置に等間隔に設けられている。回転体44と回転体45とは一体化した円盤とされても、別体の円盤でもよい。

真空容器12の外部から真空容器12内のターゲット体41を回転させる移動機構としての回転機構46が設けられている。

そして、ターゲット体41は、回転軸43を中心として、複数組のターゲット部42a〜42dのうちのいずれか１つを電子銃14から電子ビーム15が入射する電子ビーム入射位置に対して回転させて配置することにより、電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部42a〜42dの１次ターゲット18a〜18dが電子ビーム15の入射によって連続Ｘ線20を透過させて放出するとともに２次ターゲット19a〜19dが１次ターゲット18a〜18dから放出される連続Ｘ線20によって励起された特性Ｘ線21を透過させてＸ線透過窓13から放出する。

ターゲット部42a〜42dの選択により、選択したエネルギの特性Ｘ線21を容易に取り出せ、その選択の際に、Ｘ線源11を交換することが不要になり、Ｘ線発生点を一定することができる利点がある。

また、真空隔壁の機能は、独立したＸ線透過窓13によって持たす構成としているため、１次ターゲット18a〜18d、２次ターゲット19a〜19dの厚さは任意に選ぶことが可能となる。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能な小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１３に第１１の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１０の実施の形態のＸ線源11において、２次ターゲット体31の外側に配置されるフィルタ体48を備えている。このフィルタ体48は、各ターゲット部42a〜42dに対応したＫエッジフィルタ22a，22b，22c，22dを有し、これらＫエッジフィルタ22a〜22dが回転軸43を中心として回転可能とする回転体49の同一円周上であって各２次ターゲット19a〜19dに対応した位置に設けられている。回転軸43はＸ線透過窓13を貫通して設けられている。

そして、Ｋエッジフィルタ22a〜22dを備え、１次ターゲット18a〜18dと重ねた２次ターゲット19a〜19dとＫエッジフィルタ22a〜22dとが一体に回転することにより、単色性を高めた幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることができる利点がある。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、単色性の高い幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能な小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１４に第１２の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１０の実施の形態のＸ線源11において、ターゲット体41は、異なる１次ターゲット18a，18b，18c，18dと適切な２次ターゲット19a，19b，19c，19dと適切なＫエッジフィルタ22a，22b，22c，22dとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部42a，42b，42c，42dを有する。

そして、１次ターゲット18a〜18dと重ねた２次ターゲット19a〜19dとＫエッジフィルタ22a〜22dとが一体に回転することにより、異なるエネルギで単色性の高い特性Ｘ線21が得られるとともに、一体で回転させることにより、Ｘ線源11の外に駆動部が無くなるため、より信頼性が高く試料にＸ線源11を近接設置できる利点がある。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、単色性の高い幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能であり、かつ信頼性の高い小形のＸ線源11を提供できる。

なお、上記各実施の形態において、電子ビーム入射位置に対する各ターゲット部42a〜42d移動は、回転に限らず、スライドでもよい。

次に、図１５に第１３の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第８の実施の形態と同様のＸ線源11の構成の中で、真空容器12に対してＸ線透過窓13を回転可能に構成する。Ｘ線透過窓13の内面には、異なる１次ターゲット18a，18b，18c，18dと適切な２次ターゲット19a，19b，19c，19dとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部42a，42b，42c，42dを有するターゲット体41を形成する。

そして、ターゲット体41は、Ｘ線透過窓13の回転により、複数組のターゲット部42a〜42dのうちのいずれか１つを電子銃14から電子ビーム15が入射する電子ビーム入射位置に対して配置することができ、電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部42a〜42dの１次ターゲット18a〜18dが電子ビーム15の入射によって連続Ｘ線20を透過させて放出するとともに２次ターゲット19a〜19dが１次ターゲット18a〜18dから放出される連続Ｘ線20によって励起された特性Ｘ線21を透過させてＸ線透過窓13から放出する。

ターゲット部42a〜42dの選択により、選択したエネルギの特性Ｘ線21を容易に取り出すことができるとともに、ターゲット体41を一体で回転させることにより、電子ビーム15により加熱した１次ターゲット18a〜18dがＸ線透過窓13への熱伝導によって冷却され、寿命が延びる利点がある。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、単色性の高い幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能であり、かつ、寿命の長い小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１６に第１４の実施の形態を示す。

この実施の形態では、第１３の実施の形態のＸ線源11において、ターゲット体41は、異なる１次ターゲット18a，18b，18c，18dと適切な２次ターゲット19a，19b，19c，19dと適切なＫエッジフィルタ22a，22b，22c，22dとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部42a，42b，42c，42dを有する。

そして、１次ターゲット18a〜18dと重ねた２次ターゲット19a〜19dとＫエッジフィルタ22a〜22dとが一体に回転することにより、異なるエネルギで単色性の高い特性Ｘ線21が得られるとともに、一体で回転させることにより、電子ビーム15により加熱した１次ターゲット18a〜18dがＸ線透過窓13への熱伝導によって冷却され、寿命が延びる利点がある。

このように、Ｘ線発生点を変えることなく、単色性の高い幾つかの特性Ｘ線21を選んで放出させることが可能であり、かつ、寿命の長い小形のＸ線源11を提供できる。

次に、図１７に上記各実施の形態のＸ線源11を用いた蛍光Ｘ線分析装置61を示す。

蛍光Ｘ線分析装置61は、Ｘ線源11から放出される特性Ｘ線21を試料62に照射し、この試料62の表面の元素が励起されて発する蛍光Ｘ線63をコリメータ64を通してエネルギ弁別型のＸ線検出器65でとらえ、元素分析を行う構成である。

そして、蛍光Ｘ線分析装置61に適用するＸ線源11は、そのエネルギスペクトルが、２次ターゲット19a〜19dの特性Ｘ線（Ｋα線、Ｋβ線）21が主成分となっており、それによって試料62の表面の元素が励起されて発する蛍光Ｘ線63をとらえ、元素組成を分析することができる。

このとき、励起する特性Ｘ線21のスペクトルを予め分析機器に記憶させておき、それによって得られる蛍光信号／励起強度の関係をとらえておけば、蛍光信号強度から、試料62の表面の元素の定量分析を精度良く行うことができる。

また、回転する１次ターゲット18a〜18dと２次ターゲット19a〜19dやＫエッジフィルタ22a〜22dを用いたＸ線源11を適用すれば、Ｘ線源11を交換することなく、対象とする試料62の含有元素の原子番号によって励起に使用する特性Ｘ線21のエネルギを選択することが可能となる。

このように、特性Ｘ線21を効率良く放出できるＸ線源11により、高分解能の蛍光Ｘ線分析装置61を提供できる。

次に、図１８に蛍光Ｘ線分析装置61の他の例を示す。

この蛍光Ｘ線分析装置61では、複数台のＸ線源11を備え、そのいずれか１つから放出される特性Ｘ線21を試料62に照射し、コリメータ64を通してエネルギ弁別型のＸ線検出器65で蛍光Ｘ線63をとらえ、元素分析を行う構成である。

そして、上記蛍光Ｘ線分析装置61と同様に、使用する一方のＸ線源11の特性Ｘ線（Ｋα線、Ｋβ線）21によって試料62の表面の元素が励起されて発する蛍光Ｘ線63をとらえ、元素組成を分析することができるが、他方のＸ線源11からの特性Ｘ線21に切り替えて分析を行うことにより、広い範囲の原子番号の元素組成を短時間で分析することが可能となる。

このように、特性Ｘ線21を効率良く放出できるＸ線源11により、短時間で高分解能の元素分析を可能とした蛍光Ｘ線分析装置61を提供できる。

本発明の第１の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 同上Ｘ線源のターゲット部分でのＸ線変換作用を説明する説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 同上Ｘ線源のターゲット部分でのＸ線変換作用を説明する説明図である。 本発明の第３の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第４の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第５の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第６の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第７の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第８の実施の形態を示し、（ａ）はＸ線源の説明図、（ｂ）は２次ターゲット体の斜視図である。 本発明の第９の実施の形態を示し、（ａ）はＸ線源の説明図、（ｂ）は２次ターゲット体およびフィルタ体の斜視図である。 本発明の第１０の実施の形態を示し、（ａ）はＸ線源の説明図、（ｂ）はターゲット体の斜視図である。 本発明の第１１の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第１２の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第１３の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明の第１４の実施の形態を示すＸ線源の説明図である。 本発明のＸ線源を用いた蛍光Ｘ線分析装置の説明図である。 本発明の蛍光Ｘ線分析装置の他の例を示す説明図である。 従来の蛍光Ｘ線分析装置の説明図である。

符号の説明

11 Ｘ線源
12 真空容器
13 Ｘ線透過窓
14 電子銃
15 電子ビーム
18，18a，18b，18c，18d １次ターゲット
19，19a，19b，19c，19d ２次ターゲット
21 特性Ｘ線
22，22a，22b，22c，22d フィルタとしてのＫエッジフィルタ
31 ２次ターゲット体
42a，42b，42c，42d ターゲット部
46 移動機構としての回転機構
48 フィルタ体
61 蛍光Ｘ線分析装置
62 試料
65 Ｘ線検出器

Claims (15)

1. 電子ビームを発生する電子銃と、
   前記電子銃から電子ビームが入射してＸ線を透過させて放出する１次ターゲットと、
   前記１次ターゲットに重ねて配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲットと
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
2. ２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて放出するフィルタを具備している
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線源。
3. Ｘ線透過窓を有する真空容器と、
   前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、
   前記真空容器内に配置され、前記電子銃から電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、
   前記真空容器内で前記１次ターゲットを中心とする周囲に対向して配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を前記Ｘ線透過窓へ向けた反射方向に放出する２次ターゲットと
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
4. Ｘ線透過窓を有する真空容器と、
   前記真空容器内でリング状の電子ビームを発生する電子銃と、
   前記真空容器内でリング状に配置され、前記電子銃からリング状の電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、
   前記真空容器内で前記１次ターゲットの中心に対向して配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を前記Ｘ線透過窓へ向けた反射方向に放出する２次ターゲットと
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
5. Ｘ線透過窓を有する真空容器と、
   前記真空容器内に配置された電子ビームを発生する接地電位の電子銃と、
   前記真空容器内に配置され、前記電子銃から電子ビームが入射して反射方向にＸ線を放出する１次ターゲットと、
   前記真空容器内でＸ線透過窓の位置に配置され、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲットと
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
6. Ｘ線透過窓の位置に、２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて放出するフィルタを具備している
   ことを特徴とする請求項３ないし５いずれか記載のＸ線源。
7. 電子ビームを発生する電子銃と、
   前記電子銃から電子ビームが入射してＸ線を透過させて放出する１次ターゲットと、
   前記１次ターゲットに重なりかつ１次ターゲットのＸ線発生位置に対して移動可能とする複数の２次ターゲットを有し、前記Ｘ線発生位置に配置された２次ターゲットが、前記１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出する２次ターゲット体と
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
8. Ｘ線発生位置に対して移動可能とする複数のフィルタを有し、前記Ｘ線発生位置に配置されたフィルタが、２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて放出するフィルタ体を具備している
   ことを特徴とする請求項７記載のＸ線源。
9. Ｘ線透過窓を有する真空容器と、
   前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、
   前記真空容器内に配置され、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、これら複数組のターゲット部を前記電子銃から電子ビームが入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、前記電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出するとともに２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と、
   前記真空容器内のターゲット体を移動させる移動機構と
   を具備していることを特徴とするＸ線源。
10. 複数組のターゲット部に対応した複数のフィルタを有し、真空容器のＸ線透過窓の外側でターゲット体と一体に移動可能に設けられ、前記電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部に対応するフィルタが、２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて放出するフィルタ体を具備している
    ことを特徴とする請求項９記載のＸ線源。
11. Ｘ線透過窓を有する真空容器と、
    前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、
    前記真空容器内に配置され、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとフィルタとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、これら複数組のターゲット部を前記電子銃から電子ビームが入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出し、２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出し、フィルタが２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と、
    前記真空容器内のターゲット体を移動させる移動機構と
    を具備していることを特徴とするＸ線源。
12. 移動可能に設けられたＸ線透過窓を有する真空容器と、
    前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、
    前記真空容器内でＸ線透過窓に設けられ、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、前記Ｘ線透過窓の移動により複数組のターゲット部が前記電子銃から電子ビームを入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出するとともに２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と
    を具備していることを特徴とするＸ線源。
13. 移動可能に設けられたＸ線透過窓を有する真空容器と、
    前記真空容器内で電子ビームを発生する電子銃と、
    前記真空容器内でＸ線透過窓に設けられ、異なる１次ターゲットと２次ターゲットとフィルタとを重ねて組み合わせた複数組のターゲット部を有し、前記Ｘ線透過窓の移動により複数組のターゲット部が前記電子銃から電子ビームを入射する電子ビーム入射位置に対して移動可能とし、その電子ビーム入射位置に配置されたターゲット部の１次ターゲットが電子ビームの入射によってＸ線を透過させて放出し、２次ターゲットが１次ターゲットから放出されるＸ線によって励起された特性Ｘ線を透過させて放出し、フィルタが２次ターゲットから放出される特性Ｘ線に含まれるＫβ線およびＫα線のうち、Ｋβ線を減弱させ、Ｋα線を透過させて前記Ｘ線透過窓から放出するターゲット体と
    を具備していることを特徴とするＸ線源。
14. 特性Ｘ線を試料に照射する請求項１ないし１２いずれか記載のＸ線源と、
    前記特性Ｘ線の照射にて試料の表面の元素が励起して発する蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と
    を具備していることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
15. Ｘ線源として異なる特性Ｘ線を照射する複数のＸ線源を備えている
    ことを特徴とする請求項１４記載の蛍光Ｘ線分析装置。

Images