| 【発明の名称】 |
Ｘ線光学素子保持機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】原田 高宏
【氏名】南雲 雄三
|
| 【要約】 |
【課題】Ｘ線光学素子からの光電子の飛散を抑制することができ、分析装置に光電子の飛散を防止するための構成を不要とし、また、分析装置の構成において、Ｘ線光学素子から飛散する光電子の考慮を不要とする。
【解決手段】Ｘ線光学素子を保持する保持機構に電場あるいは磁場を発生する手段を設け、この電場あるいは磁場によってＸ線光学素子から発生する光電子が外部に飛散することを防ぐ。この保持機構によって、Ｘ線光学素子自体や分析装置に光電子の発生や飛散を防止する構成を施す必要がなくなるため、Ｘ線光学素子や分析装置の個々の構成に関わらず高い汎用性で光電子の飛散を防ぐことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｘ線光学素子を保持する保持機構であって、前記Ｘ線光学素子から放出される光電子に実質的に作用する電場を形成する電場形成手段を備えたことを特徴とするＸ線光学素子保持機構。
【請求項２】 前記電場形成手段は、前記Ｘ線光学素子、又は前記Ｘ線光学素子から放出される光電子の放出領域内に設けた導電体に電圧を印加することによって電場を形成することを特徴とする、請求項１記載のＸ線光学素子保持機構。
【請求項３】 Ｘ線光学素子を保持する保持機構であって、前記Ｘ線光学素子から放出される光電子に実質的に作用する磁場を形成する磁場形成手段を備えたことを特徴とするＸ線光学素子保持機構。
【請求項４】 前記磁場形成手段は、光電子の進行方向に光電子を接地する遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項３記載のＸ線光学素子保持機構。
【請求項５】 前記Ｘ線光学素子に対して少なくともＸ線を入射及び出射する開口部を除いて前記Ｘ線光学素子を覆し、電磁波の発散を防止する電磁シールドカバーを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線光学素子保持機構。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線光学素子を保持する保持機構に関し、特に、Ｘ線光電子分光装置、Ｘ線回折装置やＥＰＭＡ等のＸ線光学素子を用いる分析装置に好適なＸ線光学素子保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｘ線光学素子を用いた各種の分析装置が知られている。例えば、Ｘ線源から発生したＸ線をＸ線光学素子に当て、該Ｘ線光学素子からのＸ線を試料に照射し、試料表面から発生する光電子を測定することによって、試料の化学状態の違いを表す状態分布像や、元素の二次元分布を表す元素分布像、あるいは深さ方向の分析を行う光電子分光装置が知られている。また、電子線照射によって試料から発生する特性Ｘ線の波長や強度をＸ線光学素子で分析して、試料の元素組成等を分析するＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）が知られている。
【０００３】図７は、光電子分光装置の一構成例として飛行時間型光電子分光装置を示している。光電子分光装置（飛行時間型光電子分光装置）１０１は、真空チャンバ１０５内にＸ線源１０２とＸ線反射素子１１１と光電子エネルギー分析器１０４を備え、Ｘ線源１０２で発生したＸ線１０６をＸ線反射素子１１１によって集光あるいは単色化して試料Ｓに照射し、試料Ｓの表面から発生した光電子１０７を測定する。これによって、試料の状態分析、元素分析、あるいは深さ分析を行う。図８は光電子分光装置が備えるＸ線反射素子の一構成例である。Ｘ線反射素子１１１は反射面１１２を備え、この反射面１１２にＸ線１０６ａを当て、反射面１１２で反射したＸ線１０６ｂを試料Ｓ（図８では示していない）に照射する。
【０００４】一般に、Ｘ線を物質に照射すると、ある確率でＸ線のエネルギーによって物質内の電子が励起され、光電子として物質外に放出される。Ｘ線光学素子においても、Ｘ線が入射すると、入射したＸ線を反射あるいは透過すると同時に、光電子を放出する。光電子分光装置やＥＰＭＡ等の分析装置に使用するＸ線光学素子においても、入射Ｘ線によって光電子を放出する。
【０００５】光電子分光装置は、試料Ｓの表面から発生した光電子１０７を測定することによって試料分析を行うものであるが、この分析に用いる光電子１０７の他に、Ｘ線反射素子１１１等のＸ線光学素子からも光電子１０７’が発生する。また、光電子１０７’が分光装置内の壁面等を励起すると、二次的な電子を発生することもある。このような、この光電子１０７’、あるいは光電子１０７’で励起された二次的な電子は、光電子エネルギー分析器１０４等の検出器に入射すると、本来測定すべき光電子１０７に対してノイズ分となり、検出精度に影響を及ぼすことになる。また、ＥＰＭＡにおいても、Ｘ線光学素子で発生した光電子は、本来測定すべき特性Ｘ線以外のノイズ分となって、測定に影響が及ぼすおそれがある。
【０００６】そこで、従来、Ｘ線光学素子を用いた分析装置では、このようなＸ線光学素子で発生する光電子の影響を防ぐために、検出器の配置を工夫したり、光電子遮蔽部材（例えば、図７に示すような光電子遮蔽部材１０８）を設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線光学素子を用いた分析装置では、光電子遮蔽部材を設けたり検出器の配置を工夫するといった対策によって、Ｘ線光学素子で発生する光電子の影響を防いでいる。そのため、分析装置の種類やタイプが異なる場合には、各分析装置の構成毎に光電子遮蔽部材や検出器の配置を設計する必要があり、光電子対策としては汎用性に欠けるという問題がある。
【０００８】また、図７に示すような光電子遮蔽部材１０８によって光電子を遮蔽する場合には、Ｘ線を通すための窓を開ける必要がある。通常、Ｘ線光学素子及び光電子遮蔽部材１０８は光電子をアースするために接地電位としているが、窓部分についてはアースすることができないため、光電子はこの窓部分を通過する。そのため、窓部分を通過した光電子自身、あるいはこの光電子が真空チャンバの内壁で発生させた二次電子が光電子エネルギー分析器１０４等の検出器に入射すると、検出精度を低下させる一要因となるというおそれがある。
【０００９】そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、Ｘ線光学素子を用いた分析装置において、Ｘ線光学素子で発生する光電子の飛散を防止し、光電子自体あるいは該光電子によって発生する二次電子による影響を防止することを目的とし、特に、Ｘ線光学素子や分析装置の個々の構成に関わらず、Ｘ線光学素子や分析装置に対して高い汎用性で、光電子の飛散を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線光学素子を保持する保持機構に電場あるいは磁場を発生する手段を設け、この電場あるいは磁場によってＸ線光学素子から発生する光電子が外部に飛散することを防ぐものである。この保持機構によって、Ｘ線光学素子自体や分析装置に光電子の発生や飛散を防止する構成を施す必要がなくなるため、Ｘ線光学素子や分析装置の個々の構成に関わらず高い汎用性で光電子の飛散を防ぐことができる。本発明のＸ線光学素子保持機構は、電場を用いた第１の態様、及び磁場を用いた第２の態様によって、Ｘ線光学素子で発生する光電子の外部への飛散を防止することができる。
【００１１】本発明のＸ線光学素子保持機構の電場を用いた第１の態様は、Ｘ線光学素子を保持する保持機構であって、Ｘ線光学素子から放出される光電子に実質的に作用する電場を形成する電場形成手段を備えた構成とする。電場形成手段で形成された電場は、Ｘ線光学素子から放出される光電子に作用して、光電子を高電位側に引き付けて外部への飛散を抑制する。この電場形成手段は、Ｘ線光学素子に電圧を印加する構成、あるいは、Ｘ線光学素子から放出される光電子の放出領域内に導電体を設け、この導電体に電圧を印加する構成とすることができる。Ｘ線光学素子で発生した光電子は、負の電位を有しているため、電場によって高電位側の光電子分光装置あるいは導電体に引き寄せられる。なお、印加する電圧は、発生する光電子のエネルギーに応じて、該光電子を引き付けるに十分な電場が発生するよう定める。
【００１２】本発明のＸ線光学素子保持機構の磁場を用いた第２の態様は、Ｘ線光学素子を保持する保持機構であって、Ｘ線光学素子から放出される光電子に実質的に作用する磁場を形成する磁場形成手段を備えた構成とする。磁場形成手段で形成された磁場は、Ｘ線光学素子から放出される光電子に作用して、光電子の進行方向を変化させて外部への飛散を抑制する。この磁場形成手段は、光電子を接地する遮蔽部材を光電子の進行方向の位置に備えた構成とすることができる。遮蔽部材は、光電子をアースすることによって光電子がＸ線光学素子から外部に飛散することを抑制する。
【００１３】また、第１及び第２の態様において、Ｘ線光学素子に対して少なくともＸ線を入射及び出射する開口部を除いてＸ線光学素子を覆し、電磁波の発散を防止する電磁シールドカバーを備えた構成とする。この電磁シールドカバーによって、電場あるいは磁場の外部に発散することによる影響を抑制する。Ｘ線は開口部を通してＸ線光学素子に対して入射及び出射される。一方、この開口部を通過しようとする光電子は、電場あるいは磁場によって引き戻されたり、その進行方向が変化するため、開口部の大きさ、位置、形状を調整することによって開口部の通過を抑制することができる。また、本発明のＸ線光学素子保持機構は、任意のＸ線光学素子に適用することができる。
【００１４】本発明のＸ線光学素子保持機構によれば、Ｘ線光学素子からの光電子の飛散を抑制することができるため、分析装置に光電子の発生や飛散を防ぐための構成が不要となる。したがって、Ｘ線光学素子から飛散する光電子を考慮することなく、分析装置を構成することができる。また、本発明のＸ線光学素子保持機構を適用するＸ線光学素子は、Ｘ線反射素子の他、ソーンプレート等の回折型集光素子とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、本発明のＸ線光学素子保持機構を光電子分光装置に適用する場合について説明する。図１は本発明のＸ線光学素子保持機構を備える分析装置の概要を説明するための概略図である。
【００１６】図１に示す分析装置は、飛行時間型光電子分光装置例を示している。以下、分析装置として光電子分光装置１を用いて説明する。光電子分光装置１は、図７に示した構成とほぼ同様に、真空チャンバ５内にＸ線源２と、Ｘ線光学素子保持機構３で保持されたＸ線光学素子１１と、光電子エネルギー分析器４を備え、Ｘ線源２で発生したＸ線６をＸ線光学素子１１によって集光あるいは単色化して試料Ｓに照射し、試料Ｓの表面から発生した光電子７を測定することによって、試料の状態分析、元素分析、あるいは深さ分析を行う。
【００１７】図１に示す光電子分光装置１では、Ｘ線光学素子保持機構３によってＸ線光学素子１１からの光電子の飛散が防止されるため、図７で示した光電子分光装置１０１が備える光電子遮蔽部材１０８を不要とすることができる。したがって、Ｘ線源２、Ｘ線光学素子１１、光電子エネルギー分析器４等の各構成要素の配置を、光電子遮蔽部材１０８を考慮することなく行うことができ、設計の自由度を高めることができる。以下、図２〜図６を用いて、本発明のＸ線光学素子保持機構の構成例について説明する。なお、図２，３は、電場形成手段による構成例を示し、図４，５，６は、磁場形成手段による構成例を示している。なお、以下ではＸ線光学素子としてＸ線反射素子を例として示しているが、ソーンプレート等の回折型集光素子についても同様に適用することができる。
【００１８】はじめに、電場形成手段による構成例について説明する。図２はＸ線光学素子保持機構の第１の構成例であり、電場形成手段を備える例である。Ｘ線光学素子保持機構３Ａは、Ｘ線反射素子１１と、Ｘ線反射素子１１を覆う電磁シールドカバー１３とを備え、Ｘ線反射素子１１には所定の電圧が印加され、電磁シールドカバー１３は接地される。電磁シールドカバー１３は、開口部１４ａ及び開口部１４ｂを備える。入射Ｘ線６ａは、開口部１４ａを通過してＸ線反射素子１１の反射面１２に入射し、該反射面１２で反射した反射Ｘ線６ｂは、開口部１４ｂを通過して外部に放出される。
【００１９】入射Ｘ線６ａが入射した反射面１２からは、Ｘ線６ｂが反射される他に、光電子７’が放出される。この光電子７’が放出される領域には、Ｘ線反射素子１１に印加された電圧によって電場が発生しており、反射面１２から放出された光電子７’は、この電場によって減速され、Ｘ線反射素子１１に引き戻され、Ｘ線光学素子保持機構３Ａから外部への飛散が抑制される。なお、電磁シールドカバー１３には、Ｘ線の入射及び出射のために開口部１４ａ，１４ｂが形成されているが、開口部１４ａ，１４ｂの大きさ、位置、形状を調整することによって、発生する光電子はほぼ完全に電磁シールドカバー１３内に遮蔽することができる。
【００２０】図３はＸ線光学素子保持機構の第２の構成例であり、電場形成手段を備える例である。なお、図３では、電磁シールドカバー１３は省略して示している。Ｘ線光学素子保持機構３Ｂは、Ｘ線反射素子１１と電場を形成するための導電体１５とを備え、導電体１５には所定の電圧が印加される。導電体１５は電場を形成して、発生した光電子７’を引き寄せるための構成である。導電体１５は所定の電圧が印加され、これによって、反射面１２から放出される光電子７’の放出領域に電場が形成される。反射面１２から放出された光電子７’は、この電場によって導電体１５に引き寄せられ、Ｘ線光学素子３Ａから外部への飛散が抑制される。導電体１５の形状は、光電子７’の発生領域を実質的に電場内とするものであれば任意とすることができる。
【００２１】次に、磁場形成手段による構成例について説明する。図４はＸ線光学素子保持機構の第３の構成例であり、磁場形成手段を備える例である。なお、図４では、電磁シールドカバーは省略して示している。Ｘ線光学素子保持機構３Ｃは、Ｘ線反射素子１１と磁場を形成するための磁石１６ａ，１６ｂと、光電子７’を遮蔽するための光電子遮蔽部材１７とを備える。磁石１６ａ，１６ｂは光電子７’の発生領域に磁場を形成するための構成であり、Ｘ線反射素子１１の反射面１２を上下方向に挟んで対向して配置し、Ｘ線光学素子保持機構３Ｃの反射面１２に対して平行な磁場を形成する。図４の構成では、光電子遮蔽部材１７はＸ線反射素子１１の反射面１２と反対側の背面側に配置する。
【００２２】図４中の符号８は、磁石１６ａ，１６ｂによって形成される磁力線を模式的に示している。反射面１２で発生した光電子７’は、この磁場によって進行方向が変化し、Ｘ線光学素子３ｃ自体あるいは光電子遮蔽部材１７に再入射し、接地あるいは光電子分光装置を介して流れる。
【００２３】図５はＸ線光学素子保持機構の第４の構成例であり、磁場形成手段を備える例である。なお、図５では、電磁シールドカバーは省略して示している。Ｘ線光学素子保持機構３Ｄは、Ｘ線反射素子１１と磁場を形成するための磁石１６ａ，１６ｂと、光電子７’を遮蔽するための光電子遮蔽部材１７とを備える。磁石１６ａ，１６ｂは光電子７’の発生領域に磁場を形成するための構成であり、Ｘ線反射素子１１の反射面１２を挟んで対向して配置し、Ｘ線光学素子３Ｃの反射面１２に対して垂直な磁場を形成する。図５中の符号８は、磁石１６ａ，１６ｂによって形成される磁力線を模式的に示している。光電子遮蔽部材１７は磁石１６ｂ側に反射素子１１と対向して配置する。反射面１２で発生した光電子７’は、この磁場によって磁場に巻き付くように螺旋状に進み、光電子遮蔽部材１７に再入射し、接地あるいは光電子分光装置を介して流れる。
【００２４】図６はＸ線光学素子保持機構の第５の構成例であり、磁場形成手段を備える例である。Ｘ線光学素子保持機構３Ｅは、Ｘ線反射素子１１と磁場を形成するための筒状の磁石１６と、光電子７’を遮蔽するための筒状の光電子遮蔽部材１７とを備える。円筒状の磁石１６は光電子７’の発生領域に磁場を形成するための構成であり、両端部を磁力端（Ｎ極及びＳ極）として、円筒内部に磁場を形成する。Ｘ線反射素子１１は円筒状の磁石１６内に挿入され、その長さ方向が円筒状の磁石１６内の軸方向とほぼなるように配置する。この配置によって、磁場はＸ線反射素子１１に対して平行で、Ｘ線反射素子１１の長さ方向（Ｘ線の進行方向）となる。
【００２５】光電子遮蔽部材１７は円筒状とし、筒状の磁石１６の内壁面あるいは外壁面に設ける構成とすることができ、また、円筒の両端部に端部面１８を形成することができる。この端部面１８には開口部１９ａ，１９ｂを形成し、該開口部１９ａ，１９ｂを通して入射Ｘ線あるいは出射Ｘ線を通過させることができる。
【００２６】図６中の符号８は、磁石１６によって形成される磁力線を模式的に示している。反射面１２で発生した光電子７’は、この磁場によって磁場に巻き付くように螺旋状に進み、光電子遮蔽部材１７に再入射し、接地あるいは光電子分光装置を介して流れる。なお、図３〜図６では、電磁シールドカバーは省略して示している。
【００２７】本発明のＸ線光学素子保持機構によれば、外部に光電子を飛散させないため、光電子や光電子で発生する二次電子を検出器に侵入させないための遮蔽部材等の対策を分析装置自体に設ける必要がない。そのため、分析装置の設計の自由度を高めることができる。また、Ｘ線光学素子側で光電子の発生を抑制することができるため、Ｘ線光学素子の利便性を高めることができ、Ｘ線を利用した種々の分析装置において、光電子を防止する対策を考慮することなく容易に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線光学素子保持機構によれば、Ｘ線光学素子からの光電子の飛散を抑制することができ、分析装置に光電子の飛散を防止するための構成が不要となる。また、Ｘ線光学素子から飛散する光電子を考慮することなく、分析装置を構成することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１９９３
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
|
| 【出願日】 |
平成１２年１２月１４日（２０００．１２．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２３０４
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 松司 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−１８１９９６（Ｐ２００２−１８１９９６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２６日（２００２．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３７９９６９（Ｐ２０００−３７９９６９） |
|