Ｘ線用二次元分光素子及びそれを用いた二次元分布測定装置
【課題】蛍光X線二次元分析のための、空間分解能の高いＸ線用二次元分光素子及び二次元分布測定装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置し、１つの面がＸ線入射面、他方の面がＸ線出射面となり、内面にＸ線分光用多層膜をもつ複数のセルがＸ線入射面からＸ線出射面に延びているので、Ｘ線入射面から入射した二次元X線の回折X線が入射Ｘ線の位置分解能を保ったままＸ線出射面から出射し、高い空間分解能の二次元分布画像を得ることが可能となる。
【解決手段】Ｘ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置し、１つの面がＸ線入射面、他方の面がＸ線出射面となり、内面にＸ線分光用多層膜をもつ複数のセルがＸ線入射面からＸ線出射面に延びているので、Ｘ線入射面から入射した二次元X線の回折X線が入射Ｘ線の位置分解能を保ったままＸ線出射面から出射し、高い空間分解能の二次元分布画像を得ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料にＸ線を照射して試料中の特定元素や特定成分濃度などの二次元分布を測定する装置と、それに用いる二次元分光素子に関し、特に試料にＸ線を照射して蛍光Ｘ線を発生させ、その蛍光Ｘ線を解析することにより試料における元素の分布を測定する装置とそれに用いる二次元分光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析により試料中の元素の定性分析及び定量分析を行うことができる。試料における元素の分布を測定するためには、通常、微小Ｘ線ビームを作成し、このＸ線ビームを試料上で走査するか、相対的に試料を走査する方法が用いられる。Ｘ線ビームの照射により発生する蛍光Ｘ線を、分光器を備えたＸ線検出器で検出すれば各位置での元素の定性と定量を行うことができる。しかし、その方法ではＸ線ビームの微細化と分析領域の広範囲化に伴い、測定時間が大変長くなる欠点がある。
【０００３】
一方、ガラスキャピラリコリメータなどにより蛍光Ｘ線の角度発散を制限して二次元の蛍光Ｘ線にして二次元のＸ線検出器であるＸ線ＣＣＤカメラに導いて撮像することにより短時間でＸ線画像を取得することができる。その場合、Ｘ線ＣＣＤカメラの１つ１つの素子にはＸ線からの元素分析に必要なエネルギー分解機能がないため、元素を識別して蛍光Ｘ線像を得るためには更なる手段が必要となる。
【０００４】
元素を識別する１つの手段として、シンクロトロン放射光源を用いて励起Ｘ線のエネルギーを変化させる方法が提案されている（特許文献１参照。）。しかし、実験室では十分な強度を持ってＸ線のエネルギーを可変とすることは困難なため、放射光施設での実験とならざるをえないので、その利便性に難があり、汎用的な方法として普及するに至っていない。
【０００５】
元素を識別する他の手段として、蛍光Ｘ線の光路に金属フォイル等のフィルタを設置し、フィルタの有無による像の変化を検討することにより、元素の識別判定を行うことも提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０４９３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
短時間でＸ線画像を取得する方法として採用しやすい簡便な方法は、コリメータと二次元Ｘ線検出器を組み合せ、コリメータの入射側にフィルタを配置する方法である。しかしながら、フィルタで蛍光Ｘ線が散乱するため蛍光Ｘ線の位置情報が不明確になって空間分解能が悪くなるという問題がある。また、フィルタによるＸ線の吸収が生じ、検出器に到達する蛍光Ｘ線強度が大きく減少する問題もある。
【０００８】
短時間で蛍光Ｘ線二次元分析を行うために、Ｘ線領域に感度のある二次元検出器を利用することができる。例えば、Ｘ線ＣＣＤカメラやＸ線イメージングプレートなどが容易に入手できるＸ線二次元検出器である。ただし、市販のこれら二次元検出器にはエネルギー分析機能がなく、よって、試料から発生した蛍光Ｘ線のエネルギーを分析することができない。すなわち、試料の元素の同定ができない。
【０００９】
一方、波長分散型の蛍光Ｘ線分析法では試料から発生した蛍光Ｘ線を分光結晶などの分光素子で波長に応じてブラッグの回折条件に従い分光できる。しかしながら、通常の分光結晶は１枚の基板であるため、たとえＸ線二次元検出器を用いても試料から発せられた蛍光Ｘ線の二次元情報は失われてしまう。
【００１０】
本発明は、上記の従来技術の問題点を踏まえ、Ｘ線測定において迅速に、しかも空間分解能の高い二次元画像取得のための二次元分布測定装置と、その測定装置に用いるＸ線用二次元分光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＸ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置したものである。すなわち、本発明のＸ線用二次元分光素子は、１つの面がＸ線入射面となり、前記Ｘ線入射面に対向する他の１つの面がＸ線出射面となっており、前記Ｘ線入射面に直交する方向に配置され前記Ｘ線入射面の面内方向に一定の隙間をもって積層された複数の基板と、前記積層された各基板の同一面側の表面に形成されたＸ線分光用多層膜と、前記Ｘ線分光用多層膜とそのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面との間に配置され、前記基板間の前記隙間を形成しているスペーサと、を備えている。
【００１２】
Ｘ線分光用多層膜は、基板上に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に多層に積層したものである。積層する材料の組合わせと積層周期を選ぶことにより使用する目的に応じた分光素子を得ることができる。本発明の一実施例では、タングステンを高屈折率層とし、炭素を低屈折率層とする格子面間隔ｄが７.５６ｎｍのものを使用するが、それに限定されるものではない。他にもタングステンとシリコンを用いた格子面間隔３ｎｍ程度のもの、ニッケルと炭素を用いた格子面間隔５ｎｍ程度のもの、モリブデンと４ホウ化炭素を用いた格子面間隔１０ｎｍ程度のものなどが知られており、本発明ではそれらのＸ線分光用多層膜を使用することもできる。
【００１３】
前記基板は表面と裏面が平行であり、前記スペーサは前記Ｘ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されていることにより、前記Ｘ線分光用多層膜、そのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面及び隣接する一対の前記スペーサにより１つの内面に前記Ｘ線分光用多層膜をもち前記Ｘ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセルが形成されており、それらのセルが前記Ｘ線入射面から入射したＸ線の前記Ｘ線分光用多層膜による回折Ｘ線が前記Ｘ線出射面へ出射するための通路となっている。セルの断面形状は、矩形であれば製作が容易であるが、必ずしも矩形に限らず、台形などでもよい。
【００１４】
前記スペーサは種々の構成とすることができる。その一例は、前記基板上の前記Ｘ線分光用多層膜上に前記Ｘ線分光用多層膜とは異なる材料によりライン状のパターンとして形成されたものである。他の例は基板の裏面にエッチングにより形成されたライン状のパターンである。
【００１５】
前記基板をスペーサを介して積層するには、スペーサと基板との間を熱圧着や接着剤により接合する方法の他、スペーサ上に他の基板が重ねられた状態で治具により固定する方法をとることができる。接合しない場合には接合の工程が省略できるので、製作が容易になる。
【００１６】
前記基板の一例は、シリコン基板に前記Ｘ線分光用多層膜及び前記スペーサが形成された状態で前記スペーサのライン上パターンの長手方向に直交する方向に切り出されたものであり、前記Ｘ線入射面と前記Ｘ線出射面は前記基板の切り出された端面により構成されているようにすることができる。
【００１７】
また、本発明の二次元分布測定装置は、試料から発生した蛍光Ｘ線の二次元Ｘ線束を本発明のＸ線用二次元分光素子にて分光し、Ｘ線二次元検出器で検出するようにしたものである。
【００１８】
すなわち、本発明の二次元分布測定装置は、試料を載置して固定する試料台と、
前記試料台に載置された試料にＸ線を照射するＸ線源と、互いに平行な複数のチャネルからなり、Ｘ線照射により前記試料から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とする第１コリメータと、前記第１コリメータにより平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に配置された本発明のＸ線用二次元分光素子と、
【００１９】
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータと、第２コリメータから出射したＸ線を二次元画像として撮像する二次元Ｘ線検出器と、前記第１コリメータからの平行光束が前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように前記Ｘ線用二次元分光素子を支持する分光素子支持機構と、前記第２コリメータの方向を前記Ｘ線用二次元分光素子により分光された蛍光Ｘ線を選択するように向けて支持する第２コリメータ支持機構と、を備えている。
【００２０】
第２コリメータと前記二次元Ｘ線検出器は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定されていることが好ましい。
特定の元素など、波長が特定された蛍光Ｘ線による二次元画像を撮像する場合には、前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構を固定することができる。それに対し、複数の元素の二次元画像を順次取得する場合や未知の元素の二次元画像を取得する場合は、前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構は共通の回転中心の周りに回転するようにし、前記分光素子支持機構の回転角度θに対して前記第２コリメータ支持機構の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＸ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置したものであり、１つの面がＸ線入射面となり、他方の面がＸ線出射面となっており、内面にＸ線分光用多層膜をもつ複数のセルがＸ線入射面からＸ線出射面に延びているので、Ｘ線入射面の入射した二次元のＸ線の回折Ｘ線が入射Ｘ線の位置分解能を保ったままＸ線出射面から出射することができる。
【００２２】
本発明のＸ線による二次元分布測定装置は、分光素子として本発明のＸ線用二次元分光素子を用い、分光素子の入射側と出射側にそれぞれＸ線を平行光束とするコリメータを配置し、回折Ｘ線を分光素子の出射側のコリメータを介して二次元検出器に導くので、試料の高い空間分解能をもった二次元分布画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ｘ線用二次元分光素子の一実施例の一部の模式図の斜視断面図である。
【図２】同実施例を表したものであり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）はその一部を拡大したもの、（Ｃ）はさらにその一部を拡大したもの、（Ｄ）はさらにその一部を拡大したものである。
【図３】一実施例の二次元分布測定装置を示す概略斜視図である。
【図４】同実施例の概略平面図である。
【図５】（Ａ）はＸ線用二次元分光素子の機能を確かめるための実験装置を示す概略平面図、（Ｂ）は１つのセル内を示す概略断面図である。
【図６】（Ａ）は一実施例のＸ線用二次元分光素子を用いたＸ線回折結果を示すグラフ、（Ｂ）はその一部を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１はＸ線用二次元分光素子の一実施例の一部の模式図の斜視断面図である。図２も同実施例を表したものであり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）はその一部を拡大したもの、（Ｃ）はさらにその一部を拡大したもの、（Ｄ）はさらにその一部を拡大したものである。図２（Ｄ）は１つのスペーサと、その両側に形成されるセルを示している。
【００２５】
Ｘ線用二次元分光素子を構成する基板２は例えばシリコン基板であり、基板２の一表面上にはＸ線分光用多層膜４が形成されている。多層膜４は厚さが３．０２ｎｍのタングステン層と、厚さが４．５４ｎｍの炭素層が交互に繰り返して積層されたもので、合計厚さは約０．３μｍである。タングステンが高屈折率層、炭素が低屈折率層であり、この実施例では格子面間隔ｄは７．５６ｎｍとなるように多層膜４が作成されている。
【００２６】
基板２は多層膜４とその上に配置される他の基板２との間にスペーサ６を介在させた状態で多段に積層されて分光素子が構成されている。スペーサ６は、この実施例では金からなるライン状パターンが多層膜４上に形成されたものである。スペーサ６とその上に積層される基板２の裏面との間は積層後に治具で押さえ込むことにより固定されている。
【００２７】
図１で前面側をＸ線入射面とすると、その反対側がＸ線出射面である。基板２は表面と裏面が平行であり、スペーサ６はＸ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板２，２間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されている。多層膜４、多層膜４が形成されている基板２に隣接する他の基板２の裏面及び隣接する一対のスペーサ６により１つの内面に多層膜４をもつ断面が矩形でＸ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセル７が形成されている。各セル７はＸ線入射面から入射したＸ線が多層膜４によって回折した回折Ｘ線がＸ線出射面へ出射するための通路となっている。
【００２８】
Ｘ線入射面からＸ線が多層膜４に対し斜め方向に入射すると、多層膜４で回折し、各波長のＸ線が格子面間隔で決まる方向に出射していく。
【００２９】
この実施例の分光素子は、特に制限されるものではないが、例えば次のような工程により製作することができる。シリコンウエハ上にＸ線分光用多層膜４を製膜する。その多層膜４上にスペーサを形成するためにライン・アンド・スペースのレジストパターンを写真製版により形成する。そのレジストパターン上に金を蒸着法又はスパッタリング法などの方法により堆積する。その後レジストパターンを除去するリフトオフ法により、レジストパターンのなかった所に金のスペーサがライン状に残る。その後、シリコンウエハをスペーサのライン状パターンの長手方向に直交する方向を含むように所定の大きさの矩形形状に切り出して複数個の基板チップとする。スペーサのライン状パターンの長手方向に直交する方向の端面が図１の入射面を構成するように、複数の基板チップを積層する。積層した基板チップは接着剤を用いて、もしくは接着剤を用いないで熱圧着により相互に接合してもよく、又は接合しない状態で集積した積層体の上下を治具により挟み込んで固定してもよい。このようにして形成されたものが図１で示される分光素子である。
【００３０】
スペーサ６の材質は特に限定されるものではない。この実施例では金を使用しているが、他の金属でもよく、又はシリコンその他の非金属材料でもよい。また、その製作方法としても、この実施例ではリフトオフ法を採用しているが、例えばシリコン基板２の裏面（多層膜４が形成されている面の反対側の面）を写真製版とエッチングによりパターン化して、スペーサとなるライン状のシリコンパターンを形成してもよい。
【００３１】
今各部の寸法の一例を示すと、これも特に限定されるものではないが、基板２の厚さは約２００μｍ、スペーサ６の幅ａは約１０μｍ、多層膜４が露出する部分となるスペーサ間の間隔ｂは約１０μｍ、スペーサ６の高さｃは約１５μｍである。Ｘ線入射面からＸ線出射面までの分光素子の厚さｄは、セル７内で多層膜４により回折したＸ線がセル７を通って出射面から出射できればよく、後の実施例で示す例では、その回折角θは１度程度であるので、スペーサ６の高さｃとの関係にもよるが、極度に薄くする必要はない。この厚さｄは回折Ｘ線の出射の妨げにならないことと、基板を積層するときの製作の容易なさ厚さを考慮して、数ｍｍから数ｃｍの範囲で適当に設定することができる。
【００３２】
Ｘ線二次元分光素子１は取扱いを容易にするために、図２（Ａ）に示されるようにフレーム１０に取りつけられている。
【００３３】
基板２，２間にはＸ線が入射し出射面へ通るセル７が一列に配列されている。Ｘ線二次元分光素子１はセル７の配列が基板２、多層膜４及びスペーサ６の合計厚さの周期で繰り返し積層されたものとなる。例えば図２（Ａ）のフレーム１０の正方形の窓の一辺の大きさが１０ｍｍであり、その間にセル７の配列が４６段に積層されている。各段のセル配列では、セル７は約２０μｍの周期で配列されているので、１段当たりのセル数は５００個となる。図２（Ａ）のフレーム１０の窓内には、合計で５００×４６個のセルが配置されている。
【００３４】
一実施例の二次元分布測定装置を図３と図４に示す。図３は同実施例の概略斜視図、図４は同実施例の概略平面図である。
【００３５】
測定対象の試料２２を載置して固定するために試料台２０が設けられている。試料台２０に載置された試料２２にＸ線を照射するためにＸ線源２４が設けられている。Ｘ線源２４は試料２２に対してＸ線を二次元の平行光束にして照射するコリメータを含んでいる。
【００３６】
試料台２０の近傍には、Ｘ線照射により試料２２から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とするために、互いに平行な複数のチャネルからなる直線型ポリキャピラリの第１コリメータ２６が配置されている。Ｘ線源２４、試料台２０、試料台２０に載置された試料２２及び第１コリメータ２６は、測定中は位置が固定されている。
【００３７】
第１コリメータ２６により平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に本発明のＸ線用二次元分光素子２８が配置されている。分光素子２８は第１コリメータ２６からの平行光束が分光素子２８のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように分光素子支持機構３４に回転可能に支持されている。分光素子２８のＸ線入射面から入射したＸ線が分光素子２８のセル内で多層膜に対し角度をもって入射し、その入射角が分光素子支持機構３４の回転により変化するように、分光素子２８の方位が決められて分光素子支持機構３４に固定されている。
【００３８】
分光素子２８の近傍には入射面を分光素子２８のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータ３０が配置されている。第２コリメータ３０は互いに平行な複数のチャネルからなる直線型ポリキャピラリである。第２コリメータ３０から出射したＸ線を受光する位置には、受光したＸ線を二次元画像として撮像するための二次元Ｘ線検出器３２が配置されている。第２コリメータ３０と二次元Ｘ線検出器３２は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定された状態で、第２コリメータ３０の入射面の方向を分光素子２８により分光された蛍光Ｘ線を選択できるように第２コリメータ支持機構３６に回転可能に支持されている。
【００３９】
分光素子支持機構３４と第２コリメータ支持機構３６は、共通の回転中心の周りに回転し、分光素子支持機構３４の回転角度θに対して第２コリメータ支持機構３６の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成している。
【００４０】
図５は一実施例のＸ線用二次元分光素子が実際に機能していることを確かめるための実験装置を示したものである。この実験装置は、図４の二次元分布測定装置において、二次元Ｘ線検出器３２の位置に二次元Ｘ線検出器３２に替えてエネルギー分散型Ｘ線検出器４０を取りつけたものである。図４は分析装置であるが、図５は実験装置であるため、二次元Ｘ線検出器３２の位置にエネルギー分散型Ｘ線検出器４０を配置している点で図４の実施例とは異なっている。
【００４１】
この実験装置では、試料２２にＸ線源２４から一次Ｘ線を照射し、発生した蛍光Ｘ線を第１コリメータ２６の直線型ポリキャピラリで平行化し、二次元分光素子２８に導入する。二次元分光素子２８での１つ１つのセルの多層膜でＸ線回折したＸ線を第２コリメータ３０の直線型ポリキャピラリを通してエネルギー分散型Ｘ線検出器４０で検出し分析する。
【００４２】
二次元分光素子２８では、（Ｂ）に示すように、入射Ｘ線が多層膜４に入射するように回転角度を決めると多層膜によるＸ線の回折が起こる。逆に回転角を逆方向とし、入射Ｘ線が多層膜４のない側、すなわちシリコン基板２の裏面側に入射するようにすれば、Ｘ線は回折を起こないので、Ｘ線回折光は検出されない。
【００４３】
図６はその測定結果である。試料２２としてはステンレス鋼鈑とチタン板を別個に測定した。ステンレス鋼鈑からはＣｒのＫα線（５．４１ＫｅＶ）とＦｅのＫα線（６．４０ＫｅＶ）を検出し、チタン板からはＴｉのＫα線（４．５０ＫｅＶ）を検出した。Ｘ線源２４のＸ線管としてはモリブデン（Ｍｏ）をターゲットとした市販のＸ線管を用い、４０ＫｅＶ、３０ｍＡで動作させ、蛍光Ｘ線の検出は分光素子支持機構３４の回転角θごとに１２０秒ずつ検出した。図６（Ａ）の横軸は分光素子支持機構３４の回転角θ、縦軸は１２０秒間でのカウント数である。図６（Ｂ）はピークの得られたθが正の角度の部分の拡大図である。
【００４４】
図６（Ａ）で入射角度θが負の領域は入射Ｘ線が分光素子２８のセル内で多層膜４のない側に入射する角度であり、入射角度θが正の領域は入射Ｘ線が分光素子２８のセル内で多層膜４に入射する角度である。
【００４５】
図６の結果によれば、分光素子２８のセル内で多層膜４を配置した側に蛍光Ｘ線が入射するようにゴニオメータの回転角θを回転させていくと、Ｘ線回折によるピークがみられる。蛍光Ｘ線エネルギーごとに解析すると、蛍光Ｘ線のエネルギーに応じて回折角度θが変化している様子が確認できる。さらにエネルギーの高いＸ線ほど回折角度θが小さいところにピーク位置が存在しており、高エネルギーほど回折角が小さくなることと一致している。
【００４６】
このことから、分光素子として本発明のＸ線二次元分光素子を用い、図４に示されるようにＸ線検出器として二次元Ｘ線検出器を配置すると、回折角に応じた蛍光Ｘ線による二次元画像、すなわち特定の元素の分布を示す二次元画像を得ることができることがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１，２８ Ｘ線用二次元分光素子
２ 基板
４ 多層膜
６ スペーサ
７ セル
２０ 試料台
２２ 試料
２４ Ｘ線源
２６ 第１コリメータ
３０ 第２コリメータ
３２ 二次元Ｘ線検出器
３４ 分光素子支持機構
３６ 第２コリメータ支持機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料にＸ線を照射して試料中の特定元素や特定成分濃度などの二次元分布を測定する装置と、それに用いる二次元分光素子に関し、特に試料にＸ線を照射して蛍光Ｘ線を発生させ、その蛍光Ｘ線を解析することにより試料における元素の分布を測定する装置とそれに用いる二次元分光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析により試料中の元素の定性分析及び定量分析を行うことができる。試料における元素の分布を測定するためには、通常、微小Ｘ線ビームを作成し、このＸ線ビームを試料上で走査するか、相対的に試料を走査する方法が用いられる。Ｘ線ビームの照射により発生する蛍光Ｘ線を、分光器を備えたＸ線検出器で検出すれば各位置での元素の定性と定量を行うことができる。しかし、その方法ではＸ線ビームの微細化と分析領域の広範囲化に伴い、測定時間が大変長くなる欠点がある。
【０００３】
一方、ガラスキャピラリコリメータなどにより蛍光Ｘ線の角度発散を制限して二次元の蛍光Ｘ線にして二次元のＸ線検出器であるＸ線ＣＣＤカメラに導いて撮像することにより短時間でＸ線画像を取得することができる。その場合、Ｘ線ＣＣＤカメラの１つ１つの素子にはＸ線からの元素分析に必要なエネルギー分解機能がないため、元素を識別して蛍光Ｘ線像を得るためには更なる手段が必要となる。
【０００４】
元素を識別する１つの手段として、シンクロトロン放射光源を用いて励起Ｘ線のエネルギーを変化させる方法が提案されている（特許文献１参照。）。しかし、実験室では十分な強度を持ってＸ線のエネルギーを可変とすることは困難なため、放射光施設での実験とならざるをえないので、その利便性に難があり、汎用的な方法として普及するに至っていない。
【０００５】
元素を識別する他の手段として、蛍光Ｘ線の光路に金属フォイル等のフィルタを設置し、フィルタの有無による像の変化を検討することにより、元素の識別判定を行うことも提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０４９３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
短時間でＸ線画像を取得する方法として採用しやすい簡便な方法は、コリメータと二次元Ｘ線検出器を組み合せ、コリメータの入射側にフィルタを配置する方法である。しかしながら、フィルタで蛍光Ｘ線が散乱するため蛍光Ｘ線の位置情報が不明確になって空間分解能が悪くなるという問題がある。また、フィルタによるＸ線の吸収が生じ、検出器に到達する蛍光Ｘ線強度が大きく減少する問題もある。
【０００８】
短時間で蛍光Ｘ線二次元分析を行うために、Ｘ線領域に感度のある二次元検出器を利用することができる。例えば、Ｘ線ＣＣＤカメラやＸ線イメージングプレートなどが容易に入手できるＸ線二次元検出器である。ただし、市販のこれら二次元検出器にはエネルギー分析機能がなく、よって、試料から発生した蛍光Ｘ線のエネルギーを分析することができない。すなわち、試料の元素の同定ができない。
【０００９】
一方、波長分散型の蛍光Ｘ線分析法では試料から発生した蛍光Ｘ線を分光結晶などの分光素子で波長に応じてブラッグの回折条件に従い分光できる。しかしながら、通常の分光結晶は１枚の基板であるため、たとえＸ線二次元検出器を用いても試料から発せられた蛍光Ｘ線の二次元情報は失われてしまう。
【００１０】
本発明は、上記の従来技術の問題点を踏まえ、Ｘ線測定において迅速に、しかも空間分解能の高い二次元画像取得のための二次元分布測定装置と、その測定装置に用いるＸ線用二次元分光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＸ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置したものである。すなわち、本発明のＸ線用二次元分光素子は、１つの面がＸ線入射面となり、前記Ｘ線入射面に対向する他の１つの面がＸ線出射面となっており、前記Ｘ線入射面に直交する方向に配置され前記Ｘ線入射面の面内方向に一定の隙間をもって積層された複数の基板と、前記積層された各基板の同一面側の表面に形成されたＸ線分光用多層膜と、前記Ｘ線分光用多層膜とそのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面との間に配置され、前記基板間の前記隙間を形成しているスペーサと、を備えている。
【００１２】
Ｘ線分光用多層膜は、基板上に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に多層に積層したものである。積層する材料の組合わせと積層周期を選ぶことにより使用する目的に応じた分光素子を得ることができる。本発明の一実施例では、タングステンを高屈折率層とし、炭素を低屈折率層とする格子面間隔ｄが７.５６ｎｍのものを使用するが、それに限定されるものではない。他にもタングステンとシリコンを用いた格子面間隔３ｎｍ程度のもの、ニッケルと炭素を用いた格子面間隔５ｎｍ程度のもの、モリブデンと４ホウ化炭素を用いた格子面間隔１０ｎｍ程度のものなどが知られており、本発明ではそれらのＸ線分光用多層膜を使用することもできる。
【００１３】
前記基板は表面と裏面が平行であり、前記スペーサは前記Ｘ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されていることにより、前記Ｘ線分光用多層膜、そのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面及び隣接する一対の前記スペーサにより１つの内面に前記Ｘ線分光用多層膜をもち前記Ｘ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセルが形成されており、それらのセルが前記Ｘ線入射面から入射したＸ線の前記Ｘ線分光用多層膜による回折Ｘ線が前記Ｘ線出射面へ出射するための通路となっている。セルの断面形状は、矩形であれば製作が容易であるが、必ずしも矩形に限らず、台形などでもよい。
【００１４】
前記スペーサは種々の構成とすることができる。その一例は、前記基板上の前記Ｘ線分光用多層膜上に前記Ｘ線分光用多層膜とは異なる材料によりライン状のパターンとして形成されたものである。他の例は基板の裏面にエッチングにより形成されたライン状のパターンである。
【００１５】
前記基板をスペーサを介して積層するには、スペーサと基板との間を熱圧着や接着剤により接合する方法の他、スペーサ上に他の基板が重ねられた状態で治具により固定する方法をとることができる。接合しない場合には接合の工程が省略できるので、製作が容易になる。
【００１６】
前記基板の一例は、シリコン基板に前記Ｘ線分光用多層膜及び前記スペーサが形成された状態で前記スペーサのライン上パターンの長手方向に直交する方向に切り出されたものであり、前記Ｘ線入射面と前記Ｘ線出射面は前記基板の切り出された端面により構成されているようにすることができる。
【００１７】
また、本発明の二次元分布測定装置は、試料から発生した蛍光Ｘ線の二次元Ｘ線束を本発明のＸ線用二次元分光素子にて分光し、Ｘ線二次元検出器で検出するようにしたものである。
【００１８】
すなわち、本発明の二次元分布測定装置は、試料を載置して固定する試料台と、
前記試料台に載置された試料にＸ線を照射するＸ線源と、互いに平行な複数のチャネルからなり、Ｘ線照射により前記試料から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とする第１コリメータと、前記第１コリメータにより平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に配置された本発明のＸ線用二次元分光素子と、
【００１９】
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータと、第２コリメータから出射したＸ線を二次元画像として撮像する二次元Ｘ線検出器と、前記第１コリメータからの平行光束が前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように前記Ｘ線用二次元分光素子を支持する分光素子支持機構と、前記第２コリメータの方向を前記Ｘ線用二次元分光素子により分光された蛍光Ｘ線を選択するように向けて支持する第２コリメータ支持機構と、を備えている。
【００２０】
第２コリメータと前記二次元Ｘ線検出器は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定されていることが好ましい。
特定の元素など、波長が特定された蛍光Ｘ線による二次元画像を撮像する場合には、前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構を固定することができる。それに対し、複数の元素の二次元画像を順次取得する場合や未知の元素の二次元画像を取得する場合は、前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構は共通の回転中心の周りに回転するようにし、前記分光素子支持機構の回転角度θに対して前記第２コリメータ支持機構の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＸ線用二次元分光素子は分光素子を二次元に配置したものであり、１つの面がＸ線入射面となり、他方の面がＸ線出射面となっており、内面にＸ線分光用多層膜をもつ複数のセルがＸ線入射面からＸ線出射面に延びているので、Ｘ線入射面の入射した二次元のＸ線の回折Ｘ線が入射Ｘ線の位置分解能を保ったままＸ線出射面から出射することができる。
【００２２】
本発明のＸ線による二次元分布測定装置は、分光素子として本発明のＸ線用二次元分光素子を用い、分光素子の入射側と出射側にそれぞれＸ線を平行光束とするコリメータを配置し、回折Ｘ線を分光素子の出射側のコリメータを介して二次元検出器に導くので、試料の高い空間分解能をもった二次元分布画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ｘ線用二次元分光素子の一実施例の一部の模式図の斜視断面図である。
【図２】同実施例を表したものであり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）はその一部を拡大したもの、（Ｃ）はさらにその一部を拡大したもの、（Ｄ）はさらにその一部を拡大したものである。
【図３】一実施例の二次元分布測定装置を示す概略斜視図である。
【図４】同実施例の概略平面図である。
【図５】（Ａ）はＸ線用二次元分光素子の機能を確かめるための実験装置を示す概略平面図、（Ｂ）は１つのセル内を示す概略断面図である。
【図６】（Ａ）は一実施例のＸ線用二次元分光素子を用いたＸ線回折結果を示すグラフ、（Ｂ）はその一部を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１はＸ線用二次元分光素子の一実施例の一部の模式図の斜視断面図である。図２も同実施例を表したものであり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）はその一部を拡大したもの、（Ｃ）はさらにその一部を拡大したもの、（Ｄ）はさらにその一部を拡大したものである。図２（Ｄ）は１つのスペーサと、その両側に形成されるセルを示している。
【００２５】
Ｘ線用二次元分光素子を構成する基板２は例えばシリコン基板であり、基板２の一表面上にはＸ線分光用多層膜４が形成されている。多層膜４は厚さが３．０２ｎｍのタングステン層と、厚さが４．５４ｎｍの炭素層が交互に繰り返して積層されたもので、合計厚さは約０．３μｍである。タングステンが高屈折率層、炭素が低屈折率層であり、この実施例では格子面間隔ｄは７．５６ｎｍとなるように多層膜４が作成されている。
【００２６】
基板２は多層膜４とその上に配置される他の基板２との間にスペーサ６を介在させた状態で多段に積層されて分光素子が構成されている。スペーサ６は、この実施例では金からなるライン状パターンが多層膜４上に形成されたものである。スペーサ６とその上に積層される基板２の裏面との間は積層後に治具で押さえ込むことにより固定されている。
【００２７】
図１で前面側をＸ線入射面とすると、その反対側がＸ線出射面である。基板２は表面と裏面が平行であり、スペーサ６はＸ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板２，２間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されている。多層膜４、多層膜４が形成されている基板２に隣接する他の基板２の裏面及び隣接する一対のスペーサ６により１つの内面に多層膜４をもつ断面が矩形でＸ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセル７が形成されている。各セル７はＸ線入射面から入射したＸ線が多層膜４によって回折した回折Ｘ線がＸ線出射面へ出射するための通路となっている。
【００２８】
Ｘ線入射面からＸ線が多層膜４に対し斜め方向に入射すると、多層膜４で回折し、各波長のＸ線が格子面間隔で決まる方向に出射していく。
【００２９】
この実施例の分光素子は、特に制限されるものではないが、例えば次のような工程により製作することができる。シリコンウエハ上にＸ線分光用多層膜４を製膜する。その多層膜４上にスペーサを形成するためにライン・アンド・スペースのレジストパターンを写真製版により形成する。そのレジストパターン上に金を蒸着法又はスパッタリング法などの方法により堆積する。その後レジストパターンを除去するリフトオフ法により、レジストパターンのなかった所に金のスペーサがライン状に残る。その後、シリコンウエハをスペーサのライン状パターンの長手方向に直交する方向を含むように所定の大きさの矩形形状に切り出して複数個の基板チップとする。スペーサのライン状パターンの長手方向に直交する方向の端面が図１の入射面を構成するように、複数の基板チップを積層する。積層した基板チップは接着剤を用いて、もしくは接着剤を用いないで熱圧着により相互に接合してもよく、又は接合しない状態で集積した積層体の上下を治具により挟み込んで固定してもよい。このようにして形成されたものが図１で示される分光素子である。
【００３０】
スペーサ６の材質は特に限定されるものではない。この実施例では金を使用しているが、他の金属でもよく、又はシリコンその他の非金属材料でもよい。また、その製作方法としても、この実施例ではリフトオフ法を採用しているが、例えばシリコン基板２の裏面（多層膜４が形成されている面の反対側の面）を写真製版とエッチングによりパターン化して、スペーサとなるライン状のシリコンパターンを形成してもよい。
【００３１】
今各部の寸法の一例を示すと、これも特に限定されるものではないが、基板２の厚さは約２００μｍ、スペーサ６の幅ａは約１０μｍ、多層膜４が露出する部分となるスペーサ間の間隔ｂは約１０μｍ、スペーサ６の高さｃは約１５μｍである。Ｘ線入射面からＸ線出射面までの分光素子の厚さｄは、セル７内で多層膜４により回折したＸ線がセル７を通って出射面から出射できればよく、後の実施例で示す例では、その回折角θは１度程度であるので、スペーサ６の高さｃとの関係にもよるが、極度に薄くする必要はない。この厚さｄは回折Ｘ線の出射の妨げにならないことと、基板を積層するときの製作の容易なさ厚さを考慮して、数ｍｍから数ｃｍの範囲で適当に設定することができる。
【００３２】
Ｘ線二次元分光素子１は取扱いを容易にするために、図２（Ａ）に示されるようにフレーム１０に取りつけられている。
【００３３】
基板２，２間にはＸ線が入射し出射面へ通るセル７が一列に配列されている。Ｘ線二次元分光素子１はセル７の配列が基板２、多層膜４及びスペーサ６の合計厚さの周期で繰り返し積層されたものとなる。例えば図２（Ａ）のフレーム１０の正方形の窓の一辺の大きさが１０ｍｍであり、その間にセル７の配列が４６段に積層されている。各段のセル配列では、セル７は約２０μｍの周期で配列されているので、１段当たりのセル数は５００個となる。図２（Ａ）のフレーム１０の窓内には、合計で５００×４６個のセルが配置されている。
【００３４】
一実施例の二次元分布測定装置を図３と図４に示す。図３は同実施例の概略斜視図、図４は同実施例の概略平面図である。
【００３５】
測定対象の試料２２を載置して固定するために試料台２０が設けられている。試料台２０に載置された試料２２にＸ線を照射するためにＸ線源２４が設けられている。Ｘ線源２４は試料２２に対してＸ線を二次元の平行光束にして照射するコリメータを含んでいる。
【００３６】
試料台２０の近傍には、Ｘ線照射により試料２２から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とするために、互いに平行な複数のチャネルからなる直線型ポリキャピラリの第１コリメータ２６が配置されている。Ｘ線源２４、試料台２０、試料台２０に載置された試料２２及び第１コリメータ２６は、測定中は位置が固定されている。
【００３７】
第１コリメータ２６により平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に本発明のＸ線用二次元分光素子２８が配置されている。分光素子２８は第１コリメータ２６からの平行光束が分光素子２８のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように分光素子支持機構３４に回転可能に支持されている。分光素子２８のＸ線入射面から入射したＸ線が分光素子２８のセル内で多層膜に対し角度をもって入射し、その入射角が分光素子支持機構３４の回転により変化するように、分光素子２８の方位が決められて分光素子支持機構３４に固定されている。
【００３８】
分光素子２８の近傍には入射面を分光素子２８のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータ３０が配置されている。第２コリメータ３０は互いに平行な複数のチャネルからなる直線型ポリキャピラリである。第２コリメータ３０から出射したＸ線を受光する位置には、受光したＸ線を二次元画像として撮像するための二次元Ｘ線検出器３２が配置されている。第２コリメータ３０と二次元Ｘ線検出器３２は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定された状態で、第２コリメータ３０の入射面の方向を分光素子２８により分光された蛍光Ｘ線を選択できるように第２コリメータ支持機構３６に回転可能に支持されている。
【００３９】
分光素子支持機構３４と第２コリメータ支持機構３６は、共通の回転中心の周りに回転し、分光素子支持機構３４の回転角度θに対して第２コリメータ支持機構３６の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成している。
【００４０】
図５は一実施例のＸ線用二次元分光素子が実際に機能していることを確かめるための実験装置を示したものである。この実験装置は、図４の二次元分布測定装置において、二次元Ｘ線検出器３２の位置に二次元Ｘ線検出器３２に替えてエネルギー分散型Ｘ線検出器４０を取りつけたものである。図４は分析装置であるが、図５は実験装置であるため、二次元Ｘ線検出器３２の位置にエネルギー分散型Ｘ線検出器４０を配置している点で図４の実施例とは異なっている。
【００４１】
この実験装置では、試料２２にＸ線源２４から一次Ｘ線を照射し、発生した蛍光Ｘ線を第１コリメータ２６の直線型ポリキャピラリで平行化し、二次元分光素子２８に導入する。二次元分光素子２８での１つ１つのセルの多層膜でＸ線回折したＸ線を第２コリメータ３０の直線型ポリキャピラリを通してエネルギー分散型Ｘ線検出器４０で検出し分析する。
【００４２】
二次元分光素子２８では、（Ｂ）に示すように、入射Ｘ線が多層膜４に入射するように回転角度を決めると多層膜によるＸ線の回折が起こる。逆に回転角を逆方向とし、入射Ｘ線が多層膜４のない側、すなわちシリコン基板２の裏面側に入射するようにすれば、Ｘ線は回折を起こないので、Ｘ線回折光は検出されない。
【００４３】
図６はその測定結果である。試料２２としてはステンレス鋼鈑とチタン板を別個に測定した。ステンレス鋼鈑からはＣｒのＫα線（５．４１ＫｅＶ）とＦｅのＫα線（６．４０ＫｅＶ）を検出し、チタン板からはＴｉのＫα線（４．５０ＫｅＶ）を検出した。Ｘ線源２４のＸ線管としてはモリブデン（Ｍｏ）をターゲットとした市販のＸ線管を用い、４０ＫｅＶ、３０ｍＡで動作させ、蛍光Ｘ線の検出は分光素子支持機構３４の回転角θごとに１２０秒ずつ検出した。図６（Ａ）の横軸は分光素子支持機構３４の回転角θ、縦軸は１２０秒間でのカウント数である。図６（Ｂ）はピークの得られたθが正の角度の部分の拡大図である。
【００４４】
図６（Ａ）で入射角度θが負の領域は入射Ｘ線が分光素子２８のセル内で多層膜４のない側に入射する角度であり、入射角度θが正の領域は入射Ｘ線が分光素子２８のセル内で多層膜４に入射する角度である。
【００４５】
図６の結果によれば、分光素子２８のセル内で多層膜４を配置した側に蛍光Ｘ線が入射するようにゴニオメータの回転角θを回転させていくと、Ｘ線回折によるピークがみられる。蛍光Ｘ線エネルギーごとに解析すると、蛍光Ｘ線のエネルギーに応じて回折角度θが変化している様子が確認できる。さらにエネルギーの高いＸ線ほど回折角度θが小さいところにピーク位置が存在しており、高エネルギーほど回折角が小さくなることと一致している。
【００４６】
このことから、分光素子として本発明のＸ線二次元分光素子を用い、図４に示されるようにＸ線検出器として二次元Ｘ線検出器を配置すると、回折角に応じた蛍光Ｘ線による二次元画像、すなわち特定の元素の分布を示す二次元画像を得ることができることがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１，２８ Ｘ線用二次元分光素子
２ 基板
４ 多層膜
６ スペーサ
７ セル
２０ 試料台
２２ 試料
２４ Ｘ線源
２６ 第１コリメータ
３０ 第２コリメータ
３２ 二次元Ｘ線検出器
３４ 分光素子支持機構
３６ 第２コリメータ支持機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの面がＸ線入射面となり、前記Ｘ線入射面に対向する他の１つの面がＸ線出射面となっているＸ線用二次元分光素子であって、
前記Ｘ線入射面に直交する方向に配置され前記Ｘ線入射面の面内方向に一定の隙間をもって積層された複数の基板と、前記積層された各基板の同一面側の表面に形成されたＸ線分光用多層膜と、前記Ｘ線分光用多層膜とそのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面との間に配置され、前記基板間の前記隙間を形成しているスペーサと、を備え、
前記基板は表面と裏面が平行であり、前記スペーサは前記Ｘ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されていることにより、前記Ｘ線分光用多層膜、そのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する他の基板の裏面及び隣接する一対の前記スペーサにより１つの内面に前記Ｘ線分光用多層膜をもち前記Ｘ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセルが形成されており、該セルが前記Ｘ線入射面から入射したＸ線の前記Ｘ線分光用多層膜による回折Ｘ線が前記Ｘ線出射面へ出射するための通路となっているＸ線用二次元分光素子。
【請求項２】
前記スペーサは前記基板上の前記Ｘ線分光用多層膜上に前記Ｘ線分光用多層膜とは異なる材料によりライン状のパターンとして形成されたものである請求項１に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項３】
前記基板は前記スペーサ上に他の前記基板が重ねられた状態で接着剤、熱圧着等による接合又は治具による押さえ込みにより固定されている請求項２に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項４】
前記基板はシリコン基板に前記Ｘ線分光用多層膜及び前記スペーサが形成された状態で前記スペーサのライン上パターンの長手方向に直交する方向に切り出されたものであり、
前記前記Ｘ線入射面と前記Ｘ線出射面は前記基板の切り出された端面により構成されている請求項２又は３に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項５】
試料を載置して固定する試料台と、
前記試料台に載置された試料にＸ線を照射するＸ線源と、
互いに平行な複数のチャネルからなり、Ｘ線照射により前記試料から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とする第１コリメータと、
前記第１コリメータにより平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に配置された請求項１から４のいずれかに記載のＸ線用二次元分光素子と、
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータと、
第２コリメータから出射したＸ線を二次元画像として撮像する二次元Ｘ線検出器と、
前記第１コリメータからの平行光束が前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように前記Ｘ線用二次元分光素子を支持する分光素子支持機構と、
前記第２コリメータの方向を前記Ｘ線用二次元分光素子により分光された蛍光Ｘ線を選択するように向けて支持する第２コリメータ支持機構と、
を備えた二次元分布測定装置。
【請求項６】
第２コリメータと前記二次元Ｘ線検出器は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定されている請求項５に記載の二次元分布測定装置。
【請求項７】
前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構は、共通の回転中心の周りに回転し、前記分光素子支持機構の回転角度θに対して前記第２コリメータ支持機構の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成している請求項５又は６に記載の二次元分布測定装置。
【請求項１】
１つの面がＸ線入射面となり、前記Ｘ線入射面に対向する他の１つの面がＸ線出射面となっているＸ線用二次元分光素子であって、
前記Ｘ線入射面に直交する方向に配置され前記Ｘ線入射面の面内方向に一定の隙間をもって積層された複数の基板と、前記積層された各基板の同一面側の表面に形成されたＸ線分光用多層膜と、前記Ｘ線分光用多層膜とそのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する前記基板の裏面との間に配置され、前記基板間の前記隙間を形成しているスペーサと、を備え、
前記基板は表面と裏面が平行であり、前記スペーサは前記Ｘ線入射面に直交する方向に延び、隣接する基板間の隙間では互いに間隔をもって互いに平行に形成されていることにより、前記Ｘ線分光用多層膜、そのＸ線分光用多層膜が形成されている前記基板に隣接する他の基板の裏面及び隣接する一対の前記スペーサにより１つの内面に前記Ｘ線分光用多層膜をもち前記Ｘ線入射面に直交する方向に延びる互いに平行な複数のセルが形成されており、該セルが前記Ｘ線入射面から入射したＸ線の前記Ｘ線分光用多層膜による回折Ｘ線が前記Ｘ線出射面へ出射するための通路となっているＸ線用二次元分光素子。
【請求項２】
前記スペーサは前記基板上の前記Ｘ線分光用多層膜上に前記Ｘ線分光用多層膜とは異なる材料によりライン状のパターンとして形成されたものである請求項１に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項３】
前記基板は前記スペーサ上に他の前記基板が重ねられた状態で接着剤、熱圧着等による接合又は治具による押さえ込みにより固定されている請求項２に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項４】
前記基板はシリコン基板に前記Ｘ線分光用多層膜及び前記スペーサが形成された状態で前記スペーサのライン上パターンの長手方向に直交する方向に切り出されたものであり、
前記前記Ｘ線入射面と前記Ｘ線出射面は前記基板の切り出された端面により構成されている請求項２又は３に記載のＸ線用二次元分光素子。
【請求項５】
試料を載置して固定する試料台と、
前記試料台に載置された試料にＸ線を照射するＸ線源と、
互いに平行な複数のチャネルからなり、Ｘ線照射により前記試料から発生する蛍光Ｘ線を二次元の平行光束とする第１コリメータと、
前記第１コリメータにより平行光束とされた蛍光Ｘ線が入射する位置に配置された請求項１から４のいずれかに記載のＸ線用二次元分光素子と、
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線出射面に向けて配置された第２コリメータと、
第２コリメータから出射したＸ線を二次元画像として撮像する二次元Ｘ線検出器と、
前記第１コリメータからの平行光束が前記Ｘ線用二次元分光素子のＸ線入射面に入射する角度を調節できるように前記Ｘ線用二次元分光素子を支持する分光素子支持機構と、
前記第２コリメータの方向を前記Ｘ線用二次元分光素子により分光された蛍光Ｘ線を選択するように向けて支持する第２コリメータ支持機構と、
を備えた二次元分布測定装置。
【請求項６】
第２コリメータと前記二次元Ｘ線検出器は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定されている請求項５に記載の二次元分布測定装置。
【請求項７】
前記分光素子支持機構と前記第２コリメータ支持機構は、共通の回転中心の周りに回転し、前記分光素子支持機構の回転角度θに対して前記第２コリメータ支持機構の回転角度がその２倍の２θとなるように互いに連動して回転するゴニオメータを構成している請求項５又は６に記載の二次元分布測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３７２３９（Ｐ２０１２−３７２３９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４４７８（Ｐ２０１０−１７４４７８）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（５０６１２２３２７）公立大学法人大阪市立大学 (122)
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（５０６１２２３２７）公立大学法人大阪市立大学 (122)
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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