JPH0134113Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はマクロアナライザ装置に関し、特に
試料面を電子ビームで走査し、試料から発生する
螢光Ｘ線を分光して多元素を同時に分析すること
ができるようにするための改良に関するもので、
さらには、大形の試料を電子ビームの走査方向と
直交する方向に移動させて、元素の面分布状態を
分析する（以下、面分析と云う）場合等におい
て、測定元素に対応する複数個の発散ソーラース
リツトを電子ビームの走査方向と直交する平面内
に配置することにより、電子ビームの走査巾を10
ミリ程度迄拡大することができるように構成し、
それによつて面分析の迅速化を実現するものであ
る。

一般に圧延素材であるスラブは圧延工程に先立
つてその一部を所定の厚さの試料として切断さ
れ、その切断面に現われる析出物元素分布に基づ
いて品質の良、不良が判定される。従来用いられ
ていたこの種の分布検査の手段としては、サルフ
アプリント法（すなわちイオウ印画法）によつて
行なわれているが、比較的多くの工数を必要とす
ると共に能率が悪かつた。従つて、この分布検査
を迅速化することが急務であつた。他方、金属中
の微細部分の含有元素を迅速に分析する装置とし
ては一般的にはＸ線マイクロアナライザが知られ
ているが、仮にこの装置を用いてスラブ試料断面
における析出物の分布を知るためには、スラブ試
料を20ミリ×20ミリ程度の分析試料に分断しなけ
ればならず、この作業は極めて煩らわしいもので
あつた。

さらに、Ｘ線マイクロアナライザにおいては通
常湾曲結晶による集中光学系型Ｘ線分光器を用い
ており、Ｘ線発生源すなわち試料上の電子ビーム
照射位置あるいは面積は、前もつて決められた数
10ミクロン以内の範囲にしなければならないもの
である。従つて、面分析を行なうには全て機械的
に試料を移動することによつて行なわなければな
らず、元素分布を迅速に行なうことは不可能であ
つた。叉、ソーラースリツトと平面結晶とによる
平行光学系型Ｘ線分光器を用いた場合、Ｘ線発生
源の位置あるいは面積は集中光学系型Ｘ線分光器
に比べて少なくとも２桁程度広くとることが可能
である。しかしながら、平行光学系型Ｘ線分光器
を用いて試料面上の広い範囲を電子ビームで走査
して面分析する場合には、走査位置によつてＸ線
ビームがソーラースリツトを通過する時の位置が
変化するため、ソーラースリツトのＸ線通過率の
場所むらが問題となり、正確な面分析を行なうこ
とができなかつた。

この考案は以上のような欠点をすみやかに除去
するためのきわめて有効的な手段を提供すること
を目的とするものであり、この目的を達成するた
めの考案の要旨とするところは、荷電粒子線例え
ば電子線の試料への主走査線を中心にしてソーラ
ースリツトを平板結晶とからなる少なくとも２組
のＸ線分光装置を各々対応させるようにした構成
である。さらに具体的に述べると、荷電粒子線の
走査方向に対して直交し、走査線の中点を横切る
平面に、ソーラースリツトと平面結晶とからなる
Ｘ線分光装置を複数配置することにより、複数の
元素について各ソーラースリツトの場所ムラによ
る誤差なしに電子ビームの走査巾を10ミリ程度ま
で拡大できるようにして面分析の迅速化を計るよ
うにしたものである。

以下、図面と共にこの考案によるマクロアナラ
イザ装置の好適な実施例について詳細に説明する
と、図面において符号１で示されるものは電子ビ
ームマクロアナライザであり、試料台２上に載置
されているのはスラブを適当な大きさに切断した
スラブ試料３である。このスラブ試料３は例えば
巾300ミリ、長さ200ミリ、厚さ20ミリ程度の鉄の
厚板で構成されていると共に、試料台２上に載置
され、電子銃４からの電子ビーム５に対して垂直
な面（図面においてＸおよびＹで示される）内を
自由に移動することができる。この電子銃４から
発射される電子ビーム５は電磁レンズ６によつて
適当な直径（例えば0.1〜３ミリ程度）に絞られ
てスラブ試料３の上面部に照射されるものであ
る。この電磁レンズ６の下部には走査コイル７が
設けられており、電子ビーム５をＹ方向（第１図
において図面に対して垂直な方向）に走査するも
のである。さらに、４つの異なる元素を各々個別
に分析するために第１、第２、第３および第４の
Ｘ線分光系Ａ，Ｂ，ＣおよびＤが設けられてお
り、各Ｘ線分光系Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは各々発散
ソーラースリツト８ａ，８ｂ，８ｃおよび８ｄ
と、分光結晶９ａ，９ｂ，９ｃおよび９ｄと、受
光ソーラースリツト１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよ
び１０ｄと、Ｘ線検出器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
および１１ｄとから構成されている。このような
構成においては、電子ビーム５の照射によりスラ
ブ試料３の上面から放出される螢光Ｘ線１２は
各々発散ソーラースリツト８ａ，８ｂ，８ｃおよ
び８ｄを通過して分光結晶９ａ，９ｂ，９ｃおよ
び９ｄに導かれる。これらの各受光ソーラースリ
ツト１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび１０ｄは分光
結晶９ａ，９ｂ，９ｃおよび９ｄで分光された所
望の元素（例えば、Mn，Ｓ，Ｐ，Al等）に対応
する螢光Ｘ線１３が各Ｘ線検出器１１ａ，１１
ｂ，１１ｃおよび１１ｄに導かれるものである。

さらに、電子ビーム５は走査コイル７によつて
Ｙ方向に走査される。叉、各分光系Ａ，Ｂ，Ｃお
よびＤはスラブ試料３上の走査中心部１４を含む
XZ平面内に配置されている。このような配置構
成により各ソーラースリツト８ａ〜８ｄおよび１
０ａ〜１０ｄの配置角度をＸ線通過率の場所ムラ
のない角度又は方向に揃えることができるもので
ある。

第２図ａはソーラースリツト８ａ〜８ｄおよび
１０ａ〜１０ｄの構成を示し、第２図ｂおよび第
２図ｃはＸ線通過率の場所ムラの状態の概略を示
すものである。この発散ソーラースリツト８ａ〜
８ｄ又は受光ソーラースリツト１０ａ〜１０ｄは
全体が箱形をなすスリツトケース１５内に交互に
積層されたスペーサ（図示しない）とスリツト箔
１６とから構成されている。このスペーサは図面
には示されていないが、厚さが50〜500ミクロン
程度であり、各スリツト箔１６（厚さ20〜50ミク
ロン程度）を一定の間隔で保つためのものであ
る。このような構成により、ソーラースリツト８
ａ〜１０ｄはこのスリツト箔１６とスペーサとに
よつて作られる平行な空隙部１７によつて、スリ
ツト箔と平行な方向のＸ線のみを通す働きをする
ものである。この場合、スリツトのＸ線入射側か
らみてスリツト箔に直交する方向をＸ方向、スリ
ツト箔１６に平行なＸ方向とする。つまり、Ｘ線
分光装置のスリツト方向を荷電粒子線の主走査方
向であるＹ方向と平行にする。第２図ｂおよびｃ
は入射Ｘ線ビーム位置がＸ方向およびＹ方向に動
いた場合にＸ線通過率がどのように変化するかを
示したものであり、これらの各特性図から分かる
ように、スリツト箔１６と平行なＹ方向において
は場所によるＸ線通過率の変化は問題にならない
程度に小さく、スリツト箔１６に直交するＸ方向
では場所によるＸ線通過率の変化が大きいことが
明らかである。

以上のような構成において、この考案によるマ
クロアナライザ装置を作動させる場合について説
明すると、Ｙ方向の電子ビーム走査とＸ方向の試
料移動とを繰り返すことにより極めて迅速に面分
析を行なうことができるものである。

尚、以上の実施例では、電子ビームの走査方向
（すなわちＹ方向）に垂直で、電子ビームの走査
中心を含むXZ平面内に片側に２個ずつ合計４個
の分光系を配置した構成を示したが、例えば、前
記XZ平面内に同時分析をしようとする元素の数
だけ分光系を配置するように構成することも容易
にできるもので、分光系を多くすればする程、同
時分析の効果もそれに比例して向上するものであ
る。また出来る丈多くの分光系を配置するため、
左右に１つづつ分光室を設け、その中にそれぞれ
複数個の分光系を配設する方法が考えられる。

この考案によるマクロアナライザ装置は以上の
ような構成と作用とを備えているため、極めて迅
速な面分析ができるものである。すなわち、試料
面の一方向の分析を電子ビーム走査で行ない、次
に電子ビーム走査方向と直角方向に電子ビームの
ビーム径に相当する距離だけ試料を移動し、次の
電子ビーム走査巾分の面分析を行なつている。次
に、試料を電子ビームの走査巾分だけ移動し同様
にして走査巾分の面分析を行なうものである。し
かもこのような面分析を可能にするために、電子
ビームの走査方向に対して直交し、走査線の中点
を横切る平面に、同時分析をしようとする元素の
数と同数の平行Ｘ線光学系を配置している。この
配置構成により各Ｘ線光学系のソーラースリツト
の方向をＸ線通過率の場所ムラの問題のない方向
に揃えることができる。ここで平行Ｘ線光学系を
用いるのは電子ビームの走査範囲を広くすること
ができるためである。

このように、本考案はソーラースリツトの方向
を荷電粒子走査線と平行とし、Ｘ線通過率の場所
むらの問題がない方向に配置したので荷電粒子線
の走査幅を10ミリ程度まで拡大することができる
とともに、複数個のソーラースリツトを配置して
も各スリツトの場所むらによる誤差が無視できる
ので、所望数の元素の同時分析が正確に行うこと
ができ、ひいては、迅速な面分析が可能となるも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案によるマクロアナライザ装置を
示すもので、第１図は全体構成を示すための構成
図、第２図Ａはソーラースリツトを示す斜面図、
第２図ＢおよびＣはＸ線通過率を示すための特性
図である。 １……電子ビームマクロアナライザ、２……試
料台、３……試料、４……電子銃、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ……第１〜第４のＸ線分光系、８ａ〜ｄ、１０
ａ〜ｄ……ソーラースリツト、９ａ〜ｄ……分光
結晶、１１ａ〜ｄ……Ｘ線検出器、１５……スリ
ツトケース、１６……スリツト箔である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 荷電粒子線を試料に走査しながら照射し、試料
   より放出されるＸ線を分光検出して、試料中に含
   まれている元素の二次元分布を測定するマクロア
   ナライザ装置において、前記荷電粒子線の走査方
   向に対して直交し、走査線の中点を横切る平面に
   試料上の前記走査線の中点を見込むようにした第
   一のソーラースリツトと、前記ソーラースリツト
   はスリツト箔を前記走査線を含む平面に平行に複
   数枚一定間隔で積み重ねてなるものとするこのソ
   ーラースリツトを通過したＸ線を分光する、平面
   結晶およびこの平面結晶で分光されたＸ線の通過
   途中に配置した第二のソーラースリツトを介して
   もうけたＸ線検出器とからなる、Ｘ線分光装置を
   複数配置し所望数の元素の同時分析を行うことを
   特徴とするマクロアナライザ装置。