JPH0875684A - イオンビームによる元素分析装置 - Google Patents
イオンビームによる元素分析装置Info
- Publication number
- JPH0875684A JPH0875684A JP6208889A JP20888994A JPH0875684A JP H0875684 A JPH0875684 A JP H0875684A JP 6208889 A JP6208889 A JP 6208889A JP 20888994 A JP20888994 A JP 20888994A JP H0875684 A JPH0875684 A JP H0875684A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- sample
- thin film
- ray
- rays
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気中でしかも試料に何の調整も施さない
で，更に試料を固定しないで水平面に置いて，試料にイ
オンビームを照射し，試料に含まれる元素の定量分析を
行うことができる垂直イオンビームによる大気中元素分
析装置を提供すること。 【構成】 加速器Ａから発射されたイオンビームＢを試
料Ｓに衝突させて元素分析する装置において，加速器Ａ
はイオンビームＢを水平に発射する。発射されたイオン
ビームＢは，電磁石１によって鉛直線方向に偏向され
る。試料Ｓは，前記偏向された前記イオンビームＢが衝
突する位置に水平に保持されている。試料ＳからのＸ線
は，Ｘ線検出器により検出され元素分析がなされる。
で，更に試料を固定しないで水平面に置いて，試料にイ
オンビームを照射し，試料に含まれる元素の定量分析を
行うことができる垂直イオンビームによる大気中元素分
析装置を提供すること。 【構成】 加速器Ａから発射されたイオンビームＢを試
料Ｓに衝突させて元素分析する装置において，加速器Ａ
はイオンビームＢを水平に発射する。発射されたイオン
ビームＢは，電磁石１によって鉛直線方向に偏向され
る。試料Ｓは，前記偏向された前記イオンビームＢが衝
突する位置に水平に保持されている。試料ＳからのＸ線
は，Ｘ線検出器により検出され元素分析がなされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，イオンビーム衝撃によ
って発生するＸ線を測定して元素を分析する装置に関す
る。
って発生するＸ線を測定して元素を分析する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】陽子，アルファ粒子，重イオンなどのイ
オンビームを試料に照射すると，試料に含まれている元
素の原子の内殻電子がイオンによって衝撃され電離し，
電離した空孔を外殻電子が埋めるときその元素固有のエ
ネルギーを持つＸ線（特性Ｘ線）が放出される。この特
性Ｘ線をＸ線検出器で測定し，そのＸ線スペクトルから
試料中の元素を分析する方法は，Particle Induced X-r
ay Emission （以下,PIXE と呼ぶ) 法又は粒子線励起Ｘ
線法と呼ばれている。この方法は，試料中に含まれる酸
素以上の元素を一度に，しかもｐｐｍの感度で分析でき
る優れた元素分析方法である。
オンビームを試料に照射すると，試料に含まれている元
素の原子の内殻電子がイオンによって衝撃され電離し，
電離した空孔を外殻電子が埋めるときその元素固有のエ
ネルギーを持つＸ線（特性Ｘ線）が放出される。この特
性Ｘ線をＸ線検出器で測定し，そのＸ線スペクトルから
試料中の元素を分析する方法は，Particle Induced X-r
ay Emission （以下,PIXE と呼ぶ) 法又は粒子線励起Ｘ
線法と呼ばれている。この方法は，試料中に含まれる酸
素以上の元素を一度に，しかもｐｐｍの感度で分析でき
る優れた元素分析方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の分析方法による
と，いままでは，主として試料を真空散乱槽内に入れて
イオンビームを照射して元素分析を行っていた。このた
め，試料を真空中に入れられるように調整する必要があ
ること，液体を含んだ試料は分析できないし，真空内に
必ず試料を収めなければならないため，連続的に試料を
分析することはできないなどの欠点があり，基礎科学の
分野でしか用いられていなかった。
と，いままでは，主として試料を真空散乱槽内に入れて
イオンビームを照射して元素分析を行っていた。このた
め，試料を真空中に入れられるように調整する必要があ
ること，液体を含んだ試料は分析できないし，真空内に
必ず試料を収めなければならないため，連続的に試料を
分析することはできないなどの欠点があり，基礎科学の
分野でしか用いられていなかった。
【０００４】一方，ビームを大気中に取り出す工夫も考
え出されたが，ビームを水平に取り出す方法しか考え出
されていなかったため，液体を少し含んだ試料は分析で
きるものの，斜めにすればこぼれてしまうような液体状
の試料は分析できない。又，試料は落下しないように試
料支持台に固定しなければならない等のため，大量の試
料を分析することができない。更に，試料中の元素の濃
度測定しようとした場合試料に標準元素を混入させたり
する手間と，その操作によって不純物が混入したりし
て，定量法にかけていた。このような理由もあって，PI
XEの産業への応用が遅れていた。
え出されたが，ビームを水平に取り出す方法しか考え出
されていなかったため，液体を少し含んだ試料は分析で
きるものの，斜めにすればこぼれてしまうような液体状
の試料は分析できない。又，試料は落下しないように試
料支持台に固定しなければならない等のため，大量の試
料を分析することができない。更に，試料中の元素の濃
度測定しようとした場合試料に標準元素を混入させたり
する手間と，その操作によって不純物が混入したりし
て，定量法にかけていた。このような理由もあって，PI
XEの産業への応用が遅れていた。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は，大気中で
しかも試料に何の調整も施さないで，更に試料を固定し
ないで水平面に置いて，試料にイオンビームを照射し，
試料に含まれる元素の定量分析を行うことができるイオ
ンビームによる元素分析装置を提供することにある。
しかも試料に何の調整も施さないで，更に試料を固定し
ないで水平面に置いて，試料にイオンビームを照射し，
試料に含まれる元素の定量分析を行うことができるイオ
ンビームによる元素分析装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては，加速
器から水平に輸送されてきた陽子，アルファ粒子，重イ
オンなどのイオンビームを電磁石により垂直に曲げ，試
料を垂直にビーム照射できるように構成している。イオ
ンビームを薄膜を用いて真空から大気に取り出し，大気
中で試料を照射できるようにする。試料中の元素からの
Ｘ線だけを測定するために，薄膜及びイオンビームの当
るところは酸素より軽い元素の化合物又は金属の材質を
用い余計なＸ線を生じさせないようにする。原子核γ−
線の発生を防ぐために，材質として炭素を主体にしたも
のを用い，このとき入射エネルギーは４ＭｅＶ以下とす
る。薄膜中の不純物元素と試料中の元素とを混同して測
定しないようにＸ線検出器は薄膜を直接覗かないような
構成にする。また，高純度の酸素と窒素を混合して空気
を作り，これに既知量の稀ガス（アルゴン，クリプト
ン，又はゼノン）を混入させ，その稀ガスのＫ一Ｘ線の
強度と試料中の元素のＸ線の強度を比較することによっ
て定量分析を行うものである。
器から水平に輸送されてきた陽子，アルファ粒子，重イ
オンなどのイオンビームを電磁石により垂直に曲げ，試
料を垂直にビーム照射できるように構成している。イオ
ンビームを薄膜を用いて真空から大気に取り出し，大気
中で試料を照射できるようにする。試料中の元素からの
Ｘ線だけを測定するために，薄膜及びイオンビームの当
るところは酸素より軽い元素の化合物又は金属の材質を
用い余計なＸ線を生じさせないようにする。原子核γ−
線の発生を防ぐために，材質として炭素を主体にしたも
のを用い，このとき入射エネルギーは４ＭｅＶ以下とす
る。薄膜中の不純物元素と試料中の元素とを混同して測
定しないようにＸ線検出器は薄膜を直接覗かないような
構成にする。また，高純度の酸素と窒素を混合して空気
を作り，これに既知量の稀ガス（アルゴン，クリプト
ン，又はゼノン）を混入させ，その稀ガスのＫ一Ｘ線の
強度と試料中の元素のＸ線の強度を比較することによっ
て定量分析を行うものである。
【０００７】即ち，本発明によれば，加速器から発射さ
れたイオンビームを試料に衝突させて元素分析する装置
において，前記イオンビームの方向を垂直に偏向させる
電磁石を備え，前記イオンビームは，前記加速器から水
平に発射され，前記電磁石により鉛直線方向に偏向され
るとともに，前記試料は，前記偏向された前記イオンビ
ームが衝突する位置に水平に保持されていることを特徴
とするイオンビームによる元素分析装置が得られる。
れたイオンビームを試料に衝突させて元素分析する装置
において，前記イオンビームの方向を垂直に偏向させる
電磁石を備え，前記イオンビームは，前記加速器から水
平に発射され，前記電磁石により鉛直線方向に偏向され
るとともに，前記試料は，前記偏向された前記イオンビ
ームが衝突する位置に水平に保持されていることを特徴
とするイオンビームによる元素分析装置が得られる。
【０００８】また，本発明によれば，加速器からの所定
エネルギーを有するイオンビームをビームコリメーター
により，分析用のビームスポットに整形して試料に照射
し，照射された試料から発生するＸ線のスペクトルによ
り元素分析を行う装置において，前記コリメータは高純
度炭素材と，これを覆う重金属元素からなる被覆部とを
備えていることを特徴とするイオンビームによる元素分
析装置が得られる。ここで，本発明においては，加速器
からのイオンビームはエネルギー４ＭｅＶ以下を備えて
おり，ビームコリメーターは高純度炭素材からなる。こ
のビームコリメーターにより，分析したいビームスポッ
トに整形して試料に照射し，試料から発生するＸ線を測
定し，そのＸ線スペクトルより元素分析を行う。このよ
うな装置において，高純度炭素材の使用は，炭素のＫ−
Ｘ線が発生しても物質による吸収が強くＸ線検出器に測
定されないこと及び炭素原子核の第一励起状態は，12Ｃ
が４．４３９ＭｅＶ，13Ｃが３．０８８ＭｅＶであるの
で，入射エネルギーが前述したように４ＭｅＶ以下なら
ば，これらの励起状態からのγ−線が発生しないことに
より，Ｘ線検出器に与えるバックグランドが極めて少な
い。さらに，不純物元素からのＸ線及び炭素原子からの
制動輻射Ｘ線は，この炭素コリメーターを鉛，ビスマス
などの重金属元素からなる被覆部で被って吸収させるこ
とにより，それらがＸ線検出器に入らないように構成し
たものである。
エネルギーを有するイオンビームをビームコリメーター
により，分析用のビームスポットに整形して試料に照射
し，照射された試料から発生するＸ線のスペクトルによ
り元素分析を行う装置において，前記コリメータは高純
度炭素材と，これを覆う重金属元素からなる被覆部とを
備えていることを特徴とするイオンビームによる元素分
析装置が得られる。ここで，本発明においては，加速器
からのイオンビームはエネルギー４ＭｅＶ以下を備えて
おり，ビームコリメーターは高純度炭素材からなる。こ
のビームコリメーターにより，分析したいビームスポッ
トに整形して試料に照射し，試料から発生するＸ線を測
定し，そのＸ線スペクトルより元素分析を行う。このよ
うな装置において，高純度炭素材の使用は，炭素のＫ−
Ｘ線が発生しても物質による吸収が強くＸ線検出器に測
定されないこと及び炭素原子核の第一励起状態は，12Ｃ
が４．４３９ＭｅＶ，13Ｃが３．０８８ＭｅＶであるの
で，入射エネルギーが前述したように４ＭｅＶ以下なら
ば，これらの励起状態からのγ−線が発生しないことに
より，Ｘ線検出器に与えるバックグランドが極めて少な
い。さらに，不純物元素からのＸ線及び炭素原子からの
制動輻射Ｘ線は，この炭素コリメーターを鉛，ビスマス
などの重金属元素からなる被覆部で被って吸収させるこ
とにより，それらがＸ線検出器に入らないように構成し
たものである。
【０００９】また，本発明によれば，加速器からのイオ
ンビームを試料に衝突させて，試料から発生するＸ線を
Ｘ線検出器により測定して元素分析を行う装置におい
て，前記イオンビームを輸送する真空容器と，前記真空
容器の前記イオンビーム出口に設けられた薄膜とを備
え，前記試料は大気中に水平に保持され，前記薄膜を通
過した前記イオンビームが照射されることを特徴とする
イオンビームによる元素分析装置が得られる。
ンビームを試料に衝突させて，試料から発生するＸ線を
Ｘ線検出器により測定して元素分析を行う装置におい
て，前記イオンビームを輸送する真空容器と，前記真空
容器の前記イオンビーム出口に設けられた薄膜とを備
え，前記試料は大気中に水平に保持され，前記薄膜を通
過した前記イオンビームが照射されることを特徴とする
イオンビームによる元素分析装置が得られる。
【００１０】また，本発明によれば，前記イオンビーム
による元素分析装置において，前記試料は液体であるこ
とを特徴とする大気中元素分析装置が得られる。即ち，
本発明においては，水平に試料を保持できるので，これ
によって，液体試料をそのまま分析することができる。
による元素分析装置において，前記試料は液体であるこ
とを特徴とする大気中元素分析装置が得られる。即ち，
本発明においては，水平に試料を保持できるので，これ
によって，液体試料をそのまま分析することができる。
【００１１】また，本発明によれば，前記薄膜は，その
膜から発生するＸ線がＸ線検出器に測定されることのな
い酸素元素以下の軽元素の金属又は化合物を含むことを
特徴とするイオンビームによる大気中元素分析装置が得
られる。
膜から発生するＸ線がＸ線検出器に測定されることのな
い酸素元素以下の軽元素の金属又は化合物を含むことを
特徴とするイオンビームによる大気中元素分析装置が得
られる。
【００１２】また，本発明によれば，前記元素分析装置
において，前記薄膜は，元素測定値のバックグラウンド
となる当該薄膜からの原子核γ−線の発生を抑える，炭
素元素を主成分とした膜からなり，前記薄膜から前記試
料に入射するイオンビームの入射エネルギーは４Ｍｅｖ
以下であることを特徴とするイオンビームによる元素分
析装置が得られる。ここで本発明において，前記薄膜は
ポリエチレン，マイラー，カプトンの内の少なくとも一
種からなることが好ましい。
において，前記薄膜は，元素測定値のバックグラウンド
となる当該薄膜からの原子核γ−線の発生を抑える，炭
素元素を主成分とした膜からなり，前記薄膜から前記試
料に入射するイオンビームの入射エネルギーは４Ｍｅｖ
以下であることを特徴とするイオンビームによる元素分
析装置が得られる。ここで本発明において，前記薄膜は
ポリエチレン，マイラー，カプトンの内の少なくとも一
種からなることが好ましい。
【００１３】また，本発明によれば，前記したいずれか
の装置において，前記試料は前記薄膜から所定距離だけ
離して照射され，前記Ｘ線検出器と前記薄膜との間に配
置された前記薄膜内に含まれている不純物元素からのＸ
線を前記検出器が測定しないようにＸ線吸収体を配置し
たことを特徴とする大気中元素分析装置が得られる。こ
こで，本発明において，前記試料と前記薄膜との所定距
離は５ｍｍ程度であることが好ましい。しかし，膜のビ
ームによる熱破壊が考えられる場合には，アルミニウム
膜を用いる。この場合，アリミニウムのＫ−Ｘ線スペク
トルに混入する可能性がある。
の装置において，前記試料は前記薄膜から所定距離だけ
離して照射され，前記Ｘ線検出器と前記薄膜との間に配
置された前記薄膜内に含まれている不純物元素からのＸ
線を前記検出器が測定しないようにＸ線吸収体を配置し
たことを特徴とする大気中元素分析装置が得られる。こ
こで，本発明において，前記試料と前記薄膜との所定距
離は５ｍｍ程度であることが好ましい。しかし，膜のビ
ームによる熱破壊が考えられる場合には，アルミニウム
膜を用いる。この場合，アリミニウムのＫ−Ｘ線スペク
トルに混入する可能性がある。
【００１４】本発明によれば，前記イオンビームによる
元素分析装置において，前記Ｘ線検出器は前記イオンビ
ームを通る前記薄膜と隣合わせた位置の薄膜を通して試
料を覗くことにより，真空中でＸ線を測定することによ
り前記試料からのＸ線が大気で吸収されることを少なく
できるよう構成したことを特徴とするイオンビームによ
る元素分析装置が得られる。
元素分析装置において，前記Ｘ線検出器は前記イオンビ
ームを通る前記薄膜と隣合わせた位置の薄膜を通して試
料を覗くことにより，真空中でＸ線を測定することによ
り前記試料からのＸ線が大気で吸収されることを少なく
できるよう構成したことを特徴とするイオンビームによ
る元素分析装置が得られる。
【００１５】また，本発明によれば，前記イオンビーム
による元素分析装置において，前記試料は大気中でのイ
オンビーム照射により，前記試料中の元素からのＸ線の
強度を大気中の稀ガス元素のＫ−Ｘ線の強度と比較する
ことによって前記試料中の元素を定量分析することを特
徴とするイオンビームによる大気中元素分析装置が得ら
れる。ここで，大気中の酸素，窒素，炭酸ガスなどは，
そのＫ−Ｘ線が励起されても大気に吸収されるためＸ線
検出器には測定されないが，稀ガス元素，例えば，アル
ゴン元素のＫ−Ｘ線は観測される。そこで，薄膜と試料
との距離を一定にして，大気の圧力も一定にすることに
よって，試料中の元素からのＸ線の強度をアルゴン元素
のＫ−Ｘ線の強度と比較することによって試料中の元素
を定量分析することができる。なお，大気中のアルゴン
元素の量が多すぎる場合，高純度の酸素ガス及び窒素ガ
スから空気を作りそれに微量の既知量の稀ガスを混入さ
せ，この空気中に試料を置き，ビームで照射して元素分
析する。このように稀ガス元素からのＫ−Ｘ線を測定
し，その強度との比較により，試料中の元素の濃度を求
める。つまり，試料にいずれの手を加えることなく定量
分析できる。
による元素分析装置において，前記試料は大気中でのイ
オンビーム照射により，前記試料中の元素からのＸ線の
強度を大気中の稀ガス元素のＫ−Ｘ線の強度と比較する
ことによって前記試料中の元素を定量分析することを特
徴とするイオンビームによる大気中元素分析装置が得ら
れる。ここで，大気中の酸素，窒素，炭酸ガスなどは，
そのＫ−Ｘ線が励起されても大気に吸収されるためＸ線
検出器には測定されないが，稀ガス元素，例えば，アル
ゴン元素のＫ−Ｘ線は観測される。そこで，薄膜と試料
との距離を一定にして，大気の圧力も一定にすることに
よって，試料中の元素からのＸ線の強度をアルゴン元素
のＫ−Ｘ線の強度と比較することによって試料中の元素
を定量分析することができる。なお，大気中のアルゴン
元素の量が多すぎる場合，高純度の酸素ガス及び窒素ガ
スから空気を作りそれに微量の既知量の稀ガスを混入さ
せ，この空気中に試料を置き，ビームで照射して元素分
析する。このように稀ガス元素からのＫ−Ｘ線を測定
し，その強度との比較により，試料中の元素の濃度を求
める。つまり，試料にいずれの手を加えることなく定量
分析できる。
【００１６】また，本発明によれば，前記イオンビーム
による元素分析装置において，前記試料は，前記薄膜に
よって散乱されたビームが前記試料以外の場所に当って
もＸ線スペクトル上にそこからのバックグラウンドは生
じないように，酸素元素以下の軽い元素からなる化合物
又は金属で作られた指示台に固定して測定されることを
特徴とするイオンビームによる元素分析装置が得られ
る。
による元素分析装置において，前記試料は，前記薄膜に
よって散乱されたビームが前記試料以外の場所に当って
もＸ線スペクトル上にそこからのバックグラウンドは生
じないように，酸素元素以下の軽い元素からなる化合物
又は金属で作られた指示台に固定して測定されることを
特徴とするイオンビームによる元素分析装置が得られ
る。
【００１７】さらに，本発明によれば，前記イオンビー
ムによる元素分析装置において，前記試料が少量であり
且つ前記イオンビームが前記試料を通り抜ける場合は，
通り抜けたイオンビームは大気中で止まる様な構造と
し，前記イオンビームの通る空間を囲む壁は，散乱ビー
ムによって不用なＸ線が発生しない様に，酸素以下の軽
元素からなる化合物又は金属で作製されていることを特
徴とするイオンビームによる元素分析装置が得られる。
ムによる元素分析装置において，前記試料が少量であり
且つ前記イオンビームが前記試料を通り抜ける場合は，
通り抜けたイオンビームは大気中で止まる様な構造と
し，前記イオンビームの通る空間を囲む壁は，散乱ビー
ムによって不用なＸ線が発生しない様に，酸素以下の軽
元素からなる化合物又は金属で作製されていることを特
徴とするイオンビームによる元素分析装置が得られる。
【００１８】
【実施例】以下，本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１９】図１は本発明の実施例に係る垂直イオンビ
ームによる大気中元素分析装置の概略構成図である。
ームによる大気中元素分析装置の概略構成図である。
【００２０】図１に示すように，加速器Ａ，電磁石１及
び大気中元素分析装置３とが備えられている。加速器Ａ
からのイオンビームＢは水平の真空ダクト２内を輸送さ
れ，電磁石１によって曲げられ，真空ダクト２内を輸送
され，鉛直線方向に大気中分析装置３に入射される。
び大気中元素分析装置３とが備えられている。加速器Ａ
からのイオンビームＢは水平の真空ダクト２内を輸送さ
れ，電磁石１によって曲げられ，真空ダクト２内を輸送
され，鉛直線方向に大気中分析装置３に入射される。
【００２１】大気中分析装置３は，真空ダクト２に接続
された真空容器Ｃと，この真空容器Ｃに接続されたＸ線
検出器５と，真空容器Ｃ下方に配置された試料Ｓを保持
する試料ホルダー１１を有するターゲットフレーム１２
とを備えている。
された真空容器Ｃと，この真空容器Ｃに接続されたＸ線
検出器５と，真空容器Ｃ下方に配置された試料Ｓを保持
する試料ホルダー１１を有するターゲットフレーム１２
とを備えている。
【００２２】真空容器Ｃは，内部のビーム通路上に配置
されたビームビュワー７と，このビームビュワー７の下
方に配置された高純度炭素からなるビームコリメーター
４と，ビームコリメーター４の一側部に隣接して配置さ
れた遮蔽６と，上側部に設けられたビーム窓８とビーム
出口に設けられ，酸素元素より軽い元素でできた薄膜
９，例えば，薄いマイラー膜とを備えている。この薄膜
９と試料Ｓとの間は約５ｍｍ離されてイオンビームＢが
照射される。
されたビームビュワー７と，このビームビュワー７の下
方に配置された高純度炭素からなるビームコリメーター
４と，ビームコリメーター４の一側部に隣接して配置さ
れた遮蔽６と，上側部に設けられたビーム窓８とビーム
出口に設けられ，酸素元素より軽い元素でできた薄膜
９，例えば，薄いマイラー膜とを備えている。この薄膜
９と試料Ｓとの間は約５ｍｍ離されてイオンビームＢが
照射される。
【００２３】この高純度炭素からなるビームコリメータ
４は，イオンビームＢのエネルギーが３ＭｅＶ以下なら
ば，炭素原子核１３及び炭素原子核１２の第一励起状態
が３．０８８ＭｅＶ及び，４．４３９ＭｅＶなのでＸ線
検出器５のバックグラウンドを生じるγ−線が発生しな
い。又，炭素原子のＫ−Ｘ線はエネルギーが低いので，
ビーム照射によって発生したＸ線は自己吸収されてしま
う。ところで，高純度炭素と言っても，イオウ，カルシ
ウム，鉄などの元素が微量に混入していることがあり，
この元素からＸ線が発生することがある。遮蔽６は，ア
ルミニウム又は鉛などで形成されており，このＸ線がＸ
線検出器５に入らないように遮蔽するものである。
４は，イオンビームＢのエネルギーが３ＭｅＶ以下なら
ば，炭素原子核１３及び炭素原子核１２の第一励起状態
が３．０８８ＭｅＶ及び，４．４３９ＭｅＶなのでＸ線
検出器５のバックグラウンドを生じるγ−線が発生しな
い。又，炭素原子のＫ−Ｘ線はエネルギーが低いので，
ビーム照射によって発生したＸ線は自己吸収されてしま
う。ところで，高純度炭素と言っても，イオウ，カルシ
ウム，鉄などの元素が微量に混入していることがあり，
この元素からＸ線が発生することがある。遮蔽６は，ア
ルミニウム又は鉛などで形成されており，このＸ線がＸ
線検出器５に入らないように遮蔽するものである。
【００２４】Ｘ線検出器５は，一端部に真空容器Ｃを斜
め方向に貫通するように一端にＸ線窓１０を備えたコリ
メーター１６を備え，このコリメーター１６から容器Ｃ
を斜め貫通して略直角に屈曲する形状を有している。こ
れにより，Ｋ−Ｘ線検出器５は試料Ｓだけを覗くことに
よって，他のＸ線は検出しない。
め方向に貫通するように一端にＸ線窓１０を備えたコリ
メーター１６を備え，このコリメーター１６から容器Ｃ
を斜め貫通して略直角に屈曲する形状を有している。こ
れにより，Ｋ−Ｘ線検出器５は試料Ｓだけを覗くことに
よって，他のＸ線は検出しない。
【００２５】図２（ａ）及び（ｂ）に示すように，試料
ホルダー１１は，中心部に酸素以下の軽元素でできた薄
膜，例えば，マイラー膜，ポリビニル膜等が張られてお
り，その上に試料Ｓが載置されているる。ターゲットフ
レーム１２は，支持台１３上に水平に載置され，支持台
１３はその底部を調整機１４により支持され，位置調整
がなされる。ターゲット支持台１３の内側は，空洞に形
成されており，内壁１３ａは酸素元素以下の軽元素でで
きた材質で被われている。これによって，大気で散乱さ
れたイオンビーム２が内壁に当って，Ｘ線を発生させな
いようにしている。
ホルダー１１は，中心部に酸素以下の軽元素でできた薄
膜，例えば，マイラー膜，ポリビニル膜等が張られてお
り，その上に試料Ｓが載置されているる。ターゲットフ
レーム１２は，支持台１３上に水平に載置され，支持台
１３はその底部を調整機１４により支持され，位置調整
がなされる。ターゲット支持台１３の内側は，空洞に形
成されており，内壁１３ａは酸素元素以下の軽元素でで
きた材質で被われている。これによって，大気で散乱さ
れたイオンビーム２が内壁に当って，Ｘ線を発生させな
いようにしている。
【００２６】この試料Ｓの置かれたターゲットフレーム
１２，支持台１３，調整機１４等は，真空容器Ｃの底部
とともに，ビニールの被い１５により覆われ，稀ガスの
供給を行うガス供給部Ｄが接続されている。
１２，支持台１３，調整機１４等は，真空容器Ｃの底部
とともに，ビニールの被い１５により覆われ，稀ガスの
供給を行うガス供給部Ｄが接続されている。
【００２７】次の本発明の実施例に係る垂直イオンビー
ムによる大気中元素分析装置の動作を具体的に説明す
る。
ムによる大気中元素分析装置の動作を具体的に説明す
る。
【００２８】加速器Ａから水平に発射されたイオンビー
ムＢは，ビームコリメーター４によって，そのビームス
ポットは，分析するために必要な大きさに整形される。
先に述べたように，ビームコリメーター４は高純度炭素
製と言っても，微量な不純物が混入していることがあ
り，この元素から発生したＸ線を遮蔽６により検出器５
に入らないようにしている。ここで，イオンビームＢを
効率よくビームコリメーター４を通すためにビームコリ
メーター４の直前に，蛍光板を取り付けたビームビュワ
ー７を置いて，イオンビームＢの芯とコリメーター４の
中心とをビームビュワー７によりビーム窓８で覗きなが
ら合わせる。但し，ビームビュワー７の中心とコリメー
ター４の中心を合わせてあり，ビームビュワー７は移動
できるようにし，ビーム調整後ビームビュワー７を抜く
ことによってイオンビームＢをコリメーター４の中に入
射させる。ビームコリメーター４を通過したイオンビー
ムＢは，マイラー膜９を通して大気中に取り出され，試
料Ｓに照射される。イオンビームＢの衝突により試料Ｓ
から発生したＸ線は，Ｘ線窓１０を通して真空中内に納
められたＸ線検出器５で測定される。
ムＢは，ビームコリメーター４によって，そのビームス
ポットは，分析するために必要な大きさに整形される。
先に述べたように，ビームコリメーター４は高純度炭素
製と言っても，微量な不純物が混入していることがあ
り，この元素から発生したＸ線を遮蔽６により検出器５
に入らないようにしている。ここで，イオンビームＢを
効率よくビームコリメーター４を通すためにビームコリ
メーター４の直前に，蛍光板を取り付けたビームビュワ
ー７を置いて，イオンビームＢの芯とコリメーター４の
中心とをビームビュワー７によりビーム窓８で覗きなが
ら合わせる。但し，ビームビュワー７の中心とコリメー
ター４の中心を合わせてあり，ビームビュワー７は移動
できるようにし，ビーム調整後ビームビュワー７を抜く
ことによってイオンビームＢをコリメーター４の中に入
射させる。ビームコリメーター４を通過したイオンビー
ムＢは，マイラー膜９を通して大気中に取り出され，試
料Ｓに照射される。イオンビームＢの衝突により試料Ｓ
から発生したＸ線は，Ｘ線窓１０を通して真空中内に納
められたＸ線検出器５で測定される。
【００２９】図示のようにＸ線検出器５と薄膜９と試料
Ｓを配置することによって，Ｘ線検出器５は薄膜９から
のＸ線を測定しないようにすることができる。また，Ｘ
線検出器５は，他からのＸ線が測定されないように，コ
リメーター１６によって試料Ｓだけを覗くように構成さ
れている。
Ｓを配置することによって，Ｘ線検出器５は薄膜９から
のＸ線を測定しないようにすることができる。また，Ｘ
線検出器５は，他からのＸ線が測定されないように，コ
リメーター１６によって試料Ｓだけを覗くように構成さ
れている。
【００３０】試料Ｓは，図２（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに，試料ホルダー１１の中心に載せ，更にターゲット
フレーム１２にそれを固定し，これをターゲット支持台
１３に取り付けて電動で移動することにより，自動的に
試料の交換を行う。試料Ｓと薄膜９との位置は高さ調整
機１４で支持台１３を垂直に動かすことによって行う。
イオンビームＢが試料Ｓを通過できないくらい厚い場合
は，支持台１３を取り外して高さ調整機１４に直に載せ
てイオンビームＢを照射して分析を行う。大気中分析装
置３は，ビニールの被い１５で包み，被い１５内の大気
のガスを高純度の酸素と窒素からなる空気で満たし，こ
れに既知量の微量の稀ガス，例えば，アルゴン，クリプ
トン，又はゼノン等をガス供給部Ｄから混入させる。イ
オンビームＢは大気中の試料Ｓを共通にして通るから，
Ｘ線検出器５では大気中の稀ガスのＫ−Ｘ線と試料に含
まれている元素からのＸ線が同時に測定される。したが
って，Ｘ線スペクトル上で，稀ガスのＫ−Ｘ線の強度と
試料中に含まれる元素のＸ線の強度を比較することによ
って，試料中の元素の定量分析を行うことができる。
うに，試料ホルダー１１の中心に載せ，更にターゲット
フレーム１２にそれを固定し，これをターゲット支持台
１３に取り付けて電動で移動することにより，自動的に
試料の交換を行う。試料Ｓと薄膜９との位置は高さ調整
機１４で支持台１３を垂直に動かすことによって行う。
イオンビームＢが試料Ｓを通過できないくらい厚い場合
は，支持台１３を取り外して高さ調整機１４に直に載せ
てイオンビームＢを照射して分析を行う。大気中分析装
置３は，ビニールの被い１５で包み，被い１５内の大気
のガスを高純度の酸素と窒素からなる空気で満たし，こ
れに既知量の微量の稀ガス，例えば，アルゴン，クリプ
トン，又はゼノン等をガス供給部Ｄから混入させる。イ
オンビームＢは大気中の試料Ｓを共通にして通るから，
Ｘ線検出器５では大気中の稀ガスのＫ−Ｘ線と試料に含
まれている元素からのＸ線が同時に測定される。したが
って，Ｘ線スペクトル上で，稀ガスのＫ−Ｘ線の強度と
試料中に含まれる元素のＸ線の強度を比較することによ
って，試料中の元素の定量分析を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明により，
試料は無調整のままで大気中でしかも水平に置いたまま
で分析できるため幅広い分野でこの元素分析方法が応用
されることになる。
試料は無調整のままで大気中でしかも水平に置いたまま
で分析できるため幅広い分野でこの元素分析方法が応用
されることになる。
【図１】本発明の実施例に係るイオンビームによる元素
分析装置の全体の構成を示す図である。
分析装置の全体の構成を示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は図１の元素分析装置の試料
部分を示す平面図である。
部分を示す平面図である。
Ａ 加速器 Ｂ イオンビーム Ｃ 真空容器 Ｄ 稀ガス供給部 Ｓ 試料 １ 電磁石 ２ 真空ダクト ３ 大気中元素分析装置 ４ ビームコリメーター ５ Ｘ線検出器 ６ 遮蔽 ７ ビームビュワー ８ ビーム窓 ９ 薄膜 １０ Ｘ線窓 １１ 試料ホルダー １２ ターゲットフレーム １３ 支持台 １４ 調整機 １５ 被い １６ コリメーター
Claims (12)
- 【請求項１】 加速器から発射されたイオンビームを試
料に衝突させて元素分析する装置において，前記イオン
ビームの方向を鉛直線方向に偏向させる電磁石を備え，
前記イオンビームは，前記加速器から水平に発射され，
前記電磁石により偏向されるとともに，前記試料は前記
偏向された前記イオンビームが衝突する位置に水平に保
持されていることを特徴とするイオンビームによる元素
分析装置。 - 【請求項２】 加速器からの所定エネルギーを有するイ
オンビームをビームコリメーターによって分析用のビー
ムスポットに整形して試料に照射し，照射された試料か
ら発生するＸ線のスペクトルにより元素分析を行う装置
において，前記コリメータは高純度炭素材と，これを覆
う重金属元素からなる被覆部とを備えていることを特徴
とするイオンビームによる元素分析装置。 - 【請求項３】 加速器からのイオンビームを試料に衝突
させて，試料から発生するＸ線をＸ線検出器により測定
して元素分析を行う装置において，前記イオンビームを
輸送する真空容器と，前記真空容器の前記イオンビーム
出口に設けられた薄膜とを備え，前記試料は大気中に水
平に保持され，前記薄膜を通過した前記イオンビームが
照射されることを特徴とするイオンビームによる元素分
析装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のイオンビームによる元素
分析装置において，前記試料は液体であることを特徴と
するイオンビームによる元素分析装置。 - 【請求項５】 請求項３記載のイオンビームによる元素
分析装置において，前記薄膜は，その膜から発生するＸ
線がＸ線検出器に測定されることのない酸素元素以下の
軽元素の金属又は化合物からなることを特徴とするイオ
ンビームによる元素分析装置。 - 【請求項６】 請求項５記載のイオンビームによる元素
分析装置において，前記薄膜は，試料分析値のバックグ
ラウンドとなる当該薄膜からの原子核γ−線の発生を抑
える，炭素元素を主成分とした膜からなり，前記薄膜か
ら前記試料に入射するイオンビームの入射エネルギーは
４Ｍｅｖ以下であることを特徴とするイオンビームによ
る元素分析装置。 - 【請求項７】 請求項６記載のイオンビームによる元素
分析装置において，前記薄膜は，ポリエチレン，マイラ
ー，及びカプトンの内の少なくとも一種からなることを
特徴とするイオンビームによる元素分析装置。 - 【請求項８】 請求項３乃至７の内のいずれか記載のイ
オンビームによる元素分析装置において，前記試料は薄
膜から所定の距離をおいて照射され，前記Ｘ線検出器と
前記薄膜との間に配置され，前記薄膜内に含まれている
不純物元素からのＸ線を前記検出器が測定しないように
Ｘ線吸収体を配置したことを特徴とするイオンビームに
よる元素分析装置。 - 【請求項９】 請求項２記載のイオンビームによる元素
分析装置において，前記Ｘ線検出器は前記イオンビーム
を通る前記薄膜と隣合わせた位置の薄膜を通して試料を
覗くことにより，真空中でＸ線を測定することにより，
試料からのＸ線の大気による吸収を少なくするように構
成したことを特徴とするイオンビームによる元素分析装
置。 - 【請求項１０】 請求項１記載のイオンビームによる元
素分析装置において，前記試料は大気中でのイオンビー
ム照射により，前記試料中の元素からのＸ線の強度を大
気中の稀ガス元素のＫ−Ｘ線の強度と比較することによ
って，当該試料中の元素を定量分析することを特徴とす
るイオンビームによる元素分析装置。 - 【請求項１１】 請求項３記載のイオンビームによる元
素分析装置において，前記試料は，前記薄膜によって散
乱されたビームが前記試料以外の場所に当ってもＸ線ス
ペクトル上にそこからのバックグラウンドは生じないよ
うに，酸素元素以下の軽い元素からできた化合物又は金
属で作られた指示台に固定して測定されることを特徴と
するイオンビームによる元素分析装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載のイオンビームによる元
素分析装置において，前記試料が少量であり且つ前記イ
オンビームが前記試料を通り抜ける場合には，通り抜け
たビームは大気中で止まる様な構造とし，前記イオンビ
ームの通る空間を囲む壁は，散乱ビームによって不用な
Ｘ線が発生しない様に，酸素以下の軽元素からなる化合
物又は金属で作製されていることを特徴とするイオンビ
ームによる元素分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20888994A JP3551327B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | イオンビームによる元素分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20888994A JP3551327B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | イオンビームによる元素分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875684A true JPH0875684A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3551327B2 JP3551327B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=16563808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20888994A Expired - Fee Related JP3551327B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | イオンビームによる元素分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3551327B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006260995A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | National Institute For Materials Science | 低エネルギーイオン照射による導電体物質からの特性ｘ線発生方法とその装置 |
| JP2006258671A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | National Institute For Materials Science | 低エネルギーイオン照射による導電体試料中の元素分析・評価方法とその装置 |
| JP2010203805A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | ビーム量測定機能に優れたイオンビーム分析装置 |
-
1994
- 1994-09-01 JP JP20888994A patent/JP3551327B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006260995A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | National Institute For Materials Science | 低エネルギーイオン照射による導電体物質からの特性ｘ線発生方法とその装置 |
| JP2006258671A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | National Institute For Materials Science | 低エネルギーイオン照射による導電体試料中の元素分析・評価方法とその装置 |
| JP2010203805A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | ビーム量測定機能に優れたイオンビーム分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3551327B2 (ja) | 2004-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2685243B1 (en) | Use of nearly monochromatic and tunable photon sources with nuclear resonance fluorescence in non-intrusive inspection of containers for material detection and imaging | |
| US7436926B2 (en) | Fluorescent X-ray analysis apparatus | |
| US7386093B2 (en) | Method and an apparatus for liquid safety-detection with a radiation source | |
| CN104813436B (zh) | 用于材料辨别的飞行时间中子探询的方法和系统 | |
| KR101217712B1 (ko) | 극초단 레이저유도 고속중성자를 이용한 화합시료 분석을 위한 즉발 감마선 측정장치 | |
| CN107966460A (zh) | 辐射检查系统和辐射检查方法 | |
| US8804911B2 (en) | Nondestructive inspection system using nuclear resonance fluorescence | |
| JP3827224B2 (ja) | 荷物検査装置 | |
| US20090065693A1 (en) | Method And Apparatus For Probing Nuclear Material By Photofission | |
| JPH0875684A (ja) | イオンビームによる元素分析装置 | |
| CN207816856U (zh) | 辐射检查系统 | |
| JP7208882B2 (ja) | 粉体試料セル、蛍光ｘ線分析装置及び蛍光ｘ線分析方法 | |
| JP3771697B2 (ja) | 螢光ｘ線分析装置 | |
| JP3946643B2 (ja) | 光粒子装置のｘ線分析方法 | |
| Spatz et al. | Optimization of a spectrometer for energy‐dispersive X‐ray fluorescence analysis by X‐ray tubes in combination with secondary targets for multielement determination | |
| Žitnik et al. | Element‐selective three‐dimensional imaging of microparticles with a confocal micro‐PIXE arrangement | |
| JPH07105900A (ja) | 二次イオン質量分析装置 | |
| JPH095263A (ja) | 微量元素の検出方法 | |
| Mayer et al. | Analytical methods for thorium determination: a journey from conventional methods to novel applications | |
| JPH0954052A (ja) | Ｘ線分析方法およびｘ線分析装置 | |
| WO2024140947A1 (zh) | 电子直线加速器和辐射检查系统 | |
| JP2656681B2 (ja) | 表面分析装置 | |
| SU1597704A1 (ru) | Способ определени содержани редкоземельных элементов | |
| JPH0726922B2 (ja) | 高感度蛍光ｘ線ガス分析装置 | |
| Malmqvist | 9 Particle-induced X-ray emission and particle-induced gamma ray emission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040414 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040415 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |