專利名稱：熒光x射線分析設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光X射線分析設(shè)備，它通過照射初級X射線到樣本上且檢測產(chǎn)生自樣本的熒光X射線對樣本進(jìn)行元素分析和組成分析。
背景技術(shù)：
近年來，食物的鎘污染等變成一個問題，且進(jìn)行了對食物內(nèi)的鎘含量的定量確定等。至今，在鎘的定量確定中，雖然已經(jīng)進(jìn)行了ICP(電感耦合等離子體光譜測定)等，但除對于這樣的預(yù)處理以將樣本形成到溶液內(nèi)需要時間的事實之外存在問題，即取決于操作者，測量結(jié)果中存在離差。由于此背景，作為替代ICP的測量方法，熒光X射線分析受到注意。熒光X射線分析中通過照射初級X射線到樣本且檢測生成的熒光X射線確定了在樣本中含有的元素的種類和數(shù)量，且至今它已主要地利用在對例如Cu合金或Fe合金的樣本的分析中，這些樣本的主要成分是重元素等。因為熒光X射線具有元素所固有的強(qiáng)度和能量，可以通過檢測生成的熒光X射線的強(qiáng)度和能量確定元素包含在樣本中及其數(shù)量。在熒光X射線分析中，如果初級X射線直接地照射到樣本則足夠，且存在的優(yōu)點是即使樣本未被預(yù)處理也能進(jìn)行測量，至于分析結(jié)果，可重復(fù)性與ICP相比也是良好的。表示這樣的熒光X射線分析的精度的檢測的下限由以下表達(dá)式確定檢測下限＝3×(√背景強(qiáng)度/測量時間)/靈敏度此處，背景強(qiáng)度主要意味著除從包含在樣本中的目標(biāo)元素生成的熒光X射線以外的散射X射線的強(qiáng)度等。進(jìn)一步地，靈敏度是在檢測器中可獲得的X射線強(qiáng)度幅值。即，通過降低背景強(qiáng)度且進(jìn)一步升高靈敏度，檢測下限得以改進(jìn)，且實現(xiàn)對示蹤元素的定量確定變得可能。
作為能進(jìn)行如此的熒光X射線分析的熒光X射線分析設(shè)備，例如建議了一個設(shè)備，它具有照射初級X射線到樣本的X射線源、檢測由被初級X射線照射到的樣本生成的熒光X射線的檢測器和具有多個濾波器部件的初級濾波器，等(例如參考JP-A-2004-150990 Gazette)。根據(jù)如此的熒光X射線分析設(shè)備，通過由初級濾波器吸收具有多個能帶的初級X射線，且照射具有需要的能帶的初級X射線，可以降低背景強(qiáng)度，因此改進(jìn)檢測下限。
然而，已照射到樣本的初級X射線激發(fā)樣本以因此生成熒光X射線(初級熒光X射線)且被樣本散射到外圍作為初級散射射線。且在初級熒光X射線和初級散射射線之間的未被檢測器檢測到的一個部分因如下事實，即該部分照射到X射線源、檢測器的外部外圍面等，而生成了次級X射線。即，通過它在X射線源內(nèi)、檢測器的外部外圍面等散射的事實，生成了次級散射射線，且進(jìn)一步通過它激發(fā)形成了X射線源、檢測器的外部外圍面等的元素的事實，生成了次級熒光X射線。且二次生成的X射線的一個部分直接地或在樣本中再次散射且被檢測器檢測到。即，由于不同于最初待被檢測的初級熒光X射線的被附加地生成的不必要的X射線被檢測器檢測到的事實，進(jìn)入檢測器的X射線的數(shù)量(強(qiáng)度)增加。在如此的情況中，因為存在能被檢測器檢測到的X射線的數(shù)量的限制，雖然必需抑制從X射線源照射的初級X射線的強(qiáng)度，但能被檢測到的初級熒光X射線的強(qiáng)度也下降，使得存在檢測下限作為結(jié)果惡化的問題。進(jìn)一步地，通過在檢測器的前面內(nèi)放置具有通孔的構(gòu)件(后文中稱為準(zhǔn)直器)，雖然可以抑制進(jìn)入檢測器的X射線的數(shù)量，但因為從準(zhǔn)直器的通孔的孔壁生成的次級熒光X射線的大多數(shù)被檢測器檢測到，所以X射線的數(shù)量被此二次生成的X射線增加，使得不可能根本地降低不同于待檢測的最初的初級熒光X射線的X射線。
此外，在計數(shù)電路中，因為在附加地生成的X射線不能作為分開的射線被區(qū)分的程度內(nèi)的數(shù)量增加，所以發(fā)生了計數(shù)錯誤(后文中稱為堆積)。堆積在可獲得的譜上施加了兩個不利的影響。一個是能量分辨能力的惡化(譜的峰寬度變粗)。另一個是稱為“加和峰”的偽峰的形成。二者增加了背景強(qiáng)度，因此使檢測下限惡化。對于如此的問題，如上所提及，雖然注意到定量確定示蹤目標(biāo)元素，例如食物中的鎘含量，因為這些附加地生成的X射線，不導(dǎo)致獲得可以定量確定示蹤目標(biāo)元素的檢測下限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已根據(jù)以上所提及的情況實現(xiàn)，且提供了熒光X射線分析設(shè)備，其中通過降低附加地生成的且被檢測到的X射線改進(jìn)了檢測下限。
為解決以上的問題，本發(fā)明建議了如下的裝置。
本發(fā)明是熒光X射線分析設(shè)備，它包括照射初級X射線的X射線源，以及檢測器，其中在前面內(nèi)放置了在其中心部分內(nèi)具有通孔的準(zhǔn)直器，且其中當(dāng)初級X射線已從X射線源照射到樣本時，從樣本生成的且通過準(zhǔn)直器的通孔的初級熒光X射線被檢測器檢測到，其中X射線源和檢測器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測器的被因在樣本內(nèi)初級X射線散射的事實所生成的初級散射射線和從樣本生成的初級熒光X射線照射到的被照射面被覆蓋以次級X射線降低層，從而降低了由初級散射射線和初級熒光X射線的照射生成的次級散射射線和次級熒光X射線。
根據(jù)涉及本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，當(dāng)已從X射線源照射到樣本的初級X射線激發(fā)樣本以因此生成初級熒光X射線時，其被樣本散射到外圍作為初級散射射線。初級熒光X射線和初級散射射線的一個部分通過準(zhǔn)直器的通孔且被檢測器檢測到。且因為被檢測到的初級熒光X射線具有樣本中含有的元素固有的能量，可以通過能量和強(qiáng)度定量確定在樣本中含有的元素。在此情況中，因為X射線源布置為鄰接樣本，初級X射線有效地以高密度從X射線源照射而無衰減。另外，因為檢測器也布置為鄰接樣本，生成的初級熒光X射線有效地以高密度被檢測到而無衰減。
另一方面，初級散射射線和初級熒光X射線的不通過通孔的一個部分照射到以上所提及的被照射面。在此情況中，因被照射面覆蓋有次級X射線降低層的事實，這些X射線被吸收到次級X射線降低層且可以降低由被照射面內(nèi)的散射而二次生成的散射射線(后文中稱為次級散射射線)，且可以降低因形成被照射面的元素被激發(fā)的事實而二次生成的熒光X射線(后文中稱為次級熒光X射線)。即，生成的次級散射射線和次級熒光X射線，或因前者的射線再次照射到樣本且在樣本內(nèi)散射的事實而生成的散射射線(后文中稱為三次散射射線)通過準(zhǔn)直器內(nèi)的通孔，且因此可能降低被檢測器檢測到的X射線的強(qiáng)度。因此，可以抑制來自附加地生成的X射線的增加，例如次級散射射線、次級熒光X射線和三級散射射線的增加的堆積，因此降低了背景。進(jìn)一步地，通過降低被檢測器檢測到的次級散射射線、次級熒光X射線和三級散射射線的強(qiáng)度，可以降低進(jìn)入到檢測器內(nèi)的不必要的X射線的數(shù)量(強(qiáng)度)。因此，可以增加照射到樣本的初級X射線的強(qiáng)度，藉此可以增加從樣本生成的初級熒光X射線的強(qiáng)度，因此提高靈敏度。
進(jìn)一步地，被認(rèn)為更希望的是，在以上的熒光X射線分析設(shè)備中，次級X射線降低層由這樣的元素形成，即該元素的從次級X射線降低層最大的生成的熒光X射線的能量低于從被覆蓋有次級X射線降低層的被照射面最大的生成的熒光X射線的能量。
即，根據(jù)涉及本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，因初級散射射線和初級熒光X射線照射到次級X射線降低層的事實，次級X射線降低層被激發(fā)，使得次級熒光X射線也從次級X射線降低層生成。然而，因為從次級X射線降低層生成的次級熒光X射線在其能量上低于從被照射面生成的次級熒光X射線，從次級X射線降低層生成的次級熒光X射線被如以上所提及地抑制。進(jìn)一步地，可以形成相對于作為測量目標(biāo)的初級熒光X射線的更低能量，使得可以降低背景強(qiáng)度。
另外，被認(rèn)為更希望的是，在以上的熒光X射線分析設(shè)備中，次級X射線降低層由基礎(chǔ)層和覆蓋了基礎(chǔ)層的表面層的至少兩個層構(gòu)成，且表面層由這樣的元素形成，即該元素的從表面層最大的生成的熒光X射線的能量低于從基礎(chǔ)層最大的生成的熒光X射線的能量。
根據(jù)涉及本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，通過由基礎(chǔ)層和表面層的至少兩個層構(gòu)成，照射到被照射面的初級散射射線和初級熒光X射線被逐步地由表面層和吸收效率更高的基礎(chǔ)層吸收。另外，通過以表面層覆蓋基礎(chǔ)層，因為從次級X射線降低層生成的次級熒光X射線的能量可以形成為更低的能量，所以從次級X射線降低層生成的次級熒光X射線被如以上所提及地抑制。進(jìn)一步地，可以形成相對于作為測量目標(biāo)的初級熒光X射線的更低的能量，使得可以降低背景強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，被認(rèn)為更希望的是，在以上的熒光X射線分析設(shè)備中，次級X射線降低層覆蓋了準(zhǔn)直器的通孔的孔壁。
根據(jù)涉及本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，已進(jìn)入到準(zhǔn)直器的通孔內(nèi)的初級熒光X射線和初級散射射線通過通孔且直接地進(jìn)入到檢測器內(nèi)，且它們的一個部分照射到通孔的孔壁。在此情況中，因為次級X射線降低層提供在通孔的孔壁內(nèi)，可以降低從通孔的孔壁生成的次級熒光X射線，因此降低了進(jìn)入到檢測器內(nèi)的不必要的X射線數(shù)量。
進(jìn)一步地，被認(rèn)為更希望的是，在以上的熒光X射線分析設(shè)備中，次級X射線降低層覆蓋了準(zhǔn)直器的外部外圍面。
根據(jù)涉及本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，已照射到準(zhǔn)直器的外部外圍面的初級熒光X射線和初級散射射線吸收到次級X射線降低層，且因此可以降低再次照射到樣本的次級散射射線和次級熒光X射線。因此，可以降低因次級散射射線和次級熒光X射線在樣本內(nèi)散射的事實生成的三級散射射線，使得能降低背景強(qiáng)度，且可以降低進(jìn)入到檢測器內(nèi)的不必要的X射線的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的熒光X射線分析設(shè)備，通過以次級X射線降低層覆蓋被照射面，可以吸收照射到被照射面的初級熒光X射線和初級散射射線，因此降低附加地生成的X射線，例如次級散射射線和次級熒光X射線。因此，可以抑制由這些附加地生成的不必要的X射線導(dǎo)致的檢測器的計數(shù)的增加，可以相對于附加地生成的X射線增加可獲得的初級熒光X射線的強(qiáng)度，且提高靈敏度，因此做到對檢測下限的改進(jìn)。


圖1是本發(fā)明的實施例的熒光X射線設(shè)備的截面視圖；圖2是本發(fā)明的實施例的熒光X射線設(shè)備的準(zhǔn)直器的部分的放大的截面視圖；圖3是示出了在本發(fā)明的實施例中檢測到的X射線的能量和強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖；圖4是在圖3中示出的曲線圖的部分放大視圖；圖5是示出了在比較的例子中檢測到的X射線的能量和強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖；和圖6是在圖5中示出的曲線圖的部分放大視圖。
具體實施例方式
圖1至圖4示出了涉及本發(fā)明的實施例。如在圖1中示出，熒光X射線分析設(shè)備具有布置為鄰接樣本S的一個表面S1且照射初級X射線A到樣本S上的X射線源2，和布置為鄰接樣本S的其他表面S2且檢測由樣本S生成的初級熒光X射線B的檢測器3。樣本S是固體的或具有流動性的液體的，且封閉在由能夠透過X射線的材料制成的容器4內(nèi)。更詳細(xì)地，在本發(fā)明中，樣本S是粒狀的米，且試圖確定在米中含有的Cd的量。X射線源2例如是X射線管燈泡，且它照射初級X射線A，初級X射線A由X射線管燈泡的目標(biāo)的特征X射線和連續(xù)X射線構(gòu)成。在本實施例中，X射線源2的外殼由包括Cu和Zn的黃銅形成。
在X射線源2的前方，在被照射的初級X射線A通過的位置提供了初級濾波器5。初級濾波器僅吸收在從X射線源2照射的初級X射線A內(nèi)的特定能量的X射線。且通過吸收與樣本S內(nèi)包含的目標(biāo)元素(待定量確定的元素)所生成的熒光X射線B的能量范圍相同的X射線，可以通過抑制因檢測到了除熒光X射線B外的X射線的事實導(dǎo)致的計數(shù)增加和背景強(qiáng)度增加而改進(jìn)檢測下限。
檢測器3可以檢測由樣本S生成的熒光X射線B的能量和強(qiáng)度。準(zhǔn)直器6覆蓋到檢測器3的頂端部分3a。準(zhǔn)直器6抑制了進(jìn)入到檢測器3的X射線的計數(shù)的增加，且準(zhǔn)直器6是在其中心部分形成了通孔7的構(gòu)件。準(zhǔn)直器6由這樣的重元素形成，使得除在通孔7處進(jìn)入的X射線外不透過X射線，且例如由Mo制成。進(jìn)一步地，次級濾波器8提供在準(zhǔn)直器6的通孔7的內(nèi)開口7a內(nèi)，且已進(jìn)入到通孔7內(nèi)的X射線經(jīng)過次級濾波器8且被檢測器3檢測到。次級濾波器8在進(jìn)入到通孔7內(nèi)的X射線范圍內(nèi)僅吸收特定的能量范圍的X射線。且通過吸收其能量范圍不同于包含在樣本S中的目標(biāo)元素所產(chǎn)生的熒光X射線B的X射線，檢測器3可以檢測特定能量的熒光X射線，且可以抑制待檢測的X射線的計數(shù)，因此提高檢測效率。
因初級X射線A從X射線源2照射到樣本S的事實，初級X射線A的一個部分被樣本S吸收、一個部分被樣本S散射且一個部分激發(fā)樣本S以因此生成了熒光X射線。且這些X射線通過準(zhǔn)直器6的通孔7以因此被檢測器3檢測到，且這些X射線照射到被照射面9，被照射面9是另外的暴露的部分。作為被照射面9，有X射線源2的外部外圍面2a、準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a和準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a。且這些被照射面9分別覆蓋有次級X射線降低層10、11和1 2。覆蓋了準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a的次級X射線降低層10由基礎(chǔ)層10a和表面層10b兩層構(gòu)成，基礎(chǔ)層10a覆蓋了準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a且表面層7b覆蓋了基礎(chǔ)層10a?；A(chǔ)層10a由這樣的元素形成，即它最大生成的熒光X射線能量低于從形成了準(zhǔn)直器6的Mo最大(以最高強(qiáng)度)生成的熒光X射線能量，例如基礎(chǔ)層10a由Cu制成。
此處，解釋了為何在其中準(zhǔn)直器由Mo形成的情況中Cu(銅)用作次級X射線降低層10的基礎(chǔ)層10a的原因。
存在如下已知的事實，即在某些元素中，被照射的初級X射線的能量比生成了熒光X射線的元素的吸收截止點(absorption end)能量越高且越靠近吸收截止點能量，則通過從X射線源照射的初級X射線由樣本生成的熒光X射線的生成效率變得越高，且如果被照射的初級X射線的能量低于生成熒光X射線的元素的吸收截止點能量，則生成效率變成零(0)。
此處，Cu的K層的吸收截止點能量為8.98keV，且L層的吸收截止點能量為LI的吸收截止點1.100keV，LII的吸收截止點0.953keV且LIII的吸收截止點0.933keV。
且在其中被照射到Cu的初級X射線的能量高于Cu的K層吸收截止點能量的情況中，例如在50keV的情況中，從以上的生成效率條件可知，為來自K層的熒光X射線的K射線比為來自L層的熒光X射線的L射線生成得多。另一方面，在其中被照射到Cu的X射線的能量低于Cu的K層吸收截止點能量且高于Cu的L層吸收截止點能量的情況中，例如在7keV的情況中，則K射線不生成且僅L射線生成。在其中被照射到Cu的初級X射線的能量低于L層的吸收截止點能量的情況中，K射線和L射線都不生成。
進(jìn)一步地，Mo的K層吸收截止點能量為17.4keV，且L層的吸收截止點能量為LI的吸收截止點2.88keV，LII的吸收截止點2.62keV且LIII的吸收截止點2.52keV。
因此，類似于本實施例，通過由Mo構(gòu)成的準(zhǔn)直器6的表面覆蓋有由Cu構(gòu)成的次級X射線降低層的基礎(chǔ)層10a的事實，在樣本內(nèi)生成的初級散射X射線和初級熒光X射線被次級X射線降低層的基礎(chǔ)層10a吸收，且通過激發(fā)了準(zhǔn)直器6的初級散射射線和初級熒光X射線降低的事實，次級熒光X射線和由準(zhǔn)直器6生成的次級熒光X射線降低。另外，由準(zhǔn)直器6生成的次級熒光X射線由再次通過次級熒光X射線降低層的基礎(chǔ)層10a被吸收，且因此由準(zhǔn)直器6生成的次級熒光X射線另外地被降低。通過以上過程，雖然降低了由準(zhǔn)直器6生成的次級熒光X射線和次級散射射線，作為替代，次級熒光X射線和次級散射射線從次級X射線降低層的基礎(chǔ)層10a生成。
然而，在其中初級散射射線和初級X射線的能量高于Mo的K層的吸收截止點能量的情況中，例如在其中它們被形成為50kev的情況中，從以上的生成效率條件可知，因為從次級X射線降低層的基礎(chǔ)層10a生成次級熒光X射線的生成效率變得低于當(dāng)不存在次級X射線降低層的基礎(chǔ)層10a時從準(zhǔn)直器6生成次級熒光X射線，所以可以降低次級熒光X射線。
以此，因次級X射線降低層由這樣的元素形成的事實，即該元素的從次級X射線降低層最大生成的熒光X射線的吸收截止點能量低于從覆蓋有次級X射線降低層的被照射面最大生成的熒光X射線的吸收截止點能量，在其中從樣本生成的初級熒光X射線和初級散射射線大于吸收截止點能量的情況中，可以有效地降低次級熒光X射線。
進(jìn)一步地，至于檢測器，雖然次級熒光X射線在直至它進(jìn)入到檢測元素內(nèi)的時間期間內(nèi)被吸收，次級熒光X射線的能量變得越低則被檢測到越困難。因此，類似于涉及形成次級X射線降低層的元素的以上條件，通過使用次級X射線降低層的元素以降低由次級X射線降低層生成的熒光X射線的能量，可以另外地降低次級熒光X射線。
此外，由其最大生成的熒光X射線的能量低于由形成基礎(chǔ)層10a的Cu最大生成的熒光X射線的能量的元素形成表面層10b，且表面層10b例如是鋁的。進(jìn)一步地，覆蓋了準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a的次級X射線降低層11也類似地由基礎(chǔ)層11a和表面層11b兩層構(gòu)成。且類似地，基礎(chǔ)層11a由Cu形成且表面層11b由Al形成，Al是其最大生成的熒光X射線的能量低于從形成了基礎(chǔ)層11a的Cu最大生成的熒光X射線的能量的元素。
進(jìn)一步地，覆蓋了X射線源2的外部外圍面2a的次級X射線降低層12由一個層構(gòu)成，且由其最大生成的熒光X射線的能量小于由形成了X射線源2的外部外圍面2a的Cu和Zn最大生成的熒光X射線的能量的元素形成，且次級X射線降低層12例如由Al形成。
然后，解釋熒光X射線分析設(shè)備1的運行。如在圖1中示出，從X射線源2照射的初級X射線A通過初級濾波器5且照射到樣本S同時具有預(yù)先確定的立體角。在此情況中，因為X射線源2布置為鄰接樣本S，初級X射線A可以以高密度無衰減地照射到樣本S。且至于已照射到樣本S的初級X射線A，它的一個部分激發(fā)了包含在樣本S中的元素以因此生成元素固有的熒光X射線(后文中稱為初級X射線)，且初級X射線A的一個部分被樣本S散射到外圍成為初級散射射線C。且初級熒光X射線B和初級散射射線C的一個部分通過準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測器3檢測到。在被檢測到的X射線中，從示出了初級熒光X射線的成分的能量和強(qiáng)度中確定了樣本S中包含的元素。例如，如在圖3和圖4中示出，在其中預(yù)先確定的量的Cd包含在樣本S的情況中，可以檢測到為Cd的熒光X射線的能量范圍的23keV附近的強(qiáng)度峰Y1。順便提及，在被檢測到的X射線內(nèi)，檢測到作為特征X射線的初級散射射線C的成分，它的峰形成在其他的能帶內(nèi)，且在整個X射線的能帶內(nèi)連續(xù)地檢測到連續(xù)的X射線。此外，其他不通過準(zhǔn)直器6的通孔7的初級熒光X射線B和初級散射射線C散射到外圍，或照射到X射線源2的外部外圍面2a、準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a或通孔7的孔壁7a，即被照射面9。
如在圖2中示出，照射到準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a的初級熒光X射線B1和初級散射射線C1逐步地被構(gòu)成了次級X射線降低層10的表面層10b和基礎(chǔ)層10a吸收。更詳細(xì)地，首先初級熒光X射線B1和初級散射射線C1的一個部分被吸收到表面層10b，且其他一個部分透過表面層且照射基礎(chǔ)層10a。另外，至于照射到基礎(chǔ)層10a的初級熒光X射線B1和初級散射射線C1，它們的一個部分被吸收到基礎(chǔ)層10a。因為基礎(chǔ)層10a由生成了其能量高于表面層10b的熒光X射線的元素形成，可以以高的吸收效率吸收初級熒光X射線B1和初級散射射線C1。最后，初級熒光X射線B1和初級散射射線C1的穿過基礎(chǔ)層10a的僅一個部分照射到通孔7的孔壁7a。即，通過被照射的初級熒光X射線B1和初級散射射線C1的許多被吸收到構(gòu)成了次級X射線降低層10的基礎(chǔ)層10a和表面層10b的事實，可以降低由在通孔7的孔壁7a內(nèi)的散射生成的次級散射射線D1的強(qiáng)度和因形成通孔7的孔壁7a的元素被激發(fā)的事實生成的次級熒光X射線E1的強(qiáng)度。此外，因為從通孔7的孔壁7a生成的次級熒光X射線E1在基礎(chǔ)層10a和表面層10b內(nèi)被另外地吸收，可以另外地降低從通孔7的孔壁7a生成的次級熒光X射線E2的強(qiáng)度。進(jìn)一步地，通過初級熒光X射線B1和初級散射射線C1被照射的事實，也激發(fā)了基礎(chǔ)層10a和表面層10b，使得次級熒光X射線E1從這些層的每個生成。然而，因為基礎(chǔ)層10a和表面層10b由生成了其能量低于形成準(zhǔn)直器6的元素(Mo)的熒光X射線的元素(Cu、Al)形成，所以其生成的次級熒光X射線E1的能量可以形成為更低的能量。進(jìn)一步地，至于從基礎(chǔ)層10a生成的次級熒光X射線E1，通過在表面層10b內(nèi)被吸收將它降低。類似于以上，通過通孔7的孔壁7a被覆蓋以次級X射線降低層10的事實，初級熒光X射線B1和初級散射射線C1被吸收，且可以降低生成的次級散射射線D1和次級熒光X射線E1的強(qiáng)度，且可以將生成的次級熒光X射線E1的能量形成為更低的能量。次級熒光X射線的能量為何形成為低能量的原因的一個是可以抑制附加地生成的次級熒光X射線的事實，因為由初級散射射線和初級熒光X射線生成的次級熒光X射線的能量越從初級散射射線和初級熒光X射線的能量分離到低能量側(cè)，則激發(fā)效率變得越差。另一個是因為可以抑制附加地生成的次級熒光X射線的檢測的事實，因為X射線的能量變得越低則檢測器的檢測效率變得越差。
進(jìn)一步地，如在圖1中示出，照射到準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a的初級熒光X射線B2和初級散射射線C2類似地在構(gòu)成了次級X射線降低層11的表面層11b和基礎(chǔ)層11a中被逐步地吸收，以因此降低其生成的次級散射射線D2和次級熒光X射線E2的強(qiáng)度，且次級熒光X射線E2可以形成為更低的能量。已生成的次級散射射線D2和次級熒光X射線E2再次被樣本S散射，使得生成了三級散射射線F。且雖然三級散射射線F的一個部分通過準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測到，但可以降低三級散射射線F的強(qiáng)度且使它是更低的能量。為何使三級散射射線的能量形成為低能量的原因是因為可以抑制附加地生成的三級散射射線的檢測，因為X射線的能量變得越低則檢測器的檢測效率越差。
另外，如在圖1中示出，照射到X射線源2的外部外圍面2a的初級熒光X射線B3和初級散射射線C3類似地被次級X射線降低層12吸收。雖然次級X射線降低層12由一個由鋁形成的層構(gòu)成，但它由生成了其能量低于形成了X射線源2的外部外圍面2a的元素(Cu、Zn)的熒光X射線的元素(Al)形成。因此，類似地，可以降低生成的次級散射射線D3和次級熒光X射線E3的強(qiáng)度且使得次級熒光X射線E3是低能量的。至于已生成的次級散射射線D3和次級熒光X射線E3，它們的一個部分直接地通過準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測器3檢測到。進(jìn)一步地，其他的一個部分在樣本S內(nèi)散射且變成三次散射射線F。雖然三次散射射線F的一個部分通過了準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測到，但因次級散射射線D3和次級熒光X射線E3的強(qiáng)度被降低且它們的能量低的事實，三級散射射線F也另外地在強(qiáng)度上被降低且可以形成為低能量的。
類似于以上，通過以次級X射線降低層10、11和12覆蓋為被照射面9的X射線源2的外部外圍面2a、準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a和準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a，可以降低從被照射面9的每個生成的次級散射射線D和次級熒光X射線E的強(qiáng)度，且進(jìn)一步降低因前者再次散射的事實生成的三級散射射線F，因此使得它們是低能量的。這些附加地生成的X射線是不必要的X射線，它們與從包含在樣本S內(nèi)的元素生成的初級熒光X射線B不同且?guī)砹藷o用計數(shù)的增加。即，通過降低這些附加地生成的X射線的強(qiáng)度且使它們是低能量的，可以抑制計數(shù)的增加以因此降低背景強(qiáng)度，且可以做到對檢測下限的改進(jìn)。圖3和圖4是其中包含Cd的樣本S被熒光X射線分析設(shè)備1測量的情況的測量結(jié)果，且圖5和圖6是其中作為比較例子使得構(gòu)造中不提供次級X射線降低層10、11和12的情況的測量結(jié)果。如在圖3和圖4中示出，可見事實是因在23keV的能量范圍內(nèi)具有峰Y1，Cd的熒光X射線(kα射線)可以被確認(rèn)。另一方面，如在圖5和圖6中示出，在其中次級X射線降低層10、11和12如以上所提及地不提供的情況中，因為背景強(qiáng)度被計數(shù)電路內(nèi)的堆積增加，峰Y1埋沒在背景內(nèi)，使得變得難于確認(rèn)初級熒光X射線B的精確的強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，通過降低附加地生成的X射線的強(qiáng)度，例如次級散射射線D、次級熒光X射線E和三級散射射線F，可以降低被檢測器檢測到的不必要的X射線的計數(shù)。且通過其中不必要的X射線的計數(shù)被降低的定量確定，可以增加初級X射線A的強(qiáng)度以因此增加從樣本生成的初級熒光X射線B的強(qiáng)度。因此，可以提高通過檢測器3獲得的初級熒光X射線B的強(qiáng)度，即靈敏度，因此另外地改進(jìn)檢測下限。
另外，在次級X射線降低層10和次級X射線降低層11中，可由基礎(chǔ)層10a和11a以及表面層10b和11b兩層構(gòu)成。因此，可以有效地吸收初被照射的級熒光X射線B和初級散射射線C，且可以使得次級熒光X射線E的能量形成為相對于初級熒光X射線B的能量為更低的能量。
類似于以上，通過將次級X射線降低層10、11和12覆蓋到被照射面9，可以改進(jìn)檢測下限且實現(xiàn)對示蹤目標(biāo)元素的定量確定，例如定量確定食物中包含的Cd。特別地，在其中X射線源2和檢測器3已布置為鄰接樣本S的情況中，通過次級X射線降低層10、11和12降低背景強(qiáng)度和降低X射線的計數(shù)的效果是顯著的，使得可以結(jié)合由鄰接提供的效果而更有效地做到改進(jìn)檢測下限。
以上雖然通過參考附圖詳細(xì)地提及了本發(fā)明的實施例，但具體的構(gòu)造不限制于此實施例，且在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)也包括設(shè)計修改等。
順便提及，在本實施例中，作為被照射面9，雖然例舉了X射線源2的外部外圍面2a、準(zhǔn)直器6的外部外圍面6a和準(zhǔn)直器6的通孔7的孔壁7a，但被照射面9不限制于這些。通過在被由初級X射線A生成的初級散射射線C和初級熒光X射線B照射的至少部分內(nèi)提供次級X射線降低層，可以期待類似的效果。進(jìn)一步地，雖然已使得次級X射線降低層10和11由Cu層和Al層的兩層構(gòu)成，使得次級X射線降低層12由一個Al層構(gòu)成，但不限制于此。如果由生成其能量低于形成了被照射面9的元素的熒光X射線的元素形成的至少一個層構(gòu)成則足矣，且它可以制成為三層或更多的層的構(gòu)造。進(jìn)一步地，在本實施例中，作為樣本S，雖然在例子中例舉了其中具有可流動性的固體(米)被封閉在容器4內(nèi)，但不限制于此。例如，樣本可以是其他具有一定的規(guī)則形狀的食物，或其他的其主要成分是輕元素的樣本，且在其主要成分是重元素的樣本中也可以期待效果。此外，在熒光X射線分析設(shè)備1內(nèi)，雖然已制成了其中提供了初級濾波器5和次級濾波器8的設(shè)備，可以制成不提供濾波器的構(gòu)造，且進(jìn)一步地可以制成其中在合適的時間可以切換的不同種類的濾波器的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種熒光X射線分析設(shè)備，其具有照射初級X射線的X射線源，以及檢測器，其中在前面內(nèi)放置了在其中心部分內(nèi)具有通孔的準(zhǔn)直器，且其中當(dāng)初級X射線已從X射線源照射到樣本時，從樣本生成且通過準(zhǔn)直器的通孔的初級熒光X射線被檢測器檢測到，其中X射線源和檢測器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測器的被因在樣本內(nèi)初級X射線散射的事實所生成的初級散射射線和從樣本生成的初級熒光X射線照射到的被照射面被覆蓋以次級X射線降低層，從而降低了由初級散射射線和初級熒光X射線的照射生成的次級散射射線和次級熒光X射線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級X射線降低層由這樣的元素形成，即該元素的從次級X射線降低層最大的生成的熒光X射線的能量低于從被覆蓋有次級X射線降低層的面最大的生成的熒光X射線的能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級X射線降低層由基礎(chǔ)層和覆蓋了基礎(chǔ)層的表面層的至少兩個層構(gòu)成，且表面層由這樣的元素形成，即該元素的從表面層最大的生成的熒光X射線的能量低于從基礎(chǔ)層最大的生成的熒光X射線的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何項所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級X射線降低層覆蓋了準(zhǔn)直器的通孔的孔壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任何項所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級X射線降低層覆蓋了準(zhǔn)直器的外部外圍面。
全文摘要
提供了熒光X射線分析設(shè)備，其中通過降低附加地生成的且被檢測到的X射線而改進(jìn)了檢測下限。熒光X射線分析設(shè)備包括照射初級X射線的X射線源，以及檢測器，其中在前面內(nèi)放置了在其中心部分內(nèi)具有通孔的準(zhǔn)直器，且其中通過檢測器檢測到因以初級X射線照射到樣本而從樣本生成的且通過準(zhǔn)直器的通孔的初級熒光X射線。X射線源和檢測器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測器的被因在樣本內(nèi)初級X射線散射的事實生成的初級散射射線和從樣本生成的初級熒光X射線所照射到的被照射面被覆蓋以次級X射線降低層，從而降低了由初級散射射線和初級熒光X射線的照射生成的次級散射射線和次級熒光X射線。
文檔編號G01N23/225GK101046455SQ200710091970
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者深井隆行, 的場吉毅 申請人:精工電子納米科技有限公司