X射线检测装置的制作方法

本发明涉及向试样照射X射线并检测从试样产生的荧光X射线的X射线检测装置。

背景技术：
荧光X射线分析是一种向试样照射X射线，检测从试样产生的荧光X射线，并根据荧光X射线的光谱进行试样所含的元素的定性分析或定量分析的分析方法。通常为了抑制检测到从试样的分析对象部分产生的荧光X射线以外的X射线，X射线检测装置上设有使照射用的X射线或荧光X射线缩小的准直器。准直器是通过在能遮断X射线的物体上形成光圈孔而形成的，准直器使向试样的分析对象部分照射的X射线或从试样的分析对象部分产生的荧光X射线通过并遮断其他的X射线，由此选择性地使来自试样的分析对象部分的荧光X射线向X射线检测器入射。试样的分析对象部分的大小随试样的不同或分析目的的不同等而不同，将X射线或荧光X射线缩小的范围的大小也不同。因此，公开有一种包括具有不同直径的多个光圈孔的准直器的X射线检测装置，通过移动准直器可以改变光圈孔的大小。日本专利公开公报特开2002-214167号公开了所述的X射线检测装置。此外，X射线检测装置包括用于拍摄试样的摄像部。伴随电路基板等试样的细微化，需要使X射线检测装置小型化。此外，为了能更简便地进行荧光X射线分析，也要求X射线检测装置实现小型化。在小型化的X射线检测装置中，将X射线照射部、X射线检测器、试样支承部和准直器尽可能地接近配置。在这样的X射线检测装置中，试样会被X射线照射部、X射线检测器或准直器中的任意一个遮挡，难以对试样进行拍摄。尽管存在可以通过移动试样支承部来对试样进行拍摄的技术方案，但是在该技术方案中存在不能拍摄处于被X射线照射的位置的试样的问题。

技术实现要素：
鉴于所述的问题，本发明的目的是提供一种X射线检测装置，在实现小型化的同时能对试样进行拍摄。本发明提供一种X射线检测装置，其包括：X射线照射部；试样支承部，支承试样，所述试样被来自所述X射线照射部的X射线照射；X射线检测器，检测从所述试样产生的X射线；准直器，具有尺寸不同的多个光圈孔，能进行用于改变X射线通过的所述光圈孔的移动；以及摄像部，取得所述试样支承部支承的所述试样的光学图像，所述准直器具有窗口部，用于所述试样的光学图像的光能通过所述窗口部，并且所述准直器能进行用于将所述窗口部的位置改变到所述摄像部通过所述窗口部能取得所述试样的光学图像的位置的移动。在本发明中，具备X射线照射部和X射线检测器并检测来自试样的X射线的X射线检测装置，在能移动的准直器上设有窗口部，准直器移动到摄像部通过窗口部能取得试样的光学图像的位置。尽管当准直器处在用于缩小X射线的位置时不能进行试样的拍摄，但是当准直器移动到规定的位置时，通过窗口部能对试样进行拍摄。根据本发明的X射线检测装置，所述多个光圈孔和所述窗口部沿一个方向排列，所述准直器能沿所述方向移动。在本发明中，多个光圈孔和窗口部沿同一个方向排列，准直器能在该方向上移动。通过一个动作进行光圈孔的直径的变更和将窗口部向能拍摄的位置移动。根据本发明的X射线检测装置，其还包括：与所述方向平行的轴；以及直线驱动电动机，具有与所述轴平行的驱动轴，沿长边方向直线驱动所述驱动轴，所述轴与所述驱动轴连接，所述准直器与所述轴连接。在本发明中，准直器与通过直线驱动电动机在长边方向上往返运动的轴连接，通过直线驱动电动机的动作而移动。根据本发明的X射线检测装置，所述X射线照射部的X射线射出的端部、所述X射线检测器的X射线入射的端部以及所述准直器，配置在密封箱内，所述轴贯穿所述密封箱的壁并设有用于保持密封状态的轴封。在本发明中，X射线照射部的X射线射出的端部、X射线检测器的X射线入射的端部以及准直器配置在密封箱内，轴上设有轴封，在密封下进行X射线检测。根据本发明的X射线检测装置，所述试样支承部为水平板状，具有承载试样的X射线透射窗，所述摄像部配置在所述试样支承部的正下方，所述准直器沿所述试样支承部的下侧的面移动，所述X射线照射部配置于从斜下方向所述X射线透射窗照射X射线的位置，所述X射线检测器配置于检测向斜下方向透射过所述X射线透射窗的X射线的位置。在本发明中，X射线检测装置的X射线照射部、X射线检测器和准直器等荧光X射线的检测所需要的机构全部配置在试样支承部的下侧，试样承载在试样支承部上。没有妨碍试样的承载和更换的结构物。根据本发明的X射线检测装置，所述窗口部是使用透明的平板构成的。根据本发明的X射线检测装置，所述准直器能移动到从所述X射线照射部向所述X射线透射窗照射的X射线能通过所述多个光圈孔中的任意一个的位置。根据本发明的X射线检测装置，所述准直器能移动到将所述窗口部配置在所述X射线透射窗的正下方的位置。根据本发明的X射线检测装置，所述X射线透射窗是通过在形成于所述试样支承部上的贯通孔上覆盖X射线透射膜而构成的。根据本发明的X射线检测装置，所述X射线检测装置还包括发光元件，所述发光元件向承载于所述X射线透射窗的试样的下侧的面照射光。在本发明中，窗口部是使用透明的构件构成的，通过窗口部能防止试样从X射线透射窗落下。按照本发明，由于无需将试样从被X射线照射的位置移动就能对试样进行拍摄，所以能对处于被X射线照射的位置的试样进行拍摄。即使在X射线照射部、X射线检测器和准直器接近的状态下也能对试样进行拍摄，因此本发明具备能使可与荧光X射线的检测一起对试样进行拍摄的X射线检测装置实现小型化等优异的效果。附图说明图1是示意性地表示X射线检测装置的主要部分结构的立体图。图2是表示图1的II-II截面的截面示意图。图3是表示从上侧观察准直器的俯视示意图。图4是表示从上侧观察准直器的俯视示意图。图5是表示图1的V-V截面的截面示意图。具体实施方式下面根据表示实施方式的附图具体说明本发明。图1是示意性地表示X射线检测装置的主要部分结构的立体图。X射线检测装置用于检测向试样照射X射线后产生的荧光X射线，进行荧光X射线光谱的测量或进行分析试样所含元素的荧光X射线分析。X射线检测装置包括用于支承试样的试样支承部1。试样支承部1为水平板状，通过承载试样的方式来支承试样。试样支承部1上设有贯通孔11。图1中未图示的试样以封堵贯通孔11的方式承载在试样支承部1上。实际上，图1所示的主要部分与电源部等未图示的其他部分一起收容在未图示的箱体内。图2是表示图1的II-II截面的截面示意图。试样S承载于封堵试样支承部1的贯通孔11的位置。试样支承部1的下侧配置有：X射线照射部3，向承载的试样S照射X射线；准直器2，将来自X射线照射部3的X射线缩小；以及X射线检测器4，检测从试样S产生的荧光X射线。在图2中，用截面简化表示了X射线照射部3和X射线检测器4，X射线照射部3和X射线检测器4实际上由多个部件构成且内部含有空洞。试样支承部1包括基部13以及装拆部12，装拆部12能相对于基部13装拆。基部13和装拆部12上都形成有贯通孔11且呈大体平板状。以封堵贯通孔11的方式覆盖有X射线透射膜14，X射线透射膜14被基部13和装拆部12夹持而被固定。在取下装拆部12的状态下，将X射线透射膜14覆盖在基部13的贯通孔11上，然后将装拆部12安装在基部13上，由此固定X射线透射膜14。贯通孔11和X射线透射膜14对应于X射线透射窗。试样S承载在X射线透射膜14的上侧。X射线照射部3配置在从斜下方对承载在试样支承部1上的试样S的下侧的面照射X射线的位置。X射线照射部3是利用X射线管构成的，并且配置成X射线的出射端朝向试样支承部1的贯通孔11。X射线检测器4配置在能够检测从试样支承部1上承载的试样S的下侧的面向斜下方放射的荧光X射线的位置。X射线检测器4采用硅元件等X射线检测元件构成，并且配置成荧光X射线的入射端朝向试样支承部1的贯通孔11。此外，X射线照射部3和X射线检测器4配置成尽可能靠近试样支承部1，并且配置于相对于假想中心轴对称的位置，所述假想的中心轴与平板状的试样支承部1垂直且通过贯通孔11的中心。在图2中，用单点划线表示假想中心轴。从X射线照射部3向试样S照射X射线，在试样S上产生荧光X射线，由X射线检测器4检测荧光X射线。在图2中，用虚线表示了从X射线照射部3向试样S照射的X射线、以及在试样S产生并由X射线检测器4检测的荧光X射线。准直器2配置在试样支承部1的正下方、且位于从X射线照射部3到试样支承部1的X射线的路径上。图3和图4是从上侧观察准直器2的俯视示意图。实际上，试样支承部1进一步配置在准直器2的上侧。准直器2由能遮蔽X射线的部件形成，并形成有直径不同的多个光圈孔21、22、23。光圈孔21、22、23的直径例如分别为1.2mm、3mm和7mm。另外，光圈孔的数量不限于三个，也可以是两个或四个以上。此外，多个光圈孔的直径也不一定完全不同，只要至少一个光圈孔的直径与其他光圈孔的直径不同即可。多个光圈孔21、22、23在水平面内、沿着与X射线照射部3和X射线检测器4排列的方向交叉的方向排列。准直器2可以沿试样支承部1的下侧的面、且沿多个光圈孔21、22、23排列的方向移动。移动方向是与图2所示的面垂直的方向、且是图3和图4的纵向。通过移动准直器2，光圈孔21、22、23的位置改变，可以使光圈孔21、22、23中的任意一个光圈孔位于X射线的路径上。当光圈孔21、22、23中的任意一个光圈孔位于X射线的路径上时，X射线从X射线照射部3通过光圈孔21、22、23中的任意一个光圈孔并向试样S照射。图2和图3表示了光圈孔22位于X射线的路径上的状态。通过移动准直器2，改变X射线通过的光圈孔，X射线通过的光圈孔的直径发生变化。通过光圈孔的直径的改变，改变向试样S照射的X射线的尺寸，从而改变试样S的分析对象部分的尺寸。通过选择光圈孔21、22、23，可以根据目的来选择试样S的分析对象部分的尺寸。由于光圈孔21、22、23配置在来自X射线照射部3的X射线的路径上，所以位于从通过贯通孔11的中心的假想中心轴偏离的位置。准直器2还具有使光通过的窗口部24。窗口部24由丙烯酸板等透明部件构成。窗口部24设置于沿着光圈孔21、22、23的排列方向的位置。通过移动准直器2，窗口部24可以位于贯通孔11的正下方。图4表示了窗口部24位于贯通孔11的正下方的状态。在该状态下，窗口部24位于通过贯通孔11的中心的假想性中心轴上。图5是表示图1的V-V截面的截面示意图。图5所示的面与图2所示的面垂直。准直器2的下侧设有用于使光通过的导光孔51。导光孔51以垂直的方式设置在贯通孔11的正下方。导光孔51的下端与导光管52连接，导光管52的下端设有CCD（电荷耦合器件（ChargeCoupledDevice））图像传感器或CMOS（互补金属氧化物半导体（ComplementaryMetalOxideSemiconductor））图像传感器等拍摄元件53。拍摄元件53对应于摄像部。导光孔51的两侧设有朝向倾斜方向的导光孔54、54。导光孔54、54的下端具备发光二极管等发光元件55、55。图5表示了窗口部24位于贯通孔11正下方的状态。在该状态下，来自发光元件55、55的光经导光孔54、54后通过窗口部24，向试样S的下侧的面照射。被试样S的下侧的面反射的光通过窗口部24，并经过导光孔51和导光管52，向拍摄元件53入射。由此，对试样S进行拍摄。窗口部24的大小为用于通过拍摄元件53取得试样S的光学图像的光能通过的大小。即，窗口部24的大小为能够确保下述视野的大小，所述视野用于通过拍摄元件53拍摄承载于贯通孔11的上侧的试样S。优选的是，窗口部24的大小大于光圈孔21、22、23的大小。在图5中，用虚线表示光的路径。从试样S到拍摄元件53的光，经过与通过贯通孔11的中心的假想性中心轴大致重合的光路。另外，导光孔51和导光孔54、54中设有未图示的透镜等光学系统，此外导光孔51和导光孔54、54的上端设有丙烯酸等透光材质的未图示的盖。X射线检测装置包括直线驱动电动机6，该直线驱动电动机6作为准直器2的移动机构。直线驱动电动机6配置在试样支承部1的下侧。直线驱动电动机6具有驱动轴61，直线驱动电动机6进行沿长边方向直线驱动驱动轴61的动作。通过连接板63，平行的轴62与驱动轴61连接。伴随直线驱动电动机6驱动驱动轴61，轴62与驱动轴61联动，沿与驱动轴61平行的长边方向往返运动。轴62沿图5中的横向往返运动。准直器2与轴62连接。通过轴62进行往返运动，准直器2沿试样支承部1的下侧的面移动。此外，试样支承部1的下侧成为密封的密封箱7。准直器2、X射线照射部3的X射线射出的端部和X射线检测器4的荧光X射线入射的端部，配置在密封箱7中。轴62贯穿密封箱7的壁，轴62上设有用于保持密封状态的O形环等轴封64。可以使用未图示的真空泵对密封箱7中进行减压，或将密封箱7内的空气置换为其他的气体。优选的是荧光X射线的检测在密封箱7内被减压的状态下进行。X射线检测装置包括未图示的控制部，该控制部用于控制直线驱动电动机6的动作。控制部通过控制直线驱动电动机6的动作，来控制准直器2的位置。控制部根据需要，控制准直器2的位置，使得准直器2位于预定的多个位置中的一个位置。在能控制的多个位置中，包括光圈孔21、22、23的每一个分别位于来自X射线照射部3的X射线的路径上的位置以及窗口部24位于贯通孔11的正下方的位置。通过如上所述地控制直线驱动电动机6的动作，可以改变准直器2的光圈孔的直径并可以使窗口部24向能拍摄的位置移动。此外，X射线检测装置包括未图示的信号处理部，该信号处理部执行用于荧光X射线测量的信号处理。X射线检测器4向信号处理部输出与检测到的荧光X射线的能量成比例的信号。信号处理部计数各值的信号，进行取得X射线检测器4检测到的荧光X射线的能量与计数的关系亦即荧光X射线的光谱的处理。另外，X射线检测器4也可以是将荧光X射线按波长分离并进行检测的方式。此外，信号处理部还可以执行荧光X射线分析的处理，所述荧光X射线分析根据荧光X射线的光谱进行试样所含的元素的定性分析或定量分析。如上所述，本实施方式的X射线检测装置，在能移动的准直器2上设有窗口部24。尽管在准直器2位于用于缩小来自X射线照射部3的X射线的位置时不能拍摄，但是当准直器2移动到规定的位置时，可以通过窗口部24对试样S进行拍摄。当拍摄元件53配置在承载试样S的贯通孔11的正下方、且窗口部24位于贯通孔11的正下方时，可以不被其他的部件遮挡地对试样S进行拍摄。由于即使试样S不从被X射线照射的位置移动也可以对试样S进行拍摄，所以可以对位于被X射线照射的位置的试样S进行拍摄。即使在X射线照射部3、X射线检测器4和准直器2接近的状态下，也可以对试样S进行拍摄，使得能与荧光X射线分析一起对试样S进行拍摄的X射线检测装置能够实现小型化。此外，在X射线检测装置中，由于仅移动准直器2而无需移动拍摄所需要的光学系统，所以能够进行稳定的拍摄。由于光圈孔21、22、23和窗口部24沿同一方向排列、且准直器2在该方向上往返移动，所以能够以一个动作容易地进行光圈孔直径的变更和窗口部24向能拍摄的位置的移动。与准直器2连接的轴62通过直线驱动电动机6沿长边方向移动，由此所述准直器2能够移动。与使用了齿条、小齿轮及齿轮等其他的移动机构相比，使用了直线驱动电动机6的移动机构结构简单。移动准直器2所必要的机构变得简单，由此X射线检测装置容易实现小型化。此外，在沿长边方向移动的轴62与准直器2连接的移动机构中，仅通过在轴62上设置O形环等轴封64就能够进行用于保持密封状态的密封，与使用齿轮等的其他移动机构相比，容易密封。因此，能够容易地保持密封箱7内的密封状态，可以在密封箱7内处于减压的状态或密封箱7的空气被其他气体置换的状态下进行荧光X射线检测。通过在减压下进行荧光X射线的检测，可以抑制空气对X射线的吸收、以及从空气产生的荧光X射线，由此可以容易地进行试样S所含的轻元素的分析。此外，在X射线检测装置中，将X射线照射部3、X射线检测器4和准直器2等荧光X射线的检测所必需的机构全部配置在试样支承部1的下侧，并且试样S承载在试样支承部1上。由于没有妨碍试样S的承载和更换的结构物，所以使用者容易对试样S进行处理，X射线检测装置的便利性很高。在荧光X射线的检测结束、X射线照射部3和X射线检测器4不工作的状态下，X射线检测装置可以将准直器2的位置控制成窗口部24位于贯通孔11的正下方。由于窗口部24是通过使用丙烯酸板等透明构件构成的，所以窗口部24发挥配置在贯通孔11正下方的盖子的作用。例如，即使当X射线透射膜14破损时、或取下装拆部12来更换X射线透射膜14的情况下，通过窗口部24能防止试样S掉落。X射线透射膜14在荧光X射线检测结束后更换试样S时特别容易破损。通过进行在荧光X射线检测结束时使窗口部24位于贯通孔11的正下方的控制，可以防止在X射线透射膜14容易破损的情况下的试样S落下。另外，窗口部24也可以是不使用透明构件的孔。在该方式下，尽管不能防止试样S的落下，但是仍可以对试样S进行拍摄。另外，在本实施方式中，表示了通过准直器2将X射线照射部3所照射的X射线缩小的方式，但是X射线检测装置也可以采用通过准直器将从试样S产生的荧光X射线缩小的方式。此外，X射线检测装置还可以采用通过红外线等可见光以外的光拍摄试样S的方式。此外，在本实施方式中，作为取得试样S的光学图像的方法表示了对试样S进行拍摄的方法，但是X射线检测装置也可以通过其他的方法取得试样S的光学图像。例如，X射线检测装置可以是通过下述处理而能够观察试样S的方式，所述处理为：通过拍摄元件53将试样S的光学图像转换为电信号，根据拍摄元件53输出的电信号生成试样S的图像，在内部或外部的显示器上显示试样S的图像。