荧光X射线分析装置的制作方法

本发明涉及一种能量色散型的荧光x射线分析装置，更详细地涉及一种能够对进行分析的荧光x射线的能量范围进行设定的荧光x射线装置。

背景技术：

1、荧光x射线分析装置向固体试样、粉状试样、液体试样照射激励x射线(一次x射线)，并通过分光器检测被所照射的一次x射线激励而放出的荧光x射线，由此进行该试样中包含的元素的定性、定量分析。这样的荧光x射线分析装置具有波长色散型和能量色散型这两种测定原理不同的装置。

2、其中，能量色散型的荧光x射线分析装置具有如下结构：通过半导体检测器等直接检测荧光x射线，之后进行按x射线能量e(波长λ)将输出信号进行分离的处理(例如，参照专利文献1、2)。

3、图4是示出以往的能量色散型的荧光x射线分析装置的结构的概要结构图。荧光x射线分析装置101具备x射线管10；能量色散型分光器30(也称作检测器30)；前置放大器41；由电容器c、电阻r构成的微分电路42；a/d转换器43；由波形转换数字滤波器61、峰检测部62、直方图存储器63构成并进行数字信号处理的x射线分析用的信号处理部160；以及控制x射线管10、能量色散型分光器30、信号处理部160等的cpu 150。在cpu 150连接有用于输入分析所需的设定、命令等的输入部151。

4、x射线管10向靶材施加高电压，并且向灯丝施加低电压，由此使从灯丝放射出的热电子撞击到靶材的端面，并将由此在靶材的端面产生的一次x射线射出到试样s。

5、检测器30在壳体的内部配置有检测荧光x射线的检测元件(例如锂漂移型si半导体检测器)。当被照射一次x射线而从试样s放出的荧光x射线入射于检测元件时，将该荧光x射线转换为与该荧光x射线的能量成比例的电荷量来进行检测。

6、由检测器30检测出的电荷量被发送到前置放大器41进行放大，并被转换为电压信号后输出。该输出电压信号为阶梯波状，阶梯波的每一级检测出一个荧光x射线(量子)，各级的高度(波高)表示x射线能量e(波长λ)。

7、由前置放大器41放大后的输出信号被发送到微分电路42。微分电路42将阶梯波转换为下述式(1)所示的微分波。通过像这样从阶梯波转换为微分波，相比于阶梯波，能够取得大的动态范围，能够实现高分辨率。

8、y＝exp(-nt/τ)＝an···(1)

9、其中，τ为rc时间常数，t为采样周期，n为样品数，a为时间常数(exp(-t/τ))。

10、a/d转换器43将作为模拟信号被输入的微分波转换为微分波数字信号，并输入到信号处理部160的波形转换数字滤波器61。

11、波形转换数字滤波器61针对被输入的微分波数字信号如图5所示的那样利用下述式(2)所示的传递函数进行处理，转换为梯形波数字信号。通过像这样将微分波数字信号转换为梯形波数字信号，能够准确地计算出峰的波高值(峰顶值)。

12、【数1】

13、

14、其中，在上述式中，m为梯形波顶时间(上边部分的时间)，n为梯形波上升/下降时间。

15、图6是示意性地示出输入到波形转换数字滤波器61的微分波数字信号和由波形转换数字滤波器61进行波形转换并输出的梯形波数字信号的波形图。当由检测器30以不规则的时间间隔检测到大小各种各样的信号时，经由前置放大器41、微分电路42、a/d转换器43，以不规则的时间间隔向波形转换数字滤波器61一个接一个地输入大小各种各样的微分波数字信号，并进行利用数字信号的处理，生成具有与各个微分波数字信号相应的波高值的梯形波数字信号。

16、峰检测部62检测梯形波数字信号的峰并获取峰的波高值(峰顶值)，每当检测到一个峰，就将与峰顶值相应的x射线能量e的计数值递增，并保存于直方图存储器63。

17、另一方面，预先由输入部151设定用于进行分析的荧光x射线的能量范围。cpu 150基于直方图存储器63中保存的数据，制作将横轴设为由输入部151设定的荧光x射线的能量范围、将纵轴设为根据计数值求出的元素的含有量(强度)的波高分布图(能量谱直方图)，并将其显示于未图示的显示画面。

18、现有技术文献

19、专利文献

20、专利文献1：日本特开2015-21957号公报

21、专利文献2：日本特开2020-51900号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在荧光x射线分析中，根据分析对象，既有分析小的能量范围的荧光x射线的情况，也有分析大的能量范围的荧光x射线的情况。因此，在能量色散型的荧光x射线分析装置101中，能够在进行分析时设定要进行分析的能量范围(测定范围)。具体地说，通过利用输入部151(例如显示有开关按钮的输入画面)进行的测定范围的切换操作，能够选择并设定0～20ev的能量范围和0～40ev的能量范围中的某一方。

3、另一方面，关于用于对由检测器30检测出的信号进行处理的从前置放大器41到信号处理部160的各部，无论作为分析对象的x射线能量范围如何，均使用相同的结构，关于前置放大器41的信号放大率g(增益g)，也与作为分析对象的x射线能量范围无关而始终设为相同的值，具体地说是将信号放大率g设定为“1倍”。

4、由前置放大器41以信号放大率g进行放大后的电压信号通过微分电路42被转换为微分波后被输入到a/d转换器43。此时，如果将前置放大器41的信号放大率g设定得大(例如“2倍”)，则输入到a/d转换器43的电压信号的变化量变大，测定灵敏度提高。

5、然而，由于a/d转换器43的输入电压具有可取入的上限电压值，因此当输入超过了最大输入电压的电压信号时，a/d转换器43发生饱和而无法取入信号。

6、图7是示意性地示出荧光x射线一个接一个地入射于检测器30时的前置放大器41的输出电压信号(阶梯波)和输入到a/d转换器43的电压信号(微分波)的波形图。为了使测定灵敏度提高，将前置放大器41的信号放大率g设定为大的值“2倍”，图7的(a)示出入射大量的小的x射线能量的荧光x射线的情况，图7的(b)示出入射大量的大的x射线能量的荧光x射线并发生饱和的情况。

7、在入射小的x射线能量的荧光x射线的情况下，由于各个阶梯波的波高小，阶梯波整体的电压变化也小，因此输入到a/d转换器43的微分波信号不会超过最大输入电压而发生饱和(图7的(a))。

8、另一方面，在入射大的x射线能量的荧光x射线的情况下，波高大的阶梯波一个接一个地产生，因此阶梯波整体的电压变化变大，与此相应地微分波信号也急剧地变大。因此，当将前置放大器41的信号放大率g设定得大时，a/d转换器43终究会超过最大输入电压而发生饱和(图7的(b))。

9、根据这样的理由，关于信号放大率g，设定即使在进行大的x射线能量的荧光x射线分析的情况下a/d转换器43也不会发生饱和这样的稍小的信号放大率g的值(“1倍”)。因而，在小的x射线能量范围的分析中，不能够提高s/n比，难以以足够的分辨率进行分析。

10、因此，本发明的目的在于提供一种能够根据分析对象而在更优选的条件下进行分析的荧光x射线分析装置。

11、用于解决问题的方案

12、为了解决上述问题而完成的本发明的荧光x射线分析装置具备：检测器，其检测从被照射激励x射线的试样放出的荧光x射线；前置放大器，其将来自所述检测器的检测信号放大来形成阶梯波信号；微分电路，其将所述阶梯波信号转换为微分波信号；a/d转换器，其将所述微分波信号转换为数字信号；信号处理部，其根据所述数字信号检测波高值，对该波高值进行辨别并进行计数，从而制作直方图；以及输入部，其设定用于进行分析的荧光x射线的能量范围，其中，所述荧光x射线分析装置基于所述直方图来制作所述设定的能量范围的能量谱，

13、所述前置放大器被设置为放大率不同的多个前置放大器能够进行切换，基于所述设定的能量范围中的最大能量来自动地选择所述前置放大器中的某一方。

14、在此，也可以设为，作为设定的荧光x射线的能量范围的最大能量而包括40kev或20kev。

15、发明的效果

16、根据本发明的荧光x射线分析装置，通过输入部设定用于进行分析的荧光x射线的能量范围。在作为分析对象的荧光x射线的能量范围小时，一个接一个地入射的x射线的能量为几kev左右，即使将前置放大器的信号放大率(增益)设定得大，发送到a/d转换器的微分波信号也不会超过a/d转换器的最大输入电压，能够稳定地进行测定。

17、另一方面，在作为分析对象的荧光x射线的能量范围大时，一个接一个地入射的x射线的能量可能大(例如rh的kα射线、sn的kα射线等)，当将前置放大器的信号放大率设定得大时，微分波信号超过a/d转换器的最大输入电压而成为饱和状态，产生无法进行分析的情况。

18、因而，预先以能够进行切换的方式设置有信号放大率不同的多个前置放大器，根据在进行分析时所输入设定的荧光x射线的能量范围，读出该设定的能量范围中包括的最大能量，基于该值，在不超过a/d转换器的最大输入电压的范围中所能够使用的信号放大率的前置放大器中自动地选择信号放大率较大的前置放大器。

19、由此，在进行包括x射线能量大的荧光x射线的分析时，能够防止a/d转换器成为饱和状态，在进行x射线能量小的荧光x射线的分析时，能够在将信号放大率设定得大而提高s/n比从而分辨率改善的条件下进行分析。对于测定者而言，仅通过设定用于进行分析的荧光x射线的能量范围，就能够自动地切换为适于分析的信号放大率的前置放大器，因此设定作业也不会增加。

20、在此，也可以设为，作为设定的荧光x射线的能量范围的最大能量而包括40kev或20kev。具体地说，例如可以设为能够将0～20ev、0～40ev设定为作为分析对象的x射线能量范围的输入部。