專(zhuān)利名稱(chēng)：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(guò)照射初級(jí)X射線到樣本上且檢測(cè)產(chǎn)生自樣本的熒光X射線對(duì)樣本進(jìn)行元素分析和組成分析。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，食物的鎘污染等變成一個(gè)問(wèn)題，且進(jìn)行了對(duì)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(cè)定)等，但除對(duì)于這樣的預(yù)處理以將樣本形成到溶液內(nèi)需要時(shí)間的事實(shí)之外存在問(wèn)題，即取決于操作者，測(cè)量結(jié)果中存在離差。由于此背景，作為替代ICP的測(cè)量方法，熒光X射線分析受到注意。熒光X射線分析中通過(guò)照射初級(jí)X射線到樣本且檢測(cè)生成的熒光X射線確定了在樣本中含有的元素的種類(lèi)和數(shù)量，且至今它已主要地利用在對(duì)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?yàn)闊晒釾射線具有元素所固有的強(qiáng)度和能量，可以通過(guò)檢測(cè)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(jí)X射線直接地照射到樣本則足夠，且存在的優(yōu)點(diǎn)是即使樣本未被預(yù)處理也能進(jìn)行測(cè)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(cè)的下限由以下表達(dá)式確定檢測(cè)下限＝3×(√背景強(qiáng)度/測(cè)量時(shí)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(cè)器中可獲得的X射線強(qiáng)度幅值。即，通過(guò)降低背景強(qiáng)度且進(jìn)一步升高靈敏度，檢測(cè)下限得以改進(jìn)，且實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)設(shè)備，它具有照射初級(jí)X射線到樣本的X射線源、檢測(cè)由被初級(jí)X射線照射到的樣本生成的熒光X射線的檢測(cè)器和具有多個(gè)濾波器部件的初級(jí)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(guò)由初級(jí)濾波器吸收具有多個(gè)能帶的初級(jí)X射線，且照射具有需要的能帶的初級(jí)X射線，可以降低背景強(qiáng)度，因此改進(jìn)檢測(cè)下限。
然而，已照射到樣本的初級(jí)X射線激發(fā)樣本以因此生成熒光X射線(初級(jí)熒光X射線)且被樣本散射到外圍作為初級(jí)散射射線。且在初級(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線之間的未被檢測(cè)器檢測(cè)到的一個(gè)部分因如下事實(shí)，即該部分照射到X射線源、檢測(cè)器的外部外圍面等，而生成了次級(jí)X射線。即，通過(guò)它在X射線源內(nèi)、檢測(cè)器的外部外圍面等散射的事實(shí)，生成了次級(jí)散射射線，且進(jìn)一步通過(guò)它激發(fā)形成了X射線源、檢測(cè)器的外部外圍面等的元素的事實(shí)，生成了次級(jí)熒光X射線。且二次生成的X射線的一個(gè)部分直接地或在樣本中再次散射且被檢測(cè)器檢測(cè)到。即，由于不同于最初待被檢測(cè)的初級(jí)熒光X射線的被附加地生成的不必要的X射線被檢測(cè)器檢測(cè)到的事實(shí)，進(jìn)入檢測(cè)器的X射線的數(shù)量(強(qiáng)度)增加。在如此的情況中，因?yàn)榇嬖谀鼙粰z測(cè)器檢測(cè)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(jí)X射線的強(qiáng)度，但能被檢測(cè)到的初級(jí)熒光X射線的強(qiáng)度也下降，使得存在檢測(cè)下限作為結(jié)果惡化的問(wèn)題。進(jìn)一步地，通過(guò)在檢測(cè)器的前面內(nèi)放置具有通孔的構(gòu)件(后文中稱(chēng)為準(zhǔn)直器)，雖然可以抑制進(jìn)入檢測(cè)器的X射線的數(shù)量，但因?yàn)閺臏?zhǔn)直器的通孔的孔壁生成的次級(jí)熒光X射線的大多數(shù)被檢測(cè)器檢測(cè)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(cè)的最初的初級(jí)熒光X射線的X射線。
此外，在計(jì)數(shù)電路中，因?yàn)樵诟郊拥厣傻腦射線不能作為分開(kāi)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(jì)數(shù)錯(cuò)誤(后文中稱(chēng)為堆積)。堆積在可獲得的譜上施加了兩個(gè)不利的影響。一個(gè)是能量分辨能力的惡化(譜的峰寬度變粗)。另一個(gè)是稱(chēng)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(cè)下限惡化。對(duì)于如此的問(wèn)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?yàn)檫@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(cè)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(shí)現(xiàn)，且提供了熒光X射線分析設(shè)備，其中通過(guò)降低附加地生成的且被檢測(cè)到的X射線改進(jìn)了檢測(cè)下限。
為解決以上的問(wèn)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(jí)X射線的X射線源，以及檢測(cè)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(jí)X射線已從X射線源照射到樣本時(shí)，從樣本生成的且通過(guò)準(zhǔn)直器的通孔的初級(jí)熒光X射線被檢測(cè)器檢測(cè)到，其中X射線源和檢測(cè)器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測(cè)器的被因在樣本內(nèi)初級(jí)X射線散射的事實(shí)所生成的初級(jí)散射射線和從樣本生成的初級(jí)熒光X射線照射到的被照射面被覆蓋以次級(jí)X射線降低層，從而降低了由初級(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線的照射生成的次級(jí)散射射線和次級(jí)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(jí)X射線激發(fā)樣本以因此生成初級(jí)熒光X射線時(shí)，其被樣本散射到外圍作為初級(jí)散射射線。初級(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線的一個(gè)部分通過(guò)準(zhǔn)直器的通孔且被檢測(cè)器檢測(cè)到。且因?yàn)楸粰z測(cè)到的初級(jí)熒光X射線具有樣本中含有的元素固有的能量，可以通過(guò)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?yàn)閄射線源布置為鄰接樣本，初級(jí)X射線有效地以高密度從X射線源照射而無(wú)衰減。另外，因?yàn)闄z測(cè)器也布置為鄰接樣本，生成的初級(jí)熒光X射線有效地以高密度被檢測(cè)到而無(wú)衰減。
另一方面，初級(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線的不通過(guò)通孔的一個(gè)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(jí)X射線降低層的事實(shí)，這些X射線被吸收到次級(jí)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(chēng)為次級(jí)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(shí)而二次生成的熒光X射線(后文中稱(chēng)為次級(jí)熒光X射線)。即，生成的次級(jí)散射射線和次級(jí)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(shí)而生成的散射射線(后文中稱(chēng)為三次散射射線)通過(guò)準(zhǔn)直器內(nèi)的通孔，且因此可能降低被檢測(cè)器檢測(cè)到的X射線的強(qiáng)度。因此，可以抑制來(lái)自附加地生成的X射線的增加，例如次級(jí)散射射線、次級(jí)熒光X射線和三級(jí)散射射線的增加的堆積，因此降低了背景。進(jìn)一步地，通過(guò)降低被檢測(cè)器檢測(cè)到的次級(jí)散射射線、次級(jí)熒光X射線和三級(jí)散射射線的強(qiáng)度，可以降低進(jìn)入到檢測(cè)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(jí)X射線的強(qiáng)度，藉此可以增加從樣本生成的初級(jí)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(jí)X射線降低層由這樣的元素形成，即該元素的從次級(jí)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(jí)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(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線照射到次級(jí)X射線降低層的事實(shí)，次級(jí)X射線降低層被激發(fā)，使得次級(jí)熒光X射線也從次級(jí)X射線降低層生成。然而，因?yàn)閺拇渭?jí)X射線降低層生成的次級(jí)熒光X射線在其能量上低于從被照射面生成的次級(jí)熒光X射線，從次級(jí)X射線降低層生成的次級(jí)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(duì)于作為測(cè)量目標(biāo)的初級(jí)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(jí)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(gè)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(guò)由基礎(chǔ)層和表面層的至少兩個(gè)層構(gòu)成，照射到被照射面的初級(jí)散射射線和初級(jí)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(guò)以表面層覆蓋基礎(chǔ)層，因?yàn)閺拇渭?jí)X射線降低層生成的次級(jí)熒光X射線的能量可以形成為更低的能量，所以從次級(jí)X射線降低層生成的次級(jí)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(duì)于作為測(cè)量目標(biāo)的初級(jí)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(jí)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(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線通過(guò)通孔且直接地進(jìn)入到檢測(cè)器內(nèi)，且它們的一個(gè)部分照射到通孔的孔壁。在此情況中，因?yàn)榇渭?jí)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(jí)熒光X射線，因此降低了進(jìn)入到檢測(cè)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(jí)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(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線吸收到次級(jí)X射線降低層，且因此可以降低再次照射到樣本的次級(jí)散射射線和次級(jí)熒光X射線。因此，可以降低因次級(jí)散射射線和次級(jí)熒光X射線在樣本內(nèi)散射的事實(shí)生成的三級(jí)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(cè)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(guò)以次級(jí)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(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線，因此降低附加地生成的X射線，例如次級(jí)散射射線和次級(jí)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(cè)器的計(jì)數(shù)的增加，可以相對(duì)于附加地生成的X射線增加可獲得的初級(jí)熒光X射線的強(qiáng)度，且提高靈敏度，因此做到對(duì)檢測(cè)下限的改進(jìn)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(shí)施例中檢測(cè)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(cè)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(shí)施例方式
圖1至圖4示出了涉及本發(fā)明的實(shí)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(gè)表面S1且照射初級(jí)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(cè)由樣本S生成的初級(jí)熒光X射線B的檢測(cè)器3。樣本S是固體的或具有流動(dòng)性的液體的，且封閉在由能夠透過(guò)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(jí)X射線A，初級(jí)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(shí)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(jí)X射線A通過(guò)的位置提供了初級(jí)濾波器5。初級(jí)濾波器僅吸收在從X射線源2照射的初級(jí)X射線A內(nèi)的特定能量的X射線。且通過(guò)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(guò)抑制因檢測(cè)到了除熒光X射線B外的X射線的事實(shí)導(dǎo)致的計(jì)數(shù)增加和背景強(qiáng)度增加而改進(jìn)檢測(cè)下限。
檢測(cè)器3可以檢測(cè)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(cè)器3的頂端部分3a。準(zhǔn)直器6抑制了進(jìn)入到檢測(cè)器3的X射線的計(jì)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(guò)X射線，且例如由Mo制成。進(jìn)一步地，次級(jí)濾波器8提供在準(zhǔn)直器6的通孔7的內(nèi)開(kāi)口7a內(nèi)，且已進(jìn)入到通孔7內(nèi)的X射線經(jīng)過(guò)次級(jí)濾波器8且被檢測(cè)器3檢測(cè)到。次級(jí)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(guò)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(cè)器3可以檢測(cè)特定能量的熒光X射線，且可以抑制待檢測(cè)的X射線的計(jì)數(shù)，因此提高檢測(cè)效率。
因初級(jí)X射線A從X射線源2照射到樣本S的事實(shí)，初級(jí)X射線A的一個(gè)部分被樣本S吸收、一個(gè)部分被樣本S散射且一個(gè)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(guò)準(zhǔn)直器6的通孔7以因此被檢測(cè)器3檢測(cè)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(jí)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(jí)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。基礎(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(jí)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(shí)，即在某些元素中，被照射的初級(jí)X射線的能量比生成了熒光X射線的元素的吸收截止點(diǎn)(absorption end)能量越高且越靠近吸收截止點(diǎn)能量，則通過(guò)從X射線源照射的初級(jí)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(jí)X射線的能量低于生成熒光X射線的元素的吸收截止點(diǎn)能量，則生成效率變成零(0)。
此處，Cu的K層的吸收截止點(diǎn)能量為8.98keV，且L層的吸收截止點(diǎn)能量為L(zhǎng)I的吸收截止點(diǎn)1.100keV，LII的吸收截止點(diǎn)0.953keV且LIII的吸收截止點(diǎn)0.933keV。
且在其中被照射到Cu的初級(jí)X射線的能量高于Cu的K層吸收截止點(diǎn)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(lái)自K層的熒光X射線的K射線比為來(lái)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(diǎn)能量且高于Cu的L層吸收截止點(diǎn)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(jí)X射線的能量低于L層的吸收截止點(diǎn)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(diǎn)能量為17.4keV，且L層的吸收截止點(diǎn)能量為L(zhǎng)I的吸收截止點(diǎn)2.88keV，LII的吸收截止點(diǎn)2.62keV且LIII的吸收截止點(diǎn)2.52keV。
因此，類(lèi)似于本實(shí)施例，通過(guò)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(jí)X射線降低層的基礎(chǔ)層10a的事實(shí)，在樣本內(nèi)生成的初級(jí)散射X射線和初級(jí)熒光X射線被次級(jí)X射線降低層的基礎(chǔ)層10a吸收，且通過(guò)激發(fā)了準(zhǔn)直器6的初級(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線降低的事實(shí)，次級(jí)熒光X射線和由準(zhǔn)直器6生成的次級(jí)熒光X射線降低。另外，由準(zhǔn)直器6生成的次級(jí)熒光X射線由再次通過(guò)次級(jí)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(jí)熒光X射線另外地被降低。通過(guò)以上過(guò)程，雖然降低了由準(zhǔn)直器6生成的次級(jí)熒光X射線和次級(jí)散射射線，作為替代，次級(jí)熒光X射線和次級(jí)散射射線從次級(jí)X射線降低層的基礎(chǔ)層10a生成。
然而，在其中初級(jí)散射射線和初級(jí)X射線的能量高于Mo的K層的吸收截止點(diǎn)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?yàn)閺拇渭?jí)X射線降低層的基礎(chǔ)層10a生成次級(jí)熒光X射線的生成效率變得低于當(dāng)不存在次級(jí)X射線降低層的基礎(chǔ)層10a時(shí)從準(zhǔn)直器6生成次級(jí)熒光X射線，所以可以降低次級(jí)熒光X射線。
以此，因次級(jí)X射線降低層由這樣的元素形成的事實(shí)，即該元素的從次級(jí)X射線降低層最大生成的熒光X射線的吸收截止點(diǎn)能量低于從覆蓋有次級(jí)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(diǎn)能量，在其中從樣本生成的初級(jí)熒光X射線和初級(jí)散射射線大于吸收截止點(diǎn)能量的情況中，可以有效地降低次級(jí)熒光X射線。
進(jìn)一步地，至于檢測(cè)器，雖然次級(jí)熒光X射線在直至它進(jìn)入到檢測(cè)元素內(nèi)的時(shí)間期間內(nèi)被吸收，次級(jí)熒光X射線的能量變得越低則被檢測(cè)到越困難。因此，類(lèi)似于涉及形成次級(jí)X射線降低層的元素的以上條件，通過(guò)使用次級(jí)X射線降低層的元素以降低由次級(jí)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(jí)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(jí)X射線降低層11也類(lèi)似地由基礎(chǔ)層11a和表面層11b兩層構(gòu)成。且類(lèi)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(jí)X射線降低層12由一個(gè)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(jí)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(yùn)行。如在圖1中示出，從X射線源2照射的初級(jí)X射線A通過(guò)初級(jí)濾波器5且照射到樣本S同時(shí)具有預(yù)先確定的立體角。在此情況中，因?yàn)閄射線源2布置為鄰接樣本S，初級(jí)X射線A可以以高密度無(wú)衰減地照射到樣本S。且至于已照射到樣本S的初級(jí)X射線A，它的一個(gè)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(chēng)為初級(jí)X射線)，且初級(jí)X射線A的一個(gè)部分被樣本S散射到外圍成為初級(jí)散射射線C。且初級(jí)熒光X射線B和初級(jí)散射射線C的一個(gè)部分通過(guò)準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測(cè)器3檢測(cè)到。在被檢測(cè)到的X射線中，從示出了初級(jí)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(cè)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(cè)到的X射線內(nèi)，檢測(cè)到作為特征X射線的初級(jí)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(gè)X射線的能帶內(nèi)連續(xù)地檢測(cè)到連續(xù)的X射線。此外，其他不通過(guò)準(zhǔn)直器6的通孔7的初級(jí)熒光X射線B和初級(jí)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(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1逐步地被構(gòu)成了次級(jí)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(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1的一個(gè)部分被吸收到表面層10b，且其他一個(gè)部分透過(guò)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(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1，它們的一個(gè)部分被吸收到基礎(chǔ)層10a。因?yàn)榛A(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(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1。最后，初級(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1的穿過(guò)基礎(chǔ)層10a的僅一個(gè)部分照射到通孔7的孔壁7a。即，通過(guò)被照射的初級(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1的許多被吸收到構(gòu)成了次級(jí)X射線降低層10的基礎(chǔ)層10a和表面層10b的事實(shí)，可以降低由在通孔7的孔壁7a內(nèi)的散射生成的次級(jí)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(shí)生成的次級(jí)熒光X射線E1的強(qiáng)度。此外，因?yàn)閺耐?的孔壁7a生成的次級(jí)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(jí)熒光X射線E2的強(qiáng)度。進(jìn)一步地，通過(guò)初級(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1被照射的事實(shí)，也激發(fā)了基礎(chǔ)層10a和表面層10b，使得次級(jí)熒光X射線E1從這些層的每個(gè)生成。然而，因?yàn)榛A(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(jí)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(jí)熒光X射線E1，通過(guò)在表面層10b內(nèi)被吸收將它降低。類(lèi)似于以上，通過(guò)通孔7的孔壁7a被覆蓋以次級(jí)X射線降低層10的事實(shí)，初級(jí)熒光X射線B1和初級(jí)散射射線C1被吸收，且可以降低生成的次級(jí)散射射線D1和次級(jí)熒光X射線E1的強(qiáng)度，且可以將生成的次級(jí)熒光X射線E1的能量形成為更低的能量。次級(jí)熒光X射線的能量為何形成為低能量的原因的一個(gè)是可以抑制附加地生成的次級(jí)熒光X射線的事實(shí)，因?yàn)橛沙跫?jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線生成的次級(jí)熒光X射線的能量越從初級(jí)散射射線和初級(jí)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(gè)是因?yàn)榭梢砸种聘郊拥厣傻拇渭?jí)熒光X射線的檢測(cè)的事實(shí)，因?yàn)閄射線的能量變得越低則檢測(cè)器的檢測(cè)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(jí)熒光X射線B2和初級(jí)散射射線C2類(lèi)似地在構(gòu)成了次級(jí)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(jí)散射射線D2和次級(jí)熒光X射線E2的強(qiáng)度，且次級(jí)熒光X射線E2可以形成為更低的能量。已生成的次級(jí)散射射線D2和次級(jí)熒光X射線E2再次被樣本S散射，使得生成了三級(jí)散射射線F。且雖然三級(jí)散射射線F的一個(gè)部分通過(guò)準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測(cè)到，但可以降低三級(jí)散射射線F的強(qiáng)度且使它是更低的能量。為何使三級(jí)散射射線的能量形成為低能量的原因是因?yàn)榭梢砸种聘郊拥厣傻娜?jí)散射射線的檢測(cè)，因?yàn)閄射線的能量變得越低則檢測(cè)器的檢測(cè)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(jí)熒光X射線B3和初級(jí)散射射線C3類(lèi)似地被次級(jí)X射線降低層12吸收。雖然次級(jí)X射線降低層12由一個(gè)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(lèi)似地，可以降低生成的次級(jí)散射射線D3和次級(jí)熒光X射線E3的強(qiáng)度且使得次級(jí)熒光X射線E3是低能量的。至于已生成的次級(jí)散射射線D3和次級(jí)熒光X射線E3，它們的一個(gè)部分直接地通過(guò)準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測(cè)器3檢測(cè)到。進(jìn)一步地，其他的一個(gè)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(gè)部分通過(guò)了準(zhǔn)直器6的通孔7且被檢測(cè)到，但因次級(jí)散射射線D3和次級(jí)熒光X射線E3的強(qiáng)度被降低且它們的能量低的事實(shí)，三級(jí)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(lèi)似于以上，通過(guò)以次級(jí)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(gè)生成的次級(jí)散射射線D和次級(jí)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(shí)生成的三級(jí)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(jí)熒光X射線B不同且?guī)?lái)了無(wú)用計(jì)數(shù)的增加。即，通過(guò)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(jì)數(shù)的增加以因此降低背景強(qiáng)度，且可以做到對(duì)檢測(cè)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(cè)量的情況的測(cè)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(jí)X射線降低層10、11和12的情況的測(cè)量結(jié)果。如在圖3和圖4中示出，可見(jiàn)事實(shí)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(jí)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?yàn)楸尘皬?qiáng)度被計(jì)數(shù)電路內(nèi)的堆積增加，峰Y1埋沒(méi)在背景內(nèi)，使得變得難于確認(rèn)初級(jí)熒光X射線B的精確的強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，通過(guò)降低附加地生成的X射線的強(qiáng)度，例如次級(jí)散射射線D、次級(jí)熒光X射線E和三級(jí)散射射線F，可以降低被檢測(cè)器檢測(cè)到的不必要的X射線的計(jì)數(shù)。且通過(guò)其中不必要的X射線的計(jì)數(shù)被降低的定量確定，可以增加初級(jí)X射線A的強(qiáng)度以因此增加從樣本生成的初級(jí)熒光X射線B的強(qiáng)度。因此，可以提高通過(guò)檢測(cè)器3獲得的初級(jí)熒光X射線B的強(qiáng)度，即靈敏度，因此另外地改進(jìn)檢測(cè)下限。
另外，在次級(jí)X射線降低層10和次級(jí)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(jí)熒光X射線B和初級(jí)散射射線C，且可以使得次級(jí)熒光X射線E的能量形成為相對(duì)于初級(jí)熒光X射線B的能量為更低的能量。
類(lèi)似于以上，通過(guò)將次級(jí)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(cè)下限且實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)器3已布置為鄰接樣本S的情況中，通過(guò)次級(jí)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(jì)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(cè)下限。
以上雖然通過(guò)參考附圖詳細(xì)地提及了本發(fā)明的實(shí)施例，但具體的構(gòu)造不限制于此實(shí)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(jì)修改等。
順便提及，在本實(shí)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(guò)在被由初級(jí)X射線A生成的初級(jí)散射射線C和初級(jí)熒光X射線B照射的至少部分內(nèi)提供次級(jí)X射線降低層，可以期待類(lèi)似的效果。進(jìn)一步地，雖然已使得次級(jí)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(jí)X射線降低層12由一個(gè)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(gè)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(shí)施例中，作為樣本S，雖然在例子中例舉了其中具有可流動(dòng)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(jí)濾波器5和次級(jí)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(shí)間可以切換的不同種類(lèi)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(jí)X射線的X射線源，以及檢測(cè)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(jí)X射線已從X射線源照射到樣本時(shí)，從樣本生成且通過(guò)準(zhǔn)直器的通孔的初級(jí)熒光X射線被檢測(cè)器檢測(cè)到，其中X射線源和檢測(cè)器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測(cè)器的被因在樣本內(nèi)初級(jí)X射線散射的事實(shí)所生成的初級(jí)散射射線和從樣本生成的初級(jí)熒光X射線照射到的被照射面被覆蓋以次級(jí)X射線降低層，從而降低了由初級(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線的照射生成的次級(jí)散射射線和次級(jí)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(jí)X射線降低層由這樣的元素形成，即該元素的從次級(jí)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(jí)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(jí)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(gè)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(xiàng)所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級(jí)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(xiàng)所述的熒光X射線分析設(shè)備，其中次級(jí)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(guò)降低附加地生成的且被檢測(cè)到的X射線而改進(jìn)了檢測(cè)下限。熒光X射線分析設(shè)備包括照射初級(jí)X射線的X射線源，以及檢測(cè)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(guò)檢測(cè)器檢測(cè)到因以初級(jí)X射線照射到樣本而從樣本生成的且通過(guò)準(zhǔn)直器的通孔的初級(jí)熒光X射線。X射線源和檢測(cè)器布置為鄰接樣本，且X射線源或檢測(cè)器的被因在樣本內(nèi)初級(jí)X射線散射的事實(shí)生成的初級(jí)散射射線和從樣本生成的初級(jí)熒光X射線所照射到的被照射面被覆蓋以次級(jí)X射線降低層，從而降低了由初級(jí)散射射線和初級(jí)熒光X射線的照射生成的次級(jí)散射射線和次級(jí)熒光X射線。
文檔編號(hào)G01N23/225GK101046455SQ200710091970
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
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