(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に照射するためのＸ線を出射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射によって前記試料から放出された蛍光Ｘ線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、
前記キャピラリー管の前記他端から出射された前記蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
前記キャピラリー管集合体は、前記キャピラリー管の前記一端の集合によって形成された一端面を有し、当該一端面は、前記試料が膜状に配置される試料配置面となっていることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、膜状に形成された前記試料が配置されることを特徴とする請求項１記載のＸ線分析装置。
【請求項３】
前記試料は、その少なくとも一部が前記キャピラリー管の前記一端から前記キャピラリー管内に入り込むように配置されることを特徴とする請求項２記載のＸ線分析装置。
【請求項４】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、前記試料が表面に形成された有機膜が配置されることを特徴とする請求項１記載のＸ線分析装置。
【請求項５】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、前記試料が内部に分散された有機膜が配置されることを特徴とする請求項１記載のＸ線分析装置。
【請求項６】
前記有機膜は、その少なくとも一部が前記キャピラリー管の前記一端から前記キャピラリー管内に入り込むように配置されることを特徴とする請求項４又は５記載のＸ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線の照射によって試料から放出された蛍光Ｘ線を検出するＸ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線分析装置として、特許文献１には、Ｘ線を出射するＸ線源と、試料を支持する試料台と、Ｘ線の照射によって試料から放出された蛍光Ｘ線を伝播するキャピラリー管集合体と、キャピラリー管集合体によって伝播された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備えるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２８０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載のＸ線分析装置にあっては、支持台によって支持された試料とキャピラリー管集合体とが空間的に離れているため、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能を向上させることができるＸ線分析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のＸ線分析装置は、試料に照射するためのＸ線を出射するＸ線源と、Ｘ線の照射によって試料から放出された蛍光Ｘ線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、キャピラリー管の他端から出射された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、キャピラリー管集合体は、キャピラリー管の一端の集合によって形成された一端面を有し、当該一端面は、試料が膜状に配置される試料配置面となっていることを特徴とする。
【０００７】
このＸ線分析装置では、キャピラリー管集合体の一端面が、試料が膜状に配置される試料配置面となっている。これにより、Ｘ線の照射によって試料から放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体に入射することになる。よって、このＸ線分析装置によれば、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【０００８】
ここで、キャピラリー管集合体の一端面には、膜状に形成された試料が配置されてもよいし、試料が表面に形成された有機膜が配置されてもよいし、又は試料が内部に分散された有機膜が配置されてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体の一端面に試料が膜状に配置されることになるので、Ｘ線の照射によって試料から放出された蛍光Ｘ線を効率良くキャピラリー管集合体に入射させることができる。
【０００９】
また、試料又は有機膜は、その少なくとも一部がキャピラリー管の一端からキャピラリー管５内に入り込むように配置されてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体の一端面から試料や有機膜がずれるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態のＸ線分析装置の構成図である。
【図２】図１のＸ線分析装置のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のＸ線分析装置の構成図である。
【図４】図３のＸ線分析装置のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【図５】図３のＸ線分析装置による試料の分析結果を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］
【００１３】
図１に示されるように、第１の実施形態のＸ線分析装置１は、構造や組成の分析対象となる試料Ｓが収容されるチャンバ２を備えている。チャンバ２には、出射部３ａがチャンバ２内に位置するようにＸ線管（Ｘ線源）３が固定されている。Ｘ線管３は、試料Ｓに照射するためのＸ線を出射部３ａから試料Ｓに向けて出射する。試料Ｓは、このＸ線の照射によって励起され、蛍光Ｘ線を放出する。なお、試料Ｓから放出される蛍光Ｘ線のエネルギーが低い場合や、大気中のガスや塵等による背景光を減少させたい場合には、チャンバ２内は、所定の真空度に真空引きされたり、ヘリウムや窒素等によってガス置換されたりする。
【００１４】
さらに、チャンバ２には、一端面４ａがチャンバ２内に位置しかつ他端面４ｂがチャンバ２外に臨むようにキャピラリー管集合体４が固定されている。キャピラリー管集合体４は、複数本のキャピラリー管５が束ねられて一体化されたものであり、円柱状を成している（直径１０ｍｍ程度、長さ２０ｍｍ程度）。キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、キャピラリー管５の一端５ａの集合（二次元配列）によって形成されており、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂは、キャピラリー管５の他端５ｂの集合（二次元配列）によって形成されている。キャピラリー管５は、ガラスからなる中空細管（内径５μｍ〜２０μｍ程度）であり、Ｘ線の照射によって試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線を一端５ａから他端５ｂに伝播する。
【００１５】
チャンバ２外には、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂと対向するようにＸ線検出器６が配置されている。Ｘ線検出器６は、例えばＣＣＤ等の二次元エリアセンサであり、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射された蛍光Ｘ線をキャピラリー管５ごとに（すなわち、各キャピラリー管５の二次元位置情報と共に）検出することができるようにフォトダイオードが二次元に配列された受光部を有している。
【００１６】
図２に示されるように、キャピラリー管集合体４の一端面４ａには、膜状に形成された試料Ｓ（例えば、薄くスライスされた生体試料（厚さ数μ〜数百μｍ））が直接配置されている。つまり、キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、試料Ｓが膜状に配置される試料配置面となっている。
【００１７】
以上のように構成されたＸ線分析装置１では、Ｘ線管３からＸ線が出射されて当該Ｘ線が試料Ｓに照射されると、試料Ｓが励起されて、試料Ｓから蛍光Ｘ線が放出される。この蛍光Ｘ線は、キャピラリー管集合体４の一端面４ａからキャピラリー管集合体４に入射した後、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射され、Ｘ線検出器６によって検出される。
【００１８】
以上説明したように、第１の実施形態のＸ線分析装置１においては、キャピラリー管集合体４の一端面４ａが、試料Ｓが膜状に配置される試料配置面となっている。具体的には、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに試料Ｓが直接配置されている。これにより、Ｘ線の照射によって試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体４に入射することになる。よって、第１の実施形態のＸ線分析装置１によれば、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【００１９】
なお、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに対する励起用Ｘ線（Ｘ線管３から出射されたＸ線）の入射角は、励起用Ｘ線の少なくとも一部が試料Ｓを透過してＸ線検出器６に到達しない角度であれば、励起用Ｘ線の利用効率を高める観点から、できる限り小さいことが好ましい。Ｘ線分析装置１では、各キャピラリー管５の中心線方向がキャピラリー管集合体４の長手方向となるようにキャピラリー管集合体４が形成されていることで、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに対する励起用Ｘ線の入射角をより小さくすることが可能となっている。
［第２の実施形態］
【００２０】
第２の実施形態のＸ線分析装置１は、試料Ｓの配置の仕方において、第１の実施形態のＸ線分析装置１と主に相違している。以下、第１の実施形態のＸ線分析装置１との相違点を中心に、第２の実施形態のＸ線分析装置１について説明する。なお、第１の実施形態のＸ線分析装置１では、キャピラリー管集合体４等が縦置きされていたのに対し、第２の実施形態のＸ線分析装置１では、キャピラリー管集合体４等が横置きされている。
【００２１】
図３及び図４に示されるように、キャピラリー管集合体４の一端面４ａには、試料Ｓ（例えば、薄くスライスされた生体試料（厚さ数μ〜数百μｍ））が有機膜Ｆ（例えば、パリレンやポリイミド等からなる薄膜（厚さ数μｍ程度））を介して配置されている。換言すれば、キャピラリー管集合体４の一端面４ａには、試料Ｓが表面に形成された有機膜Ｆが配置されている。つまり、キャピラリー管集合体４の一端面４ａは、試料Ｓが膜状に配置される試料配置面となっている。
【００２２】
また、図３に示されるように、Ｘ線検出器６は、単一のフォトダイオードが配置された受光部を有する０（零）次元センサである。キャピラリー管集合体４の他端面４ｂとＸ線検出器６との間には、ピンホール７ａが設けられたＸ線制限部材７が配置されている。キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射した蛍光Ｘ線は、ピンホール７ａによって絞られ、Ｘ線検出器６の受光部に到達する。Ｘ線検出器６及びＸ線制限部材７は、ピンホール７ａが各キャピラリー管５の他端５ｂと対向するように二次元に駆動させられる。これにより、Ｘ線検出器６は、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射された蛍光Ｘ線をキャピラリー管５ごとに（すなわち、各キャピラリー管５の二次元位置情報と共に）検出する。
【００２３】
以上説明したように、第２の実施形態のＸ線分析装置１においては、キャピラリー管集合体４の一端面４ａが、試料Ｓが膜状に配置される試料配置面となっている。具体的には、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに試料Ｓが有機膜Ｆを介して配置されている。これにより、Ｘ線の照射によって試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線が効率良くキャピラリー管集合体４に入射することになる。よって、第２の実施形態のＸ線分析装置１によれば、図５に示されるように、蛍光Ｘ線の検出強度や分解能を向上させることができる。なお、図５は、試料Ｓとして毛髪を用意し、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて毛髪中の元素分析を行った結果である。図５のグラフにおいて、横軸は蛍光X線エネルギー（ｋｅＶ）であり、縦軸はカウント数である。
【００２４】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに、試料Ｓ（例えば、金属、土、粉塵等の粉体試料（粒径〜数十μｍ程度））が内部に分散された有機膜Ｆ（例えば、パリレンやＰＭＭＡ等からなる薄膜（厚さは試料Ｓの粒径に応じて調整される）を配置してもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、キャピラリー管集合体４の一端面４ａに試料Ｓが膜状に配置されることになるので、Ｘ線の照射によって試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線を効率良くキャピラリー管集合体４に入射させることができる。
【００２５】
また、図１に示された試料Ｓの少なくとも一部や、図４及び図６に示された有機膜Ｆの少なくとも一部は、各キャピラリー管５の一端５ａから各キャピラリー管５内に入り込んでいてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体４の一端面４ａから試料Ｓや有機膜Ｆがずれるのを防止することができる。
【００２６】
また、Ｘ線検出器６は、フォトダイオードが一次元に配列された受光部を有する一次元ラインセンサであってもよい。この場合には、フォトダイオードの配列方向と略直交する方向にＸ線検出器６を駆動させることで、Ｘ線検出器６は、キャピラリー管集合体４の他端面４ｂから出射された蛍光Ｘ線をキャピラリー管５ごとに（すなわち、各キャピラリー管５の二次元位置情報と共に）検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１…Ｘ線分析装置、３…Ｘ線管（Ｘ線源）、４…キャピラリー管集合体、４ａ…一端面、４ｂ…他端面、５…キャピラリー管、５ａ…一端、５ｂ…他端、６…Ｘ線検出器、Ｓ…試料、Ｆ…有機膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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