(57)【要約】【課題】Ｘ線検出器に用いられる比例計数管の芯線に堆積した遊離炭素を取り除く。【解決手段】比例計数管１に酸素ガスを導入するガス導入口１２と、酸素ガスを励起するための酸素ガス励起用電極１１を設けた。ガス導入口１２より比例計数管１の内部に酸素ガスを導入し、高周波電源１７から酸素ガス励起用電極１１に高周波電力を供給して酸素ガスを励起させる。すると、励起酸素が芯線１０の表面に堆積した遊離炭素と反応して二酸化炭素となるため、芯線１０の表面から炭素が取り除かれ、芯線のクリーニングが行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比例計数管を用いたＸ線検出器であって、
a)前記比例計数管に酸素ガスを導入するための酸素ガス導入手段と、
b)前記比例係数管の内部に設けられた酸素ガス励起用電極と、
を備えることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
さらに、
c)前記比例計数管の内部に設けられた、芯線とＸ線透過窓の間のガスの流れを遮断する隔壁扉、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項３】
前記隔壁扉は、ハンドル操作により回転可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検出器。
【請求項４】
前記隔壁扉は、スライド操作によりスライド可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は比例計数管を用いたＸ線検出器に関し、さらに詳しくは、比例計数管のクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の構造や特性を知る手段の一つとしてＸ線分析がある。Ｘ線分析に用いられる装置には、ＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalyser）、蛍光Ｘ線分析装置などがある。ＥＰＭＡでは分析対象となる試料（物質）に電子線を照射し、蛍光Ｘ線分析装置では、分析対象となる試料にＸ線を照射し、ともに試料から発生したＸ線を検出して分析する。
【０００３】
Ｘ線分析装置に用いられる検出器は、検出対象であるＸ線のエネルギーや計数率などによって適切な検出器が用いられる。比較的エネルギーが小さく、計数率も低い軟Ｘ線の検出には、ガスフロー型の比例計数管を用いた検出器（Flow Proportional Counter、以下「ＦＰＣ検出器」という）がよく用いられる。
【０００４】
ＦＰＣ検出器では、比例計数管の内部に、タングステンなどからなる芯線を通し、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒ、Ｎｅなどの希ガスとメタン（ＣＨ４）ガスの混合ガス（通常は、ＣＨ４が5〜10%、残りが希ガスである混合ガス。以下、「ＰＲガス」という）を流す。芯線と管の間に、芯線側が正の高電圧となるように電圧を印加した状態で管内にＸ線を照射すると、光電効果によりＰＲガスからＸ線のエネルギーに比例した数の電子が放出される。
【０００５】
放出された電子は、上記の電圧印加によって生じた電場により加速され、一部は芯線に到達するとともに、多くは途中でPRガスに衝突してそれらも電離させて次々と新たな電子を放出させる（なだれ現象）。その結果、光電効果により生じた電子の数よりも多くの電子が芯線に到達し、そこで電気パルスとして検出される。このような原理により、エネルギーの小さい軟Ｘ線に対しても、十分な検出感度が得られる（たとえば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2002-365370号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】副島啓義著「電子線マイクロアナリシス―走査電子顕微鏡、Ｘ線マイクロアナライザ分析法」日刊工業新聞社, 1987年2月28日, p.61
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＰＲガスの成分であるメタン(ＣＨ４)には炭素が含まれており、ＰＲガスから電子を放出させると、遊離炭素が生じて芯線の表面に付着する場合がある。そのため、検出器を使い続けると、遊離炭素が芯線の表面に堆積し、検出感度の低下やノイズの発生の原因となる。そこで従来は、適当な時期に芯線を交換していた。
【０００９】
しかしながら、芯線の交換には、ＦＰＣ検出器をＸ線分析装置から取り外した後、ＦＰＣ検出器を分解し、芯線を付け替えた後、ＦＰＣ検出器を再び組み立て、Ｘ線分析装置に取り付るといった作業が必要となり、手間が掛かる。また、分解・組み立て作業によって、ガスリークが生じてしまう恐れもあり、芯線の交換作業終了後には、入念にＸ線分析装置の動作確認を行う必要がある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、遊離炭素が表面に堆積したことによる芯線の交換作業を不要としたＸ線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係るＸ線検出器は、比例計数管を用いた検出器であって、
a)前記比例計数管に酸素ガスを導入するための酸素ガス導入手段と、
b)前記比例係数管の内部に設けられた酸素ガス励起用電極と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記のＸ線検出器では、酸素ガス導入手段により比例計数管の内部に酸素ガスを導入する。この酸素ガスは、比例計数管の内部に設けられた酸素ガス励起用電極に供給される電力により励起される。励起された酸素ガスは、芯線の表面に堆積した遊離炭素と反応して二酸化炭素（ＣＯ２）となるため、芯線の表面から炭素が取り除かれ、芯線のクリーニングが行われる。
酸素ガス励起用電極に供給する電力は、高周波電力であることが望ましいが、これに限らず、酸素ガスを励起できるものであればよい。
【００１３】
Ｘ線透過窓には、アルミニウムやベリリウムから成るフォイルを用いる場合もあるが、軟Ｘ線の場合には、透過窓による吸収をできるだけ低くするために、ポリプロピレン等から成る有機薄膜（厚さが例えば0.2μm程度）が用いられる。しかし、ポリプロピレンは酸化し易く、上述の芯線のクリーニングを行う都度、有機薄膜の強度が低化してしまう。
【００１４】
そこで、本発明に係るＸ線検出器においては、さらに、
c)前記比例計数管の内部に設けられた、芯線とＸ線透過窓の間のガスの流れを遮断する隔壁扉、
を備える構成とすることができる。
【００１５】
このような構成とすることで、芯線をクリーニングする際には隔壁扉を閉じ、Ｘ線透過窓に励起酸素（フリーラジカルとなった酸素分子やイオン化された酸素イオン等）が到達するのを防ぐことができる。
【００１６】
その場合、隔壁扉を回転可能に設け、ハンドル操作で開閉させるようにしても良いし、隔壁扉をスライド可能に設け、スライド操作で開閉させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るＸ線検出器では、比例係数管の内部で酸素ガスを励起して芯線をクリーニングするようにしたので、遊離炭素の堆積による芯線の交換作業が不要となった。そのため、Ｘ線検出器のメンテナンスに掛かる時間を短くすることができ、さらに、新たな芯線を用意する必要もないのでランニングコストも下がる。
また、比例計数管の内部に隔壁扉を設けてＸ線透過窓と芯線の間のガスの流れを遮断すれば、クリーニングの際に、Ｘ線透過窓に用いられる有機薄膜が酸素ガスにより酸化するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のＸ線検出器を示す図面。
【図２】ハンドルにより回転させて開閉させる隔壁扉を比例計数管の内部に設けたＸ線検出器を示す図面。
【図３】取っ手によりスライドさせて開閉させる隔壁扉を比例計数管の内部に設けたＸ線検出器を示す図面。
【図４】２枚扉構成の隔壁扉を比例計数管の内部に設けたＸ線検出器を示す図面。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のＸ線検出器を図面を参照しつつ説明する。ここでは、ガスフロー型の比例計数管を用いたＦＰＣ検出器について説明するが、ガス封入型の比例計数管であってもかまわない。
【００２０】
図１は、本発明のＸ線検出器の断面を示す。グラウンドに接続した金属の管をボディ１８とする比例計数管１の内部に、タングステンの芯線１０を通している。検出対象であるＸ線は、スリット１５及びポリプロピレンから成る有機薄膜１４を通り、ＦＰＣ検出器の内部に照射される。ガス導入口１２からはＰＲガスや後述の酸素ガスを導入し、ガス排出口１３より排出する。なお、有機薄膜１４は厚さが0.2μm程度しかなく、その強度を補うため、メッシュ（図示せず）により支えられている。
【００２１】
芯線１０は、絶縁体５０を介してボディ１８に固定されており、その一端は直流電源１９と接続されている。さらにそこからは、芯線１０で発生したパルス電圧を検出するためのパルス電圧検出部１６が、カップリングコンデンサを介して接続されている。
【００２２】
また、比例計数管１の内部には一対の酸素ガス励起用電極１１が設けられており、高周波電源１７が接続されている。酸素ガス励起用電極１１も、芯線１０と同様に絶縁体５０を介してボディ１８に固定されている。
【００２３】
さらに、このＸ線検出器にはガス導入口１２及びガス排出口１３が設けられている。ガス導入口１２は、図示しないが、バルブを介してガス源と接続され、ＰＲガス及び酸素ガスを含む種々のガスを選択し、比例計数管１の内部に導入する。一方、ガス排出口１３は、バルブ（図示しない）を介し、比例計数管１の内部のガスを外部に排出する。
【００２４】
Ｘ線を検出するには、ガス導入口１２よりＰＲガスを導入しガス排出口１３より排出するとともに、直流電源１９により芯線１０に直流高電圧を印加する。この状態で比例計数管１の内部にＸ線を照射すると、Ｘ線のエネルギーに比例したパルス電圧が芯線１０に生じるので、このパルス電圧をパルス電圧検出部１６で検出する。
【００２５】
このようにしてＸ線の検出を行うが、Ｘ線検出器を使い続けると、ＰＲガスから生じた遊離炭素が芯線１０の表面に堆積していく。そこで、適当な時期に、以下の手順で、芯線１０の表面に堆積した遊離炭素の除去（クリーニング）を行う。
【００２６】
はじめに、ガス導入口１２より比例計数管１の内部に酸素ガスを導入し、ＰＲガスをガス排出口１３より排出する。そうしてＰＲガスが酸素ガスに置換され、比例計数管１の内部が酸素ガスで満たされた後、ガス導入口１２及びガス排出口１３のバルブを閉じる。
【００２７】
次に、高周波電源１７から酸素ガス励起用電極１１への高周波電力の供給を開始する。これにより酸素ガスが励起され、励起酸素（フリーラジカルやイオン等）になる。すると、芯線１０の表面に堆積した遊離炭素が、励起酸素と反応して二酸化炭素となり、芯線１０の表面から取り除かれる。
【００２８】
そして、芯線１０の表面に堆積した遊離炭素が十分に取り除かれた後に、高周波電源１７から電極１１への高周波電力の供給を停止する。再びＸ線の検出を開始するには、ガス導入口１２よりＰＲガスを導入し、比例計数管１の内部にＰＲガスを流す。
【００２９】
このように芯線１０を交換せずにクリーニングすることで、Ｘ線検出器のメンテナンスに掛かる時間を短縮し、ランニングコストを下げることが可能となる。
【００３０】
しかしながら、有機薄膜１４を構成するポリプロピレン等は酸化し易く、また、有機薄膜１４の厚みは0.2μm程度と薄いため、上述のクリーニングを行うと、励起酸素ガスによりポリプロピレンが酸化し、有機薄膜１４の強度が低下してしまうことがある。
【００３１】
そこで、本発明のＸ線検出器の別の態様においては、比例係数管の内部に隔壁扉を設け、有機薄膜と芯線の間の励起酸素の流れを遮断できる構成とした。
【００３２】
図２は、隔壁扉を設けたＸ線検出器の断面を示す。このＸ線検出器では、比例計数管２の内部に隔壁扉２０を設け、隔壁扉２０にハンドル２１を取り付けている。この図では、隔壁扉２０は閉じた状態であるが、ハンドル２１を回すことで隔壁扉２０を開閉させることができる。ハンドル２１の回転軸とボディ１８の間はシール部材等で密閉されており（図示しない）、このことは、後に説明する図３、４に示したＸ線検出器においても同様である。
【００３３】
図２に示すＸ線検出器において、通常は、Ｘ線の検出を行うことができるように隔壁扉２０を開いた状態とするが、芯線１０をクリーニングする際は、隔壁扉２０を閉じた状態にする。すると、芯線１０と有機薄膜１４の間のガスの流れが隔壁扉２０により遮断されるため、励起酸素が有機薄膜１４に到達しない。このようにして有機薄膜１４を構成するポリプロピレン等の酸化を防ぎ、有機薄膜１４の強度が低下するのを防止できる。芯線１０のクリーニングが終了した後は、隔壁扉２０を再び開いた状態に戻す。
【００３４】
ここでは、隔壁扉２０をハンドル２１で開閉させる構成としたが、次のような構成としても良い。
【００３５】
図３に示すＸ線検出器は、比例計数管３の内部に隔壁扉３０を設け、隔壁扉３０に取っ手３１を取り付けている。このＸ線検出器では、取っ手３１を動かすことで、隔壁扉３０をスライドさせて開閉させるようになっている。
【００３６】
一方、図４に示すＸ線検出器では、比例計数管４の内部に２枚の扉４０a及び４０bから成る隔壁扉４０を設けている。このＸ線検出器では、各扉４０a及び４０bの回転軸４１を駆動部４２で駆動させて開閉させるようになっている。
【００３７】
これらの構成は、いずれも隔壁扉を容易に開閉させることができるものであり、芯線１０をクリーニングする際の作業時間の短縮につながる。
【符号の説明】
【００３８】
１〜４…比例計数管
１０…芯線
１１…酸素ガス励起用電極
１２…ガス導入口
１３…ガス排出口
１４…有機薄膜
１５…スリット
１６…パルス電圧検出部
１７…高周波電源
１８…ボディ
１９ …直流電源
２０、３０、４０…隔壁扉
２１…ハンドル
３１…取っ手
４１…回転軸
４２…モータ駆動部
５０…絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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