(57)【要約】【課題】８００℃以上という高い温度で試料を加熱しながら実プロセスと同様の雰囲気下でその場計測してＸ線分析することができるなど、より簡便な方法で実用可能なＸ線分析技術を提供する。【解決手段】Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、赤外線発熱部は、赤外線を受光する受光面を有し、Ｘ線照射部は、赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように赤外線発熱部の一部に設けられており、筒状胴体部は、内部にＸ線分析用セルを収納し、赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、封止部材は、筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有するＸ線分析用容器。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられているＸ線分析用セル。
【請求項２】
前記赤外線発熱部と前記Ｘ線照射部とが同一材料で一体化されている請求項１に記載のＸ線分析用セル。
【請求項３】
前記赤外線発熱部および前記Ｘ線照射部が、炭素系無機材料製または黒色セラミックス製である請求項１または請求項２に記載のＸ線分析用セル。
【請求項４】
前記Ｘ線照射部が、前記赤外線発熱部の前記受光面とは表裏をなす側に前記受光面とは交差する方向に突出して設けられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＸ線分析用セル。
【請求項５】
Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有するＸ線分析用容器。
【請求項６】
少なくとも一つの前記封止部材が、内部への吸気または排気が可能な吸排気口と、内部と外部とを電気的に接続可能な電気配線端部とを備えている請求項５に記載のＸ線分析用容器。
【請求項７】
前記筒状胴体部が、石英ガラス製である請求項５または請求項６に記載のＸ線分析用容器。
【請求項８】
前記赤外線窓部が、前記筒状胴体部の筒状側面に設けられた平板状の窓である請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のＸ線分析用容器。
【請求項９】
さらに、前記筒状胴体部の筒状側面を覆い、外部への放熱を抑制する断熱部材を備えている請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載のＸ線分析用容器。
【請求項１０】
さらに、前記筒状胴体部の筒状側面を覆い、外部に向けて放射される赤外線を内部に向けて反射する反射部材を備えている請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載のＸ線分析用容器。
【請求項１１】
Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射するＸ線分析用装置。
【請求項１２】
Ｘ線分析用装置を用いて試料をＸ線分析するＸ線分析方法であって、
前記Ｘ線分析用装置は、Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射し、
前記Ｘ線分析方法は、前記Ｘ線分析用セルのＸ線照射部に分析対象の試料を保持させる試料保持工程と、
前記Ｘ線分析用セルの前記受光面に向けて前記赤外線照射装置により赤外線を照射して前記Ｘ線照射部に保持された前記試料を加熱する試料加熱工程と、
加熱された前記試料に向けて一方の前記Ｘ線窓部の外部からＸ線を照射するＸ線照射工程と、
前記試料を透過して他方の前記Ｘ線窓部から前記Ｘ線分析用容器の外部に出射されたＸ線を解析して前記試料を分析する試料分析工程とを備えているＸ線分析方法。
【請求項１３】
前記試料保持工程と前記試料加熱工程との間に、前記Ｘ線分析用容器内に所望のガスを供給し、前記Ｘ線分析用容器内のガス雰囲気を所望のガス雰囲気にするガス雰囲気調整工程を備えている請求項１２に記載のＸ線分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い温度で試料を加熱しながら試料の状態をＸ線分析するＸ線分析用セル、Ｘ線分析用容器、Ｘ線分析用装置およびＸ線分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線分析は、材料を非破壊で分析する手段として広く用いられており、ユーザーの種々の要求に応えるため種々の観点から技術の向上が図られている。
【０００３】
このようなＸ線分析技術の一例として、溶融塩めっきにおけるＸ線分析が挙げられる（例えば、非特許文献１、２、特許文献１）。具体的には、近年、めっきを利用した構造体が製品化され、より高強度な材料としてＴｉ、Ｔａ、Ｗなどの利用が期待されており、これらの材料を利用するための重要な技術として溶融塩めっきが提案されており、その際にＸ線分析が使用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】飯原順次、新田耕司、上村重明、斎藤吉広、山口浩司、野平俊之、「タングステンめっき用溶融塩浴中のタングステンイオンのその場状態解析」、サンビーム年報・成果集、ｖｏｌ．１  ２０１１、２０１２年３月発行
【非特許文献２】篠田弘造、藤枝俊、佐藤修彰、石井翼、「溶融塩電解法による廃棄物からのレアメタル回収を目指したＸＡＦＳによる溶融塩構造評価」、平成２６年度  ＳＰｒｉｎｇ−８  産業新分野支援課題・一般課題（産業分野）実施報告書（２０１４Ａ）、２０１５年２月２７日発行
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−１５０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した溶融塩めっきのように、常温だけでなく加熱を必要とする工業的プロセスにおけるＸ線分析においては、近年、所謂「その場測定」、即ち、８００℃以上などのより高い温度で実プロセスと同様の雰囲気下でのＸ線分析が求められるようになってきており、さらなる分析技術の向上が求められている。
【０００７】
しかしながら、非特許文献１では、２５０℃程度が加熱温度の上限となっており、上記８００℃以上には遠く及ばない。また、試料に対して通電することによりメッキを行うことはできるものの、試料が密封されているため、メッキ時、試料から水分やガスが発生したとしてもこれらを除去することができず、実プロセスに沿ったガスフローを実施して分析するということができない。
【０００８】
そして、非特許文献２では、加熱温度が５００℃であり、上記８００℃以上には及ばない。また、測定用グラファイトセルに試料を密封しているため、試料に対して通電することもできず、試料から水分やガスが発生したとしてもこれらを除去することができない。
【０００９】
また、特許文献１では、試料に直接赤外線を照射して加熱しているため、ＷＯ３やＮａ２ＷＯ４などのように赤外線を吸収しにくい試料では発熱しにくく、十分な高温を得ることができない。
【００１０】
そこで、８００℃以上という高い温度で試料を加熱しながら実プロセスと同様の雰囲気下でその場計測してＸ線分析することができるなど、より簡便な方法で実用可能なＸ線分析技術を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係るＸ線分析用セルは、
外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられているＸ線分析用セルである。
【００１２】
本発明の一態様に係るＸ線分析用容器は、
Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有するＸ線分析用容器である。
【００１３】
本発明の一態様に係るＸ線分析用装置は、
Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射するＸ線分析用装置である。
【００１４】
本発明の一態様に係るＸ線分析方法は、
Ｘ線分析用装置を用いて試料をＸ線分析するＸ線分析方法であって、
前記Ｘ線分析用装置は、Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射し、
前記Ｘ線分析方法は、前記Ｘ線分析用セルのＸ線照射部に分析対象の試料を保持させる試料保持工程と、
前記Ｘ線分析用セルの前記受光面に向けて前記赤外線照射装置により赤外線を照射して前記Ｘ線照射部に保持された前記試料を加熱する試料加熱工程と、
加熱された前記試料に向けて一方の前記Ｘ線窓部の外部からＸ線を照射するＸ線照射工程と、
前記試料を透過して他方の前記Ｘ線窓部から前記Ｘ線分析用容器の外部に出射されたＸ線を解析して前記試料を分析する試料分析工程とを備えているＸ線分析方法である。
【発明の効果】
【００１５】
簡便な方法で高温でのその場測定を可能とする、Ｘ線分析用セル、Ｘ線分析用容器、Ｘ線分析用装置およびＸ線分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用セルを示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線分析用セルを示す平面図である。
【図３】図１に示すＸ線分析用セルにおけるＸ線照射部の温度低下を説明する図である。
【図４】図１に示すＸ線分析用セルにおける赤外線発熱部の温度とＸ線照射位置の温度との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用セルの他の一例を示す斜視図である。
【図６】図５に示すＸ線分析用セルにおけるＸ線照射部の温度低下を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用容器の一部を示す斜視図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用セルを載置する台座の斜視図である。
【図８Ｂ】Ｘ線分析用セルを台座に載置する方法を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用容器全体の斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るＸ線分析用装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態において、筒状胴体部の筒状側面が耐熱布で覆われている様子を示す模式図である。
【図１２】図５に示すＸ線分析用セルが収納されたＸ線分析用装置の一部を示す斜視図である。
【図１３】Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析を説明する図である。
【図１４】Ｘ線吸収分光（ＸＡＦＳ）分析におけるＸＡＮＥＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１５】Ｘ線吸収分光（ＸＡＦＳ）分析におけるＥＸＡＦＳスペクトルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１８】
（１）本発明の一態様に係るＸ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられているＸ線分析用セルである。
【００１９】
本態様に係るＸ線分析用セルにおいては、外部から照射された赤外線を受光面で受光、吸収して発熱する赤外線発熱部が設けられている。そして、Ｘ線照射部が赤外発熱部に接続して設けられている。このため、赤外線発熱部からＸ線照射部へ熱を効率的に伝達させることができ、Ｘ線照射部を短時間で極めて高い温度まで加熱することができる。
【００２０】
（２）前記Ｘ線分析用セルは、前記赤外線発熱部と前記Ｘ線照射部とが同一材料で一体化されていることが好ましい。
【００２１】
赤外線発熱部とＸ線照射部とが同一材料で一体化されている場合には、優れた耐サーマルショック性を発揮することができ、試料にＸ線を照射して行うＸ線分析に際して、加熱と冷却を繰返しても、亀裂等の破損が発生する恐れがなくなり、優れた耐久性を発揮することができる。ここで、一体化とは、他の部材を介在することなく連続した物体として構成されていることを言い、同一の材料から切り出されて加工されていたり、同一の材料を型に入れて成形されていることが強度の観点から好ましい。
【００２２】
（３）前記Ｘ線分析用セルは、前記赤外線発熱部および前記Ｘ線照射部が、炭素系無機材料製または黒色セラミックス製であることが好ましい。
【００２３】
Ｘ線分析用セルの素材としては、照射された赤外線の吸収率が高い一方でＸ線の透過率が高いことに加えて、熱伝導性に優れた材料が好ましい。このような材料としては、炭素系無機材料または黒色セラミックスが好ましい。炭素系無機材料としては、グラファイト（Ｃ）および炭化珪素（ＳｉＣ）が好ましく、黒色セラミックスとしては黒色ダイヤモンドが好ましい。これらの材料の内、グラファイト（Ｃ）や炭化珪素（ＳｉＣ）は、耐久性や加工性にも優れており、容易に、赤外線発熱部とＸ線照射部が一体化されたＸ線分析用セルを作製することができるため特に好ましい。
【００２４】
（４）前記Ｘ線分析用セルは、前記Ｘ線照射部が、前記赤外線発熱部の前記受光面とは表裏をなす側に前記受光面とは交差する方向に突出して設けられていることが好ましい。
【００２５】
Ｘ線照射部が赤外線発熱部の受光面とは表裏をなす側で受光面と交差する方向に突出して設けられている場合、赤外線照射装置の赤外線出射端を赤外線発熱部の受光面に近づけて赤外線を照射することが可能となるため、赤外線発熱部をより効率的に発熱させることができ、Ｘ線照射部への熱伝導もより効率的に行うことができる。また、Ｘ線照射部へのＸ線の照射方向が赤外線の照射方向とは一致しないため、装置の構成と配置が比較的容易になる。
【００２６】
（５）本発明の一態様に係るＸ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有するＸ線分析用容器である。
【００２７】
本態様に係るＸ線分析用容器は、筒状胴体部にＸ線分析用セルが収納されており、このＸ線分析用セルは試料を効率的に加熱することができる。また、試料が外部環境の影響を受けることもない。このため、溶融塩浴の温度まで加熱された溶融塩などの試料を精度高く分析することができる。
【００２８】
そして、Ｘ線分析用セルが収納された筒状胴体部は両端が開口しており、開口部が封止部材によって封止されている。
【００２９】
また、この両端の封止部材にはＸ線分析用セルに保持された試料に向けて照射させるためのＸ線窓部、および試料を透過したＸ線を外部照射させるためのＸ線窓部が設けられている。
【００３０】
Ｘ線分析用セルをこのように、筒状胴体部内に収納して封止することにより、封止したままで試料にＸ線を照射し、試料を透過したＸ線を出射させることができる。
【００３１】
そして、このようなＸ線分析容器を用いた場合、高温に加熱された試料を外部環境に影響されることなく精度高くＸ線分析することができる。
【００３２】
（６）前記Ｘ線分析用容器は、少なくとも一つの前記封止部材が、内部への吸気または排気が可能な吸排気口と、内部と外部とを電気的に接続可能な電気配線端部とを備えていることが好ましい。
【００３３】
封止部材が容器内部への吸気または排気が可能な吸排気口を備えていることにより、Ｘ線分析用容器内を所望のガス雰囲気にすることができる。このように吸排気口から雰囲気ガスを供給しながら排気することにより、試料がＸ線分析用容器に密閉されず、高温でのＸ線分析時に試料から水分やガスが発生しても容易に外部へ除去することができる。
【００３４】
また、容器内部と外部とを電気的に接続可能な電気配線端部を備えていることにより、例えば温度センサーや電気化学的操作用電極などを容易に装着することができる。これらの結果、より簡便に実プロセスに沿ったその場計測が可能となる。なお、ここでいう電気化学的操作用電極とは、電解めっき用の電極など電気化学的操作に使用される各種の電極をいう。
【００３５】
（７）前記Ｘ線分析用容器は、前記筒状胴体部が、石英ガラス製であることが好ましい。
【００３６】
石英ガラスは、赤外線の透過性に優れているため、Ｘ線分析用容器の外部に配置された赤外線照射装置から発せられた赤外線を、効率よくＸ線分析用セルの赤外線発熱部の受光面へ向けて照射することができる。また、石英ガラスは耐熱性にも優れている。
【００３７】
（８）前記Ｘ線分析用容器は、前記赤外線窓部が、前記筒状胴体部の筒状側面に設けられた平板状の窓であることが好ましい。
【００３８】
このような平板状の窓を設けることにより、赤外線照射装置の赤外線出射端をＸ線分析用セルの受光面に所定の距離まで近づけることが可能となる。このような距離は、赤外線照射装置の赤外線出射端からの赤外線の広がりを考慮して、出射された赤外線の全てが受光面に照射される距離であることが好ましい。このような距離に赤外線出射端を近づけることにより、赤外線を無駄なく受光面へ向けて照射することができる。また、赤外線発熱部を大きくしなくてよいため、赤外線発熱部からの放熱が抑制される。
【００３９】
（９）前記Ｘ線分析用容器は、さらに、前記筒状胴体部の筒状側面を覆い、外部への放熱を抑制する断熱部材を備えていることが好ましい。
【００４０】
筒状胴体部の筒状側面を断熱部材で覆うことにより、Ｘ線分析用セルとその周辺の加熱部分から外部空間への放熱を抑制することができ、より効率的な加熱ができる。
【００４１】
（１０）また前記Ｘ線分析用容器は、さらに、前記筒状胴体部の筒状側面を覆い、外部に向けて放射される赤外線を内部に向けて反射する反射部材を備えていることが好ましい。
【００４２】
筒状胴体部の筒状側面を反射部材で覆うことにより、外部に向けて放射される赤外線を内部に向けて反射させて、Ｘ線照射部をさらに昇温することができる。
【００４３】
なお、断熱部材が反射部材を兼ねていると、Ｘ線照射部をさらに昇温することができ、好ましい。断熱部材の内周面に反射部材を貼り合わせるなどして積層一体化する場合や、素材自体が断熱性能と反射性能を併せ持っている場合が考えられる。
【００４４】
（１１）本態様に係るＸ線分析用装置は、Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射するＸ線分析用装置である。
【００４５】
本態様に係るＸ線分析用装置は、Ｘ線分析用セルが収納されたＸ線分析用容器を備えているため、試料を効率的に加熱することができ、また、Ｘ線を観測する際に、赤外線の影響を受けることがない。この結果、溶融塩浴の温度まで加熱された溶融塩などを精度高くＸ線分析することができる。
【００４６】
（１２）本発明の一態様に係るＸ線分析方法は、Ｘ線分析用装置を用いて試料をＸ線分析するＸ線分析方法であって、
前記Ｘ線分析用装置は、Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射し、
前記Ｘ線分析方法は、前記Ｘ線分析用セルのＸ線照射部に分析対象の試料を保持させる試料保持工程と、
前記Ｘ線分析用セルの前記受光面に向けて前記赤外線照射装置により赤外線を照射して前記Ｘ線照射部に保持された前記試料を加熱する試料加熱工程と、
加熱された前記試料に向けて一方の前記Ｘ線窓部の外部からＸ線を照射するＸ線照射工程と、
前記試料を透過して他方の前記Ｘ線窓部から前記Ｘ線分析用容器の外部に出射されたＸ線を解析して前記試料を分析する試料分析工程とを備えているＸ線分析方法である。
【００４７】
本態様に係るＸ線分析方法は、Ｘ線分析用セルを備えたＸ線分析用装置を用いてＸ線分析することにより、溶融塩浴の温度まで加熱された溶融塩などを精度高く分析することができる。
【００４８】
（１３）前記Ｘ線分析方法は、前記試料保持工程と前記試料加熱工程との間に、前記Ｘ線分析用容器内に所望のガスを供給し、前記Ｘ線分析用容器内のガス雰囲気を所望のガス雰囲気にするガス雰囲気調整工程を備えていることが好ましい。
【００４９】
このようなガス雰囲気調整工程を設けることにより、実プロセスと同様のガス雰囲気下のその場計測で高い精度のＸ線分析を行うことができる。なお、具体的なＸ線分析方法としては、Ｘ線吸収分光によるＸ線分析およびＸ線回折によるＸ線分析を挙げることができる。
【００５０】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明を実施形態に基づき、図面を参照して説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５１】
［１］Ｘ線分析用セル
１．Ｘ線分析用セルの構成
Ｘ線分析用セルは、赤外線発熱部とＸ線照射部とを備え、Ｘ線照射部が赤外線発熱部の一部に接続されるように設けられている。なお、以下では、Ｘ線照射部が、赤外線発熱部の受光面とは表裏をなす側に受光面とは交差する方向に突出して設けられているＸ線分析用セルを例に挙げて説明する。このようなＸ線分析用セルとしては、図１、図２に示す平面視でＴ字形状のＸ線分析用セルが挙げられる。
【００５２】
図１は本実施形態に係るＸ線分析用セルの斜視図、図２は平面図である。図１、図２に示すように、本実施形態のＸ線分析用セル１は赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂとを備えている。Ｘ線照射部１ｂは赤外線発熱部１ａの反対側の面の中央部から赤外線発熱部１ａと直交するように突出して設けられて、全体として平面視でＴ字形状に形成されている。本例では、Ｘ線照射部１ｂと赤外線発熱部１ａとが同一材料で連続して形成されることで一体化されている。
【００５３】
赤外線発熱部１ａは、矢印方向から照射された赤外線を受光面で受光、吸収することにより発熱する。そして、Ｘ線照射部１ｂが赤外線発熱部１ａに接続して設けられている。このため、赤外線発熱部１ａからＸ線照射部１ｂへ熱を効率的に伝達させることができ、Ｘ線照射部１ｂを短時間で８００℃以上という極めて高い温度まで加熱することができる。
【００５４】
そして、Ｘ線分析用セル１を上記のような構成とすることにより、赤外線発熱部１ａに邪魔されることなく、Ｘ線照射部１ｂに対して垂直にＸ線を照射することができる。また、このような形状のＸ線分析用セル１は設計の自由度も高く、加工が容易である。
【００５５】
赤外線発熱部１ａの素材としては、照射された赤外線の吸収性が高くて短時間で高温になり、さらに熱伝導性がよい材料が好ましい。
【００５６】
また、本実施形態においては、試料に直接赤外線を照射せず、赤外線発熱部１ａで発熱させて、その熱をＸ線照射部１ｂに伝えているため、Ｘ線照射部１ｂのサイズを小さくでき、Ｘ線分析用セル１の小型化を図ることができる。具体的には、赤外線発熱部１ａおよびＸ線照射部１ｂを一辺が２０ｍｍ程度の矩形サイズに小型化できる。なお、赤外線発熱部１ａの形状は、照射された赤外線の全てを受光可能な形状が最も好ましく、図１、図２では長方形状の平板としているが、例えば、照射される赤外線の出射形状に合わせて円形であってもよい。一方、赤外線発熱部１ａが広すぎると、赤外線発熱部１ａが放熱に寄与してしまうため、赤外線が照射されない面は少ない程好ましい。
【００５７】
本実施形態の場合、Ｘ線照射部１ｂの上部には分析用の試料を保持するための凹溝１ｃが設けられており、この凹溝１ｃに充填、保持された試料が赤外線発熱部１ａから伝達された熱によって加熱されることにより、簡単な構造でありながらも８００℃以上という高温まで加熱することができ、溶融塩の状態や金属の溶融状態などを凹溝１ｃ内に再現することができる。なお、このような凹溝加工は容易であり、加工に際してコストの上昇も招かない。
【００５８】
なお、試料の保持は、上記したＸ線照射部１ｂに凹溝１ｃを設けることに限定されるものではなく、石英ガラス製やダイヤモンド製の部材に試料を収容してＸ線照射部１ｂ上に直接載置してもよい。このような構成であっても、部材に収容された試料を極めて高い温度まで加熱することができる。
【００５９】
そして、溶融塩などの状態が再現された試料に対してＸ線照射部の厚み方向からＸ線を照射し、透過Ｘ線を分析することにより、高い精度でＸ線分析することができる。このとき、凹溝１ｃや試料が収容された部材の上側が開放されていると、試料から水分やガスが発生した場合でもこれらを系外に排除することができ、Ｘ線分析用セルの周囲を所望の雰囲気ガスで満たすことができる。この結果、溶融塩の状態や金属の溶融状態などを凹溝１ｃ内や試料が収容された部材内に容易に再現させて、実プロセスに沿ったガス雰囲気下でその場計測しながらＸ線分析することができる。
【００６０】
本実施形態においては、図１および図２に示すように、赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂが互いに直交する方向に配置されて、それぞれの正面から赤外線、Ｘ線が照射されるようになっている。しかし、赤外線源、Ｘ線源、Ｘ線受光装置の配置位置などの関係で赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂが直角以外の角度で交差していても、試料を透過したＸ線をＸ線受光装置で正確に受光することができれば問題ない。
【００６１】
そして、凹溝１ｃのサイズは、十分な分析感度を得るために必要な光路長（分析試料内を通過するＸ線の光学的な距離）ｌおよびＸ線の照射面積の大きさ等に基づいて適宜決定される。また、Ｘ線照射部１ｂの厚みｔは、透過Ｘ線の検出感度（Ｘ線の減衰）とＸ線照射部１ｂの透過性、熱伝導性を考慮して適宜決定される。例えば、Ｘ線照射部１ｂの厚みを薄くした場合にはＸ線の減衰が抑制されて検出感度が向上するが、一方で厚みの不足によってＸ線照射部１ｂへの熱の伝達量が低下する。また、試料を保持する凹溝１ｃの体積を十分に確保することができなくなる。
【００６２】
具体的な一例として、Ｘ線の光路長ｌが１ｍｍ程度の場合、Ｘ線の照射面の大きさは一般的には１ｍｍ角程度であるため、凹溝のサイズはこれより少し大きい大きさに設定され、Ｘ線照射部１ｂの厚みは２ｍｍ程度に設定される。
【００６３】
２．Ｘ線分析用セルの材質
前記したように、赤外線発熱部１ａの素材としては、照射された赤外線の吸収性が高く、受光面を短時間で所定の温度まで加熱可能な材料が好ましく、Ｘ線照射部１ｂの素材としては、加熱された赤外線発熱部１ａからの熱伝導性に優れており、試料を短時間で所定の温度まで加熱可能であると共に、照射されたＸ線の透過性に優れる材料が好ましい。
【００６４】
赤外線照射による加熱については、以下のことが分っている。即ち、白色セラミックスに比べて、黒色セラミックスが赤外線をよく吸収して速く昇温し、到達温度も高い。一方、透明石英ガラスは、昇温が遅く、到達温度も低い。また、黒色セラミックスと黒色セラミックスの前に透明石英ガラスを置いた材料とを比較すると、黒色セラミックスの前に透明石英ガラスを置いた材料の方が昇温が遅く、到達温度も低いが、両者の差は小さく、赤外線照射装置の出射端（ロッド）からの距離が１０ｍｍ以下の場合には、黒色セラミックスの前に透明石英ガラスを置いた材料であっても到達温度は９００℃を超えており、透明石英ガラスを通して赤外線を照射した場合でも十分な高温が得られることが分かっている。
【００６５】
上記のような優れた昇温性を示す黒色セラミックスの他に炭素系無機材料も優れた昇温性を示す。
【００６６】
炭素系無機材料としては、グラファイト（Ｃ）および炭化珪素（ＳｉＣ）が好ましく、黒色セラミックスとしては黒色ダイヤモンドが好ましい。
【００６７】
これらの内でも、グラファイト（Ｃ）および炭化珪素（ＳｉＣ）は耐久性や加工性に優れているため、赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂの両方にこれらの物質を用いることにより、赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂとが一体化されたＸ線分析用セル１を容易に製造することができる。
【００６８】
また、ダイヤモンドの表面がグラファイトで覆われている材料を用いることもできる。このような材料は昇温性と熱伝導性を併せ持つことから好ましい。
【００６９】
３．Ｘ線照射部への加熱の促進と均熱性向上
上記においては、Ｘ線分析用セル１がＴ字状に形成されて、赤外線発熱部１ａが１つしか設けられていないが、赤外線発熱部１ａが１つだけの場合、Ｘ線照射部１ｂへの伝熱は赤外線発熱部１ａ側からのみ行われるため、Ｘ線照射部１ｂの先端部に行くにつれて温度が低下する傾向があり、Ｘ線照射部１ｂ全体としての均熱性に問題が発生する恐れがある。
【００７０】
そこで、赤外線発熱部１ａからの熱がＸ線照射部１ｂの凹溝１ｃに充填された試料にどの程度伝えられているのかを測定した。
【００７１】
図３は、このＴ字状のＸ線分析用セル１におけるＸ線照射部１ｂの温度低下を測定する際の装置構成（上段）とＸ線照射部１ｂにおける温度分布とをイメージとして示す（下段）図である。
【００７２】
図３において、制御用熱電対１２は、Ｘ線分析用セル１にネジ止めされている。なお、ネジ１３には、Ｘ線分析用セル１との熱膨張により緩みや締まりに伴う歪や割れの発生を防止するために、Ｘ線分析用セルと同じ材質で作られたネジを用いる。
【００７３】
上記したように、赤外線発熱部１ａが１つだけの場合、Ｘ線照射部１ｂへの伝熱は赤外線発熱部１ａ側からのみ行われるため、図３下段に示すように、赤外線発熱部１ａからの距離が大きくなるに従って低下する温度勾配が形成される。
【００７４】
次に、赤外線発熱部１ａに対してＸ線照射部１ｂ（具体的には凹溝１ｃ）の温度がどの程度低下しているのかを確認する実験を行った。具体的には、赤外線発熱部１ａの受光面の裏面に制御用熱電対１２を、Ｘ線照射位置に測温用熱電対をそれぞれ設置し、赤外線を照射して制御用熱電対１２により赤外線発熱部１ａの発熱を制御しながら、赤外線発熱部１ａの裏面の温度（制御温度）とＸ線照射位置の温度とを測定し、両者を比較した。
【００７５】
測定の結果を図４に示す。なお、図４において、横軸は制御温度、縦軸は測定されたＸ線照射位置温度である。図４に示すように、高温になるに従って制御温度とＸ線照射位置温度との差が大きくなっている。
【００７６】
一方、赤外線発熱部を複数設け、それぞれの赤外線発熱部に赤外線を照射した場合、Ｘ線照射部の加熱が促進されると共に均熱性が向上する。この場合、これらの赤外線発熱部はＸ線の経路を妨げないように、例えばＸ線照射部を挟んで左右および上下に配置することが好ましく、また、斜めに配置してもよい。
【００７７】
一例として図５に示すＸ線照射部１ｂの両側に赤外線発熱部１ａを設けたＨ字形状のＸ線分析用セル１が挙げられる。このＸ線分析用セル１に図６に示すように両側の赤外線照射部１ａに赤外線を照射し、両側からＸ線照射部１ｂを加熱する。このようなＸ線分析用セル１を用いることにより、赤外線発熱部１ａとＸ線照射部１ｂとの間に生じる温度差をより小さくすることができ、よりスピーディに加熱することができる。
【００７８】
即ち、図６下段の破線で示すそれぞれの側からの温度勾配が加算されて、実線で示すように温度低下の小さな温度勾配となる。この結果、凹溝１ｃに対してより均一に加熱することができる。また、加熱が促進される。
【００７９】
［２］Ｘ線分析用装置
１．Ｘ線分析用容器
図７は本実施形態に係るＸ線分析用容器の一部、具体的には、Ｘ線分析用容器の筒状胴体部に収納されたＸ線分析用セルの近傍を示す斜視図である。図８Ａは本実施形態に係るＸ線分析用セルを載置する台座の斜視図であり、図８ＢはＸ線分析用セルを台座に載置する方法を示す斜視図である。また、図９は、Ｘ線分析用容器全体の斜視図である。
【００８０】
図７〜図９において、１はＸ線分析用セル、１５はＸ線分析用容器、１ａは赤外線発熱部、１ｂはＸ線照射部、１ｃは凹溝、２はＸ線分析用セル１を収納するＸ線分析用容器１５の筒状胴体部、３は筒状胴体部２に収納されるＸ線分析用セル１を載置する台座である。そして、２ａはＸ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａに対向するように筒状胴体部２の筒状側面に設けられた赤外線窓部である。また、７、８はＸ線窓部であり、７は入射窓、８は出射窓である。９ａ、９ｂは筒状胴体部２の両端部を封止する封止部材としての蓋（フランジ）である。なお、図７〜図９においては、特徴部であるＸ線分析用セル１のサイズを大きくして記載している。
【００８１】
そして、図１０は本実施形態に係るＸ線分析用装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、ここでは、Ｘ線分析用装置はＸ線吸収分光によるＸ線分析（ＸＡＦＳ）に適用されるＸ線分析用装置を記載している。図１０において、４は赤外線照射装置のロッド（光源）であり、その先端が赤外線を出射する赤外線出射端である。５はＸ線照射装置のＸ線放射部、６はＸ線受光部である。
【００８２】
筒状胴体部２は、石英ガラスなどの赤外線の透過性に優れた材料から作製された円筒状の部材であって、内側にＸ線分析用セル１を収容するスペースが設けられている。そして、封止部材９ａ、９ｂはステンレス（ＳＵＳ）製であって、Ｏリング（図示省略）を介して筒状胴体部２の両端に取り付けることにより、筒状胴体部２を封止することができる。なお、Ｏリングは、Ｘ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａから十分に離れた位置にあるため、赤外線発熱部１ａが高温になっても、溶けたり破損したりする恐れがない。
【００８３】
そして、封止部材９ａの中央部に設けられた開口部には、ポリイミドフィルム、具体的には、デュポン社製のカプトン（登録商標）フィルムを耐熱性接着剤を用いて固定することによってＸ線窓部（入射窓）７が設けられている。同様に、封止部材９ｂの中央部に設けられた開口部には、Ｘ線窓部（出射窓）８が設けられている。なお、耐熱性接着剤は、Ｘ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａから十分に離れた位置にあるため、赤外線発熱部１ａが高温になっても、劣化したり溶けたりする恐れがない。
【００８４】
また、本実施形態においては、紙面上方の封止部材９ａには矢印１０ａの方向からＸ線分析用容器１５内へガスが供給できるように給気口が、一方、下方の封止部材９ｂには矢印１０ｂの方向へＸ線分析用容器１５内からガスが排気できるように排気口が設けられており、それぞれに給気配管、排気配管が耐熱性接着剤で接着されている。なお、この給気口および排気口は、封止部材９ａ、９ｂの一方に２つ共設けられていてもよい。
【００８５】
このように給気口および排気口を設けて、必要に応じてＸ線分析用容器１５内に対してガスの供給、排気を行うことにより、ガスフローを伴う実プロセスに準じたガス雰囲気をＸ線分析用容器１５内に任意に設定することが可能となるため、実プロセスに沿ったその場計測が可能となる。
【００８６】
また、上方の封止部材９ａには矢印１１の方向から、Ｘ線分析用セル１のＸ線照射部１ｂにおける温度を制御するために、熱電対などの温度センサーを挿通させる挿通孔が設けられている。そして、温度センサーを挿通させた後の挿通孔は、耐熱性接着剤で封止される。
【００８７】
このように、温度センサーが計測した温度に基づいて、外部から照射する赤外線の強度を調整することにより、Ｘ線分析用セル１のＸ線照射部１ｂにおける温度を制御することができる。
【００８８】
Ｘ線分析用セル１は、図７に示すように、台座３にセットされた後、筒状胴体部２内に挿入される。Ｘ線分析用セル１をこのように台座３にセットすることにより、筒状胴体部２内における赤外線発熱部１ａの受光面の位置が赤外線照射に好適な位置に位置決めされると共に、Ｘ線照射部１ｂの位置がＸ線照射位置に調整される。
【００８９】
具体的には、台座３の上面には、図８Ａに示すように、Ｔ字形状のＸ線分析用セル１の断面形状と同一形状、同一サイズのＴ字の凹部が設けられており、図８Ｂに示すように、Ｔ字形状のＸ線分析用セル１の下端部分が嵌め込まれて固定される。台座３に固定されたＸ線分析用セル１は、その後、台座３の筒状胴体部２内への挿入により所定の位置に配置される。
【００９０】
このとき、Ｘ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａの受光面が赤外線窓部２ａと正対するように収容される。また、凹溝１ｃのＸ線入射面および透過Ｘ線の放射面が、それぞれＸ線窓部（入射窓）７、Ｘ線窓部（出射窓）８に対向するように収容される。これにより、赤外線を受光面に対して正面から照射すると共にＸ線を確実に試料に照射し、透過Ｘ線を出射させることができる。
【００９１】
赤外線窓部２ａは筒状胴体部２の、Ｘ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａと対向する箇所の筒状側面に平板状に形成して設けられている。このため、赤外線照射装置のロッド４の先端を筒状胴体部２内に収容されたＸ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａまで近づけることができる。また、筒状胴体部２の円筒形状による赤外線の拡散がないため、赤外線照射装置のロッド４から発せられた赤外線を無駄なく、効率よくＸ線分析用セル１の赤外線発熱部１ａへ向けて照射することができる。
【００９２】
なお具体的な筒状胴体部２の例としては、内径が４０ｍｍφ、長さが２５０ｍｍの円筒が用いられる。そして、赤外線発熱部１ａおよびＸ線照射部１ｂは一辺２０ｍｍの矩形サイズに小型化されており、台座３は、長さ８５ｍｍ、幅２７ｍｍ、高さ１０ｍｍのサイズを有している。
【００９３】
このような、Ｘ線分析用装置を用いて、アルゴン（Ａｒ）フロー下でＸ線照射部１ｂの凹溝１ｃ付近の温度が８００℃以上に昇温できることを確認した。
【００９４】
本実施形態において、Ｘ線照射部１ｂの昇温をさらに効率的に行うためには、図１１に示すように、アルミナやシリカ等を含有する耐熱布１４を筒状胴体部２の外側に巻き付けることが好ましい。特に、少なくとも内面側を白色等の赤外線を反射しやすい素材で構成すると良い。このような耐熱布１４は、Ｘ線分析用セル１とその周辺の加熱部分から外部空間への放熱を抑制する断熱部材であると共に、赤外線発熱部１ａから反射した赤外線を筒状胴体部２内へ反射させる反射部材でもあるため、Ｘ線照射部１ｂにおける到達温度をさらに５０〜１００℃上昇させることができ、９００℃以上に昇温させることも可能となる。なお、耐熱布は、筒状胴体部２の外側だけでなく、赤外線窓部２ａを除く筒状胴体部２の内壁面に設けてもよく、さらに、両壁面に設けてもよい。また、耐熱布に替えて、フィルム状の赤外線反射材や金属箔等を用いてもよい。
【００９５】
また、本実施形態においては、実プロセスの溶融塩メッキの環境をＸ線分析用容器１５内に再現するために、前記したガス雰囲気だけでなく、必要に応じて適宜、電気化学的操作用電極を取り付けて、Ｘ線分析用装置において電気化学的操作ができるようにしてもよい。
【００９６】
電気化学的操作用電極は、電気配線端部に取り付けられ、外部に設置された電気化学的操作装置に接続される。なお、電気配線は、温度センサーの場合と同様に、封止部材９ａ（図１０参照）に挿入孔を設けて挿通させ、耐熱性接着剤で固定することにより取り付けられる。また、封止部材にコネクタを設けてもよい。これにより、Ｘ線分析用容器１５の内側と外側との電気配線の結線を容易に行うことができる。
【００９７】
このように実プロセスの溶融塩メッキの環境を再現することにより、実プロセスに沿ったその場計測が可能となる。
【００９８】
なお、上記においては、Ｔ字形状のＸ線分析用セルを例に挙げて説明したが、図５に示したＨ字形状のＸ線分析用セルにおいても、図１２に示すように、筒状胴体部２の両側面に赤外線窓部２ａが設けられていることを除いて、Ｔ字形状のＸ線分析用セルの場合と同様に考えることができる。
【００９９】
２．Ｘ線分析用装置
Ｘ線分析用装置は、上記したＸ線分析用容器１５に加えて、赤外線照射装置、Ｘ線照射装置およびＸ線受光装置を備えている。図１０に示すように、照射された赤外線によって分析対象の試料を十分高温に加熱した後、Ｘ線放射部５からＸ線窓部（入射窓）７に向けてＸ線を放射し、Ｘ線受光装置のＸ線受光部６でＸ線窓部（出射窓）８から出射される透過Ｘ線を受光し、解析することにより、試料の状態を分析することができる。
【０１００】
赤外線照射装置は、１台（Ｔ字形状のＸ線分析用セルの場合）、必要に応じて複数台、例えば２台（Ｈ字形状のＸ線分析用セルの場合）備えており、赤外線を照射するロッド４がそれぞれ赤外線発熱部の受光面に相対して設置されている。赤外線照射装置としては、赤外線ランプとその反射面の組み合わせにより光のエネルギーを使って試料の温度を上げる赤外線イメージ炉を用いることが好ましい。
【０１０１】
［３］Ｘ線分析方法
本実施態様のＸ線分析用装置を用いたＸ線分析は、Ｘ線分析用セルのＸ線照射部に分析対象の試料を保持させる試料保持工程と、Ｘ線分析用セルの受光面に向けて赤外線照射装置により赤外線を照射してＸ線照射部に保持された試料を加熱する試料加熱工程と、加熱された試料に向けて一方のＸ線窓部の外部からＸ線を照射するＸ線照射工程と、試料を透過して他方のＸ線窓部からＸ線分析用容器の外部に出射されたＸ線を解析して試料を分析する試料分析工程とを経て行われる。
【０１０２】
本実施態様のＸ線分析用装置を用いて、上記各工程を経ることにより、従来の測定温度を遥かに上回る８００℃以上の高温でのＸ線分析が可能となる。この結果、従来の分析装置では到達温度が試料の融点より低いために溶融試料の分析ができなかった高融点物質を溶融させて分析することが可能になる。
【０１０３】
具体的なＸ線分析としては、Ｘ線回折によるＸ線分析（ＸＲＤ：Ｘ‐ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）およびＸ線吸収分光によるＸ線分析（ＸＡＦＳ）を挙げることができる。
【０１０４】
Ｘ線回折によるＸ線分析方法は、試料の結晶構造および非晶質の情報を得ることができる分析方法であるため、試料の電子状態、局所構造に関する情報を得ることができる。
【０１０５】
図１３に示すように、ＸＲＤでは照射するＸ線のエネルギーを固定して検出器を走査して回折Ｘ線の角度（回折角２θ）依存性を測定することにより、試料の結晶構造に関する情報が得られると共に、非晶質に関する情報も得ることができる。
【０１０６】
一方、Ｘ線吸収分光によるＸ線分析は、試料に照射される前のＸ線の強度とＸ線照射された試料の透過光の強度を見ながらＸ線のエネルギーを上げて行き、試料の吸収スペクトルを測定することにより、試料の電子状態や局所構造を知る分析方法であり、その場計測しながらＸ線分析を行うことができる。
【０１０７】
図１４、図１５はＸＡＦＳによる分析結果の一例を示す図である。なお、図１４および図１５は、Ｎａ２ＷＯ４とＷＯ３を３：１のモル比で混合した試料を、赤外線イメージ炉が使用されている（株）サーモ理工製赤外線導入加熱装置ＧＡ２９８を用いて、８００℃に加熱した状態のとき得られたスペクトルであり、図１４はＸＡＮＥＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｎｅａｒ  Ｅｄｇｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：エックス線吸収端近傍構造）スペクトルであり、図１５はＥＸＡＦＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｘ−ｒａｙ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｆｉｎｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：広域Ｘ線吸収微細構造）スペクトルである。
【０１０８】
図１４において、横軸はＸ線のエネルギー（ｅＶ）、縦軸は規格化された吸収率（ａ．ｕ．）である。また、図１５において、横軸は波数（Å−１）、縦軸は波数二乗で重み付けしたＥＸＡＦＳ振動（ａ．ｕ．）である。
【０１０９】
図１４および図１５に示すように、本実施形態によれば、ＸＡＦＳ測定から得られるＸＡＮＥＳスペクトルからは試料の電子状態が、また、ＥＸＡＦＳスペクトルからは試料の局所構造が十分な統計精度で捉えられていることが分かる。
【０１１０】
以上のように、本実施形態によれば、８００〜９００℃という高い温度で試料を加熱しながら、その場計測して分析することができるなど、より簡便な方法で実用可能なＸ線分析技術を提供することができる。
【０１１１】
（付記）
また、本願発明は以下の実施態様を含む。
【０１１２】
（付記１）
外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられているＸ線分析用セル。
【０１１３】
（付記２）
前記Ｘ線照射部の上部に分析対象の試料を保持する凹溝を備えている付記１に記載のＸ線分析用セル。
【０１１４】
（付記３）
平面視でＴ字形状に形成されている付記１または付記２に記載のＸ線分析用セル。
【０１１５】
（付記４）
前記Ｘ線照射部の両側面に赤外線受光部が設けられて、平面視でＨ字形状に形成されている付記１または付記２に記載のＸ線分析用セル。
【０１１６】
（付記５）
Ｘ線分析用容器と、赤外線照射装置とを備えたＸ線分析用装置であって、
前記Ｘ線分析用容器は、Ｘ線分析用セルと、筒状胴体部と、封止部材とを備えたＸ線分析用容器であって、
前記Ｘ線分析用セルは、外部から照射される赤外線を吸収して発熱する少なくとも一つの赤外線発熱部と、試料を保持するＸ線照射部とを備え、
前記赤外線発熱部は、前記赤外線を受光する受光面を有し、
前記Ｘ線照射部は、前記赤外線発熱部からの熱伝導により加熱されるように前記赤外線発熱部の一部に設けられており、
前記筒状胴体部は、内部に前記Ｘ線分析用セルを収納し、前記赤外線が透過可能な赤外線窓部を有し、
前記封止部材は、前記筒状胴体部の両端部にそれぞれ設けられ、Ｘ線窓部を有し、
前記赤外線照射装置は、前記Ｘ線分析用容器の外部から前記Ｘ線分析用セルの前記赤外線発熱部の受光面に向けて赤外線を照射するＸ線分析用装置。
【０１１７】
（付記６）
前記赤外線照射装置が、赤外線イメージ炉である付記５に記載のＸ線分析用装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、融点が高いために実現していなかった試料を対象として、実プロセスに沿った所定の雰囲気の下でその場計測しながらＸ線分析を行うことができる溶融試料の分析技術を提供するものであり、溶融金属、溶融塩などの溶融物質を扱う産業分野の技術の向上と発展に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１            Ｘ線分析用セル
１ａ          赤外線発熱部
１ｂ          Ｘ線照射部
１ｃ          凹溝
２            筒状胴体部
２ａ          赤外線窓部
３            台座
４            ロッド
５            Ｘ線放射部
６            Ｘ線受光部
７            Ｘ線窓部（入射窓）
８            Ｘ線窓部（出射窓）
９ａ、９ｂ    封止部材（蓋）
１０ａ        給気口の位置を示す矢印
１０ｂ        排気口の位置を示す矢印
１１          温度センサーの挿入位置を示す矢印
１２          制御用熱電対
１３          ネジ
１４          耐熱布
１５          Ｘ線分析用容器
ｌ            光路長
ｔ            Ｘ線照射部の厚み
【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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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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