(57)【要約】不活性ガス雰囲気にある試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置において、分光室は不活性ガスで置換しないですむとともに試料室と連通せず、かつ十分な強度の２次Ｘ線を得ることができ、さらに隔壁が長寿命である装置を提供する。試料４が収納される試料室１と、試料４に１次Ｘ線６を照射するＸ線源７が収納され、前記試料室１と連通する照射室２と、試料４から発生する２次Ｘ線８を分光して検出する検出手段９が収納される分光室３と、前記照射室２と分光室３とを仕切るように配置されて前記２次Ｘ線８を通過させる隔壁１０とを備え、前記試料室１および照射室２が不活性ガスで置換されるとともに、前記分光室３が真空排気される。
2005024407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が収納される試料室と、
試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源が収納され、前記試料室と連通する照射室と、
試料から発生する２次Ｘ線を分光して検出する検出手段が収納される分光室と、
前記照射室と分光室とを仕切るように配置されて前記２次Ｘ線を通過させる隔壁とを備え、
前記試料室および照射室が不活性ガスで置換されるとともに、前記分光室が真空排気される蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記隔壁が開閉自在に配置されている蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記検出手段の視野を制限する視野制限スリットを複数有して交換する視野制限スリット交換機構を備え、
その視野制限スリット交換機構が前記隔壁の開閉機構を兼ねている蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、不活性ガス雰囲気にある試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】  従来、試料が収納される試料室と、試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源が収納される照射室（管球室とも呼ばれる）と、試料から発生する２次Ｘ線を分光して検出する検出手段が収納される分光室とを備えた蛍光Ｘ線分析装置がある。このような蛍光Ｘ線分析装置で液体試料や粉体試料を分析する場合には、試料が飛散しないように、かつＸ線の減衰が少ないように、連通する試料室、照射室および分光室のすべてをヘリウムなどの不活性ガスで置換しているが、以下のような問題がある。
第１に、不活性ガスで置換すべき容量が大きいため、置換に長時間を要するとともに、不活性ガスの消費量が多い。第２に、不活性ガスがヘリウムの場合、分光室内のシンチレーションカウンタのホトマルにヘリウムが侵入し、Ｓ／Ｎ比や分解能が悪化する。第３に、分光室内のガスフロー型比例計数管からＰＲガスが漏れ出て不活性ガス雰囲気に混入すると、Ｘ線の減衰が大きくなり、安定した分析ができない。第４に、不活性ガスの漏れがある場合には、各室を貫く各種の駆動軸のシール部をすべて点検しなければならない。第５に、試料室で液体試料や粉体試料の飛散事故が万一発生すると、汚染が分光室まで広がって復旧に長時間を要するおそれがある。
これに対し、試料が収納される試料室と、Ｘ線源および検出器が収納される測定室と、試料室と測定室とを仕切るように配置されてＸ線を通過させる隔壁とを備え、試料室を大気雰囲気、測定室を真空雰囲気として、分析を行う蛍光Ｘ線分析装置がある（特開２００２−３０３５９３号公報参照）。この装置の測定室を前記照射室および分光室と見立てれば、前記第１〜第５の問題については改善されている。
しかし、この装置では、１次Ｘ線、２次Ｘ線ともに隔壁を通過するために減衰が大きく、今一つ十分な強度の２次Ｘ線を得ることができない。また、隔壁においてＸ線が通過する部分である隔壁膜が高分子膜である場合、１次Ｘ線のような強力なＸ線が照射されると短期間で劣化して破損するおそれもある。
【発明の開示】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、不活性ガス雰囲気にある試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置において、分光室は不活性ガスで置換しないですむとともに試料室と連通せず、かつ十分な強度の２次Ｘ線を得ることができ、さらに隔壁が長寿命である装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、試料が収納される試料室と、試料に１次Ｘ線を照射するＸ線源が収納され、前記試料室と連通する照射室と、試料から発生する２次Ｘ線を分光して検出する検出手段が収納される分光室と、前記照射室と分光室とを仕切るように配置されて前記２次Ｘ線を通過させる隔壁とを備えている。そして、前記試料室および照射室が不活性ガスで置換されるとともに、前記分光室が真空排気される。
本発明によれば、照射室と分光室が２次Ｘ線を通過させる隔壁で仕切られ、試料室および照射室が不活性ガスで置換されるとともに分光室が真空排気されるので、不活性ガス雰囲気にある試料を分析するにあたり、分光室は不活性ガスで置換しないですむとともに試料室と連通しない。したがって、前記第１〜第５の問題が解決される。また、１次Ｘ線および２次Ｘ線の減衰については、隔壁を通過するのは２次Ｘ線のみであるために、十分に小さく、したがって十分な強度の２次Ｘ線を得ることができるとともに、隔壁が１次Ｘ線の照射のために劣化、破損するおそれもない。
本発明においては、前記隔壁が開閉自在に配置されていることが好ましく、前記検出手段の視野を制限する視野制限スリットを複数有して交換する視野制限スリット交換機構を備え、その視野制限スリット交換機構が前記隔壁の開閉機構を兼ねていることがさらに好ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の一実施形態である蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
図２は、図１の隔壁近傍の拡大断面図である。
図３は、図２のＩＩＩ方向矢視図である。
図４Ａは、隔壁が開いた状態における図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
図４Ｂは、隔壁が閉じた状態における図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の一実施形態である蛍光Ｘ線分析装置について説明する。この装置は、図１に示すように、試料ホルダ５に入れられた試料４が図示しない保持機構で保持されて収納される試料室１と、試料４に下方から１次Ｘ線６を照射するＸ線管などのＸ線源７が収納され、試料室１と連通する照射室２と、試料４から発生する蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線８を分光して検出する検出手段９が収納される分光室３と、照射室２と分光室３とを仕切るように、つまり照射室２と分光室３との間の壁部３１に設けられた貫通孔３１ａを気密に塞ぐように配置されて前記２次Ｘ線８を通過させる隔壁１０とを備えている。そして、試料室１および照射室２がヘリウムで置換されるとともに、分光室３が真空排気される。
検出手段９は、２次Ｘ線８を平行化する発散スリット４１、その発散スリット４１により平行化された２次Ｘ線を分光する分光素子４２、その分光素子４２で分光された２次Ｘ線を平行化する２つの受光スリット４３、４５、第１の受光スリット４３で平行化された２次Ｘ線を検出する第１の検出器であるシンチレーションカウンタ４４、第２の受光スリット４５で平行化された２次Ｘ線を検出する第２の検出器であるガスフロー型比例計数管４６を含む。発散スリット４１、分光素子４２は、１つずつしか図示していないが、受光スリット４３、４５、検出器４４、４６と同様に、複数から選択して用いられる。ただし、第２の受光スリット４５とガスフロー型比例計数管４６は、一体化している。また、分光素子４２と受光スリットおよび検出器４３−４４、４５−４６とは、図示しないゴニオメータなどの連動手段により、一定の角度関係を維持するように連動される。つまり、この装置は、下面照射型であって、かつ波長分散型で走査型の蛍光Ｘ線分析装置である。
また、この装置は、検出手段９の視野を制限する視野制限スリットを複数有して交換する視野制限スリット交換機構２０を備えている。図１の隔壁１０近傍の拡大断面図である図２に示すように、試料室１と分光室３との間の水平な壁部３２の上側には紙面垂直方向に延びる軸（レール）２４が設けられている。一方、視野制限スリット交換機構２０のスリット板２１の水平な部分の下側には、軸２４に対しスライド自在に係合する軸受２３が設けられている。これらの軸２４、軸受２３、図示しないモーターなどにより、視野制限スリット交換機構２０は、スリット板２１を紙面垂直方向に適切に移動させる。スリット板２１において試料４に対向する部分には、発散スリット４１の視野つまり検出手段９（図１）の視野を適切に制限するため、図２のＩＩＩ方向矢視図である図３に示すように、直径が相異なる複数の視野制限スリット（孔）２２Ａ〜２２Ｃが、スリット板２１の移動方向に並べて設けられており、スリット板２１が適切に移動されることにより、所望の視野制限スリット２２が２次Ｘ線８（図２）の光路に位置する。
この装置では、前記隔壁１０は、スリット板２１において試料４（図２）に対向する部分の裏側に取り付けられており、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である図４Ａに示すように、例えば厚さ１．２μｍの円形のポリイミドである隔壁膜１１と、隔壁膜１１とほぼ同径で補強のために貼付される例えば厚さ３〜５ｍｍ程度のステンレス製ハニカム構造体（多数の空隙を有する）である補強部材１２と、それらを保持する例えば黄銅製で輪状の隔壁ボディ１３と、隔壁ボディ１３の下面から突出するように嵌め込まれたＯリング１４とを有する。隔壁ボディ１３の上部左右２箇所には孔が設けられており、それぞれにスリット板２１を摺動自在に貫通するピン２５の下端部が圧入される。ピン２５の上端部にはリング２６が嵌められ、リング２６とスリット板２１との間においてピン２５が貫くように圧縮ばね２７が挿入されている。
隔壁１０が使用される際の液体試料や粉体試料については、通常、微小部位に視野制限する意味がなく、検出手段９に取り込まれる２次Ｘ線８（図１）の全体強度を落とさないことが望ましいので、図３に示すように、スリット板２１において隔壁膜１１に対応する部分には、開放孔であって最も直径の大きい視野制限スリット２２Ｃと同径のスリット２２Ｄが設けられている。このスリット２２Ｄも、複数の視野制限スリット２２Ａ〜２２Ｃと同一直線上に位置している。なお、図２に示すように、照射室２と分光室３との間の壁部３１の照射室２側には、前記Ｏリング２８が気密に接するように、表面が平滑な輪状の金属板である台座２８が設けられている。
以上のような構成により、試料室１および照射室２と分光室３とが同圧のときには、図４Ａに示すように、隔壁１０は、圧縮ばね２７の伸長力により、上面がスリット板２１の裏側に接するように引き上げられて、Ｏリング１４が台座２８から離れているため、スリット板２１は、前述したように移動自在である。つまり、従来の装置と同様に、固体の試料を分析する場合には、図１の視野制限スリット交換機構２０により視野制限スリット２２Ａ〜２２Ｃ（図３）から適切なものを選択して、照射室２と分光室３とを壁部３１の貫通孔３１ａにより連通させて全室１、２、３を真空排気し、隔壁１０によって２次Ｘ線８を減衰させることなく、高感度で分析を行える。
一方、液体試料や粉体試料を分析する場合には、視野制限スリット交換機構２０により隔壁１０を貫通孔３１ａを覆う位置に移動させ、試料室１および照射室２をヘリウムで置換するとともに分光室３を真空排気する。より具体的には、まず隔壁１０が開いた状態で全室１、２、３を真空排気し、隔壁１０を貫通孔３１ａを覆う位置に移動させ、分光室３の真空排気を続けつつ、試料室１および照射室２にヘリウムを導入する。すると、図４Ｂに示すように、照射室２と分光室３との差圧による力が圧縮ばね２７の伸長力に勝って、隔壁１０は、Ｏリング１４が台座２８に圧接するように、押し下げられる。これにより、図１の試料室１および照射室２を大気圧程度のヘリウム雰囲気に、分光室３を真空雰囲気に維持でき、試料４から発生した２次Ｘ線８は、図４Ｂのスリット２２Ｄ、隔壁膜１１、補強部材１２の空隙、隔壁ボディ１３の輪の中、台座２８の輪の中、壁部３１の貫通孔３１ａを通過して、図１の検出手段９で検出される。つまり、この装置では、隔壁１０は開閉自在であり、しかもその開閉機構を視野制限スリット交換機構２０が兼ねている。
以上のように、この装置によれば、ヘリウム雰囲気にある試料４を分析するにあたり、照射室２と分光室３が２次Ｘ線８を通過させる隔壁１０で仕切られ、試料室１および照射室２がヘリウムで置換されるとともに分光室３が真空排気されるので、分光室３はヘリウムで置換しないですむとともに試料室１と連通しない。したがって、前記第１〜第５の問題が解決される。つまり、第１に、試料室１と照射室２だけをヘリウムで置換すればよいので、置換に要する時間を例えば従来の１８０秒から３０秒に短縮できるとともに、ヘリウムの消費量を低減できる。第２に、分光室３は真空雰囲気であるため、シンチレーションカウンタ４４にヘリウムが侵入してＳ／Ｎ比や分解能が悪化することがない。第３に、ガスフロー型比例計数管４６からＰＲガスが漏れ出ても、分光室３を真空排気しているため、Ｘ線の減衰は起こらず、安定した分析ができる。第４に、ヘリウムの漏れがある場合でも、試料室１を貫く駆動軸のシール部と照射室２を貫く駆動軸のシール部だけを点検すればよい。第５に、試料室１で液体試料や粉体試料の飛散事故が万一発生しても、汚染が分光室３まで広がることがなく、復旧に要する時間が短縮される。
また、１次Ｘ線６および２次Ｘ線８の減衰については、両者が通過する照射室２はヘリウム雰囲気であるとともに隔壁１０を通過するのは２次Ｘ線８のみであるために、十分に小さく、したがって十分な強度の２次Ｘ線８を検出手段９に入射させることができ、高分子膜であるポリイミドの隔壁膜１１が１次Ｘ線６の照射のために劣化、破損するおそれもない。特に、この実施形態の装置のように、隔壁１０を２次Ｘ線８にほぼ直交するように配置すると、前記特開２００２−３０３５９３号公報に記載の装置と比べ、隔壁膜１１（図４Ｂ）の直径が小さくてすむので、その膜厚や補強部材１２（図４Ｂ）の厚さも薄くでき、２次Ｘ線８の減衰をいっそう小さくできる。なお、２次Ｘ線８の減衰が問題にならない重元素を分析する場合には、不活性ガスとしてヘリウムに代えて窒素を用いてもよい。
さらに、隔壁１０は開閉自在であるので、例えば固体の試料を分析する場合には開けておいて、全室１、２、３を連通させて真空排気し、隔壁１０によって２次Ｘ線８を減衰させることなく、高感度で超軽元素などの分析を行うこともできる。しかも、従来備えている視野制限スリット交換機構２０が隔壁１０の開閉機構を兼ねているので、隔壁１０の開閉機構の追加のためのコストアップが抑制されるとともに、２次Ｘ線８の光路が従来よりも延伸することによる減衰の増大、分析精度の悪化もない。
なお、この実施形態に限定されることなく、本発明は、上面照射型の装置や、波長分散型で検出手段が固定されている装置、エネルギー分散型の装置にも適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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