(57)【要約】【課題】  蛍光Ｘ線分析装置において、着目元素を効果的に励起してピークバック比を改善させるとともに、バックグラウンドとなる散乱Ｘ線を低減させて、着目元素の検出下限を改善すること。【解決手段】  試料容器１０１は、Ｘ線が透過する材質でできた１つ以上の壁面を有し、壁面１０５に1次Ｘ線１０４が照射されるようにＸ線源１０３が配置されている。また、試料容器１０１は、１次Ｘ線１０４が照射される面とは異なる壁面１０９がＸ線検出器入射窓１１３に対向するように配置されている。さらに、Ｘ線源１０３からの１次Ｘ線１０４はＸ線検出器入射窓１１３を対向させた試料容器１０１の壁面１０９を照射できるように配置する。試料容器１０１は、Ｘ線検出器１１４内の検出素子１１０がＸ線入射窓１１３から見込む視野の広がりに伴って大きくなる形状をしている。また、試料容器１０１の試料容器壁には、１次Ｘ線の通過領域および着目元素からの蛍光Ｘ線の検出器への通過以外の領域に、着目元素を２次的に励起する金属１０７を配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線が透過する材質でできた固体あるいは液体試料を納める試料封入部材と、
前記試料封入部材の側壁から放射状に入射して前記試料を照射する1次Ｘ線を発生させるＸ線源と、
前記試料封入部材の底面に対向させて設けられ、かつ、検出素子への入射点から試料方向に広がる入射立体角を有する、前記1次Ｘ線を受けた試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器とからなり、
前記検出された蛍光Ｘ線のスペクトルから試料の元素分析を行なう蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記試料封入部材は、前記検出器に向かって、先細のテーパー形状を有している請求項１記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
前記1次Ｘ線を発生させる前記Ｘ線源が、前記試料封入部材側壁に対向させて設けられた請求項１あるいは２記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記テーパー形状は、前記試料封入部材底面から前記検出器のある側と反対方向に向かって、検出器の視野の広がりにあわせて広がる形状である請求項1から３のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記１次Ｘ線は前記検出器を対向させた前記試料封入部材の底面を照射できるように配置されている請求項1から４のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記試料封入部材は、着脱自在の試料容器である請求項１から５のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
前記Ｘ線源と前記試料封入部材側壁との間に着目元素のみ選択的に励起するような１次フィルタを挿入することにより、前記検出器でみたときのスペクトル上で着目元素のピークバック比を向上させた請求項１から６のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
試料封入部材の側壁に、着目元素を励起するために最適な蛍光Ｘ線を発生する金属壁を設けることにより、前記検出器からみたときのスペクトルで着目元素のピークバック比を向上させた請求項１から７のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項９】
試料と前記検出器の間に着目元素の蛍光Ｘ線のみ選択的に透過させる２次フィルタを有することにより、前記検出器でみたときのスペクトルで着目元素のピークバック比を向上させた請求項１から８のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１０】
前記試料封入部材の前記1次Ｘ線入射面に、着目元素を励起するためのＸ線を選択的に透過する１次フィルタを１枚以上有し、該１次フィルタは前記試料封入部材を回転させることで切り替え可能な請求項１から９のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１１】
前記試料封入部材の前記検出器に対向する底面下に、着目元素の蛍光Ｘ線を選択的に透過する２次フィルタを少なくとも１枚設け、該２次フィルタは前記試料封入部材を回転させることで切り替え可能な請求項１から１０のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１２】
前記試料封入部材の側壁に、着目元素を励起するために最適な蛍光Ｘ線を発生する金属部材を少なくとも一つ設け、該金属部材は前記試料封入部材を回転させることで切り替え可能な請求項１から１１のいずれか記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定試料に１次Ｘ線を照射して、測定試料からの蛍光Ｘ線を誘発し、その蛍光Ｘ線のエネルギーとＸ線強度を測定することにより、測定試料の元素分析・組成分析を行う蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な蛍光Ｘ線分析装置について図１０を用いて説明する。水平な測定試料ベース１００３をはさんで、前記測定試料ベース１００３上方に前記測定試料１００５が配置され、前記測定試料ベース１００３下方にＸ線源１００１、１次フィルタ１００２、検出器１００７が配置されている。１００４は前記Ｘ線源１００１から照射される１次Ｘ線であり、１００６は前記測定試料１００５が前記１次Ｘ線１００４で励起され発生する蛍光Ｘ線である。このように従来は、測定試料表面における１次Ｘ線の照射面と検出器の向いている面は同一であった。
【０００３】
また、前記検出器や前記Ｘ線源を可能な限り測定試料に近づけることにより、着目元素からの蛍光Ｘ線の検出効率を向上させる事が一般的であった。
【０００４】
また、着目元素の蛍光Ｘ線のピーク強度と主に散乱Ｘ線などによるバックグラウンド強度の比（以下、ピークバック比と呼ぶ）を向上させるために１次フィルタを入れるものや、２次ターゲットを使用するもの、Ｘ線を単色化させる光学素子やＸ線を集光させる光学素子を使用した装置も存在しているが、全て１次Ｘ線を照射しているポイントに前記検出器が向いている構造をとっていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５０９９０号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の蛍光Ｘ線分析において、Ｃ、Ｏ、Ｈなどで構成された軽元素主成分に含まれるカドミウムなどの微量重金属の存在や濃度を確認する際、前記１次フィルタを使用し、ピークバック比を向上させることが一般的であった。本手法は非常に有効ではあるが、前記１次フィルタを挿入することによって１次Ｘ線が減衰し、結果として測定試料で励起された微量重金属の蛍光Ｘ線が検出器に入射する強度は小さいものとなっていた。
【０００６】
そこで、前記検出器に入射するＸ線強度を大きくするために、前記Ｘ線源及び前記検出器を測定試料に近づけるような配置をとっているが、両者が測定試料表面の同一面を向いて配置されているため、近づけていくと両者の構造物の干渉により、近づける距離に限界があった。このため従来、軽元素中の微量重金属を測定する際、検出下限は数１００秒測定で数ｗｔ  ｐｐｍというのが一般的であった。
【０００７】
微量重金属の検出下限を改善させるためにはピークバック比も重要なファクターではあるが、取得できるＸ線強度の大きさ、言い換えれば感度も重要なファクターとなっている。以下に検出下限の一般的な式を記述する。Ｘ線強度を増加すると、それに比例してバックグラウンド強度と感度が増加する。つまり以下の式より、取得できたＸ線強度のルートに反比例して、検出下限は改善する（下がる）。
【０００８】
【数１】
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ここで、ＤＬは検出下限（Detection Limit）、ｎPはピーク強度、ｎBGはバックグラウンド強度、ＴLTはLive Time、Ｃiは着目元素の濃度である。
【０００９】
本発明では、蛍光Ｘ線分析装置において、効率よく着目元素の蛍光Ｘ線を励起し、検出器で取得できるＸ線強度を落とさないようにすると共に、効果的にピークバック比を改善させ、検出下限を改善させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するためには、着目元素からの蛍光Ｘ線強度を増大させること、またノイズとなるバックグラウンドを低減させることが考えられる。
【００１１】
そこでまず、本願発明による蛍光Ｘ線分析装置においては、Ｘ線が透過する材質でできた固体あるいは液体試料を納める試料封入部材と、前記試料封入部材側壁から放射状に入射し、前記試料を照射する１次Ｘ線を発生させるＸ線源と前記試料封入部材底面に対向させて設けられ、かつ、検出素子への入射点から試料方向に広がる入射立体角を有する、前記１次Ｘ線を受けた試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器とからなり、前記検出された蛍光Ｘ線のスペクトルから試料の元素分析を行なう。前述の通り、従来の一般的な蛍光Ｘ線分析装置は、測定試料表面における1次Ｘ線が照射する面と検出器が見込む面が同一面であったが、本願発明では、1次Ｘ線が照射している面と検出器が見込む面が異なっている点が特徴である。このようにすることで、Ｘ線源を試料封入部材により密着でき、より放射立体角を大きくして１次Ｘ線を試料封入部材内に入射でき、より多くの試料に1次Ｘ線を照射することができる。また、検出器もＸ線源同様試料により密着できるので、より大きく入射立体角をとることができ、より多くの蛍光Ｘ線を入射させることができる。よって、検出下限を改善することに寄与する。ここでＸ線源とは、試料封入部材側面から測定試料へ向けて放射状に照射するものであればＸ線管球以外にも、例えば、２次ターゲットを使用するもの、Ｘ線を単色化させる光学素子を使用したものなどでも有効である。
【００１２】
又、前記試料封入部材は、前記検出器に向かって、先細のテーパー形状を有しているようにした。又さらに、前記テーパー形状は、前記試料封入部材底面から前記検出器のある側と反対方向に向かって、検出器の視野の広がりにあわせて広がる形状とした。これにより、ノイズとなるバックグラウンドの低減が可能となるが、それは、以下の理由による。
【００１３】
バックグラウンドは、Ｘ線源から放射される１次Ｘ線が測定試料によって散乱されることでつくられる。散乱される割合は軽元素主体の試料で強い。Ｘ線エネルギーとＸ線取得強度の関係(以下、エネルギー・スペクトルと呼ぶ)において、着目元素からの蛍光Ｘ線と同程度のエネルギーの散乱Ｘ線が検出器に入射することで、着目元素の検出に対しノイズとして悪影響を及ぼす。検出器の視野の外側の領域に存在する測定試料は、たとえ着目元素の蛍光Ｘ線を発生させたとしても、検出器に到達することができないために着目元素の蛍光Ｘ線のピーク強度の上昇には寄与しない。しかし、該領域に存在する測定試料は１次Ｘ線を散乱させ、バックグラウンド上昇には寄与する。よって検出器の視野の内側の領域に存在する測定試料のみを残し、検出器の視野の外側の領域に存在する測定試料をなくすことで、着目元素の蛍光Ｘ線強度を落とすことなく、効率よく散乱Ｘ線を減らし、バックグラウンドを低減させることができる。
【００１４】
そのために、試料封入部材は、前記検出器に対向する底面から前記検出器の見込む方向に対して、前記検出器の視野の広がりに伴って大きくなるテーパー状の形状をしている。これによって、大部分のあるいは全ての測定試料が検出器の視野の内側の領域に収まるようにし、着目元素のバックグラウンドを低減させることが可能となる。
【００１５】
さらに、前記試料封入部材において前記１次Ｘ線の入射部以外の側壁に着目元素を励起するために最適な蛍光Ｘ線を発生する金属壁を設ける。これにより、着目元素の励起効率が高まり、前記検出器でスペクトルを取得したときのピークバック比の改善および着目元素の蛍光Ｘ線の強度を増大させることが可能となる。ここで、前記試料封入部材の形状を、前記検出器に対向する壁面から前記検出器の見込む方向に対して、前記検出器の視野の広がりに伴って大きくなるテーパー状の形状にすることで、前記試料封入部材側壁を囲う前記金属から発生する、ノイズとなる金属壁蛍光Ｘ線が直接検出器に入射することを防いでいる。また、該金属壁は前記試料封入部材の一部を構成し、前記試料封入部材の回転によって切り替えられる、簡便な機構を有することで、前記金属壁の駆動部の省スペース化ができ、前記金属壁蛍光Ｘ線を発生させる前記金属壁と測定試料をより近づけて効率よく励起させることが可能となる。
【００１６】
一方、前記Ｘ線源と測定試料の間に注目元素を選択的に励起し、かつバックグラウンドを下げるための１次フィルタを搭載するようにした。これにより、前記検出器でスペクトルを取得したときのピークバック比を改善させることも可能となる。該１次フィルタは前記試料封入部材の一部を構成し、前記試料封入部材の回転によって切り替えられる、簡便な機構を有することで、前記１次フィルタの駆動部の省スペース化ができ、前記１次Ｘ線を発生させる前記Ｘ線源と測定試料をより近づけて効率よく励起させることが可能となる。
【００１７】
またさらに、測定試料と前記検出器の間に、着目元素からの蛍光Ｘ線のみ選択的に透過させる２次フィルタを搭載する。これにより、前記検出器でスペクトルを取得したときのピークバック比の改善および、大量のＸ線の入射による前記検出器の飽和状態を防ぐことが可能となる。該２次フィルタは前記試料封入部材の一部を構成し、前記試料封入部材の回転によって切り替えられる簡便な機構を有することで、前記２次フィルタの駆動部の省スペース化ができ、前記検出器と測定試料をより近づけて効率よく検出することが可能となる。
【００１８】
また、前記試料封入部材は同様な形状をした着脱自在な試料容器とすることもできる。
【００１９】
以上のような試料封入部材を使用することで、前記検出器で取得できる着目元素からのＸ線の強度を増大させ、またバックグラウンドを低減させ、軽元素に含まれる着目元素を高感度に検出し、検出下限を改善させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
まず、試料封入部材側壁から測定試料に対し１次Ｘ線を放射状に照射することで、１次Ｘ線照射領域と検出器が見込む領域の重なり合う立体的な領域全体から発生する蛍光Ｘ線を検出器へと入射させ、それによって着目元素の蛍光Ｘ線の取得強度を増大させることが可能となる。
さらに、従来と比較して、Ｘ線源と検出器が装置構造による干渉を受けることなく試料封入部材に近づけることができることから、試料からより高密度に蛍光Ｘ線を発生させ、それらをより広い立体角で検出器へと入射させることが可能となる。また、試料封入部材を検出器の視野を考慮したテーパー状にすることでバックグランドを低減させ、つまりピークバック比が改善される。
以上により、着目元素の検出下限を改善することが可能となる。また従来の装置で実現できた検出下限のレベルであれば測定時間を短縮させる事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明は、Ｘ線源が試料封入部材側壁に対向させて設けられ、Ｘ線源からのＸ線が試料封入部材側壁から放射状に入射して試料を照射し、前記１次Ｘ線を受けた試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器が、試料封入部材底面に対向させて設けられ、検出素子への入射点から試料方向に広がる入射立体角を有することに特徴がある。
さらに、試料封入部材の形状が、検出器の視野の広がりに伴って徐々に大きくなるテーパー状になっていることが特徴である。
【００２２】
この点について、図２で詳しく説明する。図２は本願発明を示す原理図である。検出器２０９は検出器入射窓２０８と検出器壁２０３と該検出器壁内部にある検出素子２０４で構成されている。検出器壁２０３はＸ線を透過しない材質でできている。２０７は、を検出素子２０４が検出器入射窓２０８から見込む視野の境界線を示す。検出器壁２０３を通した検出素子２０４の視野の外側の領域に存在する測定試料２０２は、たとえ着目元素の蛍光Ｘ線２０６を発したとしても、検出素子２０４に到達することができないために、エネルギー・スペクトルにおいて、着目元素の蛍光Ｘ線のピークの上昇に寄与せず、該領域に存在する測定試料２０２は１次Ｘ線を散乱させ、ノイズとなるバックグラウンドの上昇のみに寄与する。それに対して、検出素子２０４の視野の内側の領域に存在する測定試料２０１から放射される蛍光Ｘ線２０５は検出素子２０４へと入射する。試料封入部材の形状を、検出器壁２０３を通して視野の広がりに伴って大きくなるテーパー状にし、検出素子２０４の視野の内側の領域と同様の形状にすることで、検出素子２０４の視野の内側の領域に存在する測定試料のみを残し、検出素子２０４の視野の外側の領域には測定試料を存在させないようにし、着目元素の蛍光Ｘ線強度を落とすことなく、効率よく散乱Ｘ線を減らし、バックグラウンドを低減させることが可能となる。
【００２３】
図１は本発明の蛍光Ｘ線分析装置のＸ線光学系の模式図であり、試料封入部材としての試料容器１０１と、Ｘ線源１０３および検出器入射窓１１３と検出器壁１１１、そして該検出器壁の内部にある検出素子１１０との位置関係を示す。検出器１１４は検出器入射窓１１３と検出器壁１１１と検出素子１１０で構成されている。検出器壁１１１はＸ線を透過しない材質でできている。図１において微量な着目元素を含む粒状の測定試料１０２は、比較的Ｘ線が透過しやすい有機材料やアルミ、シリコン、マグネシウムなどの材質でできた試料容器１０１に充填されている。ここで、測定試料１０２を粉砕・圧縮加工を施し、試料容器１０１に均一・高密度に充填させることで、測定試料１０２からより効率よく蛍光Ｘ線を発生させることが可能となる。そして、測定試料１０２が試料容器１０１ごと分析装置にセットされている状態である。
【００２４】
本発明は、試料容器１０１表面において、Ｘ線源１０３からの1次Ｘ線１０４が照射される位置と、検出器入射窓１１３および検出素子１１０が向いている位置が異なっている点が特徴である。このため、試料容器１０１に、Ｘ線源１０３と検出器入射窓１１３を両者の構造物の干渉を受けることなく近づけ、両者を試料容器に密着させることも可能となる。図１では、検出器入射窓１１３は試料容器１０１の底面１０９に密着している。またＸ線源１０３からの1次Ｘ線１０４は検出器入射窓１１３が密着している試料容器１０１の底面付近に照射される配置となっている。
【００２５】
試料容器１０１の壁面１０５から入射した１次Ｘ線１０４は、測定試料１０２に照射される。測定試料中の着目元素は１次Ｘ線により励起され、蛍光Ｘ線１０６を発生する。着目元素から放射状に発生した蛍光Ｘ線１０６の一部は軽元素を主成分とする測定試料１０２を通過し、検出器入射窓１１３を経て、検出素子１１０に入射する。１１２は検出素子１１０が検出器入射窓１１３から見込む視野の境界線を表わす。検出素子１１０は、検出器入射窓１１３が試料容器１０１に密着しており、検出素子１１０と試料容器１０１の距離が近づくため、測定試料１０２から検出素子１１０に対してなす立体角が大きくなり、着目元素からの蛍光Ｘ線１０６は効率よく、検出素子１１０に入射され、感度を向上させることが可能となる。
【００２６】
ここで、試料容器１０１に照射される１次Ｘ線１０４を発生させるＸ線源１０３は、は、試料封入部材側面から測定試料へ向けて放射状に照射するものであればＸ線管球以外にも、例えば、２次ターゲットを使用するもの、Ｘ線を単色化させる光学素子を使用したものでも有効である。
【００２７】
また、試料容器１０１の壁面のうち、Ｘ線源１０３から発生した１次Ｘ線１０４が入射する壁面には、１次Ｘ線１０４から着目元素を効率よく励起するＸ線を選択的に透過する１次フィルタ１０５を搭載することにより、検出素子１１０で取得する際の、着目元素のピークバック比を改善させるとともに検出素子１１０での膨大なＸ線検出による飽和状態を防ぐことが可能となる。また、着目元素が複数ある場合のために、該１次フィルタを１つ以上搭載しており、該１次フィルタ１０５の切替えは、複雑な機構を有することなく、試料容器１０１を回転させることで次々と切り替えられる機構を有する。
【００２８】
具体的に図７を使って説明する。図７は試料容器７０１の壁面の一部から１次Ｘ線７０３が入射しているところである。７０４は検出器壁７０５の内部にある検出素子である。1次フィルタ７０２は試料容器７０１の壁面に１つ以上搭載されており、試料容器７０１を回転させるだけで１次フィルタの切り替えができるようになっている。こうすることで、１次フィルタの駆動部の省スペース化ができ、Ｘ線源と測定試料をより近づけ励起させることが可能となる。
【００２９】
一方、試料容器１０１器壁において、１次Ｘ線１０４の入射部以外の側壁に、着目元素を励起するのに最適な蛍光Ｘ線を発生する２次励起用金属壁１０７を設ける。試料容器１０１に入射した１次Ｘ線１０４のうち多くは比較的軽い測定試料１０２とは相互作用することなく通過する。通過した1次Ｘ線１０４は２次励起用金属壁１０７を励起し、微量な着目元素を励起するのに最適な金属壁蛍光Ｘ線１０８が発生する。この金属壁蛍光Ｘ線１０８は測定試料１０２中の着目元素を効率よく励起し、検出素子１１０で取得した際の、エネルギー・スペクトルにおける着目元素のピークバック比を改善させる。
【００３０】
さらに、試料容器１０１の形状が検出素子１１０の視野と同様のテーパー形状をしているため、２次励起用金属壁１０７から発生する金属壁蛍光Ｘ線１０８が直接検出素子１１０に到達することを防ぐことができる。
【００３１】
図８は1次Ｘ線８０３が試料容器８０１中の測定試料を通過して、金属壁８０２を励起し、金属壁蛍光Ｘ線８０４を発生している図である。８０５は検出器壁８０６の内部にある検出素子である。試料容器８０１には金属壁８０２が１つ以上搭載されており、該金属は複雑な機構を有することなく、試料容器８０１を回転させることで次々と切替えられる機構を有する。
【００３２】
また試料容器１０１の壁面のうち、検出器入射窓１１３と対向する壁面１０９には、着目元素からの蛍光Ｘ線１０６を選択的に透過させる２次フィルタを搭載することにより、検出素子１１０で取得した際の、着目元素のピークバック比を改善させるとともに検出素子１１０での膨大なＸ線検出による飽和状態を防ぐことが可能となる。
【００３３】
図９は試料容器９０１の底面に２次フィルタ９０２を１つ以上搭載している図である。９０３の部分はＸ線を透過させない材質でできており９０４の部分に入射したＸ線９０７のみ試料容器９０１の外側へ通過し、検出器入射窓９０５を経て検出素子９０６に到達する。該２次フィルタの切り替えは、複雑な機構を有することなく、試料容器９０１を回転させることで次々と切替えられる機構を有する。
【００３４】
図１の試料容器１０１を有さない場合であっても、測定試料室の形状を試料容器１０１と同様な形状とし、その測定試料室に測定試料を充填することによって本発明の効果は実現することが可能となる。
【００３５】
図１の１次フィルタ１０５、２次励起用金属壁１０７、試料容器１０１の壁面１０９に配置した２次フィルタのうちいずれか１つもしくは複数を有していない場合でも本発明の効果の一部を実現することができる。
【００３６】
試料容器１０１外壁のうち一部が１次フィルタ１０５、２次励起用金属壁１０７、試料容器１０１の壁面１０９に配置した２次フィルタのうちいずれか１つもしくは複数によって成り立っていることによって、Ｘ線源１０３および検出素子１１０を試料容器１０１に最も近づけることが可能となり、本発明の効果を最大限に引き出すことが可能となる。
【００３７】
本発明の特徴は、試料容器１０１の形状が、検出素子１１０が検出器入射窓１１３から見込む視野の広がりに伴って徐々に大きくなるテーパー状になっていることである。
【００３８】
よって本実施例ではＸ線源１０３を試料容器１０１の側壁に、検出器入射窓１１３を試料容器１０１底面壁に配置したが、試料容器１０１の壁面おいて１次Ｘ線１０４が照射する位置と検出素子１１０が検出器入射窓１１３から見込む位置が違うという特徴を満足すれば、Ｘ線源１０３を試料容器１０１側壁と異なる面に配置すること、もしくは検出器入射窓１１３を底面と異なる面に配置することも可能である。
【００３９】
以下に穀物中のＣｄ（カドミウム）の分析を例に挙げて本発明の実施の一例を記述する。ここでは、Ｘ線源としてＸ線管球、検出器としてＸ線検出器、試料封入部材として試料容器を使用する。図３は、試料容器３０１にＣｄが含有している穀物３０２が充填され、試料容器３０１に対してＸ線管球３０３、Ｘ線検出器入射窓３１３とＸ線検出器壁３１１とＸ線検出素子３１０で構成されるＸ線検出器３１４が配置されている様子を表している。ここで、Ｘ線検出器壁３１１はＸ線を透過しない材質でできている。
【００４０】
Ｘ線管球３０３から放射される１次Ｘ線３０４のエネルギー・スペクトルは図４のようになる。図４はＸ線管球のターゲットから放射される連続Ｘ線４０１と特性Ｘ線４０２で構成されている。１次Ｘ線３０４は試料容器３０１外壁より入射し、穀物３０２に照射される。ここで、穀物３０２中のＣｄを励起するには、Ｃｄの吸収端より高いエネルギーを照射しなければならない。そこで、試料容器３０１でＸ線管球３０３に対向する外壁面に、Ｃｄの吸収端（２６．７ｋｅＶ）より低いエネルギーのＸ線を吸収し、Ｃｄの吸収端より高いエネルギーを透過する１次フィルタ３０５を搭載し、Ｃｄを効率よく励起できるようＸ線の線質を変化させる。
【００４１】
図５の５０４は１次フィルタ３０５透過後の１次Ｘ線３０４のエネルギー・スペクトルである。５０２は１次フィルタのＸ線透過率を表わす。線スペクトル５０３は１次Ｘ線により測定試料中の着目元素を励起したことによって発生する。５０１は１次フィルタ透過後、Ｘ線検出器へと入射したＸ線のスペクトルである。１次フィルタの効果により着目元素のピークが確認できる。試料容器３０１外壁より入射した１次Ｘ線３０４のうち、一部は試料容器３０１内の穀物３０２と相互作用し、一部は穀物３０２と相互作用することなく透過していく。穀物３０２と相互作用する１次Ｘ線のうち、一部は試料容器３０１内の穀物３０２の構成元素に特有のＸ線、つまり蛍光Ｘ線を放射状に発し、一部は１次Ｘ線を放射状に散乱させ散乱Ｘ線を発する。
【００４２】
穀物３０２中のＣｄを感度よく検出し、Ｃｄの検出下限を改善する（下げる）ためには、バックグラウンド・ノイズとなる散乱Ｘ線をできる限り低減させ、Ｘ線検出器に穀物３０２からのＣｄ蛍光Ｘ線の正味の量を増加させることが必要である。以上２点を実現するために、試料容器３０１の形状を以下のようにした。
【００４３】
すなわち、試料容器３０１をＸ線検出器の視野、つまりＸ線検出素子３１０がＸ線検出器入射窓３１３から見込む視野の内側の領域と同じ形状で、視野の広がりに伴って徐々に大きくなるテーパー状の形状にした。３１２はＸ線検出素子３１０がＸ線検出器入射窓３１３から見込む視野の境界線である。テーパー状にする理由は、Ｘ線検出素子３１０の視野の外側の領域からの蛍光Ｘ線３０６は直接Ｘ線検出素子３１０に入射することができないため、穀物３０２はＣｄの蛍光Ｘ線が直接Ｘ線検出素子３１０に入射する、Ｘ線検出素子３１０の視野の内側の領域に存在しさえすればよいからである。そして、バックグラウンド・ノイズとなる散乱Ｘ線は穀物３０２の量に依存して増加するため、試料容器形状をテーパー形状にすることによって、Ｃｄ蛍光Ｘ線の検出に寄与しない、Ｘ線検出素子３１０の視野の外側の領域には穀物３０２を存在させずに、バックグラウンド・ノイズとなる散乱Ｘ線を低減させることが可能となるからである。
【００４４】
Ｘ線源３０３は試料容器３０１の壁面３０５の近く、もしくは密着するように配置されている。３０５には１次フィルタが搭載されている。
【００４５】
また、試料容器３０１側壁面で１次Ｘ線３０４の入射面以外の壁面に、Ｃｄの吸収端エネルギーより若干高いエネルギーの蛍光Ｘ線を発する２次励起用金属壁３０７、例えばＴｅ（テルル）などを搭載している。これは、試料容器３０１に入射した１次Ｘ線３０４のうち、穀物３０２と相互作用することなく透過していくＸ線によって２次励起用金属壁３０７から蛍光Ｘ線３０８を放射させ、穀物３０２中のＣｄを２次的に励起することでＣｄの蛍光Ｘ線の量を増加させることを可能にする。そして、試料容器形状を前記のようにテーパー形状にすることで、バックグラウンド・ノイズとなる２次励起用金属壁３０７からの蛍光Ｘ線３０８が直接Ｘ線検出素子３１０に入射することを防ぐ役目も果たす。従来の蛍光Ｘ線でも金属壁をＸ線源と測定試料の間に配置しているケースは多く見受けられたが、今回の発明ではＸ線源と金属壁の間に測定試料が配置されているところに特徴がある。
【００４６】
穀物３０２から放射された蛍光Ｘ線および散乱Ｘ線は、Ｘ線検素子３１０へと入射する。Ｘ線検出素子３１０は単位時間当たりに計数できる数に制限があるため、それ以上のＸ線が入射すると、実際に計数できる数が減少し、検出効率が悪くなってしまう。そこで、試料容器３０１壁面のうちＸ線検出器入射窓３１３と対向する壁面にＣｄの蛍光Ｘ線よりも若干高いエネルギーに吸収端をもつＡｇなどの２次フィルタ３０９を搭載させることで、Ｃｄの蛍光Ｘ線は多く吸収されることなく、Ｃｄ蛍光Ｘ線よりも高いエネルギーの散乱Ｘ線を多く吸収させて計数の飽和を防ぐ。
【００４７】
図６の６０４は２次フィルタ３０９を使用しないときのＸ線検出素子３１０での散乱Ｘ線および着目元素からの蛍光Ｘ線３０６のエネルギー・スペクトルである。２次フィルタを搭載することにより、２次フィルタ３０９透過後の散乱Ｘ線および着目元素からの蛍光Ｘ線３０６のエネルギー・スペクトルは６０１のようになる。６０２は２次フィルタによるＸ線透過率を表わす。このように、２次フィルタによって着目元素周辺のバックグラウンドを低減させ、着目元素のピーク６０３とバックグラウンドの比(ピークバック比)を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による蛍光Ｘ線分析装置の一部の模式図である。
【図２】本発明の原理についての模式図である。
【図３】試料容器が１次フィルタ・２次励起用金属壁・２次フィルタで構成された場合の蛍光Ｘ線分析装置の一部の模式図である。
【図４】Ｘ線源からのＸ線エネルギー・スペクトルの模式図である。
【図５】１次フィルタ透過後のＸ線エネルギー・スペクトルの模式図である。
【図６】２次フィルタ透過後のＸ線エネルギー・スペクトルの模式図である。
【図７】複数の１次フィルタが器壁の一部を成す試料容器の模式図である。
【図８】複数の２次励起用金属が器壁の一部を成す試料容器の模式図である。
【図９】複数の２次フィルタが器壁の一部を成す試料容器の模式図である。
【図１０】従来の蛍光Ｘ線分析装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  試料容器
１０２  着目元素を含む測定試料
１０３  Ｘ線源
１０４  １次Ｘ線
１０５  １次Ｘ線入射面
１０６  着目元素からの蛍光Ｘ線
１０７  ２次励起用金属壁
１０８  金属壁蛍光Ｘ線
１０９  検出器入射窓に対向する試料容器の壁面
１１０  検出素子
１１１  検出器壁
１１３  検出器入射窓
１１４  検出器
２０１  検出器の視野の内側の領域に存在する着目元素を含む測定試料
２０２  検出器の視野の外側の領域に存在する着目元素を含む測定試料
２０３  検出器壁
２０４  検出素子
２０５  検出器の視野の内側の領域に存在する測定試料からの蛍光Ｘ線
２０６  検出器の視野の外側の領域に存在する測定試料からの蛍光Ｘ線
２０８  検出器入射窓
２０９  検出器
３０１  試料容器
３０２  重金属（Ｃｄ）を含む穀物
３０３  Ｘ線源
３０４  １次Ｘ線
３０５  １次フィルタ
３０６  着目元素からの蛍光Ｘ線
３０７  ２次励起用金属壁
３０８  金属壁蛍光Ｘ線
３０９  ２次フィルタ
３１０  Ｘ線検出素子
４０１  Ｘ線源からの連続Ｘ線スペクトル
４０２  Ｘ線源からの特性Ｘ線スペクトル
５０１  １次フィルタ透過後のＸ線スペクトル
５０２  １次フィルタの透過率
５０３  Ｃｄのピーク・スペクトル
６０１  １次フィルタ透過後、２次フィルタ透過後のＸ線スペクトル
６０２  ２次フィルタの透過率
６０３  Ｃｄのピーク・スペクトル
７０１  複数の１次フィルタが器壁の一部を成す試料容器
７０２  １次フィルタ
７０３  １次Ｘ線
７０４  Ｘ線検出素子
８０１  複数の２次励起用金属が器壁の一部を成す試料容器
８０２  ２次励起用金属
８０３  測定試料を透過した１次Ｘ線
８０４  ２次励起用金属壁からの蛍光Ｘ線
８０５  Ｘ線検出素子
９０１  複数の２次フィルタが器壁の一部を成す試料容器
９０２  ２次フィルタ
９０５  Ｘ線検出器入射窓
１００１  Ｘ線源
１００２  １次フィルタ
１００３  測定試料ベース
１００４  １次Ｘ線
１００５  測定試料
１００６  測定試料からの蛍光Ｘ線
１００７  Ｘ線検出器
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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