(57)【要約】【課題】試料に含有する硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置において、Ｘ線管からの連続Ｘ線による試料からの散乱Ｘ線および比例計数管のアルゴンガスによるエスケープピークを大幅に減少させることにより、極微量の硫黄の分析精度を向上させることを目的とする。【解決手段】Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、試料Ｓを分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、クロムを含むターゲットを有するＸ線管１１と、Ｘ線管１１と試料Ｓとの間のＸ線通路に配置され、Ｘ線管１１からのＣｒ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＣｒ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタ１３と、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管１８とを備え、試料Ｓに含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
クロムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＣｒ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＣｒ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
チタンを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＴｉ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＴｉ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
スカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＳｃ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＳｃ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
バナジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＶ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＶ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に含有する硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン、軽油、灯油などの燃料油中の硫黄濃度について、規格で上限値が決められており、原油の精製中や精製後に、燃料油中の硫黄濃度を測定して、管理、制御されている。近年、欧米、日本国内でも規制が強化され、その規格上限値の低減化が進められており、５ｐｐｍ以下の極微量硫黄の分析も必要となってきている。
【０００３】
従来から蛍光Ｘ線分析法による原油、重油、ガソリン、軽油、灯油などの燃料油中の硫黄濃度分析が行われてきたが、現在の規格上限値以下の低濃度では充分な分析精度と検出限界値が得られていない。
【０００４】
従来、ガソリン、軽油、灯油などの燃料油中の硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置として、チタンターゲットを有するＸ線管とチタン箔フィルタを備える蛍光Ｘ線分析装置、スカンジウムターゲットを有するＸ線管とスカンジウム箔フィルタを備える蛍光Ｘ線分析装置およびスカンジウムターゲットを有するＸ線管とチタン箔フィルタを備える蛍光Ｘ線分析装置がある（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の蛍光Ｘ線分析装置６では、図６に示すように、チタンターゲットを有するＸ線管６１からの一次Ｘ線６２をチタン箔フィルタ６３で濾波したＸ線６４を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生した蛍光Ｘ線６５を分光素子で分光せずに半導体検出器６８で測定しているエネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置６である。
【０００６】
チタン箔フィルタ６３で濾波される前の一次Ｘ線６２のＸ線スペクトルは図７に示すように、Ｔｉ―Ｋα線とともに多くの連続Ｘ線が含まれているが、チタン箔フィルタ６３で濾波されたＸ線スペクトルは図８に示すように、連続Ｘ線がかなり削減されている。しかし、連続Ｘ線は完全に削除されておらず、残存する連続Ｘ線が試料Ｓに照射され、散乱Ｘ線を発生させ大きなバックグラウンドとなる。半導体検出器６８では充分なエネルギ分解すなわち充分な波長分離ができず試料から発生した硫黄の蛍光Ｘ線であるＳ−Ｋα線に対しバックグラウンドを充分に小さくすることができない。そのためバックグラウンドが硫黄濃度換算値で１００ｐｐｍと大きく、極微量の硫黄の分析精度は最近の規格値に充分に対応することができない。
【０００７】
特許文献１の蛍光Ｘ線分析装置であるスカンジウムターゲットを有するＸ線管とスカンジウム箔フィルタを備える蛍光Ｘ線分析装置およびスカンジウムターゲットを有するＸ線管とチタン箔フィルタを備える蛍光Ｘ線分析装置でも同様であり、エネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置では、硫黄分析に適したターゲットのＸ線管と一次フィルタを用いても充分な検出限界と正確な精度のよい分析を行うことができない。
【０００８】
また従来、図９に示すように、燃料油中の硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置９として、硫黄の吸収端波長の近傍で、硫黄の蛍光Ｘ線であるＳ−Ｋα線（２．３１ｋｅＶ）に対して励起効率のよい特性Ｘ線であるＰｄ−Ｌα線（２．８４ｋｅＶ）を発生させるパラジウム（Ｐｄ）やＲｈ−Ｌα線（２．７０ｋｅＶ）を発生させるロジウム（Ｒｈ）のターゲットを有するＸ線管９１および検出器ガスとしてアルゴンガスを有する比例計数管９８を備える波長分散型蛍光Ｘ線分析装置９がある。
【０００９】
この蛍光Ｘ線分析装置９は、Ｘ線管９１と試料ＳとのＸ線通路に配置される一次フィルタを備えていないために、Ｘ線管９１から発生する多くの連続Ｘ線を含む一次Ｘ線９２が試料Ｓに照射され、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線９５をグラファイト分光素子９６で分光された蛍光Ｘ線９７をＸ線検出器である比例計数管９８で測定しているが、連続Ｘ線によって発生する散乱Ｘ線が多く発生するために、分光素子９６では、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線のバックグラウンドを充分小さくすることはできない。
【００１０】
従来の蛍光Ｘ線分析装置９のＸ線管９１と試料ＳとのＸ線通路に厚み１２μｍのアルミニウム箔の一次フィルタを配置させると、Ｓ−Ｋα線のバックグラウンドとなるＳ−Ｋαのエネルギでの透過率は０．６％であるが、硫黄の蛍光Ｘ線の励起源であるＸ線管９１からのＰｄ―Ｌα線やＰｈ−Ｌα線の透過率は５％以下であるため、硫黄の励起効率が極めて低く、分析元素の硫黄を充分に励起することができず、感度よく分析することが困難である。
【００１１】
従来の波長分散型蛍光Ｘ線分析装置９は試料Ｓから発生した蛍光Ｘ線９５を分光素子９６で分光してＳ−Ｋα線を選択し比例計数管９８で検出するように設計されているが、分光素子９６で回折されるＸ線はＳ−Ｋα線の１次線であるエネルギが２．３１ｋｅＶだけでなく、エネルギが４．６２ｋｅＶである２次線も回折され比例計数管９８に入射する。
【００１２】
このとき、Ｘ線管９１からの連続Ｘ線が試料に照射されることによって発生した散乱Ｘ線も分光素子９６によって回折され４．６２ｋｅＶのエネルギのＸ線が比例計数管９８に入射する。アルゴンガスを有する比例計数管９８に４．６２ｋｅＶのＸ線が入射すると比例計数管９８中のアルゴンによってＡｒ−Ｋα線のエネルギである３．０ｋｅＶのエネルギだけロスして、１．６２ｋｅＶのエスケープピークが現れる。このエスケープピークは硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの７０％に相当し、パルスハイトアナライザ９９では１次線であるＳ−Ｋα線との分離ができず、大きなバックグラウンドとなる。
【００１３】
試料からの蛍光Ｘ線が比例計数管に入射して検出器ガスであるアルゴンガスが入射した蛍光Ｘ線からＡｒ−Ｋα線のエネルギだけ低いエネルギ値にエスケープピークがあらわれ分析線に対して２次線などの高次線の蛍光Ｘ線が妨害線となることは、従来から知られている。たとえば、Ｃｏ−Ｋα３次線がＳ−Ｋα線に妨害する。しかし、分光素子で回折された連続Ｘ線の２次線などの高次線がエスケープピークを発生させ、それがバックグラウンドになり分析誤差や分析精度を低下させることは知られておらず、今回、この現象を発見した。したがって、従来、このように連続Ｘ線の高次線の妨害を除去することは、行われていなかった。
【００１４】
このように、従来の波長分散型蛍光Ｘ線分析装置では、アルミニウム箔などの一次フィルタを使用すると硫黄を充分に励起することができず、燃料油中の極微量の硫黄の定量分析が困難であった。また、Ｘ線管からの連続Ｘ線の散乱Ｘ線の２次線が比例計数管のアルゴンガスによるエスケープピークを発生させ、これが硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線に妨害し、大きなバックグラウンドとなり極微量の硫黄を精度よく分析することができなかった。また、バックグラウンドが高いため、試料間のバックグラウンドの変動の影響が分析値に影響を与え分析誤差となっていた。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１３６４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、試料に含有する硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置において、Ｘ線管からの連続Ｘ線による試料からの散乱Ｘ線および比例計数管の検出器ガスによるエスケープピークを大幅に減少させることにより、検出限界と極微量濃度の分析精度とピークとバックグラウンドの比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成に係わる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、クロムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＣｒ−Ｋα線に対し所定の透過率を有するＸ線フィルタと、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【００１８】
本発明の第１構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＣｒ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｃｒ−Ｋα線を充分に透過するとともにクロムを含むターゲットを有するＸ線管からのＳ−Ｋα線のエネルギに相当する連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【００１９】
本発明の第１構成においては、Ｘ線管のターゲットはクロム金属単体でもクロムとその他の金属の合金などで製作されていてもよい。Ｘ線フィルタはＣｒ−Ｋα線に対し、例えば、５０％以上の透過率を有するものであればよく、この透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＣｒ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないアルミニウム、鉄、バナジウム箔などの材料に応じた厚みのものであればよい。比例計数管は、封入型比例計数管またはガスフロー型比例計数管のどちらであってもよいが、小型の蛍光Ｘ線分析装置の場合には封入型比例計数管が好ましい。検出器ガスはネオンガスまたはヘリウムガスのいずれであってもよい。検出器ガスと所定の割合で混合されるクエンチングガスは炭酸ガスが望ましい。
【００２０】
表１に、Ｓ−Ｋα１次線とＳ−Ｋα２次線との各検出器ガスの計数効率（％）の例を示している。表１に示すように、ネオンガスとヘリウムガスでは、Ｓ−Ｋα１次線に対して、２次線の計数効率は、約１／５になる。また、ネオンガスのエスケープピークはＳ−Ｋα１次線の約１６０％のエネルギに相当し、パルスハイトアナライザでエスケープピークの影響を除去できる。また、ヘリウムガスでは、エスケープピークは現れないので、２次線はパルスハイトアナライザで除去が可能である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
本発明の第２構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、チタンを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＴｉ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＴｉ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【００２３】
本発明の第２構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＴｉ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｔｉ−Ｋα線を充分に透過するとともにチタンを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの
連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【００２４】
本発明の第２構成においては、Ｘ線管のターゲットはチタン金属単体でもチタンとその他の金属の合金などで製作されていてもよい。Ｘ線フィルタはＴｉ−Ｋα線に対し、例えば、４０％以上の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＴｉ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないアルミニウム、鉄、チタン、バナジウム箔などの材料に応じた厚みのものであればよい。比例計数管は第１構成と同じものが望ましい。
【００２５】
本発明の第３構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、スカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＳｃ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＳｃ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【００２６】
本発明の第３構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＳｃ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｓｃ−Ｋα線を充分に透過するとともにスカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【００２７】
本発明の第３構成においては、Ｘ線管のターゲットはスカンジウム金属単体で製作されるのが好ましい。Ｘ線フィルタはＳｃ−Ｋα線に対し、例えば、４０％以上の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＳｃ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないアルミニウム、鉄、チタン、スカンジウム箔などの材料に応じた厚みのものであればよい。比例計数管は第１構成と同じものが望ましい。
【００２８】
本発明の第４構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、バナジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＶ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＶ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【００２９】
本発明の第４構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＶ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｖ−Ｋα線を充分に透過するとともにバナジウムを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスまたはヘリウムガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【００３０】
本発明の第４構成においては、Ｘ線管のターゲットはバナジウム金属単体であることが望ましい。Ｘ線フィルタはＶ−Ｋα線に対し、例えば、５０％以上の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＶ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないアルミニウム、鉄、バナジウム箔などの材料に応じた厚みのものであればよい。比例計数管は第１構成と同じものが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態である蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１に示すように、金属クロムのターゲットを有するクロムＸ線管１１と、クロムＸ線管からの一次Ｘ線１２のＣｒ−Ｋα線を６０％以上透過させる、例えば厚み１２μｍのアルミ箔で構成されたＸ線フィルタ１３と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線１５を分光する、例えばグラファイトで構成された分光素子１６と、分光された蛍光Ｘ線１７を検出する、例えばネオンガスの検出器用ガスを封入した封入型比例計数管１８とを備え、燃料油である軽油中の硫黄の濃度を測定する。
【００３２】
図２は、１２μｍアルミニウム、６μｍ鉄および１２μｍバナジウムのＸ線フィルタを用いた場合の各エネルギのＸ線透過率を示している。各Ｘ線フィルタは透過率がほぼ同じになる厚さになっている。図２に示すように、クロムＸ線管からの一次Ｘ線１２のＣｒ−Ｋα線（５．４１ｋｅＶ）を６０％以上透過させ、分析線であるＳ−Ｋα線の透過率は０．６％程度である。Ｘ線フィルタは分析元素の硫黄を充分に励起するためにはＣｒ−Ｋα線を５０％以上透過させるものが好ましい。Ｃｒ−Ｋα線を６０％以上透過させるものがより好ましい。また、Ｘ線フィルタは分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギとＣｒ−Ｋα線のエネルギの間に吸収端が存在しない材質でなければならない。
【００３３】
図２に示すように、この条件を満足するアルミニウム、鉄およびバナジウムのＸ線フィルタともＳ−Ｋα線からＣｒ−Ｋα線のエネルギの間で殆ど減衰率が同じである。所定の特性Ｘ線に対し所定の透過率を得るためには、Ｘ線フィルタの材質とＸ線が透過する厚みを決める必要があり、本実施形態ではＣｒ−Ｋα線を６０％以上透過させるために１２μｍアルミニウム箔Ｘ線フィルタとして使用している。したがって、アルミニウム箔の厚みを厚くすれば、透過率は小さくなり、薄くすれば大きくなる。また、他の材質である鉄やバナジウムを用い、所定の透過率に適した箔厚みにすればよい。
【００３４】
試料からの蛍光Ｘ線が比例計数管に入射して検出器ガスであるアルゴンガスが入射した蛍光Ｘ線からＡｒ−Ｋα線のエネルギだけ低いエネルギ値にエスケープピークがあらわれ分析線に対して２次線などの高次線の蛍光Ｘ線が妨害線となることは、従来から知られている。分光素子で回折された連続Ｘ線の２次線などの高次線がエスケープピークを発生させ、それがバックグラウンドになり分析誤差や分析精度を低下させることは知られておらず、今回、この現象を発見した。したがって、従来、このように連続Ｘ線の高次線の妨害を除去することは、行われていなかった。そのため本実施形態では、連続Ｘ線の高次線のエスケープピークを除去するために検出器用ガスとしてネオンガスと炭酸ガスの混合ガス、例えば、炭酸ガス３％を封入したガス封入型比例計数管を使用している。ガスフロー型の比例計数管でも同様の効果が得られる。
【００３５】
比例計数管の検出器ガスとしてネオンガスやヘリウムガスを用いると、軽元素の２次線エネルギのＸ線、すなわち硫黄の２次線エネルギのＸ線に対する計数効率が非常に小さいために連続Ｘ線の２次線の影響をほとんど除去でき、またネオンガスやヘリウムガスによって発生するエスケープピークが硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線への影響を除去できるためにバックグラウンドを大幅に軽減できる。
【００３６】
本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１で軽油中の４ｐｐｍの硫黄を分析した結果と従来の蛍光Ｘ線分析装置９で分析した結果とを表２に示す。本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１は、クロムＸ線管と、厚み１２μｍのアルミニウム箔フィルタと、ネオンガスと炭酸ガスの混合ガスを封入した封入型比例計数管とを有している。従来の蛍光Ｘ線分析装置９は、パラジウムＸ線管と、アルゴンガスとメタンガスの混合ガスを封入した封入型比例計数管とを有し、一次フィルタは有していない。分光素子などのその他の装置構成は同一である。
【００３７】
表２に示すように、本発明の第１実施形態では、従来の実施例に比べバックグラウンドが１／４０に減少し、ネット強度（ピーク強度からバックグラウンド強度を差し引いた強度）とバックグラウンド強度の比は１０倍以上よくなり、バックグラウンドの硫黄濃度換算は２．０ｐｐｍである。このためバックグラウンド強度の試料間の変動の影響を最小限にとどめることができた。また、検出限界も１．７倍よくなっている。本発明は、現在の燃料油中の硫黄濃度の規格値を充分に満足できるものであり、かつ将来の要求規格値にも充分に対応できる分析装置である。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
上記の第１実施形態では、Ｘ線フィルタとして、厚み１２μｍのアルミニウム箔を用いたが、厚み６μｍの鉄の薄板をＸ線フィルタとして使用した応用例の分析結果を表２に示す。アルミニウムフィルタの場合と同様にバックグラウンドが１／４０に減少し、ネット強度とバックグラウンド強度の比は１１倍以上よくなり、検出限界も１．７倍よくなっている。厚み６μｍの鉄の薄板のＸ線フィルタもＣｒ―Ｋα線に対し６０％以上の透過率を有している。このように、Ｃｒ―Ｋα線に対し所定の透過率を有するＸ線フィルタを使用すれば同様の結果が得られることが分かる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態である蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図３に示すように、金属チタンのターゲットを有するチタンＸ線管３１と、チタンＸ線管３１からの一次Ｘ線３２のＴｉ−Ｋα線を例えば、４０％以上透過させる、例えば厚み１５μｍのチタンの薄板で構成されたＸ線フィルタ３３と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線３５を分光する、例えばグラファイトで構成された分光素子１６と、分光された蛍光Ｘ線３７を検出する、例えばネオンガスと炭酸ガスが混合された検出器用ガスを封入した封入型比例計数管１８とを備え、燃料油である軽油中の硫黄の濃度を測定する。
【００４１】
Ｘ線フィルタ３３は分析元素の硫黄を充分に励起するためにはＴｉ−Ｋα線を５０％以上透過させるものが好ましい。例えば、Ｔｉ−Ｋα線に対し５０％の透過率を有するようにアルミニウム、鉄、チタン、バナジウムなどの材料に応じた厚みのものであればよく、アルミニウムのＸ線フィルタと同様に材質と所定の特性Ｘ線に応じて決めればよい。
【００４２】
本実施形態では、上記の第１実施形態と同様の比例計数管を使用しており、同様の作用効果が得られる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態である蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図４に示すように、金属スカンジウムのターゲットを有するスカンジウムＸ線管４１と、スカンジウムＸ線管４１からの一次Ｘ線４２のＳｃ−Ｋα線を例えば、３０％以上透過させる、例えば厚み１５μｍのチタンの薄板で構成されたＸ線フィルタ４３と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線４５を分光する、例えばグラファイトで構成された分光素子１６と、分光された蛍光Ｘ線４７を検出する、例えばネオンガスと炭酸ガスが混合された検出器用ガスを封入した封入型比例計数管１８とを備え、燃料油である軽油中の硫黄の濃度を測定する。
【００４４】
Ｘ線フィルタ４３は分析元素の硫黄を充分に励起するためにはＳｃ−Ｋα線を例えば、３０％以上透過させるものが好ましい。例えば、Ｓｃ−Ｋα線に対し３５％以上の透過率を有するようにアルミニウム、鉄、チタン、スカンジウムなどの材料に応じた厚みのものであればよく、アルミニウムのＸ線フィルタと同様に材質と所定の特性Ｘ線に応じて決めればよい。
【００４５】
本実施形態では、上記の第１実施形態と同様の比例計数管を使用しており、同様の作用効果が得られる。
【００４６】
次に、本発明の第４実施形態である蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図５に示すように、金属バナジウムのターゲットを有するバナジウムＸ線管５１と、バナジウムＸ線管５１からの一次Ｘ線５２のＶ−Ｋα線を例えば、５０％以上透過させる、例えば厚み１２μｍのバナジウムの薄板で構成されたＸ線フィルタ５３と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線５５を分光する、例えばグラファイトで構成された分光素子１６と、分光された蛍光Ｘ線５７を検出する、例えばネオンガスと炭酸ガスが混合された検出器用ガスを封入した封入型比例計数管１８とを備え、燃料油である軽油中の硫黄の濃度を測定する。
【００４７】
Ｘ線フィルタ５３は分析元素の硫黄を充分に励起するためにはＶ−Ｋα線を５０％以上透過させるものが好ましい。例えば、Ｖ−Ｋα線に対し５０％の透過率を有するようにアルミニウム、鉄、バナジウムなどの材料に応じた厚みのものであればよく、アルミニウムのＸ線フィルタと同様に材質と所定の特性Ｘ線に応じて決めればよい。
【００４８】
本実施形態では、上記の第１実施形態と同様の比例計数管を使用しており、同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態である蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図２】同蛍光Ｘ線分析装置のアルミニウム、鉄、バナジウムのＸ線フィルタの透過率を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図６】従来のエネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【図７】同蛍光Ｘ線分析装置のチタンＸ線管からの一次Ｘ線のスペクトル図である。
【図８】同蛍光Ｘ線分析装置のチタンＸ線管からの一次Ｘ線のチタン製Ｘ線フィルタ濾波後のスペクトル図である。
【図９】従来の波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、３、４、５    蛍光Ｘ線分析装置
１１  クロムターゲットを有するＸ線管
１２、１４、３２、３４、４２、４４、５２、５４  一次Ｘ線
１３  アルミニウム製Ｘ線フィルタ
１５、１７、３５、３７、４５、４７、５５、５７  蛍光Ｘ線
１６  分光素子（グラファイト）
１８  封入型比例計数管（Ｘ線検出器）
３１  チタンターゲットを有するＸ線管
３３  チタン製Ｘ線フィルタ
４１  スカンジウムターゲットを有するＸ線管
４３  チタン製Ｘ線フィルタ
５１  バナジウムターゲットを有するＸ線管
５３  バナジウム製Ｘ線フィルタ
Ｓ  試料
【図１】
2007278965.tif 000005
【図２】
2007278965.tif 000006
【図３】
2007278965.tif 000007
【図４】
2007278965.tif 000008
【図５】
2007278965.tif 000009
【図６】
2007278965.tif 000010
【図７】
2007278965.tif 000011
【図８】
2007278965.tif 000012
【図９】
2007278965.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月14日(2007.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
クロムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＣｒ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＣｒ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
チタンを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＴｉ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＴｉ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
スカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＳｃ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＳｃ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、
バナジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＶ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、Ｓ−Ｋα線とＶ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しない元素の材質によるＸ線フィルタと、
ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、
前記試料に含まれる硫黄を分析する蛍光Ｘ線分析装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成に係わる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、クロムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＣｒ−Ｋα線に対し所定の透過率を有するＸ線フィルタと、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第１構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＣｒ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｃｒ−Ｋα線を充分に透過するとともにクロムを含むターゲットを有するＸ線管からのＳ−Ｋα線のエネルギに相当する連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第１構成においては、Ｘ線管のターゲットはクロム金属単体でもクロムとその他の金属の合金などで製作されていてもよい。Ｘ線フィルタはＣｒ−Ｋα線に対し、例えば、５０％以上の透過率を有するものであればよく、この透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＣｒ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないアルミニウム、鉄、バナジウム箔などの材料に応じた厚みのものであればよい。比例計数管は、封入型比例計数管またはガスフロー型比例計数管のどちらであってもよいが、小型の蛍光Ｘ線分析装置の場合には封入型比例計数管が好ましい。検出器ガスはネオンガスである。検出器ガスと所定の割合で混合されるクエンチングガスは炭酸ガスが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
表１に、Ｓ−Ｋα１次線とＳ−Ｋα２次線との各検出器ガスの計数効率（％）の例を示している。表１に示すように、ネオンガスでは、Ｓ−Ｋα１次線に対して、２次線の計数効率は、約１／４になる。また、ネオンガスのエスケープピークはＳ−Ｋα１次線の約１６０％のエネルギに相当し、パルスハイトアナライザでエスケープピークの影響を除去できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の第２構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、チタンを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＴｉ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＴｉ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の第２構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＴｉ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｔｉ−Ｋα線を充分に透過するとともにチタンを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の第３構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、スカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＳｃ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＳｃ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の第３構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＳｃ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｓｃ−Ｋα線を充分に透過するとともにスカンジウムを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の第４構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管からの一次Ｘ線を試料に照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光素子で分光しＸ線検出器で検出することにより、前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であって、バナジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管と前記試料との間のＸ線通路に配置され、前記Ｘ線管からのＶ−Ｋα線に対し所定の透過率を有し、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線とＶ−Ｋα線のエネルギ間に吸収端が存在しないＸ線フィルタと、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管とを備え、前記試料に含まれる硫黄を分析する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第４構成によれば、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の励起エネルギよりも高いエネルギを有するＶ−Ｋα線を発生するＸ線管と、Ｖ−Ｋα線を充分に透過するとともにバナジウムを含むターゲットを有するＸ線管からの分析線であるＳ−Ｋα線のエネルギの連続Ｘ線を充分除去するＸ線フィルタとを備えているので、試料中の硫黄を充分に励起するとともに、試料から発生する連続Ｘ線による散乱Ｘ線を大幅に抑制することができる。また、ネオンガスを含む検出器ガスを有する比例計数管を備えているので、硫黄の分析線であるＳ−Ｋα線の波長における２次線のエスケープピークによる影響を除去することによりバックグラウンド強度を小さくすることができる。よって、検出限界と極微量濃度の分析精度を大幅に向上させることができる。