(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された膜を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具であって、
大径部および小径部を有する段付き台座状の治具本体と、
球状または笠状に膨出した前記小径部の先端面に貼り付けられ、前記治具本体とともに回転されながら前記膜に押し付けられることにより前記膜が試料として擦り付けられる研磨紙と、
前記小径部の外周に着脱自在の輪状部材とを備え、
前記研磨紙に試料が擦り付けられ、前記小径部の外周に輪状部材が係合した状態で、前記試料を蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる蛍光Ｘ線分析用試料採取治具。
【請求項２】
請求項１の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線およびＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段を備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項１の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、
前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度、前記研磨紙の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記試料の採取量が前記定量手段によるスズの含有率の算出に適切か否かを判定する判定手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
請求項１の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、
前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度、前記研磨紙の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記定量手段で算出したスズの含有率を補正する補正手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
基板上に形成された膜を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具であって、
大径部および小径部を有する段付き台座状の治具本体と、
前記小径部の外周に着脱自在の輪状部材とを備え、
球状または笠状に膨出した前記小径部の先端面が粗面化されており、回転されながら前記膜に押し付けられることにより前記膜が試料として擦り付けられ、
前記小径部の先端面に試料が擦り付けられ、前記小径部の外周に輪状部材が係合した状態で、前記試料を蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる蛍光Ｘ線分析用試料採取治具。
【請求項６】
請求項５の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記小径部の先端面に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線およびＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段を備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
請求項５の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記小径部の先端面に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、
前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記試料の採取量が前記定量手段によるスズの含有率の算出に適切か否かを判定する判定手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
請求項５の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記小径部の先端面に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置であって、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、
前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記定量手段で算出したスズの含有率を補正する補正手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された膜を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具およびそれを用いる蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＴＢＴ条約（船舶についての有害な防汚方法の管理に関する国際条約）遵守のためには、船底塗料にトリブチルスズ（ＴＢＴ）系船舶塗料が用いられていないかをドック内で検査する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように基板上に形成された膜に実質的な損傷を与えずに試料として簡便に採取できる試料採取治具や、それを用いて試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる装置は、従来なかった。
【０００４】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、基板上に形成された膜に実質的な損傷を与えずに試料として簡便に採取して蛍光Ｘ線分析できる試料採取治具、および、それを用いて試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願第１の発明は、基板上に形成された膜を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具であって、大径部および小径部を有する段付き台座状の治具本体と、球状または笠状に膨出した前記小径部の先端面に貼り付けられ、前記治具本体とともに回転されながら前記膜に押し付けられることにより前記膜が試料として擦り付けられる研磨紙と、前記小径部の外周に着脱自在の輪状部材とを備えている。そして、前記研磨紙に試料が擦り付けられ、前記小径部の外周に輪状部材が係合した状態で、前記試料を蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる。
【０００６】
この蛍光Ｘ線分析用試料採取治具によれば、回転軸を取り付けて回転させながら先端の研磨紙を基板上に形成された膜に押し付けるだけで、膜が試料として擦り付けられ、回転軸を取り外して小径部の外周に輪状部材を係合させると、そのまま試料を蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる。しかも、研磨紙が貼り付けられる小径部の先端面は、球状または笠状に膨出しているので、膜の表層のみを研磨紙上にむらなく適切に採取できる。したがって、基板上に形成された膜に実質的な損傷を与えずに試料として簡便に採取して蛍光Ｘ線分析に供することができる。
【０００７】
本願第２の発明は、前記本願第１の発明の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置である。そして、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線およびＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段を備えている。
【０００８】
この蛍光Ｘ線分析装置によれば、前記蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用いて蛍光Ｘ線分析を行うので、試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる。しかも、スズ（Ｓn ）については、Ｓn −Ｌ線とＳn −Ｋ線の両方の測定強度に基づいて含有率を算出するので、感度が高くかつ妨害線の影響を受けにくく、より正確な分析ができる。
【０００９】
本願第３の発明は、前記本願第１の発明の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置である。そして、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度、前記研磨紙の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記試料の採取量が前記定量手段によるスズの含有率の算出に適切か否かを判定する判定手段とを備えている。
【００１０】
この蛍光Ｘ線分析装置によれば、前記蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用いて蛍光Ｘ線分析を行うので、試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる。しかも、コンプトン散乱線の測定強度などに基づいて、試料の採取量が定量手段によるスズの含有率の算出に適切であったか否かが判定されるので、操作者が分析結果に対する信頼性を判断できる。
【００１１】
本願第４の発明は、前記本願第１の発明の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記研磨紙に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置である。そして、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線またはＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段と、前記検出手段で測定したコンプトン散乱線の強度、前記研磨紙の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度または前記小径部の構成元素からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記定量手段で算出したスズの含有率を補正する補正手段とを備えている。
【００１２】
この蛍光Ｘ線分析装置によれば、前記蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用いて蛍光Ｘ線分析を行うので、試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる。しかも、スズについては、コンプトン散乱線の測定強度などに基づいて含有率を補正するので、試料の採取量の影響を受けにくく、より正確な分析ができる。
【００１３】
本願第５の発明は、基板上に形成された膜を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具であって、大径部および小径部を有する段付き台座状の治具本体と、前記小径部の外周に着脱自在の輪状部材とを備えている。ここで、球状または笠状に膨出した前記小径部の先端面が粗面化されており、回転されながら前記膜に押し付けられることにより前記膜が試料として擦り付けられる。そして、前記小径部の先端面に試料が擦り付けられ、前記小径部の外周に輪状部材が係合した状態で、前記試料を蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる。つまり、本願第５の発明では、前記本願第１の発明における研磨紙に代えて、小径部の先端面そのものを粗面化して利用する。したがって、本願第５の発明によれば、第１の発明と同様の効果があるのに加えて、研磨紙が剥離するおそれがなく、また、水中でも試料を採取できる。
【００１４】
本願第６の発明は、前記本願第５の発明の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を試料ホルダとして用い、前記小径部の先端面に擦り付けられた試料にＸ線源から１次Ｘ線を照射して、発生する２次Ｘ線の強度を検出手段で測定する蛍光Ｘ線分析装置である。そして、前記検出手段で測定したＳn −Ｌ線およびＳn −Ｋ線の強度に基づいて、前記試料中のスズの含有率を算出する定量手段を備えている。つまり、本願第６の発明の蛍光Ｘ線分析装置では、前記本願第２の発明の蛍光Ｘ線分析装置において前記本願第１の発明の試料採取治具を試料ホルダとして用いるのに代えて、前記本願第５の発明の試料採取治具を試料ホルダとして用いる。本願第６の発明によれば、第２の発明と同様の効果がある。
【００１５】
本願第７、第８の発明の蛍光Ｘ線分析装置では、前記本願第３、第４の発明の蛍光Ｘ線分析装置において前記本願第１の発明の試料採取治具を試料ホルダとして用いるのに代えて、前記本願第５の発明の試料採取治具を試料ホルダとして用いる。本願第７、第８の発明によれば、第３、第４の発明と同様の効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態の試料採取治具について説明する。図１に示すように、この治具３は、基板１上に形成された膜２を試料として採取して蛍光Ｘ線分析するための、ここでは船底１の塗膜２を試料として採取してスズの含有率を蛍光Ｘ線分析するための試料採取治具３であって、大径部５および小径部６を有する段付き台座状の治具本体４と、球状に膨出した前記小径部６の先端面６ａに接着などにより貼り付けられ、前記治具本体４とともに回転されながら前記膜２に押し付けられることにより前記膜２が試料として擦り付けられる研磨紙７と、前記小径部６の外周に着脱自在の輪状部材８とを備えている。輪状部材８は、試料採取時には取り外されている。
【００１７】
大径部５と小径部６は中心軸を共通にする円柱状で、治具本体４として一体に構成されており、前記中心軸まわりに回転されるように、回転軸９が挿入される孔５ａが治具本体４の基端部つまり大径部５の基端部に設けられ、回転軸９は径方向にねじ止めされる。小径部６の直径は８〜１２ｍｍで、治具本体４の先端面つまり小径部６の先端面６ａは、中心部が周辺部よりも２００〜５００μｍ高くなるように、球状に膨出している。同程度に笠状（円錐側面状）に膨出していてもよい（図２）。なお、本発明においては、小径部の直径は、大径部の直径よりも小さいか、または同等であってもよい。研磨紙の砥粒は、例えばＳi Ｃであり、粗さは３００番〜６００番で例えば４００番である。治具本体４、研磨紙７、輪状部材８の材質は、蛍光Ｘ線分析で試料から検出しようとする元素、ここではスズを含まないように選択され、治具本体４、輪状部材８には、例えばアルミニウムが用いられる。
【００１８】
研磨紙７が治具本体４とともに回転軸９により回転されながら膜２に押し付けられると、その部分の膜２の表層２ａが試料として擦り付けられ、その後、治具本体４から回転軸９が取り外され、小径部６の外周に輪状部材８が係合された状態で、試料採取治具３は、試料２ａを蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる。つまり、図３に示すように、試料採取治具３を蛍光Ｘ線分析装置の試料台１０に載置するだけで、ただちに研磨紙７に擦り付けられた試料２ａに１次Ｘ線１２を照射して、発生する２次Ｘ線１３の強度を測定できる。
【００１９】
第１実施形態の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具３によれば、図１のように回転軸９を取り付けて回転させながら先端の研磨紙７を基板１上に形成された膜２に押し付けるだけで、膜２の一部２ａが試料として擦り付けられ、回転軸９を取り外して小径部６の外周に輪状部材８を係合させると、そのまま試料２ａを蛍光Ｘ線分析するための試料ホルダとなる。しかも、研磨紙７が貼り付けられる小径部６の先端面６ａは、球状または笠状に膨出しているので、膜２の表層（厚さ１０μｍ以下）２ａのみを研磨紙７上にむらなく適切に採取できる。したがって、基板１が露出するようなことがなく、基板１上に形成された膜２に実質的な損傷を与えずに試料として簡便に採取して蛍光Ｘ線分析に供することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図３に示すように、この装置は、前記第１実施形態の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具３を試料ホルダとして用い、前記研磨紙７に擦り付けられた試料（船底塗膜の表層）２ａにＸ線源１１から１次Ｘ線１２を照射して、発生する蛍光Ｘ線などの２次Ｘ線１３の強度を検出手段１４、例えばＳＤＤ型検出器で測定する蛍光Ｘ線分析装置である。そして、以下の定量手段１６、判定手段１７、補正手段１８を含む分析手段１５を備えている。
【００２１】
定量手段１６は、検出手段１４で測定したＳn −Ｌ線およびＳn −Ｋ線の強度に基づいて、試料２ａ中のスズの含有率を算出する。判定手段１７は、検出手段１４で測定したコンプトン散乱線１３の強度、研磨紙７の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の強度または小径部６の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の強度に基づいて、試料２ａの採取量が定量手段１６によるスズの含有率の算出に適切か否かを判定する。補正手段１８は、検出手段１４で測定したコンプトン散乱線１３の強度、研磨紙７の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の強度または小径部６の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の強度に基づいて、定量手段１６で算出したスズの含有率を補正する。研磨紙７の構成元素からの蛍光Ｘ線１３は、例えばＳi −Ｋ線であり、小径部６の構成元素からの蛍光Ｘ線１３は、例えばＡl −Ｋ線であり、いずれも試料２ａに含まれない元素からの蛍光Ｘ線であることが条件である。
【００２２】
第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置によれば、第１実施形態の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具３を試料ホルダとして用いて蛍光Ｘ線分析を行うので、試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる。
【００２３】
ここで、試料２ａが船底塗膜である場合には前述したようにスズの含有が問題となるが、分析線をＳn −Ｌ線とすると、感度は高いがＣa 、Ｋなどの元素からの妨害線の影響を受けるおそれがあり、それに対しては自動的にピーク分離を行うが効果は必ずしも十分とはいえない。一方、分析線をＳn −Ｋ線とすると、妨害線の影響は受けないが感度は低い。そこで、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置では、定量手段１６により、スズについては、Ｓn −Ｌ線とＳn −Ｋ線の両方の測定強度に基づいて含有率を算出するようにしている。つまり、感度の高いＳn −Ｌ線の測定強度の情報に、妨害線の影響を受けないＳn −Ｋ線の測定強度の情報を加味して、データ処理で妨害線の影響を低減させてスズの含有率を算出する。したがって、感度が高くかつ妨害線の影響を受けにくく、より正確な分析ができる。なお、次述する判定手段１７または補正手段１８を備えるのであれば、定量手段１６でＳn −Ｌ線とＳn −Ｋ線のいずれか一方の測定強度に基づいてスズの含有率を算出する蛍光Ｘ線分析装置も本発明に含まれる。
【００２４】
さて、分析線のエネルギーが高いほど分析深さは深くなり、試料２ａの採取量（より具体的には、採取した試料２ａの厚さ）の変化による含有率の誤差が大きくなる。スズの分析では、Ｓn −Ｌ線の分析深さは約４０μｍ、Ｓn −Ｋ線の分析深さは約８００μｍなので、分析線をＳn −Ｌ線とすると、採取した試料２ａの厚さが約４０μｍ未満の場合に含有率に誤差が生じ、分析線をＳn −Ｋ線とすると、採取した試料２ａの厚さが約８００μｍ未満の場合に含有率に誤差が生じる。つまり、Ｓn −Ｌ線とＳn −Ｋ線のいずれを分析線に用いても、試料２ａの採取量の影響を受けて含有率に誤差が生じるおそれがある。一方、コンプトン散乱線１３の測定強度、研磨紙７の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の測定強度、または、小径部６の構成元素からの蛍光Ｘ線１３の測定強度は、塗膜２の構成元素によって若干変動するものの代表的な塗膜２において試料２ａの厚さとの関係式を作成しておくことができる。
【００２５】
そこで、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置では、判定手段１７により、これら３つの測定強度うちいずれかに基づいて、試料２ａの採取量が定量手段１６によるスズの含有率の算出に適切であったか否かを判定するようにしている。したがって、操作者が分析結果に対する信頼性を判断できる。なお、第２実施形態での定量手段１６のように、Ｓn −Ｌ線とＳn −Ｋ線の両方の測定強度に基づいて含有率を算出する場合には、判定手段１７は、より誤差の生じやすいＳn −Ｋ線を基準に判定する。また、判定手段１７は、前記３つの測定強度のうちいずれか１つだけでなく、２つまたは３つを採用し、１つでもそれに基づいて試料２ａの採取量が不適切（不足）と判定されるものがあった場合に、総合的に考慮して試料２ａの採取量が不適切であったと判定するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置では、補正手段１８により、前記３つの測定強度うちいずれかに基づいて（２つまたは３つを併用してもよい）、定量手段１６で算出したスズの含有率を補正することもできる。したがって、試料２ａの採取量の影響を受けにくく、より正確な分析ができる。なお、判定手段１７と補正手段１８のいずれか一方のみを備えてもよい。
【００２７】
次に、本発明の第３実施形態の試料採取治具について説明する。第３実施形態の試料採取治具は、図１、２における前記第１実施形態の試料採取治具３から研磨紙７を取り除き、代わりに小径部６の先端面６ａそのものをサンドブラストなどにより粗面化し、研磨面として利用するものである。他の構成は、第１実施形態の試料採取治具３と同様であるので説明を省略する。第３実施形態の試料採取治具３によれば、第１実施形態の試料採取治具３と同様の効果があるのに加えて、研磨紙が剥離するおそれがなく、また、水中でも試料２ａを採取できる。なお、研磨による試料２ａの採取およびその保存のために、治具本体４の材料は、硬質で腐食しにくい（錆びにくい）ものが好ましく、例えばアルミニウム合金を用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置では、前記第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置において前記第１実施形態の試料採取治具を試料ホルダとして用いるのに代えて、前記第３実施形態の試料採取治具を試料ホルダとして用いる。つまり、図３において、試料ホルダとして用いる試料採取治具３において、研磨紙７がなく、代わりに小径部６の先端面６ａそのものが粗面化され、そこに直接試料２ａが擦り付けられている。したがって、研磨紙の構成元素からの蛍光Ｘ線はなく、測定されないので、判定手段１７、補正手段１８において利用されない。他の構成は、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置と同様であるので説明を省略する。第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置によれば、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置と同様の効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の試料採取治具によれば、基板上に形成された膜に実質的な損傷を与えずに試料として簡便に採取して蛍光Ｘ線分析でき、それを用いる本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、試料採取の現場で迅速に元素の含有率を分析できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３実施形態の蛍光Ｘ線分析用試料採取治具を示す概略図である。
【図２】同試料採取治具において小径部の先端面が笠状に膨出した例を示す概略図である。
【図３】本発明の第２、第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…基板、２…膜、２ａ…試料（膜の表層）、３…試料採取治具、４…治具本体、５…大径部、６…小径部、６ａ…小径部の先端面、７…研磨紙、８…輪状部材、１１…Ｘ線源、１２…１次Ｘ線、１３…２次Ｘ線、１４…検出手段、１６…定量手段、１７…判定手段、１８…補正手段。
【図１】
0003903119.tif 000002
【図２】
0003903119.tif 000003
【図３】
0003903119.tif 000004