(57)【要約】  支持部とコリメータとが回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転される。コリメータは、Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有する。透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線が照射され、試料からの蛍光Ｘ線が検出器により検出される。検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析が行われる。
2019234935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象の試料が支持される支持部と、
Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータと、
前記コリメータの前記透過領域を通して前記支持部により支持された試料にＸ線を照射するＸ線源と、
前記支持部と前記コリメータとを回転軸の周りで相対的に回転させる回転駆動装置と、
前記支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行う分析実行部とを備え、
前記透過領域は前記回転軸上に位置する頂点を有し、
前記透過領域の周方向の長さは、前記頂点から外方へ比例的に増加する、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記透過領域は扇形状を有する、請求項１記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
前記透過領域は開口部である、請求項１または２記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記コリメータは固定され、前記支持部が前記コリメータに対して回転するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記コリメータは、前記透過領域の周方向の長さが可変に構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記Ｘ線源により出射されるＸ線の強度を制御する強度制御部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線の検出量を示す検出信号が飽和しているか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記強度制御部は、前記判定部による判定結果に基づいて検出信号が飽和しない範囲で出射されるＸ線の強度が大きくなるように前記Ｘ線源を制御する、請求項６記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
分析対象の試料が支持される支持部とＸ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータとを回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転させるステップと、
前記コリメータの前記透過領域を通して前記支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線を照射するステップと、
前記支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出器により検出するステップと、
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行うステップとを含み、
前記透過領域は前記回転軸上に位置する頂点を有し、
前記透過領域の周方向の長さは、前記頂点から外方へ比例的に増加する、蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項９】
前記回転させるステップは、固定された前記コリメータに対して前記支持部を回転させることを含む、請求項８記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蛍光Ｘ線により試料の分析を行う蛍光Ｘ線分析装置および蛍光Ｘ線分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析装置においては、Ｘ線源から試料にＸ線が照射されることにより、試料が励起され、試料から蛍光Ｘ線が放出される。試料から放出された蛍光Ｘ線の単位時間当たりのフォトン数（以下、単にフォトン数と呼ぶ。）が検出器により検出される。検出器は、検出されたフォトン数を示す検出信号を出力する。検出器により出力される検出信号に基づいて、試料に含まれる元素の分析が行われる。【０００３】
検出信号が飽和することなく検出可能なフォトン数には制限がある。そのため、Ｘ線源により出射されるＸ線の強度（線量）を最小にした場合でも、検出信号が飽和することがある。これを防止するために、コリメータと呼ばれる部材がＸ線源と試料との間に配置される。コリメータは、開口部を有する板状部材であり、Ｘ線源により出射されたＸ線の一部を遮断することにより試料に照射されるＸ線を減衰させる。【０００４】
一方、特許文献１には、蛍光Ｘ線を用いた分析技術の分野ではなく、医療の分野で用いられるＸ線低減システムが記載されている。このＸ線低減システムにおいては、Ｘ線を透過するベッドの下方にＸ線源が配置され、ベッドの上方にコリメータが配置され、コリメータの上方にイメージインテンシファイアが配置される。コリメータは円板形状を有し、コリメータの中央には円形アパーチャが形成される。ベッドの上には患者が横たわり、患者のそばにオペレータが存在する。【０００５】
オペレータの操作に応答してＸ線源から上方の患者にＸ線が照射される。患者に照射されたＸ線の一部は、コリメータの円形アパーチャを通過してイメージインテンシファイアに到達する。イメージインテンシファイアに到達したＸ線に基づいて、関心領域において高い画質を有する画像が生成される。また、Ｘ線の他の一部がコリメータの円形アパーチャを除く部分で遮断されることにより、患者の周囲にいるオペレータへの被曝が低減される。
【特許文献１】特表２０１６−５０１６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに対して、蛍光Ｘ線を用いた分析技術の分野においては、試料に照射されるＸ線の強度が空間的に不均一であると、試料全体の組成を正しく分析することができない。特に、不均一に分布した元素を含む試料を分析するときには、この問題はより顕在化する。そのため、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることが要求される。【０００７】
本発明の目的は、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることが可能な蛍光Ｘ線分析装置および蛍光Ｘ線分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一局面に従う蛍光Ｘ線分析装置は、分析対象の試料が支持される支持部と、Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータと、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線を照射するＸ線源と、支持部とコリメータとを回転軸の周りで相対的に回転させる回転駆動装置と、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行う分析実行部とを備え、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。【０００９】
この蛍光Ｘ線分析装置においては、支持部とコリメータとが回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転される。コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線が照射され、試料からの蛍光Ｘ線が検出器により検出される。検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析が行われる。【００１０】
この構成によれば、Ｘ線源により出射されるＸ線の一部がコリメータの遮断領域により遮断され、Ｘ線の他の一部がコリメータの透過領域を通過する。ここで、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。そのため、支持部とコリメータとが相対的に１回転する間にコリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線は空間的に一様となる。これにより、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。【００１１】
（２）透過領域は扇形状を有してもよい。この場合、透過領域の周方向の長さが頂点から外方へ比例的に増加するコリメータを簡単な形状により実現することができる。【００１２】
（３）透過領域は開口部であってもよい。この場合、コリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線をより容易に空間的に一様にすることができる。【００１３】
（４）コリメータは固定され、支持部がコリメータに対して回転するように構成されてもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータと回転軸の周りで相対的に回転させることができる。【００１４】
（５）コリメータは、透過領域の周方向の長さが可変に構成されてもよい。この場合、試料の組成に応じてコリメータの透過領域の周方向の長さを容易に変化させることができる。これにより、試料の組成に応じてＸ線を適切な強度に均一に減衰させることができる。【００１５】
（６）蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線源により出射されるＸ線の強度を制御する強度制御部をさらに備えてもよい。この場合、試料の組成に応じてＸ線の強度を適切に調整することができる。【００１６】
（７）蛍光Ｘ線分析装置は、検出器により検出される蛍光Ｘ線の検出量を示す検出信号が飽和しているか否かを判定する判定部をさらに備え、強度制御部は、判定部による判定結果に基づいて検出信号が飽和しない範囲で出射されるＸ線の強度が大きくなるようにＸ線源を制御してもよい。この場合、試料の組成によらず高い効率で試料の分析を実行することができる。【００１７】
（８）本発明の他の局面に従う蛍光Ｘ線分析方法は、分析対象の試料が支持される支持部とＸ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータとを回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転させるステップと、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線を照射するステップと、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出器により検出するステップと、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行うステップとを含み、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。【００１８】
この蛍光Ｘ線分析方法によれば、支持部とコリメータとが相対的に１回転する間にコリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線は空間的に一様となる。これにより、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。【００１９】
（９）回転させるステップは、固定されたコリメータに対して支持部を回転させることを含んでもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータと回転軸の周りで相対的に回転させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｘ線を空間的に均一に減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の一実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す図である。
【図２】図２は図１のコリメータの構成を示す平面図である。
【図３】図３は図１の処理装置の機能部の構成を示す図である。
【図４】図４は分析プログラムにより行われる分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】図５はコリメータの第１の変形例を示す平面図である。
【図６】図６はコリメータの第１の変形例を示す平面図である。
【図７】図７はコリメータの第２の変形の例を示す平面図である。
【図８】図８はコリメータの第２の変形の例を示す平面図である。
【図９】図９はコリメータの第３の変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０はコリメータの第３の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１はコリメータの第４の変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２はコリメータの第４の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１３はコリメータの第５の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（１）蛍光Ｘ線分析装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置および蛍光Ｘ線分析方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す図である。図２は、図１のコリメータ４０の構成を示す平面図である。図１に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１００は、波長分散型の蛍光Ｘ線分析装置であり、回転駆動装置１０、支持部２０、Ｘ線源３０、コリメータ４０、分光結晶５０、検出器６０および処理装置７０を含む。なお、蛍光Ｘ線分析装置１００は、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置であってもよい。
【００２３】
回転駆動装置１０は、例えば電動モータであり、上方に延びる駆動軸１１を有する。支持部２０は、円板形状を有する試料台であり、回転駆動装置１０の駆動軸１１の上端に取り付けられる。支持部２０には、分析対象の試料Ｓが支持される。支持部２０は、上下方向に平行な回転軸Ｒを中心に回転駆動装置１０により一定速度で回転される。Ｘ線源３０は、支持部２０の上方に配置され、支持部２０により支持された試料ＳにＸ線を照射する。
【００２４】
コリメータ４０は、Ｘ線を遮断する材料（例えば鉛）により形成された板状部材であり、支持部２０とＸ線源３０との間に配置される。コリメータ４０は、円板形状を有し、円板の中心が回転駆動装置１０の回転軸Ｒと重なるように配置される。
【００２５】
図２に示すように、コリメータ４０には、扇形状の開口部４１が形成される。開口部４１における扇形の頂点は回転軸Ｒと重なる。なお、扇形の頂点は、扇形における径方向に沿った直線状の２つの縁部の交点を意味する。扇形の中心角はθである。中心角θの値は、特に限定されない。図２の例では、開口部４１は切り欠きであり、扇形の外周部分（弧）がコリメータ４０の側面から側方に露出している。コリメータ４０における開口部４１を除く部分がＸ線を遮断する遮断領域となる。
【００２６】
図１に示すように、コリメータ４０は、Ｘ線源３０から出射されるＸ線の一部を遮断し、Ｘ線の他の一部を通過させる。支持部２０は一定速度で回転されているので、コリメータ４０を通過したＸ線は、試料Ｓの各部分に時分割で均一に照射される。時間平均すると、試料Ｓの各部分に照射されるＸ線は、空間的に均一に減衰される。
【００２７】
なお、本実施の形態において、コリメータ４０が回転されずに支持部２０が回転されるが、本発明はこれに限定されない。支持部２０とコリメータ４０とが相対的に回転されればよい。したがって、コリメータ４０が回転可能に保持される場合には、支持部２０が回転されずにコリメータ４０が回転されてもよい。
【００２８】
試料ＳにＸ線が照射されることにより試料Ｓが励起され、試料Ｓから蛍光Ｘ線が放出される。分光結晶５０は、例えば反射型の回折格子であり、試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線を波長ごとに異なる角度で反射するように分光する。分光結晶５０は、透過型の回折格子であってもよい。
【００２９】
検出器６０は、例えば比例計数管であり、分光結晶５０により分光された波長ごとの単位時間当たりの蛍光Ｘ線のフォトン数（以下、単にフォトン数と呼ぶ。）を検出し、検出されたフォトン数を示す検出信号を出力する。蛍光Ｘ線分析装置１００がエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置である場合には、検出器６０は半導体検出器であってもよい。
【００３０】
処理装置７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）７１およびメモリ７２を含む。メモリ７２は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ハードディスクまたは半導体メモリ等により構成され、分析プログラムを記憶する。処理装置７０は、回転駆動装置１０、Ｘ線源３０および検出器６０の動作を制御するとともに、検出器６０により出力される検出信号に基づいて、試料Ｓに含まれる元素の定量分析または定性分析を行う。処理装置７０の詳細については後述する。
【００３１】
（２）分析処理
図３は、図１の処理装置７０の機能部の構成を示す図である。図４は、分析プログラムにより行われる分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図３に示すように、処理装置７０は、機能部として、強度制御部１、回転制御部２、取得部３、判定部４および分析実行部５を含む。図１のＣＰＵ７１がメモリ７２に記憶された分析プログラムを実行することにより処理装置７０の機能部が実現される。処理装置７０の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。
【００３２】
使用者は、分析対象の試料Ｓを図示しないオートサンプラにセットし、蛍光Ｘ線分析装置１００に分析開始の指示を行うことにより、試料Ｓが支持部２０により支持され、分析処理が開始される。以下、図３の処理装置７０および図４のフローチャートを用いて分析処理を説明する。
【００３３】
まず、強度制御部１は、Ｘ線源３０により出射されるＸ線の強度（線量）を設定する（ステップＳ１）。回転制御部２は、支持部２０を回転させるように回転駆動装置１０を制御する（ステップＳ２）。支持部２０の回転速度は、例えば７２０度／秒である 。ステップＳ２はステップＳ１の後に実行されるが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ２は、ステップＳ１よりも先に実行されてもよいし、ステップＳ１と同時に実行されてもよい。
【００３４】
次に、強度制御部１は、ステップＳ１で設定された強度を有するＸ線を出射するようにＸ線源３０を制御する（ステップＳ３）。これにより、Ｘ線源３０からコリメータ４０を通して回転する支持部２０上の試料ＳにＸ線が照射され、試料Ｓから蛍光Ｘ線が放出される。取得部３は、検出器６０を制御することにより試料Ｓから放出される蛍光Ｘ線のフォトン数を検出するとともに、検出器６０により出力される検出信号を取得する（ステップＳ４）。
【００３５】
判定部４は、ステップＳ４で取得された検出信号が飽和しているか否かを判定する（ステップＳ５）。検出信号が飽和している場合、強度制御部１は、ステップＳ１で設定されたＸ線源３０により出射されるＸ線の強度を低減させ（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。検出信号が飽和しなくなるまでステップＳ３〜Ｓ６が繰り返される。
【００３６】
ステップＳ５で検出信号が飽和していない場合、分析実行部５は、ステップＳ４で取得された検出信号に基づいて試料Ｓの組成の分析を実行する（ステップＳ７）。具体的には、分析実行部５は、蛍光Ｘ線の波長と蛍光Ｘ線のフォトン数との関係を示すスペクトルを生成し、生成されたスペクトルから試料Ｓの組成を同定する。このとき、分析実行部５は、試料Ｓに照射されるＸ線の強度を開口部４１の面積とコリメータ４０の全体の面積との比率に基づいて補正することができる。ステップＳ７の後、分析実行部５は分析処理を終了する。
【００３７】
ステップＳ１において、検出器６０により出力される検出信号が飽和しないように、Ｘ線源３０により出射されるＸ線の強度が十分小さく設定される場合には、分析処理においてステップＳ５，Ｓ６はスキップされてもよい。この場合、処理装置７０は判定部４を含まない。
【００３８】
一方で、ステップＳ１において、検出器６０により出力される検出信号が飽和するように、Ｘ線源３０により出射されるＸ線の強度が十分大きく設定されてもよい。この場合、ステップＳ３〜Ｓ６が繰り返されることにより、ステップＳ６において、検出信号が飽和しない範囲でＸ線の強度が大きく設定される。これにより、ステップＳ７において高い効率で試料Ｓの分析を実行することができる。
【００３９】
（３）効果
本実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置１００においては、Ｘ線源３０により出射されるＸ線の一部がコリメータ４０により遮断され、Ｘ線の他の一部がコリメータ４０の扇形状の開口部４１を通過する。開口部４１の扇形の頂点は回転軸Ｒ上に位置する。そのため、支持部２０とコリメータ４０とが相対的に１回転する間にコリメータ４０の開口部４１を通過して試料Ｓの各部に照射されるＸ線は空間的に一様となる。これにより、試料Ｓに照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態においては、コリメータ４０は固定され、支持部２０がコリメータ４０に対して回転するように構成される。この場合、簡単な構成で支持部２０とコリメータ４０と回転軸Ｒの周りで相対的に回転させることができる。
【００４１】
（４）コリメータの変形例
（ａ）第１の変形例
図５および図６は、コリメータ４０の第１の変形例を示す平面図である。図５の例では、コリメータ４０に扇形状の２つの開口部４１が形成される。図５の一方の開口部４１を開口部４１ａと呼び、他方の開口部４１を開口部４１ｂと呼ぶ。開口部４１ａ，４１ｂの扇形の中心角はそれぞれθａ，θｂである。図５の例では、θａとθｂとの和は、図２の開口部４１の中心角θに等しい。この場合、図５のコリメータ４０は、図２のコリメータ４０の実質的に等価である。
【００４２】
図６の例においては、コリメータ４０に扇形状の開口部４１と環状扇形状（annular sector）の開口部４２とが形成される。図６の開口部４１を開口部４１ｃと呼ぶ。開口部４１ｃは、直線状の２つの縁部Ｌ１，Ｌ２と、弧状の外縁部Ｌ３とを有する。開口部４２は、直線状の２つの縁部Ｌ４，Ｌ５と、弧状の内縁部Ｌ６とを有する。開口部４１ｃにおける扇形の頂点（２つの縁部Ｌ１，Ｌ２の交点）は回転軸Ｒと重なる。開口部４２は切り欠きであり、環状扇形の外周部分（弧）がコリメータ４０の側面から側方に露出している。
【００４３】
開口部４１ｃの外縁部Ｌ３と開口部４２の内縁部Ｌ６とは、互いに等しい長さを有し、図６に点線で示す共通の円の円周上に位置する。縁部Ｌ１と縁部Ｌ２とが成す角度はθｃである。同様に、縁部Ｌ４と縁部Ｌ５とが成す角度はθｃである。図６の例では、θｃは、図２の開口部４１の中心角θに等しい。この場合、図６のコリメータ４０は、図２のコリメータ４０の実質的に等価である。このように、図２の開口部４１は、コリメータ４０の周方向に複数に分割されてもよいし（図５参照）、コリメータ４０の周方向および径方向に複数に分割されてもよい（図６参照）。
【００４４】
（ｂ）第２の変形例
上記実施の形態においては、開口部４１は切り欠きであり、外周部分（弧）がコリメータ４０の側面から側方に露出しているが、本発明はこれに限定されない。図７および図８は、コリメータ４０の第２の変形例を示す平面図である。図７の例のように、開口部４１の外周部分にコリメータ４０の外周部分４３が残存することにより、開口部４１の外周部分がコリメータ４０の側面から側方に露出していなくてもよい。
【００４５】
また、図８の例のように、コリメータ４０は矩形状を有してもよい。あるいは、コリメータ４０は、長円形状、楕円形状または多角形状等の他の形状を有してもよい。第２の変形例においては、図５の例のように、コリメータ４０に複数の開口部４１が形成される場合でも、コリメータ４０が複数の部分に分割されることなく一体的にコリメータ４０を形成することができる。
【００４６】
（ｃ）第３の変形例
コリメータ４０は、開口部４１の扇形の周方向の長さ（弧の長さ）、すなわち中心角が変化可能に構成されてもよい。この場合、試料Ｓの組成に応じてコリメータ４０の開口部４１の周方向の長さを容易に変化させることができる。これにより、試料Ｓの組成に応じてＸ線を適切な強度に均一に減衰させることができる。
【００４７】
図９および図１０は、コリメータ４０の第３の変形例を示す平面図である。図９の例では、コリメータ４０の周方向における端部４４（開口部４１に隣接する部分）がコリメータ４０の周方向に引き出し自在でかつ引き込み自在に形成される。これにより、開口部４１の扇形の中心角が変化可能となる。
【００４８】
図１０の例では、コリメータ４０は、２つの半円形状の板部材４０ａ，４０ｂにより構成される。板部材４０ａ，４０ｂは、各々の半円の中心が回転軸Ｒと重なる状態で積層される。なお、半円の中心は、弦の中点を意味する。板部材４０ａにおける半円の弦の半分の部分と板部材４０ｂにおける半円の弦の半分の部分との間が扇形状の開口部４１となる。板部材４０ａ，４０ｂの一方は、他方に対して周方向に引き出し自在でかつ引き込み自在に形成される。これにより、開口部４１の扇形の中心角が変化可能となる。
【００４９】
板部材４０ａ，４０ｂは、半円形状ではなく他の扇形状であってもよく、同一の形状でなくてもよい。例えば、板部材４０ａが半円形状であり、板部材４０ｂが扇形状である場合、板部材４０ａ，４０ｂは、板部材４０ａの半円の中心および板部材４０ｂの扇形の頂点が回転軸Ｒと重なる状態で積層される。また、板部材４０ａ，４０ｂの各々が扇形状である場合、板部材４０ａ，４０ｂは、各々の扇形の頂点が回転軸Ｒと重なる状態で積層される。
【００５０】
（ｄ）第４の変形例
上記実施の形態においては、開口部４１は扇形状を有するが、本発明はこれに限定されない。開口部４１は、周方向の長さが頂点（回転軸Ｒと重なる点）から外方に向かうにつれて比例的に増加する形状を有すればよく、扇形状を有さなくてもよい。この場合でも、コリメータ４０を通過したＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。
【００５１】
図１１および図１２は、コリメータ４０の第４の変形例を示す平面図である。図１１の例では、コリメータ４０に扇形状とは異なる形状を有する開口部４１が形成される。図１１の開口部４１を開口部４１ｄと呼ぶ。開口部４１ｄは、回転軸Ｒと重なる位置（頂点）から湾曲しつつ外方に延びる２つの縁部Ｌ７，Ｌ８を有する。回転軸Ｒを中心に縁部Ｌ７を所定の角度だけ仮想的に回転させると、縁部Ｌ７は縁部Ｌ８に重なる。この場合、開口部４１ｄの周方向の長さは、頂点から外方に向かうにつれて比例的に増加する。
【００５２】
同様に、図１２の例では、コリメータ４０に扇形状とは異なる形状を有する開口部４１が形成される。図１２の開口部４１を開口部４１ｅと呼ぶ。開口部４１ｅは、回転軸Ｒと重なる位置（頂点）から屈曲しつつ外方に延びる２つの縁部Ｌ９，Ｌ１０を有する。具体的には、縁部Ｌ９は、直線状の縁部Ｌａ，Ｌｂおよび弧状のＬｃからなる。縁部Ｌ１０は、直線状の縁部Ｌｄ，Ｌｅおよび弧状のＬｆからなる。
【００５３】
縁部Ｌａは、回転軸Ｒに重なる位置から外方に向かって直線状に延びる。縁部Ｌｂはコリメータ４０の外方から回転軸Ｒに重なる位置に向かって直線状に延びる。縁部Ｌｃは、縁部Ｌａの外端部と縁部Ｌｂの内端部とを接続する。縁部Ｌｄは、回転軸Ｒに重なる位置から外方に向かって直線状に延びる。縁部Ｌｅはコリメータ４０の外方から回転軸Ｒに重なる位置に向かって直線状に延びる。縁部Ｌｆは、縁部Ｌｄの外端部と縁部Ｌｅの内端部とを接続する。
【００５４】
縁部Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの長さは、縁部Ｌｄ，Ｌｅ，Ｌｆの長さとそれぞれ等しい。縁部Ｌｃと縁部Ｌｆとは、図１２に点線で示す共通の円の円周上に位置する。縁部Ｌａと縁部Ｌｄとが成す角度は、縁部Ｌｂと縁部Ｌｅとが成す角度と等しい。したがって、回転軸Ｒを中心に縁部Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを所定の角度だけ仮想的に回転させると、縁部Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは縁部Ｌｄ，Ｌｅ，Ｌｆにそれぞれ重なる。すなわち、回転軸Ｒを中心に縁部Ｌ９を所定の角度だけ仮想的に回転させると、縁部Ｌ９は縁部Ｌ１０に重なる。この場合、開口部４１ｅの周方向の長さは、頂点から外方に向かうにつれて比例的に増加する。
【００５５】
（ｅ）第５の変形例
上記実施の形態においては、コリメータ４０は開口部を有するが、本発明はこれに限定されない。図１３は、コリメータ４０の第５の変形例を示す平面図である。図１３の例では、コリメータ４０は、開口部に代えて、Ｘ線を透過する材料（例えばガラス）により形成された透過領域４５を有する。図１３では、透過領域４５がドットパターンにより図示されている。コリメータ４０における透過領域４５を除く部分は、Ｘ線を遮断する遮断領域となる。この場合でも、コリメータ４０を通過したＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。
【００５６】
なお、透過領域４５の形状は、上記の実施の形態またはコリメータ４０の第１〜第４の変形例に記載されたいずれの開口部の形状と同じであってもよい。また、第１〜第４の変形例に記載された開口部および第５の変形例に記載された透過領域が組み合わされてコリメータ４０が構成されてもよい。
【図１】
2019234935.tif 000003
【図２】
2019234935.tif 000004
【図３】
2019234935.tif 000005
【図４】
2019234935.tif 000006
【図５】
2019234935.tif 000007
【図６】
2019234935.tif 000008
【図７】
2019234935.tif 000009
【図８】
2019234935.tif 000010
【図９】
2019234935.tif 000011
【図１０】
2019234935.tif 000012
【図１１】
2019234935.tif 000013
【図１２】
2019234935.tif 000014
【図１３】
2019234935.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月21日(2020.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（１）本発明の一局面に従う蛍光Ｘ線分析装置は、分析対象の試料が支持される支持部と、Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータと、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線を照射するＸ線源と、支持部とコリメータとを回転軸の周りで相対的に回転させる回転駆動装置と、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行う分析実行部とを備え、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加し、Ｘ線源は、コリメータまたは支持部が回転している状態で、時分割で試料にＸ線を照射する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（４）コリメータは固定され、支持部がコリメータに対して回転するように構成されてもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータを回転軸の周りで相対的に回転させることができる。
（５）コリメータと支持部との相対的な回転速度は７２０度／秒であってもよい。
（６）試料に照射されるＸ線の強度は、透過領域の面積とコリメータの全体の面積との比率に基づいて補正されてもよい。
（７）コリメータは、Ｘ線源から出射されるＸ線の一部を遮断し、Ｘ線の他の一部を通過させるように配置されてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（８）コリメータは、透過領域の周方向の長さが可変に構成されてもよい。この場合、試料の組成に応じてコリメータの透過領域の周方向の長さを容易に変化させることができる。これにより、試料の組成に応じてＸ線を適切な強度に均一に減衰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】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（９）蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線源により出射されるＸ線の強度を制御する強度制御部をさらに備えてもよい。この場合、試料の組成に応じてＸ線の強度を適切に調整することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（１０）蛍光Ｘ線分析装置は、検出器により検出される蛍光Ｘ線の検出量を示す検出信号が飽和しているか否かを判定する判定部をさらに備え、強度制御部は、判定部による判定結果に基づいて検出信号が飽和しない範囲で出射されるＸ線の強度が大きくなるようにＸ線源を制御してもよい。この場合、試料の組成によらず高い効率で試料の分析を実行することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（１１）本発明の他の局面に従う蛍光Ｘ線分析方法は、分析対象の試料が支持される支持部とＸ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータとを回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転させるステップと、コリメータまたは支持部が回転している状態で、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料に時分割でＸ線源によりＸ線を照射するステップと、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出器により検出するステップと、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行うステップとを含み、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。
【手続補正７】
【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】
（１２）回転させるステップは、固定されたコリメータに対して支持部を回転させることを含んでもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータを回転軸の周りで相対的に回転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】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、本実施の形態においては、コリメータ４０は固定され、支持部２０がコリメータ４０に対して回転するように構成される。この場合、簡単な構成で支持部２０とコリメータ４０を回転軸Ｒの周りで相対的に回転させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（４）コリメータの変形例
（ａ）第１の変形例
図５および図６は、コリメータ４０の第１の変形例を示す平面図である。図５の例では、コリメータ４０に扇形状の２つの開口部４１が形成される。図５の一方の開口部４１を開口部４１ａと呼び、他方の開口部４１を開口部４１ｂと呼ぶ。開口部４１ａ，４１ｂの扇形の中心角はそれぞれθａ，θｂである。図５の例では、θａとθｂとの和は、図２の開口部４１の中心角θに等しい。この場合、図５のコリメータ４０は、図２のコリメータ４０と実質的に等価である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
開口部４１ｃの外縁部Ｌ３と開口部４２の内縁部Ｌ６とは、互いに等しい長さを有し、図６に点線で示す共通の円の円周上に位置する。縁部Ｌ１と縁部Ｌ２とが成す角度はθｃである。同様に、縁部Ｌ４と縁部Ｌ５とが成す角度はθｃである。図６の例では、θｃは、図２の開口部４１の中心角θに等しい。この場合、図６のコリメータ４０は、図２のコリメータ４０と実質的に等価である。このように、図２の開口部４１は、コリメータ４０の周方向に複数に分割されてもよいし（図５参照）、コリメータ４０の周方向および径方向に複数に分割されてもよい（図６参照）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
同様に、図１２の例では、コリメータ４０に扇形状とは異なる形状を有する開口部４１が形成される。図１２の開口部４１を開口部４１ｅと呼ぶ。開口部４１ｅは、回転軸Ｒと重なる位置（頂点）から屈曲しつつ外方に延びる２つの縁部Ｌ９，Ｌ１０を有する。具体的には、縁部Ｌ９は、直線状の縁部Ｌａ，Ｌｂおよび弧状の縁部Ｌｃからなる。縁部Ｌ１０は、直線状の縁部Ｌｄ，Ｌｅおよび弧状の縁部Ｌｆからなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
なお、透過領域４５の形状は、上記の実施の形態またはコリメータ４０の第１〜第４の変形例に記載されたいずれの開口部の形状と同じであってもよい。また、第１〜第４の変形例に記載された開口部および第５の変形例に記載された透過領域が組み合わされてコリメータ４０が構成されてもよい。
（５）参考形態
（５−１）本発明の第１の参考形態に従う蛍光Ｘ線分析装置は、分析対象の試料が支持される支持部と、Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータと、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線を照射するＸ線源と、支持部とコリメータとを回転軸の周りで相対的に回転させる回転駆動装置と、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出器と、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行う分析実行部とを備え、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。
この蛍光Ｘ線分析装置においては、支持部とコリメータとが回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転される。コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線が照射され、試料からの蛍光Ｘ線が検出器により検出される。検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析が行われる。
この構成によれば、Ｘ線源により出射されるＸ線の一部がコリメータの遮断領域により遮断され、Ｘ線の他の一部がコリメータの透過領域を通過する。ここで、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。そのため、支持部とコリメータとが相対的に１回転する間にコリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線は空間的に一様となる。これにより、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。
（５−２）透過領域は扇形状を有してもよい。この場合、透過領域の周方向の長さが頂点から外方へ比例的に増加するコリメータを簡単な形状により実現することができる。
（５−３）透過領域は開口部であってもよい。この場合、コリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線をより容易に空間的に一様にすることができる。
（５−４）コリメータは固定され、支持部がコリメータに対して回転するように構成されてもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータと回転軸の周りで相対的に回転させることができる。
（５−５）コリメータは、透過領域の周方向の長さが可変に構成されてもよい。この場合、試料の組成に応じてコリメータの透過領域の周方向の長さを容易に変化させることができる。これにより、試料の組成に応じてＸ線を適切な強度に均一に減衰させることができる。
（５−６）蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線源により出射されるＸ線の強度を制御する強度制御部をさらに備えてもよい。この場合、試料の組成に応じてＸ線の強度を適切に調整することができる。
（５−７）蛍光Ｘ線分析装置は、検出器により検出される蛍光Ｘ線の検出量を示す検出信号が飽和しているか否かを判定する判定部をさらに備え、強度制御部は、判定部による判定結果に基づいて検出信号が飽和しない範囲で出射されるＸ線の強度が大きくなるようにＸ線源を制御してもよい。この場合、試料の組成によらず高い効率で試料の分析を実行することができる。
（５−８）本発明の第２の参考形態に従う蛍光Ｘ線分析方法は、分析対象の試料が支持される支持部とＸ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータとを回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転させるステップと、コリメータの透過領域を通して支持部により支持された試料にＸ線源によりＸ線を照射するステップと、支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出器により検出するステップと、検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行うステップとを含み、透過領域は回転軸上に位置する頂点を有し、透過領域の周方向の長さは、頂点から外方へ比例的に増加する。
この蛍光Ｘ線分析方法によれば、支持部とコリメータとが相対的に１回転する間にコリメータの透過領域を通過して試料の各部に照射されるＸ線は空間的に一様となる。これにより、試料に照射されるＸ線を空間的に均一に減衰させることができる。
（５−９）回転させるステップは、固定されたコリメータに対して支持部を回転させることを含んでもよい。この場合、簡単な構成で支持部とコリメータと回転軸の周りで相対的に回転させることができる。
【手続補正１３】
【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】
分析対象の試料が支持される支持部と、
Ｘ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータと、
前記コリメータの前記透過領域を通して前記支持部により支持された試料にＸ線を照射するＸ線源と、
前記支持部と前記コリメータとを回転軸の周りで相対的に回転させる回転駆動装置と、
前記支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行う分析実行部とを備え、
前記透過領域は前記回転軸上に位置する頂点を有し、
前記透過領域の周方向の長さは、前記頂点から外方へ比例的に増加し、
前記Ｘ線源は、前記コリメータまたは前記支持部が回転している状態で、時分割で試料にＸ線を照射する、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記透過領域は扇形状を有する、請求項１記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
前記透過領域は開口部である、請求項１または２記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記コリメータは固定され、前記支持部が前記コリメータに対して回転するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記コリメータと前記支持部との相対的な回転速度は７２０度／秒である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
試料に照射されるＸ線の強度は、前記透過領域の面積と前記コリメータの全体の面積との比率に基づいて補正される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
前記コリメータは、前記Ｘ線源から出射されるＸ線の一部を遮断し、Ｘ線の他の一部を通過させるように配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
前記コリメータは、前記透過領域の周方向の長さが可変に構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項９】
前記Ｘ線源により出射されるＸ線の強度を制御する強度制御部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１０】
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線の検出量を示す検出信号が飽和しているか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記強度制御部は、前記判定部による判定結果に基づいて検出信号が飽和しない範囲で出射されるＸ線の強度が大きくなるように前記Ｘ線源を制御する、請求項９記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１１】
分析対象の試料が支持される支持部とＸ線を遮断する遮断領域およびＸ線を透過する透過領域を有するコリメータとを回転駆動装置により回転軸の周りで相対的に回転させるステップと、
前記コリメータまたは前記支持部が回転している状態で、前記コリメータの前記透過領域を通して前記支持部により支持された試料に時分割でＸ線源によりＸ線を照射するステップと、
前記支持部により支持された試料からの蛍光Ｘ線を検出器により検出するステップと、
前記検出器により検出される蛍光Ｘ線に基づいて試料の組成の分析を行うステップとを含み、
前記透過領域は前記回転軸上に位置する頂点を有し、
前記透過領域の周方向の長さは、前記頂点から外方へ比例的に増加する、蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項１２】
前記回転させるステップは、固定された前記コリメータに対して前記支持部を回転させることを含む、請求項１１記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2019234935.tif 000016
【国際調査報告】
2019234935.tif 000017
2019234935.tif 000018
2019234935.tif 000019
2019234935.tif 000020