(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体または固形物からなる試料を保持するＸ線透過性の保持材と、
前記試料の一方側に配置されて前記試料に前記保持材とともに励起用Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記試料の他方側に配置されて前記試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を検出する検出器とを備え、
前記試料を挟んで前記Ｘ線源と前記検出器とが、前記Ｘ線源からの励起用Ｘ線が前記検出器に入らないように互いに斜めに配置されている蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記試料の一方側のＸ線源と保持材間、および他方側の検出器と保持材間のうち、少なくとも一方の間に、前記Ｘ線源からの励起用Ｘ線が前記検出器に入射するのを阻止するスリットが配置されている蛍光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、例えば河川水，血液，体液，半導体の洗浄液その他の液体試料または微細な固形物を蛍光Ｘ線分析する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の試料を蛍光Ｘ線分析するときに、散乱Ｘ線を極力少なくして正確な分析を行うため、バックグラウンドの小さい高分子薄膜で試料を支持することが知られている。図５に示す従来装置において、Ｘ線源２４からの励起用（１次）Ｘ線Ｂ１を、ホルダＨに設けられた高分子薄膜２上の試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線Ｂ２を検出器２５で検出することにより、散乱Ｘ線Ｂ４の発生が抑制されたバックグランドの小さい状態で、試料Ｓの分析を行う。
【０００３】
また、バックグランドを小さくして試料の蛍光Ｘ線分析を行う全反射型の蛍光Ｘ線分析装置も知られている。この装置は、Ｘ線源からの１次Ｘ線を試料表面に微小な角度で入射させて全反射させ、試料からの反射光線や散乱Ｘ線を検出器に入射しにくくすることにより、バックグランドを小さくする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５の従来装置では、バックグランドを小さくできるが、試料Ｓに対してＸ線源２４と検出器２５が同じ側に配置されているので、試料Ｓに両機器２４，２５をともに接近させようとしても、両機器２４，２５同士が互いに干渉しないように、それぞれのスペースを取る必要があることから、ともに接近させる距離には限界があった。したがって、従来装置は、試料Ｓに対するＸ線源２４および検出器２５の距離が大きくなるので、試料Ｓに照射される１次Ｘ線Ｂ１および検出器２５に入射する蛍光Ｘ線Ｂ２のＸ線強度を大きくできず、そのために検出器２５の高感度化が図れないという問題があった。
【０００５】
また、全反射型の蛍光Ｘ線分析装置においては、バックグランドを小さくするのにＸ線源から試料へ微小な角度で入射させる必要性から構造が複雑化し、かつ微小な入射角度が得られるようにＸ線源または試料の位置を設定するのが面倒であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、取扱いが容易で、かつ高感度化を図ることができる蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一構成による蛍光Ｘ線分析装置は、液体または固形物からなる試料を保持するＸ線透過性の保持材と、前記試料の一方側に配置されて前記試料に前記保持材とともに励起用Ｘ線を照射するＸ線源と、前記試料の他方側に配置されて前記試料から発生する蛍光Ｘ線の強度を検出する検出器とを備え、前記試料を挟んで前記Ｘ線源と前記検出器とが、前記Ｘ線源からの励起用Ｘ線が前記検出器に入らないように互いに斜めに配置されている。ここで、Ｘ線透過性の保持材とはＸ線を９０％以上透過する保持材を意味する。
【０００８】
上記構成によれば、試料をＸ線透過性の保持材で保持し、Ｘ線源と検出器はこの試料を挟んで反対側で互いに斜めに配置するので、Ｘ線源からの励起用Ｘ線を保持材とともに試料に照射することができるとともに、Ｘ線源と検出器とは同じ側でなくかつ互いに斜めに配置されているから、両機器同士の干渉を考慮する必要がなく、両機器をともに試料Ｓに接近させることができる。したがって、Ｘ線源から試料への励起用Ｘ線および試料から検出器への蛍光Ｘ線のＸ線強度を大きくして、検出器の高感度化を容易に図ることができる。
【０００９】
好ましくは、前記試料の一方側のＸ線源と保持材間、および他方側の検出器と保持材間のうち、少なくとも一方の間に、前記Ｘ線源からの励起用Ｘ線が前記検出器に入射するのを阻止するスリットが配置されている。したがって、スリットにより、Ｘ線源からの励起用Ｘ線が検出器に直接入射するのを阻止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の側面図を示す。本装置は、河川水，血液，体液，半導体の洗浄液その他の液体または微細な固形物からなる試料Ｓを蛍光Ｘ線分析する装置であり、上記試料Ｓを保持するＸ線透過性の保持材２と、試料Ｓに励起用（１次）Ｘ線Ｂ１を照射するＸ線源４と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線Ｂ２の強度を検出する半導体検出器のようなエネルギー分散型の検出器５と、その出力信号を受けて試料Ｓの分析を行う分析器６とを備えている。
【００１１】
本装置は、上記試料Ｓの下方側の斜め下方にＸ線源４が配置され、試料Ｓの上方側に対向して検出器５が配置されている。なお、図１の配置を上下逆にして、試料Ｓの上方側に検出器５を配置し、下方側にＸ線源４を配置してもよい。
【００１２】
本装置は、上記Ｘ線源４からの１次Ｘ線Ｂ１が保持材２上の試料Ｓに向けて上方へ照射されるものであり、Ｘ線源４と試料Ｓの間に保持材２が介在しているが、この保持材２は、例えば高分子薄膜や紙等の部材からなり、大部分のＸ線を透過するので、保持材２上の試料Ｓに１次Ｘ線Ｂ１を照射することができる。上記保持材２は例えばリング状のフレーム３に支持され、このフレーム３はその側方で図示しない支持部材を介して装置本体に固定される。また、空気の散乱によるＸ線の減衰を少なくするため、Ｘ線の経路は真空引きされる。
【００１３】
さらに、本装置は、試料Ｓの下方側のＸ線源４と保持材２間にスリット７が、上方側の検出器６と保持材２間にスリット８がそれぞれ配置されており、Ｘ線源４からの１次Ｘ線Ｂ１が検出器６に入射するのを阻止している。従って、スリット７，８により、Ｘ線源４からの１次Ｘ線Ｂ１が検出器５に直接入射するのを阻止することができる。
【００１４】
本装置は，上記両方の間にスリット７，８を設けているが、１次Ｘ線Ｂ１が検出器６に入射するのを阻止できれば、いずれか一方の間のみに設けるようにしてもよい。また、スリット８を、検出器６に入射する蛍光Ｘ線Ｂ２の発生領域を制限するためグランス角を設定するスリットと兼用することもできる。
【００１５】
上記構成の蛍光Ｘ線分析装置を用いて試料Ｓの分析を行う場合、この試料Ｓとしては、特に液体が好適に使用される。例えば河川水を分析するとき、その液体（例えば１０〜５００μリットル）を保持材２に滴下する。この液体は蒸発乾燥して濃縮される。このような液体の滴下と乾燥を繰り返すことにより、保持材２上に試料Ｓは微細な固形物として集積される。
【００１６】
なお、Ｘ線経路は真空引きされるので、液体の試料Ｓをそのまま蛍光Ｘ線分析する場合には、液体の試料Ｓを例えばＸ線透過性で透明な気密のチューブからなる保持材に入れて分析を行う。
【００１７】
上記試料Ｓの下方に配置したＸ線源４から出射した励起用（１次）Ｘ線Ｂ１は、保持材２上の試料Ｓに照射される。試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線Ｂ２は、試料Ｓの上方に対向して配置した検出器５で検出され、その出力信号を受けた分析器６により、試料Ｓの蛍光Ｘ線分析を行う。
【００１８】
本装置は、Ｘ線源４が試料Ｓの下方側、検出器５が試料Ｓに対して上方側というように、試料に対して両機器４，５が反対側に配置されているので、両機器４，５同士の干渉を考慮することがなく、試料Ｓと両機器４，５間をともにできる限り接近させることができ、試料ＳとＸ線源４間の距離Ｌ１、および試料Ｓと検出器５間の距離Ｌ２をともに小さくできる。Ｘ線強度は、距離の２乗の逆数、つまり１／（Ｌ１）2 ，１／（Ｌ２）2 に比例して減衰するので、距離が小さいほどＸ線強度を大きく維持でき、しかも１／（Ｌ１）2 と１／（Ｌ２）2 が掛け合わされるので、各間の距離Ｌ１，Ｌ２がともに小さいと、検出器５に入射する蛍光Ｘ線Ｂ２のＸ線強度は大きなものとなる。これにより、図５の従来装置に比較して、検出器５の検出感度を例えば１０倍にすることができ、検出器５の高感度化を図ることができる。
【００１９】
このように、本装置は、Ｘ線透過性の保持材２で保持された試料Ｓを挟んでＸ線源４と検出器５を反対側に配置するだけで、全反射型の蛍光Ｘ線分析装置に比較して、面倒な調整作業を必要とせずに、高感度化を図ることができる。また、試料Ｓに対してＸ線源４および検出器５を必ず同じ側に配置するという設計上の制約もないので、設計の自由度が向上する。
【００２０】
図２は第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す。本装置は、試料Ｓの下方側に対向してＸ線源４を配置し、試料Ｓの上方側の斜め上方に検出器５を配置する。その他の構成は図１と同様である。なお、図２の配置を上下逆にして、試料Ｓの上方側に検出器５を配置し、下方側にＸ線源４を配置するようにしてもよい。
【００２１】
本装置は、第１実施形態と同様に、Ｘ線源４，検出器５をともに試料Ｓに接近させることができ、試料Ｓに対するＸ線源４および検出器５の距離を小さくできるので、検出器５の高感度化を図ることができる。
【００２２】
図３は第３実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す。本装置は、試料Ｓの下方側に対向して検出器５を配置し、試料Ｓの上方側の斜め上方に、２台のＸ線源４Ａ，４Ｂを配置し、試料Ｓに対して各１次Ｘ線Ｂ１を照射するように配置する。その他の構成は図１と同様である。なお、図３の配置を上下逆にして、試料Ｓの上方側に検出器５を配置し、下方側にＸ線源４Ａ，４Ｂを配置するようにしてもよい。
【００２３】
本装置は、Ｘ線源４Ａ，４Ｂおよび検出器５をともに試料Ｓに接近させることができ、試料Ｓに対するＸ線源４Ａ，４Ｂおよび検出器５の距離を小さくできる。それとともに、第１実施形態と比較して、２台のＸ線源４Ａ，４Ｂで試料Ｓを照射するので１次Ｘ線Ｂ１のＸ線強度が２倍になるから、検出器５の高感度化をより一層図ることができる。
【００２４】
図４は第４実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す。本装置は、波長分散型の検出器１５を使用している。
【００２５】
本装置は、試料Ｓを保持するＸ線透過性の保持材２と、試料Ｓに励起用（１次）Ｘ線Ｂ１を照射するＸ線源４と、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線Ｂ２を分光する分光器１０と、分光器１０からの蛍光Ｘ線Ｂ３の強度を検出する検出器１５とを備えている。分光器１０と検出器１５とはゴニオメータ１２に取り付けられており、分光器１０の回動に応じて、検出器１５を分光器１０からの蛍光Ｘ線Ｂ３を検出可能に回動させる。
【００２６】
本装置は、試料Ｓの下方側にＸ線源４が配置され、試料Ｓの上方側に分光器１０および検出器１５が配置されている。なお、図４の配置を上下逆にして、試料Ｓの上方側にＸ線源４を配置し、下方側に分光器１０および検出器１５を配置するようにしてもよい。また、ゴニオメータを試料Ｓの周りに複数設けた多重同時分析型としてもよい。
【００２７】
このように、本装置は、上記Ｘ線源４と、分光器１０および検出器１５とが、試料Ｓに対して反対側に配置されており、同じ側に配置されていないので、Ｘ線源４と分光器１０および検出器１５との干渉を考慮することがなく、分光器１０を試料Ｓにできるだけ接近させることができる。したがって、試料ＳにＸ線源４および分光器１０を接近させることができ、第１実施形態と同様に、検出器１５に入射するＸ線強度を大きくして、高感度化を図ることができる。また、試料Ｓに対してＸ線源４と分光器１０および検出器１５とを必ず同じ側に配置するという設計上の制約もないので、設計の自由度が向上する。
【００２８】
なお、上記実施形態ではＸ線を励起線としているが、電子線を励起線としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試料をＸ線透過性の保持材で保持し、Ｘ線源と検出器はこの試料を挟んで反対側に配置するので、Ｘ線源からの励起用Ｘ線を保持材を介して試料に照射することができるとともに、Ｘ線源と検出器とは同じ側に配置されていないので、両機器同士の干渉を考慮する必要がなく、両機器をともに試料Ｓに接近させることができる。したがって、Ｘ線源から試料への励起用Ｘ線および試料から検出器への蛍光Ｘ線のＸ線強度を大きくして、検出器の高感度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を示す側面図である。
【図２】第２実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を示す側面図である。
【図３】第３実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を示す側面図である。
【図４】第４実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を示す側面図である。
【図５】従来の蛍光Ｘ線分析装置を示す側面図である。
【符号の説明】
２…保持材、４…Ｘ線源、５…検出器、７，８…スリット、Ｓ…試料、Ｂ１…励起用（１次）Ｘ線、Ｂ２…蛍光Ｘ線。
【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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