JP5524521B2 - 蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線の照射により生じる蛍光Ｘ線を検出することによって試料の分析を行う蛍光Ｘ線分析装置に関する。

従来、試料の分析を行うための装置として、試料に一次Ｘ線を照射して組成を分析する蛍光Ｘ線分析装置が利用されている。蛍光Ｘ線分析装置は、一次Ｘ線を試料に照射した際に生じる蛍光Ｘ線（二次Ｘ線）を検出器にて検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトル分布などから、試料に含まれる元素の特定及びこの元素の濃度の算出等を行うことができる。

試料が液体又は粉体のような流動試料の場合、Ｘ線を透過する膜（Ｘ線透過窓材）を底面とした容器（以下、試料セルという）内に試料を収容し、試料セルを蛍光Ｘ線分析装置の測定部位に載置した状態で、一次Ｘ線を試料セルの下方から照射することにより蛍光Ｘ線分析装置による分析を行うことができる。試料セルの下方から照射された一次Ｘ線は、試料セルの底面のＸ線透過膜を通して流動試料に照射され、このときに生じる蛍光Ｘ線は、試料セルの下方に配された検出器にてＸ線透過膜を通して検出される。

特許文献１においては、測定部位において試料セルを保持する試料セル台として、台外枠と、この台外枠の内側に装着される台内枠と、台外枠及び台内枠の間に挟み込まれて枠内を閉塞するＸ線透過性シートとからなる試料セル台を用い、試料セル台を測定部位に着脱自在に設けた蛍光Ｘ線分析装置が提案されている。この蛍光Ｘ線分析装置は、試料セルの組み立てが不完全なとき、又は不測の事故などで試料セルのＸ線透過性シートが破損したとき等に、試料セル内の試料が漏れ出した場合であっても、測定部位の下方に設けられたＸ線検出器及びＸ線管等に漏れ出した試料が付着するなどの悪影響を及ぼすことがない。

図６は、従来の蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図であり、特許文献１に記載の蛍光Ｘ線分析装置の構成と略同じである。図において１０１は、蛍光Ｘ線分析装置である。蛍光Ｘ線分析装置１０１は、試料セル５を載置するセルホルダ（試料セル台）１０２、試料セル５へ一次Ｘ線を照射するＸ線管３、及び一次Ｘ線の照射により生じる蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器等を備えている。

流動試料が収容される試料セル５は、円筒状のセル内枠５１と、セル内枠５１の内面、外面及び下端部分を覆うと共に流動試料が収容される凹所が設けられた試料カップ（内枠カバー）５２と、試料カップ５２に覆われたセル内枠５１に外嵌する円筒状のセル外枠５３とを有しており、流動試料が収容された試料カップ５２の凹所はＸ線透過窓材（Ｘ線透過性シート）５４にて封止される。Ｘ線透過窓材５４は、試料カップ５２で覆われたセル内枠５１と、セル外枠５３との間に挟み込まれる態様で保持され、試料セル５の底面をなしている。

試料セル５が載置されるセルホルダ１０２は、円環板状をなすセルホルダ内枠（台内枠）１２１と、セルホルダ内枠１２１に外嵌する周壁部が設けられた円環板状のセルホルダ外枠（台外枠）１２２とを有しており、セルホルダ内枠１２１及びセルホルダ外枠１２２が上下に重ねて嵌合された状態で蛍光Ｘ線分析装置１０１の測定部位に着脱自在に取り付けられている。セルホルダ内枠１２１及びセルホルダ外枠１２２の間にはＸ線透過窓材１２３が挟み込まれる態様で保持されており、セルホルダ内枠１２１及びセルホルダ外枠１２２の中央にそれぞれ形成された円形の開口部がＸ線透過窓材１２３により覆われて閉じられている。

またセルホルダ１０２のセルホルダ内枠１２１には、中央に形成された開口部の内縁部分の一周に亘って、上方へ突出する円環状の突部が設けられている。試料が収容された試料セル５は、試料カップ５２及びＸ線透過窓材５４に覆われた試料セル５のセル内枠５１の下端部分が、セルホルダ１０２のセルホルダ内枠１２１に設けられた突部に当接するようにして、セルホルダ１０２に載置される。Ｘ線管３からの一次Ｘ線は、セルホルダ１０２のＸ線透過窓材１２３及び試料セル５のＸ線透過窓材５４を通して試料セル５に収容された流動試料に照射され、これにより生じた蛍光Ｘ線は、同様にＸ線透過窓材５４及び１２３を通してＸ線検出器４にて検出される。

例えば、試料セル５のＸ線透過窓材５４が破損した場合、試料セル５に収容された流動試料はＸ線透過窓材５４の破損個所から外部へ流出する虞があるが、セルホルダ１０２の開口部はＸ線透過窓材１２３にて閉塞されているため、内部のＸ線管３及びＸ線検出器４等に流動試料が付着する虞はない。

特開平９−１２７０２８号公報

しかしながら、図６に示した構成の試料セル５を用いる場合、試料セル５内の圧力変化などの要因でＸ線透過窓材５４が撓む虞がある。Ｘ線透過窓材５４に撓みが生じた場合、また試料セル５の組み立てにおいて不具合が生じ、セル外枠５３がセルホルダ内枠１２１に接触するなどして、試料セル５の下面が傾いた状態でセルホルダ１０２に載置された場合等、試料セル５内に収容された流動試料とＸ線検出器４との間の距離が変化するため、Ｘ線による流動試料の分析に誤差が生じ、分析精度が低下するという問題があった。この問題は、特許文献１に記載の蛍光Ｘ線分析装置にて解決し得るものではない。また、試料セル５は汎用品であるため、試料セル５の形状変更などによって上記の問題を解決することは好ましくない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、試料セルに設けられたＸ線透過窓材（Ｘ線透過膜）の撓みによる誤差の発生を防止し、流動試料に対する高精度な分析を行うことができる蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。

本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、開口がＸ線透過窓材にて閉塞されるべき試料収容容器が載置される載置部と、該載置部に載置された前記試料収容容器へ一次Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、一次Ｘ線の照射により生じる前記試料収容容器に収容された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置において、前記載置部は、前記Ｘ線照射手段から前記試料収容容器への一次Ｘ線を通す開口部が形成された底板部と、該底板部の内縁部分に前記開口部の全周に亘って突設され、突端側へ縮径する筒状をなし、前記開口部を通った一次Ｘ線が前記試料収容容器の開口を閉塞したＸ線透過窓材に至るように、前記試料収容容器を支持する支持部と、該支持部の突端部に設けられ、前記支持部が前記試料容器を支持する際に、前記Ｘ線透過窓材に密接する支持平面とを有し、該支持平面は、前記試料収容容器の開口内に収まる形状であり、該開口の内側にて、該開口を閉塞した前記Ｘ線透過窓材に当接して前記試料収容容器を支持するようにしてあり、前記載置部の開口部は、Ｘ線透過窓材にて閉塞することができ、前記載置部は、前記試料収容容器が載置された場合に、前記試料収容容器のＸ線透過窓材、前記支持部及び前記開口部を閉塞すべきＸ線透過窓材にて構成される閉所の内外を連通する貫通孔を有することを特徴とする。

また、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記貫通孔を通して前記閉所内に気体を注入する注入管を更に備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記載置部が、前記支持部が設けられた環状の内枠と、該内枠に外嵌する環状の外枠とを有し、嵌合した前記内枠及び前記外枠に前記Ｘ線透過窓材を挟持できるようにしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記載置部が、前記Ｘ線照射手段及び前記検出手段が保持された筐体に着脱自在に設けられ、前記載置部を前記筐体に押さえ付けて固定する固定部を更に備えることを特徴とする。

本発明においては、試料を収容する試料収容容器（試料セル）を載置する載置部を蛍光Ｘ線分析装置が備え、試料セルに設けられたＸ線透過窓材（Ｘ線透過膜）を通して試料へ一次Ｘ線を照射し、試料からの蛍光Ｘ線を検出することで試料の分析を行う。試料セルは、容器の開口がＸ線透過窓材にて閉塞された構成の汎用のものを用いることができる。
試料セルを載置する載置部には、Ｘ線照射手段から試料セル（に収容された試料）へ照射する一次Ｘ線及び試料セルから検出手段への蛍光Ｘ線を通すための開口部が形成される。また載置部は試料セルを支持する支持部を有し、支持部は、例えば試料セルのＸ線透過窓材を開口部の上方に位置させるなど、開口部を通った一次Ｘ線がＸ線透過窓材に至るように試料セルの支持を行う。更に、試料セルを支持する支持部は、試料セルの開口の内側の部分に設けられたＸ線透過窓材に当接して（即ち、Ｘ線透過窓材の反対側には試料が存在する部分に当接して）、試料セルを支持する。
図６に示した従来の蛍光Ｘ線分析装置１０１では、セルホルダ１０２が試料セル５のセル内枠５１の下端部分に当接することで試料セル５を支持する構成であるため、セルホルダ１０２による支持位置に対してＸ線透過窓材５４の位置が撓みにより変化したり、またセル外枠５３がセルホルダ内枠１２１に当接するなどの要因で、試料セル５の下面（底面）が傾いた状態でセルホルダ１０２に載置されるなどして、Ｘ線検出器４に対する試料セル５内の試料の位置が変化する虞がある。これに対して、本発明のように載置部の支持部が開口の内側のＸ線透過窓材に当接して試料セルを支持する構成では、支持部によるＸ線透過窓材の支持位置の精度を大きく改善できる。
よって、試料セルのＸ線透過窓材に撓みが生じたり、試料セルの組み立てに不具合が生じた場合であっても、Ｘ線の検出手段に対するＸ線透過窓材の位置が変化することを抑制でき、Ｘ線の検出手段に対する試料セル内の試料の位置が変化することを抑制できるため、試料の分析精度の低下を抑制できる。

また、本発明においては、載置部の支持部が試料セルのＸ線透過窓材に当接する部分を平面とし、この平面にて試料セルのＸ線透過窓材に密接するように、載置された試料セルを支持する。平面を密接させて試料セルを支持することで、試料セルを安定して支持することができると共に、試料セルのＸ線透過窓材の撓みを抑えることができる。

蛍光Ｘ線分析装置においては、Ｘ線照射手段から試料への一次Ｘ線の経路と、試料から蛍光Ｘ線の検出手段への蛍光Ｘ線の経路とから空気を排除してヘリウムなどのガスで満たすことで、空気中のアルゴンなどの誤差要因を排除し、Ｘ線による試料の分析精度を向上することができる。このため、Ｘ線照射手段及び検出手段を密閉された筐体内に配し、筐体内の密閉空間にヘリウムガスを充填して一次Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を行うことが考えられる。
一方、載置部の開口部はＸ線透過窓材にて閉塞することができ、これによりＸ線透過窓材が保護膜の役割を果たし、試料セルの保護膜が破損するなどして試料がこぼれ出た場合などに、載置部の開口部を通してＸ線照射手段及び検出手段等に試料が付着することを防止できる。
しかし、載置部の開口部がＸ線透過窓材により閉塞される構成の場合、このＸ線透過窓材を間にしてＸ線照射手段及び検出手段が設けられた密閉空間と試料セルが載置された空間とが隔絶される。よって、Ｘ線照射手段及び検出手段が設けられた密閉空間がヘリウムガスにて充填されても、Ｘ線透過窓材から試料セルまでの空間には空気が存在するため、分析精度が低下するという問題がある。
そこで、本発明においては、載置部の開口部をＸ線透過窓材により閉塞する場合、載置部の開口部の全周に亘って支持部を立設し、載置された試料セルのＸ線透過窓材と、載置部の支持部及び載置部の開口を閉塞するＸ線透過窓材とで囲まれる閉所を構成する。また載置部には、この閉所の内外を連通する貫通孔を設ける。これにより、載置部の貫通孔を通して閉所内にヘリウムガスなどを注入することができ、載置部のＸ線透過窓材から試料セルまでの空間にヘリウムガスなどを充填し、Ｘ線による試料の分析精度を向上することができる。
また更には、ヘリウムガスなどを注入するための貫通孔と共に、閉所内の空気などの気体を放出するための貫通孔を別に設けてもよい。

また、本発明においては、載置部の貫通孔を通して閉所内にヘリウムガスなどの気体を注入するための注入管を蛍光Ｘ線分析装置が備える。これにより、試料セル及び載置部にて構成された閉所内に効率よく気体を注入して充填することができる。

また、本発明においては、試料セルを載置する載置部は、試料セルを支持する支持部が設けられた環状の内枠と、開口部が設けられた環状の外枠とを嵌合させた構成とし、内枠及び外枠の間にＸ線透過窓材が挟み込まれる態様で保持される構成とする。これにより、Ｘ線透過窓材を強固に保持することができるため、試料セルから流出した試料からＸ線照射手段及び検出手段等を確実に保護することができる。また内枠及び外枠の嵌合を解除することで、容易にＸ線透過窓材を交換することができる。

また、本発明においては、Ｘ線照射手段及び検出手段等が保持された蛍光Ｘ線分析装置の筐体に対して、試料セルを載置する載置部を着脱自在に設ける。これにより、載置部の開口部を閉塞するＸ線透過窓材の交換をより容易に行うことが可能となる。
しかし、この構成において載置部の装着位置に変化が生じると、載置された試料セルと検出手段との位置に変化が生じて分析精度が低下する虞がある。そこで、本発明においては、装着部を筐体に対して押さえ付けて固定する固定部を蛍光Ｘ線分析装置に備えることによって、載置部の位置変動を防止し、分析精度の低下を防止する。

本発明による場合は、試料セルを載置する載置部に試料セルを支持する支持部を設け、試料セルの開口の内側部分に設けられたＸ線透過窓材（Ｘ線透過膜）に支持部が当接して試料セルを支持する構成とすることにより、試料セルの組み立てに不具合が生じたり、試料セルのＸ線透過窓材に撓みなどが生じた場合であっても、蛍光Ｘ線の検出手段と試料セルのＸ線透過窓材との位置が変化しない、即ち検出手段と試料との位置が変化しないため、Ｘ線による試料の分析精度が低下することがなく、蛍光Ｘ線分析装置による高精度な分析を実現することができる。

また本発明による場合は、載置部の開口部をＸ線透過窓材にて閉塞し、載置部の開口部の全周に亘って支持部を設け、試料セルのＸ線透過窓材、支持部及び開口部を閉塞するＸ線透過窓材にて囲まれる閉所を設けると共に、この閉所の内外を連通する貫通孔を設ける構成とすることにより、貫通孔を通してヘリウムガスなどを閉所内に注入し、載置部のＸ線透過皮膜から試料セルまでの空間にヘリウムガスなどを充填することができるため、蛍光Ｘ線分析装置による分析精度をより向上することができる。

蛍光Ｘ線分析装置の概略構成を示す模式図である。 本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。 試料セルの構成を示す分解斜視図である。 セルホルダの構成を示す分解斜視図である。 ヘリウムガスなどの気体の注入方法を説明するための模式図である。 従来の蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、蛍光Ｘ線分析装置の概略構成を示す模式図である。図において１は蛍光Ｘ線分析装置の筐体であり、筐体１の上部は平面とされ、蛍光Ｘ線分析装置を使用する作業者が作業台として用いることができる。筐体１の上部平面の中央には開口が形成されており、この開口に内嵌する態様でセルホルダ（載置部）２が装着され、分析対象の試料が収容された試料セル（試料収容容器）５がセルホルダ２上に載置される。またＸ線による試料の分析を行う際には、セルホルダ２に載置された試料セル５はカバー７に覆われる。

筐体１には、セルホルダ２が装着される開口の直下にＸ線検出器（検出手段）４が固定され、開口の斜め下３０°の位置にＸ線管（Ｘ線照射手段）３が固定されている。Ｘ線管３は、Ｘ線源にて発生したＸ線を所定の照射範囲へ導くものであり、セルホルダ２に載置された試料セル５の底部へ（即ち、試料セル５に収容された試料へ）一次Ｘ線を照射する。Ｘ線検出器４は、Ｘ線管３が試料セル５内の試料へ一次Ｘ線を照射することにより発生する蛍光Ｘ線を検出するものであり、検出結果を図示しないＰＣ（Personal Computer）などの処理装置へ出力する。なお、詳細は後述するが、セルホルダ２にはＸ線透過窓材（Ｘ線透過膜）２３が設けられ、試料セル５の底部にはＸ線透過窓材（Ｘ線透過膜）５４が設けられており、Ｘ線管３からの一次Ｘ線はＸ線透過窓材２３及び５４を通して試料セル５内の試料に照射され、試料からの蛍光Ｘ線はＸ線透過窓材５４及び２３を通してＸ線検出器４へ到達し、検出される（図中の破線の矢印参照）。

また、セルホルダ２の装着によって筐体１の開口は閉塞され、筐体１内は密閉空間（分析室１ａ）となる。試料の分析を行う際、噴射口１１から筐体１内にヘリウムガスが注入され（図中の実線の矢印参照）、分析室１ａはヘリウムガスにて充填される。更に、セルホルダ２のＸ線透過窓材２３と試料セル５のＸ線透過窓材５４との間の空間も同様に、試料の分析を行う際には、注入管１５（図５参照）からヘリウムガスが注入される。

図２は、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。また、図３は、試料セル５の構成を示す分解斜視図であり、図４は、セルホルダ２の構成を示す分解斜視図である。試料セル５は、セル内枠５１、試料カップ５２、セル外枠５３及びＸ線透過窓材５４にて構成されている。セル内枠５１は、円筒状をなしており、ポリエチレンなどのプラスチック又は金属等にて成形されている。セル内枠５１の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部５１ａが設けられている。またセル内枠５１の外周面には、軸方向における中央位置に、一周に亘って溝５１ｂが形成されており、セル内枠５１の内周面には、一周に亘って環状の突部５１ｃが突設されている。

試料カップ５２は、軟質のプラスチックフィルムを折り曲げて成形したものであり、天面を有して底に開口５２ｄが設けられた円筒状の試料収容部５２ａと、この試料収容部５２ａの下端に連設され、所定間隔を隔てて試料収容部５２ａの外周面を囲む用に設けられた円筒状の囲い部５２ｂと、囲い部５２ｂの上端部に外周面の一周に亘って設けられた鍔部５２ｃとを有している。試料収容部５２ａの外径はセル内枠５１の内径より小さく、囲い部５２ｂの内径はセル内枠５１の外径と略等しい。よって、試料カップ５２の試料収容部５２ａ及び囲い部５２ｂの間の空間には、セル内枠５１の鍔部５１ａ及び試料カップ５２の鍔部５２ｃが当接するまで、セル内枠５１を上側から挿入することができる。試料カップ５２にセル内枠５１を挿入した場合、セル内枠５１は試料カップ５２の囲い部５２ｂに内嵌し、セル内枠５１の内周面と試料カップ５２の試料収容部５２ａの外周面との間には隙間が設けられる。

Ｘ線透過窓材５４は、試料カップ５２の外径より十分に大きな直径を有する略円形の薄いシート状をなしており、液体又は粉体等の流動試料は通さないが、Ｘ線を透過する物質で形成されている。Ｘ線透過窓材５４は、試料が収容された試料カップ５２の底部の開口５２ｄを覆うことによって、試料カップ５２の（即ち、試料セル５の）底面をなす。

セル外枠５３は、円筒状をなし、ポリエチレンなどのプラスチック又は金属等にて成形されており、試料カップ５２に挿入されたセル内枠５１をセル外枠５３内に挿入して嵌合させることができる。このときに、試料カップ５２の底部の開口５２ｄをＸ線透過窓材５４で覆った状態でセル外枠５３内に挿入することで、Ｘ線透過窓材５４の外縁側の部分が試料カップ５２の外周面とセル外枠５３の内周面との間に挟み込まれ、試料カップ５２内の試料が開口５２ｄからこぼれ出ることがないようにＸ線透過窓材５４が試料セル５の底面として強固に固定される。

セル外枠５３の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部５３ａが設けられており、鍔部５３ａは、嵌合されたセル内枠５１及び試料カップ５２をそれぞれの鍔部５１ａ及び５２ｃにて支持する。またセル外枠５３の内周面には、セル内枠５１の外周面に設けられた溝５１ｂに対応する位置に、一周に亘って突部５３ｂが設けられており、この突部５３ｂは、セル外枠５３に内嵌したセル内枠５１の溝部５１ｂに、試料カップ５２の囲い部５２ｂ及びＸ線透過窓材５４を挟んだ状態で係合する。これにより、セル内枠５１及びセル外枠５３の間に、試料カップ５２及びＸ線透過窓材５４が強固に挟持される。

なお、図２、図３及び上記の説明においては、蛍光Ｘ線分析装置にて試料の分析を行う際の配置に基づいて試料セル５の上下方向を定めているが、試料セル５の組み立て及び試料の収容を行う際には、試料セル５は上下逆に用いられる。即ち、鍔部５１ａを下側としたセル内枠５１に上側から試料カップ５２を被せ、試料カップ５２の試料収容部５２ａ内に開口５２ｄから試料を注ぎ込み、試料カップ５２の開口５２ｄをＸ線透過窓材５４にて覆い、その上側からセル外枠５３を外嵌させることによって、試料セル５の組み立て及び試料の収容を行う。その後、試料セル５の上下を反転させ、試料カップ５２の開口５２ｄを覆うＸ線透過窓材５４を底面として、試料セル５がセルホルダ２上に載置される。

セルホルダ２は、セルホルダ内枠２１、セルホルダ外枠２２及びＸ線透過窓材２３にて構成されている。セルホルダ内枠２１は、銅又はアルミニウム等の金属製であり、中央に開口部２１ｃが形成された円板状（即ち、円環状）の底板部２１ａを有している。セルホルダ内枠２１は、１次Ｘ線が照射されることによる測定精度への影響を防ぐために銅製などのものを用いることが好ましい。底板部２１ａの外縁部分には、円筒状の周壁部２１ｂが略垂直上方へ立設されており、周壁部２１ｂの内径は、試料セル５のセル外枠５３の円筒部分の外径より大きく、周壁部２１ｂの高さは、試料セル５の軸方向の高さより十分に低い。

またセルホルダ内枠２１は、底板部２１ａの内縁部分（開口部２１ｃの周縁部分）に、開口部２１ｃの一周に亘って、開口部２１ｃの内側へ向けて斜め上方に突設された支持部２４を有している。即ち、支持部２４は上側に縮径する円筒状（略円錐台形）をなしており、支持部２４の突端部（上端部）は、円環状の水平で滑らかな支持平面２４ａが形成されている。支持平面２４ａの外径は、試料セル５の試料カップ５２の底部に設けられた開口５２ｄの直径より小さい。支持部２４は、試料セル５のＸ線透過窓材５４が載置部２の開口部２１ｃに向かい合うように、またＸ線管３からの一次Ｘ線が開口部２１ｃを通して試料セル５のＸ線透過窓材５４へ至るように、その高さ及び支持平面２４ａのサイズ等が適切に設定されている。
なお、図示の支持部２４は上側に縮径する筒状としたが、これに限るものではなく、開口５２ｄの周縁に略垂直に支持部２４を設けて、その上端部から軸芯へ向けて円環状の支持平面２４ａを設ける構成としてもよい。この場合、支持部２４及び支持平面２４ａの外径は、試料セル５の開口５２ｄの直径より小さく形成する。

Ｘ線透過窓材２３は、セルホルダ内枠２１の外径より大きな直径を有する略円形の薄いシート状をなし、試料セル５２のＸ線透過窓材５４と同様のものであり、液体又は粉体等の流動試料は通さないが、Ｘ線を透過する物質で形成されている。Ｘ線透過窓材２３がセルホルダ内枠２１の開口部２１ｃを覆って閉塞することによって、蛍光Ｘ線分析装置の分析室１ａが密閉される。

セルホルダ外枠２２は、円環状の底板部２２ａを有している。底板部２２ａの内径は、セルホルダ内枠２１の底板部２１ａの内径より大きい。底板部２２ａの外縁部分には、セルホルダ内枠２１に外嵌する円筒状の周壁部２２ｂが略垂直上方へ立設されている。セルホルダ内枠２１及びセルホルダ外枠２２はＸ線透過窓材２３を挟んで嵌合され、これによりＸ線透過窓材２３は開口部２１ｃを閉塞した状態で強固に挟持される。またセルホルダ内枠２１及びセルホルダ外枠２２が嵌合した状態では、セルホルダ内枠２１の周壁部２１ｂは、セルホルダ外枠２２の周壁部２２ｂより若干上側に突出する。

Ｘ線透過窓材２３を挟んでセルホルダ内枠２１及びセルホルダ外枠２２を嵌合することで組み立てられたセルホルダ２は、蛍光Ｘ線分析装置の筐体１の上面に形成された開口を閉塞するようにして、着脱可能に装着される。装着されたセルホルダ２は、ホルダ押さえ（固定部）１３にて筐体１に押さえ付けられて強固に固定され、その後、試料が収容された試料セル５がセルホルダ２上に載置される。

ホルダ押さえ１３は、円環状をなしており、金属又はプラスチック等で成形されている。ホルダ押さえ１３の内径は、セルホルダ２のセルホルダ内枠２１に設けられた周壁部２１の内径に略等しく、筐体１に装着されたセルホルダ２の上端をなす周壁部２１の上端面に当接して、セルホルダ２を下方へ押さえつける。またホルダ押さえ１３は、セルホルダ２を押さえ付けた状態でネジ１４により筐体１に固定される。また、後述の注入管１５は、ホルダ押さえ１３に固定する構成とすることができる。
なお、ホルダ押さえ１３の構成は図示のように筐体１に対して取り外し可能にネジ止めする構成に限らず、例えば、ホルダ押さえ１３の片側にヒンジ機構などを設けて筐体１に揺動可能となるようにホルダ押さえ１３を取り付け、反対側をネジ１４にて固定する構成としてもよい。また、ホルダ押さえ１３の筐体１への固定はネジ１４に限るものではなく、例えばパチン錠などの締め付け金具などを用いて固定してもよい。ホルダ押さえ１３は、筐体１に対して容易に取り外しできる構成であることが望ましい。

試料セル５はセルホルダ２の支持部２４上に載置されるが、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置においては、支持部２４の支持平面２４ａの外径は試料セル５の底部の開口５２ｄの直径より小さい。このため、支持平面２４ａは、試料セル５の開口５２ｄの縁部分より内側にて、開口５２を覆って設けられたＸ線透過窓材５４に当接して、試料セル５を支持することができる。またセルホルダ２の支持部２４は、試料セル５のセル外枠５３の下端がセルホルダ内枠２１の底板部２１ａの上面に当接することがないように、十分な高さをもって立設されている。よって、セルホルダ２と試料セル５との当接箇所は、支持部２４の支持平面２４ａと開口５２ｄを閉塞するＸ線透過窓材５４の下面とのみであり、他の箇所でセルホルダ２と試料セル５とが当接することはない。更には、セルホルダ２の支持平面２４ａに当接する試料セル５のＸ線透過窓材５４の当接部分は、その上面に試料が存在する部分のみであり、その上面に試料カップ５２の下端が存在する部分ではＸ線透過窓材５４が支持平面２４ａに当接しない。

これにより、試料セル５の組み立てに不具合があったり、Ｘ線透過窓材５４に撓みなどが生じた場合であっても、セルホルダ２の支持部２４の位置に対して試料セル５のＸ線透過窓材５４の位置が変動することはない（ただし、支持部２４の位置に対して試料セル５のセル内枠５１及びセル外枠５３等の他の部分の位置は変動する）。よって、試料セル５の組み立てに不具合があったり、Ｘ線透過窓材５４に撓みなどが生じた場合であっても、Ｘ線透過窓材５４の位置（即ち、試料セル５に収容された試料の位置）と、Ｘ線検出器４の位置とが変動することはなく、Ｘ線検出器４による蛍光Ｘ線の検出を精度よく行うことができる。

また、セルホルダ２に試料セル５を載置することによって、セルホルダ２の支持部２４の支持平面２４ａは試料セル５の底部のＸ線透過窓材５４に密着し、これにより試料セル５のＸ線透過窓材５４、セルホルダ２の支持部２４及びＸ線透過窓材２３にて囲まれた略円錐台形の略密閉空間（閉所）が形成される。本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、この略密閉空間を分析室１ａと同様にヘリウムガスなどの気体で充填してＸ線の照射及び検出を行うことにより、分析精度の向上を図っている。このため、セルホルダ２のセルホルダ内枠２１には、ヘリウムガスなどの気体を略密閉空間へ注入するための注入孔（貫通孔）２５が形成されている。

図５は、ヘリウムガスなどの気体の注入方法を説明するための模式図であり、セルホルダ２の支持部２４及びその近傍を拡大した側断面図である。また図５（ａ）には注入孔２５が形成されていない位置における支持部２４の側断面を示し、図５（ｂ）には注入孔２５が形成されて位置における支持部２４の側断面を示してある。

注入孔２５は、セルホルダ内枠２１の上面視で、セルホルダ内枠２１の半径方向に長い長円状の貫通孔であり、セルホルダ内枠２１の上下を貫通し且つ支持部２４の傾斜部分を一側から他側へ貫通するように形成されている。即ち、注入孔２５の一端部分は周壁部２１ｂの内壁部分にまで達し、注入孔２５の他端部分は支持部２４の支持平面２４ａの外縁部分にまで達している。これにより、試料セル５のＸ線透過窓材５４、セルホルダ２の支持部２４及びＸ線透過窓材２３にて囲まれた略密閉空間は、注入孔２５を通してのみ内外が連通し、注入孔２５を通してヘリウムガスなどの気体を略密閉空間内に注入することができる。

蛍光Ｘ線分析装置は、注入孔２５を通して略密閉空間にヘリウムガスなどの気体を注入するための注入管１５を備えている。注入管１５は、金属又はプラスチック等にて成形された直線状の細い管であり、注入管１５の先端部分は略Ｌ字形に屈曲している。注入管１５の最も先端の直線部分（第１部分１５ａ）は、その長さが注入孔２５の上面視における長さより若干短く、セルホルダ２の上側から注入孔２５に注入管１５の第１部分１５ａが略水平に挿入され、第１部分１５ａの先端の吹出口が略密閉空間の内側を向くように設置される。また注入管１５の第１部分１５ａに略垂直に連なる第２部分１５ｂは、第１部分１５ａが注入孔２５内に挿入された場合に、セルホルダ内枠２１の周壁部２１ｂに沿って略垂直に配される。

また、図示は省略するが、注入管１５の反対端は電磁弁などを介してガスボンベなどの気体供給源に接続されており、Ｘ線による分析を開始する前に、気体供給減から供給されるヘリウムガスなどの気体を注入管１５から略密閉空間内に注入する。又は、注入管１５の反対端は、筐体１内の分析室１ａに接続されていてもよく、この場合には分析室１ａ内のヘリウムガスなどの気体が注入管１５を介して略密閉空間内に注入される。

セルホルダ２の注入孔２５への注入管１５の挿入は、筐体１にセルホルダ２を装着した後、試料セル５をセルホルダ２上に載置する前に行われる。なお、注入管１５は、セルホルダ２を筐体１に押さえ付けるホルダ押さえ１３に取り付けられており、ホルダ押さえ１３を筐体１にネジ止め固定した場合に、注入管１５がセルホルダ２の注入孔２５に挿入される。図示は省略するが、注入管１５は、その先端部分がホルダ押さえ１３の開口を通して外側から内側へ（上側から下側へ）挿入される構成であってもよく、ホルダ押さえ１３に注入管１５を通す切り欠き又は貫通孔等を形成する構成であってもよい。

蛍光Ｘ線分析装置１を用いて試料の分析を行う作業者は、セルホルダ２を組み立てて筐体１に装着してホルダ押さえ１３にて固定し、注入管１５をセルホルダ２の注入孔２５内に挿入し、試料を収容した試料セル５をセルホルダ２上に載置し、試料セル５及びセルホルダ２等をカバー７にて覆った後、試料の分析を開始することができる。蛍光Ｘ線分析装置は、まず、筐体１内の分析室１ａに噴射口１１からヘリウムガスなどの気体を注入すると共に、試料セル５のＸ線透過窓材５４、セルホルダ２の支持部２４及びＸ線透過窓材２３にて囲まれた略密閉空間内に注入管１５から注入孔２５を通してヘリウムガスなどの気体を注入する。十分に気体が充填された後、蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管３から試料セル５の底部へ一次Ｘ線を照射し、これにより試料セル５内の試料から発せられる蛍光Ｘ線をＸ線検出器４にて検出し、検出された蛍光Ｘ線のスペクトル分布などを調べることによって試料の分析を行うことができる。

以上の構成の蛍光Ｘ線分析装置においては、セルホルダ２のセルホルダ内枠２１に設けられた開口部２１ｃの周縁に支持部２４を突設し、支持部２４の突端部に設けた支持平面２４ａが試料セル５の底部の開口５２ｄの内側に設けられたＸ線透過窓材５４に当接して試料セル５を支持する構成とすることにより、試料セル５の組み立てに不具合があったり、Ｘ線透過窓材５４に撓みが生じた場合であっても、Ｘ線検出器４に対するＸ線透過窓材５４の位置が変化せず、試料セル５内の試料の位置が変化することがないため、蛍光Ｘ線分析装置の分析精度の低下を防止できる。また、試料セル５と支持部２４との当接を円環状の支持平面２４ａにて行う構成であるため、試料セル５と支持部２４との当接を広い面積で行うことができ、支持平面２４ａを試料セル５のＸ線透過窓材５４に密接させることができ、試料セル５を安定して支持することができる。

また、セルホルダ２の開口部２１ｃをＸ線透過窓材２３にて閉塞する構成とすることにより、試料セル５のＸ線透過窓材５４が破損して試料がこぼれ出た場合であっても、Ｘ線透過窓材２３を保護膜として筐体１の分析室１ａ内に試料が流入することを防止できるため、Ｘ線管３及びＸ線検出器４等に試料が付着する虞がない。また、セルホルダ２のセルホルダ内枠２１及びセルホルダ外枠２２にてＸ線透過窓材２３を挟み込んで保持する構成とすることにより、Ｘ線透過窓材２３を強固に保持することができ、分析室１ａ内を確実に保護することができる。また、セルホルダ２を筐体１に対して着脱可能に装着する構成とすることにより、Ｘ線透過窓材２３の交換を容易に行うことができる。また、筐体１に装着されたセルホルダ２をホルダ押さえ１３にて筐体１へ押さえつけて固定する構成とすることにより、セルホルダ２の位置変動を防止することができ、分析精度の低下を防止することができる。

また、セルホルダ２に載置された試料セル５のＸ線透過窓材５４、セルホルダ２の支持部２４及びＸ線透過窓材２３にて囲まれた略密閉空間に、注入孔２５に挿入した注入管１５からヘリウムガスなどの気体を注入すると共に、筐体１内の分析室１ａ内にヘリウムガスなどの気体を注入する構成とすることにより、Ｘ線管３から試料セル５まで及び試料セル５からＸ線検出器４までの空間をヘリウムガスなどの気体で充填することができ、空気中のアルゴンなどの誤差要因を排除してＸ線による試料の分析精度を向上することができる。

なお、本実施の形態においては、セルホルダ２及び試料セル５の直下にＸ線検出器４を配し、斜め下３０°の位置にＸ線管３を配する構成としたが、これに限るものではなく、例えばセルホルダ２及び試料セル５の直下にＸ線管３を配し、斜め下３０°の位置にＸ線検出器４を配する構成としてもよく、その他の構成としてもよい。また、筐体１の分析室１ａと、Ｘ線透過窓材５４、支持部２４及びＸ線透過窓材２３にて囲まれた略密閉空間とにヘリウムガスなどの気体を注入する構成としたが、これに限るものではなく、ヘリウムガスなどの気体を注入せずにＸ線による分析を行う構成であってもよい。この場合、Ｘ線透過窓材５４、支持部２４及びＸ線透過窓材２３による略密閉空間を構成する必要はないため、例えば支持部２４は開口部２１ｃの一周に亘って設けるのではなく、一定の間隔を隔てて複数の支持部２４を開口部２１ｃの周縁に設ける構成としてもよい。

また、図３などに示した試料セル５の形状は、一例であってこれに限るものではなく、少なくとも底面にＸ線透過窓材５４が設けられた容器であればよい。また、図５などに示した注入管１５の形状（先端部分が略Ｌ字形に屈曲した形状）は、一例であってこれに限るものではなく、その他の形状であってもよい。例えば注入管１５は、注入孔２５内を水平方向に配される第１部分１５ａを有さずに、第２部分１５ｂの側面に設けた吹出口から略密閉空間へヘリウムガスなどの気体を注入する構成としてもよい。更に、セルホルダ２を筐体１に対して着脱可能に設ける例について記載したが、これに限るものではなく、Ｘ線透過窓材２３が筐体１に対して固定されていてもよい。この場合、支持部２４はＸ線透過窓材２３と別体に設けられてもよい。また、試料セル５、試料セル５の開口５２ｄを閉塞するＸ線透過窓材５４、及びセルホルダ２の開口部２１ｃを閉塞するＸ線透過窓材２３は、交換可能な汎用の消耗品とすることができ、蛍光Ｘ線分析装置の販売態様などにおいて、これらの消耗品が含まれていなくてもよい。

１ 筐体
１ａ 分析室
２ セルホルダ（載置部）
３ Ｘ線管（Ｘ線照射手段）
４ Ｘ線検出器（検出手段）
５ 試料セル（試料収容容器）
７ カバー
１３ ホルダ押さえ（固定部）
１５ 注入管
２１ セルホルダ内枠（内枠）
２１ｃ 開口部
２２ セルホルダ外枠（外枠）
２３ Ｘ線透過窓材
２４ 支持部
２４ａ 支持平面
２５ 注入孔（貫通孔）
５１ セル内枠
５２ 試料カップ
５２ｄ 開口
５３ セル外枠
５４ Ｘ線透過窓材

Claims (4)

1. 開口がＸ線透過窓材にて閉塞されるべき試料収容容器が載置される載置部と、該載置部に載置された前記試料収容容器へ一次Ｘ線を照射するＸ線照射手段と、一次Ｘ線の照射により生じる前記試料収容容器に収容された試料からの蛍光Ｘ線を検出する検出手段とを備える蛍光Ｘ線分析装置において、
   前記載置部は、
   前記Ｘ線照射手段から前記試料収容容器への一次Ｘ線を通す開口部が形成された底板部と、
   該底板部の内縁部分に前記開口部の全周に亘って突設され、突端側へ縮径する筒状をなし、前記開口部を通った一次Ｘ線が前記試料収容容器の開口を閉塞したＸ線透過窓材に至るように、前記試料収容容器を支持する支持部と、
   該支持部の突端部に設けられ、前記支持部が前記試料容器を支持する際に、前記Ｘ線透過窓材に密接する支持平面と
   を有し、
   該支持平面は、前記試料収容容器の開口内に収まる形状であり、該開口の内側にて、該開口を閉塞した前記Ｘ線透過窓材に当接して前記試料収容容器を支持するようにしてあり、
   前記載置部の開口部は、Ｘ線透過窓材にて閉塞することができ、
   前記載置部は、前記試料収容容器が載置された場合に、前記試料収容容器のＸ線透過窓材、前記支持部及び前記開口部を閉塞すべきＸ線透過窓材にて構成される閉所の内外を連通する貫通孔を有すること
   を特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
2. 前記貫通孔を通して前記閉所内に気体を注入する注入管を更に備えること
   を特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
3. 前記載置部は、
   前記支持部が設けられた環状の内枠と、
   該内枠に外嵌する環状の外枠と
   を有し、
   嵌合した前記内枠及び前記外枠に前記Ｘ線透過窓材を挟持できるようにしてあること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
4. 前記載置部は、前記Ｘ線照射手段及び前記検出手段が保持された筐体に着脱自在に設けられ、
   前記載置部を前記筐体に押さえ付けて固定する固定部を更に備えること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の蛍光Ｘ線分析装置。

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