蛍光Ｘ線分析用試料セル
【課題】内部の圧力が上昇した場合であっても、蛍光Ｘ線が透過するシートの膨張を防止することにより、正確な元素分析を可能にする蛍光Ｘ線分析用試料セルを提供する。
【解決手段】液体燃料等の試料を収容した上でＸ線透過シート１０２で密閉した試料セル（蛍光Ｘ線分析用試料セル）１は、内部の圧力が上昇した場合に、窓部となるＸ線透過シート１０２が膨張する前に、試料セル１内の容積が増大するようにカップ端面が変形する。カップ端面は、膜状材を畳み込んで形成しており、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、試料セル１の外側に向かって広がり、試料セル１内の容積が増大する。容積の増大によって圧力の上昇が緩和され、Ｘ線透過シート１０２の膨張が防止される。従って、試料と蛍光Ｘ線の検出器との距離が変動することが無く、高精度な蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【解決手段】液体燃料等の試料を収容した上でＸ線透過シート１０２で密閉した試料セル（蛍光Ｘ線分析用試料セル）１は、内部の圧力が上昇した場合に、窓部となるＸ線透過シート１０２が膨張する前に、試料セル１内の容積が増大するようにカップ端面が変形する。カップ端面は、膜状材を畳み込んで形成しており、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、試料セル１の外側に向かって広がり、試料セル１内の容積が増大する。容積の増大によって圧力の上昇が緩和され、Ｘ線透過シート１０２の膨張が防止される。従って、試料と蛍光Ｘ線の検出器との距離が変動することが無く、高精度な蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析用の試料を収容するための試料セルに関し、より詳しくは揮発性の試料を密閉状態で収容するための蛍光Ｘ線分析用試料セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析は、一次Ｘ線を試料に照射し、試料から発生する蛍光Ｘ線を検出し、蛍光Ｘ線のスペクトルから試料に含有される元素の定性分析又は定量分析を行う分析手法である。蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析装置は、一次Ｘ線を発生させるＸ線管、半導体検出素子又は比例計数管等を用いたＸ線検出器、Ｘ線検出器が検出したＸ線の波長分布又はエネルギー分布を分析する分析器等から構成される。蛍光Ｘ線分析を行う際は、Ｘ線管が発生した一次Ｘ線を試料へ照射し、一次Ｘ線を照射された試料から発生する蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトルを分析器で分析する。
【０００３】
このような蛍光Ｘ線分析は、液体試料の元素分析に利用することができる。例えば、軽油等の液体燃料に含まれる有害成分を低減することを目的として、蛍光Ｘ線分析を利用した液体燃料の元素分析が行われる。特許文献１には、液体試料の蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析装置が記載されている。液体燃料等の揮発性の試料を分析する際には、揮発による試料の減少及び変質等を防止するために、密封した試料セル内に試料を収容しておく。特許文献１には、Ｘ線を透過させることができるＸ線透過シートで一面を密封した試料セル内に液体試料を収容し、Ｘ線透過シートを試料セルの底面とし、Ｘ線透過シートを通して一次Ｘ線を試料セル内の試料に照射し、Ｘ線透過性シートを透過して放出される蛍光Ｘ線を検出する技術が記載されている。また特許文献２には、二重のシートの間に液体試料を封入する試料セルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２７０２８号公報
【特許文献２】特開平７−１３４０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
試料セル内を液体試料で満杯にしようとすると液体試料が試料セルからあふれることになるので、満杯にはできず、試料セル内には、液体試料と若干の空気が封入されることになる。液体試料が燃料等の揮発性の高い液体である場合、時間の経過に伴って液体試料が試料セル内で揮発し、試料セル内の圧力が上昇することになる。試料セル内の圧力が上昇した場合、試料セルを密封しているシートが膨張する。試料からの蛍光Ｘ線が透過するシートが膨張した場合、試料と蛍光Ｘ線を検出する検出器との距離が変動し、検出器で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動し、高精度な元素分析ができないという問題がある。
【０００６】
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、内部の圧力が上昇した場合であっても、蛍光Ｘ線が透過するシートの膨張を防止することにより、高精度な元素分析を可能にする蛍光Ｘ線分析用試料セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、内部に収容した試料からの蛍光Ｘ線を外部へ放出するための窓部を有し、試料を収容して密閉された状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルにおいて、密閉状態で内部の圧力が上昇した場合に、窓部が変形する前に内部の容積が増大するように変形することができる変形部を設けてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、試料からの蛍光Ｘ線を放出するための窓部を有し、密閉状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルは、Ｘ線透過シート等で密閉された窓部が変形する前に圧力の上昇に伴って内部の容積が増大するように変形する変形部を有する。試料を収容して密閉した蛍光Ｘ線分析用試料セルの内部圧力が上昇した場合、変形部が変形して内部の容積が増大することで、圧力の上昇が緩和される。
【０００９】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあることを特徴とする。
【００１０】
また本発明においては、窓部以外の壁を外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあるので、内部の圧力が上昇した場合は、畳み込んであったシートが広がることにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１１】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、圧力の上昇に伴って膨張するシートで形成してあることを特徴とする。
【００１２】
また本発明においては、窓部以外の壁を膨張可能なシートで形成してあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴ってシートが外部に向かって膨張することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１３】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形することができる蛇腹を設けてあることを特徴とする。
【００１４】
また本発明においては、窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形可能な蛇腹を設けてあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴って蛇腹が変形することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１５】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を変形自在のシートで形成してあり、前記壁を予め内側に凸に変形させてあることを特徴とする。
【００１６】
また本発明においては、窓部以外の壁を変形自在なシートで形成し、予め内部に向けて凸に変形させてあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴ってシートが外部に向かって変形することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にあっては、本発明の蛍光Ｘ線分析用試料セルを用いてＸ線蛍光分析を行っている最中に、試料が揮発して蛍光Ｘ線分析用試料セルの内部の圧力が上昇した場合であっても、変形部が変形することによって圧力の上昇が緩和されるので、密閉状態の窓部が変形することは無い。窓部の変形が無いので、試料と蛍光Ｘ線を検出する検出器との距離が変動することも無く、検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無い。従って、試料内の元素分布以外の要因で蛍光Ｘ線の強度が変化することがなくなるので、蛍光Ｘ線分析により試料の元素分析を高精度に行うことが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。
【図２】試料セルの構成を示す断面図である。
【図３】試料セルの構成を示す分解斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る試料カップの模式的斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図６】実施の形態２に係る試料カップの模式的斜視図である。
【図７】実施の形態２に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図８】蛇腹をカップ端面の内側に設けてある形態を示す模式的断面図である。
【図９】実施の形態３に係る試料セルの模式的断面図である。
【図１０】実施の形態３に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１１】実施の形態４に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１３】実施の形態５に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１６】実施の形態６に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１７】実施の形態７に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１８】実施の形態７に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
（実施の形態１）
図１は、蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を遮蔽する材料で箱状に形成された筐体５を備え、筐体５の上部は平面に構成されている。筐体５の上部平面の中央には開口部が形成されており、この開口部に内嵌させる態様でセルホルダ２が装着されている。そして、分析対象の試料が収容された試料セル（蛍光Ｘ線分析用試料セル）１がセルホルダ２上に載置される。また蛍光Ｘ線分析装置は、開口部を含む筐体５の上面の少なくとも一部を覆うカバー６を設けており、セルホルダ２とセルホルダ２上に載置された試料セル１は、カバー６で覆われる。試料セル１は、粉末又は液体燃料等の流体試料を収容するためのセルであり、カップ状の形状に形成されている。セルホルダ２にはＸ線を透過させることができるＸ線透過シート２１が設けられており、また試料セル１の下面はＸ線透過シート１０２で構成されている。
【００２０】
筐体５の内部には、空洞状の測定室５１が形成されており、また筐体５には、測定室５１内へ一次Ｘ線を放射するＸ線管３とＸ線検出器４とを備えている。Ｘ線管３は、筐体５の開口部へ向けて一次Ｘ線を照射する位置に配置されている。蛍光Ｘ線分析を行う際には、筐体５の開口部の位置にはセルホルダ２及び試料セル１が配置されているので、Ｘ線管３から発生した一次Ｘ線は、セルホルダ２のＸ線透過シート２１及び試料セル１のＸ線透過シート１０２を通過して、試料セル１内の試料に照射される。一次Ｘ線を照射された試料セル１内の試料は、蛍光Ｘ線を発生させ、蛍光Ｘ線はＸ線透過シート１０２及びセルホルダ２のＸ線透過シート２１を透過して測定室５１内に放射される。Ｘ線検出器４は、試料セル１内の試料から発生した蛍光Ｘ線を検出できる位置に配置されている。Ｘ線管３が照射する一次Ｘ線及びＸ線検出器４が検出する蛍光Ｘ線が通過する経路は、図１中に破線矢印で示している。
【００２１】
Ｘ線管３の一次Ｘ線を放射する放射口には、図示しない開閉可能なシャッターが設けられている。Ｘ線管３は、一次Ｘ線の出力を安定させるために、常時Ｘ線を発生させる構成となっており、シャッターが開放されることにより、Ｘ線管３は一次Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器４は、検出素子として比例計数管を用いた構成となっており、比例計数管に入射した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した電気信号を出力する。なお、Ｘ線検出器４は、検出素子として、半導体検出素子等の比例計数管以外の検出素子を用いた形態であってもよい。Ｘ線検出器４には、パーソナルコンピュータ等を用いて構成された図示しない信号分析部が接続されている。信号分析部は、Ｘ線検出器４が出力した電気信号を受け付け、蛍光Ｘ線のエネルギーに対応する各電気信号の強度及びその数をカウントし、蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線のスペクトルを取得する処理を行う。なお、信号分析部は、取得した蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、蛍光Ｘ線を発生した元素の定性分析又は定量分析を更に行う形態であってもよい。
【００２２】
筐体５の開口部にセルホルダ２が装着された状態では、セルホルダ２によって筐体５内の測定室５１は密閉空間となる。筐体５には、測定室５１に繋がっており、測定室５１内へガスを供給するための供給口５２が形成されている。供給口５２には、ガスを供給する図示しないガス配管が連結されている。蛍光Ｘ線分析を行う際は、供給口５２から測定室５１内へヘリウムガス又は窒素ガス等のガスが供給され、測定室５１内の空気がガスによって置換される。図１中には、供給されたガスを実線矢印で示す。Ｘ線管３は、測定室５１内の空気と置換されたガスに直接触れないように、シール用の金属箔３１を介して筺体５に取り付けられている。分析対象の試料によっては、蛍光Ｘ線の各スペクトルのバックグラウンドを低減させるために一次フィルタを用い、Ｘ線管３からの一次Ｘ線を一次フィルタを通してから照射する場合がある。この場合、シール用の金属箔３１の代わりに一次フィルタを用いてもよい。
【００２３】
また、セルホルダ２に試料セル１が載置された状態では、セルホルダ２のＸ線透過シート２１と試料セル１のＸ線透過シート１０２との間に空間が生じる。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線透過シート２１とＸ線透過シート１０２との間の空間にガスを供給するための図示しない供給機構を備えている。この供給機構の働きにより、Ｘ線透過シート２１とＸ線透過シート１０２との間の空間内の空気もヘリウムガス又は窒素ガス等のガスで置換される。
【００２４】
図２は、試料セル５の構成を示す断面図であり、図３は、試料セル５の構成を示す分解斜視図である。試料セル１は、セル内枠１０１、試料カップ１１、セル外枠１０３及びＸ線透過シート１０２にて構成されている。セル内枠１０１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１０１の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部１０１ａが設けられている。またセル内枠１０１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１０１ｂが形成されており、セル内枠１０１の内周面には、一周に亘って環状の突部１０１ｃが突設されている。
【００２５】
試料カップ１１は、軟質のプラスチックフィルム等のシートを折り曲げて成形したものである。試料カップ１１は、一端がカップ端面１１１となっており、他端に開口部を有する円筒状の試料収容部１１２と、試料収容部１１２の開口部に連設され、試料収容部１１２の外周面から所定間隔を隔てて試料収容部１１２の外周面を囲むように設けられた円筒状の囲い部１１３と、囲い部１１３の端部に外周面の一周に亘って設けられた鍔部１１４とを有している。また、後述するように、カップ端面１１１は、シートを折り曲げて平面状に構成してある。
【００２６】
試料収容部１１２の外径はセル内枠１０１の内径より小さく、囲い部１１３の内径はセル内枠１０１の外径と略等しい。また、セル内枠１０１の鍔部１０１ａを除いた高さ（上下方向の長さ）は、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間の空間の高さよりも若干短い。よって、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間の空間には、セル内枠１０１の鍔部１０１ａが試料カップ１１の鍔部１１４に当接するまで、セル内枠１０１を上側から挿入することができる。試料カップ１１にセル内枠１０１を挿入した場合、セル内枠１０１は試料カップ１１の囲い部１１３に内嵌し、セル内枠１０１の内周面と試料カップ１１の試料収容部１１２の外周面との間には隙間が生じる。
【００２７】
Ｘ線透過シート１０２は、試料カップ１１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であり、液体燃料等の流体試料は通さず、しかもＸ線を透過させる物質で形成されている。Ｘ線透過シート１０２は、例えば、ポリエステルのシートにより製造される。Ｘ線透過シート１０２は、試料が収容された試料カップ１１の開口部を覆うことによって試料カップ１１内を密閉し、試料カップ１１の（即ち、試料セル１の）底面をなす。
【００２８】
セル外枠１０３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いる。セル外枠１０３の内径は、試料カップ１１の外径より若干大きく、セル外枠１０３には、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間にセル内枠１０１が挿入された状態の試料カップ１１を、開口部側から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１１の開口部をＸ線透過シート１０２で覆った状態でセル外枠１０３内に嵌合させることで、Ｘ線透過シート１０２の外縁側の部分が試料カップ１１の外周面とセル外枠１０３の内周面との間に挟み込まれる。よって、試料カップ１１内の流体試料が開口部からこぼれ出ることがないようにＸ線透過シート１０２が試料セル１の底面として強固に固定される。
【００２９】
セル外枠１０３の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部１０３ａが設けられており、鍔部１０３ａは、嵌合されたセル内枠１０１及び試料カップ１１をそれぞれの鍔部１０１ａ及び１１４にて支持する。またセル外枠１０３の内周面には、セル内枠１０１の外周面に設けられた溝１０１ｂに対応する位置に、一周に亘って突部１０３ｂが設けられており、この突部１０３ｂは、セル外枠１０３に内嵌されたセル内枠１０１の溝部１０１ｂに、試料カップ１１の囲い部１１３及びＸ線透過シート１０２を挟んだ状態で係合する。これにより、セル内枠１０１及びセル外枠１０３の間に、試料カップ１１及びＸ線透過シート１０２が強固に挟持される。
【００３０】
セルホルダ２は、銅又はアルミニウム等の金属製であり、中央に開口部を形成した円環状に形成されている。セルホルダ２の開口部には、開口部を閉鎖するようにＸ線透過シート２１が設けられている。Ｘ線透過シート２１を有するセルホルダ２が筐体５の開口部に内嵌するように装着されることで、筐体５の開口部は閉鎖される。試料セル１は、試料セル１のＸ線透過シート１０２とセルホルダ２のＸ線透過シート２１とが対向するように、セルホルダ２に載置される。Ｘ線管３からの一次Ｘ線は、セルホルダ２のＸ線透過シート２１と試料セル１のＸ線透過シート１０２とを通過して試料セル１内の試料に照射される。従って、試料セル１のＸ線透過シート１０２は、本発明における密閉された窓部として機能する。
【００３１】
図４は、実施の形態１に係る試料カップ１１の模式的斜視図である。試料カップ１１のカップ端面１１１は、カップ端面１１１の面積よりも広いシートを折り畳んで平面状に形成してある。図４（ａ）は、シートを折り曲げた状態を示しており、図４（ｂ）はシートを広げた状態を示している。カップ端面１１１は、中心に近いほど隆起する形状のシートを同心円状に畳み込んで形成してある。またカップ端面１１１は、試料カップ１１の内側からの圧力が増大した場合にシートが広がるように、シートを畳み込んである。このようにカップ端面１１１を形成してあることにより、試料カップ１１の内側からの圧力が通常である状態では、図４（ａ）に示すようにカップ端面１１１は平面状である。また試料カップ１１の内側からの圧力が増大した状態では、図４（ｂ）に示すように、カップ端面１１１を構成するシートが広がり、カップ端面１１１は試料カップ１１の外側に向かって膨らんだ形状に変形する。カップ端面１１１が試料カップ１１の外側に向かって膨らんだ形状に変形することにより、試料カップ１１内部の容積、即ち、試料を収容する試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１１１は、本発明における変形部として機能する。なお、試料カップ１１の内側からの圧力が増大した状態で試料カップ１１の外側に向かって膨らんで広がる形状であれば、カップ端面１１１は、その他の形状のシートを畳み込んだ形態であってもよい。
【００３２】
図５は、実施の形態１に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、鍔部１０１ａを下側としたセル内枠１０１に上側から試料カップ１１を被せ、カップ端面１１１が下側となった状態で、試料カップ１１の開口部から試料カップ１１内に流体試料Ｓを注入する。次に、試料カップ１１の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、その上側からセル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。図５（ｂ）に示すように、試料セル１が組み立てられた状態では、試料セル１はＸ線透過シート１０２によって密閉され、試料セル１の内部には流体試料Ｓと若干量の空気とが封入されている。
【００３３】
次に、試料セル１の上下を反転させ、図５（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１１１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置される。試料セル１がセルホルダ２上に載置された状態でＸ線管３から一次Ｘ線が照射され、Ｘ線蛍光分析が行われる。Ｘ線管３からの一次Ｘ線は、図５（ｃ）に示す図の下側から照射され、一次Ｘ線はＸ線透過シート１０２を透過して試料セル１内の流体試料Ｓに照射され、流体試料Ｓから発生した蛍光Ｘ線は、Ｘ線透過シート１０２を透過して放出される。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１１１を構成する畳み込んであったシートが圧力の上昇に伴って広がる。図５（ｄ）に示すように、カップ端面１１１は、試料セル１の外側に向かって膨らむように変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置では、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合であっても、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。蛍光Ｘ線を透過させるＸ線透過シート１０２が膨張することが無いので、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無い。従って、流体試料Ｓ内の元素分布以外の要因で蛍光Ｘ線の強度が変化することがなくなるので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図６は、実施の形態２に係る試料カップ１２の模式的斜視図である。試料カップ１２のカップ端面１２１には、内部が空洞で伸縮自在な蛇腹１２２が設けてある。図６（ａ）は、蛇腹１２２が縮んだ状態を示しており、図６（ｂ）は蛇腹１２２が伸びた状態を示している。図６（ｂ）に示すように、蛇腹１２２が伸びるときには試料カップ１２の外側に向かって伸びるように形成されている。蛇腹１２２内部の空洞は、試料カップ１２が形成する試料セル１内の空間に連結している。このため、試料カップ１２の内側からの圧力が増大した場合、図６（ｂ）に示すように蛇腹１２２は試料カップ１２の外側に向かって伸び、試料セル１内の空間に連結した蛇腹１２２内の空洞が広がる。このようにカップ端面１２１に蛇腹１２２を設けてあることにより、試料カップ１２の内側からが圧力が通常である状態では、図６（ａ）に示すように蛇腹１２２は縮んだ状態であり、試料カップ１２の内側からの圧力が増大した状態では、図６（ｂ）に示すように、蛇腹１２２は試料カップ１２の外側に向かって伸びた形状に変形する。蛇腹１２２が試料カップ１２の外側に向かって伸びた形状に変形することにより、蛇腹１２２内部の空洞を合わせた試料カップ１２内部の容積、即ち、試料を収容する試料セル１の内部の容積が増大することになる。蛇腹１２２は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１２以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
図７は、実施の形態２に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図７（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１２を被せ、カップ端面１２１が下側となった状態で、試料カップ１２の開口部から試料カップ１２内に流体試料Ｓを注入する。次に、図７（ｂ）に示すように、試料カップ１２の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図７（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１２１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、蛇腹１２２は縮んだ状態となっている。
【００３７】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、蛇腹１２２が圧力の上昇に伴って伸張する。図７（ｄ）に示すように、蛇腹１２２は試料セル１の外側に向かって伸張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、図６及び図７では、蛇腹１２２がカップ端面１２１の外側に設けられた形態を示したが、蛇腹はカップ端面１２１の内側に設けてあってもよい。図８は、蛇腹１２３をカップ端面１２１の内側に設けてある形態を示す模式的断面図である。図８（ａ）に示すように、カップ端面１２１には、試料カップ１２の内側に向けて伸縮自在な蛇腹１２３が設けてある。試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行ない、図８（ａ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１２１を上側にした状態では、蛇腹１２３は重力によって試料セル１の内側に向かって伸びた状態となっている。この状態の試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、図８（ｂ）に示すように蛇腹１２３が圧力の上昇に伴って収縮する。蛇腹１２３は収縮によって試料セル１の容積を増大するように変形する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。従って、この形態でも、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４０】
（実施の形態３）
実施の形態３においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の構成が異なる。図９は、実施の形態３に係る試料セル１の模式的断面図である。試料セル１を構成する試料カップのカップ端面１３１は、平板状に形成されている。本実施の形態においては、図９に示すような、全体として内部に空洞を有する蛇腹の形状に形成されてある蛇腹部材１３２を、カップ端面１３１に装着するようになっている。蛇腹部材１３２は、カップ端面１３１に突き刺して貫通することができる刺突部１３３を有するカップ端面１３１に装着するようになっている。図９（ｂ）は、蛇腹部材１３２をカップ端面１３１に装着した状態を示しており、刺突部１３３をカップ端面１３１に突き刺して貫通させることにより、蛇腹部材１３２をカップ端面１３１に装着する。蛇腹部材１３２は、接着剤等を用いてカップ端面１３１に固定される。刺突部１３３は、蛇腹部材１３２内の空洞に連結した開口中空管の形状に形成されている。従って、刺突部１３３がカップ端面１３１を貫通することにより、試料セル１内部の空間と蛇腹部材１３２内の空洞とは、刺突部１３３を介して連結される。蛇腹部材１３２が試料セル１の外側に向かって伸びた形状に変形することにより、蛇腹部材１３２内部の空洞を合わせた試料セル１の内部の容積が増大することになる。蛇腹部材１３２は、本発明における変形部として機能する。
【００４１】
図１０は、実施の形態３に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１０（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップを被せ、カップ端面１３１が下側となった状態で、試料カップの開口部から試料カップ内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１０（ｂ）に示すように、試料カップの開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図７（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１３１を上側にして、更にカップ端面１３１に蛇腹部材１３２を装着することにより、試料セル１を組み立てる。内部に流体試料Ｓを収容した試料セル１はセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、蛇腹部材１３２は縮んだ状態となっている。
【００４２】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、刺突部１３３を通じて蛇腹部材１３２内部の圧力も上昇し、蛇腹部材１３２は圧力の上昇に伴って伸張する。図１０（ｄ）に示すように、蛇腹部材１３２は試料セル１の外側に向かって伸張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４４】
（実施の形態４）
実施の形態４においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１１は、実施の形態４に係る試料カップ１４の模式的断面図である。試料カップ１４のカップ端面１４１は、ゴム製薄膜等の弾性を有するシートで平板状に形成されている。カップ端面１４１は、弾性を有するので、試料カップ１４の内側から力を加えられた場合、試料カップ１４の外側に向かって変形する。図１１（ａ）は、カップ端面１４１が平面状になっている状態を示しており、図１１（ｂ）はカップ端面１４１が変形した状態を示している。試料カップ１４の内側からの圧力が増大した場合、図１１（ｂ）に示すようにカップ端面１４１は試料カップ１４の外側に向かって膨張し、試料カップ１４の内側の容積が広がる。このように、カップ端面１４１を弾性を有するシートで構成してあることにより、試料カップ１４の内側からの圧力が通常である状態では、図１１（ａ）に示すようにカップ端面１４１は平面状である。また試料カップ１４の内側からの圧力が増大した状態では、図１１（ｂ）に示すように、カップ端面１４１は試料カップ１４の外側に向けて膨張した形状に変形する。カップ端面１４１が試料カップ１４の外側に向けて膨張した形状に変形することにより、試料カップ１４内部の容積、即ち、試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１４１は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１４以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４５】
図１２は、実施の形態４に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１２（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１４を被せ、カップ端面１４１が下側となった状態で、試料カップ１４の開口部から試料カップ１４内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１２（ｂ）に示すように、試料カップ１４の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１２（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１４１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、カップ端面１４１は平面状となっている。
【００４６】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１４１が圧力の上昇に伴って膨張する。図１２（ｄ）に示すように、カップ端面１４１は試料セル１の外側に向かって膨張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４８】
（実施の形態５）
実施の形態５においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１３は、実施の形態５に係る試料カップ１５の模式的断面図である。試料カップ１５のカップ端面１５１は、変形自在のシートで形成してあり、試料カップ１５の断面積よりも広いシートを予め試料カップ１５の内側に向けて凸に変形させることにより形成してある。カップ端面１５１は、試料カップ１５の内側から力を加えられた場合、試料カップ１５の外側に向かって変形する。図１３（ａ）は、カップ端面１５１が試料カップ１５の内側に向けて凸に変形している状態を示しており、図１３（ｂ）はカップ端面１５１が試料カップ１５の外側に向かって変形した状態を示している。試料カップ１５の内側からの圧力が増大した場合、カップ端面１５１は、試料カップ１５の外側に向かって変形する。例えば、カップ端面１５１は、図１３（ｂ）に示すように、試料カップ１５の外側に向けて凸に変形する。カップ端面１５１が試料カップ１５の外側に向かって変形することにより、試料カップ１５の内側の容積が広がる。
【００４９】
このように、カップ端面１５１を、試料カップ１５の断面積よりも広い変形自在のシートで構成してあることにより、試料カップ１５の内側からの圧力が通常である状態では、図１３（ａ）に示すようにカップ端面１５１は試料カップ１５の内側に向けて凸に変形した状態となっている。また試料カップ１５の内側からの圧力が増大した状態では、図１３（ｂ）に示すように、カップ端面１５１は試料カップ１５の外側に向けて広がるように変形する。カップ端面１１１が試料カップ１５の外側に向けて変形することにより、試料カップ１５内部の容積、即ち、試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１５１は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１５以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５０】
図１４は、実施の形態５に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１４（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１５を被せ、カップ端面１５１が下側となった状態で、試料カップ１５の開口部から試料カップ１５内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１４（ｂ）に示すように、試料カップ１５の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１４（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１５１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、カップ端面１４１は試料セル１の内側に向けて凸に変形した形状となっている。
【００５１】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１５１が圧力の上昇に伴って変形する。図１４（ｄ）に示すように、カップ端面１５１は試料セル１の外側に向かって広がりながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００５３】
なお、以上の実施の形態１〜５においては、試料セル１内の圧力の上昇に伴って変形する各種の変形部を、カップ端面に設けてある形態を示したが、これに限るものではなく、本発明の試料セル１は、Ｘ線透過シート１０２以外の部分であれば、側面等のカップ端面以外の部分に変形部を設けた形態であってもよい。
【００５４】
（実施の形態６）
実施の形態６においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１５は、実施の形態６に係る試料カップ１６の模式的断面図である。試料カップ１６のカップ端面１６１は、平板状に形成してある。またカップ端面１６１には、図１５（ａ）に示すように、試料カップ１６の内部の空間に通じる二つの孔１６２，１６３が形成されている。図１５（ｂ）に示すように、孔１６２には栓１６４が取り付けられ、孔１６３には栓１６５が取り付けられることによって、孔１６２，１６３が密封されるようになっている。試料カップ１６以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１６は、実施の形態６に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１６（ａ）に示すように、セル内枠１０１に試料カップ１６を被せ、試料カップ１６の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組立を行い、Ｘ線透過シート１０２を底面にする。次に、図１６（ｂ）に示すように、孔１６２，１６３の何れかから流体試料Ｓを注入し、試料セル１内の空間を流体試料Ｓで満杯にする。このとき、孔１６２，１６３の一方は流体試料Ｓの注入口となり、他方は空気の排出口となる。流体試料Ｓを満杯にする際に孔１６２，１６３からカップ端面１６１上に溢れた流体試料Ｓは、ふき取り又は吸い取り等によって除去される。次に、図１６（ｃ）に示すように、栓１６４，１６５を孔１６２，１６３に取り付けることにより、孔１６２，１６３を密封する。栓１６４，１６５で孔１６２，１６３が密封されることにより、試料セル１内は流体試料Ｓで満杯となり、空気は存在しなくなる。栓１６４，１６５を取り付ける際にカップ端面１６１上に溢れた流体試料Ｓは除去される。なお、試料カップ１６は、孔１６２，１６３から溢れた流体試料Ｓがカップ端面１６１から流出しないように、孔１６２，１６３の周りを囲む枠をカップ端面１６１上に設けた形態であってもよい。また、カップ端面１６１に形成してある孔の数は二個に限る必要はなく、試料カップ１６は、単独で流体試料Ｓの注入及び空気の排出を同時に行える一つの孔をカップ端面１６１に形成してある形態であってもよく、また三個以上の孔をカップ端面１６１に形成してある形態であってもよい。
【００５６】
流体試料Ｓで満杯となった試料セル１がＸ線透過シート１０２を底面にしてセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発しようとしたとしても、試料セル１は密閉され、また試料セル１内に空気は存在しないので、流体試料Ｓは揮発できない。従って、試料セル１内の圧力が上昇することはなく、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においては、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇することがないので、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００５８】
（実施の形態７）
実施の形態７においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１７は、実施の形態７に係る試料カップ１７の模式的断面図である。試料カップ１７のカップ端面１７１には、ゴム状薄膜材で形成した膨縮可能なバルーン部１７２が設けてある。図１７（ａ）に示すように、バルーン部１７２は試料カップ１７の外部に向かって膨張することが可能なように形成されており、バルーン部１７２内部の空洞は試料カップ１７が形成する試料セル１内の空間に連結している。更に、図１７（ｂ）に示すように、バルーン部１７２の根元、即ちバルーン部１７２とカップ端面１７１とが繋がる部分は、クリップ又はゴム紐等の緊締部材１７３で緊締することができるようになっている。バルーン部１７２の根元を緊締部材１７３で緊締した状態では、バルーン部１７２内部の空間と試料セル１内の空間との間は気体及び液体が移動できないようになっている。試料カップ１７以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５９】
図１８は、実施の形態７に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１８（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１７を被せ、カップ端面１７１が下側となった状態で、試料カップ１７の開口部から試料カップ１７内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１８（ｂ）に示すように、試料カップ１７の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１８（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１７１を上側にする。このときにバルーン部１７２内に流体試料Ｓが入るように、流体試料Ｓの量を予め調整しておく。次に、図１８（ｄ）に示すように、バルーン部１７２の根元を緊締部材１７３で緊締する。この状態では、試料セル１内は流体試料Ｓで満杯となり、バルーン部１７２内には流体試料Ｓ及び空気が存在する。緊締部材１７３のため、試料セル１の内部とバルーン部１７２との間は物質は移動できなくなる。
【００６０】
図１８（ｄ）に示す状態の試料セル１がＸ線透過シート１０２を底面にしてセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発しようとした場合、バルーン１７２内では流体試料Ｓは揮発できるものの、試料セル１内では、流体試料Ｓで満杯で空気が存在しないので、流体試料Ｓは揮発できない。バルーン１７２内では、流体試料Ｓの揮発によって内部の圧力が上昇するものの、バルーン１７２内から試料セル１内へ流体試料Ｓ及び空気が移動することは緊締部材１７３によって防止されているので、試料セル１内の圧力が上昇することはない。従って、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においては、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇することがないので、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 試料セル
１０１ セル内枠
１０２ Ｘ線透過シート
１０３ セル外枠
１１、１２、１４、１５、１６、１７ 試料カップ
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１ カップ端面
１２２、１２３ 蛇腹
１３２ 蛇腹部材
１６２、１６３ 孔
１６４、１６５ 栓
１７２ バルーン部
１７３ 緊締部材
２ セルホルダ
２１ Ｘ線透過シート
３ Ｘ線管
４ Ｘ線検出器
５ 筐体
６ カバー
Ｓ 流体試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析用の試料を収容するための試料セルに関し、より詳しくは揮発性の試料を密閉状態で収容するための蛍光Ｘ線分析用試料セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析は、一次Ｘ線を試料に照射し、試料から発生する蛍光Ｘ線を検出し、蛍光Ｘ線のスペクトルから試料に含有される元素の定性分析又は定量分析を行う分析手法である。蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析装置は、一次Ｘ線を発生させるＸ線管、半導体検出素子又は比例計数管等を用いたＸ線検出器、Ｘ線検出器が検出したＸ線の波長分布又はエネルギー分布を分析する分析器等から構成される。蛍光Ｘ線分析を行う際は、Ｘ線管が発生した一次Ｘ線を試料へ照射し、一次Ｘ線を照射された試料から発生する蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトルを分析器で分析する。
【０００３】
このような蛍光Ｘ線分析は、液体試料の元素分析に利用することができる。例えば、軽油等の液体燃料に含まれる有害成分を低減することを目的として、蛍光Ｘ線分析を利用した液体燃料の元素分析が行われる。特許文献１には、液体試料の蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析装置が記載されている。液体燃料等の揮発性の試料を分析する際には、揮発による試料の減少及び変質等を防止するために、密封した試料セル内に試料を収容しておく。特許文献１には、Ｘ線を透過させることができるＸ線透過シートで一面を密封した試料セル内に液体試料を収容し、Ｘ線透過シートを試料セルの底面とし、Ｘ線透過シートを通して一次Ｘ線を試料セル内の試料に照射し、Ｘ線透過性シートを透過して放出される蛍光Ｘ線を検出する技術が記載されている。また特許文献２には、二重のシートの間に液体試料を封入する試料セルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２７０２８号公報
【特許文献２】特開平７−１３４０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
試料セル内を液体試料で満杯にしようとすると液体試料が試料セルからあふれることになるので、満杯にはできず、試料セル内には、液体試料と若干の空気が封入されることになる。液体試料が燃料等の揮発性の高い液体である場合、時間の経過に伴って液体試料が試料セル内で揮発し、試料セル内の圧力が上昇することになる。試料セル内の圧力が上昇した場合、試料セルを密封しているシートが膨張する。試料からの蛍光Ｘ線が透過するシートが膨張した場合、試料と蛍光Ｘ線を検出する検出器との距離が変動し、検出器で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動し、高精度な元素分析ができないという問題がある。
【０００６】
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、内部の圧力が上昇した場合であっても、蛍光Ｘ線が透過するシートの膨張を防止することにより、高精度な元素分析を可能にする蛍光Ｘ線分析用試料セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、内部に収容した試料からの蛍光Ｘ線を外部へ放出するための窓部を有し、試料を収容して密閉された状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルにおいて、密閉状態で内部の圧力が上昇した場合に、窓部が変形する前に内部の容積が増大するように変形することができる変形部を設けてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、試料からの蛍光Ｘ線を放出するための窓部を有し、密閉状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルは、Ｘ線透過シート等で密閉された窓部が変形する前に圧力の上昇に伴って内部の容積が増大するように変形する変形部を有する。試料を収容して密閉した蛍光Ｘ線分析用試料セルの内部圧力が上昇した場合、変形部が変形して内部の容積が増大することで、圧力の上昇が緩和される。
【０００９】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあることを特徴とする。
【００１０】
また本発明においては、窓部以外の壁を外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあるので、内部の圧力が上昇した場合は、畳み込んであったシートが広がることにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１１】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、圧力の上昇に伴って膨張するシートで形成してあることを特徴とする。
【００１２】
また本発明においては、窓部以外の壁を膨張可能なシートで形成してあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴ってシートが外部に向かって膨張することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１３】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形することができる蛇腹を設けてあることを特徴とする。
【００１４】
また本発明においては、窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形可能な蛇腹を設けてあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴って蛇腹が変形することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【００１５】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析用試料セルは、前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を変形自在のシートで形成してあり、前記壁を予め内側に凸に変形させてあることを特徴とする。
【００１６】
また本発明においては、窓部以外の壁を変形自在なシートで形成し、予め内部に向けて凸に変形させてあるので、内部の圧力が上昇した場合は、圧力の上昇に伴ってシートが外部に向かって変形することにより、窓部が変形する前に、内部の容積が増大する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にあっては、本発明の蛍光Ｘ線分析用試料セルを用いてＸ線蛍光分析を行っている最中に、試料が揮発して蛍光Ｘ線分析用試料セルの内部の圧力が上昇した場合であっても、変形部が変形することによって圧力の上昇が緩和されるので、密閉状態の窓部が変形することは無い。窓部の変形が無いので、試料と蛍光Ｘ線を検出する検出器との距離が変動することも無く、検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無い。従って、試料内の元素分布以外の要因で蛍光Ｘ線の強度が変化することがなくなるので、蛍光Ｘ線分析により試料の元素分析を高精度に行うことが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。
【図２】試料セルの構成を示す断面図である。
【図３】試料セルの構成を示す分解斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る試料カップの模式的斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図６】実施の形態２に係る試料カップの模式的斜視図である。
【図７】実施の形態２に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図８】蛇腹をカップ端面の内側に設けてある形態を示す模式的断面図である。
【図９】実施の形態３に係る試料セルの模式的断面図である。
【図１０】実施の形態３に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１１】実施の形態４に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１３】実施の形態５に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１６】実施の形態６に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【図１７】実施の形態７に係る試料カップの模式的断面図である。
【図１８】実施の形態７に係る試料セルの利用形態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
（実施の形態１）
図１は、蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す模式図である。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を遮蔽する材料で箱状に形成された筐体５を備え、筐体５の上部は平面に構成されている。筐体５の上部平面の中央には開口部が形成されており、この開口部に内嵌させる態様でセルホルダ２が装着されている。そして、分析対象の試料が収容された試料セル（蛍光Ｘ線分析用試料セル）１がセルホルダ２上に載置される。また蛍光Ｘ線分析装置は、開口部を含む筐体５の上面の少なくとも一部を覆うカバー６を設けており、セルホルダ２とセルホルダ２上に載置された試料セル１は、カバー６で覆われる。試料セル１は、粉末又は液体燃料等の流体試料を収容するためのセルであり、カップ状の形状に形成されている。セルホルダ２にはＸ線を透過させることができるＸ線透過シート２１が設けられており、また試料セル１の下面はＸ線透過シート１０２で構成されている。
【００２０】
筐体５の内部には、空洞状の測定室５１が形成されており、また筐体５には、測定室５１内へ一次Ｘ線を放射するＸ線管３とＸ線検出器４とを備えている。Ｘ線管３は、筐体５の開口部へ向けて一次Ｘ線を照射する位置に配置されている。蛍光Ｘ線分析を行う際には、筐体５の開口部の位置にはセルホルダ２及び試料セル１が配置されているので、Ｘ線管３から発生した一次Ｘ線は、セルホルダ２のＸ線透過シート２１及び試料セル１のＸ線透過シート１０２を通過して、試料セル１内の試料に照射される。一次Ｘ線を照射された試料セル１内の試料は、蛍光Ｘ線を発生させ、蛍光Ｘ線はＸ線透過シート１０２及びセルホルダ２のＸ線透過シート２１を透過して測定室５１内に放射される。Ｘ線検出器４は、試料セル１内の試料から発生した蛍光Ｘ線を検出できる位置に配置されている。Ｘ線管３が照射する一次Ｘ線及びＸ線検出器４が検出する蛍光Ｘ線が通過する経路は、図１中に破線矢印で示している。
【００２１】
Ｘ線管３の一次Ｘ線を放射する放射口には、図示しない開閉可能なシャッターが設けられている。Ｘ線管３は、一次Ｘ線の出力を安定させるために、常時Ｘ線を発生させる構成となっており、シャッターが開放されることにより、Ｘ線管３は一次Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器４は、検出素子として比例計数管を用いた構成となっており、比例計数管に入射した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した電気信号を出力する。なお、Ｘ線検出器４は、検出素子として、半導体検出素子等の比例計数管以外の検出素子を用いた形態であってもよい。Ｘ線検出器４には、パーソナルコンピュータ等を用いて構成された図示しない信号分析部が接続されている。信号分析部は、Ｘ線検出器４が出力した電気信号を受け付け、蛍光Ｘ線のエネルギーに対応する各電気信号の強度及びその数をカウントし、蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線のスペクトルを取得する処理を行う。なお、信号分析部は、取得した蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、蛍光Ｘ線を発生した元素の定性分析又は定量分析を更に行う形態であってもよい。
【００２２】
筐体５の開口部にセルホルダ２が装着された状態では、セルホルダ２によって筐体５内の測定室５１は密閉空間となる。筐体５には、測定室５１に繋がっており、測定室５１内へガスを供給するための供給口５２が形成されている。供給口５２には、ガスを供給する図示しないガス配管が連結されている。蛍光Ｘ線分析を行う際は、供給口５２から測定室５１内へヘリウムガス又は窒素ガス等のガスが供給され、測定室５１内の空気がガスによって置換される。図１中には、供給されたガスを実線矢印で示す。Ｘ線管３は、測定室５１内の空気と置換されたガスに直接触れないように、シール用の金属箔３１を介して筺体５に取り付けられている。分析対象の試料によっては、蛍光Ｘ線の各スペクトルのバックグラウンドを低減させるために一次フィルタを用い、Ｘ線管３からの一次Ｘ線を一次フィルタを通してから照射する場合がある。この場合、シール用の金属箔３１の代わりに一次フィルタを用いてもよい。
【００２３】
また、セルホルダ２に試料セル１が載置された状態では、セルホルダ２のＸ線透過シート２１と試料セル１のＸ線透過シート１０２との間に空間が生じる。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線透過シート２１とＸ線透過シート１０２との間の空間にガスを供給するための図示しない供給機構を備えている。この供給機構の働きにより、Ｘ線透過シート２１とＸ線透過シート１０２との間の空間内の空気もヘリウムガス又は窒素ガス等のガスで置換される。
【００２４】
図２は、試料セル５の構成を示す断面図であり、図３は、試料セル５の構成を示す分解斜視図である。試料セル１は、セル内枠１０１、試料カップ１１、セル外枠１０３及びＸ線透過シート１０２にて構成されている。セル内枠１０１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１０１の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部１０１ａが設けられている。またセル内枠１０１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１０１ｂが形成されており、セル内枠１０１の内周面には、一周に亘って環状の突部１０１ｃが突設されている。
【００２５】
試料カップ１１は、軟質のプラスチックフィルム等のシートを折り曲げて成形したものである。試料カップ１１は、一端がカップ端面１１１となっており、他端に開口部を有する円筒状の試料収容部１１２と、試料収容部１１２の開口部に連設され、試料収容部１１２の外周面から所定間隔を隔てて試料収容部１１２の外周面を囲むように設けられた円筒状の囲い部１１３と、囲い部１１３の端部に外周面の一周に亘って設けられた鍔部１１４とを有している。また、後述するように、カップ端面１１１は、シートを折り曲げて平面状に構成してある。
【００２６】
試料収容部１１２の外径はセル内枠１０１の内径より小さく、囲い部１１３の内径はセル内枠１０１の外径と略等しい。また、セル内枠１０１の鍔部１０１ａを除いた高さ（上下方向の長さ）は、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間の空間の高さよりも若干短い。よって、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間の空間には、セル内枠１０１の鍔部１０１ａが試料カップ１１の鍔部１１４に当接するまで、セル内枠１０１を上側から挿入することができる。試料カップ１１にセル内枠１０１を挿入した場合、セル内枠１０１は試料カップ１１の囲い部１１３に内嵌し、セル内枠１０１の内周面と試料カップ１１の試料収容部１１２の外周面との間には隙間が生じる。
【００２７】
Ｘ線透過シート１０２は、試料カップ１１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であり、液体燃料等の流体試料は通さず、しかもＸ線を透過させる物質で形成されている。Ｘ線透過シート１０２は、例えば、ポリエステルのシートにより製造される。Ｘ線透過シート１０２は、試料が収容された試料カップ１１の開口部を覆うことによって試料カップ１１内を密閉し、試料カップ１１の（即ち、試料セル１の）底面をなす。
【００２８】
セル外枠１０３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いる。セル外枠１０３の内径は、試料カップ１１の外径より若干大きく、セル外枠１０３には、試料収容部１１２及び囲い部１１３の間にセル内枠１０１が挿入された状態の試料カップ１１を、開口部側から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１１の開口部をＸ線透過シート１０２で覆った状態でセル外枠１０３内に嵌合させることで、Ｘ線透過シート１０２の外縁側の部分が試料カップ１１の外周面とセル外枠１０３の内周面との間に挟み込まれる。よって、試料カップ１１内の流体試料が開口部からこぼれ出ることがないようにＸ線透過シート１０２が試料セル１の底面として強固に固定される。
【００２９】
セル外枠１０３の上端部には、外周面の一周に亘って鍔部１０３ａが設けられており、鍔部１０３ａは、嵌合されたセル内枠１０１及び試料カップ１１をそれぞれの鍔部１０１ａ及び１１４にて支持する。またセル外枠１０３の内周面には、セル内枠１０１の外周面に設けられた溝１０１ｂに対応する位置に、一周に亘って突部１０３ｂが設けられており、この突部１０３ｂは、セル外枠１０３に内嵌されたセル内枠１０１の溝部１０１ｂに、試料カップ１１の囲い部１１３及びＸ線透過シート１０２を挟んだ状態で係合する。これにより、セル内枠１０１及びセル外枠１０３の間に、試料カップ１１及びＸ線透過シート１０２が強固に挟持される。
【００３０】
セルホルダ２は、銅又はアルミニウム等の金属製であり、中央に開口部を形成した円環状に形成されている。セルホルダ２の開口部には、開口部を閉鎖するようにＸ線透過シート２１が設けられている。Ｘ線透過シート２１を有するセルホルダ２が筐体５の開口部に内嵌するように装着されることで、筐体５の開口部は閉鎖される。試料セル１は、試料セル１のＸ線透過シート１０２とセルホルダ２のＸ線透過シート２１とが対向するように、セルホルダ２に載置される。Ｘ線管３からの一次Ｘ線は、セルホルダ２のＸ線透過シート２１と試料セル１のＸ線透過シート１０２とを通過して試料セル１内の試料に照射される。従って、試料セル１のＸ線透過シート１０２は、本発明における密閉された窓部として機能する。
【００３１】
図４は、実施の形態１に係る試料カップ１１の模式的斜視図である。試料カップ１１のカップ端面１１１は、カップ端面１１１の面積よりも広いシートを折り畳んで平面状に形成してある。図４（ａ）は、シートを折り曲げた状態を示しており、図４（ｂ）はシートを広げた状態を示している。カップ端面１１１は、中心に近いほど隆起する形状のシートを同心円状に畳み込んで形成してある。またカップ端面１１１は、試料カップ１１の内側からの圧力が増大した場合にシートが広がるように、シートを畳み込んである。このようにカップ端面１１１を形成してあることにより、試料カップ１１の内側からの圧力が通常である状態では、図４（ａ）に示すようにカップ端面１１１は平面状である。また試料カップ１１の内側からの圧力が増大した状態では、図４（ｂ）に示すように、カップ端面１１１を構成するシートが広がり、カップ端面１１１は試料カップ１１の外側に向かって膨らんだ形状に変形する。カップ端面１１１が試料カップ１１の外側に向かって膨らんだ形状に変形することにより、試料カップ１１内部の容積、即ち、試料を収容する試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１１１は、本発明における変形部として機能する。なお、試料カップ１１の内側からの圧力が増大した状態で試料カップ１１の外側に向かって膨らんで広がる形状であれば、カップ端面１１１は、その他の形状のシートを畳み込んだ形態であってもよい。
【００３２】
図５は、実施の形態１に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、鍔部１０１ａを下側としたセル内枠１０１に上側から試料カップ１１を被せ、カップ端面１１１が下側となった状態で、試料カップ１１の開口部から試料カップ１１内に流体試料Ｓを注入する。次に、試料カップ１１の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、その上側からセル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。図５（ｂ）に示すように、試料セル１が組み立てられた状態では、試料セル１はＸ線透過シート１０２によって密閉され、試料セル１の内部には流体試料Ｓと若干量の空気とが封入されている。
【００３３】
次に、試料セル１の上下を反転させ、図５（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１１１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置される。試料セル１がセルホルダ２上に載置された状態でＸ線管３から一次Ｘ線が照射され、Ｘ線蛍光分析が行われる。Ｘ線管３からの一次Ｘ線は、図５（ｃ）に示す図の下側から照射され、一次Ｘ線はＸ線透過シート１０２を透過して試料セル１内の流体試料Ｓに照射され、流体試料Ｓから発生した蛍光Ｘ線は、Ｘ線透過シート１０２を透過して放出される。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１１１を構成する畳み込んであったシートが圧力の上昇に伴って広がる。図５（ｄ）に示すように、カップ端面１１１は、試料セル１の外側に向かって膨らむように変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置では、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合であっても、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。蛍光Ｘ線を透過させるＸ線透過シート１０２が膨張することが無いので、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無い。従って、流体試料Ｓ内の元素分布以外の要因で蛍光Ｘ線の強度が変化することがなくなるので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図６は、実施の形態２に係る試料カップ１２の模式的斜視図である。試料カップ１２のカップ端面１２１には、内部が空洞で伸縮自在な蛇腹１２２が設けてある。図６（ａ）は、蛇腹１２２が縮んだ状態を示しており、図６（ｂ）は蛇腹１２２が伸びた状態を示している。図６（ｂ）に示すように、蛇腹１２２が伸びるときには試料カップ１２の外側に向かって伸びるように形成されている。蛇腹１２２内部の空洞は、試料カップ１２が形成する試料セル１内の空間に連結している。このため、試料カップ１２の内側からの圧力が増大した場合、図６（ｂ）に示すように蛇腹１２２は試料カップ１２の外側に向かって伸び、試料セル１内の空間に連結した蛇腹１２２内の空洞が広がる。このようにカップ端面１２１に蛇腹１２２を設けてあることにより、試料カップ１２の内側からが圧力が通常である状態では、図６（ａ）に示すように蛇腹１２２は縮んだ状態であり、試料カップ１２の内側からの圧力が増大した状態では、図６（ｂ）に示すように、蛇腹１２２は試料カップ１２の外側に向かって伸びた形状に変形する。蛇腹１２２が試料カップ１２の外側に向かって伸びた形状に変形することにより、蛇腹１２２内部の空洞を合わせた試料カップ１２内部の容積、即ち、試料を収容する試料セル１の内部の容積が増大することになる。蛇腹１２２は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１２以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
図７は、実施の形態２に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図７（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１２を被せ、カップ端面１２１が下側となった状態で、試料カップ１２の開口部から試料カップ１２内に流体試料Ｓを注入する。次に、図７（ｂ）に示すように、試料カップ１２の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図７（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１２１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、蛇腹１２２は縮んだ状態となっている。
【００３７】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、蛇腹１２２が圧力の上昇に伴って伸張する。図７（ｄ）に示すように、蛇腹１２２は試料セル１の外側に向かって伸張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００３９】
なお、図６及び図７では、蛇腹１２２がカップ端面１２１の外側に設けられた形態を示したが、蛇腹はカップ端面１２１の内側に設けてあってもよい。図８は、蛇腹１２３をカップ端面１２１の内側に設けてある形態を示す模式的断面図である。図８（ａ）に示すように、カップ端面１２１には、試料カップ１２の内側に向けて伸縮自在な蛇腹１２３が設けてある。試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行ない、図８（ａ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１２１を上側にした状態では、蛇腹１２３は重力によって試料セル１の内側に向かって伸びた状態となっている。この状態の試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、図８（ｂ）に示すように蛇腹１２３が圧力の上昇に伴って収縮する。蛇腹１２３は収縮によって試料セル１の容積を増大するように変形する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。従って、この形態でも、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４０】
（実施の形態３）
実施の形態３においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の構成が異なる。図９は、実施の形態３に係る試料セル１の模式的断面図である。試料セル１を構成する試料カップのカップ端面１３１は、平板状に形成されている。本実施の形態においては、図９に示すような、全体として内部に空洞を有する蛇腹の形状に形成されてある蛇腹部材１３２を、カップ端面１３１に装着するようになっている。蛇腹部材１３２は、カップ端面１３１に突き刺して貫通することができる刺突部１３３を有するカップ端面１３１に装着するようになっている。図９（ｂ）は、蛇腹部材１３２をカップ端面１３１に装着した状態を示しており、刺突部１３３をカップ端面１３１に突き刺して貫通させることにより、蛇腹部材１３２をカップ端面１３１に装着する。蛇腹部材１３２は、接着剤等を用いてカップ端面１３１に固定される。刺突部１３３は、蛇腹部材１３２内の空洞に連結した開口中空管の形状に形成されている。従って、刺突部１３３がカップ端面１３１を貫通することにより、試料セル１内部の空間と蛇腹部材１３２内の空洞とは、刺突部１３３を介して連結される。蛇腹部材１３２が試料セル１の外側に向かって伸びた形状に変形することにより、蛇腹部材１３２内部の空洞を合わせた試料セル１の内部の容積が増大することになる。蛇腹部材１３２は、本発明における変形部として機能する。
【００４１】
図１０は、実施の形態３に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１０（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップを被せ、カップ端面１３１が下側となった状態で、試料カップの開口部から試料カップ内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１０（ｂ）に示すように、試料カップの開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図７（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１３１を上側にして、更にカップ端面１３１に蛇腹部材１３２を装着することにより、試料セル１を組み立てる。内部に流体試料Ｓを収容した試料セル１はセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、蛇腹部材１３２は縮んだ状態となっている。
【００４２】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、刺突部１３３を通じて蛇腹部材１３２内部の圧力も上昇し、蛇腹部材１３２は圧力の上昇に伴って伸張する。図１０（ｄ）に示すように、蛇腹部材１３２は試料セル１の外側に向かって伸張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４４】
（実施の形態４）
実施の形態４においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１１は、実施の形態４に係る試料カップ１４の模式的断面図である。試料カップ１４のカップ端面１４１は、ゴム製薄膜等の弾性を有するシートで平板状に形成されている。カップ端面１４１は、弾性を有するので、試料カップ１４の内側から力を加えられた場合、試料カップ１４の外側に向かって変形する。図１１（ａ）は、カップ端面１４１が平面状になっている状態を示しており、図１１（ｂ）はカップ端面１４１が変形した状態を示している。試料カップ１４の内側からの圧力が増大した場合、図１１（ｂ）に示すようにカップ端面１４１は試料カップ１４の外側に向かって膨張し、試料カップ１４の内側の容積が広がる。このように、カップ端面１４１を弾性を有するシートで構成してあることにより、試料カップ１４の内側からの圧力が通常である状態では、図１１（ａ）に示すようにカップ端面１４１は平面状である。また試料カップ１４の内側からの圧力が増大した状態では、図１１（ｂ）に示すように、カップ端面１４１は試料カップ１４の外側に向けて膨張した形状に変形する。カップ端面１４１が試料カップ１４の外側に向けて膨張した形状に変形することにより、試料カップ１４内部の容積、即ち、試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１４１は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１４以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４５】
図１２は、実施の形態４に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１２（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１４を被せ、カップ端面１４１が下側となった状態で、試料カップ１４の開口部から試料カップ１４内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１２（ｂ）に示すように、試料カップ１４の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１２（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１４１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、カップ端面１４１は平面状となっている。
【００４６】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１４１が圧力の上昇に伴って膨張する。図１２（ｄ）に示すように、カップ端面１４１は試料セル１の外側に向かって膨張しながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００４８】
（実施の形態５）
実施の形態５においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１３は、実施の形態５に係る試料カップ１５の模式的断面図である。試料カップ１５のカップ端面１５１は、変形自在のシートで形成してあり、試料カップ１５の断面積よりも広いシートを予め試料カップ１５の内側に向けて凸に変形させることにより形成してある。カップ端面１５１は、試料カップ１５の内側から力を加えられた場合、試料カップ１５の外側に向かって変形する。図１３（ａ）は、カップ端面１５１が試料カップ１５の内側に向けて凸に変形している状態を示しており、図１３（ｂ）はカップ端面１５１が試料カップ１５の外側に向かって変形した状態を示している。試料カップ１５の内側からの圧力が増大した場合、カップ端面１５１は、試料カップ１５の外側に向かって変形する。例えば、カップ端面１５１は、図１３（ｂ）に示すように、試料カップ１５の外側に向けて凸に変形する。カップ端面１５１が試料カップ１５の外側に向かって変形することにより、試料カップ１５の内側の容積が広がる。
【００４９】
このように、カップ端面１５１を、試料カップ１５の断面積よりも広い変形自在のシートで構成してあることにより、試料カップ１５の内側からの圧力が通常である状態では、図１３（ａ）に示すようにカップ端面１５１は試料カップ１５の内側に向けて凸に変形した状態となっている。また試料カップ１５の内側からの圧力が増大した状態では、図１３（ｂ）に示すように、カップ端面１５１は試料カップ１５の外側に向けて広がるように変形する。カップ端面１１１が試料カップ１５の外側に向けて変形することにより、試料カップ１５内部の容積、即ち、試料セル１の内部の容積が増大することになる。カップ端面１５１は、本発明における変形部として機能する。試料カップ１５以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５０】
図１４は、実施の形態５に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１４（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１５を被せ、カップ端面１５１が下側となった状態で、試料カップ１５の開口部から試料カップ１５内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１４（ｂ）に示すように、試料カップ１５の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１４（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１５１を上側にして、試料セル１がセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。この状態では、カップ端面１４１は試料セル１の内側に向けて凸に変形した形状となっている。
【００５１】
蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発し、試料セル１内の圧力が上昇した場合は、カップ端面１５１が圧力の上昇に伴って変形する。図１４（ｄ）に示すように、カップ端面１５１は試料セル１の外側に向かって広がりながら変形し、これによって試料セル１の内部の容積が増大する。試料セル１の内部の容積が増大することによって、試料セル１内の圧力の上昇が緩和されるので、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においても、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇した場合に、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００５３】
なお、以上の実施の形態１〜５においては、試料セル１内の圧力の上昇に伴って変形する各種の変形部を、カップ端面に設けてある形態を示したが、これに限るものではなく、本発明の試料セル１は、Ｘ線透過シート１０２以外の部分であれば、側面等のカップ端面以外の部分に変形部を設けた形態であってもよい。
【００５４】
（実施の形態６）
実施の形態６においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１５は、実施の形態６に係る試料カップ１６の模式的断面図である。試料カップ１６のカップ端面１６１は、平板状に形成してある。またカップ端面１６１には、図１５（ａ）に示すように、試料カップ１６の内部の空間に通じる二つの孔１６２，１６３が形成されている。図１５（ｂ）に示すように、孔１６２には栓１６４が取り付けられ、孔１６３には栓１６５が取り付けられることによって、孔１６２，１６３が密封されるようになっている。試料カップ１６以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１６は、実施の形態６に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１６（ａ）に示すように、セル内枠１０１に試料カップ１６を被せ、試料カップ１６の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組立を行い、Ｘ線透過シート１０２を底面にする。次に、図１６（ｂ）に示すように、孔１６２，１６３の何れかから流体試料Ｓを注入し、試料セル１内の空間を流体試料Ｓで満杯にする。このとき、孔１６２，１６３の一方は流体試料Ｓの注入口となり、他方は空気の排出口となる。流体試料Ｓを満杯にする際に孔１６２，１６３からカップ端面１６１上に溢れた流体試料Ｓは、ふき取り又は吸い取り等によって除去される。次に、図１６（ｃ）に示すように、栓１６４，１６５を孔１６２，１６３に取り付けることにより、孔１６２，１６３を密封する。栓１６４，１６５で孔１６２，１６３が密封されることにより、試料セル１内は流体試料Ｓで満杯となり、空気は存在しなくなる。栓１６４，１６５を取り付ける際にカップ端面１６１上に溢れた流体試料Ｓは除去される。なお、試料カップ１６は、孔１６２，１６３から溢れた流体試料Ｓがカップ端面１６１から流出しないように、孔１６２，１６３の周りを囲む枠をカップ端面１６１上に設けた形態であってもよい。また、カップ端面１６１に形成してある孔の数は二個に限る必要はなく、試料カップ１６は、単独で流体試料Ｓの注入及び空気の排出を同時に行える一つの孔をカップ端面１６１に形成してある形態であってもよく、また三個以上の孔をカップ端面１６１に形成してある形態であってもよい。
【００５６】
流体試料Ｓで満杯となった試料セル１がＸ線透過シート１０２を底面にしてセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発しようとしたとしても、試料セル１は密閉され、また試料セル１内に空気は存在しないので、流体試料Ｓは揮発できない。従って、試料セル１内の圧力が上昇することはなく、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においては、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇することがないので、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【００５８】
（実施の形態７）
実施の形態７においては、Ｘ線蛍光分析装置の構成は実施の形態１と同様であり、試料セル１の試料カップの形状が異なる。図１７は、実施の形態７に係る試料カップ１７の模式的断面図である。試料カップ１７のカップ端面１７１には、ゴム状薄膜材で形成した膨縮可能なバルーン部１７２が設けてある。図１７（ａ）に示すように、バルーン部１７２は試料カップ１７の外部に向かって膨張することが可能なように形成されており、バルーン部１７２内部の空洞は試料カップ１７が形成する試料セル１内の空間に連結している。更に、図１７（ｂ）に示すように、バルーン部１７２の根元、即ちバルーン部１７２とカップ端面１７１とが繋がる部分は、クリップ又はゴム紐等の緊締部材１７３で緊締することができるようになっている。バルーン部１７２の根元を緊締部材１７３で緊締した状態では、バルーン部１７２内部の空間と試料セル１内の空間との間は気体及び液体が移動できないようになっている。試料カップ１７以外の試料セル１の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５９】
図１８は、実施の形態７に係る試料セル１の利用形態を示す模式的断面図である。まず、図１８（ａ）に示すように、セル内枠１０１に上側から試料カップ１７を被せ、カップ端面１７１が下側となった状態で、試料カップ１７の開口部から試料カップ１７内に流体試料Ｓを注入する。次に、図１８（ｂ）に示すように、試料カップ１７の開口部をＸ線透過シート１０２で覆い、セル外枠１０３を外嵌させることによって、試料セル１の組み立て及び流体試料Ｓの収容を行なう。次に、試料セル１の上下を反転させ、図１８（ｃ）に示すように、Ｘ線透過シート１０２を底面にし、カップ端面１７１を上側にする。このときにバルーン部１７２内に流体試料Ｓが入るように、流体試料Ｓの量を予め調整しておく。次に、図１８（ｄ）に示すように、バルーン部１７２の根元を緊締部材１７３で緊締する。この状態では、試料セル１内は流体試料Ｓで満杯となり、バルーン部１７２内には流体試料Ｓ及び空気が存在する。緊締部材１７３のため、試料セル１の内部とバルーン部１７２との間は物質は移動できなくなる。
【００６０】
図１８（ｄ）に示す状態の試料セル１がＸ線透過シート１０２を底面にしてセルホルダ２上に載置され、Ｘ線蛍光分析が行われる。蛍光Ｘ線分析の実行中に、時間の経過に伴って流体試料Ｓが揮発しようとした場合、バルーン１７２内では流体試料Ｓは揮発できるものの、試料セル１内では、流体試料Ｓで満杯で空気が存在しないので、流体試料Ｓは揮発できない。バルーン１７２内では、流体試料Ｓの揮発によって内部の圧力が上昇するものの、バルーン１７２内から試料セル１内へ流体試料Ｓ及び空気が移動することは緊締部材１７３によって防止されているので、試料セル１内の圧力が上昇することはない。従って、Ｘ線透過シート１０２が圧力の上昇によって膨張することが防止される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に係る試料セル１を用いたＸ線蛍光分析装置においては、試料セル１内で流体試料Ｓが揮発して試料セル１内の圧力が上昇することがないので、一次Ｘ線及び蛍光Ｘ線が透過する窓部であるＸ線透過シート１０２が膨張することは無い。従って、流体試料Ｓと蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器４との距離が変動することも無く、Ｘ線検出器４で検出する蛍光Ｘ線の強度が変動することも無いので、蛍光Ｘ線分析により流体試料Ｓの元素分析を高精度に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 試料セル
１０１ セル内枠
１０２ Ｘ線透過シート
１０３ セル外枠
１１、１２、１４、１５、１６、１７ 試料カップ
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１ カップ端面
１２２、１２３ 蛇腹
１３２ 蛇腹部材
１６２、１６３ 孔
１６４、１６５ 栓
１７２ バルーン部
１７３ 緊締部材
２ セルホルダ
２１ Ｘ線透過シート
３ Ｘ線管
４ Ｘ線検出器
５ 筐体
６ カバー
Ｓ 流体試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容した試料からの蛍光Ｘ線を外部へ放出するための窓部を有し、試料を収容して密閉された状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルにおいて、
密閉状態で内部の圧力が上昇した場合に、窓部が変形する前に内部の容積が増大するように変形することができる変形部を設けてあること
を特徴とする蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項２】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項３】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、圧力の上昇に伴って膨張するシートで形成してあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項４】
前記変形部として、前記窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形することができる蛇腹を設けてあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項５】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を変形自在のシートで形成してあり、前記壁を予め内側に凸に変形させてあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項１】
内部に収容した試料からの蛍光Ｘ線を外部へ放出するための窓部を有し、試料を収容して密閉された状態で使用される蛍光Ｘ線分析用試料セルにおいて、
密閉状態で内部の圧力が上昇した場合に、窓部が変形する前に内部の容積が増大するように変形することができる変形部を設けてあること
を特徴とする蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項２】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、外側に向かって広がることができるように畳み込んだシートで形成してあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項３】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を、圧力の上昇に伴って膨張するシートで形成してあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項４】
前記変形部として、前記窓部以外の部分に、内部の容積が増大する方向に変形することができる蛇腹を設けてあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【請求項５】
前記変形部として、前記窓部以外の一部の壁を変形自在のシートで形成してあり、前記壁を予め内側に凸に変形させてあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用試料セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−８０９５６（Ｐ２０１１−８０９５６Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５３８３（Ｐ２００９−２３５３８３）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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