蛍光Ｘ線分析装置
【課題】被測定試料中に含まれる元素および放射性物質をそれぞれ特定することができる、蛍光Ｘ線分析装置を提供する。
【解決手段】
本発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器と、分析処理手段とを備える。励起Ｘ線管が、被測定試料に対してＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は被測定試料に含まれる元素固有の蛍光Ｘ線を検出し、γ線検出器は核種固有のγ線を検出する。分析処理手段が、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルとを求める。
必要に応じて、分析処理手段は、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて試料に含まれる元素を特定してその含有量を求め、γ線のスペクトルに基づいて試料に含まれる放射性物質の核種を特定してその含有量を求める。
【解決手段】
本発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器と、分析処理手段とを備える。励起Ｘ線管が、被測定試料に対してＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は被測定試料に含まれる元素固有の蛍光Ｘ線を検出し、γ線検出器は核種固有のγ線を検出する。分析処理手段が、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルとを求める。
必要に応じて、分析処理手段は、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて試料に含まれる元素を特定してその含有量を求め、γ線のスペクトルに基づいて試料に含まれる放射性物質の核種を特定してその含有量を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蛍光Ｘ線分析装置に関し、特に例えば放射性物質検出機能付の蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌，廃材（リサイクル物質を含む），食品，玩具，電子材料中の含有元素、特に有害重金属（例えばＨｇ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｃｄ等）の含有量を簡便に計測する方法として、エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置が非常に有用である。すでに電気電子部品に関する規制（ＷＥＥＥ／ＲｏＨＳ，ＥＬＶ，Ｊ−ＭＯＳＳ）、玩具に関する規制（ＥＮ７１，ＡＳＴＭ，ＳＴ基準）及び土壌に関する規制（土壌汚染対策法の施行例：ＪＩＳ Ｋ０４７０準拠）等でスクリーニング計測として有用であることが認められている。
【０００３】
一方、近年、これら被測定物中に放射性物質が含まれているか否かの検出を求める要求が急速に高まっている。特に、東日本大震災を契機として、原子力発電所の原子炉事故に伴う放射能汚染や、津波被害による有害物質の土壌汚染の有無を調査し、農作物への影響を検討又は確認するために、放射性物質の核種の特定と含有量を正確に測定できる分析装置が求められている。一般に、これらの目的達成のためには、元素分析用としてはエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置が用いられ、放射性物質の計測用としては放射線サーベイメータやγ線スペクトルメータが用いられている。従来は、それぞれ機能が異なる２台の計測装置を用いて、元素の分析と放射性物質の分析を別々に行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０９４９３号 特許文献１は、中性子源から放射性廃棄物へ熱中性子照射する捕獲γ線分析装置と、Ｘ線発生装置から放射性廃棄物へＸ線を照射する蛍光Ｘ線分析装置の組み合わせからなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料中の元素の特定とその含有量を求めることができるが、試料中に放射性物質が含まれていても核種を特定することができなかった。
一方、特許文献１は、放射性廃棄物がそれ自身で放射線を発生するγ線を計測するものではなく、熱中性子照射することによって発生する捕獲γ線を検出し分析するものである。また、１つの試料を移動させて蛍光Ｘ線と捕獲γ線を別々に計測しているので、計測に時間がかかり、測定効率が悪く、測定装置が高価となる。
さらに、γ線検出器とＸ線検出器を近接した位置に配置することにより、微量の元素を検出する蛍光Ｘ線器の検出・分析に悪影響を及ぼし、正確な蛍光Ｘ線の分析が困難となることもある。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素に依存する蛍光Ｘ線のスペクトルと、放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることのできる、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
この発明の他の目的は、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素の特定とその含有量を求めることができるとともに、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、元素及び核種の特定とその含有量を迅速に求めることができ、測定効率の高い、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器（実施例との対応関係を示せば１４。以下、括弧内符号は同様）と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器（１５）と、蛍光Ｘ線検出器ならびにγ線検出器を動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを得る分析処理手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、分析処理手段（１６，１７，１８，２０）が蛍光Ｘ線検出器（１４）とγ線検出器（１５）とを同時に動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得ることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、分析処理手段が蛍光Ｘ線検出器（１４）とγ線検出器（１５）とをそれぞれ独立して動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを別々に得ることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）の計測とγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）の計測とを同時に行える検出器を備え、当該検出器を動作させて蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得る分析処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１ないし第３の発明において、被測定試料（１）を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室（１１ｃ）と、被測定試料（１）に対してＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（１２）をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器及びγ線検出器は、載置部の下方に配置される。
【００１３】
第７の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は、載置部の下方に配置される。γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される。
【００１４】
第８の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は、載置部の下方に配置される。γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される。
【００１５】
第９の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線検出器（１４）が、当該Ｘ線管から発生されたＸ線を被測定試料（１）に照射させたとき、当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる元素固有の蛍光Ｘ線を検出する。γ線検出器（１５）は、蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して（又は同時に）、被測定試料（１）から放出されるγ線を検出する。分析処理手段（１６，１７，１８，２０）は、蛍光Ｘ線検出器（１４）によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めると同時に、γ線検出器（１５）によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める。
【００１６】
第１０の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料を載せる載置部（１１ｂ）と、被測定試料を収納する試料室（１１ｃ）と、載置部に載置された被測定試料に対してＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（１２）を有するものであって、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器（１４）と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器（１５）と、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管への供給電力を制御し、蛍光Ｘ線検出器の検出出力とγ線検出器の検出出力に基づいて分析処理する分析処理手段（１６，１７，１８，２０）を備える。
蛍光Ｘ線検出器は、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって発生されたＸ線を被測定試料に照射させたとき当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる蛍光Ｘ線を検出する。γ線検出器は、蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料自体から放出されるγ線を検出する。分析処理手段は、蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める。
【００１７】
第１１の発明は、第９または第１０の発明において、分析処理手段が、特定した元素が放射性物質であるか否かを判断し、放射性物質であることを判断した後に、放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素に依存する蛍光Ｘ線のスペクトルと放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることができ、元素および放射性物質の核種の特定に役立つ、蛍光Ｘ線分析装置が得られる。
また、他の発明によれば、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素の特定とその含有量を求めることができるとともに、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、蛍光Ｘ線分析装置が得られる。
また、元素の特定及びその含有量と、核種の特定及びその含有量を、迅速かつ効率良く分析し測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置本体の外観図である。
【図２】この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置の原理を示すブロック図である。
【図３】図２における分析制御回路及びパソコンの詳細なブロック図である。
【図４】被測定試料の現存状況と、採取を説明するための模式図である。
【図５】被測定試料中の元素と放射性物質の分析・測定の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の他の実施例の蛍光Ｘ線分析装置のブロック図である。
【図７】この発明のその他の実施例の蛍光Ｘ線分析装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施例１）
図１において、この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置は、本体１０と測定用パーソナルコンピュータ（以下、「測定用パソコン」又は単に「パソコン」と略称する）２０を含んで構成される。
本体１０は、ハウジング１１を含む。ハウジング１１には、その上部に蓋部材（以下「蓋」と略称）１１ａが上方向へ開閉自在に支持される。本体１０の内部は、蓋１１ａを開いたときに露出し、試料を保持するための載置部（又は試料保持台）１１ｂが設けられる。この載置部１１ｂがハウジング１１内を上下に分離することにより、ハウジング１１内は上部の試料室（図２の１１ｃ）と下部の各種機器又は部品を収納するための機器収納室（図２の１１ｄ）に分けられる。なお、載置部１１ｂを回転自在に支持しても良い。
また、本体１０には、蓋１１ａに関連してロック機構（図示を省略）や蓋１１ｂの開閉状態を検出するスイッチが設けられる。さらに、本体１０の内部には、鉛等の板状の遮蔽部材（図示を省略）が壁面に取り付けられる。これによって、ハウジング１１内は、密閉されて、Ｘ線及びγ線が外部に漏えいするのを防止している。
本体１０には、ケーブルを介してパソコン２０が接続される。
【００２１】
図２において、本体１０の機器収納室１１ｄ内であって載置部１１ｂの下方には、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（以下「Ｘ線管」と略称）１２が被測定試料１に向けてＸ線を照射するように配置される。Ｘ線管１２は、励起用Ｘ線管制御回路（以下「Ｘ線管制御回路」）１３に接続されて、供給電力が制御される。載置部１１ｂの下方であって、Ｘ線管１２から放出されたＸ線が被測定試料１に照射されたとき、被測定試料１に含まれる各種の元素が励起されて放出される蛍光Ｘ線を検出し得る位置及び角度となるように、蛍光Ｘ線測定用検出器（以下「蛍光Ｘ線検出器」と略称）１４が配置される。蛍光Ｘ線検出器１４の近傍には、γ線測定用検出器（以下「γ線検出器」と略称）１５が配置される。蛍光Ｘ線検出器１４の出力端には蛍光Ｘ線用信号処理回路１６が接続される。γ線検出器１５の出力端にはγ線用信号処理回路１７が接続される。これらの信号処理回路１６及び信号処理回路１７の出力端には、分析制御回路１８が接続される。
【００２２】
具体的には、蛍光Ｘ線検出器１４は、Ｓｉ半導体を用いたＳｉ−ＰＩＮ検出器や、ＳＤＤ（シリコンドリフトディテクター）等が用いられる。蛍光Ｘ線検出器１４は、被測定試料１の元素情報を得るために、被測定試料１にＸ線を照射したとき、当該試料に含まれる元素の特性Ｘ線を蛍光Ｘ線のスペクトルとして得るものである。この蛍光Ｘ線検出器１４のスペクトルのエネルギー領域は、おおむね１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ程度である。
ここで、蛍光Ｘ線のエネルギー領域が被測定対象となる元素の種類によって定まるため、本願実施例では有害物質に含まれる微量の有害重金属（例えば、カドミウム，鉛，砒素，クロム，水銀等）を十分に分析可能なように、それよりも多少広い範囲の有害重金属を分析可能な範囲として、おおむね１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ程度に選んでいる。
なお、蛍光Ｘ線検出器１４の他の例として、Ｓｉ以外のもの、例えばＣｄＴｅ，Ｇｅ，ＨｇＩ２等を基板とした検出器を使用してもよい。
【００２３】
一方、放射性物質から放出されるγ線のエネルギー領域は、おおむね５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶである。この領域のエネルギーに対して、Ｓｉ半導体では検出効率が非常に小さい（０．１％以下）ために、実用的には使用できない。
そこで、γ線検出器１５としては、固体シンチレータと半導体素子の組み合わせや、固体シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたγ線専用の検出器が用いられる。
ここで、γ線のエネルギー領域が被測定対象となる放射性物質の核種によって定まるため、本願実施例では微量の放射性物質（例えば、カリウム，セシウム等）の核種（元素がＫのうちのＫ−３９，Ｋ−４０，Ｋ−４１、および／または元素がＣｓのうちのＣｓ−１３３，Ｃｓ−１３４，Ｃｓ−１３５，Ｃｓ−１３７等）を分析可能な範囲よりも多少広い範囲として、おおむね５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ程度に選んでいる。
なお、γ線検出器１５の他の例として、ＣｓＩ，ＮａＩ等のシンチレータと光電子増倍管又はホトダイオードとの組み合わせ、若しくはＧｅ，ＣｄＴｅ等の素材を直接使用してもよい。
【００２４】
信号処理回路１６及び信号処理回路１７は、アンプ，シェーピングアンプ，ＡＤコンバータ，メモリ等で構成されるＡＳＰ（アナログ信号処理回路）か、アンプからの出力を直接サンプリングしてＡＤコンバータで処理させるＤＳＰ（デジタル信号処理回路）等のいずれかが使用される。
分析制御回路１８は、後述の測定用パソコン２０に含まれるＣＰＵ２１からの命令に基づいて、信号処理回路１６及び信号処理回路１７から順次与えられるサンプリング値（デジタル値）を一時記憶するとともに、パソコン２０から与えられる制御データに基づいてＸ線管制御回路１３の供給電力を制御するものである。分析制御回路１８の詳細は、図３を参照して後述する。
【００２５】
測定用パソコン２０は、信号処理回路１６や信号処理回路１７からの検出データを演算処理して、被測定物質の含有元素の定性・定量分析や、含有放射性物質の核種とその含有量を求めるものである。また、諸測定条件を入力し、必要な情報を出力させるものにも使用される。パソコン２０は、市販のパソコンに、専用ＣＤ−ＲＯＭ等に記録されたプログラムを内部メモリ（後述の図３に示す２２）にインストールして使用される。パソコン２０の詳細な構成は、図３を参照して後述する。
【００２６】
次に、図２を参照して、この発明の原理（又は概要）を説明する。Ｘ線管１２から放出されたＸ線が被測定試料１を照射すると、被測定試料１に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線が励起される。その結果、被測定試料１から元素特有の蛍光Ｘ線が放出される。この蛍光Ｘ線が、蛍光Ｘ線検出器１４によって検出され、信号処理回路１６によって信号処理（サンプリング及びデジタル化）されて、分析制御回路１８を経て、パソコン２０に取り込まれる。パソコン２０は、演算処理することによって、被測定試料１に含まれる元素に対応する蛍光Ｘ線のスペクトルを抽出する。このスペクトルがパソコン２０内で演算処理されることにより、被測定試料１に含まれる元素の定性（どのような元素であるか）の分析及び定量（特定した元素がどの程度含まれているか）分析が行われる。
【００２７】
一方、被測定試料１内に放射性物質が含まれている場合は、当該放射性物質自体からγ線が放出されている。このγ線はエネルギーが大きいために、通常蛍光Ｘ線検出器１４では検出効率が非常に小さい。これを補償し、放射性物質から放出されるγ線を高い効率で検出するために、γ線検出器１５が用いられる。
放射性物質から放出されたγ線は、γ線検出器１５によって検出され、信号処理回路１７を通して信号処理（サンプリング及びデジタル化）されて、分析制御回路１８を経て、パソコン２０によってγ線スペクトルとして抽出される。このスペクトルをパソコン内で演算処理することにより、被測定試料１に含まれる放射性物質の核種と、その含有量の分析が行われる。
【００２８】
次に、図３を参照して、分析制御回路１８及び測定用パソコン２０の詳細な構成を説明する。
分析制御回路１８は、ＣＰＵ１８１と、ＲＡＭ等のメモリ１８２と、制御レジスタ回路１８３と、インタフェース１８４，１８５とを含む。メモリ１８２は、記憶領域１８２ａ及び記憶領域１８２ｂを有する。記憶領域１８２ａは、蛍光Ｘ線検出器１４の検出出力をサンプリング値（デジタル値）として記憶する蛍光Ｘ線検出データ記憶領域として用いられる。記憶領域１８２ｂは、γ線検出器１５の検出出力をサンプリング値（デジタル値）として記憶するγ線検出データ記憶領域として用いられる。各記憶領域１８２ａ，１８２ｂは、それぞれのサンプリング値を先入先出方式で順次記憶する。
【００２９】
制御レジスタ回路１８３は、パソコン２０からの制御情報（印加電圧，電流のデータ）を一時記憶し、Ｘ線管制御回路１３に与える。これに応じて、Ｘ線管制御回路１３は、Ｘ線管１２に供給する電力（印加電圧，電流）を制御して、発生するＸ線のエネルギーを制御する。インタフェ−ス１８４は、信号処理回路１６，１７からの入力をメモリ１８２に与えるとともに、制御レジスタ回路１８３に一時記憶されている制御データをＸ線管制御回路１３に与えるように、入出力を制御する。インタフェ−ス１８５は、メモリ１８２の各記憶領域１８２ａ，１８２ｂに記憶されている検出データをパソコン２０に転送するとともに、パソコン２０から与えられる制御データを制御レジスタ回路１８３に転送するように、入出力を制御する。
【００３０】
測定用パソコン２０は、ＣＰＵ２１と、処理プログラムを記憶するプログラム用メモリ２２と、ＲＡＭ等のメモリ２３と、インタフェース２４とを含む。蛍光Ｘ線分析装置の最初の使用に際して、メモリ２２には、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ等の外部記憶媒体に記録された処理プログラムがインストールされる。同様に、メモリ２３のテーブル記憶領域２３ｂには、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ等の外部記憶媒体に記録された元素別，核種別のスペクトルエネルギー値等が予め設定登録される。
【００３１】
メモリ２３は、記憶領域２３ａと記憶領域２３ｂを有する。記憶領域２３ａは、ワーキグＲＡＭとして用いられる。記憶領域２３ｂは、テーブル記憶領域として用いられ、元素特定用の元素テーブル２３ｂ１と核種特定用の核種テーブル２３ｂ２を有する。
元素テーブル２３ｂ１は、この発明の蛍光Ｘ線分析装置が分析可能な元素毎に、既知の試料を測定して得られたスペクトルエネルギー値を予め登録し記憶するものである。例えば、この発明の蛍光Ｘ線分析装置の用途が有害物質に含まれる微量の有害重金属（カドミウム，鉛，砒素，クロム，水銀等）と放射性物質（カリウム，セシウム等）の分析・測定を目的とする場合であれば、これらの元素（Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｃｒ，Ｈｇ，Ｋ，Ｃｓ等）毎に、スペクトルエネルギー値（Ｋａｂ，Ｋα，Ｋβ等の値；単位「ｅＶ」）が設定登録（又は記憶）される。
一方、核種テーブル２３ｂ２は、放射性物質の元素（Ｋ，Ｃｓ等）のうち核種を特定するために、核種（元素がＫのうちのＫ−３９，Ｋ−４０，Ｋ−４１、および／または元素がＣｓのうちのＣｓ−１３３，Ｃｓ−１３４，Ｃｓ−１３５，Ｃｓ−１３７等）毎に、既知の試料を測定して得られたスペクトルエネルギー値（ｅＶ）が設定登録（記憶）される。
【００３２】
また、元素テーブル２３ｂ１には、既知の元素に基づいて測定して得られた元素別の蛍光Ｘ線強度と、当該蛍光Ｘ線強度から元素別の含有量を求めるための換算データが登録されている。例えば、元素別の含有量を求めるための換算データは、計算式で表される検量線か、所定単位毎の蛍光Ｘ線強度別の含有量の値であってもよい。
一方、核種テーブル２３ｂ２には、既知の放射性物質の核種に基づいて測定して得られた核種別のγ線強度と、当該γ線強度から核種別の含有量を求めるための換算データが登録されている。例えば、核種別の含有量を求めるための換算データは、計算式で表される検量線か、所定単位毎のγ線強度別の含有量のデジタル値であってもよい。
【００３３】
ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されているプログラムに基づいて、蛍光Ｘ線スペクトルを抽出し、元素テーブル２３ｂ１の元素別スペクトルエネルギー値に基づいて被測定試料１に含まれる元素を特定するとともに、Ｘ線強度に基づいて特定した元素の含有量を求める。さらに、ＣＰＵ２１は、核種テーブル２３ｂ２の核種別スペクトルエネルギー値に基づいて被測定試料１に含まれる放射性物質の核種を特定するとともに、γ線強度に基づいて特定した核種の含有量を求める等の演算処理を行う。
より具体的には、ＣＰＵ２１は、元素別のＸ線強度と当該元素に対応する検量線に基づいて、分析された元素別の含有量を算出するとともに、核種別のγ線強度と当該核種に対応する検量線に基づいて、分析された核種別の含有量を算出する。
【００３４】
インタフェース２４には、キーボード２５及びディスプレイ２６が接続される。インタフェース２４は、インタフェース１８５，キーボード２５及びディスプレイ２６との入出力を制御する。
【００３５】
次に、図１ないし図５を参照して、図５のフローチャートに沿ってこの実施例の詳細な動作を説明する。
【００３６】
まず、元素及び放射性物質の分析・計測に先立って、分析・計測の対象となる被測定試料１の採取が行われる。分析・計測の対象となる試料は、図４に示すように、元々の地表面の部分（ハッチングで示す下層）１ａと、原子力発電所の原子炉事故等によって飛散した放射性物質の堆積した部分（上層、すなわち地表面１ａの上に積もった層）１ｂの両方が含まれるように採取されて、試料容器２に入れられる。
この試料採取に当たっては、放射性物質の飛散が予想される原子力発電所の事故地点から所定距離の範囲内の多数地点が選ばれる。そして、サーベイメータ等を用いて放射量を測定することにより、放射性物質の含まれることを確認され、かつ人体に大きな影響を与えないレベル範囲内のものが選ばれる。
【００３７】
ここで、試料を採取する場合、元々の地表表面の部分（下層部分）１ａと堆積層の部分（上層部分）１ｂの両方を採取する理由は、堆積層の部分１ｂに含まれる放射性物質が、原子力発電所の事故に起因して飛散したものであり、同じ元素でも異なる核種であるため、元々の地表表面の部分１ａに含まれる元素も定性・定量して、両方の層の試料を採取して分析し測定する必要があるためである。
【００３８】
測定者は、本体１０の蓋１１ａを開き、被測定試料１の入った試料容器２を載置部１１ｂの所定の位置に置き、蓋１１ａを閉じる。その後、測定者は、キーボード２５（又はマウス）を操作して、分析・計測の開始を指示する。
これに応じて、ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されている処理プログラムに基づいて、図５に示すフローチャートの分析処理の動作をスタートさせる。ステップ（図５では「Ｓ」と略記）１において、蓋１１ａを閉じているか否かが判断される。蓋１１ａが開いていることが判断されると、ステップ２において、蓋１１ａを閉じる指示のメッセージがディスプレイ２６に表示された後、蓋１１ａが閉じられるまで待機する。
【００３９】
蓋１１ａが閉じられていることが判断されると、ステップ３において、蓋１１ａのロックが掛けられることにより、分析中に誤って蓋１１ａを開くことを防止する。
ステップ４において、ＣＰＵ２１がメモリ２２からＸ線管１２の印加電圧と電流のデータを読み出し、制御レジスタ回路１８３に一時記憶させる。この印加電圧及び電流値のデータに基づき、Ｘ線管制御回路１３がＸ線管１２に供給する印加電圧と電流（結果的に電力）を制御する。これに応じて、Ｘ線管１２がＸ線を発生し、被測定試料１に照射する。このとき、被測定試料１からは、当該試料に含まれる元素の種類に特有の蛍光Ｘ線が励起される。この蛍光Ｘ線が蛍光Ｘ線検出器１４によって検出される。
そして、ステップ５において、信号処理回路１６によって信号処理されてデジタル値に変換され、記憶領域１８２ａに順次書き込まれ、蓄積記憶される。
なお、上述のステップ４では、Ｘ線管１２に供給する印加電圧値と電流値（又は電力）は、検出すべき元素の種類によって、必要に応じて変化させることもある。
【００４０】
これと略同時に、γ線検出器１５が被測定試料１から直接放出されているγ線を検出する。ステップ６において、検出されたγ線のアナログ値が信号処理回路１７によって信号処理されてデジタル値に変換され、記憶領域１８２ｂに順次書き込まれて、蓄積記憶される。
ステップ７において、所定の計測時間だけ経過したか否かが判断され、所定の計測時間だけ経過するまでステップ４〜ステップ６の処理が繰り返される。このようにして、比較的短い所定時間（サンプリング周期）毎に検出された蛍光Ｘ線のサンプリングデータが記憶領域１８２ａに累積的に蓄積記憶（又は一時記憶）され、所定時間毎に検出されたγ線のサンプリングデータが記憶領域１８２ｂに累積的に蓄積記憶（又は一時記憶）されることになる。
そして、所定の計測時間の経過したことが判断されると、ステップ８において、Ｘ線管１２への電力供給が停止される。
なお、ステップ６の処理（γ線検出器１５の出力を記憶領域１８２ｂに蓄積する処理）は、Ｘ線管１２への電力供給を停止した後に行うようにしても良い。
【００４１】
続くステップ９において、メモリ１８２の記憶領域１８２ａに一時記憶されている蛍光Ｘ線の検出データ（蓄積データ）及び記憶領域１８２ｂに一時記憶されているγ線の検出データ（蓄積データ）がインタフェース１８５及びインタフェース２４を介してワーキングＲＡＭ２３ａに転送されて、一時記憶される。
ステップ１０において、被測定試料１に含まれる元素の特定（または分析）処理が行われる。この元素の特定処理は、ワーキングＲＡＭ２３ａに一時記憶されている蛍光Ｘ線の蓄積データと元素テーブル２３ｂ１に登録されている元素別のスペクトルエネルギー値とを順次比較照合しながら、被測定試料１に含まれる元素が何であるかを特定する処理である。
ステップ１１において、特定された元素の含有量が求められる。各元素の含有量を求める処理は、特定された元素別に、Ｘ線強度を測定することによって行われる。具体的には、測定された元素別のＸ線強度と元素別の検量線に基づいて演算処理して、各元素の含有量を算出する。
なお、γ線検出器とＸ線検出器を近接した位置に配置した構成において微量の元素を検出する場合は、正確な蛍光Ｘ線の分析が困難になることもあるので、元素の特定処理の前に、必要に応じて、バックグランドの補正処理を行ってもよい。それによって、バックグランドに起因する誤差を低減できる。
【００４２】
その後、ステップ１２において、特定された元素の中に、放射性物質が含まれているか否かが判断される。放射性物質が含まれていないことが判断されると、ステップ１３へ進み、特定された元素とその含有量がディスプレイ２６に表示される。
その後、ステップ１４において、蓋１１ａのロックが解除されて、被測定試料１を取り出すことができる。このとき、被測定試料１の取り出し又は交換を指示するメッセージをディスプレイ２６に表示させてもよい。この場合、放射性物質が含まれていないので、核種の特定処理とその含有量を求める処理が省略され、分析・測定処理時間の短縮化を図ることができる。
なお、上述のステップ１１の「特定した元素の含有量の計測処理」の動作は、ステップ１２において放射性物質が含まれていないことが判断された後であって、ステップ１３（特定した元素の含有量の表示処理）の前に行ってもよい。
【００４３】
一方、上述のステップ１２において、放射性物質が含まれていることが判断されると、ステップ１５へ進み、放射性物質の核種の特定処理が行われる。この核種の特定処理は、ワーキングＲＡＭ２３ａに一時記憶されているγ線の蓄積データと核種テーブル２３ｂ２に登録されている核種別のスペクトルエネルギー値とを順次比較照合しながら、被測定試料１に含まれる放射性物質の核種が順次特定される。
【００４４】
続くステップ１６において、特定された核種の含有量を求める処理が行われる。核種の含有量を求める処理は、特定された核種別に、γ線強度を測定することによって行われる。具体的には、測定された核種別のγ線強度と核種別の検量線に基づいて演算処理して、放射性物質の核種別の含有量を算出する。
【００４５】
そして、ステップ１７において、特定した核種と含有量の表示が行われる。このとき、上述のステップ１０において特定された元素とステップ１１において求められた元素の含有量が併せてディスプレイ２６に表示される。なお、放射性物質の元素であっても、核種が半減期の長いＫ−４０又はＣｓ−１３７等であることを判断した場合は、有害性の高いことを警告表示するようにしても良い。
その後、上述のステップ１４の蓋１１ａのロックが解除されて、分析・測定処理が終了する。
【００４６】
以上のようにして、被測定試料１に含まれる元素および／または放射性物質の核種の特定と含有量を求める処理が略同時的に行われる。そして、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出を同時に行い、その後で元素を特定し、特定した元素に放射性物質が含まれている場合はその核種を特定しているので、２つの別々の分析装置を用いて分析し測定する場合に比べて、全体としての分析・測定時間を短縮でき、効率よく行うことができる。
【００４７】
（実施例２）
ところで、図２の実施例１では、γ線検出器１５を載置部１１ｂの下方に配置した例を示す。この実施例は元々の地表面に近い層に放射性物質が存在しているかどうかを検出するのに適している。
しかし、原子力発電所の原子炉の事故によって周辺地域に飛散した放射性物質を検出する目的の場合は、堆積層の部分（上層部分）１ｂを測定容易なように、γ線検出器１５の配置位置を、被測定試料１の上方の位置（すなわち、収納室１１ｃ内であって載置部１１ｂの被測定試料１を載せる位置の上部の位置）に選定することが好ましい。
そこで、図６の実施例は、γ線検出器１５を、被測定試料１の上方の位置に取り付けたものである。その他の構成は、図１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
図６の実施例２において、例えば土壌の中の放射性物質（Ｋ，Ｃｓ等）を分析する場合、被測定試料１の採取を円筒状に行うと、下層部分１ａの土壌は蛍光Ｘ線分析によってその含有量を決定され、自然由来の放射性物質の情報が得られる。一方、土壌の上層部分１ｂのγ線によるＫの放射線測定を行うことにより、放射線汚染の度合を決定することが出来る。これら両者のデータを用いることにより、自然由来と放射線汚染によるものと分別して計測することが出来る。
【００４９】
（実施例３）
図７の実施例は、γ線検出器１５の配置位置を、被測定試料１を載せる載置部１１ｂの側面としたものである。図７の実施例では、被測定試料１の上層部分と下層部分の間の部分でも、核種の特定及びその含有量が正確に行える。
【００５０】
なお、その他の実施例として、分析・測定時間が多少長くかかることを許容し得る場合は、蛍光Ｘ線検出器とγ線検出器をそれぞれ独立に動作させて、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出をそれぞれ独立して別々に行っても良い。
より具体的には、蛍光Ｘ線検出器とγ線検出器をそれぞれ時分割的に動作させて、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出・分析を順次（それぞれ別々）に行ってもよい。その場合、試料室１１ｃへ被測定試料１を出し入れする作業は１回でよいので、別々の分析装置を用いて分析・測定する場合に比べて測定時間を短縮できる利点がある。また、蛍光Ｘ線とγ線を両方同時に検出・分析する場合に比べて、最大消費電力を低減できる利点がある。
【００５１】
（実施例４）
また、Ｘ線領域の計測とγ線領域の計測とを１個で両方のエネルギー領域を検出できる検出器を用いて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得るように分析処理してもよい。
【００５２】
（実施例５）
上述の実施例では、蛍光Ｘ線検出器１４とγ線検出器１５の両方を用いて、元素の特定と元素別の含有量の測定を行うとともに、放射性物質が含まれる場合には核種の特定と核種別の含有量を測定する場合を説明したが、この発明の技術思想は放射性物質の核種の特定と核種別の含有量を測定するγ線分析装置（又は放射性物質分析装置）にも適用できる。
γ線分析装置の場合は、図２の構成中、蛍光Ｘ線による元素の特定に関連する励起用Ｘ線管１２，Ｘ線管制御回路１３，蛍光Ｘ線検出器１４及び信号処理回路１６を省略して構成される。そして、分析処理では、図５のフローチャートにおいて、Ｓ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１３の処理を省略した、その他の処理だけによって達成される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、被測定試料に含まれる元素を特定しかつその含有量を求め、特定した元素の中に放射性物質が含まれている場合に核種を特定しかつその含有量を求めることができるので、放射性物質が含まれている可能性のある土壌等の分析に役立つ、放射性物質検出機能付の蛍光Ｘ線分析装置として産業上の利用性が高い。
【付記】
【００５４】
（１） 被測定試料を載せる載置部、
その周囲を遮蔽部材で覆われ、載置部と被測定試料を収納する試料室、
載置部に載せられた被測定試料のγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
γ線検出器を動作させて、γ線のスペクトルを得る分析処理手段を備え、
分析処理手段は、γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、γ線分析装置。
【００５５】
（２） γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される、（１）に記載のγ線分析装置。
【００５６】
（３） γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される、（１）に記載のγ線分析装置。
【００５７】
（４） 分析処理手段は、
測定すべき放射性物質の核種別に、γ線のスペクトルデータと強度データを登録したテーブルを含み、
被測定試料に含まれかつγ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルとテーブルに登録されたγ線のスペクトルとを比較照合して被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定し、かつγ線検出器によって検出されたγ線の強度とテーブルに登録された換算データに基づいて特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のγ線分析装置。
【００５８】
（５）γ線分析装置は、単位時間毎にγ線検出器によって順次検出されかつサンプリングされたγ線のスペクトル値を時間の変化とともに所定の長い時間の間に累積して累積記憶する記憶部をさらに備え、
分析処理手段は、
測定すべき放射性物質の核種別に、γ線のスペクトルデータと換算データを予め登録したデータテーブルを含み、
γ線検出器によって順次検出されかつ累積記憶部に記憶されている所定時間におけるγ線のスペクトル値と、データテーブルに登録されたγ線のスペクトル値とを比較照合して被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定し、さらにγ線検出器によって検出されたγ線の強度とデータテーブルに登録された換算データに基づいて特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のγ線分析装置。
【００５９】
上記（１）ないし（３）に記載のγ線分析装置によれば、試料中に含まれる放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることができ、放射性物質の核種の特定に役立つ、分析装置が得られる。
また、上記（４）（５）に記載のγ線分析装置によれば、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、分析装置が得られる。
さらに、核種の特定及びその含有量を、迅速かつ効率良く分析し測定することができる。
かかるγ線分析装置は、被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつその含有量を求めることができるので、放射性汚染が心配される食物（例えば、米・野菜等の農作物、牛乳等の農産物、魚介類等の海産物）や、土壌等の分析に役立つ、γ線分析装置として産業上の利用性が高い。
【符号の説明】
【００６０】
１ 被測定試料
１０ 蛍光Ｘ線分析装置本体
１１ ハウジング
１１ａ 蓋
１１ｂ 載置部
１１ｃ 試料室
１１ｄ 機器収納室
１２ 蛍光Ｘ線管
１３ Ｘ線管制御回路
１４ 蛍光Ｘ線検出器
１５ γ線検出器
１６，１７ 信号処理回路
１８ 分析制御回路
１８１ ＣＰＵ
１８２ メモリ
１８３ 制御レジスタ回路
１８４，１８５ インタフェース
２０ 測定用パソコン
２１ ＣＰＵ
２２ 処理プログラム用メモリ
２３ ＲＡＭ（メモリ）
２３ａ ワーキングＲＡＭ
２３ｂ テーブル記憶領域
２３ｂ１ 元素テーブル
２３ｂ２ 核種テーブル
２４ インタフェース
２５ キーボード
２６ ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蛍光Ｘ線分析装置に関し、特に例えば放射性物質検出機能付の蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌，廃材（リサイクル物質を含む），食品，玩具，電子材料中の含有元素、特に有害重金属（例えばＨｇ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｃｄ等）の含有量を簡便に計測する方法として、エネルギー分散型蛍光Ｘ線装置が非常に有用である。すでに電気電子部品に関する規制（ＷＥＥＥ／ＲｏＨＳ，ＥＬＶ，Ｊ−ＭＯＳＳ）、玩具に関する規制（ＥＮ７１，ＡＳＴＭ，ＳＴ基準）及び土壌に関する規制（土壌汚染対策法の施行例：ＪＩＳ Ｋ０４７０準拠）等でスクリーニング計測として有用であることが認められている。
【０００３】
一方、近年、これら被測定物中に放射性物質が含まれているか否かの検出を求める要求が急速に高まっている。特に、東日本大震災を契機として、原子力発電所の原子炉事故に伴う放射能汚染や、津波被害による有害物質の土壌汚染の有無を調査し、農作物への影響を検討又は確認するために、放射性物質の核種の特定と含有量を正確に測定できる分析装置が求められている。一般に、これらの目的達成のためには、元素分析用としてはエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置が用いられ、放射性物質の計測用としては放射線サーベイメータやγ線スペクトルメータが用いられている。従来は、それぞれ機能が異なる２台の計測装置を用いて、元素の分析と放射性物質の分析を別々に行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０９４９３号 特許文献１は、中性子源から放射性廃棄物へ熱中性子照射する捕獲γ線分析装置と、Ｘ線発生装置から放射性廃棄物へＸ線を照射する蛍光Ｘ線分析装置の組み合わせからなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料中の元素の特定とその含有量を求めることができるが、試料中に放射性物質が含まれていても核種を特定することができなかった。
一方、特許文献１は、放射性廃棄物がそれ自身で放射線を発生するγ線を計測するものではなく、熱中性子照射することによって発生する捕獲γ線を検出し分析するものである。また、１つの試料を移動させて蛍光Ｘ線と捕獲γ線を別々に計測しているので、計測に時間がかかり、測定効率が悪く、測定装置が高価となる。
さらに、γ線検出器とＸ線検出器を近接した位置に配置することにより、微量の元素を検出する蛍光Ｘ線器の検出・分析に悪影響を及ぼし、正確な蛍光Ｘ線の分析が困難となることもある。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素に依存する蛍光Ｘ線のスペクトルと、放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることのできる、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
この発明の他の目的は、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素の特定とその含有量を求めることができるとともに、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、元素及び核種の特定とその含有量を迅速に求めることができ、測定効率の高い、蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器（実施例との対応関係を示せば１４。以下、括弧内符号は同様）と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器（１５）と、蛍光Ｘ線検出器ならびにγ線検出器を動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを得る分析処理手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、分析処理手段（１６，１７，１８，２０）が蛍光Ｘ線検出器（１４）とγ線検出器（１５）とを同時に動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得ることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、分析処理手段が蛍光Ｘ線検出器（１４）とγ線検出器（１５）とをそれぞれ独立して動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを別々に得ることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）の計測とγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）の計測とを同時に行える検出器を備え、当該検出器を動作させて蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得る分析処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１ないし第３の発明において、被測定試料（１）を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室（１１ｃ）と、被測定試料（１）に対してＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（１２）をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器及びγ線検出器は、載置部の下方に配置される。
【００１３】
第７の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は、載置部の下方に配置される。γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される。
【００１４】
第８の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管が、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射する。蛍光Ｘ線検出器は、載置部の下方に配置される。γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される。
【００１５】
第９の発明は、第５の発明において、蛍光Ｘ線検出器（１４）が、当該Ｘ線管から発生されたＸ線を被測定試料（１）に照射させたとき、当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる元素固有の蛍光Ｘ線を検出する。γ線検出器（１５）は、蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して（又は同時に）、被測定試料（１）から放出されるγ線を検出する。分析処理手段（１６，１７，１８，２０）は、蛍光Ｘ線検出器（１４）によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めると同時に、γ線検出器（１５）によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める。
【００１６】
第１０の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料を載せる載置部（１１ｂ）と、被測定試料を収納する試料室（１１ｃ）と、載置部に載置された被測定試料に対してＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（１２）を有するものであって、Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器（１４）と、γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器（１５）と、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管への供給電力を制御し、蛍光Ｘ線検出器の検出出力とγ線検出器の検出出力に基づいて分析処理する分析処理手段（１６，１７，１８，２０）を備える。
蛍光Ｘ線検出器は、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって発生されたＸ線を被測定試料に照射させたとき当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる蛍光Ｘ線を検出する。γ線検出器は、蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料自体から放出されるγ線を検出する。分析処理手段は、蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める。
【００１７】
第１１の発明は、第９または第１０の発明において、分析処理手段が、特定した元素が放射性物質であるか否かを判断し、放射性物質であることを判断した後に、放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素に依存する蛍光Ｘ線のスペクトルと放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることができ、元素および放射性物質の核種の特定に役立つ、蛍光Ｘ線分析装置が得られる。
また、他の発明によれば、１台の分析装置を用いて試料中に含まれる元素の特定とその含有量を求めることができるとともに、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、蛍光Ｘ線分析装置が得られる。
また、元素の特定及びその含有量と、核種の特定及びその含有量を、迅速かつ効率良く分析し測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置本体の外観図である。
【図２】この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置の原理を示すブロック図である。
【図３】図２における分析制御回路及びパソコンの詳細なブロック図である。
【図４】被測定試料の現存状況と、採取を説明するための模式図である。
【図５】被測定試料中の元素と放射性物質の分析・測定の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の他の実施例の蛍光Ｘ線分析装置のブロック図である。
【図７】この発明のその他の実施例の蛍光Ｘ線分析装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施例１）
図１において、この発明の一実施例の蛍光Ｘ線分析装置は、本体１０と測定用パーソナルコンピュータ（以下、「測定用パソコン」又は単に「パソコン」と略称する）２０を含んで構成される。
本体１０は、ハウジング１１を含む。ハウジング１１には、その上部に蓋部材（以下「蓋」と略称）１１ａが上方向へ開閉自在に支持される。本体１０の内部は、蓋１１ａを開いたときに露出し、試料を保持するための載置部（又は試料保持台）１１ｂが設けられる。この載置部１１ｂがハウジング１１内を上下に分離することにより、ハウジング１１内は上部の試料室（図２の１１ｃ）と下部の各種機器又は部品を収納するための機器収納室（図２の１１ｄ）に分けられる。なお、載置部１１ｂを回転自在に支持しても良い。
また、本体１０には、蓋１１ａに関連してロック機構（図示を省略）や蓋１１ｂの開閉状態を検出するスイッチが設けられる。さらに、本体１０の内部には、鉛等の板状の遮蔽部材（図示を省略）が壁面に取り付けられる。これによって、ハウジング１１内は、密閉されて、Ｘ線及びγ線が外部に漏えいするのを防止している。
本体１０には、ケーブルを介してパソコン２０が接続される。
【００２１】
図２において、本体１０の機器収納室１１ｄ内であって載置部１１ｂの下方には、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管（以下「Ｘ線管」と略称）１２が被測定試料１に向けてＸ線を照射するように配置される。Ｘ線管１２は、励起用Ｘ線管制御回路（以下「Ｘ線管制御回路」）１３に接続されて、供給電力が制御される。載置部１１ｂの下方であって、Ｘ線管１２から放出されたＸ線が被測定試料１に照射されたとき、被測定試料１に含まれる各種の元素が励起されて放出される蛍光Ｘ線を検出し得る位置及び角度となるように、蛍光Ｘ線測定用検出器（以下「蛍光Ｘ線検出器」と略称）１４が配置される。蛍光Ｘ線検出器１４の近傍には、γ線測定用検出器（以下「γ線検出器」と略称）１５が配置される。蛍光Ｘ線検出器１４の出力端には蛍光Ｘ線用信号処理回路１６が接続される。γ線検出器１５の出力端にはγ線用信号処理回路１７が接続される。これらの信号処理回路１６及び信号処理回路１７の出力端には、分析制御回路１８が接続される。
【００２２】
具体的には、蛍光Ｘ線検出器１４は、Ｓｉ半導体を用いたＳｉ−ＰＩＮ検出器や、ＳＤＤ（シリコンドリフトディテクター）等が用いられる。蛍光Ｘ線検出器１４は、被測定試料１の元素情報を得るために、被測定試料１にＸ線を照射したとき、当該試料に含まれる元素の特性Ｘ線を蛍光Ｘ線のスペクトルとして得るものである。この蛍光Ｘ線検出器１４のスペクトルのエネルギー領域は、おおむね１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ程度である。
ここで、蛍光Ｘ線のエネルギー領域が被測定対象となる元素の種類によって定まるため、本願実施例では有害物質に含まれる微量の有害重金属（例えば、カドミウム，鉛，砒素，クロム，水銀等）を十分に分析可能なように、それよりも多少広い範囲の有害重金属を分析可能な範囲として、おおむね１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ程度に選んでいる。
なお、蛍光Ｘ線検出器１４の他の例として、Ｓｉ以外のもの、例えばＣｄＴｅ，Ｇｅ，ＨｇＩ２等を基板とした検出器を使用してもよい。
【００２３】
一方、放射性物質から放出されるγ線のエネルギー領域は、おおむね５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶである。この領域のエネルギーに対して、Ｓｉ半導体では検出効率が非常に小さい（０．１％以下）ために、実用的には使用できない。
そこで、γ線検出器１５としては、固体シンチレータと半導体素子の組み合わせや、固体シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたγ線専用の検出器が用いられる。
ここで、γ線のエネルギー領域が被測定対象となる放射性物質の核種によって定まるため、本願実施例では微量の放射性物質（例えば、カリウム，セシウム等）の核種（元素がＫのうちのＫ−３９，Ｋ−４０，Ｋ−４１、および／または元素がＣｓのうちのＣｓ−１３３，Ｃｓ−１３４，Ｃｓ−１３５，Ｃｓ−１３７等）を分析可能な範囲よりも多少広い範囲として、おおむね５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ程度に選んでいる。
なお、γ線検出器１５の他の例として、ＣｓＩ，ＮａＩ等のシンチレータと光電子増倍管又はホトダイオードとの組み合わせ、若しくはＧｅ，ＣｄＴｅ等の素材を直接使用してもよい。
【００２４】
信号処理回路１６及び信号処理回路１７は、アンプ，シェーピングアンプ，ＡＤコンバータ，メモリ等で構成されるＡＳＰ（アナログ信号処理回路）か、アンプからの出力を直接サンプリングしてＡＤコンバータで処理させるＤＳＰ（デジタル信号処理回路）等のいずれかが使用される。
分析制御回路１８は、後述の測定用パソコン２０に含まれるＣＰＵ２１からの命令に基づいて、信号処理回路１６及び信号処理回路１７から順次与えられるサンプリング値（デジタル値）を一時記憶するとともに、パソコン２０から与えられる制御データに基づいてＸ線管制御回路１３の供給電力を制御するものである。分析制御回路１８の詳細は、図３を参照して後述する。
【００２５】
測定用パソコン２０は、信号処理回路１６や信号処理回路１７からの検出データを演算処理して、被測定物質の含有元素の定性・定量分析や、含有放射性物質の核種とその含有量を求めるものである。また、諸測定条件を入力し、必要な情報を出力させるものにも使用される。パソコン２０は、市販のパソコンに、専用ＣＤ−ＲＯＭ等に記録されたプログラムを内部メモリ（後述の図３に示す２２）にインストールして使用される。パソコン２０の詳細な構成は、図３を参照して後述する。
【００２６】
次に、図２を参照して、この発明の原理（又は概要）を説明する。Ｘ線管１２から放出されたＸ線が被測定試料１を照射すると、被測定試料１に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線が励起される。その結果、被測定試料１から元素特有の蛍光Ｘ線が放出される。この蛍光Ｘ線が、蛍光Ｘ線検出器１４によって検出され、信号処理回路１６によって信号処理（サンプリング及びデジタル化）されて、分析制御回路１８を経て、パソコン２０に取り込まれる。パソコン２０は、演算処理することによって、被測定試料１に含まれる元素に対応する蛍光Ｘ線のスペクトルを抽出する。このスペクトルがパソコン２０内で演算処理されることにより、被測定試料１に含まれる元素の定性（どのような元素であるか）の分析及び定量（特定した元素がどの程度含まれているか）分析が行われる。
【００２７】
一方、被測定試料１内に放射性物質が含まれている場合は、当該放射性物質自体からγ線が放出されている。このγ線はエネルギーが大きいために、通常蛍光Ｘ線検出器１４では検出効率が非常に小さい。これを補償し、放射性物質から放出されるγ線を高い効率で検出するために、γ線検出器１５が用いられる。
放射性物質から放出されたγ線は、γ線検出器１５によって検出され、信号処理回路１７を通して信号処理（サンプリング及びデジタル化）されて、分析制御回路１８を経て、パソコン２０によってγ線スペクトルとして抽出される。このスペクトルをパソコン内で演算処理することにより、被測定試料１に含まれる放射性物質の核種と、その含有量の分析が行われる。
【００２８】
次に、図３を参照して、分析制御回路１８及び測定用パソコン２０の詳細な構成を説明する。
分析制御回路１８は、ＣＰＵ１８１と、ＲＡＭ等のメモリ１８２と、制御レジスタ回路１８３と、インタフェース１８４，１８５とを含む。メモリ１８２は、記憶領域１８２ａ及び記憶領域１８２ｂを有する。記憶領域１８２ａは、蛍光Ｘ線検出器１４の検出出力をサンプリング値（デジタル値）として記憶する蛍光Ｘ線検出データ記憶領域として用いられる。記憶領域１８２ｂは、γ線検出器１５の検出出力をサンプリング値（デジタル値）として記憶するγ線検出データ記憶領域として用いられる。各記憶領域１８２ａ，１８２ｂは、それぞれのサンプリング値を先入先出方式で順次記憶する。
【００２９】
制御レジスタ回路１８３は、パソコン２０からの制御情報（印加電圧，電流のデータ）を一時記憶し、Ｘ線管制御回路１３に与える。これに応じて、Ｘ線管制御回路１３は、Ｘ線管１２に供給する電力（印加電圧，電流）を制御して、発生するＸ線のエネルギーを制御する。インタフェ−ス１８４は、信号処理回路１６，１７からの入力をメモリ１８２に与えるとともに、制御レジスタ回路１８３に一時記憶されている制御データをＸ線管制御回路１３に与えるように、入出力を制御する。インタフェ−ス１８５は、メモリ１８２の各記憶領域１８２ａ，１８２ｂに記憶されている検出データをパソコン２０に転送するとともに、パソコン２０から与えられる制御データを制御レジスタ回路１８３に転送するように、入出力を制御する。
【００３０】
測定用パソコン２０は、ＣＰＵ２１と、処理プログラムを記憶するプログラム用メモリ２２と、ＲＡＭ等のメモリ２３と、インタフェース２４とを含む。蛍光Ｘ線分析装置の最初の使用に際して、メモリ２２には、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ等の外部記憶媒体に記録された処理プログラムがインストールされる。同様に、メモリ２３のテーブル記憶領域２３ｂには、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ等の外部記憶媒体に記録された元素別，核種別のスペクトルエネルギー値等が予め設定登録される。
【００３１】
メモリ２３は、記憶領域２３ａと記憶領域２３ｂを有する。記憶領域２３ａは、ワーキグＲＡＭとして用いられる。記憶領域２３ｂは、テーブル記憶領域として用いられ、元素特定用の元素テーブル２３ｂ１と核種特定用の核種テーブル２３ｂ２を有する。
元素テーブル２３ｂ１は、この発明の蛍光Ｘ線分析装置が分析可能な元素毎に、既知の試料を測定して得られたスペクトルエネルギー値を予め登録し記憶するものである。例えば、この発明の蛍光Ｘ線分析装置の用途が有害物質に含まれる微量の有害重金属（カドミウム，鉛，砒素，クロム，水銀等）と放射性物質（カリウム，セシウム等）の分析・測定を目的とする場合であれば、これらの元素（Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｃｒ，Ｈｇ，Ｋ，Ｃｓ等）毎に、スペクトルエネルギー値（Ｋａｂ，Ｋα，Ｋβ等の値；単位「ｅＶ」）が設定登録（又は記憶）される。
一方、核種テーブル２３ｂ２は、放射性物質の元素（Ｋ，Ｃｓ等）のうち核種を特定するために、核種（元素がＫのうちのＫ−３９，Ｋ−４０，Ｋ−４１、および／または元素がＣｓのうちのＣｓ−１３３，Ｃｓ−１３４，Ｃｓ−１３５，Ｃｓ−１３７等）毎に、既知の試料を測定して得られたスペクトルエネルギー値（ｅＶ）が設定登録（記憶）される。
【００３２】
また、元素テーブル２３ｂ１には、既知の元素に基づいて測定して得られた元素別の蛍光Ｘ線強度と、当該蛍光Ｘ線強度から元素別の含有量を求めるための換算データが登録されている。例えば、元素別の含有量を求めるための換算データは、計算式で表される検量線か、所定単位毎の蛍光Ｘ線強度別の含有量の値であってもよい。
一方、核種テーブル２３ｂ２には、既知の放射性物質の核種に基づいて測定して得られた核種別のγ線強度と、当該γ線強度から核種別の含有量を求めるための換算データが登録されている。例えば、核種別の含有量を求めるための換算データは、計算式で表される検量線か、所定単位毎のγ線強度別の含有量のデジタル値であってもよい。
【００３３】
ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されているプログラムに基づいて、蛍光Ｘ線スペクトルを抽出し、元素テーブル２３ｂ１の元素別スペクトルエネルギー値に基づいて被測定試料１に含まれる元素を特定するとともに、Ｘ線強度に基づいて特定した元素の含有量を求める。さらに、ＣＰＵ２１は、核種テーブル２３ｂ２の核種別スペクトルエネルギー値に基づいて被測定試料１に含まれる放射性物質の核種を特定するとともに、γ線強度に基づいて特定した核種の含有量を求める等の演算処理を行う。
より具体的には、ＣＰＵ２１は、元素別のＸ線強度と当該元素に対応する検量線に基づいて、分析された元素別の含有量を算出するとともに、核種別のγ線強度と当該核種に対応する検量線に基づいて、分析された核種別の含有量を算出する。
【００３４】
インタフェース２４には、キーボード２５及びディスプレイ２６が接続される。インタフェース２４は、インタフェース１８５，キーボード２５及びディスプレイ２６との入出力を制御する。
【００３５】
次に、図１ないし図５を参照して、図５のフローチャートに沿ってこの実施例の詳細な動作を説明する。
【００３６】
まず、元素及び放射性物質の分析・計測に先立って、分析・計測の対象となる被測定試料１の採取が行われる。分析・計測の対象となる試料は、図４に示すように、元々の地表面の部分（ハッチングで示す下層）１ａと、原子力発電所の原子炉事故等によって飛散した放射性物質の堆積した部分（上層、すなわち地表面１ａの上に積もった層）１ｂの両方が含まれるように採取されて、試料容器２に入れられる。
この試料採取に当たっては、放射性物質の飛散が予想される原子力発電所の事故地点から所定距離の範囲内の多数地点が選ばれる。そして、サーベイメータ等を用いて放射量を測定することにより、放射性物質の含まれることを確認され、かつ人体に大きな影響を与えないレベル範囲内のものが選ばれる。
【００３７】
ここで、試料を採取する場合、元々の地表表面の部分（下層部分）１ａと堆積層の部分（上層部分）１ｂの両方を採取する理由は、堆積層の部分１ｂに含まれる放射性物質が、原子力発電所の事故に起因して飛散したものであり、同じ元素でも異なる核種であるため、元々の地表表面の部分１ａに含まれる元素も定性・定量して、両方の層の試料を採取して分析し測定する必要があるためである。
【００３８】
測定者は、本体１０の蓋１１ａを開き、被測定試料１の入った試料容器２を載置部１１ｂの所定の位置に置き、蓋１１ａを閉じる。その後、測定者は、キーボード２５（又はマウス）を操作して、分析・計測の開始を指示する。
これに応じて、ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されている処理プログラムに基づいて、図５に示すフローチャートの分析処理の動作をスタートさせる。ステップ（図５では「Ｓ」と略記）１において、蓋１１ａを閉じているか否かが判断される。蓋１１ａが開いていることが判断されると、ステップ２において、蓋１１ａを閉じる指示のメッセージがディスプレイ２６に表示された後、蓋１１ａが閉じられるまで待機する。
【００３９】
蓋１１ａが閉じられていることが判断されると、ステップ３において、蓋１１ａのロックが掛けられることにより、分析中に誤って蓋１１ａを開くことを防止する。
ステップ４において、ＣＰＵ２１がメモリ２２からＸ線管１２の印加電圧と電流のデータを読み出し、制御レジスタ回路１８３に一時記憶させる。この印加電圧及び電流値のデータに基づき、Ｘ線管制御回路１３がＸ線管１２に供給する印加電圧と電流（結果的に電力）を制御する。これに応じて、Ｘ線管１２がＸ線を発生し、被測定試料１に照射する。このとき、被測定試料１からは、当該試料に含まれる元素の種類に特有の蛍光Ｘ線が励起される。この蛍光Ｘ線が蛍光Ｘ線検出器１４によって検出される。
そして、ステップ５において、信号処理回路１６によって信号処理されてデジタル値に変換され、記憶領域１８２ａに順次書き込まれ、蓄積記憶される。
なお、上述のステップ４では、Ｘ線管１２に供給する印加電圧値と電流値（又は電力）は、検出すべき元素の種類によって、必要に応じて変化させることもある。
【００４０】
これと略同時に、γ線検出器１５が被測定試料１から直接放出されているγ線を検出する。ステップ６において、検出されたγ線のアナログ値が信号処理回路１７によって信号処理されてデジタル値に変換され、記憶領域１８２ｂに順次書き込まれて、蓄積記憶される。
ステップ７において、所定の計測時間だけ経過したか否かが判断され、所定の計測時間だけ経過するまでステップ４〜ステップ６の処理が繰り返される。このようにして、比較的短い所定時間（サンプリング周期）毎に検出された蛍光Ｘ線のサンプリングデータが記憶領域１８２ａに累積的に蓄積記憶（又は一時記憶）され、所定時間毎に検出されたγ線のサンプリングデータが記憶領域１８２ｂに累積的に蓄積記憶（又は一時記憶）されることになる。
そして、所定の計測時間の経過したことが判断されると、ステップ８において、Ｘ線管１２への電力供給が停止される。
なお、ステップ６の処理（γ線検出器１５の出力を記憶領域１８２ｂに蓄積する処理）は、Ｘ線管１２への電力供給を停止した後に行うようにしても良い。
【００４１】
続くステップ９において、メモリ１８２の記憶領域１８２ａに一時記憶されている蛍光Ｘ線の検出データ（蓄積データ）及び記憶領域１８２ｂに一時記憶されているγ線の検出データ（蓄積データ）がインタフェース１８５及びインタフェース２４を介してワーキングＲＡＭ２３ａに転送されて、一時記憶される。
ステップ１０において、被測定試料１に含まれる元素の特定（または分析）処理が行われる。この元素の特定処理は、ワーキングＲＡＭ２３ａに一時記憶されている蛍光Ｘ線の蓄積データと元素テーブル２３ｂ１に登録されている元素別のスペクトルエネルギー値とを順次比較照合しながら、被測定試料１に含まれる元素が何であるかを特定する処理である。
ステップ１１において、特定された元素の含有量が求められる。各元素の含有量を求める処理は、特定された元素別に、Ｘ線強度を測定することによって行われる。具体的には、測定された元素別のＸ線強度と元素別の検量線に基づいて演算処理して、各元素の含有量を算出する。
なお、γ線検出器とＸ線検出器を近接した位置に配置した構成において微量の元素を検出する場合は、正確な蛍光Ｘ線の分析が困難になることもあるので、元素の特定処理の前に、必要に応じて、バックグランドの補正処理を行ってもよい。それによって、バックグランドに起因する誤差を低減できる。
【００４２】
その後、ステップ１２において、特定された元素の中に、放射性物質が含まれているか否かが判断される。放射性物質が含まれていないことが判断されると、ステップ１３へ進み、特定された元素とその含有量がディスプレイ２６に表示される。
その後、ステップ１４において、蓋１１ａのロックが解除されて、被測定試料１を取り出すことができる。このとき、被測定試料１の取り出し又は交換を指示するメッセージをディスプレイ２６に表示させてもよい。この場合、放射性物質が含まれていないので、核種の特定処理とその含有量を求める処理が省略され、分析・測定処理時間の短縮化を図ることができる。
なお、上述のステップ１１の「特定した元素の含有量の計測処理」の動作は、ステップ１２において放射性物質が含まれていないことが判断された後であって、ステップ１３（特定した元素の含有量の表示処理）の前に行ってもよい。
【００４３】
一方、上述のステップ１２において、放射性物質が含まれていることが判断されると、ステップ１５へ進み、放射性物質の核種の特定処理が行われる。この核種の特定処理は、ワーキングＲＡＭ２３ａに一時記憶されているγ線の蓄積データと核種テーブル２３ｂ２に登録されている核種別のスペクトルエネルギー値とを順次比較照合しながら、被測定試料１に含まれる放射性物質の核種が順次特定される。
【００４４】
続くステップ１６において、特定された核種の含有量を求める処理が行われる。核種の含有量を求める処理は、特定された核種別に、γ線強度を測定することによって行われる。具体的には、測定された核種別のγ線強度と核種別の検量線に基づいて演算処理して、放射性物質の核種別の含有量を算出する。
【００４５】
そして、ステップ１７において、特定した核種と含有量の表示が行われる。このとき、上述のステップ１０において特定された元素とステップ１１において求められた元素の含有量が併せてディスプレイ２６に表示される。なお、放射性物質の元素であっても、核種が半減期の長いＫ−４０又はＣｓ−１３７等であることを判断した場合は、有害性の高いことを警告表示するようにしても良い。
その後、上述のステップ１４の蓋１１ａのロックが解除されて、分析・測定処理が終了する。
【００４６】
以上のようにして、被測定試料１に含まれる元素および／または放射性物質の核種の特定と含有量を求める処理が略同時的に行われる。そして、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出を同時に行い、その後で元素を特定し、特定した元素に放射性物質が含まれている場合はその核種を特定しているので、２つの別々の分析装置を用いて分析し測定する場合に比べて、全体としての分析・測定時間を短縮でき、効率よく行うことができる。
【００４７】
（実施例２）
ところで、図２の実施例１では、γ線検出器１５を載置部１１ｂの下方に配置した例を示す。この実施例は元々の地表面に近い層に放射性物質が存在しているかどうかを検出するのに適している。
しかし、原子力発電所の原子炉の事故によって周辺地域に飛散した放射性物質を検出する目的の場合は、堆積層の部分（上層部分）１ｂを測定容易なように、γ線検出器１５の配置位置を、被測定試料１の上方の位置（すなわち、収納室１１ｃ内であって載置部１１ｂの被測定試料１を載せる位置の上部の位置）に選定することが好ましい。
そこで、図６の実施例は、γ線検出器１５を、被測定試料１の上方の位置に取り付けたものである。その他の構成は、図１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
図６の実施例２において、例えば土壌の中の放射性物質（Ｋ，Ｃｓ等）を分析する場合、被測定試料１の採取を円筒状に行うと、下層部分１ａの土壌は蛍光Ｘ線分析によってその含有量を決定され、自然由来の放射性物質の情報が得られる。一方、土壌の上層部分１ｂのγ線によるＫの放射線測定を行うことにより、放射線汚染の度合を決定することが出来る。これら両者のデータを用いることにより、自然由来と放射線汚染によるものと分別して計測することが出来る。
【００４９】
（実施例３）
図７の実施例は、γ線検出器１５の配置位置を、被測定試料１を載せる載置部１１ｂの側面としたものである。図７の実施例では、被測定試料１の上層部分と下層部分の間の部分でも、核種の特定及びその含有量が正確に行える。
【００５０】
なお、その他の実施例として、分析・測定時間が多少長くかかることを許容し得る場合は、蛍光Ｘ線検出器とγ線検出器をそれぞれ独立に動作させて、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出をそれぞれ独立して別々に行っても良い。
より具体的には、蛍光Ｘ線検出器とγ線検出器をそれぞれ時分割的に動作させて、蛍光Ｘ線の検出とγ線の検出・分析を順次（それぞれ別々）に行ってもよい。その場合、試料室１１ｃへ被測定試料１を出し入れする作業は１回でよいので、別々の分析装置を用いて分析・測定する場合に比べて測定時間を短縮できる利点がある。また、蛍光Ｘ線とγ線を両方同時に検出・分析する場合に比べて、最大消費電力を低減できる利点がある。
【００５１】
（実施例４）
また、Ｘ線領域の計測とγ線領域の計測とを１個で両方のエネルギー領域を検出できる検出器を用いて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得るように分析処理してもよい。
【００５２】
（実施例５）
上述の実施例では、蛍光Ｘ線検出器１４とγ線検出器１５の両方を用いて、元素の特定と元素別の含有量の測定を行うとともに、放射性物質が含まれる場合には核種の特定と核種別の含有量を測定する場合を説明したが、この発明の技術思想は放射性物質の核種の特定と核種別の含有量を測定するγ線分析装置（又は放射性物質分析装置）にも適用できる。
γ線分析装置の場合は、図２の構成中、蛍光Ｘ線による元素の特定に関連する励起用Ｘ線管１２，Ｘ線管制御回路１３，蛍光Ｘ線検出器１４及び信号処理回路１６を省略して構成される。そして、分析処理では、図５のフローチャートにおいて、Ｓ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１３の処理を省略した、その他の処理だけによって達成される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、被測定試料に含まれる元素を特定しかつその含有量を求め、特定した元素の中に放射性物質が含まれている場合に核種を特定しかつその含有量を求めることができるので、放射性物質が含まれている可能性のある土壌等の分析に役立つ、放射性物質検出機能付の蛍光Ｘ線分析装置として産業上の利用性が高い。
【付記】
【００５４】
（１） 被測定試料を載せる載置部、
その周囲を遮蔽部材で覆われ、載置部と被測定試料を収納する試料室、
載置部に載せられた被測定試料のγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
γ線検出器を動作させて、γ線のスペクトルを得る分析処理手段を備え、
分析処理手段は、γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、γ線分析装置。
【００５５】
（２） γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される、（１）に記載のγ線分析装置。
【００５６】
（３） γ線検出器は、載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される、（１）に記載のγ線分析装置。
【００５７】
（４） 分析処理手段は、
測定すべき放射性物質の核種別に、γ線のスペクトルデータと強度データを登録したテーブルを含み、
被測定試料に含まれかつγ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルとテーブルに登録されたγ線のスペクトルとを比較照合して被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定し、かつγ線検出器によって検出されたγ線の強度とテーブルに登録された換算データに基づいて特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のγ線分析装置。
【００５８】
（５）γ線分析装置は、単位時間毎にγ線検出器によって順次検出されかつサンプリングされたγ線のスペクトル値を時間の変化とともに所定の長い時間の間に累積して累積記憶する記憶部をさらに備え、
分析処理手段は、
測定すべき放射性物質の核種別に、γ線のスペクトルデータと換算データを予め登録したデータテーブルを含み、
γ線検出器によって順次検出されかつ累積記憶部に記憶されている所定時間におけるγ線のスペクトル値と、データテーブルに登録されたγ線のスペクトル値とを比較照合して被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定し、さらにγ線検出器によって検出されたγ線の強度とデータテーブルに登録された換算データに基づいて特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のγ線分析装置。
【００５９】
上記（１）ないし（３）に記載のγ線分析装置によれば、試料中に含まれる放射性物質の核種に依存するγ線のスペクトルを得ることができ、放射性物質の核種の特定に役立つ、分析装置が得られる。
また、上記（４）（５）に記載のγ線分析装置によれば、試料中に含まれる放射性物質の核種の特定とその含有量を求めることができる、分析装置が得られる。
さらに、核種の特定及びその含有量を、迅速かつ効率良く分析し測定することができる。
かかるγ線分析装置は、被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつその含有量を求めることができるので、放射性汚染が心配される食物（例えば、米・野菜等の農作物、牛乳等の農産物、魚介類等の海産物）や、土壌等の分析に役立つ、γ線分析装置として産業上の利用性が高い。
【符号の説明】
【００６０】
１ 被測定試料
１０ 蛍光Ｘ線分析装置本体
１１ ハウジング
１１ａ 蓋
１１ｂ 載置部
１１ｃ 試料室
１１ｄ 機器収納室
１２ 蛍光Ｘ線管
１３ Ｘ線管制御回路
１４ 蛍光Ｘ線検出器
１５ γ線検出器
１６，１７ 信号処理回路
１８ 分析制御回路
１８１ ＣＰＵ
１８２ メモリ
１８３ 制御レジスタ回路
１８４，１８５ インタフェース
２０ 測定用パソコン
２１ ＣＰＵ
２２ 処理プログラム用メモリ
２３ ＲＡＭ（メモリ）
２３ａ ワーキングＲＡＭ
２３ｂ テーブル記憶領域
２３ｂ１ 元素テーブル
２３ｂ２ 核種テーブル
２４ インタフェース
２５ キーボード
２６ ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器、
γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器を動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを得る分析処理手段を備えた、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器とを同時に動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得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。
【請求項３】
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器とをそれぞれ独立して動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを別々に得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。
【請求項４】
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）の計測とγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）の計測とを同時に行える検出器を備え、当該検出器を動作させて蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得る分析処理手段を備えたことを特徴とする、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室と、被測定試料に向けてＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管とをさらに備えたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、前記載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器及び前記γ線検出器は、前記載置部の下方に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、前記載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記載置部の下方に配置され、
前記γ線検出器は、前記載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記載置部の下方に配置され、
前記γ線検出器は、前記載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項９】
前記蛍光Ｘ線検出器は、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって励起されたＸ線を被測定試料に照射させたとき、当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる元素固有の蛍光Ｘ線を検出し、
前記γ線検出器は、前記蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料から放出されるγ線を検出し、
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、前記γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１０】
被測定試料を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室と、載置部に載置された被測定試料に向けてＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管を有する蛍光Ｘ線分析装置において、
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器、
γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管への供給電力を制御し、前記蛍光Ｘ線検出器の検出出力と前記γ線検出器の検出出力に基づいて分析処理する分析処理手段を備え、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって励起されたＸ線を被測定試料に照射させたとき当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる蛍光Ｘ線を検出し、
前記γ線検出器は、前記蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料自体から放出されるγ線を検出し、
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、前記γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１１】
前記分析処理手段は、特定した元素が放射性物質であるか否かを判断し、放射性物質であることを判断した後に、放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める処理を行うことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１】
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器、
γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器を動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを得る分析処理手段を備えた、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器とを同時に動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得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。
【請求項３】
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器と前記γ線検出器とをそれぞれ独立して動作させて、蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを別々に得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。
【請求項４】
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）の計測とγ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）の計測とを同時に行える検出器を備え、当該検出器を動作させて蛍光Ｘ線のスペクトルとγ線のスペクトルを同時に得る分析処理手段を備えたことを特徴とする、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記蛍光Ｘ線分析装置は、被測定試料を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室と、被測定試料に向けてＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管とをさらに備えたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、前記載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器及び前記γ線検出器は、前記載置部の下方に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項７】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、前記載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記載置部の下方に配置され、
前記γ線検出器は、前記載置部に載せられた被測定試料の上方に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項８】
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管は、載置部の下方から被測定試料に向けてＸ線を照射し、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記載置部の下方に配置され、
前記γ線検出器は、前記載置部に載せられた被測定試料の側面に配置される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項９】
前記蛍光Ｘ線検出器は、蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって励起されたＸ線を被測定試料に照射させたとき、当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる元素固有の蛍光Ｘ線を検出し、
前記γ線検出器は、前記蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料から放出されるγ線を検出し、
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、前記γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１０】
被測定試料を載せる載置部と、載置部ならびに被測定試料を収納する試料室と、載置部に載置された被測定試料に向けてＸ線を照射する蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管を有する蛍光Ｘ線分析装置において、
Ｘ線領域（１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ）を計測する蛍光Ｘ線検出器、
γ線領域（５０ｋｅＶ〜１．５ＭｅＶ）を計測するγ線検出器、および
前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管への供給電力を制御し、前記蛍光Ｘ線検出器の検出出力と前記γ線検出器の検出出力に基づいて分析処理する分析処理手段を備え、
前記蛍光Ｘ線検出器は、前記蛍光Ｘ線測定用励起Ｘ線管によって励起されたＸ線を被測定試料に照射させたとき当該被測定試料に含まれる元素の励起によって生じる蛍光Ｘ線を検出し、
前記γ線検出器は、前記蛍光Ｘ線検出器による蛍光Ｘ線の検出に関連して、被測定試料自体から放出されるγ線を検出し、
前記分析処理手段は、前記蛍光Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる元素を特定しかつ特定した元素の含有量を求めるとともに、前記γ線検出器によって検出されたγ線のスペクトルに基づいて被測定試料に含まれる放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求めることを特徴とする、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１１】
前記分析処理手段は、特定した元素が放射性物質であるか否かを判断し、放射性物質であることを判断した後に、放射性物質の核種を特定しかつ特定した核種の含有量を求める処理を行うことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３６９８４（Ｐ２０１３−３６９８４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５１０６５（Ｐ２０１２−１５１０６５）
【出願日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【出願人】（５１１１６５８８７）株式会社テクノエックス (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【出願人】（５１１１６５８８７）株式会社テクノエックス (1)
【Ｆターム（参考）】
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