説明

X線分析装置

【課題】 蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができるX線分析装置を提供する。
【解決手段】 X線分析装置1は、試料Sに照射するためのX線を出射するX線管3と、X線の照射によって試料Sから放出された蛍光X線を一端5aから他端5bに伝播するキャピラリー管5を複数含むキャピラリー管集合体4と、キャピラリー管5の他端5bから出射された蛍光X線を検出するX線検出器6と、を備えている。キャピラリー管集合体4は、キャピラリー管5の一端5aの集合によって形成された一端面4aを有し、当該一端面4aは、試料Sが膜状に配置される試料配置面となっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、X線の照射によって試料から放出された蛍光X線を検出するX線分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のX線分析装置として、特許文献1には、X線を出射するX線源と、試料を支持する試料台と、X線の照射によって試料から放出された蛍光X線を伝播するキャピラリー管集合体と、キャピラリー管集合体によって伝播された蛍光X線を検出するX線検出器と、を備えるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−128013号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1記載のX線分析装置にあっては、支持台によって支持された試料とキャピラリー管集合体とが空間的に離れているため、蛍光X線の検出強度や分解能が低下するおそれがある。
【0005】
そこで、本発明は、蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができるX線分析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のX線分析装置は、試料に照射するためのX線を出射するX線源と、X線の照射によって試料から放出された蛍光X線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、キャピラリー管の他端から出射された蛍光X線を検出するX線検出器と、を備え、キャピラリー管集合体は、キャピラリー管の一端の集合によって形成された一端面を有し、当該一端面は、試料が膜状に配置される試料配置面となっていることを特徴とする。
【0007】
このX線分析装置では、キャピラリー管集合体の一端面が、試料が膜状に配置される試料配置面となっている。これにより、X線の照射によって試料から放出された蛍光X線が効率良くキャピラリー管集合体に入射することになる。よって、このX線分析装置によれば、蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【0008】
ここで、キャピラリー管集合体の一端面には、膜状に形成された試料が配置されてもよいし、試料が表面に形成された有機膜が配置されてもよいし、又は試料が内部に分散された有機膜が配置されてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体の一端面に試料が膜状に配置されることになるので、X線の照射によって試料から放出された蛍光X線を効率良くキャピラリー管集合体に入射させることができる。
【0009】
また、試料又は有機膜は、その少なくとも一部がキャピラリー管の一端からキャピラリー管5内に入り込むように配置されてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体の一端面から試料や有機膜がずれるのを防止することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第1の実施形態のX線分析装置の構成図である。
【図2】図1のX線分析装置のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施形態のX線分析装置の構成図である。
【図4】図3のX線分析装置のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【図5】図3のX線分析装置による試料の分析結果を示すグラフである。
【図6】本発明の他の実施形態のキャピラリー管集合体の一端面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[第1の実施形態]
【0013】
図1に示されるように、第1の実施形態のX線分析装置1は、構造や組成の分析対象となる試料Sが収容されるチャンバ2を備えている。チャンバ2には、出射部3aがチャンバ2内に位置するようにX線管(X線源)3が固定されている。X線管3は、試料Sに照射するためのX線を出射部3aから試料Sに向けて出射する。試料Sは、このX線の照射によって励起され、蛍光X線を放出する。なお、試料Sから放出される蛍光X線のエネルギーが低い場合や、大気中のガスや塵等による背景光を減少させたい場合には、チャンバ2内は、所定の真空度に真空引きされたり、ヘリウムや窒素等によってガス置換されたりする。
【0014】
さらに、チャンバ2には、一端面4aがチャンバ2内に位置しかつ他端面4bがチャンバ2外に臨むようにキャピラリー管集合体4が固定されている。キャピラリー管集合体4は、複数本のキャピラリー管5が束ねられて一体化されたものであり、円柱状を成している(直径10mm程度、長さ20mm程度)。キャピラリー管集合体4の一端面4aは、キャピラリー管5の一端5aの集合(二次元配列)によって形成されており、キャピラリー管集合体4の他端面4bは、キャピラリー管5の他端5bの集合(二次元配列)によって形成されている。キャピラリー管5は、ガラスからなる中空細管(内径5μm〜20μm程度)であり、X線の照射によって試料Sから放出された蛍光X線を一端5aから他端5bに伝播する。
【0015】
チャンバ2外には、キャピラリー管集合体4の他端面4bと対向するようにX線検出器6が配置されている。X線検出器6は、例えばCCD等の二次元エリアセンサであり、キャピラリー管集合体4の他端面4bから出射された蛍光X線をキャピラリー管5ごとに(すなわち、各キャピラリー管5の二次元位置情報と共に)検出することができるようにフォトダイオードが二次元に配列された受光部を有している。
【0016】
図2に示されるように、キャピラリー管集合体4の一端面4aには、膜状に形成された試料S(例えば、薄くスライスされた生体試料(厚さ数μ〜数百μm))が直接配置されている。つまり、キャピラリー管集合体4の一端面4aは、試料Sが膜状に配置される試料配置面となっている。
【0017】
以上のように構成されたX線分析装置1では、X線管3からX線が出射されて当該X線が試料Sに照射されると、試料Sが励起されて、試料Sから蛍光X線が放出される。この蛍光X線は、キャピラリー管集合体4の一端面4aからキャピラリー管集合体4に入射した後、キャピラリー管集合体4の他端面4bから出射され、X線検出器6によって検出される。
【0018】
以上説明したように、第1の実施形態のX線分析装置1においては、キャピラリー管集合体4の一端面4aが、試料Sが膜状に配置される試料配置面となっている。具体的には、キャピラリー管集合体4の一端面4aに試料Sが直接配置されている。これにより、X線の照射によって試料Sから放出された蛍光X線が効率良くキャピラリー管集合体4に入射することになる。よって、第1の実施形態のX線分析装置1によれば、蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができる。
【0019】
なお、キャピラリー管集合体4の一端面4aに対する励起用X線(X線管3から出射されたX線)の入射角は、励起用X線の少なくとも一部が試料Sを透過してX線検出器6に到達しない角度であれば、励起用X線の利用効率を高める観点から、できる限り小さいことが好ましい。X線分析装置1では、各キャピラリー管5の中心線方向がキャピラリー管集合体4の長手方向となるようにキャピラリー管集合体4が形成されていることで、キャピラリー管集合体4の一端面4aに対する励起用X線の入射角をより小さくすることが可能となっている。
[第2の実施形態]
【0020】
第2の実施形態のX線分析装置1は、試料Sの配置の仕方において、第1の実施形態のX線分析装置1と主に相違している。以下、第1の実施形態のX線分析装置1との相違点を中心に、第2の実施形態のX線分析装置1について説明する。なお、第1の実施形態のX線分析装置1では、キャピラリー管集合体4等が縦置きされていたのに対し、第2の実施形態のX線分析装置1では、キャピラリー管集合体4等が横置きされている。
【0021】
図3及び図4に示されるように、キャピラリー管集合体4の一端面4aには、試料S(例えば、薄くスライスされた生体試料(厚さ数μ〜数百μm))が有機膜F(例えば、パリレンやポリイミド等からなる薄膜(厚さ数μm程度))を介して配置されている。換言すれば、キャピラリー管集合体4の一端面4aには、試料Sが表面に形成された有機膜Fが配置されている。つまり、キャピラリー管集合体4の一端面4aは、試料Sが膜状に配置される試料配置面となっている。
【0022】
また、図3に示されるように、X線検出器6は、単一のフォトダイオードが配置された受光部を有する0(零)次元センサである。キャピラリー管集合体4の他端面4bとX線検出器6との間には、ピンホール7aが設けられたX線制限部材7が配置されている。キャピラリー管集合体4の他端面4bから出射した蛍光X線は、ピンホール7aによって絞られ、X線検出器6の受光部に到達する。X線検出器6及びX線制限部材7は、ピンホール7aが各キャピラリー管5の他端5bと対向するように二次元に駆動させられる。これにより、X線検出器6は、キャピラリー管集合体4の他端面4bから出射された蛍光X線をキャピラリー管5ごとに(すなわち、各キャピラリー管5の二次元位置情報と共に)検出する。
【0023】
以上説明したように、第2の実施形態のX線分析装置1においては、キャピラリー管集合体4の一端面4aが、試料Sが膜状に配置される試料配置面となっている。具体的には、キャピラリー管集合体4の一端面4aに試料Sが有機膜Fを介して配置されている。これにより、X線の照射によって試料Sから放出された蛍光X線が効率良くキャピラリー管集合体4に入射することになる。よって、第2の実施形態のX線分析装置1によれば、図5に示されるように、蛍光X線の検出強度や分解能を向上させることができる。なお、図5は、試料Sとして毛髪を用意し、蛍光X線のスペクトルに基づいて毛髪中の元素分析を行った結果である。図5のグラフにおいて、横軸は蛍光X線エネルギー(keV)であり、縦軸はカウント数である。
【0024】
以上、本発明の第1及び第2の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図6に示されるように、キャピラリー管集合体4の一端面4aに、試料S(例えば、金属、土、粉塵等の粉体試料(粒径〜数十μm程度))が内部に分散された有機膜F(例えば、パリレンやPMMA等からなる薄膜(厚さは試料Sの粒径に応じて調整される)を配置してもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、キャピラリー管集合体4の一端面4aに試料Sが膜状に配置されることになるので、X線の照射によって試料Sから放出された蛍光X線を効率良くキャピラリー管集合体4に入射させることができる。
【0025】
また、図1に示された試料Sの少なくとも一部や、図4及び図6に示された有機膜Fの少なくとも一部は、各キャピラリー管5の一端5aから各キャピラリー管5内に入り込んでいてもよい。これらによれば、キャピラリー管集合体4の一端面4aから試料Sや有機膜Fがずれるのを防止することができる。
【0026】
また、X線検出器6は、フォトダイオードが一次元に配列された受光部を有する一次元ラインセンサであってもよい。この場合には、フォトダイオードの配列方向と略直交する方向にX線検出器6を駆動させることで、X線検出器6は、キャピラリー管集合体4の他端面4bから出射された蛍光X線をキャピラリー管5ごとに(すなわち、各キャピラリー管5の二次元位置情報と共に)検出することが可能となる。
【符号の説明】
【0027】
1…X線分析装置、3…X線管(X線源)、4…キャピラリー管集合体、4a…一端面、4b…他端面、5…キャピラリー管、5a…一端、5b…他端、6…X線検出器、S…試料、F…有機膜。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料に照射するためのX線を出射するX線源と、
前記X線の照射によって前記試料から放出された蛍光X線を一端から他端に伝播するキャピラリー管を複数含むキャピラリー管集合体と、
前記キャピラリー管の前記他端から出射された前記蛍光X線を検出するX線検出器と、を備え、
前記キャピラリー管集合体は、前記キャピラリー管の前記一端の集合によって形成された一端面を有し、当該一端面は、前記試料が膜状に配置される試料配置面となっていることを特徴とするX線分析装置。
【請求項2】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、膜状に形成された前記試料が配置されることを特徴とする請求項1記載のX線分析装置。
【請求項3】
前記試料は、その少なくとも一部が前記キャピラリー管の前記一端から前記キャピラリー管内に入り込むように配置されることを特徴とする請求項2記載のX線分析装置。
【請求項4】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、前記試料が表面に形成された有機膜が配置されることを特徴とする請求項1記載のX線分析装置。
【請求項5】
前記キャピラリー管集合体の前記一端面には、前記試料が内部に分散された有機膜が配置されることを特徴とする請求項1記載のX線分析装置。
【請求項6】
前記有機膜は、その少なくとも一部が前記キャピラリー管の前記一端から前記キャピラリー管内に入り込むように配置されることを特徴とする請求項4又は5記載のX線分析装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2012−73153(P2012−73153A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−218980(P2010−218980)
【出願日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【出願人】(000236436)浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Fターム(参考)】