特許 7562603 蛍光Ｘ線分析装置および測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】蛍光Ｘ線分析装置および測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/223 20060101AFI20240930BHJP

【ＦＩ】

G01N23/223

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022098822

(22)【出願日】2022-06-20

(65)【公開番号】P2024000191

(43)【公開日】2024-01-05

【審査請求日】2023-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】衣笠 元気

(72)【発明者】

【氏名】浅見 弘太郎

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００４／０８８２９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２５４９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３５１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－２０４３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４９８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２５４０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００ － Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蛍光Ｘ線分析装置であって、
真空雰囲気に維持される試料室と、
前記試料室に収容される試料容器と、
を含み、
前記試料容器は、
密閉可能な第１容器と、
前記第１容器の圧力を調整する圧力調整バルブと、
液体試料を収容し、前記第１容器の内に位置する第１開口および前記第１容器の外に位置する第２開口を有する第２容器と、
前記第２開口を塞ぎ、Ｘ線を透過する分析用フィルムと、
を含み、
真空雰囲気の前記試料室において、前記試料容器に収容された液体試料にＸ線を照射して測定を行う、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記圧力調整バルブは、真空雰囲気において、前記第１容器の内と外の圧力差を一定にする、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記圧力調整バルブは、
前記第１容器の内の圧力が外の圧力よりも大きく、かつ、前記第１容器の内と外の圧力差が設定圧力よりも大きい場合に開き、
前記第１容器の内の圧力が外の圧力よりも大きく、かつ、前記第１容器の内と外の圧力差が前記設定圧力以下の場合に閉じ、
前記設定圧力は、可変である、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１開口に設けられ、前記第１容器内の空間と前記第２容器内の空間との間に圧力
差を発生させる差圧発生部を含む、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記差圧発生部は、前記第１開口を塞ぐ多孔性フィルムである、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項6】

請求項５において、
前記第１容器には、前記液体試料の蒸気圧以上の蒸気圧を持つ液体が収容される、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項7】

請求項１において、
前記分析用フィルムを覆う保護容器を含み、
前記保護容器は、Ｘ線を透過する保護フィルムを含む、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項8】

請求項７において、
前記保護容器は、前記保護容器の内と外をつなぐ気体の経路を有する、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項9】

請求項１において、
前記分析用フィルムを着脱可能に支持するフィルム支持部材を含む、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項10】

密閉可能な第１容器と、
前記第１容器の圧力を調整する圧力調整バルブと、
液体試料を収容し、前記第１容器の内に位置する第１開口および前記第１容器の外に位置する第２開口を有する第２容器と、
前記第２開口を塞ぎ、Ｘ線を透過する分析用フィルムと、
を含む、試料容器を用いた測定方法であって、
液体試料を前記第２容器に収容する工程と、
前記試料容器を蛍光Ｘ線分析装置の試料室に導入する工程と、
前記試料室の圧力を低下させて前記試料室を真空雰囲気にする工程と、
真空雰囲気の前記試料室において、前記試料容器に収容された前記液体試料に前記分析用フィルムを介してＸ線を照射し、前記液体試料から放射された蛍光Ｘ線を検出する工程と、
を含む、測定方法。

【請求項11】

請求項１０において、
前記圧力調整バルブは、真空雰囲気において、前記第１容器の内と外の圧力差を一定にする、測定方法。

【請求項12】

請求項１０において、
前記圧力調整バルブを、真空雰囲気の前記試料室において前記第１容器内を前記液体試料が沸騰する圧力よりも高く、前記分析用フィルムが破損する圧力よりも低い圧力になるように設定する、測定方法。

【請求項13】

請求項１０ないし１２のいずれか１項において、
前記液体試料の蒸気圧以上の蒸気圧を持つ液体を前記第１容器に収容する工程を含み、
前記試料容器は、前記第１開口に設けられ、前記第１容器と前記第２容器との間に圧力差を発生させる差圧発生部を含む、測定方法。

【請求項14】

請求項１０において、
前記試料容器は、前記第１容器に取り付けられ、前記分析用フィルムを覆う保護容器を含み、
前記保護容器は、Ｘ線を透過する保護フィルムを含む、測定方法。

【請求項15】

請求項１４において、
前記保護容器は、前記保護容器の内と外をつなぐ気体の経路を有する、測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料容器および測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光Ｘ線分析装置では、試料にＸ線管からの一次Ｘ線を照射することによって試料から放射された二次Ｘ線を検出器で検出して、定性分析および定量分析等を行うことができる。

【0003】

蛍光Ｘ線分析において、液体中の軽元素を分析する場合には、試料室をヘリウムガスで置換し測定を行う。

【0004】

空気は試料から発生した蛍光Ｘ線を吸収する。特に、軽元素はその影響が大きい。そのため、一般的に、試料室を真空雰囲気にして測定が行われる。しかしながら、真空中では、液体が蒸発したり凍結したりするため、液体中の軽元素を測定することができない。したがって、試料室を空気の代わりに蛍光Ｘ線の吸収が少ないヘリウムガスに置換して測定を行う。

【0005】

例えば、特許文献１には、試料中の軽元素を測定するための蛍光Ｘ線分析装置として、開放型チャンバーにヘリウム挿入口と、チャンバーの開放部分にＸ線の透過率が高い軽元素フィルムを着脱可能とするフィルム着脱機構と、チャンバー内の気体を排出する気体出口と、を含む蛍光Ｘ線分析装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００１－３４９８５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、試料室をヘリウムガスで置換するためには、特許文献１の蛍光Ｘ線分析装置のように、試料室をヘリウム置換するための機構が必要となる。さらに、高圧ヘリウムガスを管理する設備が必要となる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一態様は、
蛍光Ｘ線分析装置であって、
真空雰囲気に維持される試料室と、
前記試料室に収容される試料容器と、
を含み、
前記試料容器は、
密閉可能な第１容器と、
前記第１容器の圧力を調整する圧力調整バルブと、
液体試料を収容し、前記第１容器の内に位置する第１開口および前記第１容器の外に位置する第２開口を有する第２容器と、
前記第２開口を塞ぎ、Ｘ線を透過する分析用フィルムと、
を含み、
真空雰囲気の前記試料室において、前記試料容器に収容された液体試料にＸ線を照射して測定を行う。

【0009】

このような蛍光Ｘ線分析装置では、圧力調整バルブで第１容器内の圧力を調整できるため、真空雰囲気の試料室において第１容器内を液体試料が沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルムが破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。したがって、試料容器を用いることによって、蛍光Ｘ線分析装置において試料室を真空雰囲気にして測定できる。これにより、試料室をヘリウムで置換することなく、液体試料中の軽元素を測定できる。

【0010】

本発明に係る測定方法の一態様は、
密閉可能な第１容器と、
前記第１容器の圧力を調整する圧力調整バルブと、
液体試料を収容し、前記第１容器の内に位置する第１開口および前記第１容器の外に位置する第２開口を有する第２容器と、
前記第２開口を塞ぎ、Ｘ線を透過する分析用フィルムと、
を含む、試料容器を用いた測定方法であって、
液体試料を前記第１容器に収容する工程と、
前記試料容器を蛍光Ｘ線分析装置の試料室に導入する工程と、
前記試料室の圧力を低下させて前記試料室を真空雰囲気にする工程と、
真空雰囲気の前記試料室において、前記試料容器に収容された前記液体試料に前記分析用フィルムを介してＸ線を照射し、前記液体試料から放射された蛍光Ｘ線を検出する工程と、
を含む。

【0011】

このような測定方法では、圧力調整バルブで第１容器内の圧力を調整できるため、真空雰囲気の試料室において第１容器内を液体試料が沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルムが破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。したがって、試料容器を用いることによって、蛍光Ｘ線分析装置において試料室を真空雰囲気にして測定できる。これにより、試料室をヘリウムで置換することなく、液体試料中の軽元素を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る試料容器を模式的に示す断面図。

【図2】圧力調整バルブを説明するための図。

【図3】試料カップに液体試料を充填する方法を説明するための図。

【図4】蛍光Ｘ線分析装置の試料室に第１実施形態に係る試料容器を配置した状態を示す図。

【図5】第１実施形態に係る試料容器を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。

【図6】第２実施形態に係る試料容器を模式的に示す断面図。

【図7】第３実施形態に係る試料容器を模式的に示す断面図。

【図8】蛍光Ｘ線分析装置の試料室に第３実施形態に係る試料容器を配置した状態を示す図。

【図9】第４実施形態に係る試料容器を模式的に示す断面図。

【図10】蛍光Ｘ線分析装置の試料室に第４実施形態に係る試料容器を配置した状態を示す図。

【図11】第４実施形態に係る試料容器を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。

【図12】密閉容器内の空間の圧力の変化、および試料カップ内の空間の圧力の変化を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0014】

１． 第１実施形態
１．１． 試料容器
まず、第１実施形態に係る試料容器について図面を参照しながら説明する。図１は、第
１実施形態に係る試料容器１００を模式的に示す断面図である。

【0015】

試料容器１００は、蛍光Ｘ線分析装置用の試料容器である。試料容器１００は、液体試料Ｓを、真空雰囲気の試料室で測定するための容器である。

【0016】

試料容器１００は、図１に示すように、試料カップ１０（第２容器の一例）と、分析用フィルム２０と、フィルム支持部材３０と、密閉容器４０（第１容器の一例）と、圧力調整バルブ５０と、リークバルブ６０と、を含む。図１は、密閉容器４０に試料カップ１０を装着した状態を図示している。

【0017】

試料カップ１０には、測定対象となる液体試料Ｓが収容される。測定対象となる液体試料Ｓは、例えば、飲料水などの食品、有機溶媒などの洗浄液、エタノールなどのアルコール、オイル等である。

【0018】

試料カップ１０は、例えば、筒状である。試料カップ１０は、第１開口１２と、第２開口１４と、を有している。第１開口１２は試料カップ１０の上部の開口であり、第２開口１４は試料カップ１０の底の開口である。試料カップ１０を密閉容器４０に装着した状態では、第１開口１２は密閉容器４０内に位置し、第２開口１４は密閉容器４０の外に位置する。第２開口１４は、分析用フィルム２０で塞がれている。

【0019】

試料容器１００では、径が異なる複数種類の試料カップ１０を用いることができる。試料カップ１０の径を大きくして、第２開口１４の面積を大きくすることによって、一次Ｘ線の照射領域を大きくすることができる。ただし、第２開口１４の面積を大きくすることで、密閉容器４０の内と外との圧力差によって分析用フィルム２０が破損しやすくなる。試料容器１００では、測定対象となる液体試料Ｓの種類や、測定対象の元素、測定の目的などに応じて、互いに径が異なる複数種類の試料カップ１０から最適な試料カップ１０を用いることができる。

【0020】

分析用フィルム２０は、Ｘ線を透過するフィルムである。分析用フィルム２０は、例えば、プロレンフィルム、マイラーフィルムなどの有機フィルムである。分析用フィルム２０として用いられるプロレンフィルムの厚さは、例えば、４μｍ程度である。また、分析用フィルム２０として用いられるマイラーフィルムの厚さは、例えば、１．５μｍ程度である。分析用フィルム２０は、測定対象となる液体試料Ｓの種類や、測定対象の元素、測定の目的、試料カップ１０の径などに応じて厚みや材質を変更可能である。

【0021】

フィルム支持部材３０は、分析用フィルム２０を試料カップ１０に対して着脱可能に支持する。フィルム支持部材３０は、円盤状の部材であり、中央部に試料カップ１０を挿入可能な孔３２を有している。フィルム支持部材３０の孔３２に分析用フィルム２０および試料カップ１０を挿入することによって、試料カップ１０の第２開口１４が分析用フィルム２０に覆われた状態で、試料カップ１０およびフィルム支持部材３０が固定される。

【0022】

密閉容器４０は、内部を密閉可能な容器である。密閉容器４０は、ベース４２と、蓋４４と、試料カップ支持部材４６と、を含む。

【0023】

ベース４２には、試料カップ１０を挿入可能な孔４３が設けられている。ベース４２には、試料カップ１０を支持するための試料カップ支持部材４６が取り付けられる。図示の例では、試料カップ支持部材４６によって円盤状のフィルム支持部材３０を支持することで、フィルム支持部材３０と一体となった試料カップ１０が密閉容器４０に固定されている。フィルム支持部材３０と一体となった試料カップ１０とベース４２の隙間は、Ｏリング７０で気密に封止されている。試料カップ支持部材４６は、ベース４２にねじ７２で固
定されている。

【0024】

蓋４４には、圧力調整バルブ５０とリークバルブ６０が取り付けられている。蛍光Ｘ線分析装置の真空雰囲気の試料室において、圧力調整バルブ５０によって密閉容器４０内は一定の圧力に維持される。例えば、密閉容器４０内は、６００パスカル以上大気圧未満に維持される。

【0025】

ベース４２と蓋４４の隙間は、Ｏリング７４で気密に封止される。ベース４２と蓋４４は、空間１０２を形成する。ベース４２と蓋４４が形成する空間１０２に、試料カップ１０の第１開口１２が配置される。そのため、試料カップ１０内の空間１０４の圧力は、密閉容器４０内の空間１０２の圧力と同じになる。

【0026】

圧力調整バルブ５０は、蛍光Ｘ線分析装置の真空雰囲気の試料室において、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力となるように動作する。ここで、密閉容器４０内の圧力は、空間１０２の圧力であり、密閉容器４０の外の圧力は、試料室の圧力である。

【0027】

圧力調整バルブ５０は、密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力よりも大きく、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力よりも大きい場合に開く。また、圧力調整バルブ５０は、密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力よりも大きく、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力以下の場合、および密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力以下の場合に閉じる。圧力調整バルブ５０の設定圧力は、可変である。

【0028】

図２は、圧力調整バルブ５０を説明するための図である。圧力調整バルブ５０は、弁５２と、ばね５４と、を含む。圧力調整バルブ５０は、ばね５４を用いて密閉容器４０内の圧力を調整する。

【0029】

密閉容器４０の内と外がともに大気圧の状態では、圧力調整バルブ５０の弁５２は、ばね５４の力Ｆ２によって閉じた状態となる。蛍光Ｘ線分析装置の試料室を真空排気して密閉容器４０の外の圧力が低下し、密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力よりも大きくなり、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力よりも大きくなると、ばね５４が弁５２を閉じる力Ｆ２よりも密閉容器４０の内と外の圧力差によって弁５２に加わる力Ｆ４が大きくなる。これにより、弁５２が開き、密閉容器４０の内と外がつながる。

【0030】

弁５２が開くことで、密閉容器４０内の圧力が低下して、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力以下になると、ばね５４が弁５２を閉じる力Ｆ２が密閉容器４０の内と外の圧力差によって弁５２に加わる力Ｆ４よりも大きくなる。これにより、弁５２が閉じる。

【0031】

このように、密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁５２を開閉させることによって、密閉容器４０内の空間１０２の圧力を一定にできる。また、ばね５４の長さを変えてばね５４が弁５２を閉じる力Ｆ２を調整することで、設定圧力を変更できる。

【0032】

図示はしないが、密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力以下の場合には、密閉容器４０の内と外の圧力差によって弁５２に加わる力Ｆ４は、弁５２を閉じる力となるため、弁５２は閉じた状態となる。

【0033】

リークバルブ６０は、密閉容器４０内を大気圧に戻すためのバルブである。リークバルブ６０は、例えば、密閉容器４０の外の圧力が密閉容器４０内の圧力よりも大きい場合に開く。また、リークバルブ６０は、例えば、密閉容器４０の外の圧力が密閉容器４０内の圧力以下の場合に閉じる。

【0034】

リークバルブ６０は、例えば、圧力調整バルブ５０と同様に、ばねを用いて密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁を開閉させるバルブである。

【0035】

図３は、試料カップ１０に液体試料Ｓを充填する方法を説明するための図である。

【0036】

まず、試料カップ１０の第２開口１４を分析用フィルム２０で覆う。次に、第２開口１４を分析用フィルム２０で覆った状態で試料カップ１０をフィルム支持部材３０の中央部の孔３２に挿入する。これにより、試料カップ１０がフィルム支持部材３０に固定される。このとき、分析用フィルム２０が試料カップ１０とフィルム支持部材３０に挟まれ、分析用フィルム２０が第２開口１４に張った状態で固定される。この結果、試料カップ１０とフィルム支持部材３０が一体化し、かつ、分析用フィルム２０で第２開口１４を塞ぐことができる。

【0037】

次に、試料カップ１０の第１開口１２から液体試料Ｓを注いで、試料カップ１０に液体試料Ｓを充填する。

【0038】

このようにして液体試料Ｓが充填された試料カップ１０は、図１に示すように、密閉容器４０に装着される。なお、図示はしないが、密閉容器４０に試料カップ１０を装着した後に、液体試料Ｓを試料カップ１０に充填してもよい。

【0039】

１．２． 蛍光Ｘ線分析装置
図４は、蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に試料容器１００を配置した状態を示す図である。

【0040】

蛍光Ｘ線分析装置１は、蛍光Ｘ線分析法による分析を行うための装置である。蛍光Ｘ線分析法とは、液体試料Ｓに一次Ｘ線を照射し、一次Ｘ線の照射により液体試料Ｓから放射される二次Ｘ線を検出することで、液体試料Ｓの分析を行う手法である。

【0041】

蛍光Ｘ線分析装置１は、図１に示すように、試料容器１００と、Ｘ線管２と、フィルター３と、一次Ｘ線コリメーター４と、支持板５と、二次Ｘ線コリメーター６と、検出器７と、を含む。

【0042】

試料容器１００は、図４に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に収容されている。試料室８には、例えば、フィルター３、一次Ｘ線コリメーター４、支持板５、二次Ｘ線コリメーター６が収容されている。なお、試料室８にＸ線管２や検出器７が収容されていてもよい。図示はしないが、蛍光Ｘ線分析装置１は、試料室８を真空排気するための真空ポンプを備えている。

【0043】

試料容器１００を用いて液体試料Ｓを測定する場合には、試料室８を所定圧力の真空雰囲気にする。測定時には、試料室８は、真空ポンプによって一定の圧力に維持される。真空雰囲気の試料室８において、密閉容器４０内は、試料室８の圧力（所定圧力）よりも高い圧力に維持される。真空雰囲気の試料室８において、密閉容器４０内は、圧力調整バルブ５０によって液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持される。

【0044】

Ｘ線管２は、一次Ｘ線を発生させる。Ｘ線管２では、液体試料Ｓの材質や分析対象元素に応じて、管電圧および管電流が設定される。管電圧は、Ｘ線管２に印加される電圧である。管電流は、Ｘ線管２に流す電流である。

【0045】

フィルター３は、Ｘ線管２で発生したＸ線を通す。フィルター３を通してＸ線を液体試料Ｓに照射することで、フィルター３に連続Ｘ線や特性Ｘ線の一部を吸収させることができ、それらの成分を除去することができる。これにより、例えば、Ｐ／Ｂ比（peak-to-background ratio）を向上できる。蛍光Ｘ線分析装置１は、複数のフィルター３を備えており、複数のフィルター３は互いに低減できるエネルギー帯域が異なっている。測定対象の元素に応じて複数のフィルター３から測定に用いられるフィルター３が選択される。

【0046】

一次Ｘ線コリメーター４は、液体試料Ｓに照射されるＸ線の照射領域を制限する。一次Ｘ線コリメーター４によって、照射領域の大きさを選択することができる。照射領域の大きさは、試料カップ１０の径、すなわち、第２開口１４の面積に応じて選択される。

【0047】

支持板５は、試料容器１００を支持している。支持板５には、開口が形成されており、当該開口を介して、一次Ｘ線が試料容器１００の分析用フィルム２０に照射される。一次Ｘ線は、分析用フィルム２０を透過して液体試料Ｓに照射される。液体試料Ｓに一次Ｘ線が照射されることによって、液体試料Ｓから二次Ｘ線が放射される。液体試料Ｓから放射された二次Ｘ線は、分析用フィルム２０を透過して、支持板５の開口から放出される。

【0048】

二次Ｘ線コリメーター６は、液体試料Ｓから放射された二次Ｘ線の取得領域を制限する。二次Ｘ線コリメーター６を用いることで、目的の二次Ｘ線を効率よく検出することができる。ここで、二次Ｘ線とは、試料に一次Ｘ線を照射した際に、試料から放射されるＸ線をいう。二次Ｘ線は、蛍光Ｘ線、および散乱Ｘ線を含む。散乱Ｘ線は、試料に一次Ｘ線を照射した際に、原子や電子の散乱により放射されるＸ線である。蛍光Ｘ線は、試料に一次Ｘ線を照射した際に、原子の内殻電子が励起され、それによって生じた空孔に外殻電子が移るときに放出されるＸ線である。

【0049】

検出器７は、液体試料Ｓから放射された二次Ｘ線を検出する。検出器７は、例えば、半導体検出器である。検出器７は、例えば、エネルギー分散型のＸ線検出器である。なお、検出器７は、波長分散型のＸ線検出器であってもよい。

【0050】

蛍光Ｘ線分析装置１では、試料室８が真空雰囲気であるため、液体試料Ｓ中の軽元素を感度よく検出できる。

【0051】

１．３． 測定方法
図５は、試料容器１００を用いた測定方法の一例を示すフローチャートである。

【0052】

まず、図３に示すように、試料カップ１０に分析用フィルム２０を取り付ける（Ｓ１００）。

【0053】

例えば、径の異なる複数の試料カップ１０から、測定対象となる液体試料Ｓの種類や、測定対象の元素、測定の目的などに応じて、最適な試料カップ１０を選択する。次に、測定対象となる液体試料Ｓの種類や、測定対象の元素、測定の目的、試料カップ１０の径などに応じて、最適な分析用フィルム２０を選択する。

【0054】

次に、第２開口１４を分析用フィルム２０で覆った試料カップ１０をフィルム支持部材３０の孔３２に挿入することによって、分析用フィルム２０を試料カップ１０に取り付ける。これにより、試料カップ１０とフィルム支持部材３０が一体となり、かつ、第２開口１４が分析用フィルム２０で覆われる。

【0055】

次に、試料カップ１０に液体試料Ｓを充填する（Ｓ１０２）。

【0056】

次に、図１に示すように、試料カップ１０を密閉容器４０に装着する（Ｓ１０４）。ベース４２の孔４３に試料カップ１０を挿入し、試料カップ１０を試料カップ支持部材４６で支持する。これにより、試料カップ１０を密閉容器４０に装着できる。

【0057】

次に、圧力調整バルブ５０を調整する（Ｓ１０６）。ここでは、圧力調整バルブ５０の設定圧力を設定する。設定圧力は、所定圧力の真空雰囲気の試料室８において、密閉容器４０内が、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力になるように設定される。したがって、設定圧力は、液体試料Ｓの蒸気圧や、試料カップ１０の径（第２開口１４の面積）、試料室８の圧力などに応じて設定される。

【0058】

次に、図４に示すように、液体試料Ｓが収容された試料容器１００を蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に導入する（Ｓ１０８）。図示はしないが、試料室チャンバーの蓋を開いて試料室８に試料容器１００を導入する。

【0059】

次に、試料室８を真空排気して試料室８を所定圧力の真空雰囲気にする（Ｓ１１０）。試料室８を真空排気して、液体試料Ｓから放出される軽元素のＸ線を検出器７で検出可能な圧力（所定圧力）にする。このとき、密閉容器４０内の圧力も試料室８の圧力の低下に伴って低下するが、圧力調整バルブ５０の動作によって密閉容器４０内の空間１０２と密閉容器４０の外（試料室８）の圧力差は設定圧力に維持される。密閉容器４０内は、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持される。

【0060】

次に、液体試料Ｓに対して、蛍光Ｘ線分析法による測定を行う（Ｓ１１２）。

【0061】

試料室８の圧力があらかじめ設定された所定圧力で一定になると、測定が開始される。具体的には、Ｘ線管２で発生した一次Ｘ線をフィルター３および一次Ｘ線コリメーター４を介して試料カップ１０内の液体試料Ｓに照射する。一次Ｘ線は、分析用フィルム２０を透過して液体試料Ｓに照射される。一次Ｘ線が液体試料Ｓに照射されることによって液体試料Ｓから放射された二次Ｘ線は、分析用フィルム２０を透過し、二次Ｘ線コリメーター６を介して検出器７で検出される。

【0062】

上述したように、密閉容器４０内の圧力が、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高いため、液体試料Ｓを沸騰させることなく測定できる。また、密閉容器４０内の圧力が、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低いため、分析用フィルム２０の破損を防ぐことができる。また、試料室８を真空雰囲気にできるため、液体試料Ｓから放射される二次Ｘ線の減衰を低減できる。したがって、例えば、軽元素を感度よく測定できる。

【0063】

測定が終了した後、試料室８をベントして試料室８を大気圧にする（Ｓ１１４）。試料室８をベントすることによって試料室８の圧力が上昇し、リークバルブ６０の動作によって密閉容器４０内の圧力も上昇する。この結果、分析用フィルム２０の破損を防ぐことができ、密閉容器４０内を大気圧にできる。

【0064】

以上の工程により、液体試料Ｓを測定できる。

【0065】

１．４． 効果
試料容器１００は、蛍光Ｘ線分析装置用の試料容器であって、密閉可能な密閉容器４０と、密閉容器４０の圧力を調整する圧力調整バルブ５０と、液体試料Ｓを収容し、密閉容器４０の内に位置する第１開口１２および密閉容器４０の外に位置する第２開口１４を有する試料カップ１０と、第２開口１４を塞ぎ、Ｘ線を透過する分析用フィルム２０と、を
含む。

【0066】

試料容器１００では、圧力調整バルブ５０で密閉容器４０内の圧力を調整できるため、真空雰囲気の試料室８において、密閉容器４０内を液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。したがって、試料容器１００を用いることによって、蛍光Ｘ線分析装置１において試料室８を真空雰囲気にして測定できる。これにより、試料室８をヘリウムで置換することなく、液体試料Ｓ中の軽元素を測定できる。

【0067】

試料容器１００では、圧力調整バルブ５０は、真空雰囲気において、密閉容器４０の内と外の圧力差を一定にする。したがって、試料容器１００では、分析用フィルム２０が破損することを防ぐことができる。

【0068】

試料容器１００では、圧力調整バルブ５０は、密閉容器４０の内の圧力が外の圧力よりも大きく、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力よりも大きい場合に開き、密閉容器４０の内の圧力が外の圧力よりも大きく、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力以下の場合に閉じ、設定圧力は、可変である。そのため、試料容器１００では、試料カップ１０の径や、分析用フィルム２０の強度（厚さおよび材質）に応じて設定圧力を変更できる。したがって、試料容器１００では、様々な径の試料カップ１０、様々な種類の分析用フィルム２０を使用して測定を行うことができる。

【0069】

試料容器１００では、分析用フィルム２０を着脱可能に支持するフィルム支持部材３０を含む。そのため、試料容器１００では、測定対象となる液体試料Ｓの種類や、測定対象の元素、測定の目的、試料カップ１０の径などに応じて、最適な厚さや最適な材質の分析用フィルム２０を使用できる。

【0070】

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る試料容器について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る試料容器２００を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る試料容器２００において、第１実施形態に係る試料容器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0071】

上述した図１に示す試料容器１００では、圧力調整バルブ５０は、ばね５４を用いて密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁５２を開閉した。

【0072】

これに対して、試料容器２００では、圧力調整バルブ５０は、おもり５６を用いて密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁５２を開閉する。

【0073】

図６に示す例では、おもり５６は、弁５２を閉じる力を加える。圧力調整バルブ５０は、おもり５６を用いた場合でも、ばね５４を用いた場合と同様に動作する。

【0074】

例えば、密閉容器４０の内と外がともに大気圧の状態では、圧力調整バルブ５０の弁５２は、おもり５６の力によって閉じた状態となる。弁５２が閉じた状態では、弁５２と密閉容器４０の隙間は、Ｏリング５８で気密に封止される。

【0075】

蛍光Ｘ線分析装置の試料室８を真空排気して密閉容器４０の外の圧力が低下し、密閉容器４０内の圧力が密閉容器４０の外の圧力よりも大きくなり、かつ、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力よりも大きくなると、おもり５６が弁５２を閉じる力よりも密閉容器４０の内と外の圧力差によって弁５２に加わる力が大きくなる。これにより、弁５２が開き、密閉容器４０の内と外がつながる。

【0076】

弁５２が開くことで、密閉容器４０内の圧力が低下して、密閉容器４０の内と外の圧力差が設定圧力以下になると、おもり５６が弁５２を閉じる力が密閉容器４０の内と外の圧力差によって弁５２に加わる力よりも大きくなる。これにより、弁５２が閉じる。

【0077】

このように、圧力調整バルブ５０は、おもり５６を用いて密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁５２を開閉する場合でも、上述したばね５４を用いて密閉容器４０の内と外の圧力差に応じて弁５２を開閉する場合と同様に動作する。また、おもり５６の重さを変えておもり５６が弁５２を閉じる力を調整することで、設定圧力を変更できる。

【0078】

なお、圧力調整バルブ５０は、図１および図６に示す例に限定されず、密閉容器４０の圧力を調整できればその構成は特に限定されない。

【0079】

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る試料容器について、図面を参照しながら説明する。図７は、第３実施形態に係る試料容器３００を模式的に示す断面図である。図８は、蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に試料容器３００を配置した状態を示す図である。以下、第３実施形態に係る試料容器３００において、第１実施形態に係る試料容器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0080】

試料容器３００は、図７に示すように、保護容器８０を含む。試料容器３００では、分析用フィルム２０が破損して液体試料Ｓが漏れ出た場合に、保護容器８０で液体試料Ｓを受けることができる。そのため、分析用フィルム２０が破損しても、蛍光Ｘ線分析装置１に液体試料Ｓがかかって汚損することを防ぐことができる。

【0081】

保護容器８０は、密閉容器４０に固定されている。保護容器８０は、保護カップ８２と、保護フィルム８４と、を含む。保護カップ８２は、筒状である。保護カップ８２の底の開口は、保護フィルム８４で塞がれている。分析用フィルム２０で塞がれた試料カップ１０の第２開口１４は、保護カップ８２内に位置する。そのため、分析用フィルム２０が破損して液体試料Ｓが漏れ出ても、保護容器８０で受けることができる。

【0082】

保護フィルム８４は、Ｘ線を透過するフィルムである。保護フィルム８４の材質は、例えば、分析用フィルム２０の材質と同じである。図８に示すように、一次Ｘ線は、保護フィルム８４および分析用フィルム２０を透過して液体試料Ｓに照射される。また、二次Ｘ線は、分析用フィルム２０および保護フィルム８４を透過して検出器７で検出される。

【0083】

保護カップ８２は、保護カップ８２の内と外をつなぐ気体の経路となる通気孔８６を有する。そのため、図８に示すように、試料室８において、試料室８が真空排気されて大気圧から真空に圧力が変化しても、保護カップ８２の内と外の圧力を同じにできる。したがって、保護フィルム８４が破損することを防ぐことができる。通気孔８６は、例えば、保護カップ８２に設けられた貫通孔である。なお、保護カップ８２は、保護カップ８２の内と外をつなぐ気体の経路を有していればよく、例えば保護カップ８２と密閉容器４０の隙間を保護カップ８２の内と外をつなぐ気体の経路としてもよい。

【0084】

４． 第４実施形態
４．１． 試料容器
次に、第４実施形態に係る試料容器について、図面を参照しながら説明する。図９は、第４実施形態に係る試料容器４００を模式的に示す断面図である。図１０は、蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に試料容器４００を配置した状態を示す図である。以下、第４実施形態に係る試料容器４００において、第１実施形態に係る試料容器１００の構成部材と同様
の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0085】

試料容器４００は、図９に示すように、密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４との間に圧力差を発生させる多孔性フィルム９０を含む。

【0086】

多孔性フィルム９０は、例えば、ポリプロピレンフィルム、不織布等を用いることができる。多孔性フィルム９０として、リチウムイオン電池のセパレータとして用いられるフィルムを用いてもよい。

【0087】

多孔性フィルム９０は、試料カップ１０の第１開口１２に設けられる。図示の例では、試料カップ１０の第１開口１２は、多孔性フィルム９０で塞がれている。多孔性フィルム９０によって、密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４を仕切ることができる。

【0088】

密閉容器４０には、圧力調整液Ｌが収容されている。圧力調整液Ｌは、密閉容器４０内の空間１０２の圧力を調整する。圧力調整液Ｌは、例えば、液体試料Ｓと同じ液体である。圧力調整液Ｌは、液体試料Ｓと異なる種類の液体であってもよい。例えば、圧力調整液Ｌは、同一温度において、液体試料Ｓの蒸気圧以上の蒸気圧を持つ液体であってもよい。圧力調整液Ｌは、液体試料Ｓと近い蒸気圧曲線を持つ液体であることが好ましい。

【0089】

４．２． 測定方法
図１１は、試料容器４００を用いた測定方法の一例を示すフローチャートである。以下、上述した図５に示す測定方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0090】

まず、図３に示すように、試料カップ１０に分析用フィルム２０を取り付ける（Ｓ２００）。次に、図３に示すように、試料カップ１０に液体試料Ｓを充填する（Ｓ２０２）。

【0091】

次に、図９に示すように、試料カップ１０を密閉容器４０に装着する（Ｓ２０４）。次に、密閉容器４０に圧力調整液Ｌを入れる（Ｓ２０５）。密閉容器４０の底には、窪みがあり、当該窪みに圧力調整液Ｌを入れる。圧力調整液Ｌを入れた後、蓋４４を閉じる。

【0092】

次に、圧力調整バルブ５０を調整する（Ｓ２０６）。設定圧力は、所定圧力の真空雰囲気の試料室８において、密閉容器４０内が、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力になるように設定される。

【0093】

なお、上述した工程Ｓ２００、工程Ｓ２０２、工程Ｓ２０４、工程Ｓ２０５、および工程Ｓ２０６の順序は特に限定されない。

【0094】

次に、図１０に示すように、液体試料Ｓが収容された試料容器４００を蛍光Ｘ線分析装置１の試料室８に導入する（Ｓ４０８）。

【0095】

次に、試料室８を真空排気して試料室８を所定圧力の真空雰囲気にする（Ｓ２１０）。試料室８を真空排気して、液体試料Ｓから放出される軽元素のＸ線を検出器７で検出可能な圧力にする。このとき、密閉容器４０内の圧力も試料室８の圧力の低下に伴って低下するが、圧力調整バルブ５０の動作によって密閉容器４０内の空間１０２と密閉容器４０の外（試料室８）の圧力差は設定圧力に維持される。密閉容器４０内は、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持される。

【0096】

次に、液体試料Ｓに対して、蛍光Ｘ線分析法による測定を行う（Ｓ２１２）。試料室８
の圧力があらかじめ設定された所定圧力で一定になると、測定が開始される。

【0097】

ここで、長時間の測定により、真空雰囲気の試料室８に試料容器４００が長時間配置されても、試料容器４００では、液体試料Ｓが充填された試料カップ１０内の圧力の低下を低減できる。すなわち、試料容器４００では、長時間の測定であっても、試料カップ１０内の圧力を液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。その理由については後述する。

【0098】

測定終了した後、試料室８をベントして試料室８を大気圧にする（Ｓ２１４）。

【0099】

以上の工程により、液体試料Ｓを測定できる。

【0100】

図１２は、密閉容器４０内の空間１０２の圧力の変化、および試料カップ１０内の空間１０４の圧力の変化を示すグラフである。なお、図１２では、密閉容器４０内の空間１０２の圧力を破線で示し、試料カップ１０内の空間１０４の圧力を実線で示している。

【0101】

時刻Ｔ１で試料室８の真空排気を開始し、時刻Ｔ２で試料室８が所定圧力に到達する。このとき、密閉容器４０内の空間１０２の圧力は、圧力Ｐ０で維持される。圧力Ｐ０は、液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力である。

【0102】

ここで、長時間の測定により、真空雰囲気の試料室８に試料容器４００を長時間配置すると、密閉容器４０の隙間などから徐々に気体がリークし、密閉容器４０内の空間１０２の圧力が低下する。密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４は多孔性フィルム９０で仕切られているため、空間１０２の圧力が空間１０４の圧力よりも先に低下する。

【0103】

空間１０２の圧力が低下して、時刻Ｔ３において空間１０２の圧力が圧力調整液Ｌの蒸気圧Ｐ２よりも大きくなる。これにより、圧力調整液Ｌの蒸発が始まる。空間１０２の圧力が試料カップ１０内の空間１０４の圧力よりも先に低下するため、同一温度における圧力調整液Ｌの蒸気圧と液体試料Ｓの蒸気圧が同じであっても、液体試料Ｓよりも先に圧力調整液Ｌの蒸発が始まる。

【0104】

圧力調整液Ｌの蒸発により空間１０２の圧力の低下が抑制される。圧力調整液Ｌの蒸発による圧力の上昇と、リークによる圧力の低下がつりあうことによって、空間１０２の圧力を一定に維持できる。

【0105】

空間１０２と空間１０４とは多孔性フィルム９０で仕切られているため、空間１０４は、空間１０２よりも高い圧力に維持される。したがって、空間１０４の圧力を液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。

【0106】

ここでは、圧力調整液Ｌが液体試料Ｓと同じ蒸気圧を持つ場合について説明したが、圧力調整液Ｌが液体試料Ｓの蒸気圧以上の蒸気圧を持っていればよい。これにより、圧力調整液Ｌが液体試料Ｓよりも先に蒸発するため、空間１０４の圧力を液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。

【0107】

４．３． 効果
試料容器４００は、第１開口１２に設けられ、密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４との間に圧力差を発生させる多孔性フィルム９０を含む。そのため
、密閉容器４０内に圧力調整液Ｌを収容することで、上述したように、真空雰囲気の試料室８に試料容器１００を長時間配置しても、空間１０４の圧力を液体試料Ｓが沸騰する圧力よりも高く、分析用フィルム２０が破損する圧力よりも低い圧力に維持できる。

【0108】

４．４． 変形例
上述した第４実施形態では、密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４との間に圧力差を生じさせるために多孔性フィルム９０を用いたが、空間１０２と空間１０４との間に圧力差を生じさせるための差圧発生部は、多孔性フィルム９０に限定されない。例えば、試料カップ１０の第１開口１２に圧力調整バルブを設けてもよいし、第１開口１２にオリフィスを設けてもよい。圧力調整バルブやオリフィスによっても、多孔性フィルム９０と同様に、密閉容器４０内の空間１０２と試料カップ１０内の空間１０４との間に圧力差を生じさせることができる。

【0109】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0110】

１…蛍光Ｘ線分析装置、２…Ｘ線管、３…フィルター、４…一次Ｘ線コリメーター、５…支持板、６…二次Ｘ線コリメーター、７…検出器、８…試料室、１０…試料カップ、１２…第１開口、１４…第２開口、２０…分析用フィルム、３０…フィルム支持部材、３２…孔、４０…密閉容器、４２…ベース、４３…孔、４４…蓋、４６…試料カップ支持部材、５０…圧力調整バルブ、５２…弁、５４…ばね、５６…おもり、５８…Ｏリング、６０…リークバルブ、７０…Ｏリング、７２…ねじ、７４…Ｏリング、８０…保護容器、８２…保護カップ、８４…保護フィルム、８６…通気孔、９０…多孔性フィルム、１００…試料容器、１０２…空間、１０４…空間、２００…試料容器、３００…試料容器、４００…試料容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】