CN115867793A - 荧光x射线分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括X射线源、检测器以及铁制的试样室并且试样室的内部表面的至少一部分被由源自熔融铝的铝构成的层包覆的荧光X射线分析装置、以及包括X射线源、检测器以及铁制的试样室并且试样室的内部表面的大致整个表面被由源自熔融铝的铝构成的层包覆的荧光X射线分析装置，该X射线源用于对试样照射X射线，该检测器用于检测通过X射线的照射而从试样放出的荧光X射线，该铁制的试样室用于收纳试样。

Description

荧光X射线分析装置

技术领域

本发明涉及一种荧光X射线分析装置。

背景技术

荧光X射线分析装置通过对固体试样、粉末试样或液体试样照射初级X射线并检测由初级X射线激发而放出的荧光X射线，来进行该试样中含有的元素的定性或定量分析。现今，荧光X射线分析装置被广泛地用作有用的分析装置，其分析对象涉及金属领域至食品领域的多方面领域。

图3是示出以往的一般荧光X射线分析装置的构成的概要图。荧光X射线分析装置101具备：试样室20，用于在其内部配置试样S；以及装置壳体60，在其内部配置有X射线源10和检测器30。

试样室20具有四边形板状的试样基座21、以及具有四边形板状的上表面的方柱形状的上部腔室22。在试样基座21的中央部形成有圆形状的开口21a。以使上部腔室22的一个侧壁的下表面与试样基座21的上表面侧的一边成为轴的方式能够相对于试样基座21旋转地安装上部腔室22。而且，上部腔室22的内部与真空泵(未图示)连接，使得能够被真空泵排气为真空。根据这样的试样室20，能够通过打开上部腔室22来以试样S的分析面堵塞开口21a的方式配置试样S，能够在配置了试样S后关闭上部腔室22并将上部腔室22的内部排气为真空。

装置壳体60是具有四边形板状的下表面的方柱形状，试样基座21的下表面侧的周缘部被安装在方柱形状的侧壁的上表面。而且，在装置壳体60的内部配置有X射线源10和检测器30。

X射线源10例如为点聚集的X射线管，具有壳体，在壳体的内部配置有作为阳极的靶(未图示)和作为阴极的灯丝(未图示)。由此，通过对靶施加高电压并且对灯丝施加低电压，来使从灯丝放射出的热电子撞击靶的端面，由此射出在靶的端面产生的初级X射线。

X射线源10被固定安装于试样基座21的开口21a的左下方，构成为使从X射线源10射出的初级X射线以入射角θ入射到开口21a中。因此，由于试样S的分析面以堵塞开口21a的方式抵接，由此试样S的分析面被初级X射线以入射角θ照射。

检测器30例如具有形成有导入窗的壳体，在壳体的内部配置有检测荧光X射线的检测元件(半导体元件)。而且，检测器30被固定安装于试样基座21的开口21a的右下方，构成为使在试样S的分析面产生的荧光X射线入射到导入窗。因此，当试样S的分析面被初级X射线照射时，检测器30检测在试样S的分析面产生的荧光X射线。

在X射线分析装置101中，为了降低使用者被透过了试样S的X射线辐射的风险，将试样S收纳于试样室20内。构成试样室20的试样基座21及上部腔室22由屏蔽材料形成。即，试样室20由屏蔽材料形成。作为屏蔽材料，在日本特开2011-022163号公报(专利文献1)中示出了例如使用厚度3.2mm的铁。图4示出了铁的厚度与X射线透射率的关系。参照图4，在使用厚度15mm的铁作为屏蔽材料的情况下，透过试样室20的管电压50kV的X射线衰减10位数，大幅降低使用者被X射线辐射的风险。另外，在一般使用铁作为试样室20的屏蔽材料的情况下，作为防锈对策，对铁实施镀镍。作为与利用镍进行的铁的防锈加工有关的专利文献，例如有日本特开2004-197151号公报(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-022163号公报

专利文献2：日本特开2004-197151号公报

发明内容

发明要解决的问题

在具有对铁制的试样室20的内部表面实施镀镍的构造的情况下，在透过了试样S的X射线照到了试样基座21或上部腔室22时，会产生镍的荧光X射线(Ni-K：7478eV)。这样的镍的荧光X射线能够与在试样S的分析面产生的荧光X射线一起被检测器30检测。因此，存在对荧光X射线分析结果造成不良影响的担忧。另外，即使在不对铁制的试样室20的内部表面实施镀镍的情况下，在透过了试样S的X射线照到了试样室20的试样基座21或上部腔室22时，也会产生铁的荧光X射线(FE-K：6403eV)。这样的铁的荧光X射线也能够与在试样S的分析面产生的荧光X射线一起被检测器30检测。因此，存在对荧光X射线分析结果造成不良影响的担忧。

以下，透过了试样S的X射线照到试样室20的试样基座21或上部腔室22而产生的镍的荧光X射线也被记为“源自镍的杂质射线”，透过了试样S的X射线照到试样室20的试样基座21或上部腔室22而产生的铁的荧光X射线也被记为“源自铁的杂质射线”。

镍能够成为荧光X射线分析装置101的分析对象。例如，在试样S为医药用品、食品、化学药品等的情况下，能够以测定试样S的杂质为目的来进行镍的微量分析。在这样的情况下，认为源自镍的杂质射线对于试样S中的镍的微量分析而言成为很大的妨碍。

另外，近年来利用荧光X射线分析装置的微量(ppm级)分析的需求高涨。为了进行微量分析，需要准备ppm级的标准试样。在这样的标准试样的调制中一般使用盐酸等酸溶剂。在对包含酸溶剂的标准试样进行荧光X射线分析时，酸溶剂挥发。挥发的酸溶剂侵蚀被实施于铁制的试样室20的内部表面的镀镍。其结果，虽然不会对分析的性能本身造成影响，但还存在在试样室20的内部表面产生黑渍而损害荧光X射线分析装置的美观度这样的问题。

本发明的目的在于，在包括铁制的试样室的荧光X射线分析装置中，降低源自镍的杂质射线及源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响，并抑制因酸溶剂引起的试样室内部表面处的黑渍的产生。

用于解决问题的方案

本发明提供以下所示的荧光X射线分析装置。

[1]一种荧光X射线分析装置，包括：X射线源，其用于对试样照射X射线；检测器，其用于检测通过X射线的照射而从试样放出的荧光X射线；以及铁制的试样室，其用于收纳试样，其中，试样室的内部表面的至少一部分被由源自熔融铝的铝构成的层包覆。由此，能够降低源自镍的杂质射线及源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响。还能够抑制因酸溶剂引起的试样室内部表面处的黑渍的产生。

[2]根据[1]所述的荧光X射线分析装置，其中，试样室的内部表面的大致整个表面被由源自熔融铝的铝构成的层包覆。由此，能够更充分地降低源自镍的杂质射线及源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

[3]根据[1]或[2]所述的荧光X射线分析装置，其中，在由源自熔融铝的铝构成的层上还具有包覆层，包覆层是用于使铝的荧光X射线衰减的层。由此，还能够降低源自铝的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

[4]根据[3]所述的荧光X射线分析装置，其中，包覆层是由碳构成的层。由此，能够更充分地降低源自铝的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

发明的效果

根据本发明，能够在包括铁制的试样室的荧光X射线分析装置中，降低源自镍的杂质射线及源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响，并且抑制因酸溶剂引起的试样室内部表面处的黑渍的产生。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的荧光X射线分析装置的一例的概要图。

图2是示出本发明所涉及的荧光X射线分析装置的另一例的概要图。

图3是示出以往的荧光X射线分析装置的一例的概要图。

图4是示出铁的厚度与X射线透射率的关系的图。

图5是示出由源自熔融铝的铝构成的层的厚度与X射线透射率的关系的图。

图6是示出由碳构成的层的厚度与X射线透射率的关系的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于它们。在此，本说明书中“A～B”这样的形式的记述是指范围的上限和下限(即A以上且B以下)，在A中没有单位的记载而仅在B中记载有单位的情况下，A的单位与B的单位相同。

<荧光X射线分析装置>

图1是示出本发明的实施方式所涉及的荧光X射线分析装置的一例的概要图。此外，对于与上述的以往的荧光X射线分析装置101相同的构成，标注相同的参照附图标记。

本发明所涉及的荧光X射线分析装置1包括：X射线源10，其用于对试样S照射X射线；检测器30，其用于检测通过X射线的照射而从试样S放出的荧光X射线；以及铁制的试样室20，其用于收纳试样S。试样室20的内部表面的至少一部分被由源自熔融铝的铝构成的层40包覆。未对试样室20的内部表面实施镀镍。以下，“由源自熔融铝的铝构成的层40”也被记为“熔融铝层40”。

在本发明所涉及的荧光X射线分析装置1中，未对铁制的试样室20的内部表面实施镀镍。因此，认为不会产生源自镍的杂质射线。即，在本发明所涉及的荧光X射线分析装置1中，源自镍的杂质射线的产生被抑制，能够降低源自镍的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

在本发明所涉及的荧光X射线分析装置1中，铁制的试样室20的内部表面的至少一部分被熔融铝层40包覆。从X射线源10产生的X射线透过熔融铝层40而到达试样室20的试样基座21或上部腔室22。作为结果，产生源自铁的杂质射线。

在此，如图5所示，熔融铝层40使源自铁的杂质射线衰减。例如图1所示，在上部腔室22的内部表面被熔融铝层40包覆的情况下，认为从铁制的上部腔室22产生的源自铁的杂质射线在透过包覆于上部腔室22的熔融铝层40时衰减。即，在本发明所涉及的荧光X射线分析装置1中，源自铁的杂质射线的产生被抑制，因此，能够降低源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

熔融铝层40包覆铁制的试样室20的内部表面的至少一部分。由此，如上所述，能够降低源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响。熔融铝层40可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约10％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约20％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约30％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约40％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约50％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约60％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约70％，也可以包覆铁制的试样室20的内部表面的约80％，也可以包覆试样室20的内部表面的大致整个表面。在本说明书中，“包覆试样室20的内部表面的大致整个表面”表示试样室20的内部表面的90％以上的表面被包覆的状态。通过增大被熔融铝层40包覆的试样室20的内部表面的比例，从而所产生的源自铁的杂质射线被熔融铝层40显著地衰减，因此能够显著地降低源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响。

熔融铝层40的耐蚀性比镀镍的耐蚀性优越。因此，由于铁制的试样室20的内部表面的至少一部分被熔融铝层40包覆，因此能够期待因酸溶剂引起的试样室20的内部表面处的黑渍的产生被抑制。在试样室20的内部表面的大致整个表面被熔融铝层40包覆的情况下，能够期待因酸溶剂引起的试样室20的黑渍的产生被显著地抑制。

即，在本发明所涉及的荧光X射线分析装置1中，降低源自镍的杂质射线及源自铁的杂质射线对荧光X射线分析的影响，还抑制因酸溶剂引起的试样室20的内部表面处的黑渍的产生。

《熔融铝层》

熔融铝层40是由源自熔融铝的铝构成的层。熔融铝层40例如能够通过以下所示的(1)～(4)的工序形成。

(1)准备作为铁制的试样室20的母材的纯钢铁。

(2)对该纯钢铁进行助熔(flux)处理作为预处理。

(3)准备保持在熔点(约660℃)以上的熔融铝熔液。

(4)将经过助熔处理后的该纯钢铁在该熔融铝熔液中浸渍几分钟。

这样，能够利用熔融铝层包覆钢铁的表面。认为会在熔融铝层的最表面形成钝化的氧化覆膜。能够期待通过这样的氧化覆膜来抑制因酸溶剂引起的黑渍的产生。

熔融铝层40的厚度并无特别限制，优选的是，能够获得由于施加熔融铝层40取代实施镀镍而产生的良好的效果(即，比铁制的试样室具有对其内部表面实施了镀镍的构造的情况下能够获得的源自铁的杂质射线的衰减效果更大的衰减效果)的厚度。上述镀镍的厚度通常为5μm～15μm，认为根据该厚度而能够使源自铁的杂质射线衰减至30％～67％。因而，熔融铝层40优选具有能够使源自铁的杂质射线衰减至小于30％的厚度。

例如，根据图5，在熔融铝层40的厚度例如为50μm的情况下，透过了熔融铝层40的源自铁的杂质射线相较于透过熔融铝层40前的源自铁的杂质射线而言被衰减至约17.0％，因此是优选的。在熔融铝层40的厚度例如为100μm的情况下，透过了熔融铝层40的源自铁的杂质射线相较于透过熔融铝层40前的源自铁的杂质射线而言被衰减至约8.5％，因此是更优选的。在熔融铝层40的厚度例如为200μm的情况下，透过了熔融铝层40的源自铁的杂质射线相较于透过熔融铝层40前的源自铁的杂质射线而言被衰减至约0.8％，因此是进一步优选的。另一方面，若熔融铝层40的厚度小于25μm，则源自铁的杂质射线的衰减有可能尚有改善的余地。在熔融铝层40的厚度超过1000μm的情况下，有可能熔融铝层40的形成本身变得困难。在该情况下，在上述(4)中，取代将经过助熔处理后的纯钢铁在熔融铝熔液中浸渍几分钟，而进行对上述钢铁进行铝铸造等其它手段有时是合理的。因而，例如熔融铝层40的厚度能够为25μm以上且小于1000μm。

此外，由于从X射线源10产生的X射线照到熔融铝层40，因此产生铝的荧光X射线(Al-K：1486eV)。然而，认为这样的铝的荧光X射线对荧光X射线分析结果造成的影响有限。这是因为：铝的荧光X射线的能量通常与在荧光X射线分析装置中成为分析对象的元素的能量大为不同。以下，“铝的荧光X射线”也被记为“源自铝的杂质射线”。

《包覆层》

参照图2，也可以在熔融铝层40上还具有包覆层50。包覆层50是使源自铝的杂质射线衰减的层。认为从熔融铝层40产生的源自铝的杂质射线在透过配置于熔融铝层40上的包覆层50时被衰减。由此，能够期待源自铝的杂质射线对荧光X射线分析的影响被显著地降低。

关于构成包覆层50的材料，只要使源自铝的杂质射线衰减，并且该材料本身不产生成为荧光X射线分析的阻碍的荧光X射线，并且即使在熔融铝层40的形状例如为自由曲面等复杂形状的情况下也能够配置于熔融铝层40上，则无特别限制。例如包覆层50可以为由碳、氮化硼(BN)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等构成的层。

包覆层50优选为由碳构成的层。如图6所示，在由碳构成的包覆层50的厚度为50μm的情况下，透过了包覆层50的源自铝的杂质射线相较于透过包覆层50前的源自铝的杂质射线而言被衰减至约0.04％。由此，显著地降低源自铝的杂质射线对荧光X射线分析的影响。此外，认为即使在包覆层50是由BN、聚酰亚胺或PMMA构成的层的情况下，也使源自铝的杂质射线与由碳构成的包覆层50同等程度地衰减。

在此，本发明所涉及的荧光X射线分析装置优选在上述试样室的内部表面与由源自熔融铝的铝构成的层之间具有由构成试样室的材料(例如铁)和铝构成的合金层。该合金层中的构成试样室的材料与铝优选具有5：1～1：5的组成比率，更优选具有2：1～1：2的组成比率，最优选具有1：1的组成比率。

在该情况下，荧光X射线分析装置具有在上述试样室的内部表面上设置有试样室的内部表面侧的合金层和上述合金层上的铝层作为熔融铝层的层构造。上述熔融铝层优选具有能够使源自铁的杂质射线衰减至小于30％的厚度，例如能够使上述合金层与铝层的合计厚度为25μm以上且小于1000μm。并且，在熔融铝层具备上述合金层及铝层的情况下，上述铝层优选为12.5μm～500μm，更优选为25μm～200μm，进一步优选为50μm～100μm。

应认为本次公开的实施方式及实施例在所有方面均为例示而非限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，而非由上述的实施方式及实施例表示，意图包括与权利要求书同等的意思及范围内的所有变更。

附图标记说明

1、101：荧光X射线分析装置；10：X射线源；20：试样室；21：试样基座；22：上部腔室；30：检测器；40：熔融铝层；50：包覆层；60：装置壳体；21a：开口；S：试样。

Claims (4)

1.一种荧光X射线分析装置，包括：

X射线源，其用于对试样照射X射线；

检测器，其用于检测通过所述X射线的照射而从所述试样放出的荧光X射线；以及

铁制的试样室，其用于收纳所述试样，

其中，所述试样室的内部表面的至少一部分被由源自熔融铝的铝构成的层包覆。

2.根据权利要求1所述的荧光X射线分析装置，其中，

所述试样室的内部表面的大致整个表面被所述由源自熔融铝的铝构成的层包覆。

3.根据权利要求1或2所述的荧光X射线分析装置，其中，

在所述由源自熔融铝的铝构成的层上还具有包覆层，

所述包覆层是用于使铝的荧光X射线衰减的层。

4.根据权利要求3所述的荧光X射线分析装置，其中，

所述包覆层是由碳构成的层。

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