JP2003090810A - 蛍光ｘ線分析用点滴フイルムおよび蛍光ｘ線分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光Ｘ線分析の感度を高めることができる蛍
光Ｘ線分析用の点滴フイルムを提供する。 【解決手段】 本発明の点滴フイルムは、厚さ０．５μ
ｍのポリプロピレンフイルム上に、直径２ｍｍの領域に
てカーボン蒸着膜３を施したものである。この点滴フイ
ルム１は上記ポリプロピレンフイルム上に、直径２ｍｍ
の孔を有するマスクを載せ、その上面からカーボン蒸着
膜３を蒸着した後、マスクを取り外すことにより容易に
製作することができる。そして、このようにして製作し
た点滴フイルム１のカーボン蒸着膜３に、溶液試料Ｓを
点滴した後乾燥させてから蛍光Ｘ線分析を行う。したが
って溶液試料Ｓはカーボン蒸着膜３に凝縮し２次Ｘ線で
ある蛍光Ｘ線の発生が良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光Ｘ線分析用点
滴フイルムに関するものである。さらに詳しくは蛍光Ｘ
線分析の精度を高めるに有益な蛍光Ｘ線分析用点滴フイ
ルムおよびそのような点滴フイルムを使用する蛍光Ｘ線
分析方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光Ｘ線分析は、Ｘ線を試料に照射し、
そのとき試料から発生する２次Ｘ線の一種である蛍光Ｘ
線について、そのエネルギーを解析することで試料を構
成している含有元素を知ることができ（定性分析）、ま
た蛍光Ｘ線の強度を測定することで試料の含有元素の量
を知ることができる分析（定量分析）で、試料の前処理
が簡単であること、分析操作が簡単で分析のための所要
時間も短く、分析精度が良好であること等から鉄鋼、ガ
ラス、セメント、食品等の材料分野における研究、品質
管理等のための分析に広く利用される。

【０００３】この蛍光Ｘ線分析においては、分析を行う
試料の前処理すなわち調製が重要な事項となっている。
すなわち、この前処理は分析を行う場合の操作時間のみ
ならず、分析の精度に大きな影響を与える重要な作業で
ある。この前処理は試料が固体の場合と粉体の場合ある
いは液体の場合それぞれ異なるが、特に液体の場合で
は、従来より液体そのままを測定容器に移すかあるいは
試料をろ紙またはメンブレンフィルター等に点滴して乾
燥する等の前処理方法が行われている。

【０００４】まず第１の方法としては、ろ紙点滴法を挙
げることができる。この方法は溶液試料に直接Ｘ線を照
射しない方法として開発されたもので、図１０に示すよ
うに溶液試料ＳをシリンジＣＧにてろ紙ＦＰ上に点滴
し、そして図１１に示すように乾燥させて定着させた後
にこのろ紙ＦＰの試料ＳＡ部にＸ線を照射するものであ
る。このろ紙法は支持担体にろ紙ＦＰを固定保持する形
式が多く、特に支持体は中央に開口形成したリング状支
持担体ＳＬにろ紙を保持させたものが使用されている。

【０００５】第２の前処理方法としては、金属点滴法を
挙げることができる。この方法は溶液試料の一定量を金
属板または金属箔上に点滴し、点滴した液滴を乾燥させ
て使用するものである。点滴した液滴を乾燥過程で金属
板等に固着させることにより液滴成分の損失を低下させ
分析精度を高めることができる方法である。さらに、第
３の前処理方法としては、極薄フイルム法を挙げること
ができる。この方法は極めて薄いフイルム、たとえば１
μｍ以下、具体的には０．５μｍのフイルムに溶液試料
を点滴し、この溶液試料を乾燥させてＸ線を照射する方
法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように蛍
光Ｘ線分析における試料の前処理方法には種々の方法が
あるが、蛍光Ｘ線分析上いろいろ問題点を有している。
すなわち、まずろ紙点適法であるが、この方法に使用す
るろ紙ＦＰは数１００μｍと厚いものである。したがっ
て溶液試料が厚い層を呈し、その状態でＸ線を照射する
ため発生する２次Ｘ線としての蛍光Ｘ線のバックグラウ
ンド（散乱Ｘ線）が大きくなり、たとえばチタニウム
（Ｔｉ）以上の重元素で数１０ｐｐｍ程度の検出感度と
なり、Ｎａ、Ｍｇなどの軽元素の場合は％オーダの検出
感度となり、分析精度は低い。すなわち、検出器からの
検出データを分析した結果は図１２に示すグラフのとお
り、バックグラウンドが大きく試料の構成成分が鮮明に
なっていない状況にある。なお、この検出データのグラ
フにおける縦軸は蛍光Ｘ線の強度であり、横軸はエネル
ギーを示している。

【０００７】つぎに金属点滴法の場合は、溶液試料の成
分に点滴するベースの金属成分が含まれる場合には分析
ができないという問題がある。あるいは同じ金属の場
合、２次Ｘ線の発生の妨害となる場合もある。したがっ
て適正な分析ができないという問題を有している。さら
に極薄フイルム法であるが、上記したろ紙点滴法や金属
点滴法のような問題はないものの、溶液試料の点滴を極
小な領域に行うことが困難である。したがって、複数の
試料を多数点滴し、同時的に分析を行うというようなこ
とは不可能である。本発明はこれら従来における問題点
を解決する蛍光Ｘ線分析のための前処理である点滴フイ
ルム等を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明が提供する蛍光Ｘ
線分析用の点滴フイルムは、上記課題を解決するため
に、ポリマーフイルム上の領域に、カーボン蒸着膜を形
成したものである。このカーボン蒸着膜に点滴するよう
にすれば溶液が広がらず小さい領域への点滴となる。ポ
リマーフイルムとしては、ポリプロピレンフイルムやポ
リイミドフイルム等が適用される。また、蒸着膜として
は、カーボン蒸着膜以外に金蒸着膜やアルミニウム蒸着
膜等を形成することもできる。

【０００９】さらに本発明は、このようにして製作した
点滴フイルムのカーボン蒸着膜等に、溶液試料を点滴し
た後乾燥させてから蛍光Ｘ線分析を行うようにした蛍光
Ｘ線分析方法である。したがって溶液試料はカーボン蒸
着膜に凝縮し２次Ｘ線である蛍光Ｘ線の発生が良好とな
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明が提供する蛍光Ｘ線分
析用の点滴フイルムおよびその作成方法等を図面にした
がって説明する。以下の説明では、代表的な例として、
フイルムはポリプロピレンフイルムを使用し、カーボン
蒸着膜を形成する例を説明する。まず、点滴フイルム１
を作成するについては、図１に示すように円形（円盤
状）に形成する。このポリプロピレンフイルムＦは極め
て薄く０．５μｍに製作されているものを使用する。た
だ図面上は厚さを有することからそれを示すべく厚さを
示して描かれている。図１から図３は本発明による点滴
フイルム１の作成工程を示している。

【００１１】すなわち、まず第１工程として、図１に示
すようにポリプロピレンフイルムから切り取った円形フ
イルム１Ｇの上に直径２ｍｍの孔２Ｈが穿設されたマス
ク２を載せる。つぎに第２工程として、図１に示す状態
において図示していないカーボン蒸着装置内に設置し
て、上面からカーボン蒸着膜を蒸着する。そして蒸着装
置内から取り出した後マスク２を取り外す。すると図２
に示すとおり、円形フイルム１Ｇの中央部（マスク２の
位置）にのみカーボン蒸着膜が蒸着され付着された点滴
フイルム１ができあがる。

【００１２】この点滴フイルム１は実際の蛍光Ｘ線分析
に適用されるために図３に示すとおり環状の支持枠４に
張架され、点滴フイルム体１Ｓとして完成する。ポリプ
ロピレンフイルムは極薄に成形できるものであるが、本
発明のフイルムとしてはカーボン蒸着膜３が成膜できる
厚さとして０．５μｍから０．６μｍが限界であるとい
う条件がある。他方、この点滴フイルム１は点滴した試
料を上面からも下面からもＸ線照射して分析することが
できる。この下面照射するとき、点滴支持面を最大限極
薄のものとすることが望まれるという条件がある。この
両者の条件を有機的に結合させる観点から、本発明の点
滴フイルム１としてのポリプロピレンフイルムすなわち
円形フイルム１Ｇはその厚さが０．５〜０．６μｍが望
まれるところである。

【００１３】カーボン蒸着膜３については、カーボン
（Ｃ）は本来Ｘ線では感度が低いものであり、したがっ
てこの蒸着によるカーボン蒸着膜３が２次Ｘ線である蛍
光Ｘ線の発生に支障となることはない。本発明はこの点
に注目しカーボン蒸着膜３をしかも小領域にて形成した
ものである。

【００１４】さて、このような点滴フイルム１あるいは
点滴フイルム体１Ｓを用いて蛍光Ｘ線分析を行う場合
は、図４から図７に示すような順序にて行う。これは蛍
光Ｘ線分析のための試料調整（前処理）であり、すなわ
ち点滴フイルム法である。まず第１のステップは図４に
示すように溶液試料Ｓをシリンジ５にて点滴フイルム体
１Ｓのカーボン蒸着膜３部位に点滴する。点滴された溶
液試料Ｓは図５に示す状態となる。つぎにこの点滴フイ
ルム体１Ｓ全体を乾燥させる。乾燥はヒータ等で包囲し
た加熱器にて行う。この乾燥が進行すると図６に示すよ
うに溶液試料Ｓは凝縮する。そして最終的には図７に示
すとおり溶液試料Ｓはカーボン蒸着膜３に凝縮され、試
料ＳＡとなる。

【００１５】こうして前処理としての溶液試料Ｓの点滴
フイルム法が終了したものを蛍光Ｘ線分析機（図示せ
ず）に設置することにより分析が行われる。この場合、
試料はカーボン蒸着膜３に集結されているため、Ｘ線を
照射できすなわち１次Ｘ線を絞って励起効率を上げるこ
とができる。したがって分析機の検出器（図示せず）か
らすると点光源の状況を呈し輝度が高く検出感度が向上
する。

【００１６】通常検出器における検出下限はバックグラ
ウンド強度の平方根に比例し、ネット強度に反比例する
から、検出感度が向上するのである。したがって、図８
の分析データのグラフに示すように感度よくバックグラ
ウンドが小さくてＳ／Ｎ比が良く試料の構成成分が明確
にあらわれている。この図８は前述した従来における検
出分析データのグラフと同様縦軸は蛍光Ｘ線の強度を示
し、横軸はエネルギーを示している。

【００１７】なお、図９は点滴フイルム体１Ｓに凝縮し
た溶液試料をポリプロピレンフイルムの表面からＸ線
（１次Ｘ線）を照射する方式のエネルギー分散形蛍光Ｘ
線分析装置（ＥＤＸ蛍光Ｘ線分析装置）の例を示してい
る。図示例ではＸ線管６からの一次Ｘ線Ｘが絞り器７に
て絞られて試料ＳＡに照射され、試料から発生する蛍光
Ｘ線Ｕが半導体検出器８にて検出される例で、半導体検
出器８からの出力信号はマルチチャンネルアナライザ９
にて分析されるようになっている。なお、裏面照射方式
も考えられ、軽元素に対する検出感度がやや劣るが分析
は可能である。また、溶液試料の標準値を示すと次の表
１に示すとおりである。

【表１】

【００１８】本発明が提供する蛍光Ｘ線分析用の点滴フ
イルムおよびその作成方法等の特徴は以上詳述したとお
りであるが、上述したとおり、フイルムの材質や蒸着膜
の材質については、上記に限定されない。すなわち、フ
イルムの材質についてポリマーフイルムとしては、ポリ
プロピレンフイルムの他にポリイミドフイルムも薄いフ
イルムとして制作でき本発明に適用可能である。また、
蒸着膜の材質については、これら極薄状フイルムに容易
に蒸着できる材料としてカーボン以外に金とかアルミニ
ウムがあり、これらの材料による蒸着膜も本発明におい
ては適用可能である。ただ、金とかアルミニウムによる
蒸着膜の場合は、これら材質の成分分析を犠牲にしなけ
ればならないという点がある。

【００１９】つぎに、カーボン蒸着膜３等の形成につい
て、その直径を「約２ｍｍ」と特定した点であるが、こ
れは１次Ｘ線の照射を行う場合、試料領域が点状では励
起効率が悪く、一定の面積を有するようにすることで励
起を確実ならしめる必要があること、他方点滴操作がシ
リンジ５などにて行われる実情からして２ｍｍ以下は実
際的でなく実用的に使用し得ないこと、さらには領域が
大きすぎると点滴する溶液試料Ｓの凝縮が均一でなく、
蛍光Ｘ線の発生が不均一、不安定となること、および点
滴個数を増やして多種類の試料についての同時的分析を
行う場合、点滴フイルム１のスペースが大形化するなど
の問題を有すること、これらの条件によるものである。
ただ「直径約２ｍｍ」の範囲には２ｍｍを中心に若干の
幅を有するもので、たとえば２．４ｍｍ以下１．６ｍｍ
以上も前記条件の趣旨からして含まれると解する。

【００２０】さらに実際に分析するための蛍光Ｘ線分析
装置についても、上記のＥＤＸ蛍光Ｘ線分析装置にのみ
適用されるものではなく、波長分散形蛍光Ｘ線分析装置
（ＷＤＸ蛍光Ｘ線分析装置）にも適用可能である。さら
にＸ線（１次Ｘ線）の照射方向を上方から行う方式と下
方から行う方式の装置がありこの両者に適用可能であ
る。さらにこれら蛍光Ｘ線分析装置に本発明の点滴フイ
ルム１を設置するために、点滴フイルム体１Ｓを形成す
るのが望ましいが、この点についても図示例のような支
持枠４に限定されるものではない。支持枠４を特に設け
ない形とすることもできる。本発明はこれらすべての変
形実施例を包含するものである。

【００２１】

【発明の効果】本発明が提供する蛍光Ｘ線分析用の点滴
フイルムおよび蛍光Ｘ線分析方法は以上詳述したとおり
であるから、溶液試料の前処理すなわち点滴部分が２ｍ
ｍと小さく小領域なので、複数の試料を同一のフイルム
上に点滴でき、すなわち多点点滴でき、この面での作業
効率を高めると同時に同時分析を可能にして、分析作業
効率をも高める。点滴される溶液試料も点滴フイルム上
を無制限に広がることなく、カーボン蒸着膜等の領域に
凝縮され励起効率を高めることができ、分析精度を著し
く向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による点滴フイルムの製造過程を示す図
である。

【図２】本発明による点滴フイルムの外観を示す図であ
る。

【図３】本発明による点滴フイルム体の断面を示す図で
ある。

【図４】本発明による点滴フイルム体に対して溶液試料
の点滴を行う状態を示す図である。

【図５】本発明による点滴フイルム体に溶液試料を点滴
した状態を示す断面図である。

【図６】本発明による点滴フイルム体に溶液試料を点滴
した状態を示す断面図である。

【図７】本発明による点滴フイルム体に溶液試料が点滴
され乾燥により凝縮した状態を示す断面図である。

【図８】本発明による点滴フイルムを使用した蛍光Ｘ線
分析による結果のデータを示す図である。

【図９】本発明による点滴フイルムを使用する蛍光Ｘ線
分析の構成を示す概略図である。

【図１０】従来における点滴ろ紙に対して溶液試料を点
滴している状態を示す図である。

【図１１】従来における点滴ろ紙に溶液試料を点滴した
状態を示す図である。

【図１２】従来における点滴ろ紙を使用した蛍光Ｘ線分
析の結果によるデータを示す図である。

【符号の説明】

１…点滴フイルム １Ｇ…ポリプロピレンの円形フイルム １Ｓ…点滴フイルム体 ２…マスク ２Ｈ…孔 ３…カーボン蒸着膜 ４…支持枠 Ｓ…溶液試料 ５…シリンジ ６…Ｘ線管 ７…絞り器 ８…半導体検出器 Ｆ…ポリプロピレンフイルム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリマーフイルム上の部分領域に液体試
   料を点滴するための蒸着膜を形成したことを特徴とする
   蛍光Ｘ線分析用点滴フイルム。
2. 【請求項２】 前記蒸着膜はカーボン蒸着膜または金属
   蒸着膜またはアルミニウム蒸着膜のいずれか一つである
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光Ｘ線分析用点滴フ
   イルム。
3. 【請求項３】 前記ポリマーフイルムはポリプロピレン
   フイルムまたはポリイミドフイルムであることを特徴と
   する請求項１または２記載の蛍光Ｘ線分析用点滴フイル
   ム。
4. 【請求項４】 前記蒸着膜の大きさは直径約２ｍｍであ
   ることを特徴とする請求項１ないし３記載の蛍光Ｘ線分
   析用点滴フイルム。
5. 【請求項５】 請求項１から４に記載された蛍光Ｘ線分
   析用点滴フイルムの蒸着膜が形成された部位に、溶液試
   料を点滴した後乾燥させ、この蒸着膜の部位にＸ線を照
   射して発生する蛍光Ｘ線を解析することにより前記溶液
   試料に含まれる成分を測定することを特徴とする蛍光Ｘ
   線分析方法。