JP2004245745A

JP2004245745A - Sample container

Info

Publication number: JP2004245745A
Application number: JP2003037368A
Authority: JP
Inventors: Takeru Suzuki; 長鈴木; Yasuyuki Yamamoto; 恭之山本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP4166099B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample container which enables highly accurate analysis of a sample in an X-ray analysis. <P>SOLUTION: The sample container is constituted of an element other than those which are considered to be objects of a fluorescent X-ray analysis in general and a mask 60 is made of a carbonaceous material or a polymer material such as polybenzimidazole which is a radiation-resistant macromolecule not undergoing decomposition even in the case of irradiation with a primary X-ray. Differently from a conventional mask 60 made of a metal or an alloy other than the carbonaceous material or the polymer material, even when the mask 60 which is not the object of analysis is irradiated with the primary X-ray or fluorescent X-ray, the element in the mask 60 is prevented from emitting an unnecessary fluorescent X-ray which can cause a big error on the result of analysis. Thus, detection of the fluorescent X-ray as the object of analysis emitted from the element in the sample becomes easy, and the error included in the result of analysis becomes small. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蛍光Ｘ線分析などのＸ線分析において試料を固定するために使用される試料容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、試料中に含まれている元素の定性や定量を行うために、蛍光Ｘ線分析が利用されている。この蛍光Ｘ線分析は、励起用のＸ線（一次Ｘ線）を照射した際に試料中の元素から発生する特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）を検出し、その蛍光Ｘ線の波長や強度に基づいて元素の定性や定量を行う分析手法である。この蛍光Ｘ線分析によれば、板状、薄膜状または粉末状の固体試料や液体試料などの各種態様の試料を分析することが可能である。
【０００３】
粉末状の固体試料を分析する際には、例えば、分析作業時に試料を取り扱いやすくし、かつ分析精度を高精度化するために、その試料を成形する場合が多い。この成形手法としては、例えば、試料をそのまま粉末成形したり、試料に結着剤を添加して成形したり、あるいは試料に４硼酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）などのガラス化剤を添加して融解させることによりビード（タブレット）状に成形する手法などが挙げられる。
【０００４】
上記のような成形品、ビード、および、板状や薄膜状の固体試料を分析する際には、例えば、試料容器（試料ホルダ）を使用して試料を固定する場合が多い。この試料容器は、例えば、試料を保持するための保持台と、試料の露出領域、すなわち一次Ｘ線の照射領域を確定するための開口を有するマスクと、このマスクに対して保持台を付勢させるためのスプリングとを含んで構成されている。このマスクは、例えば、ステンレス、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）などの金属や、金（Ａｕ）めっきが施された鉄または黄銅などの合金により構成されている。
【０００５】
なお、試料容器に関しては、例えば、マスクを自動的に装着することにより、蛍光Ｘ線分析を自動化することが可能な技法（例えば、特許文献１参照。）や、マスクの径を正確に判別することにより、Ｘ線分析を正確に実施することが可能な技法（例えば、特許文献２参照。）などが既に知られている。
【０００６】
【特許文献１】
実開平６−０５８３５０号公報
【特許文献２】
特開平８−１８４５７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蛍光Ｘ線分析において試料を高精度に分析するためには、例えば、試料中の元素から発生した蛍光Ｘ線のみを選択的に検出する必要がある。しかしながら、従来の試料容器を使用して蛍光Ｘ線分析を行った場合には、以下の理由により、試料中の元素から発生した蛍光Ｘ線のみを選択的に検出することが困難なため、試料を高精度に分析することが困難であるという問題があった。
【０００８】
すなわち、蛍光Ｘ線分析を行う際には、マスクに設けられた開口を通じて、分析対象である試料のみに対して一次Ｘ線を選択的に照射するのが好ましいが、例えば、一次Ｘ線が絞りきれずにマスクにまで照射されたり、あるいは試料中の元素から発生した蛍光Ｘ線がマスクに照射されると、分析対象外であるマスク中の元素から不要な蛍光Ｘ線が発生する場合がある。この場合には、試料中の元素から発生した検出対象の蛍光Ｘ線と不要な蛍光Ｘ線とが混在すると、その検出対象の蛍光Ｘ線のみを選択的に検出することが困難になり、不要な蛍光Ｘ線の存在に起因して分析結果に誤差が含まれることとなるため、試料を高精度に分析することが困難になるのである。
【０００９】
特に、上記した試料の分析困難性に関する問題は、試料中に含まれている元素と同一の元素によりマスクが構成されている場合に深刻となる。具体的には、例えば、試料として鉄を分析するために、ステンレス製のマスクを使用する場合などである。この場合には、例えば、鉄を含まないチタン製のマスクを使用した上で、チタン元素を除いて分析結果を検討すればよいが、この対策は本質的な解決策とは言えない。なぜなら、試料によってはその試料中に本当にチタン元素が含まれているか否かは定かでないため、高精度な分析を実現し得るとは言い難いからである。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、Ｘ線分析において試料を高精度に分析することが可能な試料容器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る試料容器は、Ｘ線分析に使用されるものであり、試料を保持するための保持台と、試料の露出領域を画定するためのマスクとを備え、このマスクが高分子材料または炭素材料により構成されているようにしたものである。
【００１２】
本発明に係る試料容器では、マスクが高分子材料または炭素材料により構成されているため、マスクに一次Ｘ線や蛍光Ｘ線が照射されたとしても、そのマスク中の元素から分析結果に甚大な誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。なお、本発明で意味するところの「保持」とは、単に試料が保持台に載せられている場合も含み、その試料が必ずしも試料台に固定されている必要はない。
【００１３】
本発明では、マスクが、ポリベンゾイミダゾールにより構成されていることが好適である。ポリベンゾイミダゾールは耐放射線性が非常に高いため、一次Ｘ線に晒される分析作業においてマスクを複数回に渡って使用し得る。また、本発明では、マスクが、保持台と共に試料を挟み込んで固定するためのものであってもよい。また、本発明では、保持台が、高分子材料または炭素材料により構成されていることが好適である。これにより、分析結果に誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することがより抑制される。また、本発明では、保持台が、原子番号１４以下の金属、または、これらの金属の化合物により構成されていることが好適である。これにより、保持台以外の他の部材（例えば弾性部材等）が鉄やニッケルなどにより構成されている場合においても、その部材から放出される蛍光Ｘ線が保持台により遮蔽される。しかも、保持台自身から放出される蛍光Ｘ線は、強度が弱いため、マスクや試料により遮蔽される。また、本発明では、さらに、マスクに対して保持台を付勢させるための弾性部材を備え、その弾性部材が、高分子材料または炭素材料により構成されていることが好適である。これにより、弾性部材を利用して保持台とマスクとの間に試料が固定されると共に、この弾性部材から分析結果に誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る試料容器の構成について説明する。図１は試料容器の外観構成を表し、図２は図１に示した試料容器の断面構成を表している。なお、図１および図２では、試料容器を構成する一連の構成要素を見やすくするために、各構成要素間を離間させて示している。
【００１６】
この試料容器は、蛍光Ｘ線分析を行う際に、分析対象の試料Ｓを保持して固定するために使用されるものであり、主に、高さ方向に積み重ねられて試料容器を構成する複数の構成要素、すなわちホルダ１０と、盲板２０と、スプリング３０と、受け台４０と、容器蓋５０と、マスク６０とを含んで構成されている。
【００１７】
ホルダ１０は、試料容器の土台となる筒状の支持部材であり、例えば、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅、ジルコニウム、ニッケルまたは鉄などの金属や、金めっきが施された鉄または黄銅などの合金により構成されている。このホルダ１０の外周面には、複数の突起部１１が選択的に設けられている。
【００１８】
盲板２０は、スプリング３０を適便に配置する部材であり、例えば、鉄などの金属により構成されている。
【００１９】
スプリング３０は、上方のマスク６０に対して受け台４０を付勢させるための弾性部材である。このスプリング３０は、例えば、一端（上端）に向かって巻径が次第に小さくなる螺旋構造を有しており、ホルダ１０の構成材料と同様の材料により構成されている。
【００２０】
受け台４０は、試料Ｓを保持するための保持台である。この受け台４０は、例えば、貫通口が設けられた円盤状構造を有しており、ホルダ１０の構成材料と同様の材料により構成されている。この受け台４０の一方の面（上面）には、例えば、試料Ｓを保持するための窪み部４１が設けられており、他方の面（下面）には、例えば、スプリング３０の上端を嵌め込むための窪み部４２が設けられている。
【００２１】
容器蓋５０は、受け台４０により保持された試料Ｓを覆うための筒状の蓋部材であり、例えば、ホルダ１０の構成材料と同様の材料により構成されている。この容器蓋５０の内周面には、例えば、その内周面に沿って、ホルダ１０の突起部１１と嵌合することが可能な窪み部５１が設けられている。
【００２２】
マスク６０は、試料Ｓの露出領域、すなわち一次Ｘ線の照射領域を確定するための開口６１を有する円盤状のマスク部材であり、例えば、図示しない固定用のネジにより容器蓋５０に固定されている。特に、マスク６０は、例えば、受け台４０と共に試料Ｓを挟み込んで固定するための機能も有している。
【００２３】
このマスク６０は、高分子材料または炭素材料により構成されている。マスク６０を構成する高分子材料としては、例えば、一般的に蛍光Ｘ線分析の分析対象外である元素により構成されているものが好ましく、一次Ｘ線が照射された場合においても分解しないような耐放射線性の高いものがより好ましい。この種の高分子材料としては、例えば、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および窒素（Ｎ）により構成された耐放射線高分子であるポリベンゾイミダゾールが挙げられる。このポリベンゾイミダゾールの構造式は、図３に示した通りである。なお、マスク６０は、上記したポリベンゾイミダゾールの他、例えば、芳香族ポリイミド、芳香族ポリエーテル、液晶性高分子、ポリエチレン、または、ポリプロピレンなどにより構成される場合もある。
【００２４】
次に、図１および図２と図４とを参照して、試料容器の使用方法について説明する。図４は、試料容器の使用方法を説明するためのものであり、図２に示した一連の構成要素を組み立てた状態を表している。
【００２５】
試料容器を使用する際には、図１および図２に示した一連の構成要素を高さ方向に積み重ねて組み合わせることにより、図４に示したように試料Ｓを固定する。具体的には、ホルダ１０内に盲板２０とスプリング３０とを順に収納すると共に、図示しない固定用のネジを使用してマスク６０を容器蓋５０に固定したのち、まず、受け台４０の窪み部４１に試料Ｓを載せることにより、その受け台４０で試料Ｓを保持する。続いて、受け台４０の窪み部４２にスプリング３０の上端を嵌めこみ、そのスプリング３０で受け台４０を支持する。最後に、受け台４０が収納されるように容器蓋５０をホルダ１０に被せたのち、容器蓋５０の窪み部５１をホルダ１０の突起部１１と嵌合させることにより、ホルダ１０に対して容器蓋５０を固定する。これにより、スプリング３０の弾性力を利用して受け台４０がマスク６０に対して付勢されるため、その受け台４０により保持された試料Ｓがマスク６０の下面に当接して固定される。また、一次Ｘ線Ｌが照射されることとなる試料Ｓの露出面の範囲と高さが確定される。一次Ｘ線Ｌは、マスク６０の開口６１を通じて試料Ｓまで導かれる。
【００２６】
本実施の形態に係る試料容器では、高分子材料または炭素材料でマスク６０を構成したので、これら以外の金属や合金でマスクを構成していた従来の場合とは異なり、蛍光Ｘ線分析時に一次Ｘ線や蛍光Ｘ線がマスク６０に照射されたとしても、そのマスク６０中の元素から分析結果に甚大な誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。したがって、試料Ｓ中の元素から発生した検出対象の蛍光Ｘ線のみを選択的に検出しやすくなり、分析結果に含まれる誤差が小さくなるため、蛍光Ｘ線分析において固体の試料Ｓを高精度に分析することができる。
【００２７】
特に、本実施の形態では、一般的に蛍光Ｘ線分析の分析対象外である元素により構成されており、かつ一次Ｘ線が照射された場合においても分解しないような耐放射線性高分子であるポリベンゾイミダゾールでマスク６０を構成すれば、試料Ｓをより高精度かつ安定に分析することができる。なお、上記したように、ポリベンゾイミダゾールに代えて、芳香族ポリイミド、芳香族ポリエーテル、液晶性高分子、ポリエチレン、または、ポリプロピレンなどの高分子材料でマスク６０を構成することも可能であるが、これらの高分子材料は、蛍光Ｘ線分析の分析対象外である元素により構成されているものの、耐放射線性が十分でないため、分析作業を安定に行うことを望むのであれば、ポリベンゾイミダゾール、または、炭素材料でマスク６０を構成するのが好ましい。
【００２８】
また、本実施の形態では、上記したように、高分子材料または炭素材料により構成されたマスク６０を使用して高精度に蛍光Ｘ線分析を行うことが可能な点に基づき、試料Ｓの材質に応じて複数種類の材質のマスク６０を準備する必要がない。したがって、本実施の形態では、試料Ｓの材質に関係せずに１つのマスク６０を使用して分析を行うことが可能なため、分析作業の利便性を向上させることもできる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、主に、蛍光Ｘ線分析の分析精度に大きな影響を及ぼすおそれのあるマスク６０の材質について言及したが、必ずしもこれに限られるものではなく、マスク６０以外の他の構成要素の材質を変更することも可能である。
【００３０】
具体的には、例えば、高分子材料または炭素材料でマスク６０を構成した場合には、一次Ｘ線がマスク層６０を透過してスプリング３０に照射されるおそれがあるため、そのスプリング３０中の金属元素から発生した不要な蛍光Ｘ線に起因する分析誤差を小さくする上では、例えば、原子番号１４以下の金属（アルミニウム、マグネシウム等）、または、これらの化合物で受け台４０を構成するのが好ましい。なぜなら、軽金属やその合金で受け台４０を構成すれば、スプリング３０中の元素から発生した不要な蛍光Ｘ線が受け台４０において吸収されるため、その不要な蛍光Ｘ線が分析結果に影響を与えないからである。この際、受け台４０からさらに不要な蛍光Ｘ線が発生する場合があるが、その蛍光Ｘ線は透過力が低く、高分子材料または炭素材料により構成されたマスク６０において吸収されることとなるため、問題はないと言える。
【００３１】
なお、軽金属またはこれらの合金で受け台４０を構成した場合には、例えば、さらに、その受け台４０の構成材料と同様の材料でスプリング３０を構成するようにしてもよい。
【００３２】
また、例えば、スプリング３０中の元素から不要な蛍光Ｘ線が発生することを抑制したいのであれば、マスク３０と同様に高分子材料または炭素材料でスプリング３０を構成するようにしてもよい。この場合には、スプリング３０中の元素からの不要な蛍光Ｘ線の発生が抑制されるため、分析精度の低下を防止することができる。なお、高分子材料または炭素材料でスプリング３０を構成した場合には、仮にスプリング３０中の元素から不要な蛍光Ｘ線が発生したとしても、その蛍光Ｘ線は透過力が低くて吸収されやすいため、上記実施の形態において説明したように金属や合金（軽金属やその合金を含む）で受け台４０を構成してもよいし、あるいはマスク６０やスプリング３０と同様に高分子材料または炭素材料で受け台４０を構成してもよい。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
本発明の試料容器および比較例の試料容器を使用して蛍光Ｘ線分析を行ったところ、表１に示した結果が得られた。表１は、蛍光Ｘ線分析の分析結果を表しており、試料容器の構成要素の材質、化合物の含有率（質量％）および元素のモル比を示している。試料容器の構成や分析手順等は、以下の通りである。
【００３５】
すなわち、試料容器の構成としては、「実施例１」では、マスク６０をポリベンゾイミダゾール製、受け台４０をアルミニウム製、スプリング３０を鉄製とし、「実施例２」では、マスク６０をポリベンゾイミダゾール製、受け台４０およびスプリング３０の双方をポリエチンレン製とした。一方、「比較例１」では、マスク６０をチタン製、受け台４０をアルミニウム製、スプリング３０を鉄製とし、「比較例２」では、マスク６０をステンレス製、受け台４０をアルミニウム製、スプリング３０を鉄製とした。
【００３６】
分析手順としては、試料としてチタン酸バリウムを使用し、０．５００ｇのチタン酸バリウムを６．０００ｇの４硼酸リチウムに加えて融解させることにより、ビード状に成形した。また、ポリベンゾイミダゾールとしては、クラリアントジャパン社製のグレードＵ−６０ＳＤ（商品名）を使用した。蛍光Ｘ線分析を行う際には、前準備として、化学分析法を利用して、バリウム元素（Ｂａ）とチタン元素（Ｔｉ）とのモル比（Ｂａ／Ｔｉ）がＢａ／Ｔｉ＝１．０００であることを確認したと共に、ＩＣＰ発光分析法を利用して、微量不純物である鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）の含有率がＦｅ＝０．０１質量％、Ｃｕ＝０．００５質量％、Ｎｉ＝０．００５質量％であることを確認した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１に示したように、実施例１では、モル比がＢａ／Ｔｉ＝１．０００となり、微量不純物の含有率がＦｅ＝０．０１００質量％、Ｃｕ＝０．００５質量％、Ｎｉ＝０．００５質量％となった。実施例２では、モル比がＢａ／Ｔｉ＝１．０００となり、微量不純物の含有率がＦｅ＝０．０１００質量％、Ｃｕ＝０．００５質量％、Ｎｉ＝０．００５質量％となった。比較例１では、モル比がＢａ／Ｔｉ＝０．９７０となり、微量不純物の含有率がＦｅ＝０．００９０質量％、Ｃｕ＝０．００６質量％、Ｎｉ＝０．００６質量％となった。比較例２では、モル比がＢａ／Ｔｉ＝１．０００となり、微量不純物の含有率がＦｅ＝０．１０００質量％、Ｃｕ＝０．００６質量％、Ｎｉ＝０．００６％質量となった。
【００３９】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１，２では、モル比に関して分析結果が化学分析結果と一致したと共に、微量不純物の含有率に関しても分析結果がＩＣＰ発光分析結果と一致した。これに対して、比較例１では、モル比に関して分析結果が化学分析結果と一致せず、微量不純物の含有率に関してはＦｅについて分析結果とＩＣＰ発光分析結果との間で大きな差異が生じた。これは、チタン製のマスクを使用したために、チタンが多めに検出されたものと推定される。また、比較例２では、モル比に関して分析結果が化学分析結果と一致したが、微量不純物の含有率に関してはＦｅについて分析結果とＩＣＰ発光分析結果との間で過大な差異が生じた。これは、ステンレス製のマスクを使用したために、Ｆｅが多めに検出されたものと推定される。以上の結果から、実施例１，２では、比較例１，２と比較して、モル比および微量不純物の含有率の双方に関して、より高精度な分析を行うことが可能であることが確認された。
【００４０】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、試料容器を構成する一連の構成要素のうち、蛍光Ｘ線分析の分析精度に影響を及ぼすおそれのある構成要素として、マスク６０、受け台４０およびスプリング３０の材質についてのみ言及したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の構成要素の材質も適宜変更可能である。具体的には、例えば、試料容器を構成する全ての構成要素、具体的には、マスク６０、受け台４０およびスプリング３０だけでなく、さらにホルダ１０、盲板２０および容器蓋５０も高分子材料または炭素材料で構成するようにしてもよい。この場合には、検出対象外の不要な蛍光Ｘ線の発生を可能な限り抑制することができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、受け台４０をマスク６０に付勢させるための弾性部材としてスプリング３０を利用したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、スプリング３０に代えて、スポンジなどの他の弾性部材を利用してもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、本発明を蛍光Ｘ線分析用の試料容器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、蛍光Ｘ線分析と同様に放射線を利用した他の分析、例えば、Ｘ線回折や電子線プローブマイクロアナライザー用の試料容器に本発明を適用することも可能である。この場合においても、非晶性および耐放射線性が高いベンゾイミダゾールを用いて試料容器を構成することが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の試料容器によれば、高分子材料または炭素材料でマスクを構成したので、高分子材料または炭素材料以外の金属や合金でマスクを構成していた従来の場合とは異なり、一次Ｘ線や蛍光Ｘ線がマスクに照射されたとしても、そのマスク中の元素から分析結果に甚大な誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。したがって、試料中の元素から発生した検出対象の蛍光Ｘ線のみを選択的に検出しやすくなり、分析結果に含まれる誤差が小さくなるため、例えば蛍光Ｘ線分析などのＸ線分析において試料を高精度に分析することができる。
【００４５】
特に、本発明の試料容器では、ポリベンゾイミダゾールでマスクを構成すれば、このポリベンゾイミダゾールの特性、すなわち一般的にＸ線分析の分析対象外である元素により構成されており、かつ一次Ｘ線が照射された場合においても分解しない特性、を利用して、試料をより高精度かつ安定に分析することができる。
【００４６】
また、本発明の試料容器では、高分子材料または炭素材料で保持台を構成すれば、これらでマスクを構成した場合と同様の作用により、その保持台中の元素から分析結果に甚大な誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。したがって、この観点においても、例えば蛍光Ｘ線分析などのＸ線分析の高精度化に寄与することができる。
【００４７】
また、本発明の試料容器では、原子番号１４以下の金属、または、これらの化合物で保持台を構成すれば、一次Ｘ線がマスクを透過して他の部材（例えば弾性部材）に照射され、その部材から不要な蛍光Ｘ線が発生したとしても、その不要な蛍光Ｘ線が保持台において吸収される。したがって、この観点においても、例えば蛍光Ｘ線分析などのＸ線分析の高精度化に寄与することができる。
【００４８】
また，本発明の試料容器では、高分子材料または炭素材料で弾性部材を構成すれば、これらでマスクを構成した場合と同様の作用により、その弾性部材中の元素から分析結果に甚大な誤差を及ぼすおそれのある不要な蛍光Ｘ線が発生することが抑制される。したがって、この観点においても、例えば蛍光Ｘ線分析などのＸ線分析の高精度化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る試料容器の外観構成を表す外観図である。
【図２】図１に示した試料容器の断面構成を表す断面図である。
【図３】ポリベンゾイミダゾールの構造式を表す図である。
【図４】図１に示した試料容器の使用方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０…ホルダ、１１…突起部、２０…盲板、３０…スプリング、４０…受け台、４１，４２，５１…窪み部、５０…容器蓋、６０…マスク、６１…開口、Ｌ…Ｘ線、Ｓ…試料。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample container used for fixing a sample in X-ray analysis such as X-ray fluorescence analysis.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fluorescent X-ray analysis has been used to perform qualitative and quantitative determination of elements contained in a sample. This fluorescent X-ray analysis detects characteristic X-rays (fluorescent X-rays) generated from elements in a sample when irradiated with excitation X-rays (primary X-rays), and determines the wavelength and intensity of the fluorescent X-rays. This is an analysis method that performs qualitative and quantitative determination of elements based on these. According to the fluorescent X-ray analysis, it is possible to analyze samples in various modes such as a plate-like, thin-film or powdery solid sample and liquid sample.
[0003]
When a powdery solid sample is analyzed, for example, the sample is often molded in order to make the sample easier to handle during the analysis operation and to improve the analysis accuracy. Examples of the molding method include powder molding of the sample as it is, molding by adding a binder to the sample, and addition of a vitrifying agent such as lithium tetraborate (Li ₂ B ₄ O ₇ ) to the sample. And melting it to form a bead (tablet).
[0004]
When analyzing a molded product, a bead, and a solid sample in the form of a plate or a thin film as described above, the sample is often fixed using, for example, a sample container (sample holder). The sample container includes, for example, a holding table for holding a sample, a mask having an opening for determining an exposed area of the sample, that is, an irradiation area of the primary X-ray, and urging the holding table against the mask. And a spring for causing the spring to move. This mask is plated with a metal such as stainless steel, titanium (Ti), aluminum (Al), copper (Cu), zirconium (Zr), nickel (Ni) or iron (Fe), or gold (Au), for example. It is composed of an alloy such as iron or brass.
[0005]
As for the sample container, for example, a technique capable of automating the fluorescent X-ray analysis by automatically mounting the mask (for example, see Patent Document 1), and the diameter of the mask are accurately determined. Therefore, a technique (for example, see Patent Document 2) capable of accurately performing X-ray analysis is already known.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-0558350 [Patent Document 2]
JP-A-8-184573
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to analyze a sample with high precision in X-ray fluorescence analysis, for example, it is necessary to selectively detect only X-ray fluorescence generated from an element in the sample. However, when X-ray fluorescence analysis is performed using a conventional sample container, it is difficult to selectively detect only X-ray fluorescence generated from elements in the sample for the following reasons. However, there is a problem in that it is difficult to analyze the target with high accuracy.
[0008]
That is, when performing X-ray fluorescence analysis, it is preferable to selectively irradiate only the sample to be analyzed with primary X-rays through an opening provided in the mask. If the mask is irradiated without being cut off, or if the mask is irradiated with fluorescent X-rays generated from an element in the sample, unnecessary fluorescent X-rays may be generated from elements in the mask that are not the analysis target. . In this case, if fluorescent X-rays to be detected and unnecessary fluorescent X-rays generated from the elements in the sample are mixed, it becomes difficult to selectively detect only the fluorescent X-rays to be detected. Since an analysis result includes an error due to the presence of a fluorescent X-ray, it is difficult to analyze a sample with high accuracy.
[0009]
In particular, the problem relating to the difficulty in analyzing a sample becomes serious when the mask is composed of the same element as that contained in the sample. Specifically, for example, there is a case where a stainless steel mask is used to analyze iron as a sample. In this case, for example, after using a titanium mask not containing iron, the analysis result may be examined by removing the titanium element, but this measure is not an essential solution. This is because it is difficult to say that highly accurate analysis can be realized because it is not clear whether or not the titanium element is really contained in the sample depending on the sample.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a sample container capable of analyzing a sample with high accuracy in X-ray analysis.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The sample container according to the present invention is used for X-ray analysis, and includes a holding table for holding a sample and a mask for defining an exposed region of the sample, wherein the mask is a polymer material or It is made of a carbon material.
[0012]
In the sample container according to the present invention, since the mask is made of a polymer material or a carbon material, even if the mask is irradiated with primary X-rays or fluorescent X-rays, the analysis results from the elements in the mask can be extremely large. Generation of unnecessary fluorescent X-rays that may cause an error is suppressed. The term “holding” as used in the present invention includes a case where a sample is simply placed on a holding table, and the sample need not necessarily be fixed to the sample table.
[0013]
In the present invention, the mask is preferably made of polybenzimidazole. Polybenzimidazole is so radiation resistant that the mask can be used multiple times in analytical operations exposed to primary X-rays. Further, in the present invention, the mask may be for holding and fixing the sample together with the holding table. In the present invention, it is preferable that the holding table is made of a polymer material or a carbon material. This further suppresses the generation of unnecessary fluorescent X-rays that may cause an error in the analysis result. In the present invention, it is preferable that the holding table is made of a metal having an atomic number of 14 or less, or a compound of these metals. Thereby, even when other members (for example, elastic members or the like) other than the holding table are made of iron, nickel, or the like, the fluorescent X-rays emitted from the member are shielded by the holding table. Moreover, since the fluorescent X-rays emitted from the holding table itself have low intensity, they are shielded by a mask or a sample. Further, in the present invention, it is preferable that an elastic member for urging the holding table against the mask is further provided, and the elastic member is made of a polymer material or a carbon material. Thus, the sample is fixed between the holding table and the mask using the elastic member, and the generation of unnecessary fluorescent X-rays that may cause an error in the analysis result is suppressed from the elastic member. .
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
First, a configuration of a sample container according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an external configuration of the sample container, and FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the sample container shown in FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, in order to make it easy to see a series of components constituting the sample container, the components are shown separated from each other.
[0016]
This sample container is used to hold and fix the sample S to be analyzed when performing X-ray fluorescence analysis, and is mainly used to stack a plurality of samples S stacked in the height direction to constitute the sample container. , Namely, the holder 10, the blind plate 20, the spring 30, the cradle 40, the container lid 50, and the mask 60.
[0017]
The holder 10 is a cylindrical support member serving as a base of the sample container, and is, for example, a metal such as stainless steel, titanium, aluminum, copper, zirconium, nickel or iron, or an alloy such as iron or brass plated with gold. It consists of. A plurality of protrusions 11 are selectively provided on the outer peripheral surface of the holder 10.
[0018]
The blind plate 20 is a member for appropriately arranging the spring 30, and is made of, for example, a metal such as iron.
[0019]
The spring 30 is an elastic member for urging the receiving table 40 against the upper mask 60. The spring 30 has, for example, a spiral structure in which the winding diameter gradually decreases toward one end (upper end), and is made of the same material as the constituent material of the holder 10.
[0020]
The receiving table 40 is a holding table for holding the sample S. The pedestal 40 has, for example, a disk-shaped structure provided with a through hole, and is made of the same material as the constituent material of the holder 10. On one surface (upper surface) of the receiving table 40, for example, a depression 41 for holding the sample S is provided, and on the other surface (lower surface), for example, the upper end of the spring 30 is fitted. Recess 42 is provided.
[0021]
The container lid 50 is a cylindrical lid member for covering the sample S held by the receiving table 40, and is made of, for example, the same material as the constituent material of the holder 10. The inner peripheral surface of the container lid 50 is provided with, for example, a concave portion 51 that can be fitted to the protrusion 11 of the holder 10 along the inner peripheral surface.
[0022]
The mask 60 is a disk-shaped mask member having an opening 61 for determining an exposed region of the sample S, that is, an irradiation region of the primary X-ray, and is fixed to the container lid 50 by a fixing screw (not shown), for example. I have. In particular, the mask 60 has, for example, a function of sandwiching and fixing the sample S together with the cradle 40.
[0023]
The mask 60 is made of a polymer material or a carbon material. As the polymer material constituting the mask 60, for example, a polymer material which is generally not included in the analysis target of the fluorescent X-ray analysis is preferably used, and is not decomposed even when irradiated with primary X-rays. Those having high radiation resistance are more preferable. Examples of this type of polymer material include polybenzimidazole, which is a radiation-resistant polymer composed of carbon (C), hydrogen (H), and nitrogen (N). The structural formula of this polybenzimidazole is as shown in FIG. The mask 60 may be made of, for example, aromatic polyimide, aromatic polyether, liquid crystalline polymer, polyethylene, or polypropylene in addition to the above-described polybenzimidazole.
[0024]
Next, a method of using the sample container will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 4. FIG. 4 is for explaining a method of using the sample container, and shows a state where a series of components shown in FIG. 2 are assembled.
[0025]
When a sample container is used, the sample S is fixed as shown in FIG. 4 by stacking and combining a series of components shown in FIGS. 1 and 2 in the height direction. Specifically, after the blind plate 20 and the spring 30 are sequentially housed in the holder 10 and the mask 60 is fixed to the container lid 50 using fixing screws (not shown), By placing the sample S on the unit 41, the sample S is held by the receiving table 40. Subsequently, the upper end of the spring 30 is fitted into the recess 42 of the receiving base 40, and the receiving base 40 is supported by the spring 30. Lastly, after the container lid 50 is put on the holder 10 so that the receiving table 40 is housed, the concave portion 51 of the container lid 50 is fitted to the projection 11 of the holder 10 so that the container 10 The lid 50 is fixed. As a result, the receiving table 40 is urged against the mask 60 by using the elastic force of the spring 30, so that the sample S held by the receiving table 40 abuts on the lower surface of the mask 60 and is fixed. Further, the range and height of the exposed surface of the sample S to be irradiated with the primary X-ray L are determined. The primary X-ray L is guided to the sample S through the opening 61 of the mask 60.
[0026]
In the sample container according to the present embodiment, since the mask 60 is made of a polymer material or a carbon material, unlike the conventional case in which the mask is made of a metal or alloy other than these, the primary material is not used during the fluorescent X-ray analysis. Even if the mask 60 is irradiated with X-rays or fluorescent X-rays, generation of unnecessary fluorescent X-rays from elements in the mask 60 that may cause a significant error in the analysis result is suppressed. Therefore, it becomes easy to selectively detect only the fluorescent X-rays to be detected generated from the elements in the sample S, and the error included in the analysis result is reduced. Can be analyzed.
[0027]
In particular, in this embodiment, a radiation-resistant polymer which is generally constituted by an element which is not subject to analysis by X-ray fluorescence analysis and does not decompose even when irradiated with primary X-rays If the mask 60 is made of polybenzimidazole, the sample S can be analyzed more accurately and stably. As described above, instead of polybenzimidazole, the mask 60 can be made of a polymer material such as aromatic polyimide, aromatic polyether, liquid crystal polymer, polyethylene, or polypropylene. Although these polymer materials are composed of elements that are not analyzed by the fluorescent X-ray analysis, they do not have sufficient radiation resistance, so if it is desired to perform analysis work stably, polybenzimidazole is used. Alternatively, the mask 60 is preferably made of a carbon material.
[0028]
Further, in the present embodiment, as described above, the material of the sample S is based on the fact that the fluorescent X-ray analysis can be performed with high accuracy using the mask 60 made of a polymer material or a carbon material. It is not necessary to prepare masks 60 of a plurality of types of materials in accordance with the requirements. Therefore, in the present embodiment, since the analysis can be performed using one mask 60 regardless of the material of the sample S, the convenience of the analysis operation can be improved.
[0029]
In the present embodiment, the material of the mask 60 that may greatly affect the analysis accuracy of the fluorescent X-ray analysis is mainly described. However, the material is not necessarily limited to this, and other materials other than the mask 60 may be used. It is also possible to change the material of the component.
[0030]
Specifically, for example, when the mask 60 is made of a polymer material or a carbon material, primary X-rays may pass through the mask layer 60 and be irradiated on the spring 30. In order to reduce an analysis error caused by unnecessary fluorescent X-rays generated from a metal element, for example, it is necessary to configure the pedestal 40 with a metal having an atomic number of 14 or less (aluminum, magnesium, or the like) or a compound thereof. preferable. If the pedestal 40 is made of a light metal or its alloy, unnecessary fluorescent X-rays generated from the elements in the spring 30 are absorbed in the pedestal 40, and the unnecessary fluorescent X-rays affect the analysis result. Because it does not give. At this time, unnecessary fluorescent X-rays may be further generated from the pedestal 40, but the fluorescent X-rays have low transmission power and are absorbed by the mask 60 made of a polymer material or a carbon material. Therefore, it can be said that there is no problem.
[0031]
When the cradle 40 is made of a light metal or an alloy thereof, for example, the spring 30 may be made of a material similar to the material of the cradle 40.
[0032]
Further, for example, if it is desired to suppress the generation of unnecessary fluorescent X-rays from the elements in the spring 30, the spring 30 may be made of a polymer material or a carbon material as in the case of the mask 30. In this case, since the generation of unnecessary fluorescent X-rays from the elements in the spring 30 is suppressed, a decrease in analysis accuracy can be prevented. When the spring 30 is made of a polymer material or a carbon material, even if unnecessary fluorescent X-rays are generated from the elements in the spring 30, the fluorescent X-rays have low penetrating power and are easily absorbed. The pedestal 40 may be made of a metal or an alloy (including a light metal or an alloy thereof) as described in the above embodiment, or may be made of a polymer material or a carbon material like the mask 60 and the spring 30. The table 40 may be configured.
[0033]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
[0034]
When fluorescent X-ray analysis was performed using the sample container of the present invention and the sample container of the comparative example, the results shown in Table 1 were obtained. Table 1 shows the analysis results of the fluorescent X-ray analysis, and shows the material of the constituent elements of the sample container, the content (% by mass) of the compound, and the molar ratio of the elements. The configuration of the sample container and the analysis procedure are as follows.
[0035]
That is, as for the configuration of the sample container, in Example 1, the mask 60 was made of polybenzimidazole, the pedestal 40 was made of aluminum, and the spring 30 was made of iron. In Example 2, the mask 60 was made of polybenzimidazole. Both the pedestal 40 and the spring 30 were made of polyethynylene. On the other hand, in “Comparative Example 1”, the mask 60 was made of titanium, the pedestal 40 was made of aluminum, and the spring 30 was made of iron. In “Comparative Example 2”, the mask 60 was made of stainless steel, the pedestal 40 was made of aluminum, and the spring 30 was made. Was made of iron.
[0036]
As an analysis procedure, barium titanate was used as a sample, and 0.500 g of barium titanate was added to 6.000 g of lithium tetraborate and melted to form a bead. In addition, as polybenzimidazole, grade U-60SD (trade name) manufactured by Clariant Japan was used. When performing X-ray fluorescence analysis, as a preparation, the molar ratio (Ba / Ti) of the barium element (Ba) and the titanium element (Ti) is set to Ba / Ti = 1.000 using a chemical analysis method. And the content of trace impurities such as iron (Fe), copper (Cu) and nickel (Ni) was 0.01% by mass and Cu = 0 It was confirmed that 0.005% by mass and Ni = 0.005% by mass.
[0037]
[Table 1]

[0038]
As shown in Table 1, in Example 1, the molar ratio was Ba / Ti = 1.000, the content of trace impurities was Fe = 0.0100% by mass, Cu = 0.005% by mass, and Ni = 0. 0.005% by mass. In Example 2, the molar ratio was Ba / Ti = 1.000, and the contents of trace impurities were Fe = 0.0100% by mass, Cu = 0.005% by mass, and Ni = 0.005% by mass. In Comparative Example 1, the molar ratio was Ba / Ti = 0.970, and the contents of trace impurities were Fe = 0.090 mass%, Cu = 0.006 mass%, and Ni = 0.006 mass%. In Comparative Example 2, the molar ratio was Ba / Ti = 1.000, and the content of trace impurities was Fe = 0.1000% by mass, Cu = 0.006% by mass, and Ni = 0.006% by mass.
[0039]
As is clear from the results shown in Table 1, in Examples 1 and 2, the analysis results were in agreement with the chemical analysis results with respect to the molar ratio, and the analysis results were also in agreement with the ICP emission analysis results with respect to the content of trace impurities. . On the other hand, in Comparative Example 1, the analysis result did not match the chemical analysis result with respect to the molar ratio, and a large difference occurred between the analysis result of Fe and the ICP emission analysis result with respect to the content of trace impurities. This is presumed to be due to the use of a titanium mask, which resulted in a large amount of titanium being detected. Further, in Comparative Example 2, although the analysis result coincided with the chemical analysis result with respect to the molar ratio, an excessive difference occurred between the analysis result of Fe and the ICP emission analysis result with respect to the content of trace impurities. This is presumed to be because a large amount of Fe was detected because a stainless steel mask was used. From the above results, it was confirmed that in Examples 1 and 2, it was possible to perform more accurate analysis with respect to both the molar ratio and the content of trace impurities as compared with Comparative Examples 1 and 2. Was.
[0040]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments and the examples. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
[0041]
For example, in the above embodiment, the materials of the mask 60, the pedestal 40, and the spring 30 are considered as components that may affect the analysis accuracy of the fluorescent X-ray analysis in a series of components constituting the sample container. Although only the above is mentioned, the present invention is not necessarily limited to this, and the materials of other components can be changed as appropriate. Specifically, for example, not only all components constituting the sample container, specifically, the mask 60, the cradle 40 and the spring 30, but also the holder 10, the blind plate 20, and the container lid 50 are made of a polymer material. Or you may make it comprise with a carbon material. In this case, generation of unnecessary fluorescent X-rays outside the detection target can be suppressed as much as possible.
[0042]
In the above-described embodiment, the spring 30 is used as an elastic member for urging the receiving table 40 against the mask 60. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of the spring 30, a sponge or the like may be used. Other elastic members may be used.
[0043]
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the sample container for X-ray fluorescence analysis has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this case. The present invention can be applied to a sample container for analysis, for example, X-ray diffraction or electron probe microanalyzer. Also in this case, it is preferable to configure the sample container using benzimidazole having high amorphousness and radiation resistance.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the sample container of the present invention, the mask is made of a polymer material or a carbon material, so that the mask is made of a metal or an alloy other than the polymer material or the carbon material. In contrast, even if primary X-rays or fluorescent X-rays are irradiated on the mask, generation of unnecessary fluorescent X-rays from the elements in the mask that may cause a significant error in the analysis result is suppressed. Therefore, it becomes easier to selectively detect only the fluorescent X-rays to be detected generated from the elements in the sample, and errors included in the analysis result are reduced. Can be analyzed to accuracy.
[0045]
In particular, in the sample container of the present invention, if the mask is composed of polybenzimidazole, the characteristic of the polybenzimidazole, that is, the polybenzimidazole is composed of an element which is generally not analyzed by X-ray analysis, and the primary X-ray The sample can be analyzed more accurately and stably by utilizing the property of not decomposing even when irradiated.
[0046]
Further, in the sample container of the present invention, if the holder is made of a polymer material or a carbon material, the same effect as when a mask is made of these materials causes a huge error in the analysis result from the elements in the holder. Generation of unnecessary fluorescent X-rays that may occur is suppressed. Therefore, also from this viewpoint, it is possible to contribute to higher precision of X-ray analysis such as fluorescent X-ray analysis.
[0047]
Further, in the sample container of the present invention, if the holding table is formed of a metal having an atomic number of 14 or less, or a compound thereof, primary X-rays are transmitted through the mask and irradiated on another member (for example, an elastic member). Even if unnecessary fluorescent X-rays are generated from the member, the unnecessary fluorescent X-rays are absorbed by the holding table. Therefore, also from this viewpoint, it is possible to contribute to higher precision of X-ray analysis such as fluorescent X-ray analysis.
[0048]
Further, in the sample container of the present invention, if the elastic member is made of a polymer material or a carbon material, a huge error may be caused in the analysis result from the element in the elastic member by the same operation as when the mask is made of these. Generation of unnecessary fluorescent X-rays that may be exerted is suppressed. Therefore, also from this viewpoint, it is possible to contribute to higher precision of X-ray analysis such as fluorescent X-ray analysis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view illustrating an external configuration of a sample container according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of the sample container illustrated in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a structural formula of polybenzimidazole.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of using the sample container shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Holder, 11 ... Projection part, 20 ... Blind plate, 30 ... Spring, 40 ... Cradle, 41, 42, 51 ... Depressed part, 50 ... Container lid, 60 ... Mask, 61 ... Opening, L ... X-ray, S: sample.

Claims

A sample container used for X-ray analysis,
A holding table for holding the sample,
A mask for defining an exposed area of the sample,
A sample container wherein the mask is made of a polymer material or a carbon material.

The sample container according to claim 1, wherein the mask is made of polybenzimidazole.

The sample container according to claim 1, wherein the mask is for holding and fixing the sample together with the holding table.

The sample container according to any one of claims 1 to 3, wherein the holding table is made of a polymer material or a carbon material.

4. The sample container according to claim 1, wherein the holding table is made of a metal having an atomic number of 14 or less, or a compound of these metals. 5.

Further, an elastic member for urging the holding table against the mask is provided,
The sample container according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic member is made of a polymer material or a carbon material.