JP2009257797A - エネルギ分散型ｘ線検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上する。
【解決手段】ステンレス製の外パイプ（２１）のＸ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）を含む近傍部分に、チタンまたはチタンより重い元素によるコーティング（６０）を形成する。
【効果】ステンレスが含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティング（６０）により吸収される結果、クロムの不純線がバックグランドに生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
【選択図】図２
【解決手段】ステンレス製の外パイプ（２１）のＸ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）を含む近傍部分に、チタンまたはチタンより重い元素によるコーティング（６０）を形成する。
【効果】ステンレスが含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティング（６０）により吸収される結果、クロムの不純線がバックグランドに生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
【選択図】図２
Description
本発明は、エネルギ分散型Ｘ線検出装置に関し、さらに詳しくは、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来るエネルギ分散型Ｘ線検出装置に関する。
デュワから突出したセンサ筒の先端部に放射線検出素子を備えたエネルギー分散型Ｘ線検出装置が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００６−２１０４４１号公報
従来のエネルギー分散型Ｘ線検出装置では、測定物にクロムが含有されているか否かを判別することが困難であった。それは、放射線検出素子を収容するための真空空間を区画する外パイプがステンレス製であり、ステンレスがクロムを含むため、クロムの不純線がバックグランドに生じてしまうからである。
そこで、本発明の目的は、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来るエネルギ分散型Ｘ線検出装置を提供することにある。
そこで、本発明の目的は、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来るエネルギ分散型Ｘ線検出装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、放射線検出素子（５０）を収容するための真空空間（３１）を区画するステンレス製の外パイプ（２１）のＸ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）がチタンまたはチタンより重い元素でコーティングされていることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面が含むクロムで発生した二次蛍光Ｘ線が放射線検出素子（５０）に入射することが、バックグランドにクロムの不純線が生じる主因になっている。
そこで、上記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）では、Ｘ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）をチタンまたはチタンより重い元素でコーティングした。チタンまたはチタンより重い元素は、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数の高いものが多い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収される。この結果、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
チタンより重い元素の例としては、ニッケルやロジウムが挙げられる。
Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面が含むクロムで発生した二次蛍光Ｘ線が放射線検出素子（５０）に入射することが、バックグランドにクロムの不純線が生じる主因になっている。
そこで、上記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）では、Ｘ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）をチタンまたはチタンより重い元素でコーティングした。チタンまたはチタンより重い元素は、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数の高いものが多い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収される。この結果、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
チタンより重い元素の例としては、ニッケルやロジウムが挙げられる。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記元素がニッケルであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
ニッケルは、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数が高い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収され、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。さらに、ニッケルはエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）の部品に元々含まれているため、新たな不純線が生じない。また、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）規制の対象物質でもない。
ニッケルは、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数が高い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収され、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。さらに、ニッケルはエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）の部品に元々含まれているため、新たな不純線が生じない。また、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）規制の対象物質でもない。
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記元素がロジウムであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
ロジウムは、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数が高い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収され、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。さらに、ロジウムはＸ線源に使用している元素であるため、新たな不純線が生じない。また、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）規制の対象物質でもない。
ロジウムは、クロムから生じる蛍光Ｘ線に対する質量吸収係数が高い。このため、Ｘ線入射窓（２１ａ）の内壁面（２１ｂ）が含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティングにより吸収され、バックグランドにクロムの不純線が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。さらに、ロジウムはＸ線源に使用している元素であるため、新たな不純線が生じない。また、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）規制の対象物質でもない。
本発明のエネルギ分散型Ｘ線検出装置によれば、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係るエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００を示す概略外観図である。
このエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００は、極低温冷媒を貯留するデュワ７０からセンサ筒１０を突出させ、センサ筒先端部１０ａに半導体Ｘ線検出素子５０を設置した構成である。
このエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００は、極低温冷媒を貯留するデュワ７０からセンサ筒１０を突出させ、センサ筒先端部１０ａに半導体Ｘ線検出素子５０を設置した構成である。
図２は、センサ筒先端部１０ａの拡大断面図である。
外パイプ２１は、センサ筒１０の外壁である。外パイプ２１の先端の開口は、ベリリウム窓３０で封止されたＸ線入射窓２１ａになっている。外パイプ２１の内部は、真空空間３１になっている。
外パイプ２１は、真空保持性と強度性の観点からステンレス製である。
外パイプ２１のＸ線入射窓２１ａの少なくとも内壁面２１ｂを含む近傍部分には、チタンまたはチタンより重い元素によるコーティング６０が形成されている。チタンより重い元素は、例えばニッケルまたはロジウムである。
コーティング６０は、例えば電解めっき法、無電解めっき法、溶融めっき法、溶射めっき法などにより形成しうる。
外パイプ２１は、センサ筒１０の外壁である。外パイプ２１の先端の開口は、ベリリウム窓３０で封止されたＸ線入射窓２１ａになっている。外パイプ２１の内部は、真空空間３１になっている。
外パイプ２１は、真空保持性と強度性の観点からステンレス製である。
外パイプ２１のＸ線入射窓２１ａの少なくとも内壁面２１ｂを含む近傍部分には、チタンまたはチタンより重い元素によるコーティング６０が形成されている。チタンより重い元素は、例えばニッケルまたはロジウムである。
コーティング６０は、例えば電解めっき法、無電解めっき法、溶融めっき法、溶射めっき法などにより形成しうる。
クロムから生じる二次蛍光Ｘ線の透過率Ｔはランベルトベールの法則による次式で与えられる。
Ｔ＝exp（−μ・ρ・ｔ）
μはコーティング６０の質量吸収係数、ρはコーティング６０の密度、ｔはコーティング６０の厚さである。
透過率Ｔを０．５以下にすることが好ましい。
Ｔ＝exp（−μ・ρ・ｔ）
μはコーティング６０の質量吸収係数、ρはコーティング６０の密度、ｔはコーティング６０の厚さである。
透過率Ｔを０．５以下にすることが好ましい。
真空空間３１には、冷熱を伝達するためのコールドフィンガー（図示省略）が設置されている。
コールドフィンガーは、真空保持性と伝熱性の観点から無酸素銅製である。
コールドフィンガーは、真空保持性と伝熱性の観点から無酸素銅製である。
半導体Ｘ線検出素子５０と絞り板４２はカップ４５に入れられ、そのカップはホルダ１２に入れられ、そのホルダ１２をコールドフィンガーに螺合することにより、半導体Ｘ線検出素子５０が接続金具４１に当接した状態で真空空間３１に保持される。
絞り板４２は、高エネルギーＸ線を阻止する観点から銅製である。カップ４５およびホルダ１２は、軽量性の観点からアルミニウム製である。
絞り板４２は開口４２を有し、その開口内面４３ａはＸ線検出素子５０側へ拡径した漏斗状である。
外パイプ２１には、キャップ２２が取り付けら、その開口２３は外部に開いている。外パイプ２１とキャップ２２の間は、極低温ガスが導入されるガス空間２４になっている。極低温ガスは、開口２３から外部へ漏出している。
キャップ２２の開口内面２３ａは外部側へ拡径した漏斗状である。
キャップ２２は、コスト低減の観点から真鍮製である。
キャップ２２は、コスト低減の観点から真鍮製である。
図３は、無電解めっき法により厚さ１０μｍのニッケルのコーティング６０を形成した場合のバックグラウンドのスペクトル「コーティングあり」とコーティング６０を形成しない場合のバックグラウンドのスペクトル「コーティングなし」を示す特性図である。
「コーティングなし」の場合にはバックグランドにクロムの不純線（ＣｒＫα：５．４１２ｋｅＶ）が生じているが、「コーティングあり」の場合にはクロムの不純線が抑制されている。
「コーティングなし」の場合にはバックグランドにクロムの不純線（ＣｒＫα：５．４１２ｋｅＶ）が生じているが、「コーティングあり」の場合にはクロムの不純線が抑制されている。
実施例１のエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）外パイプ２１のステンレスが含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティング６０により吸収される結果、バックグランドにクロムの不純線（図３のＣｒＫα）が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
（２）コーティング６０をニッケルとすると、μ＝１５１平方ｃｍ／ｇ、ρ＝８．９０８ｇ／立方ｃｍで、厚さｔ＝１０μｍとすると、Ｔ＝０．２６となる。すなわち、クロムの不純線の７４％を抑制できる。
（３）絞り板４２の開口内面４３ａが半導体Ｘ線検出素子５０側へ拡径した漏斗状であるため、絞り板４２の開口内面４３ａで蛍光Ｘ線が発生して半導体Ｘ線検出素子５０に入射することを防止できる。
（４）キャップ２２の開口内面２３ａが外部側へ拡径した漏斗状であるため、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の方向が半導体Ｘ線検出素子５０に入射しないか入射しにくい方向となり、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来る。
（１）外パイプ２１のステンレスが含むクロムから生じる二次蛍光Ｘ線がコーティング６０により吸収される結果、バックグランドにクロムの不純線（図３のＣｒＫα）が生じることを抑制でき、測定物にクロムが含有されているか否かの判別精度を向上することが出来る。
（２）コーティング６０をニッケルとすると、μ＝１５１平方ｃｍ／ｇ、ρ＝８．９０８ｇ／立方ｃｍで、厚さｔ＝１０μｍとすると、Ｔ＝０．２６となる。すなわち、クロムの不純線の７４％を抑制できる。
（３）絞り板４２の開口内面４３ａが半導体Ｘ線検出素子５０側へ拡径した漏斗状であるため、絞り板４２の開口内面４３ａで蛍光Ｘ線が発生して半導体Ｘ線検出素子５０に入射することを防止できる。
（４）キャップ２２の開口内面２３ａが外部側へ拡径した漏斗状であるため、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の方向が半導体Ｘ線検出素子５０に入射しないか入射しにくい方向となり、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来る。
本発明のエネルギ分散型Ｘ線検出装置は、例えばＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）規制対象物質である六価クロムが測定物に含有されているか否かを判別するのに利用できる。
１０ センサ筒
１０ａ センサ筒先端部
２１ 外パイプ
２１ａ Ｘ線入射窓
２１ｂ 内壁面
５０ 半導体Ｘ線検出素子
６０ コーティング
７０ デュワ
１００ エネルギ分散型Ｘ線検出装置
１０ａ センサ筒先端部
２１ 外パイプ
２１ａ Ｘ線入射窓
２１ｂ 内壁面
５０ 半導体Ｘ線検出素子
６０ コーティング
７０ デュワ
１００ エネルギ分散型Ｘ線検出装置
Claims (3)
- 放射線検出素子（５０）を収容するための真空空間（３１）を区画するステンレス製の外パイプ（２１）のＸ線入射窓（２１ａ）の少なくとも内壁面（２１ｂ）がチタンまたはチタンより重い元素でコーティングされていることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。
- 請求項１に記載のエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記元素がニッケルであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。
- 請求項１に記載のエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記元素がロジウムであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。
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|---|---|---|---|
| JP2008104186A JP5045531B2 (ja) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | エネルギ分散型ｘ線検出装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2008
- 2008-04-14 JP JP2008104186A patent/JP5045531B2/ja active Active
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|---|---|
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