JP2017083345A - Liquid sample analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光X線を利用して液体試料を分析する液体試料分析装置に関する。 The present invention relates to a liquid sample analyzer that analyzes a liquid sample using fluorescent X-rays.
物質に含まれる元素やその構成比率を分析する際、しばしば蛍光X線分析が用いられる。この蛍光X線分析では、元素によって蛍光X線のエネルギーが異なることを利用して、その物質についての分析を行う。例えば、特許文献1には、液体試料を流しながら、蛍光X線を用いて、その液体試料に含まれるイオンを検出する分析装置が開示されている。
X-ray fluorescence analysis is often used when analyzing elements contained in substances and their constituent ratios. In this fluorescent X-ray analysis, the substance is analyzed using the fact that the energy of fluorescent X-rays differs depending on the element. For example,
ところで、物質を分析する際、回折X線を用いることがある。例えば、特許文献2には、電解液を流しながら、回折X線を用いて析出物の構造を測定する分析装置が開示されている。この分析装置では、炭素板窓と試料電極との間の電解液層の厚みを制御することにより、電解液が安定して流れ、かつ回折X線が減衰しないようにしている。 By the way, when analyzing a substance, a diffracted X-ray may be used. For example, Patent Document 2 discloses an analyzer that measures the structure of a precipitate using diffraction X-rays while flowing an electrolytic solution. In this analyzer, the thickness of the electrolyte layer between the carbon plate window and the sample electrode is controlled so that the electrolyte flows stably and the diffracted X-rays are not attenuated.
一般に、分析装置では分析精度が高いことが望まれており、蛍光X線を利用して液体試料を分析する液体試料分析装置においても、分析精度の向上が期待されている。 In general, an analysis apparatus is desired to have high analysis accuracy, and an improvement in analysis accuracy is also expected in a liquid sample analysis apparatus that analyzes a liquid sample using fluorescent X-rays.
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、分析精度を高めることができる液体試料分析装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a liquid sample analyzer that can improve the analysis accuracy.
本発明の第1の液体試料分析装置は、流路と、電極と、X線源と、検出部とを備えている。流路は、液体試料が流れ、狭窄部を有するものである。電極は、狭窄部に配置されたものである。X線源は、電極に向かってX線を射出するものである。検出部は、X線に基づいて、液体試料から電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出するものである。 The first liquid sample analyzer of the present invention includes a flow path, an electrode, an X-ray source, and a detection unit. The flow channel is a channel through which a liquid sample flows and has a constriction. The electrode is disposed in the constriction. The X-ray source emits X-rays toward the electrodes. The detection unit detects X-ray fluorescence emitted from the concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-rays.
本発明の第2の液体試料分析装置は、流路と、電極と、X線源と、検出部とを備えている。流路は、液体試料が流れるものである。電極は、流路の流路壁を構成するものである。X線源は、電極に向かってX線を射出し、流路壁の内面に対するX線の入射角が、そのX線が全反射される角度になるように構成されたものである。検出部は、X線に基づいて、液体試料から電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出するものである。 The second liquid sample analyzer of the present invention includes a flow path, an electrode, an X-ray source, and a detection unit. The flow path is where the liquid sample flows. The electrode constitutes a channel wall of the channel. The X-ray source is configured such that X-rays are emitted toward the electrode, and the incident angle of the X-rays with respect to the inner surface of the flow path wall is an angle at which the X-rays are totally reflected. The detection unit detects X-ray fluorescence emitted from the concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-rays.
本発明の第1の液体試料分析装置によれば、狭窄部を設けるようにしたので、分析精度を高めることができる。 According to the first liquid sample analyzer of the present invention, since the narrowed portion is provided, the analysis accuracy can be improved.
本発明の第2の液体試料分析装置によれば、流路壁の内面に対するX線の入射角を、そのX線が全反射される角度にしたので、分析精度を高めることができる。 According to the second liquid sample analyzer of the present invention, the X-ray incident angle with respect to the inner surface of the flow path wall is set to an angle at which the X-ray is totally reflected, so that the analysis accuracy can be improved.
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。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First Embodiment 2. FIG. Second embodiment
<1.第1の実施の形態>
[構成例]
図1は、第1の実施の形態に係る液体試料分析装置が適用された洗浄装置1の一構成例を表すものである。洗浄装置1は、この例では、半導体製造工程において用いられる半導体ウエハを洗浄するものであり、洗浄液に含まれる、着目したイオンの含有量を測定可能に構成されたものである。洗浄装置1は、洗浄部11と、ポンプ12と、フィルタ13と、分析装置20とを備えている。洗浄部11、ポンプ12、フィルタ13、および分析装置20は、洗浄液9が流れる流路8上に設けられている。
<1. First Embodiment>
[Configuration example]
FIG. 1 shows an example of the configuration of a
洗浄部11は、半導体ウエハを洗浄するものである。具体的には、洗浄部11は、フィルタ13から供給された洗浄液9を用いて半導体ウエハを洗浄し、洗浄に使用された洗浄液9を排出するようになっている。ポンプ12は、洗浄部11から排出された、洗浄に使用された洗浄液9をフィルタ13に送るものである。フィルタ13は、供給された洗浄液9に含まれるダストなどの不純物を取り除くものである。
The
この構成により、洗浄部11において洗浄に使用された洗浄液9は、フィルタ13により不純物が取り除かれ、再び洗浄部11に供給される。このように、洗浄液9は、洗浄部11、ポンプ12、およびフィルタ13の順に循環し、再利用されるようになっている。
With this configuration, the
洗浄に使用された洗浄液9は、しばしばイオン(例えば銅イオンCu2+)を含む。このようなイオンは、フィルタ13により取り除くことが難しい。よって、洗浄装置1では、分析装置20が、例えば10分に1回の割合で洗浄液9をサンプリングし、そのサンプリングした洗浄液9に含まれるイオンの量を検出する。そして、分析装置20は、このイオンの含有量が所定量を超えた場合に、洗浄装置1の制御装置(図示せず)に対して、洗浄液9の交換を促すようになっている。このように、分析装置20は、この例では、半導体製造工程においてプロセス管理を行うために設けられている。
The cleaning
分析装置20は、蛍光X線を用いて洗浄液9に含まれるイオンの量を検出するものであり、いわゆるフローセル型の装置である。分析装置20は、バルブ21と、析出部30と、電圧生成部22と、X線源23と、検出部24と、計測部25と、ポンプ26と、バルブ27,29と、制御部28とを有している。バルブ21、析出部30、ポンプ26、およびバルブ27,29は、流路8上に設けられている。
The analysis device 20 detects the amount of ions contained in the cleaning
バルブ21は、洗浄部11、ポンプ12、およびフィルタ13を循環する洗浄液9の一部をサンプリングするためのものである。バルブ21の開閉は、制御部28により制御されるようになっている。
The
析出部30は、導入口35から導出口36に向かって流れる洗浄液9に含まれるイオンを析出させるものである。
The
図2は、析出部30の一構成例を表すものである。なお、この図2では、析出部30に加え、説明の便宜上、電圧生成部22、X線源23、および検出部24をも描いている。析出部30は、狭窄部39と、電極31,32と、基準電極33とを有している。
FIG. 2 shows a configuration example of the
狭窄部39は、流路8の流路幅が狭まった部分である。この例では、狭窄部39は、電極31の法線方向における流路幅が狭くなるように構成されている。これにより、狭窄部39では、流路8における流路断面積が小さくなっている。
The narrowed
電極31は、X線を透過させる性質を有する導電性電極であり、その表面にイオンを析出させるものである。電極31は、例えば薄膜電極を用いることができる。電極31は、狭窄部39に対応する位置に設けられている。この例では、電極31は、流路8の壁に設けられた開口部を覆うように設けられており、流路8の壁の一部を構成している。この電極31には、後述するように、電圧生成部22により負の電圧が印加される。これにより、電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオン(例えば銅イオンCu2+)が濃縮される。具体的には、電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオンが、イオンのまま引き寄せられてただよう。そして、電極31の表面には、洗浄液9に含まれる陽イオンが析出する。このようにして、電極31の近傍では、イオンのまま引き寄せられた洗浄液9中の陽イオン、および陽イオンが析出した析出物が、濃縮試料を構成するようになる。そして、この電極31には、後述するように、X線源23によりX線L1が照射される。これにより、X線L1がこの電極31を透過し、電極31の近傍の濃縮試料に照射されるようになっている。電極31は、X線に対する透過性が高く、かつ耐薬品性が高い材料を用いて構成されるのが望ましい。具体的には、電極31は、例えば、ダイヤモンド電極、グラッシーカーボン電極、炭素を含む導電性の樹脂からなる電極などにより構成されるのが望ましい。
The
電極32は、コイル形状を有する電極であり、例えば白金を含んで構成されるものである。この形状により、電極32の表面積を広くすることができるようになっている。基準電極33は、電極31,32に電圧を印加する際の基準として用いる電極であり、例えば、いわゆる銀・塩化銀(Ag/AgCl)電極により構成されるものである。電極32および基準電極33は、X線L1が照射されないようにするため、狭窄部39から離れた位置に設けられている。なお、この例では基準電極33を設けたが、これを省いてもよい。
The
電圧生成部22(図1)は、制御部28から供給される制御信号に基づいて、析出部30に供給する各種電圧を生成するものである。具体的には、電圧生成部22は、基準電極33の電位を基準として、電極31に負の電圧を印加するとともに、電極32に正の電圧を印加する。これにより、析出部30では、洗浄液9に含まれる陽イオンの一部が電極31の表面に析出するようになっている。また、電圧生成部22は、分析装置20において分析が終了した後に、基準電極33の電位を基準として、電極31に正の電圧を印加するとともに、電極32に負の電圧を印加する。これにより、析出部30では、電極31の近傍から濃縮試料を取り除くことができるようになっている。
The voltage generation unit 22 (FIG. 1) generates various voltages to be supplied to the
X線源23は、電極31の近傍の濃縮試料にX線L1を射出するものである。X線源23は、制御部28から供給される制御信号に基づいて動作するようになっている。この例では、流路8からみて電極31が配置された側(図2における下側)に、X線源23を配置している。言い換えれば、X線L1が電極31を透過して、電極31の近傍の濃縮試料に照射されるように、X線源23を配置している。これにより、分析装置20では、X線L1が洗浄液9中を進むことがないため、X線L1が減衰するおそれを低減することができるようになっている。
The
検出部24は、電極31の近傍の濃縮試料から放射された蛍光X線L2を検出するものであり、例えば半導体検出器やシリコンドリフト検出器(SDD)などを用いて構成されるものである。この例では、流路8からみて電極31が配置された側(図2における下側)に、検出部24を配置している。言い換えれば、電極31の近傍の濃縮試料から放射された蛍光X線L2が電極31を透過して検出部24に入射するように、検出部24を配置している。これにより、分析装置20では、蛍光X線L2が洗浄液9中を進むことがないため、蛍光X線L2が減衰するおそれを低減することができるようになっている。
The
計測部25は、検出部24が検出した蛍光X線L2に基づいて、洗浄液9に含まれるイオンの含有量を求めるものである。計測部25は、例えば、増幅器、波高分析器、マルチチャネルアナライザなどを含んで構成されるものである。この構成により、計測部25は、蛍光X線L2のエネルギーに基づいて、その蛍光X線L2を放射する元素を特定するとともに、蛍光X線L2の強度に基づいてそのイオンの含有量を求めるようになっている。また、計測部25は、イオンの含有量が所定量を超えた場合に、その旨を洗浄装置1の制御装置(図示せず)に対して通知する機能をも有している。
The
ポンプ26は、析出部30の導出口36から流れ出た洗浄液9を、析出部30の導入口35に送ることにより、洗浄液9を循環させるものである。バルブ27は、ポンプ26から析出部30の導入口35への流路8上に設けられたものである。バルブ29は、ポンプ26とバルブ27の間の流路8から、析出部30、ポンプ26、およびバルブ27を循環する洗浄液9を排出するためのものである。バルブ27,29の開閉は、制御部28により制御されるようになっている。制御部28は、バルブ21、電圧生成部22、X線源23、およびバルブ27,29の動作を制御するものである。
The
ここで、分析装置20は、本発明における「液体試料分析装置」の一具体例に対応する。洗浄液9は、本発明における「液体試料」の一具体例に対応する。電極31は、本発明における「電極」の一具体例に対応する。
Here, the analyzer 20 corresponds to a specific example of “liquid sample analyzer” in the present invention. The cleaning
[動作および作用]
続いて、本実施の形態の洗浄装置1の動作および作用について説明する。
[Operation and Action]
Then, operation | movement and an effect | action of the washing | cleaning
(全体動作概要)
まず、図1,2を参照して、洗浄装置1の全体動作概要を説明する。洗浄部11は、フィルタ13から供給された洗浄液9を用いて半導体ウエハを洗浄する。ポンプ12は、洗浄部11から排出された、洗浄に使用された洗浄液9をフィルタ13に送る。フィルタ13は、供給された洗浄液9に含まれるダストなどの不純物を取り除く。バルブ21は、開状態になることにより、洗浄部11、ポンプ12、およびフィルタ13を循環する洗浄液9の一部をサンプリングする。ポンプ26は、洗浄液9を循環させることにより、析出部30の導入口35から導出口36に向かって洗浄液9を流す。電圧生成部22は、例えば、基準電極33の電位を基準として、電極31に負の電圧を印加するとともに、電極32に正の電圧を印加する。これにより、電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオン(例えば銅イオンCu2+)が濃縮される。具体的には、電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオンが、イオンのまま引き寄せられる。そして、電極31の表面には、洗浄液9に含まれる陽イオンが析出する。X線源23は、電極31の近傍の濃縮試料にX線L1を照射する。これにより、濃縮試料は、X線L1に基づいて蛍光X線L2を放射する。検出部24は、この蛍光X線L2を検出する。計測部25は、検出部24が検出した蛍光X線L2に基づいて、洗浄液9に含まれるイオンの含有量を求める。バルブ29は、開状態になることにより、析出部30およびポンプ26を循環する洗浄液9を排出する。制御部28は、バルブ21、電圧生成部22、X線源23、およびバルブ27,29の動作を制御する。
(Overview of overall operation)
First, referring to FIGS. 1 and 2, an overall operation outline of the
(分析装置20の詳細動作)
制御部28は、バルブ21を、例えば10分に1回の割合で開状態にする。これにより、分析装置20は、分析対象となる洗浄液9をサンプリングする。具体的には、まず、制御部28は、バルブ21,29を開くとともにバルブ27を閉じ、ポンプ26を動作させる。これにより、バルブ21、析出部30、ポンプ26、バルブ29の順に、洗浄液9が流れ、これらを経由する流路8が洗浄液9で満たされる。そして、制御部28は、バルブ27を開く。これにより、バルブ21、バルブ27、バルブ29の順に、洗浄液9がさらに流れ、バルブ27周辺の流路8が洗浄液9で満たされる。その後、制御部28は、バルブ21,29を閉じる。このようにしてサンプリングされた洗浄液9は、ポンプ26、バルブ27、析出部30の順に循環する。
(Detailed operation of the analyzer 20)
The
析出部30では、導入口35から導出口36に向かって洗浄液9が流れる。制御部28は、電圧生成部22の動作を制御し、電圧生成部22は、基準電極33の電位を基準として、電極31に負の電圧を印加するとともに、電極32に正の電圧を印加する。これにより、電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオンが濃縮される。
In the
図3は、析出部30の一動作状態を模式的に表すものである。電極31の近傍には、洗浄液9に含まれる陽イオンが引き寄せられ、電極31の表面には、イオンが析出し析出物9Aが形成される。なお、この図では、電極31に引き寄せられたイオンの図示を省いている。また、この図では、析出物9Aの量を誇張して描いている。その際、狭窄部39では、流路幅が狭いため、洗浄液9の流速が早くなる。これにより、析出部30では、電極31の表面付近に、洗浄液9に含まれるイオンをより多く供給することができるため、短い時間で多くのイオンを析出させることができる。
FIG. 3 schematically shows one operation state of the
次に、制御部28は、洗浄液9をサンプリングしてから所定時間が経過した後にX線源23を制御し、X線源23はX線L1を射出する。X線L1は、図3に示したように、電極31の近傍の濃縮試料に含まれる原子を励起させ、蛍光X線L2を放射させる。検出部24は、このようにして放射された蛍光X線L2を検出する。そして、計測部25は、検出部24が検出した蛍光X線L2に基づいて、洗浄液9に含まれるイオンの含有量を求める。
Next, the
その際、分析装置20では、狭窄部39を設けるようにしたので、以下に説明するように、散乱X線の影響を抑えることにより、洗浄液9に含まれるイオンの含有量の検出精度を高めることができる。
At that time, since the narrowed
図4は、X線のスペクトルを表すものである。横軸はエネルギーを示し、縦軸はX線強度を示す。スペクトルW1は、X線源23が射出するX線のスペクトルを示し、スペクトルW2は、検出部24が検出するX線のスペクトルを示す。X線源23が射出するX線のスペクトルW1は、線スペクトルW11および連続スペクトルW12を含む。同様に、検出部24が検出するX線のスペクトルW2は、線スペクトルW21および連続スペクトルW22を含む。
FIG. 4 shows an X-ray spectrum. The horizontal axis indicates energy, and the vertical axis indicates X-ray intensity. A spectrum W1 represents an X-ray spectrum emitted from the
X線L1は、X線源23が射出するX線のスペクトルW1のうちの線スペクトルW11に対応する。このX線L1は、濃縮試料に含まれる原子を励起させ、蛍光X線L2を放射させる。そして、検出部24が、この蛍光X線L2を検出する。蛍光X線L2は、検出部24が検出するX線のスペクトルW2における線スペクトルW21に対応する。なお、この図4では、励起状態からの複数の状態遷移に対応して、複数の線スペクトルW21を描いている。
The X-ray L1 corresponds to the line spectrum W11 of the X-ray spectrum W1 emitted from the
また、X線源23が射出するX線のスペクトルW1のうちの連続スペクトルW12に対応するX線は、例えば、洗浄液9、析出物9A、電極31などにより散乱される。そして、検出部24は、この散乱X線をも検出する。散乱X線は、検出部24が検出するX線のスペクトルW2における連続スペクトルW22に対応する。
Further, X-rays corresponding to the continuous spectrum W12 of the X-ray spectrum W1 emitted from the
このように、検出部24が検出するX線のスペクトルW2は、散乱X線に係る連続スペクトルW22を含む。この連続スペクトルW22のX線強度が強い場合には、蛍光X線L2に係る線スペクトルW21が埋もれてしまうおそれがある。このような場合には、洗浄液9におけるイオンの含有量の検出精度が低下してしまうおそれがある。
As described above, the X-ray spectrum W2 detected by the
一方、分析装置20では、狭窄部39を設け、流路8の流路幅を狭めるようにしたので、X線源23から射出されるX線の射出範囲における洗浄液9の体積を少なくすることができる。これにより、分析装置20では、X線源23が射出するX線が洗浄液9により散乱されるおそれを低減することができるため、散乱X線に係る連続スペクトルW22のX線強度を下げることができる。その結果、分析装置20では、洗浄液9におけるイオンの含有量の検出精度を高めることができる。
On the other hand, in the analyzer 20, since the narrowed
[効果]
以上のように本実施の形態では、狭窄部を設け、洗浄液の流速を早くするようにしたので、電極31の表面付近にイオンをより多く供給することができるため、短い時間で多くのイオンを析出させることができる。このように、析出するイオンの量を多くすることができるため、蛍光X線分析における分析精度を高くすることができるとともに、短い時間で分析を行うことができる。
[effect]
As described above, in the present embodiment, the constriction is provided and the flow rate of the cleaning liquid is increased, so that more ions can be supplied near the surface of the
本実施の形態では、狭窄部を設け、X線の射出範囲における洗浄液の体積を少なくするようにしたので、X線が洗浄液により散乱されるおそれを低減することができるため、検出精度を高めることができる。 In this embodiment, since the constriction is provided and the volume of the cleaning liquid in the X-ray emission range is reduced, the possibility that the X-rays are scattered by the cleaning liquid can be reduced, so that the detection accuracy is improved. Can do.
[変形例1−1]
上記実施の形態では、流路8からみて電極31が配置された側(図2における下側)に、X線源23および検出部24を配置したが、これに限定されるものではない。例えば、図5Aに示す析出部30Aのように、電極31が配置された側と反対の側(図5Aにおける上側)に、検出部24を配置してもよい。この例では、蛍光X線L2が流路8内の洗浄液9を横切って検出部24に入射するように、検出部24を配置している。また、図5Bに示す析出部30Bのように、電極31が配置された側と反対の側(図5Bにおける上側)に、X線源23を配置してもよい。この例では、X線L1が流路8内の洗浄液9を横切って析出物9Aに照射されるように、X線源23を配置している。また、X線源23および検出部24の両方を、電極31が配置された側と反対の側に配置してもよい。
[Modification 1-1]
In the above-described embodiment, the
[変形例1−2]
上記実施の形態では、まっすぐに進む流路8の一部を狭めることにより狭窄部39を構成したが、これに限定されるものではない。例えば、図6に示す析出部30Cのように、折れ曲がった流路8の一部を狭めることにより狭窄部を構成してもよい。析出部30Cは、狭窄部39Cと、電極31C,32Cと、基準電極33Cとを有している。この例では、析出部30Cにおける流路8は、略U字形状を有しており、洗浄液9が導入口35Cから導出口36Cへ向かって流れるようになっている。
[Modification 1-2]
In the above embodiment, the narrowed
[変形例1−3]
上記実施の形態では、洗浄部11、ポンプ12、およびフィルタ13を循環する洗浄液9の一部をサンプリングし、そのサンプリングした洗浄液9に含まれるイオンの量を検出したが、これに限定されるものではない。例えば、図7に示す洗浄装置1Dのように、洗浄液9を、洗浄部11、析出部30、ポンプ12、およびフィルタ13に循環させることにより、洗浄液9に含まれるイオンの量を検出してもよい。洗浄装置1Dは、洗浄部11と、析出部30と、電圧生成部22と、X線源23と、検出部24と、計測部25と、ポンプ12と、フィルタ13と、制御部28Dとを備えている。この例では、洗浄部11から排出された、洗浄に使用された洗浄液9が、析出部30の導入口35に供給される。そして、ポンプ12は、析出部30の導出口36から流れ出た洗浄液9をフィルタ13に送るようになっている。制御部28Dは、電圧生成部22およびX線源23の動作を制御するものである。この構成により、洗浄装置1Dでは、サンプリングを行うことなく、洗浄液9に含まれるイオンの含有量を求めることができる。なお、この構成では、例えば析出部30における電極31の成分の一部が洗浄液9に溶けだすおそれがある。よって、この構成は、このような現象が生じても問題にならないような用途に適用することができる。
[Modification 1-3]
In the above embodiment, a part of the cleaning
[変形例1−4]
上記実施の形態では、分析装置20を洗浄装置1に適用し、洗浄液9に含まれるイオンを検出したが、これに限定されるものではなく、微量のイオンを検出する必要がある様々な用途に適用することができる。具体的には、例えば、半導体製造工程において、エッチングを行う際に用いるエッチング液に含まれるイオンを検出してもよい。
[Modification 1-4]
In the above embodiment, the analyzer 20 is applied to the
[変形例1−5]
上記実施の形態では、分析装置20を、予め想定したイオンを検出することによりプロセス管理を行うために用いたが、これに限定されるものではなく、不純物となる様々なイオンを検出することによりコンタミネーションを管理するために用いてもよい。
[Modification 1-5]
In the above embodiment, the analyzer 20 is used to perform process management by detecting ions assumed in advance. However, the present invention is not limited to this, and by detecting various ions that become impurities. It may be used to manage contamination.
[その他の変形例]
また、これらの変形例のうちの2以上を組み合わせてもよい。
[Other variations]
Further, two or more of these modifications may be combined.
<2.第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態に係る洗浄装置2について説明する。本実施の形態は、析出部へのX線L1の入射方法が、上記第1の実施の形態と異なるものである。なお、上記第1の実施の形態に係る洗浄装置1と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
Next, the cleaning device 2 according to the second embodiment will be described. In the present embodiment, the method of incidence of X-rays L1 on the precipitation part is different from that of the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as the washing | cleaning
図8は、本実施の形態に係る洗浄装置2の一構成例を表すものである。洗浄装置2は、分析装置40を備えている。分析装置40は、析出部50と、コリメータ43とを有している。
FIG. 8 illustrates a configuration example of the cleaning apparatus 2 according to the present embodiment. The cleaning device 2 includes an analysis device 40. The analysis device 40 includes a
図9A,9Bは、析出部50の一構成例を表すものである。図9Aは、図9Bにおける、2点鎖線に沿ったI−I矢視方向の断面図を示している。図9Aに示したように、析出部50における流路8は、略U字形状を有しており、洗浄液9が導入口55から導出口56へ向かって流れるようになっている。この例では、導入口55に係る流路8、および導出口56に係る流路8は、Z方向に延伸するように配置されている。また、導入口55に係る流路8、および導出口56に係る流路8を、図9Bに示したように、Y方向において互いにずれた位置に配置している。
9A and 9B show a configuration example of the
析出部50は、狭窄部59と、電極51,52と、基準電極53とを有している。狭窄部59、電極51,52、および基準電極53は、上記第1の実施の形態に係る狭窄部39、電極31,32、および基準電極33にそれぞれ対応するものである。狭窄部59では、洗浄液9は、図9Bに示したように、Y方向に流れるようになっている。
The
コリメータ43(図8)は、X線源23が射出したX線L1の進行方向を揃えるものであり、例えば、スリットを用いて構成されるものである。
The collimator 43 (FIG. 8) aligns the traveling direction of the X-rays L1 emitted from the
この例では、X線源23を、X線L1が狭窄部59における流路8内の洗浄液9を横切って、電極51の近傍の濃縮試料に照射されるような位置に配置している。その際、X線L1は、図9A,9Bに示したように、導入口55に係る流路8を横切らずに進み、狭窄部59に到達する。そして、X線L1は、狭窄部59内の洗浄液9と電極51との界面において全反射するようになっている。また、この例では、検出部24を、蛍光X線L2が電極51を透過して検出部24に入射するような位置に配置している。
In this example, the
ここで、分析装置40は、本発明における「液体試料分析装置」の一具体例に対応する。電極51は、本発明における「電極」の一具体例に対応する。
Here, the analyzer 40 corresponds to a specific example of “liquid sample analyzer” in the present invention. The
図10は、析出物にX線L1を照射している状態を表すものである。X線L1の電極51の表面に対する入射角θは、全反射条件を満たす角度である。例えば、X線L1のエネルギーが20keVであり、電極51が炭素により構成されている場合には、このような全反射条件を満たすためには、全反射臨界角を0.078度にすることができる。この場合には、入射角θは、例えば89.922(=90−0.078)度以上にすることができる。言い換えれば、視斜角を0.078度以下にすることができる。
FIG. 10 shows a state in which the precipitate is irradiated with the X-ray L1. The incident angle θ of the X-ray L1 with respect to the surface of the
X線L1のうちのX線L11は、上記第1の実施の形態の場合と同様に、電極51の近傍の濃縮試料に含まれる原子を励起させ、蛍光X線L2を放射させる。そして、検出部24は、この蛍光X線L2を検出する。一方、X線L1のうちのX線L12は、この例では、析出物9Aを透過して、洗浄液9(析出物9A)と電極51との界面に到達している。そして、このX線L12は、この界面において全反射される。
The X-ray L11 of the X-rays L1 excites atoms contained in the concentrated sample near the
このように、分析装置40では、洗浄液9(析出物9A)と電極51との界面に到達したX線L1(X線L12)が電極51の表面において全反射するようにした。これにより、析出部50では、X線L1が電極51内に侵入しないため、X線L1が電極51内で散乱されるおそれを低減することができ、第1の実施の形態の場合と同様に、連続スペクトルW22のX線強度を下げることができる。その結果、分析装置40では、洗浄液9におけるイオンの含有量の検出精度を高めることができ、分析精度を高めることができる。
Thus, in the analyzer 40, the X-ray L1 (X-ray L12) that reached the interface between the cleaning liquid 9 (precipitate 9A) and the
以上のように本実施の形態では、X線L1が電極51の表面において全反射するようにしたので、X線L1が電極51内で散乱されるおそれを低減することができるため、分析精度を高めることができる。その他の効果は、上記第1の実施の形態の場合と同様である。
As described above, in this embodiment, since the X-ray L1 is totally reflected on the surface of the
[変形例2−1]
上記実施の形態では、析出部50における流路8の形状を略U字形状にしたが、これに限定されるものではない。例えば、図11A,11Bに示すように、第1の実施の形態に係る析出部30と同様の構成を有する析出部50Aを用いてもよい。図11Aは、XZ平面内における析出部50Aの断面構成を示しており、図11Bは、YZ面内における狭窄部39の断面構成を示している。この例では、図11Aに示したように、X方向に流路8が延伸するように、析出部50Aを配置している。そして、図11Bに示したように、X線源23およびコリメータ43を、YZ平面内に配置している。このとき、X線L1は、狭窄部39内の洗浄液9と電極31との界面において全反射するようになっている。また、図12に示すように、第1の実施の形態に係る析出部30と同様の構成を有する析出部50Bを用いるとともに、X線源23およびコリメータ43を、XZ平面内に配置してもよい。
[Modification 2-1]
In the said embodiment, although the shape of the
[変形例2−2]
上記実施の形態では、狭窄部59を有する析出部50を用いたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図13に示すように、狭窄部を有しない析出部50Cを用いてもよい。この析出部50Cは、第1の実施の形態に係る析出部30において、狭窄部39を設けないようにしたものである。この例では、X方向に流路8が延伸するように、析出部50Cを配置している。そして、X線源23およびコリメータ43を、XZ平面内に配置している。そして、X線L1は、流路8内の洗浄液9と電極31との界面において全反射するようになっている。
[Modification 2-2]
In the said embodiment, although the
以上、いくつかの実施の形態および変形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等には限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described with reference to some embodiments and modifications, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications can be made.
例えば、上記の各実施の形態などでは、基準電極33,53を設けたが、これに限定されるものではなく、この基準電極を省いてもよい。
For example, in each of the above embodiments, the
また、例えば、上記の各実施の形態などでは、電極31,51が流路8の壁の一部を構成するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、電極31,51を、流路8の内部に配置してもよい。
Further, for example, in each of the above-described embodiments, the
なお、本発明は以下のような構成とすることができる。
(1)液体試料が流れ、狭窄部を有する流路と、
前記狭窄部に配置された電極と、
前記電極に向かってX線を射出するX線源と、
前記X線に基づいて、前記液体試料から前記電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出する検出部と
を備えた液体試料分析装置。
(2)前記電極は、前記流路の流路壁を構成し、
前記流路壁の内面が前記X線の入射面である
前記(1)に記載の液体試料分析装置。
(3)前記流路壁の内面に対する前記X線の入射角は、そのX線が全反射される角度である
前記(2)に記載の液体試料分析装置。
(4)前記X線源と前記電極との間にコリメータをさらに備えた
前記(2)または(3)に記載の液体試料分析装置。
(5)前記電極は、前記流路の流路壁を構成し、
前記流路壁の外面が前記X線の入射面である
前記(1)に記載の液体試料分析装置。
(6)前記検出部の検出結果に基づいて、前記蛍光X線のエネルギーおよび強度を計測する計測部をさらに備えた
前記(1)から(5)のいずれかに記載の液体試料分析装置。
(7)前記濃縮試料は、前記電極の表面上に析出された、前記液体試料に含まれる分析対象イオンの析出物を含む
前記(1)から(6)のいずれかに記載の液体試料分析装置。
(8)前記流路上に配置されたポンプをさらに備え、
前記流路は、前記液体試料が循環可能に構成された
前記(1)から(7)のいずれかに記載の液体試料分析装置。
(9)液体試料が流れる流路と、
前記流路の流路壁を構成する電極と、
前記電極に向かってX線を射出し、前記流路壁の内面に対する前記X線の入射角が、そのX線が全反射される角度になるように構成されたX線源と、
前記X線に基づいて、前記液体試料から前記電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出する検出部と
を備えた液体試料分析装置。
In addition, this invention can be set as the following structures.
(1) a flow path through which a liquid sample flows and having a constriction,
An electrode disposed in the constriction,
An X-ray source emitting X-rays toward the electrode;
A liquid sample analyzer comprising: a detection unit that detects fluorescent X-rays emitted from a concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-ray.
(2) The electrode constitutes a channel wall of the channel,
The liquid sample analyzer according to (1), wherein an inner surface of the channel wall is an incident surface of the X-ray.
(3) The liquid sample analyzer according to (2), wherein an incident angle of the X-ray with respect to an inner surface of the flow path wall is an angle at which the X-ray is totally reflected.
(4) The liquid sample analyzer according to (2) or (3), further including a collimator between the X-ray source and the electrode.
(5) The electrode constitutes a channel wall of the channel,
The liquid sample analyzer according to (1), wherein an outer surface of the channel wall is an incident surface of the X-ray.
(6) The liquid sample analyzer according to any one of (1) to (5), further including a measurement unit that measures energy and intensity of the fluorescent X-ray based on a detection result of the detection unit.
(7) The liquid sample analyzer according to any one of (1) to (6), wherein the concentrated sample includes a precipitate of ions to be analyzed included in the liquid sample deposited on the surface of the electrode. .
(8) further comprising a pump disposed on the flow path,
The liquid sample analyzer according to any one of (1) to (7), wherein the flow path is configured to allow the liquid sample to circulate.
(9) a flow path through which the liquid sample flows;
An electrode constituting a flow path wall of the flow path;
An X-ray source configured to emit X-rays toward the electrode, and an incident angle of the X-rays with respect to the inner surface of the flow path wall is an angle at which the X-rays are totally reflected;
A liquid sample analyzer comprising: a detection unit that detects fluorescent X-rays emitted from a concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-ray.
1,1D,2…洗浄装置、8…流路、9…洗浄液、9A…析出物、11…洗浄部、12…ポンプ、13…フィルタ、20,40…分析装置、21…バルブ、22…電圧生成部、23…X線源、24…検出部、25…計測部、26…ポンプ、27,29…バルブ、28,28D…制御部、30,30A〜30C,50,50A〜50C…析出部、31,31C,32,32C,51,52…電極、33,33C,53…基準電極、35,35C,55…導入口、36,36C,56…導出口、39,59…狭窄部、43…コリメータ、L1,L11,L12…X線、L2…蛍光X線、W1,W2…スペクトル、W11,W21…線スペクトル、W12,W22…連続スペクトル、θ…入射角。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記狭窄部に配置された電極と、
前記電極に向かってX線を射出するX線源と、
前記X線に基づいて、前記液体試料から前記電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出する検出部と
を備えた液体試料分析装置。 A flow path through which the liquid sample flows and having a constriction,
An electrode disposed in the constriction,
An X-ray source emitting X-rays toward the electrode;
A liquid sample analyzer comprising: a detection unit that detects fluorescent X-rays emitted from a concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-ray.
前記流路壁の内面が前記X線の入射面である
請求項1に記載の液体試料分析装置。 The electrode constitutes a channel wall of the channel,
The liquid sample analyzer according to claim 1, wherein an inner surface of the flow path wall is an incident surface of the X-ray.
請求項2に記載の液体試料分析装置。 The liquid sample analyzer according to claim 2, wherein an incident angle of the X-ray with respect to an inner surface of the flow path wall is an angle at which the X-ray is totally reflected.
請求項2または請求項3に記載の液体試料分析装置。 The liquid sample analyzer according to claim 2, further comprising a collimator between the X-ray source and the electrode.
前記流路壁の外面が前記X線の入射面である
請求項1に記載の液体試料分析装置。 The electrode constitutes a channel wall of the channel,
The liquid sample analyzer according to claim 1, wherein an outer surface of the channel wall is an incident surface of the X-ray.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の液体試料分析装置。 The liquid sample analyzer according to claim 1, further comprising a measurement unit that measures energy and intensity of the fluorescent X-ray based on a detection result of the detection unit.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の液体試料分析装置。 The liquid sample analyzer according to any one of claims 1 to 6, wherein the concentrated sample includes a deposit of ions to be analyzed included in the liquid sample deposited on a surface of the electrode.
前記流路は、前記液体試料が循環可能に構成された
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の液体試料分析装置。 A pump disposed on the flow path;
The liquid sample analyzer according to any one of claims 1 to 7, wherein the flow path is configured to allow the liquid sample to circulate.
前記流路の流路壁を構成する電極と、
前記電極に向かってX線を射出し、前記流路壁の内面に対する前記X線の入射角が、そのX線が全反射される角度になるように構成されたX線源と、
前記X線に基づいて、前記液体試料から前記電極の近傍に濃縮された濃縮試料から放射される蛍光X線を検出する検出部と
を備えた液体試料分析装置。
A flow path through which a liquid sample flows;
An electrode constituting a flow path wall of the flow path;
An X-ray source configured to emit X-rays toward the electrode, and an incident angle of the X-rays with respect to the inner surface of the flow path wall is an angle at which the X-rays are totally reflected;
A liquid sample analyzer comprising: a detection unit that detects fluorescent X-rays emitted from a concentrated sample concentrated in the vicinity of the electrode from the liquid sample based on the X-ray.
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