JP3431594B2 - 雰囲気置換機能を備えたｘ線分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定室内の液体や
粉体等の試料にＸ線照射して分析するＸ線分析装置に関
し、特に測定室内をＨｅ（ヘリウム）雰囲気に置換する
雰囲気置換機能を備えたＸ線分析装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、測定室内の液体試料等をＸ線強
度測定する場合、予め測定室内がＨｅガスで置換された
Ｈｅ雰囲気下で行われる。従来、このＨｅ置換作業は、
Ｈｅ雰囲気に置換された測定室内のＨｅ濃度の実測が困
難なことから、測定室内の圧力を測定し、一定時間内に
規定の圧力に達すれば、当該作業が完了したものと判断
する圧力管理により行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の圧力管
理では、規定圧力に達したと判断された場合であって
も、測定室内のＨｅ濃度を実測したものではないため、
実際にＨｅ雰囲気が、試料を出し入れする測定室の開閉
のような外乱に影響されずに、安定しているか否かは判
断できない。また、空気混入のチェックもできない。Ｈ
ｅ雰囲気の安定が不十分な状態や空気が混入している状
態でＸ線強度測定が行われると、Ｘ線強度測定の正確性
が低下する。この場合、当該Ｈｅ雰囲気の測定室内の試
料を実際に測定することによって、Ｈｅ雰囲気の安定や
空気混入の存否を判断できるが、オペレータによる煩雑
な操作と安定確認作業が必要となる。

【０００４】さらに、Ｘ線強度測定は、Ｈｅ置換作業の
完了後、測定室内へＨｅガスを流し放しの状態で行われ
るので、当該置換作業の完了から実際の試料の測定の開
始までの時間が長い場合には、Ｈｅガスの省資源上の問
題もあった。

【０００５】本発明は、前記の問題点を解決して、Ｈｅ
雰囲気の安定確認を自動的に行うことができ、また、容
易にＨｅガスの省資源化を図ることができる雰囲気置換
機能を備えたＸ線分析装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る雰囲気置換機能を備えたＸ線分析装
置は、Ｘ線を試料に照射して試料の分析を行うものであ
って、真空雰囲気にある測定室内の試料のＸ線強度測定
を行わせる置換前測定手段と、前記真空雰囲気をＨｅ雰
囲気に置換させる置換実行手段と、雰囲気の置換が完了
したとき、波高分析器の波高値を較正させる波高値較正
手段と、前記試料を前記測定室に対して搬入および搬出
を複数回繰り返しながら、繰り返してＸ線強度測定を行
わせる繰り返し測定手段と、Ｈｅ置換指令を受けて順
次、置換前測定手段、置換実行手段、波高値較正手段お
よび繰り返し測定手段を作動させる置換作業制御手段
と、繰り返し測定手段によって得られたＸ線強度が、置
換前測定手段によって得られたＸ線強度に対して一定範
囲内にあり、かつ収束したとき、Ｈｅ置換作業の完了を
判定する置換作業完了検出手段とを備えている。

【０００７】本発明によれば、Ｈｅ雰囲気への置換、波
高値較正、繰り返し測定、Ｈｅ置換作業の完了の判定と
いう一連の作業を自動的に行わせるので、Ｈｅ置換、波
高値較正、Ｈｅ雰囲気の安定確認を自動的かつ正確に行
うことができ、正確性の高いＸ線強度測定が可能とな
る。

【０００８】本発明の請求項２に係る雰囲気置換機能を
備えたＸ線分析装置は、Ｘ線を試料に照射して試料の分
析を行うものであって、Ｈｅガスで置換された置換雰囲
気にある測定室内の試料のＸ線強度測定を行う置換後測
定手段と、測定室内へのＨｅガスの供給流量を減少させ
る置換ガス節減手段と、前記試料を前記Ｈｅガスの供給
流量の減少後に再び減少前の供給流量に戻した状態の測
定室に対して搬入および搬出を複数回繰り返しながら、
繰り返してＸ線強度測定を行わせる繰り返し測定手段
と、置換ガス節約指令を受けて、指定されたタイミング
で順次、置換後測定手段、置換ガス節減手段および繰り
返し測定手段を作動させる節約制御手段と、繰り返し測
定手段によって得られたＸ線強度が、置換後測定手段に
よって得られたＸ線強度に対して、一定範囲内にあり、
かつ収束したとき、節約処理の完了を判定する節約処理
完了検出手段とを備えている。

【０００９】本発明によれば、置換作業の完了から実際
の試料の測定の開始までの時間が長い場合であっても、
置換ガスの節減、繰り返し測定、節約処理の完了の判定
という一連の作業を自動的に行わせるので、容易にＨｅ
ガスの省資源化を図ることができる。

【００１０】本発明の請求項３に係る雰囲気置換機能を
備えたＸ線分析装置は、請求項１に記載のすべての手段
に加えて、これら手段による置換作業完了後に、置換ガ
スの節約を行う請求項２に記載のすべての手段を備えて
いる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係
る雰囲気置換機能を備えた蛍光Ｘ線分析装置を示す概略
構成図である。蛍光Ｘ線分析装置は、試料Ｓに１次Ｘ線
を照射し、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線を検出し、この
検出結果から試料Ｓの分析を行うものであり、前記試料
Ｓは測定室Ｃ１内で分析され、予備室Ｃ２を経て装置に
対する搬入および搬出が行われる。この実施形態の装置
は、分析中の真空度またはＨｅ濃度を安定に保ち、試料
交換を効率的に行うために予備室Ｃ２を備えているが、
予備室Ｃ２を省略してもよい。試料Ｓは例えば図示しな
い自動試料交換機により予備室Ｃ２へ運ばれ、図示しな
い搬送装置により、予備室Ｃ２と測定室Ｃ１の所定の分
析位置との間で搬送される。

【００１２】また、蛍光Ｘ線分析装置は、測定室Ｃ１の
上壁に取り付けられて、試料Ｓの表面に１次Ｘ線Ｂ１を
照射するＸ線管１と、測定室Ｃ１に開口部をもつ隔壁５
を介して隣接する分光室Ｃ３に設けられて、試料Ｓから
発生する２次Ｘ線Ｂ２を分光する分光器２と、分光され
た蛍光Ｘ線Ｂ３ごとにその強度を検出する検出器３と、
検出した蛍光Ｘ線を選別する波高分析器４とを備えてい
る。

【００１３】前記測定室Ｃ１、予備室Ｃ２および分光室
Ｃ３を含むＸ線通路は、液体試料や粉末試料以外の、真
空に対する影響を受けない試料Ｓを対象とする通常の測
定においては、真空ポンプ６の作動により真空引きされ
て真空が保持される。試料Ｓが液体試料等の場合には、
真空ポンプ６による真空引きののち、Ｈｅ源７からＨｅ
ガスが充填されて、前記真空雰囲気がＨｅ雰囲気に置換
される。蛍光Ｘ線分析装置は、さらに、装置全体を制御
するコントローラ８および表示画面のような表示手段９
を備えている。

【００１４】前記蛍光Ｘ線分析装置に設けられた雰囲気
置換装置１０は、上述したように、測定室Ｃ１等をＨｅ
雰囲気に置換するものであり、真空雰囲気にある測定室
Ｃ１内の試料ＳのＸ線強度測定を行わせる置換前測定手
段１１と、前記真空雰囲気をＨｅ雰囲気に置換させる置
換実行手段１２と、雰囲気の置換が完了したとき、波高
分析器４の波高値を較正させる波高値較正（ＰＨＡ調
整）手段１３と、前記試料Ｓを前記測定室Ｃ１に対して
搬入および搬出を複数回繰り返しながら、繰り返してＸ
線強度測定を行わせる繰り返し測定手段１４とを備えて
いる。さらに、雰囲気置換装置１０は、Ｈｅ置換指令を
受けて順次、置換前測定手段１１、置換実行手段１２、
波高値較正手段１３および繰り返し測定手段１４を作動
させる置換作業制御手段１５と、繰り返し測定手段１４
によって得られたＸ線強度が、置換前測定手段１１によ
って得られたＸ線強度に対して一定範囲内にあり、かつ
収束したとき、Ｈｅ置換作業の完了を判定する置換作業
完了検出手段１６とを備えている。

【００１５】つぎに、前記構成の蛍光Ｘ線分析装置の動
作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
スタート時、図１の蛍光Ｘ線分析装置は真空ポンプ６が
作動状態にあり、測定室Ｃ１等は真空雰囲気にあるもの
とする。まず、Ｈｅガスの測定室Ｃ１等へ充填開始の準
備がなされ、ＰＨＡ調整試料、メタル試料が自動試料交
換機にセットされる（ステップＳ１）。ＰＨＡ調整試料
には、測定線に近接する妨害スペクトルを含まない試料
が用いられる。メタル試料には、置換雰囲気の影響を受
けやすいＡｌ（アルミニウム）やＭｇ（マグネシウム）
などの金属が用いられる。そして、表示画面９上で「Ｈ
ｅ置換開始」が手動で選択される（ステップＳ２）。以
下のステップＳ３〜Ｓ６は、置換作業制御手段１５の制
御により順次行われる。

【００１６】Ａｌ等のメタル試料が、予備室Ｃ２から測
定室Ｃ１内の所定の分析位置へ搬送されて、真空雰囲気
で、置換前測定手段１１により、分光角を一定にした定
角測定による蛍光Ｘ線強度測定が行われる（ステップＳ
３）。つぎに、置換実行手段１２により、真空ポンプ６
による真空引きののち、Ｈｅガスの充填が開始されて、
真空雰囲気からＨｅ雰囲気へ置換される（ステップＳ
４）。

【００１７】真空雰囲気からＨｅ雰囲気への置換が完了
したとき、前記メタル試料に代えて、ＰＨＡ調整試料が
測定室Ｃ１内の所定の分析位置に搬送されて、波高値較
正手段１３により、ＰＨＡ調整試料が蛍光Ｘ線強度測定
され、このＸ線強度とＰＨＡ調整試料の基準強度から、
波高分析器４の波高値が較正される（ステップＳ５）。

【００１８】つぎに、ＰＨＡ調整試料に代えて、再び前
記メタル試料が測定室Ｃ１内の所定の分析位置に搬送さ
れて、今度はＨｅ雰囲気で、繰り返し測定手段１４によ
り、前記のメタル試料が前記予備室Ｃ２および測定室Ｃ
１に対して搬入および搬出を複数回繰り返しながら、Ｘ
線強度測定が行われる（ステップＳ６）。

【００１９】そして、置換作業完了検出手段１６によ
り、前記ステップＳ６における繰り返し測定手段１４に
よって得られたＨｅ雰囲気での所定回の繰り返しＸ線強
度が、前記ステップＳ３における置換後測定手段１１に
よって得られた真空雰囲気でのＸ線強度に対して一定範
囲内にあり、かつ収束したとき、Ｈｅ置換作業の完了が
判定される（ステップＳ７）。例えば、置換後測定手段
１１によるＸ線強度を１００とすると、繰り返し測定手
段１４による繰り返しＸ線強度が８５〜９３％である場
合には、Ｈｅ置換作業が完了したものと大まかに判断さ
れる。さらに、減衰率および安定度（精度）に基づい
て、Ｈｅ置換作業の完了が判断される。例えば安定度
は、変動係数をＣＶ、標準偏差をσ、平均強度をＩとし
たとき、ＣＶ＝（σ／Ｉ）×１００で演算され、ＣＶが
０．０４％以下のとき安定、つまり収束したと判断され
る。

【００２０】Ｈｅ置換作業が完了したと判断された場
合、Ｈｅ置換を終了して、その旨が表示画面９に表示さ
れる（ステップＳ８）。所定回の繰り返し分析を行って
も、Ｈｅ置換作業が完了していないと判断された場合、
装置異常が発生したものとして、「警告」が表示画面９
に表示される（ステップＳ９）。

【００２１】こうして、Ｈｅ雰囲気への置換、波高値較
正、繰り返し測定、Ｈｅ置換作業の完了の判定という一
連の作業を自動的に行わせるので、Ｈｅ置換、波高値較
正、Ｈｅ雰囲気の安定確認を自動的かつ正確に行うこと
ができ、正確性の高いＸ線強度測定が可能となる。

【００２２】つぎに、第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る雰囲気置換機能を
備えた蛍光Ｘ線分析装置を示す概略構成図である。第２
実施形態の雰囲気置換装置２０は、Ｈｅ置換の完了後、
実際の試料の測定の開始までの時間が長い場合に、Ｈｅ
ガスの供給流量を減少させてＨｅガスを節約するもので
ある。その他の構成は第１実施形態と同一である。

【００２３】前記雰囲気置換装置２０は、Ｈｅガスで置
換された置換雰囲気にある測定室Ｃ１内の試料ＳのＸ線
強度測定を行う置換後測定手段２１と、測定室Ｃ１内へ
のＨｅガスの供給流量を減少させる置換ガス節減手段２
２と、前記試料Ｓを前記Ｈｅガスの供給流量の減少後に
再び減少前の供給流量に戻した状態の測定室Ｃ１に対し
て搬入および搬出を複数回繰り返しながら、繰り返して
Ｘ線強度測定を行わせる繰り返し測定手段２３と、置換
ガス節約指令を受けて、指定されたタイミングで順次、
置換後測定手段２１、置換ガス節減手段２２および繰り
返し測定手段２３を作動させる節約制御手段２４と、繰
り返し測定手段２３によって得られたＸ線強度が、置換
後測定手段２１によって得られたＸ線強度に対して、一
定範囲内にあり、かつ収束したとき、節約処理の完了を
判定する節約処理完了検出手段２５とを備えている。

【００２４】つぎに、前記雰囲気置換装置２０の動作に
ついて、図４のフローチャートを用いて説明する。スタ
ート時、図３の蛍光Ｘ線分析装置はＨｅ置換が完了した
状態、つまり、測定室Ｃ１等がＨｅ雰囲気にあり、Ｈｅ
源７からＨｅガスが出し放し状態にあるものとする。Ｈ
ｅ置換は自動でなく手動でもよい。このＨｅ置換の完了
後、予め設定されたＸ線強度測定の開始までの時間が長
い場合、まず、Ａｌ等のメタル試料が自動試料交換機に
セットされる（ステップＳ１）。そして、表示画面９上
で「Ｈｅ節約」が手動で選択される（ステップＳ２）。
この場合、節約開始時間および節約終了（Ｘ線強度測定
開始）時間等を設定できる。以下のステップＳ１３〜Ｓ
１７は、節約制御手段２４の制御により順次行われる。

【００２５】Ａｌ等のメタル試料が、予備室Ｃ２から測
定室Ｃ１内の所定の分析位置へ搬送されて、Ｈｅ雰囲気
で、置換後測定手段２１により、定角測定によるＸ線強
度測定が行われる（ステップＳ１３）。この場合、メタ
ル試料が予備室Ｃ２および測定室Ｃ１に対して搬入およ
び搬出を複数回繰り返しながら、Ｘ線強度測定を行わせ
る繰り返し測定を行ってもよい。なお、このステップＳ
１３の直前に前記した波高値較正をしてもよい。メタル
試料の搬入、搬出により測定室Ｃ１内の圧力が変わるの
で、検出器３の窓に歪み等を生じる場合があるからであ
る。つぎに、置換ガス節減手段２２により、測定室Ｃ１
内へのＨｅガスの供給流量が、例えば１．５リットル／
分から０．３リットル／分へ１／５の流量に減少される
（ステップＳ１４）。こうして、所定の節約終了時間ま
で、Ｈｅガスを節約できる。なお、Ｈｅガスの供給流量
を一旦減少させても、液体試料等のＸ線強度測定に影響
を与えないことが実験により確認されている。

【００２６】所定の節約終了時間後に、Ｈｅガスの供給
流量が再び減少前の供給流量に戻される（ステップＳ１
５）。そして、測定室Ｃ１内の安定のため、一定時間
（例えば１０分間）放置される（ステップＳ１６）。つ
ぎに、再び前記メタル試料が測定室Ｃ１内の所定の分析
位置に搬送されて、Ｈｅ雰囲気で、繰り返し測定手段２
３により、前記のメタル試料が前記予備室Ｃ２および測
定室Ｃ１に対して搬入および搬出を複数回繰り返しなが
ら、Ｘ線強度測定が行われる（ステップＳ１７）。な
お、上記と同様に、このステップＳ１７の直前に前記し
た波高値較正をしてもよい。

【００２７】そして、節約処理完了検出手段２５によ
り、前記ステップＳ１７における繰り返し測定手段２３
によって得られたＨｅ雰囲気での所定回の繰り返しＸ線
強度が、前記ステップＳ１３における置換後測定手段２
１によって得られたＨｅ雰囲気でのＸ線強度に対して一
定範囲内にあり、かつ収束したとき、節約処理の完了が
判定される（ステップＳ１８）。例えば、置換後測定手
段１１によるＸ線強度を１００とすると、繰り返し測定
手段２３による繰り返しＸ線強度が９８〜１０２％であ
る場合には、節約処理が完了したものと大まかに判断さ
れる。さらに、上記と同様に、減衰率および安定度（精
度）に基づいて、Ｘ線強度の収束が判定され、これに基
づき節約処理の完了が判断される。

【００２８】節約処理が完了したと判断された場合、節
約処理を終了して、その旨が表示画面９に表示される
（ステップＳ１９）。所定回の繰り返し測定を行って
も、節約処理が完了していないと判断された場合、装置
異常が発生したものとして、「警告」が表示画面９に表
示される（ステップＳ２０）。

【００２９】こうして、Ｈｅ置換作業の完了から実際の
試料の測定の開始までの時間が長い場合であっても、置
換ガスの節減、繰り返し測定、節約処理の完了の判定と
いう一連の作業を自動的に行わせるので、容易にＨｅガ
スの省資源化を図ることができる。

【００３０】なお、第１実施形態によるＨｅ置換作業完
了後に、連続して第２実施形態によるＨｅ置換ガスの節
約を行うようにしてもよい。この場合、Ｈｅ置換の完了
後、Ｘ線強度測定開始待ち状態でＨｅ節約処理を行うこ
とから、Ｈｅガスの節約を図るとともに、早く安定した
Ｘ線強度測定に入ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の一構成に
よれば、Ｈｅ雰囲気への置換、波高値較正、繰り返し測
定、Ｈｅ置換作業の完了の判定という一連の作業を自動
的に行わせるので、Ｈｅ置換、波高値較正、Ｈｅ雰囲気
の安定確認を自動的かつ正確に行うことができ、正確性
の高いＸ線分析が可能となる。

【００３２】本発明の他の構成によれば、置換作業の完
了から実際の試料の測定の開始までの時間が長い場合で
あっても、置換ガスの節減、繰り返し測定、節約処理の
完了の判定という一連の作業を自動的に行わせるので、
容易にＨｅガスの省資源化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る雰囲気置換機能を
備えた蛍光Ｘ線分析装置を示す概略構成図である。

【図２】第１実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の動作を示す
フローチャートである。

【図３】本発明の第２実施形態に係る雰囲気置換機能を
備えた蛍光Ｘ線分析装置を示す概略構成図である。

【図４】第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の動作を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

４…波高分析器、１１…置換前測定手段、１２…置換実
行手段、１３…波高値較正手段、１４…繰り返し測定手
段、１５…置換作業制御手段、１６…置換作業完了検出
手段、２１…置換後測定手段、２２…置換ガス節減手
段、２３…繰り返し測定手段、２４…節約制御手段、２
５…節約処理完了検出手段、Ｃ１…測定室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 23/00 - 23/227

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を試料に照射して試料の分析を行う
   Ｘ線分析装置であって、 真空雰囲気にある測定室内の試料のＸ線強度測定を行わ
   せる置換前測定手段と、 前記真空雰囲気をＨｅ雰囲気に置換させる置換実行手段
   と、 雰囲気の置換が完了したとき、波高分析器の波高値を較
   正させる波高値較正手段と、 前記試料を前記測定室に対して搬入および搬出を複数回
   繰り返しながら、繰り返してＸ線強度測定を行わせる繰
   り返し測定手段と、 Ｈｅ置換指令を受けて順次、置換前測定手段、置換実行
   手段、波高値較正手段および繰り返し測定手段を作動さ
   せる置換作業制御手段と、 繰り返し測定手段によって得られたＸ線強度が、置換前
   測定手段によって得られたＸ線強度に対して一定範囲内
   にあり、かつ収束したとき、Ｈｅ置換作業の完了を判定
   する置換作業完了検出手段とを備えた雰囲気置換機能を
   備えたＸ線分析装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線を試料に照射して試料の分析を行う
   Ｘ線分析装置であって、 Ｈｅガスで置換された置換雰囲気にある測定室内の試料
   のＸ線強度測定を行わせる置換後測定手段と、 測定室内へのＨｅガスの供給流量を減少させる置換ガス
   節減手段と、 前記試料を前記Ｈｅガスの供給流量の減少後に再び減少
   前の供給流量に戻した状態の測定室に対して搬入および
   搬出を複数回繰り返しながら、繰り返してＸ線強度測定
   を行わせる繰り返し測定手段と、 置換ガス節約指令を受けて、指定されたタイミングで順
   次、置換後測定手段、置換ガス節減手段および繰り返し
   測定手段を作動させる節約制御手段と、 繰り返し測定手段によって得られたＸ線強度が、置換後
   測定手段によって得られたＸ線強度に対して、一定範囲
   内にあり、かつ収束したとき、節約処理の完了を判定す
   る節約処理完了検出手段とを備えた雰囲気置換機能を備
   えたＸ線分析装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のすべての手段に加え
   て、これら手段による置換作業完了後に、置換ガスの節
   約を行う請求項２に記載のすべての手段を備えた雰囲気
   置換機能を備えたＸ線分析装置。