JP4264178B2 - 上面照射型ｘ線分析用液体試料セルとこれを用いた上面照射型ｘ線分析方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルとこのセルを用いた上面照射型Ｘ線分析方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体試料についてＸ線分析を行う方法として、従来より、図６に示すような下面照射型Ｘ線分析方法がある。この分析方法においては、液体試料６１を収容するセル６２として、その上面に蓋６３を有し、下面にＸ線透過性の薄いシート６４を張設したものを用い、この試料セル６２の下方からＸ線源６５によって液体試料６１に対してＸ線６６を照射し、そのとき生ずる螢光Ｘ線６７をＸ線検出器６８によって検出する手法である。この手法においては、液体試料６１がＸ線透過性シート６４に対して密着し、両者６１，６４の間に気泡が生ずることがないので、Ｘ線分析を良好に行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記下面照射型Ｘ線分析方法においては、Ｘ線透過性シート６４がなんらかの原因で破損した場合、液体試料６１が試料セル６２の下方に設けられているＸ線源６５やＸ線検出器６８に降りかかり、これらを損傷させるといった不都合がある。
【０００４】
これに対して、図７に示すように、上方が開放した試料セル６９内に液体試料６１を収容し、この試料セル６９の上部開放側から液体試料６１に対してＸ線６６を照射し、そのとき生ずる螢光Ｘ線６７をＸ線検出器６８によって検出するという上面照射型Ｘ線分析方法を採用することが考えられる。
【０００５】
上記上面照射型Ｘ線分析方法によれば、Ｘ線透過性シート６４の破損により液体試料６１がＸ線源６５やＸ線検出器６８に降りかかり、これらを損傷させるという下面照射型Ｘ線分析方法における問題は生じないが、試料セル６９内に液体試料６１を入れるだけであるから、その液面６１ａが波打って凹凸が生じ、水平な状態にならず、測定に誤差が生ずるとともに、液体試料６１が試料セル６９の開口からこぼれ出るといった問題がある。これらの問題を回避するため、試料セル６９の上面をＸ線透過性シートによって閉塞しようとしても、Ｘ線透過性シートによる閉塞作業の際に液体試料６１がこぼれたり、液体試料６１とＸ線透過性シートとの間に空気層が生じたり、液体試料６１内に気泡が生じたりし、結果的に精度のよい分析を行いにくいといった不都合がある。したがって、この上面照射型Ｘ線分析方法は、液体試料のＸ線分析にはほとんど用いられることはなかった。
【０００６】
なお、図６および図７において、７０はＸ線検出器６８を冷却するための冷媒を収容したタンクである。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、従来あまり用いられることがなかった上面照射型Ｘ線分析方法に好適に用いることができる上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルとこれを用いた有用な上面照射型Ｘ線分析方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルは、液体試料に対してその上方からＸ線を照射し、そのとき生ずる蛍光Ｘ線をＸ線検出器によって検出する上面照射型Ｘ線分析に用いられる液体試料セルであって、上方が開放され内部に液体試料を収容する試料収容部と、上部が開放された周壁を有し、前記試料収容部の上端開口側が前記周壁の上端より上方に突出するように立設保持する液体受け用の容器と、前記液体受け用容器の周壁に嵌合し位置固定可能な円筒状筒部を有し、この円筒状筒部の上部開口を閉塞するＸ線透過性シートを一体的に組み込んでいるキャップとを備え、前記キャップの前記Ｘ線透過性シートが前記試料収容部に収容されている液体試料をその上方から覆い被せるように、該キャップの円筒状筒部を前記周壁に嵌合させて位置固定することにより、前記Ｘ線透過性シートの中央部分が前記試料収容部の上端開口を水平な状態で、かつ、Ｘ線透過性シートの周辺部分が前記円筒状筒部の上部開口を外周ほど低位となる傾斜状態で閉塞して試料収容部内の液体試料を密封状態で収容可能となるように構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
上記構成の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルによれば、試料収容部内に、液体試料を密封状態かつＸ線透過性シートと液体試料との間に空気層や液体試料内に気泡などを生ずることなく、しかも、Ｘ線が照射される液面に凹凸が生ずることなく水平な液面状態で、収容することができる。したがって、このような液体試料セルを用いて上面照射型Ｘ線分析を行った場合、精度の高いＸ線分析を行うことができる。そして、Ｘ線透過性シートが破損して液体試料が試料収容部からこぼれるようなことがあっても、そのこぼれた液体試料を液体受け用の容器によって受け止められるので、装置やその周辺を汚損することがないとともに、Ｘ線源やＸ線検出器を破損したりすることがなく、きわめて清潔かつ安全な状態で所望の分析を行うことができる。
【００１０】
そして、前記Ｘ線透過性シートがキャップに一体的に組み込まれているので、前記効果に加えて、Ｘ線透過性シートの取り扱いが容易であり、これを破損させることなく、試料収容部内の液体試料を密封することができる。
【００１１】
また、前記上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルにおいて、請求項２に記載しているように、前記円筒状筒部を有する内枠とこの内枠の外側に装着される外枠とからなり、これら内枠と外枠との間に、前記円筒状筒部の上部開口を閉塞する状態でＸ線透過性シートが挟み込み保持されている場合、Ｘ線透過性シートの取り扱いがより一層容易になる。
【００１２】
さらに、前記上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルにおいて、請求項３に記載しているように、試料収容部が液体受け用の容器と別体に構成されたカップよりなる場合、液体受け用の容器およびカップを別々に取り扱うことができ、それらの洗浄を容易に行うことができる。また、試料収容部としてのカップを使い捨てにすることができ、血液などの試料の分析に好適である。
【００１３】
【００１４】
そして、この発明の上面照射型Ｘ線分析装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の液体試料セルを用い、この液体試料セルの上方からＸ線を照射し、そのとき生ずる螢光Ｘ線を液体試料セルの上方側に設けられたＸ線検出器によって検出するようにしている（請求項４）。
【００１５】
上記上面照射型Ｘ線分析装置によれば、試料収容部内に、液体試料を密封状態かつＸ線透過性シートと液体試料との間に空気層や液体試料内に気泡などを生ずることなく、しかも、Ｘ線が照射される液面に凹凸が生ずることなく水平な液面状態で、収容することができるので、精度の高いＸ線分析を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の第１の実施の形態を示している。まず、図１は、この発明の上面照射型Ｘ線分析方法の一例を説明するための図であって、この図において、１は液体試料セル（以下、単にセルという）で、その内部に液体試料２を収容できるように構成されている（その構成は、後で詳しく説明する）。
【００１８】
そして、図１において、３はＸ線源で、セル１の斜め上方に配置され、セル１内の液体試料２に対してＸ線４を上方から照射するものである。５はコリメータで、Ｘ線源３と液体試料２との間のＸ線光路内に設けられており、Ｘ線源３からのＸ線４を所定の光束径に収斂させるものである。６はＸ線検出器で、液体試料２に入射するＸ線４の反射方向側においてセル１の斜め上方に設けられ、Ｘ線源３からＸ線４をセル１内の液体試料２に照射したときに液体試料２中に含まれる元素によって励起される螢光Ｘ線７を検出するものであり、例えば半導体検出器よりなる。８はＸ線検出器６を冷却するための液体窒素を収容した冷却用タンクである。ここまでの構成は、従来の上面照射型Ｘ線分析方法を実施するための装置の構成と変わるところはない。
【００１９】
次に、セル１の構成を、図２および図３をも参照しながら説明する。図１〜図３において、９は液体試料２を収容する試料収容部としてのカップで、上部が開放され、下部には底部１０を備えた有底円筒状に形成されている。このカップ９は、例えばフッ素樹脂などの耐薬品性樹脂よりなる。
【００２０】
そして、１１はカップ９を正立状態で保持する液体受け用の容器（以下、単に容器という）で、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、上部が開放された周壁１２の上端に上面が平坦なフランジ１３が周設されており、周壁１２の内周面には雌ねじ部１４が形成されている。そして、容器１１の底部１５の下面（外面）は平坦に形成され、上面のほぼ中央には、カップ９の底部１０の外径より若干大径のカップ立設用の溝１６が凹設されている。この溝１６の深さは、カップ９を鉛直状態で安定に保持できる程度であればよい。そして、周壁１２の高さは、図１および図２（Ｂ）に示すように、カップ９を、その底部１０を溝１６内に嵌め込んだとき、カップ９の開口側が容器１１のフランジ１３の上面より上方に突出するように設定されている。この容器１１は、例えばフッ素樹脂などの耐薬品性樹脂よりなる。
【００２１】
また、図１〜図３において、１７は容器１０内に正立状態で設けられ、液体試料２を収容したカップ９の上方からこれの開口を被覆するキャップで、内枠１８とこの内枠１８の内側に装着される外枠１９とこれら内枠１８と外枠１９との間に挟み込まれかつ内枠１８の一端側を閉塞するＸ線透過性シート２０とからなる。
【００２２】
より詳しくは、内枠１８は、例えばポリエチレンなどの耐薬品性樹脂よりなり、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、円筒状に形成されている。この内枠１８の筒部２１の外周面には、その上部に嵌合溝２２が周設され、この嵌合溝２２の下部から下端部にわたって、容器１１の周壁１２の内周面に形成された雌ねじ部１４と螺合する雄ねじ部２３が形成されている。そして、この内枠１８の筒部２１の外径は、容器１１の上部開口の内径よりやや大きくしてある。
【００２３】
そして、外枠１９は、例えばポリエチレンなどの耐薬品性樹脂よりなり、図１および図３（Ａ）に示すように、円筒状に形成されている。この外枠１９の筒部２４の内径は、内枠１８の筒部２１の外径より若干大きく、また、筒部２４の内周面には、内枠１８の筒部２１の外周面に形成された嵌合溝２２と係合する嵌合突起２５が形成されている。この嵌合突起２５および嵌合溝２２は、図１，図２（Ｄ）および図３（Ａ）に示すように、内枠１８の外枠１９を外嵌して、Ｘ線透過性シート２０が内枠１８の上部開口を密封するように張設された状態を維持するものである。さらに、筒部２１の上端部には内枠１８の筒部２１の内径と同寸の開口２６が中央に開設された天面部２７が形成されている。
【００２４】
また、Ｘ線透過性シート２０は、Ｘ線４や螢光Ｘ線７を吸収したり反射したり変質させることなく良好に通過させる薄い樹脂シートであり、このＸ線透過性シート２０として、例えばマイラー（商品名）がある。
【００２５】
上記部材１８〜２０よりなるキャップ１７は、次のようにして組み立てられる。すなわち、図２（Ｃ）に示すように、内枠１８を雄ねじ部２３が下になるように立設し、この内枠１８の上端にＸ線透過性シート２０を、筒部２１の上部開口を閉塞するように水平に保持し、その状態で、Ｘ線透過性シート２０の上方から外枠１９を図中の矢印２８で示す方向に押し下げて、外枠１９を内枠１８に外嵌するのである。これによって、Ｘ線透過性シート２０は、外枠１９に引っ張られてしわが生ずることなく展張し、図２（Ｄ）および図３（Ａ）に示すように、内枠１８の上部開口を閉塞する。なお、Ｘ線透過性シート２０は、図１に示すように、キャップ１７が組み立てられた状態で、外枠１９の下端から若干余った状態で出る程度の大きさに設定しておくのがよい。
【００２６】
そして、セル１を形成するには、図２（Ａ）に示すように、カップ９を容器１１内の底部１５に形成された溝１６部分に正立状態に設置する。そして、図３（Ａ）に示すように、カップ９内に液体試料２をやや溢れる程度に注入する。この注入の際、液体試料２がカップ９からこぼれても、そのこぼれた液体試料２は容器１１によって受け止められ、外部に漏れ出ることはない。
【００２７】
そして、図２（Ｄ）に示すように組み立てられたキャップ１７を、図３（Ａ）に示すように、容器１１内に立設保持されたカップ９の上方に位置させ、容器１１内に盛り上がるようにして収容されている液体試料２の上方からこれを覆うようにして被せ、キャップ１７を容器１１に対し、キャップ１７の内枠１８の下端部が容器１１の底部上面に当接するまでねじ込む（図２（Ｅ）参照）。
【００２８】
前記キャップ１７をねじ込んだ状態においては、図３（Ｂ）に示すように、カップ９の開口側が容器１１のフランジ１３の上面より上方にやや突出しているので、キャップ１７のＸ線透過性シート２０が、カップ９の上部開口を水平な状態で閉塞する。したがって、Ｘ線透過性シート２０は、カップ９内の液体試料２との間に空気層を生じさせたり、気泡を混入させたりすることなく、液体試料２を完全密封することができる。なお、図３（Ｂ）に、余剰の液体試料２の雫を示している。この雫２ａは容器１１によって受け止められることはいうまでもない。また、このねじ込んだ状態においては、図１に示すように、キャップ１７の内枠１８の下端と容器１１のフランジ１３との間に多少の隙間が生ずるようにしておく。
【００２９】
そして、分析は次のようにして行われる。すなわち、前記のようにして組み立てられたセル１を、図１に示すように、Ｘ線照射位置にセットし、その状態でＸ線源３からＸ線４を、セル１のＸ線透過性シート２０を介して、セル１内の液体試料２に照射し、液体試料２中に含まれる分析元素によって励起される螢光Ｘ線７をＸ線検出器６で検出し、そのエネルギー強度を測定するのである。
【００３０】
上記構成のセル１によれば、カップ９内に、液体試料２を密封状態かつＸ線透過性シート２０と液体試料２との間に空気層や液体試料２内に気泡などを生ずることなく、しかも、Ｘ線４が照射される液面に凹凸が生ずることなく水平な液面状態で収容することができる。したがって、このようなセル１を用いて上面照射型Ｘ線分析を行った場合、精度の高いＸ線分析を行うことができる。そして、なんらかの原因でＸ線透過性シート２０が破損して液体試料２がカップ９からこぼれるようなことがあっても、そのこぼれた液体試料２は容器１１によって受け止められるので、装置やその周辺を汚損することがないとともに、Ｘ線源３やＸ線検出器６を破損したりすることがなく、きわめて清潔かつ安全な状態で所望の分析を行うことができる。
【００３１】
そして、上記実施の形態におけるセル１は、試料収容部であるカップ９が液体受け用の容器１１と別体に構成されているので、容器１１およびカップ９を別々に取り扱うことができ、それらの洗浄を容易に行うことができる。また、カップ９を使い捨てにすることができ、血液などの試料の分析に好適である。
【００３２】
また、キャップ１７が容器１１と別体であり、しかも、内枠１８に対して外枠１９を嵌め込むだけで、Ｘ線透過性シート２０を内枠１８の上部開口を閉塞させるように張設することができるので、キャップ１７を容易に組み立てることができるとともに、Ｘ線透過性シート２０を交換する場合でも容易に分解、再組立を行うことができるので、カップ９とともにＸ線透過性シート２０を使い捨てにして使用するような場合においても好適である。そして、キャップ１７は、セル１の組立に際して、容器１１に対して螺着するだけでよいから、セル１の組立や分解を簡単に行うことができる。
【００３３】
図４は、この発明の第２の実施の形態を示すもので、この実施の形態においては、セル１の組立に際して、キャップ１７を容器１１に対して嵌合により装着するようにしている。すなわち、この図において、２９は容器１１の周壁１２の内周面に形成された嵌合溝である。そして、３０はキャップ１７の内枠１８の周壁の下部を弾性的に形成した嵌合壁部で、その外周面に前記嵌合溝２９と係合する嵌合突起３１が形成されている。このように構成されたセル１の動作は、第１の実施の形態のセル１のそれと同じである。そして、この実施の形態におけるキャップ１７も、容器１１との結合・分離を簡単に行うことができる。
【００３４】
上記各実施の形態におけるセル１は、液体試料２を、容器１１と別体構成（分離・結合自在）であったが、図５に示すように、容器１１の底部上面に試料収容部としての円筒部３２を容器１１と一体的に形成してあってもよい。この円筒部３２は、容器１１のフランジ１３の上面よりやや高くなるようにしてある。このように構成したセル１は、容器１１と試料収容部としての円筒部３２が一体である点を除いて、上記第１または第２の実施の形態におけるセル１と変わるところがなく、したがって、同様の作用効果を奏することができるので、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルによれば、試料収容部内に、液体試料を密封状態かつＸ線透過性シートと液体試料との間に空気層や液体試料内に気泡などを生ずることなく、しかも、Ｘ線が照射される液面に凹凸が生ずることなく水平な液面状態で、収容することができる。したがって、このような液体試料セルを用いて上面照射型Ｘ線分析を行った場合、精度の高いＸ線分析を行うことができる。そして、Ｘ線透過性シートが破損して液体試料が試料収容部からこぼれるようなことがあっても、液体受け用の容器によって受け止められるので、装置やその周辺を汚損することがないとともに、Ｘ線源やＸ線検出器を破損したりすることがなく、きわめて清潔かつ安全な状態で所望の分析を行うことができる。
【００３６】
そして、この発明の上面照射型Ｘ線分析装置によれば、試料収容部内に、液体試料を密封状態かつＸ線透過性シートと液体試料との間に空気層や液体試料内に気泡などを生ずることなく、しかも、Ｘ線が照射される液面に凹凸が生ずることなく水平な液面状態で、収容することができるので、Ｘ線分析を精度よく行うことができる。
【００３７】
したがって、この発明によれば、従来あまり用いられることがなかった上面照射型Ｘ線分析方法においても液体試料の分析を精度よく行うことができるので、その利用が大いに促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の上面照射型Ｘ線分析方法の一例を示す図である。
【図２】 この発明の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルの一例を示す図である。
【図３】 前記セルの動作を説明するための図である。
【図４】 この発明の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルの他の例を示す縦断面図である。
【図５】 この発明の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セルのさらに他の例を示す縦断面図である。
【図６】 下面照射型Ｘ線分析方法を説明するための図である。
【図７】 従来の上面照射型Ｘ線分析方法を示す図である。
【符号の説明】
１…液体試料セル、２…液体試料、４…Ｘ線、７…螢光Ｘ線、９…試料収容部、１１…容器、１２…周壁、１３…フランジ、１７…キャップ、１８…内枠、１９…外枠、２０…Ｘ線透過性シート、２１…円筒状筒部。

Claims (4)

1. 液体試料に対してその上方からＸ線を照射し、そのとき生ずる蛍光Ｘ線をＸ線検出器によって検出する上面照射型Ｘ線分析に用いられる液体試料セルであって、
   上方が開放され内部に液体試料を収容する試料収容部と、上部が開放された周壁を有し、前記試料収容部の上端開口側が前記周壁の上端より上方に突出するように立設保持する液体受け用の容器と、前記液体受け用容器の周壁に嵌合し位置固定可能な円筒状筒部を有し、この円筒状筒部の上部開口を閉塞するＸ線透過性シートを一体的に組み込んでいるキャップとを備え、前記キャップの前記Ｘ線透過性シートが前記試料収容部に収容されている液体試料をその上方から覆い被せるように、該キャップの円筒状筒部を前記周壁に嵌合させて位置固定することにより、前記Ｘ線透過性シートの中央部分が前記試料収容部の上端開口を水平な状態で、かつ、Ｘ線透過性シートの周辺部分が前記円筒状筒部の上部開口を外周ほど低位となる傾斜状態で閉塞して試料収容部内の液体試料を密封状態で収容可能となるように構成されていることを特徴とする上面照射型Ｘ線分析用液体試料セル。
2. 前記キャップが、前記円筒状筒部を有する内枠とこの内枠の外側に装着される外枠とからなり、これら内枠と外枠との間に、前記円筒状筒部の上部開口を閉塞する状態でＸ線透過性シートが挟み込み保持されている請求項１に記載の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セル。
3. 前記試料収容部が液体受け用の容器と別体に構成されたカップよりなる請求項１または２に記載の上面照射型Ｘ線分析用液体試料セル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の液体試料セルを備え、この液体試料セルの上方からＸ線を照射し、そのとき生ずる螢光Ｘ線を液体試料セルの上方側に設けられたＸ線検出器によって検出するように構成したことを特徴とする上面照射型Ｘ線分析装置。

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