JP6244897B2 - X-ray analyzer - Google Patents

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Description

本発明は、X線管球によりX線を発生させるX線発生装置及びX線分析装置に関するものである。   The present invention relates to an X-ray generator and an X-ray analyzer that generate X-rays using an X-ray tube.

X線発生装置に用いられるX線管球には、例えば互いに間隔を隔てて配置されたフィラメント及びターゲットが備えられている。そして、これらのフィラメントとターゲットとの間に高電圧を印加することにより、フィラメントから放出される熱電子をターゲットに衝突させ、ターゲットからX線を発生させることができるようになっている。   An X-ray tube used in an X-ray generator includes, for example, a filament and a target that are spaced apart from each other. And by applying a high voltage between these filaments and the target, the thermoelectrons emitted from the filament can collide with the target and X-rays can be generated from the target.

このようなX線発生装置においては、X線の発生に伴いターゲットが発熱するため、冷却媒体を用いてターゲットを冷却することができるような機構が採用される場合がある(例えば、下記特許文献1参照)。冷却媒体としては、冷却水などの液体の他、空気などの気体も用いられる。例えば、数kWの電力でX線を発生させるようなX線発生装置では、冷却水を用いてターゲットを冷却する水冷式が採用され、数100Wまでの電力でX線を発生させるようなX線発生装置では、空気を用いてターゲットを冷却する空冷式が採用される場合がある。   In such an X-ray generator, the target generates heat as X-rays are generated, and thus a mechanism that can cool the target using a cooling medium may be employed (for example, the following patent document). 1). As the cooling medium, a gas such as air is used in addition to a liquid such as cooling water. For example, in an X-ray generator that generates X-rays with a power of several kW, a water-cooling type that uses cooling water to cool a target is adopted, and X-rays that generate X-rays with a power of up to several hundred W In the generator, an air cooling method in which air is used to cool the target may be employed.

図5は、従来のX線発生装置101を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。X線発生装置101には、X線管球111、高圧電源112及び冷却水循環装置113などが備えられている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of an X-ray analyzer equipped with a conventional X-ray generator 101. The X-ray generator 101 includes an X-ray tube 111, a high voltage power source 112, a cooling water circulation device 113, and the like.

X線管球111には、高圧電源112から電力が供給され、いずれも図示しないフィラメントとターゲットとの間に高電圧が印加される。これにより、フィラメントから放出される熱電子がターゲットに衝突し、ターゲットからX線が発生する。X線の発生に伴い発熱するターゲットは、冷却水循環装置113により配管114内を循環される冷却水を用いて冷却される。   Electric power is supplied to the X-ray tube 111 from a high voltage power source 112, and a high voltage is applied between a filament and a target (not shown). Thereby, the thermoelectrons emitted from the filament collide with the target, and X-rays are generated from the target. The target that generates heat as X-rays are generated is cooled by the cooling water circulating device 113 using the cooling water circulated in the pipe 114.

このX線分析装置は、蛍光X線分析装置(XRF)であり、X線発生装置101から試料SにX線を照射することにより発生する蛍光X線を検出器102で検出し、その検出結果に基づいて試料Sの分析を行うことができる。試料Sから発生する蛍光X線は、分光結晶からなる分光器103により分光され、特定波長の強度が検出器102で測定されるようになっている。   This X-ray analyzer is a fluorescent X-ray analyzer (XRF), and the detector 102 detects fluorescent X-rays generated by irradiating the sample S with X-rays from the X-ray generator 101, and the detection result. Based on the above, the sample S can be analyzed. The fluorescent X-rays generated from the sample S are dispersed by a spectroscope 103 made of a spectral crystal, and the intensity of a specific wavelength is measured by the detector 102.

この分光器103の分光特性は、分光結晶の面間隔や、試料S及び検出器102に対する分光器103の位置関係などに依存している。そのため、分光器103が周囲の温度変化に基づいて膨張又は収縮した場合には、分光特性が変化し、精度よく分析を行うことができなくなるおそれがある。そこで、この図5の例では、ヒータ104により分光器103を加熱することができるようになっている。   The spectral characteristics of the spectroscope 103 depend on the spacing between the spectroscopic crystals and the positional relationship of the spectroscope 103 with respect to the sample S and the detector 102. For this reason, when the spectroscope 103 expands or contracts based on a change in ambient temperature, there is a possibility that spectral characteristics change and analysis cannot be performed with high accuracy. Therefore, in the example of FIG. 5, the spectroscope 103 can be heated by the heater 104.

具体的には、ヒータ104及び温度センサ105が、分光器103とともに分光室106内に配置され、温度センサ105で検知される分光室106内の温度に基づいて、温調器107でヒータ104の駆動を制御することにより、分光室106内の温度が一定に保たれる。これにより、分光器103が周囲の温度変化に基づいて膨張又は収縮するのを防止し、精度よく分析を行うことが可能になる。   Specifically, the heater 104 and the temperature sensor 105 are disposed in the spectroscopic chamber 106 together with the spectroscope 103, and the temperature controller 107 controls the heater 104 based on the temperature in the spectroscopic chamber 106 detected by the temperature sensor 105. By controlling the driving, the temperature in the spectroscopic chamber 106 is kept constant. Thereby, it is possible to prevent the spectroscope 103 from expanding or contracting based on a change in ambient temperature, and to perform analysis with high accuracy.

特開平8−148293号公報JP-A-8-148293

上記のような従来の構成では、冷却水循環装置113においてX線管球111からの熱が排熱される一方で、ヒータ104において分光室106が加熱されるようになっている。すなわち、高圧電源112からX線管球111に供給される電力の大部分が、X線の発生時にターゲットで熱に変わり、冷却水循環装置113を介して排熱されるにもかかわらず、ヒータ104への電力供給も必要であるため、消費電力が大きくなるという問題がある。   In the conventional configuration as described above, the heat from the X-ray tube 111 is exhausted in the cooling water circulation device 113, while the spectroscopic chamber 106 is heated in the heater 104. That is, most of the electric power supplied from the high-voltage power source 112 to the X-ray tube 111 is converted into heat at the target when X-rays are generated, and is discharged to the heater 104 through the cooling water circulation device 113. Therefore, there is a problem that power consumption increases.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減させることができるX線発生装置及びX線分析装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the X-ray generator and X-ray analyzer which can reduce power consumption.

本発明に係るX線発生装置は、X線管球によりX線を発生させるX線発生装置であって、前記X線管球の冷却にヒートポンプを用い、当該ヒートポンプからの排熱を別の部分の加熱に用いることを特徴とする。   An X-ray generator according to the present invention is an X-ray generator that generates X-rays using an X-ray tube, wherein a heat pump is used to cool the X-ray tube, and exhaust heat from the heat pump is separated into another part. It is used for heating.

このような構成によれば、ヒートポンプを用いてX線管球を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプからの排熱を別の部分の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプからの排熱を用いて別の部分を加熱することにより、X線管球から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   According to such a configuration, the X-ray tube can be cooled using the heat pump, and the exhaust heat from the heat pump accompanying the cooling can be used for heating another part. Thus, by heating another part using the exhaust heat from a heat pump, the heat which generate | occur | produces from an X-ray tube can be used effectively, and power consumption can be reduced.

前記ヒートポンプは、前記X線管球を冷却する蒸発器と、排熱により前記別の部分を加熱する放熱器とを備えていてもよい。この場合、前記別の部分が配置されている区画室内に前記放熱器が設けられ、当該放熱器により前記区画室内の空気が加熱されてもよい。また、前記X線発生装置は、前記別の部分の温度を検知する温度センサと、前記温度センサからの検知信号に基づいて前記別の部分の温度を調整する温度制御部とを備えていてもよい。   The heat pump may include an evaporator that cools the X-ray tube and a radiator that heats the other portion by exhaust heat. In this case, the radiator may be provided in the compartment in which the other portion is disposed, and the air in the compartment may be heated by the radiator. The X-ray generator may include a temperature sensor that detects the temperature of the other portion and a temperature control unit that adjusts the temperature of the other portion based on a detection signal from the temperature sensor. Good.

前記X線発生装置は、前記別の部分を加熱するためのヒータを備えていてもよい。この場合、前記温度制御部は、前記ヒータの駆動を制御することにより、前記別の部分の温度を調整してもよい。   The X-ray generator may include a heater for heating the other part. In this case, the temperature control unit may adjust the temperature of the other portion by controlling the driving of the heater.

このような構成によれば、前記別の部分の加熱にヒートポンプからの排熱を利用しつつ、ヒータにより少し加熱するだけで、前記別の部分の温度を調整することができるため、消費電力を効果的に低減させることができる。   According to such a configuration, the temperature of the other part can be adjusted by only slightly heating the heater while using the exhaust heat from the heat pump for heating the other part. It can be effectively reduced.

前記X線発生装置は、前記区画室の内部と外部との間で空気の流通を調整するための開口機構を備えていてもよい。この場合、前記温度制御部は、前記開口機構の駆動を制御することにより、前記別の部分の温度を調整してもよい。   The X-ray generator may include an opening mechanism for adjusting the air flow between the inside and the outside of the compartment. In this case, the temperature control unit may adjust the temperature of the other portion by controlling the driving of the opening mechanism.

このような構成によれば、前記別の部分の加熱にヒートポンプからの排熱を利用しつつ、開口機構からの空気により少し冷却するだけで、前記別の部分の温度を調整することができるため、消費電力を効果的に低減させることができる。   According to such a configuration, it is possible to adjust the temperature of the other portion by using the exhaust heat from the heat pump to heat the other portion and by cooling a little with air from the opening mechanism. , Power consumption can be effectively reduced.

前記X線発生装置は、前記別の部分を加熱及び冷却することができるエアコン(エアコンディショナー)を備えていてもよい。この場合、前記温度制御部は、前記エアコンの駆動を制御することにより、前記別の部分の温度を調整してもよい。   The X-ray generator may include an air conditioner (air conditioner) that can heat and cool the another portion. In this case, the temperature control unit may adjust the temperature of the other portion by controlling the driving of the air conditioner.

このような構成によれば、前記別の部分の加熱にヒートポンプからの排熱を利用しつつ、エアコンにより加熱又は冷却することで、前記別の部分の温度を良好に調整することができる。   According to such a structure, the temperature of the said another part can be favorably adjusted by heating or cooling with an air conditioner, utilizing the exhaust heat from a heat pump for the heating of said another part.

前記ヒートポンプは、第1放熱器及び第2放熱器を備え、前記第1放熱器からの排熱により前記別の部分を加熱してもよい。この場合、前記第1放熱器が前記区画室内に設けられ、前記第2放熱器が前記区画室外に設けられていてもよい。また、前記ヒートポンプは、前記第1放熱器及び前記第2放熱器に対する冷媒の流量の比率を調整するための流量調整部を備え、前記温度制御部は、前記流量調整部の駆動を制御することにより、前記別の部分の温度を調整してもよい。   The heat pump may include a first radiator and a second radiator, and heat the other portion by exhaust heat from the first radiator. In this case, the first radiator may be provided in the compartment and the second radiator may be provided outside the compartment. Further, the heat pump includes a flow rate adjusting unit for adjusting a ratio of a flow rate of the refrigerant to the first radiator and the second radiator, and the temperature control unit controls driving of the flow rate adjusting unit. Thus, the temperature of the other part may be adjusted.

このような構成によれば、前記別の部分の加熱に第1放熱器からの排熱を利用しつつ、流量調整部により第1放熱器及び第2放熱器に対する冷媒の流量の比率を調整することで、前記別の部分の温度を良好に調整することができる。   According to such a configuration, the ratio of the flow rate of the refrigerant to the first radiator and the second radiator is adjusted by the flow rate adjustment unit while using the exhaust heat from the first radiator for heating the other portion. Thereby, the temperature of the said another part can be adjusted favorably.

前記X線発生装置は、前記X線管球に電力を供給する高圧電源と、前記高圧電源から前記X線管球に供給される電力量に基づいて、前記ヒートポンプの駆動を制御するヒートポンプ制御部とを備えていてもよい。   The X-ray generator includes a high-voltage power source that supplies power to the X-ray tube, and a heat pump control unit that controls driving of the heat pump based on the amount of power supplied from the high-voltage power source to the X-ray tube And may be provided.

このような構成によれば、高圧電源からX線管球に供給される電力量に基づいて、X線管球を冷却するために必要なヒートポンプの駆動量を把握し、ヒートポンプの駆動を制御することができるため、X線管球の温度を検知してヒートポンプの駆動を制御するような構成などと比較して、構成を簡略化することができる。   According to such a configuration, based on the amount of power supplied from the high-voltage power supply to the X-ray tube, the drive amount of the heat pump necessary for cooling the X-ray tube is grasped, and the drive of the heat pump is controlled. Therefore, the configuration can be simplified as compared with a configuration in which the temperature of the X-ray tube is detected and the drive of the heat pump is controlled.

本発明に係るX線分析装置は、前記X線発生装置により発生されるX線を用いて試料の分析を行うことを特徴とする。   The X-ray analyzer according to the present invention is characterized in that a sample is analyzed using X-rays generated by the X-ray generator.

このような構成によれば、X線発生装置により発生されるX線を用いて試料の分析を行う際に、ヒートポンプを用いてX線管球を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプからの排熱を別の部分の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプからの排熱を用いて別の部分を加熱することにより、X線管球から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   According to such a configuration, when the sample is analyzed using the X-rays generated by the X-ray generator, the X-ray tube can be cooled using the heat pump, and the heat pump associated with the cooling is used. The waste heat from can be used to heat another part. Thus, by heating another part using the exhaust heat from a heat pump, the heat which generate | occur | produces from an X-ray tube can be used effectively, and power consumption can be reduced.

前記X線分析装置は、試料からの光を分光する分光器を備えていてもよい。この場合、前記X線分析装置は、前記ヒートポンプからの排熱を前記分光器の加熱に用いることが好ましい。   The X-ray analyzer may include a spectroscope that separates light from the sample. In this case, it is preferable that the X-ray analyzer uses exhaust heat from the heat pump for heating the spectrometer.

このような構成によれば、ヒートポンプからの排熱を用いて分光器を加熱することができる。このとき、分光器の温度が一定になるように調整すれば、分光器が熱により膨張又は収縮して分光特性が変化するのを防止することができるため、精度よく分析を行うことができる。   According to such a configuration, the spectroscope can be heated using exhaust heat from the heat pump. At this time, if the spectroscope temperature is adjusted to be constant, it is possible to prevent the spectroscope from expanding or contracting due to heat and changing the spectroscopic characteristics, so that the analysis can be performed with high accuracy.

本発明によれば、ヒートポンプからの排熱を用いて別の部分を加熱することにより、X線管球から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   According to the present invention, by heating another portion using the exhaust heat from the heat pump, the heat generated from the X-ray tube can be effectively used and the power consumption can be reduced.

本発明の第1実施形態に係るX線発生装置を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the X-ray analyzer provided with the X-ray generator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るX線発生装置を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the X-ray analyzer provided with the X-ray generator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るX線発生装置を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the X-ray analyzer provided with the X-ray generator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るX線発生装置を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the X-ray analyzer provided with the X-ray generator which concerns on 4th Embodiment of this invention. 従来のX線発生装置を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the X-ray analyzer provided with the conventional X-ray generator.

図1は、本発明の第1実施形態に係るX線発生装置1を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。X線発生装置1には、X線管球11、高圧電源12及び冷却水循環装置13などが備えられている。   FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an X-ray analyzer equipped with an X-ray generator 1 according to the first embodiment of the present invention. The X-ray generator 1 includes an X-ray tube 11, a high voltage power source 12, a cooling water circulation device 13, and the like.

X線管球11には、例えば互いに間隔を隔てて配置されたフィラメント及びターゲット(いずれも図示せず)が備えられている。ターゲットは、例えばCu、Cr、Mo、Al、Ag又はAuにより形成することができる。X線管球11には、高圧電源12から電力が供給され、フィラメントとターゲットとの間に、例えば50kV程度の高電圧が管電圧として印加される。これにより、フィラメントからターゲットに向けて熱電子が放出され、この熱電子がターゲットに衝突することによりX線が発生する。   The X-ray tube 11 is provided with, for example, a filament and a target (both not shown) that are spaced apart from each other. The target can be formed of, for example, Cu, Cr, Mo, Al, Ag, or Au. Electric power is supplied to the X-ray tube 11 from the high-voltage power supply 12, and a high voltage of about 50 kV, for example, is applied as a tube voltage between the filament and the target. Thereby, thermoelectrons are emitted from the filament toward the target, and X-rays are generated when the thermoelectrons collide with the target.

X線が発生する際にはターゲットが発熱するため、冷却水循環装置13を用いてターゲット(X線管球11)が冷却される。具体的には、X線管球11と冷却水循環装置13とが配管14を介して接続されており、冷却水循環装置13を駆動させることによりX線管球11内に冷却水(例えば純水)を循環させ、ターゲットを冷却することができるようになっている。   Since the target generates heat when X-rays are generated, the target (X-ray tube 11) is cooled using the cooling water circulation device 13. Specifically, the X-ray tube 11 and the cooling water circulation device 13 are connected via a pipe 14, and the cooling water circulation device 13 is driven to drive cooling water (for example, pure water) into the X-ray tube 11. Can be circulated to cool the target.

本実施形態におけるX線発生装置1には、ターゲットの熱により温まった冷却水を冷却するためのヒートポンプ15が備えられている。冷却水循環装置13により循環される冷却水をヒートポンプ15で冷却することにより、X線管球11の冷却にヒートポンプ15を用いることができる。   The X-ray generator 1 in this embodiment is provided with a heat pump 15 for cooling the cooling water warmed by the heat of the target. By cooling the cooling water circulated by the cooling water circulation device 13 with the heat pump 15, the heat pump 15 can be used for cooling the X-ray tube 11.

ヒートポンプ15は、圧縮機151、放熱器152、膨張弁153及び蒸発器154を備えており、これらが配管155を用いて環状に接続されることにより、当該配管155を介して冷媒を循環させることができるようになっている。冷媒は、圧縮機151により圧縮されて高温高圧の気体となり、放熱器152で放熱されることにより高温高圧の液体となる。そして、膨張弁153で冷媒が膨張することにより低温低圧の液体となり、蒸発器154での熱交換により冷媒が低温低圧の気体となって、再び圧縮機151へと送られる。   The heat pump 15 includes a compressor 151, a radiator 152, an expansion valve 153, and an evaporator 154, and these are connected in a ring shape using a pipe 155 to circulate the refrigerant through the pipe 155. Can be done. The refrigerant is compressed by the compressor 151 to become a high-temperature and high-pressure gas, and is radiated by the radiator 152 to become a high-temperature and high-pressure liquid. Then, the refrigerant expands at the expansion valve 153 to become a low-temperature and low-pressure liquid. The heat exchange at the evaporator 154 turns the refrigerant into a low-temperature and low-pressure gas, which is sent to the compressor 151 again.

蒸発器154は、冷却水循環装置13により循環される冷却水から吸熱して熱交換を行うことで、冷却水を介してX線管球11を冷却する。この場合、例えば冷却水循環装置13により循環される冷却水に蒸発器154を接触させるような構成を採用することができる。ただし、このような構成に限らず、蒸発器154によりX線管球11を冷却することができるような構成であれば、他の各種構成を採用することができる。   The evaporator 154 cools the X-ray tube 11 through the cooling water by absorbing heat from the cooling water circulated by the cooling water circulation device 13 and performing heat exchange. In this case, for example, a configuration in which the evaporator 154 is brought into contact with cooling water circulated by the cooling water circulation device 13 can be employed. However, the present invention is not limited to this configuration, and various other configurations can be adopted as long as the X-ray tube 11 can be cooled by the evaporator 154.

X線発生装置1により発生されるX線は、試料Sの分析に用いられる。本実施形態におけるX線分析装置は、例えばX線発生装置1から試料SにX線を照射することにより発生する蛍光X線を検出して分析を行う蛍光X線分析装置(XRF)であり、検出器2、分光器3、ヒータ4及び温度センサ5などを備えている。   X-rays generated by the X-ray generator 1 are used for analysis of the sample S. The X-ray analyzer in the present embodiment is, for example, a fluorescent X-ray analyzer (XRF) that detects and analyzes fluorescent X-rays generated by irradiating the sample S with X-rays from the X-ray generator 1. A detector 2, a spectroscope 3, a heater 4, a temperature sensor 5 and the like are provided.

このX線分析装置は、いわゆる波長分散型の蛍光X線分析装置であり、試料Sから発生した蛍光X線が、分光結晶からなる分光器3により分光される。そして、分光された蛍光X線を検出器2で検出することにより、特定波長の強度を測定することができる。これらの検出器2及び分光器3は、試料Sが収容されている分光室6内に配置されている。分光室6は、壁面により区画された区画室であり、分光室6の内部と外部との間で空気の流通が制限されている。   This X-ray analyzer is a so-called wavelength dispersion type fluorescent X-ray analyzer, and the fluorescent X-rays generated from the sample S are dispersed by a spectroscope 3 made of a spectral crystal. And the intensity | strength of a specific wavelength can be measured by detecting the fluorescence X-ray | X_line which carried out the spectroscopy with the detector 2. FIG. The detector 2 and the spectroscope 3 are disposed in the spectroscopic chamber 6 in which the sample S is accommodated. The spectroscopic chamber 6 is a compartment partitioned by a wall surface, and air flow is restricted between the inside and the outside of the spectroscopic chamber 6.

分光器3の分光特性は、分光結晶の面間隔や、試料S及び検出器2に対する分光器3の位置関係などに依存している。そのため、分光器3が周囲の温度変化に基づいて膨張又は収縮した場合には、分光特性が変化し、精度よく分析を行うことができなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、ヒータ4により分光器3を加熱するとともに、温度センサ5により分光器3の温度を検知することができるようになっている。   The spectral characteristics of the spectroscope 3 depend on the spacing between the spectroscopic crystals and the positional relationship of the spectroscope 3 with respect to the sample S and the detector 2. For this reason, when the spectroscope 3 expands or contracts based on a change in ambient temperature, there is a possibility that the spectral characteristics change and analysis cannot be performed with high accuracy. Therefore, in the present embodiment, the spectroscope 3 is heated by the heater 4 and the temperature of the spectroscope 3 can be detected by the temperature sensor 5.

ヒータ4及び温度センサ5は分光室6内に配置されており、分光室6内の空気をヒータ4で加熱することにより分光器3を加熱し、分光室6内の空気の温度を温度センサ5で検知することにより分光器3の温度を検知することができる。ただし、このような構成に限らず、ヒータ4及び温度センサ5の少なくとも一方が、分光器3に対して直接接続され、又は、熱伝導体を介して接続された構成であってもよい。   The heater 4 and the temperature sensor 5 are disposed in the spectroscopic chamber 6. The spectroscope 3 is heated by heating the air in the spectroscopic chamber 6 with the heater 4, and the temperature of the air in the spectroscopic chamber 6 is measured by the temperature sensor 5. By detecting at, the temperature of the spectroscope 3 can be detected. However, the configuration is not limited to such a configuration, and at least one of the heater 4 and the temperature sensor 5 may be directly connected to the spectrometer 3 or may be connected via a heat conductor.

本実施形態では、ヒートポンプ15の放熱器152が分光室6内に配置されている。これにより、分光室6内の空気を放熱器152からの排熱で加熱し、分光器3を加熱することができるようになっている。すなわち、ヒートポンプ15からの排熱を分光器3の加熱に用いることができる。放熱器152は、ヒータ4の近傍に配置されていることが好ましく、分光器3に対して直接接続され、又は、熱伝導体を介して接続された構成であってもよい。   In the present embodiment, the radiator 152 of the heat pump 15 is disposed in the spectroscopic chamber 6. Thereby, the air in the spectroscopic chamber 6 can be heated by the exhaust heat from the radiator 152, and the spectroscope 3 can be heated. That is, the exhaust heat from the heat pump 15 can be used for heating the spectrometer 3. The radiator 152 is preferably disposed in the vicinity of the heater 4, and may be configured to be directly connected to the spectrometer 3 or connected via a heat conductor.

以上のように、本実施形態では、ヒートポンプ15を用いてX線管球11を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプ15(放熱器152)からの排熱を分光器3の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプ15からの排熱を用いて分光器3を加熱することにより、X線管球11から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   As described above, in the present embodiment, the X-ray tube 11 can be cooled using the heat pump 15, and exhaust heat from the heat pump 15 (heat radiator 152) accompanying the cooling is used to heat the spectrometer 3. Can be used. Thus, by heating the spectroscope 3 using the exhaust heat from the heat pump 15, the heat generated from the X-ray tube 11 can be used effectively and the power consumption can be reduced.

このX線分析装置の動作は、制御部7により制御される。制御部7は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む構成であり、CPUがプログラムを実行することにより、X線管球制御部71、ヒートポンプ制御部72及び温度制御部73などとして機能する。   The operation of this X-ray analyzer is controlled by the control unit 7. The control unit 7 includes a CPU (Central Processing Unit), for example, and functions as an X-ray tube control unit 71, a heat pump control unit 72, a temperature control unit 73, and the like when the CPU executes a program.

X線管球制御部71は、分析条件によって決められた管電圧がX線管球11に印加されるように、高圧電源12からX線管球11に供給する電力量を制御する。したがって、X線管球11における発熱量は分析条件に応じて変動し、それに伴い、冷却水循環装置13における冷却水の温度も変動することとなる。   The X-ray tube control unit 71 controls the amount of power supplied from the high-voltage power supply 12 to the X-ray tube 11 so that the tube voltage determined by the analysis conditions is applied to the X-ray tube 11. Therefore, the amount of heat generated in the X-ray tube 11 varies according to the analysis conditions, and accordingly, the temperature of the cooling water in the cooling water circulation device 13 also varies.

ヒートポンプ制御部72は、ヒートポンプ15の圧縮機151の動作を制御することにより、ヒートポンプ15の駆動を制御する。本実施形態では、X線管球制御部71においてX線管球11に供給される電力量を把握し、この電力量に基づいてヒートポンプ制御部72がヒートポンプ15の駆動を制御するようになっている。すなわち、X線管球11に供給される電力量に基づいて、X線管球11を冷却するために必要なヒートポンプ15の駆動量を把握し、ヒートポンプ15の駆動を制御することができるため、X線管球11の温度を検知してヒートポンプ15の駆動を制御するような構成などと比較して、構成を簡略化することができる。   The heat pump control unit 72 controls the driving of the heat pump 15 by controlling the operation of the compressor 151 of the heat pump 15. In the present embodiment, the X-ray tube control unit 71 grasps the amount of power supplied to the X-ray tube 11, and the heat pump control unit 72 controls the driving of the heat pump 15 based on this power amount. Yes. That is, based on the amount of power supplied to the X-ray tube 11, the drive amount of the heat pump 15 necessary for cooling the X-ray tube 11 can be grasped, and the drive of the heat pump 15 can be controlled. Compared with a configuration in which the temperature of the X-ray tube 11 is detected and the drive of the heat pump 15 is controlled, the configuration can be simplified.

温度制御部73は、温度センサ5からの検知信号に基づいてヒータ4の駆動を制御することにより、分光器3の温度を調整する。具体的には、ヒートポンプ15からの排熱だけでは、分光器3の温度が目標値よりも少し低くなるように設定されており、ヒータ4による加熱量を温度制御部73が調整することにより、分光器3の温度を目標値に近づけることができるようになっている。   The temperature control unit 73 adjusts the temperature of the spectrometer 3 by controlling the driving of the heater 4 based on the detection signal from the temperature sensor 5. Specifically, only the exhaust heat from the heat pump 15 is set so that the temperature of the spectrometer 3 is slightly lower than the target value, and the temperature control unit 73 adjusts the amount of heating by the heater 4, The temperature of the spectroscope 3 can be brought close to the target value.

これにより、分光器3の加熱にヒートポンプ15からの排熱を利用しつつ、ヒータ4により少し加熱するだけで、分光器3の温度を調整することができるため、消費電力を効果的に低減させることができる。このとき、分光器3の温度が一定になるように調整すれば、分光器3が熱により膨張又は収縮して分光特性が変化するのを防止することができるため、精度よく分析を行うことができる。   Thereby, the temperature of the spectroscope 3 can be adjusted by merely heating the spectroscope 3 by using the exhaust heat from the heat pump 15 and heating the spectroscope 3 a little, thereby effectively reducing power consumption. be able to. At this time, if the temperature of the spectroscope 3 is adjusted to be constant, it is possible to prevent the spectroscope 3 from expanding or contracting due to heat to change the spectral characteristics. it can.

ただし、制御部7が、X線管球11に供給される電力量に基づいて、X線管球11を冷却するために必要なヒートポンプ15の駆動量を把握し、そのヒートポンプ15の駆動量に基づいて、放熱器152からの排熱量を推定することも可能である。この場合、推定される放熱器152からの排熱量に基づいて、温度制御部73がヒータ4の駆動を制御するような構成であれば、温度センサ5を省略することができる。   However, the control unit 7 grasps the driving amount of the heat pump 15 necessary for cooling the X-ray tube 11 based on the amount of power supplied to the X-ray tube 11, and determines the driving amount of the heat pump 15. Based on this, it is possible to estimate the amount of heat exhausted from the radiator 152. In this case, the temperature sensor 5 can be omitted if the temperature control unit 73 controls the driving of the heater 4 based on the estimated amount of heat exhausted from the radiator 152.

図2は、本発明の第2実施形態に係るX線発生装置1を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。本実施形態におけるX線分析装置は、ヒータ4を備えていない一方で、開口機構8を備えている点が上記第1実施形態とは異なっている。本実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an X-ray analysis apparatus including the X-ray generation apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The X-ray analyzer according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the heater 4 is not provided but the opening mechanism 8 is provided. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、ヒートポンプ15を用いてX線管球11を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプ15(放熱器152)からの排熱を分光器3の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプ15からの排熱を用いて分光器3を加熱することにより、X線管球11から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the X-ray tube 11 can be cooled using the heat pump 15, and the exhaust heat from the heat pump 15 (heat radiator 152) accompanying the cooling is spectrally separated. It can be used to heat the vessel 3. Thus, by heating the spectroscope 3 using the exhaust heat from the heat pump 15, the heat generated from the X-ray tube 11 can be used effectively and the power consumption can be reduced.

開口機構8は、例えば分光室6の壁面の一部に設けられた開口(図示せず)を開閉することにより、分光室6の内部と外部との間で空気の流通を調整することができる。温度制御部73は、温度センサ5からの検知信号に基づいて開口機構8の駆動を制御することにより、分光器3の温度を調整する。具体的には、ヒートポンプ15からの排熱だけでは、分光器3の温度が目標値よりも少し高くなるように設定されており、開口機構8からの空気の流入量を温度制御部73が調整することにより、分光器3の温度を目標値に近づけることができるようになっている。   The opening mechanism 8 can adjust the air flow between the inside and the outside of the spectroscopic chamber 6 by opening and closing an opening (not shown) provided in a part of the wall surface of the spectroscopic chamber 6, for example. . The temperature control unit 73 adjusts the temperature of the spectroscope 3 by controlling the driving of the opening mechanism 8 based on the detection signal from the temperature sensor 5. Specifically, the temperature of the spectroscope 3 is set to be slightly higher than the target value only with the exhaust heat from the heat pump 15, and the temperature control unit 73 adjusts the inflow amount of air from the opening mechanism 8. By doing so, the temperature of the spectroscope 3 can be brought close to the target value.

これにより、分光器3の加熱にヒートポンプ15からの排熱を利用しつつ、開口機構8からの空気により少し冷却するだけで、分光器3の温度を調整することができるため、消費電力を効果的に低減させることができる。このとき、分光器3の温度が一定になるように調整すれば、分光器3が熱により膨張又は収縮して分光特性が変化するのを防止することができるため、精度よく分析を行うことができる。   Thereby, the temperature of the spectroscope 3 can be adjusted by using the exhaust heat from the heat pump 15 for heating the spectroscope 3 and by slightly cooling with the air from the opening mechanism 8. Can be reduced. At this time, if the temperature of the spectroscope 3 is adjusted to be constant, it is possible to prevent the spectroscope 3 from expanding or contracting due to heat to change the spectral characteristics. it can.

図3は、本発明の第3実施形態に係るX線発生装置1を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。本実施形態におけるX線分析装置は、ヒータ4を備えていない一方で、エアコン9を備えている点が上記第1実施形態とは異なっている。本実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an X-ray analysis apparatus including the X-ray generation apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention. The X-ray analysis apparatus according to the present embodiment is different from the first embodiment in that it does not include the heater 4 but includes an air conditioner 9. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、ヒートポンプ15を用いてX線管球11を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプ15(放熱器152)からの排熱を分光器3の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプ15からの排熱を用いて分光器3を加熱することにより、X線管球11から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the X-ray tube 11 can be cooled using the heat pump 15, and the exhaust heat from the heat pump 15 (heat radiator 152) accompanying the cooling is spectrally separated. It can be used to heat the vessel 3. Thus, by heating the spectroscope 3 using the exhaust heat from the heat pump 15, the heat generated from the X-ray tube 11 can be used effectively and the power consumption can be reduced.

エアコン9は、分光室6内の空気を加熱及び冷却することにより、分光器3を加熱及び冷却することができる。温度制御部73は、温度センサ5からの検知信号に基づいてエアコン9の駆動を制御することにより、分光器3の温度を調整する。具体的には、分光器3の温度が目標値よりも低い場合には、エアコン9により加熱を行い、分光器3の温度が目標値よりも高い場合には、エアコン9により冷却を行うように、温度制御部73がエアコン9の駆動を制御する。   The air conditioner 9 can heat and cool the spectroscope 3 by heating and cooling the air in the spectroscopic chamber 6. The temperature control unit 73 adjusts the temperature of the spectrometer 3 by controlling the driving of the air conditioner 9 based on the detection signal from the temperature sensor 5. Specifically, when the temperature of the spectroscope 3 is lower than the target value, heating is performed by the air conditioner 9, and when the temperature of the spectroscope 3 is higher than the target value, cooling is performed by the air conditioner 9. The temperature controller 73 controls the driving of the air conditioner 9.

これにより、分光器3の加熱にヒートポンプ15からの排熱を利用しつつ、エアコン9により少し加熱又は冷却することで、分光器3の温度を良好に調整することができる。このとき、分光器3の温度が一定になるように調整すれば、分光器3が熱により膨張又は収縮して分光特性が変化するのを防止することができるため、精度よく分析を行うことができる。   Thereby, the temperature of the spectroscope 3 can be satisfactorily adjusted by slightly heating or cooling the air conditioner 9 while utilizing the exhaust heat from the heat pump 15 for heating the spectroscope 3. At this time, if the temperature of the spectroscope 3 is adjusted to be constant, it is possible to prevent the spectroscope 3 from expanding or contracting due to heat to change the spectral characteristics. it can.

図4は、本発明の第4実施形態に係るX線発生装置1を備えたX線分析装置の構成例を示す概略図である。本実施形態におけるX線分析装置は、ヒータ4を備えていない一方で、ヒートポンプ15が第2の放熱器156を備えている点が上記第1実施形態とは異なっている。本実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an X-ray analysis apparatus including the X-ray generation apparatus 1 according to the fourth embodiment of the present invention. The X-ray analysis apparatus in the present embodiment is different from the first embodiment in that the heat pump 15 includes a second radiator 156 while the heater 4 is not included. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態におけるヒートポンプ15では、配管155の途中に、例えば三方弁からなる流量調整部157が設けられており、配管155内の冷媒の一部又は全部を分岐管158に導くことができるようになっている。放熱器156は分岐管158の途中に設けられており、流量調整部157で分岐管158への流量を調整することにより、放熱器152(第1放熱器)及び放熱器156(第2放熱器)に対する冷媒の流量の比率を調整することができる。なお、放熱器152は分光室6内に設けられているのに対して、放熱器156は分光室6外に設けられている。   In the heat pump 15 according to the present embodiment, a flow rate adjusting unit 157 made of, for example, a three-way valve is provided in the middle of the pipe 155 so that part or all of the refrigerant in the pipe 155 can be guided to the branch pipe 158. It has become. The radiator 156 is provided in the middle of the branch pipe 158, and by adjusting the flow rate to the branch pipe 158 by the flow rate adjustment unit 157, the radiator 152 (first radiator) and the radiator 156 (second radiator). ) Can be adjusted. The radiator 152 is provided in the spectroscopic chamber 6, whereas the radiator 156 is provided outside the spectroscopic chamber 6.

本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、ヒートポンプ15を用いてX線管球11を冷却することができるとともに、その冷却に伴うヒートポンプ15(放熱器152)からの排熱を分光器3の加熱に用いることができる。このように、ヒートポンプ15からの排熱を用いて分光器3を加熱することにより、X線管球11から発生する熱を有効利用し、消費電力を低減させることができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the X-ray tube 11 can be cooled using the heat pump 15, and the exhaust heat from the heat pump 15 (heat radiator 152) accompanying the cooling is spectrally separated. It can be used to heat the vessel 3. Thus, by heating the spectroscope 3 using the exhaust heat from the heat pump 15, the heat generated from the X-ray tube 11 can be used effectively and the power consumption can be reduced.

温度制御部73は、温度センサ5からの検知信号に基づいて流量調整部157の駆動を制御することにより、分光器3の温度を調整する。具体的には、分光器3の温度が目標値よりも低い場合には、放熱器152に対する冷媒の流量の比率を増加させることにより、放熱器152からの排熱量を増加させ、分光器3の温度が目標値よりも高い場合には、放熱器152に対する冷媒の流量の比率を減少させることにより、放熱器152からの排熱量を減少させるように、温度制御部73が流量調整部157の駆動を制御する。   The temperature control unit 73 adjusts the temperature of the spectrometer 3 by controlling the driving of the flow rate adjustment unit 157 based on the detection signal from the temperature sensor 5. Specifically, when the temperature of the spectrometer 3 is lower than the target value, the amount of heat exhausted from the radiator 152 is increased by increasing the ratio of the flow rate of the refrigerant to the radiator 152, and the spectrometer 3 When the temperature is higher than the target value, the temperature control unit 73 drives the flow rate adjustment unit 157 so as to reduce the amount of exhaust heat from the radiator 152 by reducing the ratio of the flow rate of the refrigerant to the radiator 152. To control.

これにより、分光器3の加熱にヒートポンプ15(放熱器152)からの排熱を利用しつつ、流量調整部157により放熱器152及び放熱器156に対する冷媒の流量の比率を調整することで、分光器3の温度を良好に調整することができる。このとき、分光器3の温度が一定になるように調整すれば、分光器3が熱により膨張又は収縮して分光特性が変化するのを防止することができるため、精度よく分析を行うことができる。   Accordingly, the flow rate adjusting unit 157 adjusts the ratio of the flow rate of the refrigerant to the radiator 152 and the radiator 156 by using the exhaust heat from the heat pump 15 (the radiator 152) for heating the spectrometer 3, thereby allowing the spectroscopy. The temperature of the vessel 3 can be adjusted well. At this time, if the temperature of the spectroscope 3 is adjusted to be constant, it is possible to prevent the spectroscope 3 from expanding or contracting due to heat to change the spectral characteristics. it can.

以上の第1〜第4実施形態に例示されるような構成は、任意に組み合わせることが可能である。例えば、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせて、X線分析装置がヒータ4及び開口機構8を備えた構成とすれば、第3実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、分光器3の温度が目標値よりも低い場合には、ヒータ4により加熱を行い、分光器3の温度が目標値よりも高い場合には、開口機構8により冷却を行うことができる。   The configurations exemplified in the above first to fourth embodiments can be arbitrarily combined. For example, if the X-ray analyzer is configured to include the heater 4 and the opening mechanism 8 by combining the first embodiment and the second embodiment, the same effects as those of the third embodiment can be achieved. That is, when the temperature of the spectroscope 3 is lower than the target value, heating is performed by the heater 4, and when the temperature of the spectroscope 3 is higher than the target value, cooling can be performed by the opening mechanism 8.

以上の実施形態では、冷却水循環装置13により、冷却水を用いてX線管球11を冷却するような構成について説明したが、冷却水に限らず、水以外の液体や、空気などの気体を冷却媒体として用いることにより、X線管球11を冷却するような構成であってもよい。また、冷却水循環装置13を備えた構成に限らず、ヒートポンプ15(蒸発器154)によりX線管球11を直接冷却するような構成であってもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the X-ray tube 11 is cooled using the cooling water by the cooling water circulation device 13 has been described. However, the cooling water is not limited to the cooling water, and liquids other than water and gases such as air are used. The configuration may be such that the X-ray tube 11 is cooled by being used as a cooling medium. Further, the configuration is not limited to the configuration including the cooling water circulation device 13, and the X-ray tube 11 may be directly cooled by the heat pump 15 (evaporator 154).

検出器2、分光器3、X線管球11及び放熱器152などは、試料Sが配置された分光室6内に設けられた構成に限らず、検出器2、分光器3、X線管球11及び放熱器152の少なくとも1つが別の区画室に設けられた構成であってもよいし、分光室6などの区画室が省略された構成であってもよい。   The detector 2, the spectrometer 3, the X-ray tube 11, the radiator 152, and the like are not limited to the configuration provided in the spectrometer chamber 6 in which the sample S is disposed, but the detector 2, the spectrometer 3, and the X-ray tube. The configuration may be such that at least one of the sphere 11 and the radiator 152 is provided in another compartment, or the compartment such as the spectroscopic chamber 6 may be omitted.

分光器3は、1つだけでなく、複数設けられていてもよい。この場合、ヒートポンプ15からの排熱により、全ての分光器3を万遍なく加熱することができるような構成であることが好ましい。また、分光器3は、X線に限らず、可視光や赤外光などの他の光を分光するものであってもおい。   Not only one spectrometer 3 but also a plurality of spectrometers 3 may be provided. In this case, it is preferable that the configuration is such that all the spectroscopes 3 can be uniformly heated by the exhaust heat from the heat pump 15. Further, the spectroscope 3 is not limited to X-rays, and may be one that separates other light such as visible light or infrared light.

ただし、ヒートポンプ15からの排熱により、分光器3以外の部分、すなわちX線分析装置に備えられたX線管球11以外の部分や、試料Sなどの別の部分を加熱するような構成であってもよい。   However, the heat pump 15 is configured to heat a portion other than the spectroscope 3, that is, a portion other than the X-ray tube 11 provided in the X-ray analyzer, or another portion such as the sample S, by the exhaust heat from the heat pump 15. There may be.

本発明に係るX線発生装置は、波長分散型の蛍光X線分析装置に限らず、エネルギー分散型の蛍光X線分析装置や、X線回折装置(XRD)などの他のX線分析装置にも適用することができる。また、本発明に係るX線発生装置は、X線分析装置に限らず、例えばレントゲン装置のような医用機器など、他の各種機器に適用することができる。   The X-ray generator according to the present invention is not limited to the wavelength dispersion type X-ray fluorescence analyzer, but is applied to other X-ray analyzers such as an energy dispersion type X-ray fluorescence analyzer and an X-ray diffractometer (XRD). Can also be applied. The X-ray generator according to the present invention is not limited to the X-ray analyzer, and can be applied to other various devices such as a medical device such as an X-ray device.

1 X線発生装置
2 検出器
3 分光器
4 ヒータ
5 温度センサ
6 分光室
7 制御部
8 開口機構
9 エアコン
11 X線管球
12 高圧電源
13 冷却水循環装置
14 配管
15 ヒートポンプ
71 X線管球制御部
72 ヒートポンプ制御部
73 温度制御部
151 圧縮機
152 放熱器
153 膨張弁
154 蒸発器
155 配管
156 放熱器
157 流量調整部
158 分岐管
S 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray generator 2 Detector 3 Spectrometer 4 Heater 5 Temperature sensor 6 Spectroscopic chamber 7 Control part 8 Opening mechanism 9 Air conditioner 11 X-ray tube 12 High voltage power supply 13 Cooling water circulation device 14 Piping 15 Heat pump 71 X-ray tube control part 72 Heat Pump Control Unit 73 Temperature Control Unit 151 Compressor 152 Radiator 153 Expansion Valve 154 Evaporator 155 Piping 156 Radiator 157 Flow Control Unit 158 Branch Pipe S Sample

Claims (2)

X線管球によりX線を発生させるX線発生装置から発生されるX線を用いて試料の分析を行うX線分析装置であって、
前記X線発生装置は、前記X線管球の冷却にヒートポンプを用い、当該ヒートポンプからの排熱を前記X線分析装置に備えられた前記X線管球以外の部分の加熱に用いることを特徴とするX線分析装置。
An X-ray analyzer that analyzes a sample using X-rays generated from an X-ray generator that generates X-rays using an X-ray tube,
The X-ray generator uses a heat pump to cool the X-ray tube, and uses exhaust heat from the heat pump to heat a portion other than the X-ray tube provided in the X-ray analyzer. X-ray analyzer .
試料からの光を分光する分光器を備え、
前記ヒートポンプからの排熱を前記分光器の加熱に用いることを特徴とする請求項に記載のX線分析装置。
A spectroscope that separates the light from the sample
The X-ray analyzer according to claim 1 , wherein exhaust heat from the heat pump is used for heating the spectrometer.
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