蛍光Ｘ線分析装置および方法
【課題】分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得る。
【解決手段】制御部１１Ｃで、分析対象２０の表面の曲率１／Ｒまたは半径Ｒに基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正する。
【解決手段】制御部１１Ｃで、分析対象２０の表面の曲率１／Ｒまたは半径Ｒに基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線を用いて分析対象に含まれる成分を分析する蛍光Ｘ線分析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析の対象である分析対象に含まれる成分のうち、分析対象を構成する組成元素、または表面の付着元素を、非破壊で分析する手法の１つとして蛍光Ｘ線分析法がある。この蛍光Ｘ線分析法を実行する装置を蛍光Ｘ線分析装置と呼ぶ。
蛍光Ｘ線分析法は、分析対象中の多くの種類の元素について、定性分析、定量分析、化学状態分析、またはこれらのうちのいずれか複数を同時に行える分析法であり、液体そのものを分析する事例もあるが、分析対象は主として固体材料である。
【０００３】
上記分析法のうち、定量分析とは、組成分析、微量分析といった当該元素の濃度に関する分析であり、例えばめっき膜厚など、膜厚の測定などをも含む。本発明では、これらを量的情報と呼ぶことにする。
定量分析では、物理的または化学的定数の設定など、物理的または化学的前提をおいて、測定された元素の蛍光Ｘ線強度から、計算を経て、当該元素の量的情報を得る。量的情報は、濃度そのものを表すこともあるが、濃度の大小を示す相対値の場合もある。計算を経ないで、測定された元素の蛍光Ｘ線強度自体を、当該元素の量的情報として扱うこともあるが、本発明ではこれを含まない。
【０００４】
蛍光Ｘ線分析装置は、実験室に置かれる大型の装置が主流であるが、最近では携帯型蛍光Ｘ線分析装置も販売されている。例えば、株式会社堀場製作所が販売する携帯型蛍光Ｘ線分析装置がある（例えば、非特許文献１など参照）。
量的情報の応用として、建築構造物などの分析対象に対して、この分析対象が存在する現場での非破壊での定性分析、定量分析を挙げることができる。
【０００５】
一方、社会インフラである電力や電気通信の分野において、送電線や通信線を支える構造物の多くは屋外に設置させることから、塩害など、設置環境による腐食が生じることがあり、塩分は腐食を加速する要素であることから、塩分に含まれる塩素を現場で測定するニーズがある（例えば、非特許文献２など参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】http://www.horiba.com/jp/scientific/products-jp/x-ray-fluorescence-analysis/details/mesa-portable-8946/
【非特許文献２】http://www.ourstex.co.jp/application/data029.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の技術による蛍光Ｘ線分析法では、定量分析を行う場合、物理的または化学的前提の１つとして、分析対象の均一性を前提としている。分析対象の均一性とは、例えば、分析対象自体をそのままの状態で分析する場合、分析のための測定面が平坦であること、あるいは、分析対象からその場でサンプリングして測定する場合には、ある平面の上に均一に分散させることを指している。
【０００８】
しかしながら、分析対象からその場でサンプリングして測定する場合、ある平面の上に均一に分散させることは、サンプリングにおいて分析対象を破壊することを意味する。例えば、コンクリート構造物の中の塩分を測定する場合、コンクリート構造物からコア抜きと呼ばれるサンプリングを行い、サンプリングされた試料（コア供試体）を粉砕して、分析対象の粉末を得て、平面状に均一に分散させて、蛍光Ｘ線分析装置により、塩素の蛍光Ｘ線強度を測定し、物理的または化学的前提をおいて、計算を経て、塩素および塩分の量的情報を得る。
【０００９】
このとき、コンクリート構造物が、例えば、大規模な橋梁や橋脚であれば、埋め戻すなどの事後措置を講ずることでコア抜きに伴う支障はないが、小規模なコンクリート電柱などであれば、コア抜きに伴う支障が懸念されるため、このようなコア抜きに類したサンプリングは通常行われない。また、分析対象が金属製である場合、コンクリート製のように、分析対象の粉末を得ること事態が困難である。
【００１０】
一方で、分析対象自体をそのままの状態で分析する場合、蛍光Ｘ線分析装置により、表面における元素の蛍光Ｘ線強度を測定し、分析のための測定面が平坦であることを前提として、元素の量的情報を得る。この場合、例えば、分析対象の測定面が橋脚の平坦な面であれば、その前提が十分に成り立つものと見なせるが、例えば、分析対象が鋼棒であれば、測定面はある曲率を有するため、このような前提は成り立たない。この前提が成り立たない場合、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることはできない。
【００１１】
屋外構造物として鋼棒を材料とするものとしては、例えば、送電線や通信線が架かるコンクリート電柱を支える支線と呼ばれるものがある。支線には、様々な規格があり、規格によっては、鋼棒の部分の直径は異なり、すなわち曲率は異なる。曲率が変われば、曲率以外の物理的化学的性質が同一の複数の分析対象であっても、被分析元素の蛍光Ｘ線強度は変化する。すなわち、曲率が異なる条件では、被分析元素の蛍光Ｘ線強度自体は、当該元素の量に比例しない。すなわち相対値であっても、被分析元素の蛍光Ｘ線強度の多寡をもって論ずることはできない。
【００１２】
以上のように、従来の技術による蛍光Ｘ線分析法および蛍光Ｘ線分析装置では、分析対象の測定面が曲率を有する場合、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができないという問題点があった。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる蛍光Ｘ線分析技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を発生させて分析対象へ照射するＸ線発生部と、Ｘ線に応じて分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測するＸ線検出器と、Ｘ線検出器で計測した蛍光Ｘ線強度に基づいて、分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する制御部とを備え、制御部で、分析対象表面の曲率または半径に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたものである。
【００１５】
この際、分析対象表面の曲率を計測する曲率計測部をさらに備え、制御部で、曲率計測部で得られた曲率に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしてもよい。
【００１６】
また、分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線検出部は、曲面と対向する位置に配置されて、曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面を有し、制御部で、曲面の半径方向と平行する仮想平面において、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、後述する式（１２）で表される補正係数により、量的情報を補正するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析方法は、分析対象へ照射したＸ線に応じて分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測し、当該蛍光Ｘ線強度に基づいて、分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する際、分析対象表面の曲率または半径に基づいて量的情報を補正するようにしたものである。
【００１８】
この際、分析対象表面の曲率を計測し、当該曲率に基づいて量的情報を補正するようにしてもよい
【００１９】
また、分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線を検出する際、曲面と対向する位置に配置された検出面で、曲面からの蛍光Ｘ線を検出し、量的情報を補正する際は、曲面の半径方向と平行する仮想平面において、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、後述する式（１２）で表される補正係数により、量的情報を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す説明図である。
【図２】一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析処理を示すフローチャートである。
【図３】テンプレートを用いた曲率計測機構を示す説明図である。
【図４】分析対象とＸ線検出器との位置関係を示す斜視図である。
【図５】分析対象とＸ線検出器との位置関係（仮想平面上）を示す平面図である。
【図６】従来の蛍光Ｘ線分析法における量的情報の算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［発明の原理］
蛍光Ｘ線分析方法では、分析対象にＸ線を照射し、分析対象に含まれる元素の元素種に特有の波長の蛍光Ｘ線について、蛍光Ｘ線強度を得る。このとき、直接目的とするのは被分析元素であるが、被分析元素に関する量的情報を得るために、分析対象に含まれる被分析元素以外の元素を測定し、当該元素の蛍光Ｘ線強度を得ることが必要な場合もある。
【００２３】
図６は、従来の蛍光Ｘ線分析法における量的情報の算出手順を示すフローチャートである。
従来の蛍光Ｘ線分析法では、まず、分析対象にＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線の強度を計測し（ステップ２００）、得られた蛍光Ｘ線強度を演算処理して、被分析元素の量的情報を算出し（ステップ２０１）、得られた量的情報を出力する（ステップ２０２）、ものとなっている。
【００２４】
一般に、上記演算処理のうち最も簡単なものの１つは、元素の蛍光Ｘ線強度が元素の量に比例するとして、被分析元素の量が既知の標準試料における被分析元素の量とこの被分析元素の蛍光Ｘ線強度との比例定数による除算ないし乗算を、分析対象に含まれる量が未知の被分析元素の蛍光Ｘ線強度に対して施すものである。
【００２５】
このような従来法では、分析対象の曲率が変化した場合、曲率に応じた補正を行わないため、被分析元素の量とこの被分析元素の蛍光Ｘ線強度との対応関係は１対１ではなく、すなわち、分析元素の蛍光Ｘ線強度から被分析元素の量的情報を得ることは、曲率の値の範囲を限定しなければ、困難である。
【００２６】
これに対して、本発明では、演算処理の一部分として曲率による量的情報の補正を含み、変数である曲率を入力した後、元素の蛍光Ｘ線強度に演算を施して元素の量的情報を得るようにしたものである。したがって、本発明によれば、被分析元素を含む分析対象の曲率に合わせて、被分析元素の量的情報を得るための補正を行うようにしたので、被分析元素の蛍光Ｘ線強度から、曲率に応じた補正を経て、被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【００２７】
［蛍光Ｘ線分析装置］
次に、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１は、一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す説明図である。図２は、一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析処理を示すフローチャートである。
【００２８】
蛍光Ｘ線分析装置１０は、全体として、ハンドヘルドでの利用を考慮したガン型をなしており、分析対象にＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線の強度を計測し、この計測結果に基づいて、分析対象を構成する元素に関する、例えば濃度などの量的情報を算出する装置である。
【００２９】
分析対象２０は、蛍光Ｘ線分析を行う対象である。具体例としては、通信に関わる線路設備として、鋼管柱、つり線、支線など、曲面を有する屋外設備がある。
この種の設備に付着した塩分は、設備の腐食に大きな影響を及ぼすため、塩分付着量を評価する必要がある。蛍光Ｘ線分析は、設備が設置されている現場での非破壊測定が可能であることから、蛍光Ｘ線分析装置１０を用いた塩分測定方法が用いられる。
【００３０】
この蛍光Ｘ線分析装置１０は、主に、本体１１、Ｘ線出入口１２、曲率計測部１３、表示部１４、把持部１５、およびＸ線出射ボタン１６から構成されている。
【００３１】
本体１１には、Ｘ線発生部１１Ａ、Ｘ線検出器１１Ｂ、および制御部１１Ｃが内包されている。
Ｘ線発生部１１Ａは、Ｘ線発生ボタン１６の操作に応じて照射Ｘ線２１を発生させて、Ｘ線出入口１２から分析対象２０へ出射する機能を有している。
Ｘ線検出器１１Ｂは、照射Ｘ線２１が分析対象２０に照射した照射Ｘ線２１により分析対象２０から発生した蛍光Ｘ線２２の強度を、各波長ごと、すなわちＸ線の光子エネルギーごとに計測する機能を有している。この蛍光Ｘ線２２は、分析対象２０に含まれる元素に特有の波長、すなわち光子エネルギーを有している。
【００３２】
制御部１１Ｃは、ＣＰＵなどの演算処理回路からなり、Ｘ線検出器１１Ｂで得られた計測結果に基づいて、分析対象２０を構成する元素の濃度などの量的情報を算出する機能と、分析対象２０の曲率や当該装置に固有の装置定数に基づいて量的情報を補正するための補正係数を算出する機能と、この補正係数により量的情報を補正する機能と、計測結果や量的情報などの各種情報を表示部１４で表示する機能を有している。
【００３３】
Ｘ線出入口部１２は、本体１１の先端部に設けられた開口部からなり、Ｘ線発生部１１Ａからの照射Ｘ線２１や分析対象２０からの蛍光Ｘ線２２が出入りする。
【００３４】
曲率計測部１３は、Ｘ線出入口部１２の先端部に設けられて、分析対象２０の曲率を計測する機能を有している。曲率計測部１３の具体的な機構としては、例えば、複数の曲率を有するテンプレートを用いて、これらと分析対象２０を密着させ、もっとも密着性のよいテンプレートの曲率を採用する機構がある。
【００３５】
図３は、テンプレートを用いた曲率計測機構を示す説明図であり、図３（ａ）は、外観図、図３（ｂ）は平面図である。
曲率計測部１３の先端には、ある曲率を有する凹部１３Ｂが形成されたテンプレート１３Ａが取り付けられており、図３に示すように、円柱棒状の分析対象２０にテンプレート１３Ａの凹部１３Ｂを密着させる。これにより、分析対象２０の曲率と凹部１３Ｂの曲率が一致した場合、分析対象２０の曲率を把握できる。
【００３６】
したがって、任意の曲率の分析対象２０に対応するには、異なる曲率のテンプレート１３Ａを複数用意しておき、これらテンプレート１３Ａを交換して分析対象２０に密着させ、最も密着性のよいテンプレート１３Ａの曲率を採用すればよい。この際、曲率計測部１３に取り付けられたテンプレート１３Ａを識別して識別信号を制御部１１Ｃへ出力する識別回路を設けておけば、このテンプレート１３Ａの識別結果、すなわち分析対象２０の曲率を制御部１１Ｃで自動的に検出することが可能となる。
【００３７】
また、設備の断面形状が円であることが明らかな場合は、テンプレートを用いず、外周すなわち円周を計測するか、あるいは直径を計測して、半径Ｒを得て、曲率１／Ｒを得てもよい。また、以上の操作を自動化する機構を備えてもよい。
なお、曲率を計測する具体的な機構としては、前述したテンプレートを用いる機構のほか、レーザ光のスキャニングを用いた分析対象２０の形状測定を行い、この形状に近似できる球面あるいは円筒面を得て曲率を得る機構、カメラの機械的な絞りに見られるような調整機能により分析対象２０の直径を得て曲率を得る機構など、公知の技術を利用すればよい。
【００３８】
表示部１４は、本体１１の上部に設けられて、ＬＣＤやＬＥＤなどの表示装置からなり、制御部１１Ｃから出力された各種情報を表示する機能を有している。この表示部１４に、タッチパネルやカーソルキーなどの操作入力部を設けて、例えばテンプレートで計測した曲率などの各種情報を制御部１１Ｃへ入力するようにしてもよい。また、曲率計測部１３で計測した曲率などの各種情報を表示部１４で表示するようにしてもよい。
【００３９】
把持部１５は、本体１１の下部に設けられて、蛍光Ｘ線分析を行う際に利用者に把持されて、分析対象２０と対向する位置に蛍光Ｘ線分析装置１０を保持する機能を有している。
Ｘ線発生ボタン１６は、押しボタンや操作レバーなどの操作部からなり、利用者のＸ線発生操作を検出して、Ｘ線照射部１１Ａや制御部１１Ｃへ通知する機能を有している。
【００４０】
［蛍光Ｘ線分析処理］
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置１０における蛍光Ｘ線分析処理について説明する。ここでは、曲率計測部１３で計測した分析対象２０の曲率に基づき、量的情報を補正する場合を例として説明する。
【００４１】
Ｘ線発生ボタン１６の押下に応じて、本体１１に内包されているＸ線発生部１１Ａから、Ｘ線出入口１２を介して、照射Ｘ線２１が分析対象２０に照射される。図１では、説明の都合上、Ｘ線出入口１２との間に距離があるように見えるが、実際には近接している。
これにより、分析対象２０に含まれる元素に特有の波長、すなわち光子エネルギーを有する蛍光Ｘ線２２が、Ｘ線出入口１２を介して、本体１１に内包されているＸ線検出器１１Ｂで検出され、Ｘ線の光子エネルギーごとに強度が計測される（ステップ１００）。
【００４２】
次に、曲率計測部１３は、分析対象２０の曲率を計測する（ステップ１０１）。
また、本体１１に内包されている制御部１１Ｃは、制御部１１Ｃの記憶部に予め登録されている、Ｘ線検出器１１Ｂの検出器の大きさなど、量的情報の補正に用いる蛍光Ｘ線分析装置１０に固有の装置定数を取得する（ステップ１０２）。
続いて、制御部１１Ｃは、曲率計測部１３で得られた分析対象２０の曲率、および記憶部から取得した装置定数に基づいて、量的情報を補正するための補正係数を算出する（ステップ１０３）。
【００４３】
この後、制御部１１Ｃは、Ｘ線検出器１１Ｂで得られたＸ線の光子エネルギーごとに強度に基づき、分析対象２０の量的情報を算出して（ステップ１０４）、これを補正係数で補正し（ステップ１０５）、表示部１４で表示する（ステップ１０６）。
【００４４】
［量的情報の補正］
次に、図４および図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置１０における量的情報の補正について説明する。図４は、分析対象とＸ線検出器との位置関係を示す斜視図である。図５は、分析対象とＸ線検出器との位置関係（仮想平面上）を示す平面図である。
ここでは、図４に示すように、分析対象２０が柱形状をなし、分析対象２０の表面が、一定の半径Ｒ（曲率１／Ｒ）を持つ曲面Ｃからなる場合を例として説明する。
【００４５】
曲面Ｃの半径Ｒの半径方向と平行する仮想平面Ｚを想定した場合、分析対象とＸ線検出器とは、図５に示す位置関係となる。
Ｘ線検出部１１Ｂの検出面１１Ｓは、曲面Ｃと対向する位置に配置されており、曲面Ｃの長手方向Ｙに沿って延びる矩形形状をなしている。したがって、検出面１１Ｓは仮想平面Ｚと交差線分Ｓで交差し、この交差線分Ｓの長さ、すなわち仮想平面Ｚにおける蛍光Ｘ線の有効検出領域の長さをＤとする。換言すれば、検出面１１Ｓのうち、曲面Ｃの湾曲方向Ｑと対向する幅がＤとなる。なお、図４において、Ｘ線検出部１１Ｂは、厚みを持つよう描かれているが、Ｘ線の検出に寄与する部分は検出面１１Ｓのみである。
【００４６】
検出面１１Ｓのうち、交差線分Ｓの中央点を点Ｐとし、この中央点Ｐの位置に、Ｘ線発生部１１Ａの光源が点光源として配置されているものとする。この際、点光源の位置は、実際には、中央点Ｐを通過して仮想平面Ｚと直交する線上であって、検出面１１ＳでのＸ線検出の妨げとならない、中央点Ｐから直近の位置に配置するようにしてもよい。なお、ここでは、説明を容易とするため、長手方向Ｙについては考えず、照射Ｘ線、蛍光Ｘ線の両方について空間での吸収も考えないものとする。
【００４７】
図５において、交差線分Ｓの中央点Ｐから曲面Ｃの中心点Ｏへ延びる検出面１１Ｓの法線Ｔが曲面Ｃと直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとする。したがって、距離Ｌは、検出面１１Ｓと曲面Ｃとの最短距離となる。この距離Ｌは装置定数として、あるいは装置定数と半径Ｒから与えられる。また、横幅Ｄは装置定数として与えられる。
【００４８】
また、曲面Ｃのうち、任意の点で発生した蛍光Ｘ線が検出面１１Ｓで検出されうる領域を有効領域Ｗとする。また、この有効領域Ｗのうち、中心点Ｏを中心として回転する動径Ｖが曲面Ｃと直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点Ｏに対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとする。
また、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分Ｄの長さをｄとし、線分Ｄと点Ｂの接線Ｈとがなす角度をαとする。
また、点Ｂのうち、有効領域Ｗの両側端部に位置する点を限界点とする。このうち、点Ａから反時計回りに動径Ｖが正の角度θＭＡＸだけ回転した位置にある限界点をＢＭＡＸとし、点Ａから時計回りに動径Ｖが負の角度−θＭＡＸだけ回転した位置にある限界点をＢ−ＭＡＸとする。
【００４９】
図５において、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分Ｄの長さｄは、次の式（１）で求められる。
【数１】
【００５０】
また、法線Ｔと線分Ｄとのなす角度をβとすると、接線Ｈと線分Ｄとのなす角度αと、式（１）の長さｄを用いて、最短距離Ｌと曲率半径Ｒとの和Ｌ＋Ｒは、次の式（２）で求められる。
【数２】
【００５１】
ここで、照射Ｘ線２１が分析対象２０の曲面Ｃに照射された場合、曲面Ｃのうち蛍光Ｘ線が検出面１１Ｓで検出されうる有効領域Ｗについて、曲面Ｃ上の角度領域を示すθＭＡＸは、次の式（３）で与えられる。
【数３】
【００５２】
点Ｂのある円周上のごく短い円弧の長さを微小な角度ｄθを用いて、Ｒｄθで表す。照射Ｘ線２１が距離の二乗で減衰するとすれば、点ＢにおけるＲｄθでの照射Ｘ線強度ｄＩについて、次の式（４）が成り立つ。
【数４】
【００５３】
また、分析対象２０の表面に均一に薄く被分析元素が存在する場合、単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃを用いて、点ＢにおけるＲdθで発生する被分析元素の蛍光Ｘ線強度ｄＩ’について、同様に次の式（５）が成り立つ。
【数５】
【００５４】
ここで、点ＢにおけるＲｄθで発生する被分析元素の蛍光Ｘ線は等方的に広がるものとすれば、Ｘ線検出器１１Ｂで検出される被分析元素の蛍光Ｘ線強度ｄＦは、Ｘ線検出器１１Ｂの検出部が点Ｂに対して張る立体角に比例する。図５の例では、分析対象２０が円柱状であるものとしているので、立体角の代わりに角度γを用いる。このとき、蛍光Ｘ線強度ｄＦについて、次のような近似式（６）を得る。Ｋは、濃度ｃと蛍光Ｘ線強度Ｆとの比例定数である。
【数６】
【００５５】
したがって、Ｘ線検出器１１Ｂで検出される被分析元素の全蛍光Ｘ線強度Ｆは、次の式（７）で与えられる。
【数７】
【００５６】
ここで、前述した式（１）と式（２）を参照すれば、式（７）におけるα、ｄは、Ｒを含むθの関数であるので、次の式（８）に示すように、被積分関数もＲを含むθの関数として表される。
【数８】
【００５７】
したがって、式（８）をθで積分した関数をＧ（Ｒ，θ）とすれば、式（７）は、次の式（９）となる。
【数９】
【００５８】
また、式３により、θＭＡＸもＲの関数であるので、式（９）を改めて、次の式（１０）のように表記する。
【数１０】
【００５９】
これにより、通常、比例定数Ｋを介して蛍光Ｘ線強度Ｆと比例関係を有する単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃ、すなわち量的情報が、分析対象２０の曲率Ｒによって変化する関数Ｇ（Ｒ）からなる補正係数で補正されることを示す式（１１）が得られる。
【数１１】
【００６０】
したがって、式（１１）において、蛍光Ｘ線強度Ｆおよび比例定数Ｋで算出される濃度ｃが、曲率Ｒで特定される関数Ｇ（Ｒ）で補正されることがわかる。
これにより、このような補正方法を用いて、Ｘ線検出器１１Ｂで計測した全蛍光Ｘ線強度Ｆから、単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃ、すなわち、被分析元素の量についての量的情報を正確に得ることができる。
【００６１】
前述したように、一般的には、分析対象が平面の場合、蛍光Ｘ線強度Ｆと濃度ｃとは、比例係数Ｋを用いて、Ｆ＝ｃＫという比例関係で表現できる。このため、前述した式（７）のうちの積分項と前述した式（３）とを用いて、曲面Ｃの場合の係数、すなわち補正係数Ｇ（Ｒ）を、次の式（１２）で表すこともできる。
【数１２】
【００６２】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、制御部１１Ｃで、分析対象２０の表面の曲率１／Ｒまたは半径Ｒに基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたので、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、曲率計測部１３で、分析対象２０の表面の曲率を計測し、制御部は、曲率計測部で得られた曲率に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたので、表面の曲率を予め調べて置く必要がなくなり、蛍光Ｘ線分析に要する作業負担を軽減することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、分析対象２０の表面が、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線検出部１１Ｂが、曲面と対向する位置に配置されて、曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面１１Ｓを有する場合、曲面Ｃの半径方向と平行する仮想平面Ｚにおいて、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、補正係数は、前述した式（１２）で求めるようにしたので、極めて精度良く量的情報を補正することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態において、曲率の補正に必要な装置定数は測定時に入力してもよいが、装置固有の定数なので、予め、計算機の記憶部などに保持していたほうがよい。曲率は、曲率が異なる場合ごとに入力すればよいようにすることもできる。その場合、曲率が同一で、異なる分析対象を測定する場合は、曲率を入力せず、前の測定で入力した曲率をそのまま用いてもよい。曲率の代わりに、曲率の逆数である曲率半径を入力する方式としてもよい。また、曲率については、分析対象の形状の自動計測あるいは手計測、またはその両方を用いて得るようにしてもよい。また、曲率を表示するようにしてもよい。
【００６６】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…蛍光Ｘ線分析装置、１１…本体、１２…Ｘ線出入口部、１３…曲率計測部、１３Ａ…テンプレート、１３Ｂ…凹部、１４…表示部、１５…把持部、１６…Ｘ線発生ボタン、２０…分析対象、２１…照射Ｘ線、２２…蛍光Ｘ線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線を用いて分析対象に含まれる成分を分析する蛍光Ｘ線分析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析の対象である分析対象に含まれる成分のうち、分析対象を構成する組成元素、または表面の付着元素を、非破壊で分析する手法の１つとして蛍光Ｘ線分析法がある。この蛍光Ｘ線分析法を実行する装置を蛍光Ｘ線分析装置と呼ぶ。
蛍光Ｘ線分析法は、分析対象中の多くの種類の元素について、定性分析、定量分析、化学状態分析、またはこれらのうちのいずれか複数を同時に行える分析法であり、液体そのものを分析する事例もあるが、分析対象は主として固体材料である。
【０００３】
上記分析法のうち、定量分析とは、組成分析、微量分析といった当該元素の濃度に関する分析であり、例えばめっき膜厚など、膜厚の測定などをも含む。本発明では、これらを量的情報と呼ぶことにする。
定量分析では、物理的または化学的定数の設定など、物理的または化学的前提をおいて、測定された元素の蛍光Ｘ線強度から、計算を経て、当該元素の量的情報を得る。量的情報は、濃度そのものを表すこともあるが、濃度の大小を示す相対値の場合もある。計算を経ないで、測定された元素の蛍光Ｘ線強度自体を、当該元素の量的情報として扱うこともあるが、本発明ではこれを含まない。
【０００４】
蛍光Ｘ線分析装置は、実験室に置かれる大型の装置が主流であるが、最近では携帯型蛍光Ｘ線分析装置も販売されている。例えば、株式会社堀場製作所が販売する携帯型蛍光Ｘ線分析装置がある（例えば、非特許文献１など参照）。
量的情報の応用として、建築構造物などの分析対象に対して、この分析対象が存在する現場での非破壊での定性分析、定量分析を挙げることができる。
【０００５】
一方、社会インフラである電力や電気通信の分野において、送電線や通信線を支える構造物の多くは屋外に設置させることから、塩害など、設置環境による腐食が生じることがあり、塩分は腐食を加速する要素であることから、塩分に含まれる塩素を現場で測定するニーズがある（例えば、非特許文献２など参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】http://www.horiba.com/jp/scientific/products-jp/x-ray-fluorescence-analysis/details/mesa-portable-8946/
【非特許文献２】http://www.ourstex.co.jp/application/data029.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の技術による蛍光Ｘ線分析法では、定量分析を行う場合、物理的または化学的前提の１つとして、分析対象の均一性を前提としている。分析対象の均一性とは、例えば、分析対象自体をそのままの状態で分析する場合、分析のための測定面が平坦であること、あるいは、分析対象からその場でサンプリングして測定する場合には、ある平面の上に均一に分散させることを指している。
【０００８】
しかしながら、分析対象からその場でサンプリングして測定する場合、ある平面の上に均一に分散させることは、サンプリングにおいて分析対象を破壊することを意味する。例えば、コンクリート構造物の中の塩分を測定する場合、コンクリート構造物からコア抜きと呼ばれるサンプリングを行い、サンプリングされた試料（コア供試体）を粉砕して、分析対象の粉末を得て、平面状に均一に分散させて、蛍光Ｘ線分析装置により、塩素の蛍光Ｘ線強度を測定し、物理的または化学的前提をおいて、計算を経て、塩素および塩分の量的情報を得る。
【０００９】
このとき、コンクリート構造物が、例えば、大規模な橋梁や橋脚であれば、埋め戻すなどの事後措置を講ずることでコア抜きに伴う支障はないが、小規模なコンクリート電柱などであれば、コア抜きに伴う支障が懸念されるため、このようなコア抜きに類したサンプリングは通常行われない。また、分析対象が金属製である場合、コンクリート製のように、分析対象の粉末を得ること事態が困難である。
【００１０】
一方で、分析対象自体をそのままの状態で分析する場合、蛍光Ｘ線分析装置により、表面における元素の蛍光Ｘ線強度を測定し、分析のための測定面が平坦であることを前提として、元素の量的情報を得る。この場合、例えば、分析対象の測定面が橋脚の平坦な面であれば、その前提が十分に成り立つものと見なせるが、例えば、分析対象が鋼棒であれば、測定面はある曲率を有するため、このような前提は成り立たない。この前提が成り立たない場合、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることはできない。
【００１１】
屋外構造物として鋼棒を材料とするものとしては、例えば、送電線や通信線が架かるコンクリート電柱を支える支線と呼ばれるものがある。支線には、様々な規格があり、規格によっては、鋼棒の部分の直径は異なり、すなわち曲率は異なる。曲率が変われば、曲率以外の物理的化学的性質が同一の複数の分析対象であっても、被分析元素の蛍光Ｘ線強度は変化する。すなわち、曲率が異なる条件では、被分析元素の蛍光Ｘ線強度自体は、当該元素の量に比例しない。すなわち相対値であっても、被分析元素の蛍光Ｘ線強度の多寡をもって論ずることはできない。
【００１２】
以上のように、従来の技術による蛍光Ｘ線分析法および蛍光Ｘ線分析装置では、分析対象の測定面が曲率を有する場合、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができないという問題点があった。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる蛍光Ｘ線分析技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を発生させて分析対象へ照射するＸ線発生部と、Ｘ線に応じて分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測するＸ線検出器と、Ｘ線検出器で計測した蛍光Ｘ線強度に基づいて、分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する制御部とを備え、制御部で、分析対象表面の曲率または半径に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたものである。
【００１５】
この際、分析対象表面の曲率を計測する曲率計測部をさらに備え、制御部で、曲率計測部で得られた曲率に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしてもよい。
【００１６】
また、分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線検出部は、曲面と対向する位置に配置されて、曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面を有し、制御部で、曲面の半径方向と平行する仮想平面において、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、後述する式（１２）で表される補正係数により、量的情報を補正するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明にかかる蛍光Ｘ線分析方法は、分析対象へ照射したＸ線に応じて分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測し、当該蛍光Ｘ線強度に基づいて、分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する際、分析対象表面の曲率または半径に基づいて量的情報を補正するようにしたものである。
【００１８】
この際、分析対象表面の曲率を計測し、当該曲率に基づいて量的情報を補正するようにしてもよい
【００１９】
また、分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線を検出する際、曲面と対向する位置に配置された検出面で、曲面からの蛍光Ｘ線を検出し、量的情報を補正する際は、曲面の半径方向と平行する仮想平面において、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、後述する式（１２）で表される補正係数により、量的情報を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す説明図である。
【図２】一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析処理を示すフローチャートである。
【図３】テンプレートを用いた曲率計測機構を示す説明図である。
【図４】分析対象とＸ線検出器との位置関係を示す斜視図である。
【図５】分析対象とＸ線検出器との位置関係（仮想平面上）を示す平面図である。
【図６】従来の蛍光Ｘ線分析法における量的情報の算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［発明の原理］
蛍光Ｘ線分析方法では、分析対象にＸ線を照射し、分析対象に含まれる元素の元素種に特有の波長の蛍光Ｘ線について、蛍光Ｘ線強度を得る。このとき、直接目的とするのは被分析元素であるが、被分析元素に関する量的情報を得るために、分析対象に含まれる被分析元素以外の元素を測定し、当該元素の蛍光Ｘ線強度を得ることが必要な場合もある。
【００２３】
図６は、従来の蛍光Ｘ線分析法における量的情報の算出手順を示すフローチャートである。
従来の蛍光Ｘ線分析法では、まず、分析対象にＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線の強度を計測し（ステップ２００）、得られた蛍光Ｘ線強度を演算処理して、被分析元素の量的情報を算出し（ステップ２０１）、得られた量的情報を出力する（ステップ２０２）、ものとなっている。
【００２４】
一般に、上記演算処理のうち最も簡単なものの１つは、元素の蛍光Ｘ線強度が元素の量に比例するとして、被分析元素の量が既知の標準試料における被分析元素の量とこの被分析元素の蛍光Ｘ線強度との比例定数による除算ないし乗算を、分析対象に含まれる量が未知の被分析元素の蛍光Ｘ線強度に対して施すものである。
【００２５】
このような従来法では、分析対象の曲率が変化した場合、曲率に応じた補正を行わないため、被分析元素の量とこの被分析元素の蛍光Ｘ線強度との対応関係は１対１ではなく、すなわち、分析元素の蛍光Ｘ線強度から被分析元素の量的情報を得ることは、曲率の値の範囲を限定しなければ、困難である。
【００２６】
これに対して、本発明では、演算処理の一部分として曲率による量的情報の補正を含み、変数である曲率を入力した後、元素の蛍光Ｘ線強度に演算を施して元素の量的情報を得るようにしたものである。したがって、本発明によれば、被分析元素を含む分析対象の曲率に合わせて、被分析元素の量的情報を得るための補正を行うようにしたので、被分析元素の蛍光Ｘ線強度から、曲率に応じた補正を経て、被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【００２７】
［蛍光Ｘ線分析装置］
次に、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１は、一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す説明図である。図２は、一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析処理を示すフローチャートである。
【００２８】
蛍光Ｘ線分析装置１０は、全体として、ハンドヘルドでの利用を考慮したガン型をなしており、分析対象にＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線の強度を計測し、この計測結果に基づいて、分析対象を構成する元素に関する、例えば濃度などの量的情報を算出する装置である。
【００２９】
分析対象２０は、蛍光Ｘ線分析を行う対象である。具体例としては、通信に関わる線路設備として、鋼管柱、つり線、支線など、曲面を有する屋外設備がある。
この種の設備に付着した塩分は、設備の腐食に大きな影響を及ぼすため、塩分付着量を評価する必要がある。蛍光Ｘ線分析は、設備が設置されている現場での非破壊測定が可能であることから、蛍光Ｘ線分析装置１０を用いた塩分測定方法が用いられる。
【００３０】
この蛍光Ｘ線分析装置１０は、主に、本体１１、Ｘ線出入口１２、曲率計測部１３、表示部１４、把持部１５、およびＸ線出射ボタン１６から構成されている。
【００３１】
本体１１には、Ｘ線発生部１１Ａ、Ｘ線検出器１１Ｂ、および制御部１１Ｃが内包されている。
Ｘ線発生部１１Ａは、Ｘ線発生ボタン１６の操作に応じて照射Ｘ線２１を発生させて、Ｘ線出入口１２から分析対象２０へ出射する機能を有している。
Ｘ線検出器１１Ｂは、照射Ｘ線２１が分析対象２０に照射した照射Ｘ線２１により分析対象２０から発生した蛍光Ｘ線２２の強度を、各波長ごと、すなわちＸ線の光子エネルギーごとに計測する機能を有している。この蛍光Ｘ線２２は、分析対象２０に含まれる元素に特有の波長、すなわち光子エネルギーを有している。
【００３２】
制御部１１Ｃは、ＣＰＵなどの演算処理回路からなり、Ｘ線検出器１１Ｂで得られた計測結果に基づいて、分析対象２０を構成する元素の濃度などの量的情報を算出する機能と、分析対象２０の曲率や当該装置に固有の装置定数に基づいて量的情報を補正するための補正係数を算出する機能と、この補正係数により量的情報を補正する機能と、計測結果や量的情報などの各種情報を表示部１４で表示する機能を有している。
【００３３】
Ｘ線出入口部１２は、本体１１の先端部に設けられた開口部からなり、Ｘ線発生部１１Ａからの照射Ｘ線２１や分析対象２０からの蛍光Ｘ線２２が出入りする。
【００３４】
曲率計測部１３は、Ｘ線出入口部１２の先端部に設けられて、分析対象２０の曲率を計測する機能を有している。曲率計測部１３の具体的な機構としては、例えば、複数の曲率を有するテンプレートを用いて、これらと分析対象２０を密着させ、もっとも密着性のよいテンプレートの曲率を採用する機構がある。
【００３５】
図３は、テンプレートを用いた曲率計測機構を示す説明図であり、図３（ａ）は、外観図、図３（ｂ）は平面図である。
曲率計測部１３の先端には、ある曲率を有する凹部１３Ｂが形成されたテンプレート１３Ａが取り付けられており、図３に示すように、円柱棒状の分析対象２０にテンプレート１３Ａの凹部１３Ｂを密着させる。これにより、分析対象２０の曲率と凹部１３Ｂの曲率が一致した場合、分析対象２０の曲率を把握できる。
【００３６】
したがって、任意の曲率の分析対象２０に対応するには、異なる曲率のテンプレート１３Ａを複数用意しておき、これらテンプレート１３Ａを交換して分析対象２０に密着させ、最も密着性のよいテンプレート１３Ａの曲率を採用すればよい。この際、曲率計測部１３に取り付けられたテンプレート１３Ａを識別して識別信号を制御部１１Ｃへ出力する識別回路を設けておけば、このテンプレート１３Ａの識別結果、すなわち分析対象２０の曲率を制御部１１Ｃで自動的に検出することが可能となる。
【００３７】
また、設備の断面形状が円であることが明らかな場合は、テンプレートを用いず、外周すなわち円周を計測するか、あるいは直径を計測して、半径Ｒを得て、曲率１／Ｒを得てもよい。また、以上の操作を自動化する機構を備えてもよい。
なお、曲率を計測する具体的な機構としては、前述したテンプレートを用いる機構のほか、レーザ光のスキャニングを用いた分析対象２０の形状測定を行い、この形状に近似できる球面あるいは円筒面を得て曲率を得る機構、カメラの機械的な絞りに見られるような調整機能により分析対象２０の直径を得て曲率を得る機構など、公知の技術を利用すればよい。
【００３８】
表示部１４は、本体１１の上部に設けられて、ＬＣＤやＬＥＤなどの表示装置からなり、制御部１１Ｃから出力された各種情報を表示する機能を有している。この表示部１４に、タッチパネルやカーソルキーなどの操作入力部を設けて、例えばテンプレートで計測した曲率などの各種情報を制御部１１Ｃへ入力するようにしてもよい。また、曲率計測部１３で計測した曲率などの各種情報を表示部１４で表示するようにしてもよい。
【００３９】
把持部１５は、本体１１の下部に設けられて、蛍光Ｘ線分析を行う際に利用者に把持されて、分析対象２０と対向する位置に蛍光Ｘ線分析装置１０を保持する機能を有している。
Ｘ線発生ボタン１６は、押しボタンや操作レバーなどの操作部からなり、利用者のＸ線発生操作を検出して、Ｘ線照射部１１Ａや制御部１１Ｃへ通知する機能を有している。
【００４０】
［蛍光Ｘ線分析処理］
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置１０における蛍光Ｘ線分析処理について説明する。ここでは、曲率計測部１３で計測した分析対象２０の曲率に基づき、量的情報を補正する場合を例として説明する。
【００４１】
Ｘ線発生ボタン１６の押下に応じて、本体１１に内包されているＸ線発生部１１Ａから、Ｘ線出入口１２を介して、照射Ｘ線２１が分析対象２０に照射される。図１では、説明の都合上、Ｘ線出入口１２との間に距離があるように見えるが、実際には近接している。
これにより、分析対象２０に含まれる元素に特有の波長、すなわち光子エネルギーを有する蛍光Ｘ線２２が、Ｘ線出入口１２を介して、本体１１に内包されているＸ線検出器１１Ｂで検出され、Ｘ線の光子エネルギーごとに強度が計測される（ステップ１００）。
【００４２】
次に、曲率計測部１３は、分析対象２０の曲率を計測する（ステップ１０１）。
また、本体１１に内包されている制御部１１Ｃは、制御部１１Ｃの記憶部に予め登録されている、Ｘ線検出器１１Ｂの検出器の大きさなど、量的情報の補正に用いる蛍光Ｘ線分析装置１０に固有の装置定数を取得する（ステップ１０２）。
続いて、制御部１１Ｃは、曲率計測部１３で得られた分析対象２０の曲率、および記憶部から取得した装置定数に基づいて、量的情報を補正するための補正係数を算出する（ステップ１０３）。
【００４３】
この後、制御部１１Ｃは、Ｘ線検出器１１Ｂで得られたＸ線の光子エネルギーごとに強度に基づき、分析対象２０の量的情報を算出して（ステップ１０４）、これを補正係数で補正し（ステップ１０５）、表示部１４で表示する（ステップ１０６）。
【００４４】
［量的情報の補正］
次に、図４および図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかる蛍光Ｘ線分析装置１０における量的情報の補正について説明する。図４は、分析対象とＸ線検出器との位置関係を示す斜視図である。図５は、分析対象とＸ線検出器との位置関係（仮想平面上）を示す平面図である。
ここでは、図４に示すように、分析対象２０が柱形状をなし、分析対象２０の表面が、一定の半径Ｒ（曲率１／Ｒ）を持つ曲面Ｃからなる場合を例として説明する。
【００４５】
曲面Ｃの半径Ｒの半径方向と平行する仮想平面Ｚを想定した場合、分析対象とＸ線検出器とは、図５に示す位置関係となる。
Ｘ線検出部１１Ｂの検出面１１Ｓは、曲面Ｃと対向する位置に配置されており、曲面Ｃの長手方向Ｙに沿って延びる矩形形状をなしている。したがって、検出面１１Ｓは仮想平面Ｚと交差線分Ｓで交差し、この交差線分Ｓの長さ、すなわち仮想平面Ｚにおける蛍光Ｘ線の有効検出領域の長さをＤとする。換言すれば、検出面１１Ｓのうち、曲面Ｃの湾曲方向Ｑと対向する幅がＤとなる。なお、図４において、Ｘ線検出部１１Ｂは、厚みを持つよう描かれているが、Ｘ線の検出に寄与する部分は検出面１１Ｓのみである。
【００４６】
検出面１１Ｓのうち、交差線分Ｓの中央点を点Ｐとし、この中央点Ｐの位置に、Ｘ線発生部１１Ａの光源が点光源として配置されているものとする。この際、点光源の位置は、実際には、中央点Ｐを通過して仮想平面Ｚと直交する線上であって、検出面１１ＳでのＸ線検出の妨げとならない、中央点Ｐから直近の位置に配置するようにしてもよい。なお、ここでは、説明を容易とするため、長手方向Ｙについては考えず、照射Ｘ線、蛍光Ｘ線の両方について空間での吸収も考えないものとする。
【００４７】
図５において、交差線分Ｓの中央点Ｐから曲面Ｃの中心点Ｏへ延びる検出面１１Ｓの法線Ｔが曲面Ｃと直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとする。したがって、距離Ｌは、検出面１１Ｓと曲面Ｃとの最短距離となる。この距離Ｌは装置定数として、あるいは装置定数と半径Ｒから与えられる。また、横幅Ｄは装置定数として与えられる。
【００４８】
また、曲面Ｃのうち、任意の点で発生した蛍光Ｘ線が検出面１１Ｓで検出されうる領域を有効領域Ｗとする。また、この有効領域Ｗのうち、中心点Ｏを中心として回転する動径Ｖが曲面Ｃと直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点Ｏに対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとする。
また、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分Ｄの長さをｄとし、線分Ｄと点Ｂの接線Ｈとがなす角度をαとする。
また、点Ｂのうち、有効領域Ｗの両側端部に位置する点を限界点とする。このうち、点Ａから反時計回りに動径Ｖが正の角度θＭＡＸだけ回転した位置にある限界点をＢＭＡＸとし、点Ａから時計回りに動径Ｖが負の角度−θＭＡＸだけ回転した位置にある限界点をＢ−ＭＡＸとする。
【００４９】
図５において、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分Ｄの長さｄは、次の式（１）で求められる。
【数１】
【００５０】
また、法線Ｔと線分Ｄとのなす角度をβとすると、接線Ｈと線分Ｄとのなす角度αと、式（１）の長さｄを用いて、最短距離Ｌと曲率半径Ｒとの和Ｌ＋Ｒは、次の式（２）で求められる。
【数２】
【００５１】
ここで、照射Ｘ線２１が分析対象２０の曲面Ｃに照射された場合、曲面Ｃのうち蛍光Ｘ線が検出面１１Ｓで検出されうる有効領域Ｗについて、曲面Ｃ上の角度領域を示すθＭＡＸは、次の式（３）で与えられる。
【数３】
【００５２】
点Ｂのある円周上のごく短い円弧の長さを微小な角度ｄθを用いて、Ｒｄθで表す。照射Ｘ線２１が距離の二乗で減衰するとすれば、点ＢにおけるＲｄθでの照射Ｘ線強度ｄＩについて、次の式（４）が成り立つ。
【数４】
【００５３】
また、分析対象２０の表面に均一に薄く被分析元素が存在する場合、単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃを用いて、点ＢにおけるＲdθで発生する被分析元素の蛍光Ｘ線強度ｄＩ’について、同様に次の式（５）が成り立つ。
【数５】
【００５４】
ここで、点ＢにおけるＲｄθで発生する被分析元素の蛍光Ｘ線は等方的に広がるものとすれば、Ｘ線検出器１１Ｂで検出される被分析元素の蛍光Ｘ線強度ｄＦは、Ｘ線検出器１１Ｂの検出部が点Ｂに対して張る立体角に比例する。図５の例では、分析対象２０が円柱状であるものとしているので、立体角の代わりに角度γを用いる。このとき、蛍光Ｘ線強度ｄＦについて、次のような近似式（６）を得る。Ｋは、濃度ｃと蛍光Ｘ線強度Ｆとの比例定数である。
【数６】
【００５５】
したがって、Ｘ線検出器１１Ｂで検出される被分析元素の全蛍光Ｘ線強度Ｆは、次の式（７）で与えられる。
【数７】
【００５６】
ここで、前述した式（１）と式（２）を参照すれば、式（７）におけるα、ｄは、Ｒを含むθの関数であるので、次の式（８）に示すように、被積分関数もＲを含むθの関数として表される。
【数８】
【００５７】
したがって、式（８）をθで積分した関数をＧ（Ｒ，θ）とすれば、式（７）は、次の式（９）となる。
【数９】
【００５８】
また、式３により、θＭＡＸもＲの関数であるので、式（９）を改めて、次の式（１０）のように表記する。
【数１０】
【００５９】
これにより、通常、比例定数Ｋを介して蛍光Ｘ線強度Ｆと比例関係を有する単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃ、すなわち量的情報が、分析対象２０の曲率Ｒによって変化する関数Ｇ（Ｒ）からなる補正係数で補正されることを示す式（１１）が得られる。
【数１１】
【００６０】
したがって、式（１１）において、蛍光Ｘ線強度Ｆおよび比例定数Ｋで算出される濃度ｃが、曲率Ｒで特定される関数Ｇ（Ｒ）で補正されることがわかる。
これにより、このような補正方法を用いて、Ｘ線検出器１１Ｂで計測した全蛍光Ｘ線強度Ｆから、単位面積あたりの被分析元素の濃度ｃ、すなわち、被分析元素の量についての量的情報を正確に得ることができる。
【００６１】
前述したように、一般的には、分析対象が平面の場合、蛍光Ｘ線強度Ｆと濃度ｃとは、比例係数Ｋを用いて、Ｆ＝ｃＫという比例関係で表現できる。このため、前述した式（７）のうちの積分項と前述した式（３）とを用いて、曲面Ｃの場合の係数、すなわち補正係数Ｇ（Ｒ）を、次の式（１２）で表すこともできる。
【数１２】
【００６２】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、制御部１１Ｃで、分析対象２０の表面の曲率１／Ｒまたは半径Ｒに基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたので、分析対象の測定面が曲率を有する場合でも、分析対象に含まれる成分の被分析元素の量についての情報を正確に得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、曲率計測部１３で、分析対象２０の表面の曲率を計測し、制御部は、曲率計測部で得られた曲率に基づいて、蛍光Ｘ線強度から算出される量的情報を補正するようにしたので、表面の曲率を予め調べて置く必要がなくなり、蛍光Ｘ線分析に要する作業負担を軽減することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、分析対象２０の表面が、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、Ｘ線検出部１１Ｂが、曲面と対向する位置に配置されて、曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面１１Ｓを有する場合、曲面Ｃの半径方向と平行する仮想平面Ｚにおいて、検出面のうち仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、交差線分の中央点Ｐから曲面の中心点へ延びる検出面の法線が曲面と直交する位置を点Ａとし、中央点Ｐから点Ａまでの距離をＬとし、中心点を中心として回転する動径が曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、中心点に対して点Ａと点Ｂとがなす角度をθとし、点Ｂと点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、線分と点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、補正係数は、前述した式（１２）で求めるようにしたので、極めて精度良く量的情報を補正することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態において、曲率の補正に必要な装置定数は測定時に入力してもよいが、装置固有の定数なので、予め、計算機の記憶部などに保持していたほうがよい。曲率は、曲率が異なる場合ごとに入力すればよいようにすることもできる。その場合、曲率が同一で、異なる分析対象を測定する場合は、曲率を入力せず、前の測定で入力した曲率をそのまま用いてもよい。曲率の代わりに、曲率の逆数である曲率半径を入力する方式としてもよい。また、曲率については、分析対象の形状の自動計測あるいは手計測、またはその両方を用いて得るようにしてもよい。また、曲率を表示するようにしてもよい。
【００６６】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…蛍光Ｘ線分析装置、１１…本体、１２…Ｘ線出入口部、１３…曲率計測部、１３Ａ…テンプレート、１３Ｂ…凹部、１４…表示部、１５…把持部、１６…Ｘ線発生ボタン、２０…分析対象、２１…照射Ｘ線、２２…蛍光Ｘ線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生させて分析対象へ照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線に応じて前記分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で計測した蛍光Ｘ線強度に基づいて、前記分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記分析対象表面の曲率または半径に基づいて、前記蛍光Ｘ線強度から算出される前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記分析対象表面の曲率を計測する曲率計測部をさらに備え、
前記制御部は、前記曲率計測部で得られた前記曲率に基づいて、前記蛍光Ｘ線強度から算出される前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、
前記Ｘ線検出部は、前記曲面と対向する位置に配置されて、前記曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面を有し、
前記制御部は、
前記曲面の前記半径方向と平行する仮想平面において、
前記検出面のうち前記仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、
前記交差線分の中央点Ｐから前記曲面の中心点へ延びる前記検出面の法線が前記曲面と直交する位置を点Ａとし、
前記中央点Ｐから前記点Ａまでの距離をＬとし、
前記中心点を中心として回転する動径が前記曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、
前記中心点に対して前記点Ａと前記点Ｂとがなす角度をθとし、
前記点Ｂと前記点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、
前記線分と前記点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、
次の式
【数１】
で表される補正係数により、前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
分析対象へ照射したＸ線に応じて前記分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測し、当該蛍光Ｘ線強度に基づいて、前記分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する際、前記分析対象表面の曲率または半径に基づいて前記量的情報を補正することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項５】
請求項４に記載の蛍光Ｘ線分析方法において、
前記分析対象表面の曲率を計測し、当該曲率に基づいて前記量的情報を補正することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析方法において、
前記分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、
前記Ｘ線を検出する際、前記曲面と対向する位置に配置された検出面で、前記曲面からの蛍光Ｘ線を検出し、
前記量的情報を補正する際は、
前記曲面の前記半径方向と平行する仮想平面において、
前記検出面のうち前記仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、
前記交差線分の中央点Ｐから前記曲面の中心点へ延びる前記検出面の法線が前記曲面と直交する位置を点Ａとし、
前記中央点Ｐから前記点Ａまでの距離をＬとし、
前記中心点を中心として回転する動径が前記曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、
前記中心点に対して前記点Ａと前記点Ｂとがなす角度をθとし、
前記点Ｂと前記点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、
前記線分と前記点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、
次の式
【数２】
で表される補正係数により、前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項１】
Ｘ線を発生させて分析対象へ照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線に応じて前記分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で計測した蛍光Ｘ線強度に基づいて、前記分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記分析対象表面の曲率または半径に基づいて、前記蛍光Ｘ線強度から算出される前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記分析対象表面の曲率を計測する曲率計測部をさらに備え、
前記制御部は、前記曲率計測部で得られた前記曲率に基づいて、前記蛍光Ｘ線強度から算出される前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、
前記Ｘ線検出部は、前記曲面と対向する位置に配置されて、前記曲面からの蛍光Ｘ線を検出する検出面を有し、
前記制御部は、
前記曲面の前記半径方向と平行する仮想平面において、
前記検出面のうち前記仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、
前記交差線分の中央点Ｐから前記曲面の中心点へ延びる前記検出面の法線が前記曲面と直交する位置を点Ａとし、
前記中央点Ｐから前記点Ａまでの距離をＬとし、
前記中心点を中心として回転する動径が前記曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、
前記中心点に対して前記点Ａと前記点Ｂとがなす角度をθとし、
前記点Ｂと前記点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、
前記線分と前記点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、
次の式
【数１】
で表される補正係数により、前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
分析対象へ照射したＸ線に応じて前記分析対象の表面から発生した蛍光Ｘ線を検出してその強度を計測し、当該蛍光Ｘ線強度に基づいて、前記分析対象の表面に存在する元素に関する量的情報を算出する際、前記分析対象表面の曲率または半径に基づいて前記量的情報を補正することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項５】
請求項４に記載の蛍光Ｘ線分析方法において、
前記分析対象表面の曲率を計測し、当該曲率に基づいて前記量的情報を補正することを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析方法において、
前記分析対象表面は、曲率１／Ｒを持つ曲面からなり、
前記Ｘ線を検出する際、前記曲面と対向する位置に配置された検出面で、前記曲面からの蛍光Ｘ線を検出し、
前記量的情報を補正する際は、
前記曲面の前記半径方向と平行する仮想平面において、
前記検出面のうち前記仮想平面と交差する交差線分の長さをＤとし、
前記交差線分の中央点Ｐから前記曲面の中心点へ延びる前記検出面の法線が前記曲面と直交する位置を点Ａとし、
前記中央点Ｐから前記点Ａまでの距離をＬとし、
前記中心点を中心として回転する動径が前記曲面と直交する任意の位置を点Ｂとし、
前記中心点に対して前記点Ａと前記点Ｂとがなす角度をθとし、
前記点Ｂと前記点Ｐとを結ぶ線分の長さをｄとし、
前記線分と前記点Ｂの接線とがなす角度をαとした場合、
次の式
【数２】
で表される補正係数により、前記量的情報を補正する
ことを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２９９６７（Ｐ２０１２−２２９９６７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７８３９（Ｐ２０１１−９７８３９）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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