試料形状補正方法
【課題】 試料の厚みに特定した所定の試料の補正を考慮した場合に、複雑な工程を不要としながらも精度の高い蛍光Ｘ線分析方法を可能とする。
【解決手段】 蛍光Ｘ線分析方法による分析対象試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域ＡＲ−Ｈのバックグラウンド強度ＢＧ１、ＢＧ２に基づいて試料の厚みを補正する。
【解決手段】 蛍光Ｘ線分析方法による分析対象試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域ＡＲ−Ｈのバックグラウンド強度ＢＧ１、ＢＧ２に基づいて試料の厚みを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析方法による定量分析の対象となる試料の形状を補正するための試料形状補正方法であり、特に試料の厚みを補正する試料形状補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析はＸ線を試料に照射した結果得られる蛍光Ｘ線を分析することで元素を定量するために用いられる分析方法である。
【０００３】
図５は、蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。図５において、１０１はＸ線管球で、該Ｘ線管球１０１からの一次Ｘ線１０２を試料１０３に照射し、試料１０３から励起されて発生する蛍光Ｘ線１０４を、エネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＳ検出器）１０５で検出し、試料の分析を行うように構成されている。
【０００４】
一般に、定量分析は試料の面積がＸ線照射領域より十分大きく、また試料の厚みが検出器に検出されるＸ線強度に影響しないほど十分な厚みが有ることを前提としている。したがって、図５に示した蛍光Ｘ線分析装置では、試料１０３を理想的な形状（一次Ｘ線が十分当たり、凹凸のない形）にしないと正しい定量分析精度が得られない。このような条件が満たされない場合は、常に同じ条件となるように試料形状を揃える必要がある。
【０００５】
つまり、試料１０３の面積が小さくて十分にＸ線が当たらないときや試料の厚さが薄くＸ線が透過していくときは分析値が真値より低く算出されてしまう。この影響をなくすために、通常プレスによる固形化及び表面研磨等の前処理を行うことが多い。
【０００６】
そこで、試料に対し前処理をしなくても測定できるように形状を補正する方法が考えられてきた。下記特許文献１は、分析対象試料を、蛍光Ｘ線と散乱Ｘ線との強度比による検量線を求める主要成分と、共存成分とからなるものと仮定して、共存成分の主要成分に対する吸収に関する補正係数を、分析対象試料の組成を仮定して理論計算により算出し、分析対象試料から測定算出した強度比に、補正係数を用いた検量線を適用し、分析対象における主要成分の含有率を求める技術を開示している。
【特許文献１】特開平１０−８２７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１による方法では、予め検量線を求めておき、また蛍光Ｘ線の強度と散乱Ｘ線の強度を測定し、さらに両強度の比を算出する他、補正係数を分析対象試料の組成を仮定して理論計算により算出し、これらの各ファクタを用いて、試料の主要成分の含有率を求めるという工程を要している。
【０００８】
試料の厚みに特定した所定の試料の補正を考慮した場合には、複雑な工程を不要としながらも精度の高い分析方法が望まれる。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、所定の試料の厚みに特定した補正を考慮した場合に、複雑な工程を不要としながらも精度の高い蛍光Ｘ線分析方法を可能とする、試料形状補正方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析方法は、前記課題を解決するために、蛍光Ｘ線分析方法による分析の対象となる試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、前記試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正する。
【００１１】
高エネルギーエリアのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２は、高分子材料、特にプラスチックサンプルならどんな試料でもほとんど変化しない。よって、高分子材料の試料を分析の際には、厚みが不十分でも、本発明の試料形状補正方法に基づいて、厚みを補正することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る試料形状補正方法は、試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正するので、所定の試料の試料の厚みに特定した補正を考慮した場合に、複雑な工程を不要としながらも精度の高い蛍光Ｘ線分析方法を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本実施の形態は、高分子材料の具体例であるプラスチックを分析対象試料とし、プラスチックを構成する元素を定量する場合の、蛍光Ｘ線分析方法に適用できる試料形状補正方法である。
【００１４】
プラスチックは、高分子材料の一種であり、比較的低密度で下地の無い材料である。蛍光Ｘ線分析方法では、試料の厚みが検出器に検出されるＸ線強度に影響しないほど十分な厚みが有ることが望まれる。しかし、厚みが十分とれないプラスチック試料しか用意できない状況では、試料を破壊しないでも定量分析を可能にすることが望まれる。
【００１５】
そこで、プラスチックの試料の場合には、本発明により、プラスチックの蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正する。以下、プラスチック試料にあって厚み方向の補正を可能とする原理について説明する。
【００１６】
図１は、厚さが十分なプラスチック試料のスペクトル１と、厚さが不十分なプラスチック試料のスペクトル２を示す蛍光Ｘ線スペクトル図である。横軸はエネルギー（ｋｅＶ）、縦軸は元素の濃度に対応している。濃度は時間Ｓ（秒）におけるカウント値Ｃを、さらに電流値ｍＡで除算した値である。スペクトル１及びスペクトル２ともピークが各元素を示している。スペクトル１にあって各元素の濃度は、ピークの面積に関係する。
【００１７】
スペクトル２の方が全ての元素においてピークがスペクトル１よりも小さくなっている。試料の厚さが十分とれないとき、ピークの面積が小さくなっていることを示す。つまり、試料が薄いときには、各元素の濃度が低く算出される。
【００１８】
図１にあって、エネルギーが３０ｋｅＶ以上のエリアすなわち高エネルギーエリアにはスペクトル１及びスペクトル２ともピークが現れておらず、バックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２のみが見られる。バックグラウンドは、ピークがほとんど見られないエネルギー領域である。この高エネルギーエリアの、特に３３．５ｋｅＶ〜３５．５ｋｅＶのエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２はプラスチックサンプルならどんな試料でもほとんど変化しない。
【００１９】
図２は、３３．５ｋｅＶ〜３５．５ｋｅＶのエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２の面積ＳＰ１及びＳＰ２を取り出して比較する図である。本実施の形態では、このエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２の面積ＳＰ１及びＳＰ２は、プラスチック試料の厚みにのみ依存して変化するものと見なすことができる。
【００２０】
図３は、高エネルギーエリアにおけるプラスチック試料の厚みの変化に対するエリアＡＲ−ＨにおけるバックグラウンドＢＧの面積比の変化を示す特性図である。厚みｄ３までＢＧの面積比ｙはリニアに変化する。ここで、面積比ｙとは、基準とする厚みｄ０のバックグラウンドの基準面積ＢＧ０に対する相対値ＢＧ／ＢＧ０をいうものとする。
【００２１】
本実施の形態では、試料の厚みとＢＧの面積比が厚みｄ３（面積比ｙ３）までの領域でリニアであることを利用して、プラスチック試料の厚みをバックグラウンドＢＧの面積比に基づいて補正する。例えば、図１のスペクトル１及びスペクトル２の試料がそれぞれ厚みｄ１及びｄ２であるものとすると、スペクトル２に係数ｙ１／ｙ２をかけることでスペクトル２を厚みｄ１に相当するスペクトルに変換することができる。
【００２２】
具体的に、図１において厚みｄ２に対応するスペクトル２におけるＰｂのピークの一つの強度Ｉ２について、このＩ２に前述の係数ｙ１／ｙ２をかけることで厚みｄ１に相当するスペクトル１のＰｂのピークの一つの強度Ｉ１に変換することができる。したがって、厚みｄ１について強度Ｉ１と濃度の検量線が求められている場合、他の厚みｄ２における強度Ｉ２についても、厚みｄ１に相当するように変換した強度（ｙ１／ｙ２）・Ｉ２を用いて前記検量線から濃度を得ることができる。このように、本実施の形態によると、試料の厚みにかかわらず、検量線を用いてＰｂなどの含有成分の濃度を測定することができる。
【００２３】
図４は、本発明の試料形状補正方法を適用してプラスチック試料の厚みを補正し、プラスチック試料の定量分析を行う蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。Ｘ線管球１０１からの一次Ｘ線１０２を試料１０３に照射し、試料１０３から励起されて発生する蛍光Ｘ線１０４を、ＥＤＳ検出器１０５で検出する構成は既に説明した通りである。
【００２４】
ＥＤＳ検出器１０５は、例えばＳｉ半導体検出器１１０にて蛍光Ｘ線１０４を検出する。Ｓｉ半導体検出器１１０は検出したＸ線の強度を電流に変換して出力し、信号処理部１１１はＳｉ半導体検出器１１０の出力を前述のようにバックグランドＢＧの面積を用いてスペクトルを所定の厚みｄ１の試料に相当するものに変換する。これによって、厚みｄ１の試料について与えられた検量線を用い、所定の成分の濃度を求めることができる。
【００２５】
このように、試料１０３が厚さの不十分なプラスチックであっても、コンピュータシステム１１２は、前述した試料形状補正方法に基づいて厚さを補正し、プラスチック試料の定量分析を、複雑な工程を不要としながらも高精度のうちに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】相互に厚さの異なる二つのプラスチック試料の蛍光Ｘ線スペクトル図である。
【図２】高エネルギーエリアのバックグラウンドの拡大図である。
【図３】高エネルギーエリアにおけるプラスチック試料の厚みの変化に対するバックグラウンドＢＧの面積比の変化を示す特性図である。
【図４】本発明の試料形状補正方法を適用してプラスチック試料の厚みを補正し、プラスチック試料の定量分析を行う蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。
【図５】一般的な蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１ Ｘ線管球、１０２ 一次Ｘ線、１０３ 試料、１０４ 蛍光Ｘ線、１０５ ＥＤＳ検出器、１１０ 信号処理部、１１２ コンピュータシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析方法による定量分析の対象となる試料の形状を補正するための試料形状補正方法であり、特に試料の厚みを補正する試料形状補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析はＸ線を試料に照射した結果得られる蛍光Ｘ線を分析することで元素を定量するために用いられる分析方法である。
【０００３】
図５は、蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。図５において、１０１はＸ線管球で、該Ｘ線管球１０１からの一次Ｘ線１０２を試料１０３に照射し、試料１０３から励起されて発生する蛍光Ｘ線１０４を、エネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＳ検出器）１０５で検出し、試料の分析を行うように構成されている。
【０００４】
一般に、定量分析は試料の面積がＸ線照射領域より十分大きく、また試料の厚みが検出器に検出されるＸ線強度に影響しないほど十分な厚みが有ることを前提としている。したがって、図５に示した蛍光Ｘ線分析装置では、試料１０３を理想的な形状（一次Ｘ線が十分当たり、凹凸のない形）にしないと正しい定量分析精度が得られない。このような条件が満たされない場合は、常に同じ条件となるように試料形状を揃える必要がある。
【０００５】
つまり、試料１０３の面積が小さくて十分にＸ線が当たらないときや試料の厚さが薄くＸ線が透過していくときは分析値が真値より低く算出されてしまう。この影響をなくすために、通常プレスによる固形化及び表面研磨等の前処理を行うことが多い。
【０００６】
そこで、試料に対し前処理をしなくても測定できるように形状を補正する方法が考えられてきた。下記特許文献１は、分析対象試料を、蛍光Ｘ線と散乱Ｘ線との強度比による検量線を求める主要成分と、共存成分とからなるものと仮定して、共存成分の主要成分に対する吸収に関する補正係数を、分析対象試料の組成を仮定して理論計算により算出し、分析対象試料から測定算出した強度比に、補正係数を用いた検量線を適用し、分析対象における主要成分の含有率を求める技術を開示している。
【特許文献１】特開平１０−８２７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１による方法では、予め検量線を求めておき、また蛍光Ｘ線の強度と散乱Ｘ線の強度を測定し、さらに両強度の比を算出する他、補正係数を分析対象試料の組成を仮定して理論計算により算出し、これらの各ファクタを用いて、試料の主要成分の含有率を求めるという工程を要している。
【０００８】
試料の厚みに特定した所定の試料の補正を考慮した場合には、複雑な工程を不要としながらも精度の高い分析方法が望まれる。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、所定の試料の厚みに特定した補正を考慮した場合に、複雑な工程を不要としながらも精度の高い蛍光Ｘ線分析方法を可能とする、試料形状補正方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析方法は、前記課題を解決するために、蛍光Ｘ線分析方法による分析の対象となる試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、前記試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正する。
【００１１】
高エネルギーエリアのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２は、高分子材料、特にプラスチックサンプルならどんな試料でもほとんど変化しない。よって、高分子材料の試料を分析の際には、厚みが不十分でも、本発明の試料形状補正方法に基づいて、厚みを補正することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る試料形状補正方法は、試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正するので、所定の試料の試料の厚みに特定した補正を考慮した場合に、複雑な工程を不要としながらも精度の高い蛍光Ｘ線分析方法を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本実施の形態は、高分子材料の具体例であるプラスチックを分析対象試料とし、プラスチックを構成する元素を定量する場合の、蛍光Ｘ線分析方法に適用できる試料形状補正方法である。
【００１４】
プラスチックは、高分子材料の一種であり、比較的低密度で下地の無い材料である。蛍光Ｘ線分析方法では、試料の厚みが検出器に検出されるＸ線強度に影響しないほど十分な厚みが有ることが望まれる。しかし、厚みが十分とれないプラスチック試料しか用意できない状況では、試料を破壊しないでも定量分析を可能にすることが望まれる。
【００１５】
そこで、プラスチックの試料の場合には、本発明により、プラスチックの蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正する。以下、プラスチック試料にあって厚み方向の補正を可能とする原理について説明する。
【００１６】
図１は、厚さが十分なプラスチック試料のスペクトル１と、厚さが不十分なプラスチック試料のスペクトル２を示す蛍光Ｘ線スペクトル図である。横軸はエネルギー（ｋｅＶ）、縦軸は元素の濃度に対応している。濃度は時間Ｓ（秒）におけるカウント値Ｃを、さらに電流値ｍＡで除算した値である。スペクトル１及びスペクトル２ともピークが各元素を示している。スペクトル１にあって各元素の濃度は、ピークの面積に関係する。
【００１７】
スペクトル２の方が全ての元素においてピークがスペクトル１よりも小さくなっている。試料の厚さが十分とれないとき、ピークの面積が小さくなっていることを示す。つまり、試料が薄いときには、各元素の濃度が低く算出される。
【００１８】
図１にあって、エネルギーが３０ｋｅＶ以上のエリアすなわち高エネルギーエリアにはスペクトル１及びスペクトル２ともピークが現れておらず、バックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２のみが見られる。バックグラウンドは、ピークがほとんど見られないエネルギー領域である。この高エネルギーエリアの、特に３３．５ｋｅＶ〜３５．５ｋｅＶのエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２はプラスチックサンプルならどんな試料でもほとんど変化しない。
【００１９】
図２は、３３．５ｋｅＶ〜３５．５ｋｅＶのエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２の面積ＳＰ１及びＳＰ２を取り出して比較する図である。本実施の形態では、このエリアＡＲ−ＨのバックグラウンドＢＧ１及びバックグラウンドＢＧ２の面積ＳＰ１及びＳＰ２は、プラスチック試料の厚みにのみ依存して変化するものと見なすことができる。
【００２０】
図３は、高エネルギーエリアにおけるプラスチック試料の厚みの変化に対するエリアＡＲ−ＨにおけるバックグラウンドＢＧの面積比の変化を示す特性図である。厚みｄ３までＢＧの面積比ｙはリニアに変化する。ここで、面積比ｙとは、基準とする厚みｄ０のバックグラウンドの基準面積ＢＧ０に対する相対値ＢＧ／ＢＧ０をいうものとする。
【００２１】
本実施の形態では、試料の厚みとＢＧの面積比が厚みｄ３（面積比ｙ３）までの領域でリニアであることを利用して、プラスチック試料の厚みをバックグラウンドＢＧの面積比に基づいて補正する。例えば、図１のスペクトル１及びスペクトル２の試料がそれぞれ厚みｄ１及びｄ２であるものとすると、スペクトル２に係数ｙ１／ｙ２をかけることでスペクトル２を厚みｄ１に相当するスペクトルに変換することができる。
【００２２】
具体的に、図１において厚みｄ２に対応するスペクトル２におけるＰｂのピークの一つの強度Ｉ２について、このＩ２に前述の係数ｙ１／ｙ２をかけることで厚みｄ１に相当するスペクトル１のＰｂのピークの一つの強度Ｉ１に変換することができる。したがって、厚みｄ１について強度Ｉ１と濃度の検量線が求められている場合、他の厚みｄ２における強度Ｉ２についても、厚みｄ１に相当するように変換した強度（ｙ１／ｙ２）・Ｉ２を用いて前記検量線から濃度を得ることができる。このように、本実施の形態によると、試料の厚みにかかわらず、検量線を用いてＰｂなどの含有成分の濃度を測定することができる。
【００２３】
図４は、本発明の試料形状補正方法を適用してプラスチック試料の厚みを補正し、プラスチック試料の定量分析を行う蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。Ｘ線管球１０１からの一次Ｘ線１０２を試料１０３に照射し、試料１０３から励起されて発生する蛍光Ｘ線１０４を、ＥＤＳ検出器１０５で検出する構成は既に説明した通りである。
【００２４】
ＥＤＳ検出器１０５は、例えばＳｉ半導体検出器１１０にて蛍光Ｘ線１０４を検出する。Ｓｉ半導体検出器１１０は検出したＸ線の強度を電流に変換して出力し、信号処理部１１１はＳｉ半導体検出器１１０の出力を前述のようにバックグランドＢＧの面積を用いてスペクトルを所定の厚みｄ１の試料に相当するものに変換する。これによって、厚みｄ１の試料について与えられた検量線を用い、所定の成分の濃度を求めることができる。
【００２５】
このように、試料１０３が厚さの不十分なプラスチックであっても、コンピュータシステム１１２は、前述した試料形状補正方法に基づいて厚さを補正し、プラスチック試料の定量分析を、複雑な工程を不要としながらも高精度のうちに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】相互に厚さの異なる二つのプラスチック試料の蛍光Ｘ線スペクトル図である。
【図２】高エネルギーエリアのバックグラウンドの拡大図である。
【図３】高エネルギーエリアにおけるプラスチック試料の厚みの変化に対するバックグラウンドＢＧの面積比の変化を示す特性図である。
【図４】本発明の試料形状補正方法を適用してプラスチック試料の厚みを補正し、プラスチック試料の定量分析を行う蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。
【図５】一般的な蛍光Ｘ線分析装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１ Ｘ線管球、１０２ 一次Ｘ線、１０３ 試料、１０４ 蛍光Ｘ線、１０５ ＥＤＳ検出器、１１０ 信号処理部、１１２ コンピュータシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析方法による分析対象試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、
前記試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正することを特徴とする試料形状補正方法。
【請求項２】
高分子材料試料の厚みを補正することを特徴とする請求項１記載の試料形状補正方法。
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析方法による分析対象試料の形状を補正するための試料形状補正方法であって、
前記試料の蛍光Ｘ線スペクトルにおけるピークの出ない高エネルギー領域のバックグラウンド強度に基づいて試料の厚みを補正することを特徴とする試料形状補正方法。
【請求項２】
高分子材料試料の厚みを補正することを特徴とする請求項１記載の試料形状補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−７１４９６（Ｐ２００６−７１４９６Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５６０３４（Ｐ２００４−２５６０３４）
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（０００２３２３２４）日本電子エンジニアリング株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（０００２３２３２４）日本電子エンジニアリング株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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