Ｘ線回折定量装置
【課題】基底基準吸収回折法に基づいたＸ線回折定量装置において、基底板を改良することにより安定した再現性の高い測定データを得ることができるようにする。
【解決手段】物質Ｓが無いときに基底板３１で回折した回折線の強度と、物質Ｓを透過した後に基底板３１で回折した回折線の強度とによって物質ＳのＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した物質Ｓの重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置である。この装置は、物質Ｓを保持するフィルタ３３と、物質Ｓに照射するＸ線を発生するＸ線源Ｆと、物質Ｓで回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出器２０と、フィルタ３３におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板３１とを有し、基底板３１のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理、例えばサンドブラスト処理、ショットピーニング処理を受けている。
【解決手段】物質Ｓが無いときに基底板３１で回折した回折線の強度と、物質Ｓを透過した後に基底板３１で回折した回折線の強度とによって物質ＳのＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した物質Ｓの重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置である。この装置は、物質Ｓを保持するフィルタ３３と、物質Ｓに照射するＸ線を発生するＸ線源Ｆと、物質Ｓで回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出器２０と、フィルタ３３におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板３１とを有し、基底板３１のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理、例えばサンドブラスト処理、ショットピーニング処理を受けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の重量をＸ線を用いて測定するＸ線回折定量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法が知られている。この定量法は、例えば、空気中に含まれる特定物質の重量、すなわち空気に含まれる特定物質の含有量を測定する際に用いられる。さらに具体的には、この定量法は、例えば、空気中に含まれる微小物質の含有量を測定する際に用いられる。
【０００３】
この基底基準吸収回折法に基づいた定量法は、例えば、次のようにして実施される。すなわち、例えば円板状でフィルム状のフィルタの所定面積内に被定量物である物質を空気吸引等によって捕獲し、その物質に固有の回折角度に対応した入射角度でその物質にＸ線を照射し、その物質で回折した回折線をＸ線検出器によって検出してその回折線の強度を測定し、測定されたその回折線強度を予め求めておいた検量線と比較することによりその物質の重量を決定する。
【０００４】
上記の検量線は、理想的には図７に符号Ｌ１で示すように直線状であるが、実際には符号Ｌ２で示すように被定量物の重量が大きくなるに従って傾斜が緩やかになって直線から外れる傾向にある。これは、被定量物の重量が大きくなるとその被定量物によるＸ線の吸収が大きくなるからであると考えられる。このように検量線の傾斜が重量の大きい側で緩やかになると、この検量線を使って検量を行ったとき、すなわち被定量物質の重量を決めたとき、その決められた重量が被定量物の実際の重量よりも大きくなり、このため、正確な定量ができなくなるおそれがある。
【０００５】
このような定量の誤差を解消するため、基底基準吸収回折法では従来から、例えばＺｎ（亜鉛）から成る基底板を用いて検量線を補正する処理を行っている。具体的には、被定量物を捕獲する前のフィルタの下に基底板を配置して、被定量物が無いときの基底板からの回折線強度を測定し、次に、被定量物を捕獲した後のフィルタの下に同じ基底板を配置して、被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度を測定し、それらの測定結果に基づいて被定量物によるＸ線の吸収量を測定し、そして、そのＸ線吸収量に基づいて検量線を補正している。補正された検量線は、図７に符号Ｌ１で示すように直線状になる。
【０００６】
このように、基底基準吸収回折法では、フィルタに捕獲された被定量物の回折線強度はもとより、被定量物が無いときに基底板で回折した回折線の強度、及び被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度の両方の強度が正確に測定されることが重要である。このことに鑑み、本件出願人は、特許文献１において、基底板をフィルタよりも小さく設定したＸ線回折定量装置、特に基底板をフィルタにおける被定量物捕獲領域よりも小さく設定したＸ線回折定量装置を提案した。
【０００７】
このＸ線回折定量装置によれば、被定量物をフィルタ内に捕獲してそのフィルタを基底板の上に載せると、基底板はその全体が常に被定量物によって覆われて、被定量物の外側に基底板がはみ出すことがなくなるので、基底板で回折したＸ線は必ず被定量物を透過した後のＸ線に限られることになり、それ故、被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度を正確に測定できること、そのために被定量物によるＸ線の吸収量を正確に測定できること、そのために検量線を正確に補正できること、ひいては、被定量物質の検量を正確に行うことが可能になった。
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７３９８１号（第３頁、図３，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された定量法には次のような不十分な点もあった。それは、複数の試料に対して測定を行う際に個々の試料に対して異なった基底板を用いると、得られた測定データの再現性が悪くなるということである。本発明者はこの問題を解消するために種々の実験を行い、その結果、複数の基底板間で結晶の配向性が異なっていると測定データの再現性が悪くなることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、基底基準吸収回折法による定量法において、基底板を改良することにより安定した再現性の高い測定データを得ることができるＸ線回折定量装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＸ線回折定量装置は、物質が無いときに基底板で回折した回折線の強度と、前記物質を透過した後に前記基底板で回折した回折線の強度とによって前記物質のＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した前記物質の重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置において、前記物質を保持する物質保持体と、前記物質に照射するＸ線を発生するＸ線源と、前記物質で回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、前記物質保持体におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板とを有し、前記基底板のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理を施されていることを特徴とする。
【００１２】
このＸ線回折定量装置を用いて被定量物質を定量する際には、被定量物質にＸ線（例えば、ＣｕＫα線を含むＸ線）を照射し、その被定量物質で回折した回折線の強度を測定し、測定された回折線強度に基づいて検量線から被定量物質の重量を求める。例えば、被定量物質の回折線が図８において回折角度２θ＝αにピークを持つ波形Ｐs として得られるものであるならば、そのピーク波形Ｐs の強度Ｉ＝ｉをＸ線回折装置によって測定し、測定されたその回折線強度ｉに基づいて図７の検量線Ｌ１から重量ｍが読み取られ、この重量ｍが被定量物質の重量であると特定される。
【００１３】
図７の検量線Ｌ１は、基本的には、重量が既知である数個の物質に対して回折線強度を実測によって求め、得られた（Ｍ，Ｉ）のデータ（但し、Ｍは物質の重量、Ｉはその物質からの回折線強度）を図７の検量線座標上にプロットすることによって求められる。しかしながら、単なる実測結果に基づいた検量線は符合Ｌ２で示すように、重量が大きい領域で傾斜が緩やかになって理想的な検量線Ｌ１から外れる傾向にある。これは、物質の重量が大きくなると、物質によるＸ線の吸収が大きくなって、測定される回折線強度がそのＸ線吸収の分だけ小さくなるからである。
【００１４】
このような実測の検量線Ｌ２を用いて検量を行うと信頼性の高い正確な検量結果を得ることができないので、基底基準吸収回折法に基づいた一般的な検量処理においては、従来から、誤差を含む検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を求めることにしている。具体的には、Ｘ線の照射領域内に回折角度が既知である材料（例えば、Ｚｎ）から成る基底板を配置し、被定量物質を透過することなく基底板で回折した回折線の強度と、被定量物質を透過した後に基底板で回折した回折線の強度の両方を実測し、それらの強度に基づいて被定量物質によるＸ線吸収量、又は被定量物質のＸ線吸収率を求め、この求められたＸ線吸収率等に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を求めている。
【００１５】
しかしながら、基底板を用いた従来の検量線補正方法においては、基底板を形成している材料、例えばＺｎ（亜鉛）における結晶の配向性が基底板ごとに異なっていると、異なる基底板を用いて行われた測定間で誤差が生じるおそれがあった。つまり、測定の再現性が低下するおそれがあった。これに対し本発明に係るＸ線回折定量装置によれば、前記基底板のＸ線が照射される表面に結晶の配向性が低くなる処理が施されているので、基底板が異なる場合でも測定結果にばらつきが生じることが抑えられ、安定した再現性の高い特定データを得ることが可能となった。上記のような結晶の配向性が低くなる処理として、例えば、砥粒材を基底板の表面に流体と共に吹き付ける処理が考えられる。この場合、砥粒材としは鋼の粒又は砂を用いることができ、流体としは空気流を用いることができる。
【００１６】
本発明に係るＸ線回折定量装置は、前記物質保持体及び前記基底板を支持する複数の試料ホルダと、それらの試料ホルダを１つずつ交互に測定位置へ搬送するサンプルチェンジャとを有することが望ましい。そして、前記複数の試料ホルダ内の前記基底板の個々が結晶の配向性が低くなる前記処理を受けていることが望ましい。
【００１７】
本発明に係るＸ線回折定量装置において、前記基底板のＸ線が照射される表面は、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、外観調整処理によってその表面状態が調整されることが望ましい。外観調整処理としては、例えばエッチング加工を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るＸ線回折定量装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で各構成要素を示す場合がある。
【００１９】
図４は本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態を示している。ここに示すＸ線回折定量装置１は、Ｘ線測定装置２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５と、記憶媒体であるメモリ６とを有する。これらの要素はバス７によってつなげられている。また、バス７には画像表示装置８及びプリンタ９がつなげられている。画像表示装置８は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、フラットパネルディスプレイ等によって構成される。また、プリンタ９は、例えば、静電転写方式のプリンタ、インクドット方式のプリンタ、その他任意の構造のプリンタによって構成される。
【００２０】
メモリ６は、例えば、ハードディスク等といった機械式メモリや、半導体メモリ等によって構成される。メモリ６の内部には、Ｘ線測定装置２によって行われるＸ線測定の制御を司るＸ線測定プログラムが所定領域に記憶され、Ｘ線測定によって求められた被定量物質の回折線強度に基づいてその被定量物質の重量を演算によって求める処理を実行するための検量プログラムが所定領域に記憶され、被定量物質の重量を測定する際に用いられる検量線を作成するための検量線作成プログラムが所定領域に記憶され、Ｘ線測定によって求められたデータを記憶する領域が設けられ、さらに、検量線作成プログラムの実行によって求められた検量線を記憶するための領域が設けられている。
【００２１】
Ｘ線測定装置２は、例えば、図１に示すように、図示しない装置本体の適所に装着された試料支持装置としてのサンプルチェンジャ１１と、入射側Ｘ線光学系１２と、受光側Ｘ線光学系１３と、入射側Ｘ線光学系１２を駆動する入射側駆動装置１４と、受光側Ｘ線光学系１３を駆動する受光側駆動装置１５とを有する。サンプルチェンジャ１１は、円軌跡上に並べられた複数（本実施形態では６個）の試料ホルダ１６Ａを１つずつ交互に測定位置Ｐへ搬送する。個々の試料ホルダ１６Ａは測定の対象である被定量物質Ｓを支持している。符号Ｘ０で示す仮想線は、被定量物質Ｓの表面を通って延びる水平軸線である試料軸線を示している。
【００２２】
入射側光学系１２は、Ｘ線を放射するＸ線源Ｆと、Ｘ線源Ｆから放射されたＸ線の発散を規制する発散規制スリット１８とを有する。入射側光学系１２は、必要に応じて、他の任意のＸ線光学要素を含むこともできる。そのようなＸ線光学要素としては、例えば、Ｘ線を単色化するモノクロメータ、発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するコリメータ、同じく発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するソーラスリット、Ｘ線の強度を調節するＸ線フィルタ等が考えられる。
【００２３】
受光側光学系１３は、Ｘ線の集光点に配置された受光スリット１９と、Ｘ線を検出するＸ線検出器２０とを有する。受光側光学系１３は、必要に応じて、他の任意のＸ線光学要素を含むこともできる。そのような他のＸ線光学要素としては、入射側光学系１２の場合と同様に、例えば、Ｘ線を単色化するモノクロメータ、発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するコリメータ、同じく発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するソーラスリット、Ｘ線の強度を調節するＸ線フィルタ等が考えられる。Ｘ線検出器２０は、例えば、Ｘ線を面状や線状でなく点状の範囲で取り込む構造の、いわゆる０次元Ｘ線カウンタを用いて構成できる。このような０次元Ｘ線カウンタとしては、例えば、ＰＣ（Proportional Counter）や、ＳＣ（Scintillation Counter）等を用いることができる。
【００２４】
入射側駆動装置１４は、入射側Ｘ線光学系１２を試料軸線Ｘ０を中心として矢印Ａで示すように連続的又は間欠的に回転移動させる。この回転は、被定量物質Ｓに対するＸ線の入射角度θを変化させるために行われるものである。この入射側駆動装置１４は任意の構造の駆動装置によって構成できるが、例えば、電動モータの回転出力をウオームとウオームホイールとを有する動力伝達装置を介して入射側Ｘ線光学系１２へ伝達する構成を採用できる。この場合、電動モータは、回転角度を制御可能なモータ、例えば、サーボモータ、パルスモータ等を用いることが望ましい。
【００２５】
受光側駆動装置１５は、受光側Ｘ線光学系１３を試料軸線Ｘ０を中心として矢印Ｂで示すように連続的又は間欠的に回転移動させる。この回転は、被定量物質Ｓへ入射するＸ線に対するＸ線検出器２０のＸ線取込み角度２θを変化させるために行われるものである。Ｘ線検出器２０のＸ線取込み角度２θは、とりもなおさず、被定量物質Ｓから回折角度２θで回折したＸ線を検出できる角度である。この受光側駆動装置１５は任意の構造の駆動装置によって構成できるが、例えば、電動モータの回転出力をウオームとウオームホイールとを有する動力伝達装置を介して受光側Ｘ線光学系１３へ伝達する構成を採用できる。この場合、電動モータは、回転角度を制御可能なモータ、例えば、サーボモータ、パルスモータ等を用いることが望ましい。
【００２６】
サンプルチェンジャ１１は、Ｘ線回折定量装置の本体への装着部２３と、その装着部２３に固定された固定テーブル２４と、その固定テーブル２４に回転可能に設けられたターンテーブル２５と、ターンテーブル２５を回転させるための駆動力を発生する動力源としての電動モータ２６とを有する。固定テーブル２４の内部にはギヤ列等といった動力伝達装置が設けられており、電動モータ２６の回転出力がその動力伝達装置によってターンテーブル２５へ伝えられて、そのターンテーブル２５が中心軸線Ｘ１を中心として回転する。このターンテーブル２５の回転により、複数の試料ホルダ１６Ａを順々に測定位置へ搬送する。
【００２７】
試料ホルダ１６Ａは、図３に示すように、リング形状の試料板２９Ａと、その試料板２９Ａの内部に設けられるリング形状の非晶質部材３０と、その非晶質部材３０の内部に設
設けられる円板形状の基底板３１と、試料板２９Ａの内部であって非晶質部材３０及び基底板３１の底面側領域に設けられる補助板３２とを有する。また、試料ホルダ１６Ａは、測定対象である被定量物質Ｓを保持する物質保持体としてのフィルタ３３と、そのフィルタ３３を押えるリング形状の押え板３４とを有する。試料板２９Ａの内部には９０°の角度間隔で４個の貫通穴が設けられ、それらの貫通穴の中に磁石３７が埋設されている。これらの磁石３７は試料板２９Ａの上面及び下面の両方に磁力を作用させる。
【００２８】
本実施形態では、被定量物質Ｓとして粉塵の一種であるアスベスト（代表例として、クリソタイル）を考える。すなわち、本実施形態のＸ線回折定量装置は、空気中に含まれるアスベストの重量を測定するものとする。アスベストＳは定量されるにあたってフィルタ３３に捕獲されるのであるが、この捕獲処理は、例えば、図５に示すように、直径がＤ０（例えば、１６ｍｍ）である貫通穴３５を有する基台３６上にフィルタ３３を載せ、フィルタ３３の反対側から矢印Ｃで示すように空気を吸気して吸引を行う。すると、空気中に含まれるアスベストがフィルタ３３の内部及び表面に吸引されて保持される。フィルタ３３のうち上記のようにしてアスベストＳが捕獲される直径Ｄ０の円形状の領域が物質保持領域Ａｓである。
【００２９】
図２に示すように、非晶質部材３０の外周側面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ１によって試料板２９Ａの内周面に接着されて固定される。また、基底板３１の外周側面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ２によって非晶質部材３０の内周面に接着されて固定される。非晶質部材３０の上面と基底板３１の上面は同一平面となるように、すなわち同じ高さとなるように設定される。さらに、補助板３２の上面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ３によって基底板３１の底面及び非晶質部材３０の底面に接着されて固定される。
【００３０】
補助板３２を設けるのは次の理由による。すなわち、非晶質部材３０の試料板２９Ａへの接着部分、及び基底板３１の非晶質部材３０への接着部分を外部から観察すると、接着剤が視認されて見栄えが悪くなるのであるが、基底板３１及び非晶質部材３０の両者の底面にわたって補助板３２を設けると見栄えが改善されるからである。
【００３１】
図５のようにして被定量物質Ｓを保持するに至ったフィルタ３３は、図２において、試料板２９Ａの内部であって基底板３１及び非晶質部材３０の両者の上面に載置される。基底板３１及び非晶質部材３０は、予めそれらの上面が試料板２９Ａの上面に対してフィルタ３３の厚さ“ｔ”だけ低くなるように試料板２９Ａの内周面に接着されており、それ故、フィルタ３３を基底板３１及び非晶質部材３０の上に載せたとき、フィルタ３３の上面は試料板２９Ａの上面と一致する。さらに、押え板３４を試料板２９Ａの上面に載せると、その押え板３４は磁石３７に吸着し、これにより、フィルタ３３がその押え板３４によって上から押えられて容易には位置移動しないように保持される。
【００３２】
各要素の材質、形状、寸法等は、例えば、次の通りである。
１．試料板２９Ａ
材質＝アルミニウム、外周径＝約３３ｍｍ、厚さ＝約３．２ｍｍ、形状＝リング形状
２．非晶質部材３０
材質＝ソーダガラス、外周径＝約２５ｍｍ，厚さ＝約１ｍｍ、形状＝リング形状
３．基底板３１
材質＝Ｚｎ、外径＝約１５ｍｍ、厚さ＝約１ｍｍ、形状＝円板形状
４．補助板３２
材質＝Ａｌ、外径＝約２５ｍｍ，厚さ＝約０．５ｍｍ、形状＝円板形状
５．押え板３４
材質＝ステンレス鋼、外周径＝約３２ｍｍ、厚さ＝約０．２ｍｍ、形状＝リング形状
６．フィルタ３３
材質＝フッ素樹脂バインダグラスファイバーフィルタ、外径＝約２５ｍｍ、物質保持領域（すなわち、有効ろ過面積）Ａｓ＝直径１６ｍｍ。
【００３３】
各要素の寸法を以上のように設定した結果、図２に示すように、基底板３１の平面形状はフィルタ３３の平面形状よりも小さく、特に物質保持領域Ａｓの平面形状よりも小さくなっている。そして、フィルタ３３を試料板２９Ａへ組み込んだ状態で基底板３１の全域が物質保持領域Ａｓの下に隠れる状態となっている。
【００３４】
以下、上記構成より成るＸ線回折定量装置の動作を説明する。本実施形態のＸ線回折定量装置は、図７の検量線Ｌ１を作成する処理、及び図１のＸ線測定装置２を用いて行われる検量処理の２つの処理を行うことができる。以下、これらの処理を説明する。
【００３５】
（検量線の作成）
図４において、ＣＰＵ３がメモリ６内の検量線作成プログラムを読み出して、そのプログラムを起動すると、図７の検量線Ｌ１を作成するための処理を実行可能な状態になる。その処理を開始する前に、まず、重量が既知であるアスベストを複数個用意する。これらのアスベストの重量は互いに異なっている。それらのアスベストを、それぞれ、図５に示すようにフィルタ３３の物質保持領域Ａｓ内に捕獲して保持する。個々のフィルタ３３を図２に示すように試料板２９Ａの中に組み込むことにより個々の重量のアスベストに関して試料ホルダ１６Ａを作製する。
【００３６】
以上のようにして作製した重量の異なるアスベストを保持する複数の試料ホルダ１６Ａを図１のサンプルチェンジャ１１のターンテーブル２５上の所定位置にセットする。試料ホルダ１６Ａは磁石３７（図２参照）の働きによってターンテーブル２５上の固定される。その固定のため、ターンテーブル２５の表面には必要に応じて位置決め手段、例えば位置決めピンが設けられる。そして、Ｘ線入射角度θがアスベストの回折角度２θｍ＝１２．１８°に対応したθｍ＝２θｍ／２＝６．０９°の回折ピークを測定する。
【００３７】
具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝１１．２°（θ＝５．６°）から２θ＝１３．２°（θ＝６．６°）までを測定して、その範囲での最強Ｘ線回折強度を回折強度（Ｉｍ）として記録する。そして、図６（ａ）に示すように、複数のフィルタ３３内の物質保持領域Ａｓに順次にＸ線を照射して、個々の重量のアスベストの回折線強度Ｉｍ１，Ｉｍ２、Ｉｍ３，……を測定する。この測定により、アスベスト重量ｍに対する回折線強度Ｉｍのデータ（ｍ，Ｉｍ）が複数得られる。なお、（Ｉｍ）は、最強強度値でなく、回折ピークの積分値を計算して用いても良い。
【００３８】
そして、これらのデータを図７の検量線グラフ上にプロットすると、実測検量線Ｌ２が求められる。この実測検量線Ｌ２は、重量が大きくなる領域で傾斜が緩くなるという誤差成分を含んでいるので、正確な検量を行う上では好ましいものではない。そこで、この実測検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を次のようにして作成する。
【００３９】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線入射角θを基底板３１の材質であるＺｎの回折角度２θｚｎ＝３９°に対応するθｚｎ＝２θｚｎ／２＝１９．５°の回折ピークを使って、重量が異なる被定量物質Ｓが捕獲されている複数のフィルタ３３の物質保持領域Ａｓを通して基底板３１へＸ線を照射して基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を順次に測定する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝３８°（θ＝１９°）から２θ＝４０°（θ＝２０°）までを測定して、その範囲での最高Ｘ線強度値をＩｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を順次に用いる。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、Ｘ線入射角θを基底板３１の材質であるＺｎの回折角度２θｚｎ＝３９°に対応するθｚｎ＝２θｚｎ／２＝１９．５°の回折ピークを使って、被定量物質Ｓが捕獲されていないフィルタ３３を通して基底板３１へＸ線を照射して基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ０を測定する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝３８°（θ＝１９°）から２θ＝４０°（θ＝２０°）までを測定して、その範囲での最高Ｘ線強度Ｉｚｎｏを用いる。
【００４１】
被定量物質Ｓを透過したＸ線の回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……と、被定量物質Ｓを透過していないＸ線の回折線強度Ｉｚｎ０とを比較すれば、被定量物質ＳのＸ線吸収量及びＸ線吸収率を演算によって求めることができる。図４の検量線作成プログラムは、そのようなＸ線吸収量又はＸ線吸収率に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して検量線Ｌ１を作成する。この検量線Ｌ１は図４のメモリ６内の検量線データの記憶領域内に、例えば、データテーブルの形、又は数式の形で記憶される。以上により、補正済みの正確な検量線Ｌ１が作成される。
【００４２】
さて、本実施形態では、図２に示したように、基底板３１の全体が物質保持領域Ａｓの下に隠れるように設定されている。従って、図６（ｂ）において物質保持領域Ａｓ内に捕獲されたアスベストＳを透過したＸ線によって基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を測定する際、アスベストＳから外れたＸ線は基底板３１に入射することがなくなり、その結果、Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……は正確に基底板３１で回折した回折線の強度を表すことになる。
【００４３】
この場合、Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……として基底板３１からの回折線強度だけを取ることを目的として、基底板３１に対するＸ線照射野を小さく絞ることにより、Ｘ線照射野が基底板３１の外側に外れることを回避すれば良いのではないか、という考えが想起される。こうすれば、基底板３１をわざわざ小さく形成してその全体が物質保持領域Ａｓに隠れるようにするというような構成を採用するまでもないと考えられる。しかしながら、実際の測定においてＸ線照射野を小さく絞るということは測定に供するＸ線の強度を弱めてしまうということであり、この状態では正確な回折線情報が得られなくなるおそれがあることを意味している。このため、従来からのＸ線回折定量測定においては、強度の強いＸ線を得るために、基底板３１に対するＸ線照射野を絞るということは行わずに、可能な限り基底板３１の全体を含むＸ線照射野を形成して測定を行うことにしている。
【００４４】
ところで、従来のＸ線回折定量装置では、基底板３１として大きな面積のものが使用されることが多く、基底板３１が物質保持領域Ａｓの外側に張り出して設けられたり、あるいは、基底板３１がフィルタ３３の外側に張り出して設けられたりすることがあった。このような場合には、本来であればアスベストＳを透過した後に基底板３１で回折したＸ線の強度を知りたいのに、測定された回折線強度の中にアスベストＳを透過せずに基底板３１で回折したＸ線の強度が混ざってしまい、その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を正確に知ることができないという事態が生じていた。
【００４５】
これに対し、基底板３１の全体が物質保持領域Ａｓの下に隠れるように設定されている本実施形態によれば、図６（ｂ）において測定される回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……には、アスベストＳを透過しない回折線の情報が混入することはなく、回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……は、必ず、アスベストＳを透過した後に基底板３１で回折したＸ線だけの強度を示すものとなる。その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を正確に測定することが可能となった。
【００４６】
さらに本実施形態では、図２において、基底板３１の外周側面の周囲にソーダガラス製の非晶質部材３０を設けた。これに対し、特許第３６７３９８１号に開示された従来技術では、基底板の周囲には非晶質部材を介在させることなくＡｌ製の試料板が直ぐに設けられていた。また、上述したように、基底板からの回折線強度を求める際には一般に、強度の強いＸ線を取り出すために、基底板に対するＸ線照射野はできるだけ基底板の全体を含むことができるように広く設定され、その結果、Ｘ線は基底板を外れてその外側領域にも照射されることが多い。
【００４７】
以上のように、基底板を照射するＸ線は基底板の外側領域をも照射することがあり、しかも、従来技術では基底板の外側に直ぐにＡｌ製の試料板が設けられていたので、従来技術では、図８において基底板からの回折線Ｐ０を測定するときに、基底板の周りに存在するＡｌ製の試料板の回折線Ｐ１をも取り込んでしまい、その結果、基底板からの回折線強度を正確に測定できないという事態が生じていた。
【００４８】
これに対し、本実施形態では、基底板３１の周囲に直ぐに試料板２９Ａを設けるのではなく、基底板３１と試料板２９Ａとの間に非晶質部材３０を介在させている。このため、基底板３１からの回折線を測定するために、基底板３１よりも少し広い照射野のＸ線をその基底板３１に照射した場合、基底板３１の外側でＸ線を受けた非晶質部材３０からは図８に符号Ｐ２で示すような強度の弱いバックグラウンド成分のＸ線が検出されるものの、ピーク波形は発生しない。そのため、基底板３１からの回折線Ｐ０は正確に基底板３１からの回折線強度だけを反映するものとなり、その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を極めて正確に測定することが可能となった。
【００４９】
以上のように、本実施形態のＸ線回折定量装置では、図６（ｂ）において基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を極めて正確に測定できるようになったので、図４の検量線作成プログラムによって図７の実測検量線Ｌ２を正確に補正でき、それ故、極めて正確な検量線Ｌ１を得られることになった。
【００５０】
（被定量物質に対するＸ線回折測定及び検量処理）
次に、重量が未知であるアスベストに関して回折線強度を測定し、さらにその測定結果に基づいてアスベストの重量を求める処理について説明する。まず、重量を測定したいアスベストを含む環境下において、図５に示す空気吸引法によってフィルタ３３の物質保持領域Ａｓ内にアスベストＳを捕獲する。必要に応じて、アスベストＳは複数のフィルタ３３に捕獲する。
【００５１】
次に、１つ又は複数のフィルタ３３に関して図２の試料ホルダ１６Ａを作製し、それらの試料ホルダ１６Ａを図１のサンプルチェンジャ１１のターンテーブル２５上の所定位置に磁力によって装着する。そして、図４のメモリ６内のＸ線測定プログラムを起動してＸ線回折測定を実行する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝１１．２°（θ＝５．６°）から２θ＝１３．２°（θ＝６．６°）まで測定して、その範囲での最強強度を記録する。この動作を複数の試料ホルダ１６Ａ内のアスベストに順々に行う。なお、最強ピーク強度の記録に代えて、回折ピークの積分値を計算して用いても良い。
【００５２】
こうして被定量物質である複数のアスベストに順々にＸ線が照射されたとき、それらのアスベストからの回折線（例えば、図８のピーク波形Ｐｓを示す回折線）の強度Ｉを測定する。そして、図４の検量プログラムを起動して、上記の測定された回折線強度Ｉに基づいて図７の検量線Ｌ１から重量ｍを演算によって求める。この求められた重量ｍが被定量物質であるアスベストの重量である。こうして求められた重量に関する測定データは、図４のメモリ６内の測定データファイル内に記憶される。測定データファイル内には、測定された重量データと共に回折線強度Ｉ等といった付随するデータも記憶される。
【００５３】
本実施形態のＸ線回折定量装置において求められた図７の検量線Ｌ１は、上述の通り、図２の基底板３１からだけの回折線強度に基づいて決められた極めて正確な検量線であるので、この検量線Ｌ１に基づいて求められたアスベストに関する重量データは非常に信頼性の高いデータである。
【００５４】
図９は、試料ホルダの変形例を示している。この試料ホルダ１６Ｂは図２に示した試料ホルダ１６Ａに代えて用いられる。この試料ホルダ１６Ｂが図２に示した試料ホルダ１６Ａと異なる点は、非晶質部材３０のＸ線受光面３０ａを基底板３１のＸ線受光面３１ａよりも低く設定していることである。つまり、本変形例では、非晶質部材３０のＸ線受光面３０ａが基底板３１のＸ線受光面３１ａに比べて距離ｄだけＸ線源Ｆから遠くなっている。この構成により、基底板３１からの回折線強度が非晶質部材３０からの回折線強度に影響されて変動することを、両者のＸ線受光面３０ａ，３１ａを同じに設定した場合に比べて、より一層確実に防止できる。
【００５５】
図１０及び図１１は、試料ホルダの他の変形例を示している。図１０はその試料ホルダの側面断面構造を示し、図１１はその試料ホルダを分解した状態を示している。この試料ホルダ１６Ｃは図２に示した試料ホルダ１６Ａに代えて用いられる。図１１において、試料ホルダ１６Ｃは、リング状ではなくて有底の試料板２９Ｃと、その試料板２９Ｃの内部に設けられる円板形状の基底板３１と、測定対象である被定量物質Ｓを保持する物質保持体としてのフィルタ３３と、そのフィルタ３３を押えるリング形状の押え板３４とを有する。試料板２９Ｃの内部には９０°の角度間隔で４個の貫通穴が設けられ、それらの貫通穴の中に磁石３７が埋設されている。これらの磁石３７は試料板２９Ｃの上面及び下面の両方に磁力を作用させる。
【００５６】
図１０において、試料板２９Ｃの底壁の中央には表面が平坦である突出部４０が設けられ、その突出部４０の周囲には矢印Ｄ方向から見てリング状の溝４１が設けられている。基底板３１は突出部４０の表面に例えば接着剤によって接着されて固定されている。基底板３１の外周側面の周りには溝４１によって空間領域が設けられることになる。物質保持領域Ａｓ内に被定量物質Ｓを保持したフィルタ３３は、試料板２９Ｃの内部であって基底板３１の上面に載置される。フィルタ３３を基底板３１の上に載せたとき、フィルタ３３の上面は試料板２９Ｃの上面と一致する。さらに、押え板３４を試料板２９Ｃの上面に載せると、その押え板３４は磁石３７に吸着し、これにより、フィルタ３３がその押え板３４によって上から押えられて容易には位置移動しないように保持される。
【００５７】
各要素の材質、形状、寸法等は、例えば、次の通りである。
１．試料板２９Ｃ
材質＝アルミニウム、外周径＝約３３ｍｍ、厚さ＝約３．２ｍｍ、形状＝リング形状
２．基底板３１
材質＝Ｚｎ、外径＝約１５ｍｍ、厚さ＝約１ｍｍ、形状＝円板形状
３．押え板３４
材質：ステンレス鋼、外周径＝約３２ｍｍ、厚さ＝約０．２ｍｍ、形状＝リング形状
４．フィルタ３３
材質：フッ素樹脂バインダグラスファイバーフィルタ、外径＝約２５ｍｍ、物質保持領域（すなわち、有効ろ過面積）Ａｓ＝直径１６ｍｍ。
【００５８】
各要素の寸法を以上のように設定した結果、基底板３１の平面形状はフィルタ３３の平面形状よりも小さく、特に物質保持領域Ａｓの平面形状よりも小さくなっている。そして、フィルタ３３を試料板２９Ｃへ組み込んだ状態で基底板３１の全域が物質保持領域Ａｓの下に隠れる状態となっている。また、本実施形態では、溝４１を設けたことにより、基底板３１の外周側面の周りの領域に空間領域が設けられている。
【００５９】
仮に基底板３１に入射するＸ線の照射野が広く設定されていて、入射Ｘ線が基底板３１の外側へ外れる場合があると、そのＸ線はＡｌ製の試料板２９Ｃに入射する。このため、図８において、基底板３１からの回折線Ｐ０の近傍にＡｌの回折線Ｐ１が発生して、基底板３１からの回折線Ｐ０が乱れるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、試料板２９Ｃ（Ａｌ）へのＸ線の入射位置は基底板３１（Ｚｎ）へのＸ線の入射位置よりもＸ線源Ｆから見て位置的に退避、すなわち位置的に遠くなっている。従って、図８の回折線図形における試料板（Ａｌ）の回折線Ｐ１は回折角度２θの低角度側へ移動して、例えば符号Ｐ１’で示す位置まで移動する。
【００６０】
このように試料板の回折線が符号Ｐ１’で示す位置まで移動すれば、その回折線Ｐ１’は基底板の回折線Ｐ０に影響を及ぼすことがなくなり、それ故、回折線Ｐ０は正確に基底板からだけの回折線情報を示すことになる。従って、この回折線Ｐ０に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して検量線Ｌ１を求めれば、その検量線Ｌ１は基底板（Ｚｎ）だけからの回折線情報に基づいて補正された非常に正確なものとなる。そして、この正確な検量線Ｌ１を用いて行われた検量によって求められた被定量物質の重量は非常に正確で信頼性の高いものとなる。
【００６１】
以上に説明した実施形態及び各変形例において基底板３１の材料としてＺｎを用いることは既述した。しかし、基底板３１のＸ線が照射される表面の状態については特に触れなかった。基底板３１のＸ線が照射される表面の状態は、特定の状態に限定されるものではなく、任意の表面状態を採用できる。例えば、鋼材供給会社から市場に供給される通常の表面状態の鋼材を用いて基底板３１を形成することができる。
【００６２】
しかしながら、基底板３１のＸ線が照射される表面にサンドブラスト処理を施したり、あるいは、砂、紙やすり等によって基底板３１のＸ線が当たる表面を荒すことにすれば、安定した再現性の高い測定データが得られることが分かった。ここで、サンドブラスト処理とは、一般的には、対象物の表面に粗い面を造るため、または、対象物の表面から汚れ、さび、スケール等を除去するために、鋼の粒、砂、その他の砥粒材を対象物の表面に流体の流れと共に吹き付ける表面処理のことである。鋼の粒を流体としての空気の流れによって対象物へ吹き付ける処理は、ショットピーニングと呼ばれている。
【００６３】
本実施形態において、基底板３１のＸ線が照射される表面にサンドブラスト処理や、砂等による粗面化処理を行えば、基底板３１の適宜の厚さの表面層内において、結晶を細くでき、結晶が配向することを低減でき、さらに結晶の微細化を促進できる。そして、この結果、測定の結果として得られる回折線図形においてＸ線強度のバラツキを小さく抑えることが可能となり、それ故、正確な判定を行うことができる。
【００６４】
なお、サンドブラスト処理や、砂等による粗面化処理は基底板３１の適宜の厚さの表面層内の結晶の配向等を調整することが目的であり、基底板３１の表面それ自体を調整することが目的ではない。従って、サンドブラスト処理等を行って基底板３１の表面層内に所定の配向状態等が得られた後には、基底板３１の表面それ自体に対してエッチング加工、その他の外観調整処理を行うことができる。
【００６５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、以上の実施形態では試料板としてリング形状や有底円板形状のように平面視で円形状の試料板を用いたが、特許第３６７３９８１号に示されているように長方形状の試料板を用いたＸ線回折定量装置に本発明を適用することもできる。例えば、図２及び図３に示した構成を長方形状の試料板に関して適用する場合には、図１２に示すように、リング形状の試料板２９Ａに代えて長方形状で板状の試料板２９Ｄに、非晶質部材３０、基底板３１、補助板３２、フィルタ３３、及び押え板３４を組み付ける。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態の要部を示す斜視図である。
【図２】図１の装置で用いる試料ホルダの一例を示す断面図である。
【図３】図２の試料ホルダの分解斜視図である。
【図４】本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】被定量物質の捕獲方法の一例を示す図である。
【図６】基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法を説明するための図である。
【図７】検量線の一例を示すグラフである。
【図８】基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法の基礎となる回折線図形を示す図である。
【図９】試料ホルダの変形例を示す断面図である。
【図１０】試料ホルダの他の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０の試料ホルダの分解斜視図である。
【図１２】試料ホルダのさらに他の変形例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１．Ｘ線回折定量装置、 ２．Ｘ線測定装置、 １１．サンプルチェンジャ、
１２．入射側Ｘ線光学系、 １３．受光側Ｘ線光学系、
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ．試料ホルダ、 １８．発散規制スリット、
１９．受光スリット、 ２０．Ｘ線検出器、 ２３．装着部、 ２４．固定テーブル、
２５．ターンテーブル、 ２６．電動モータ、 ２９Ａ，２９Ｃ，２９Ｄ．試料板、
３０．非晶質部材、 ３０ａ．Ｘ線受光面、 ３１．基底板、 ３１ａ．Ｘ線受光面、
３２．補助板、 ３３．フィルタ（物質保持体）、 ３４．押え板、 ３５．貫通穴、
３６．基台、 ３７．磁石、 ４０．突出部、 ４１．溝、 Ａｓ．物質保持領域、
Ｄ０．直径、 Ｆ．Ｘ線源、 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３．接着剤、 Ｌ１．検量線、
Ｐ．測定位置、 Ｓ．被定量物質、 Ｘ０．試料軸線、 Ｘ１．中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の重量をＸ線を用いて測定するＸ線回折定量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法が知られている。この定量法は、例えば、空気中に含まれる特定物質の重量、すなわち空気に含まれる特定物質の含有量を測定する際に用いられる。さらに具体的には、この定量法は、例えば、空気中に含まれる微小物質の含有量を測定する際に用いられる。
【０００３】
この基底基準吸収回折法に基づいた定量法は、例えば、次のようにして実施される。すなわち、例えば円板状でフィルム状のフィルタの所定面積内に被定量物である物質を空気吸引等によって捕獲し、その物質に固有の回折角度に対応した入射角度でその物質にＸ線を照射し、その物質で回折した回折線をＸ線検出器によって検出してその回折線の強度を測定し、測定されたその回折線強度を予め求めておいた検量線と比較することによりその物質の重量を決定する。
【０００４】
上記の検量線は、理想的には図７に符号Ｌ１で示すように直線状であるが、実際には符号Ｌ２で示すように被定量物の重量が大きくなるに従って傾斜が緩やかになって直線から外れる傾向にある。これは、被定量物の重量が大きくなるとその被定量物によるＸ線の吸収が大きくなるからであると考えられる。このように検量線の傾斜が重量の大きい側で緩やかになると、この検量線を使って検量を行ったとき、すなわち被定量物質の重量を決めたとき、その決められた重量が被定量物の実際の重量よりも大きくなり、このため、正確な定量ができなくなるおそれがある。
【０００５】
このような定量の誤差を解消するため、基底基準吸収回折法では従来から、例えばＺｎ（亜鉛）から成る基底板を用いて検量線を補正する処理を行っている。具体的には、被定量物を捕獲する前のフィルタの下に基底板を配置して、被定量物が無いときの基底板からの回折線強度を測定し、次に、被定量物を捕獲した後のフィルタの下に同じ基底板を配置して、被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度を測定し、それらの測定結果に基づいて被定量物によるＸ線の吸収量を測定し、そして、そのＸ線吸収量に基づいて検量線を補正している。補正された検量線は、図７に符号Ｌ１で示すように直線状になる。
【０００６】
このように、基底基準吸収回折法では、フィルタに捕獲された被定量物の回折線強度はもとより、被定量物が無いときに基底板で回折した回折線の強度、及び被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度の両方の強度が正確に測定されることが重要である。このことに鑑み、本件出願人は、特許文献１において、基底板をフィルタよりも小さく設定したＸ線回折定量装置、特に基底板をフィルタにおける被定量物捕獲領域よりも小さく設定したＸ線回折定量装置を提案した。
【０００７】
このＸ線回折定量装置によれば、被定量物をフィルタ内に捕獲してそのフィルタを基底板の上に載せると、基底板はその全体が常に被定量物によって覆われて、被定量物の外側に基底板がはみ出すことがなくなるので、基底板で回折したＸ線は必ず被定量物を透過した後のＸ線に限られることになり、それ故、被定量物を透過した後に基底板で回折した回折線の強度を正確に測定できること、そのために被定量物によるＸ線の吸収量を正確に測定できること、そのために検量線を正確に補正できること、ひいては、被定量物質の検量を正確に行うことが可能になった。
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７３９８１号（第３頁、図３，６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された定量法には次のような不十分な点もあった。それは、複数の試料に対して測定を行う際に個々の試料に対して異なった基底板を用いると、得られた測定データの再現性が悪くなるということである。本発明者はこの問題を解消するために種々の実験を行い、その結果、複数の基底板間で結晶の配向性が異なっていると測定データの再現性が悪くなることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、基底基準吸収回折法による定量法において、基底板を改良することにより安定した再現性の高い測定データを得ることができるＸ線回折定量装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＸ線回折定量装置は、物質が無いときに基底板で回折した回折線の強度と、前記物質を透過した後に前記基底板で回折した回折線の強度とによって前記物質のＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した前記物質の重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置において、前記物質を保持する物質保持体と、前記物質に照射するＸ線を発生するＸ線源と、前記物質で回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、前記物質保持体におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板とを有し、前記基底板のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理を施されていることを特徴とする。
【００１２】
このＸ線回折定量装置を用いて被定量物質を定量する際には、被定量物質にＸ線（例えば、ＣｕＫα線を含むＸ線）を照射し、その被定量物質で回折した回折線の強度を測定し、測定された回折線強度に基づいて検量線から被定量物質の重量を求める。例えば、被定量物質の回折線が図８において回折角度２θ＝αにピークを持つ波形Ｐs として得られるものであるならば、そのピーク波形Ｐs の強度Ｉ＝ｉをＸ線回折装置によって測定し、測定されたその回折線強度ｉに基づいて図７の検量線Ｌ１から重量ｍが読み取られ、この重量ｍが被定量物質の重量であると特定される。
【００１３】
図７の検量線Ｌ１は、基本的には、重量が既知である数個の物質に対して回折線強度を実測によって求め、得られた（Ｍ，Ｉ）のデータ（但し、Ｍは物質の重量、Ｉはその物質からの回折線強度）を図７の検量線座標上にプロットすることによって求められる。しかしながら、単なる実測結果に基づいた検量線は符合Ｌ２で示すように、重量が大きい領域で傾斜が緩やかになって理想的な検量線Ｌ１から外れる傾向にある。これは、物質の重量が大きくなると、物質によるＸ線の吸収が大きくなって、測定される回折線強度がそのＸ線吸収の分だけ小さくなるからである。
【００１４】
このような実測の検量線Ｌ２を用いて検量を行うと信頼性の高い正確な検量結果を得ることができないので、基底基準吸収回折法に基づいた一般的な検量処理においては、従来から、誤差を含む検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を求めることにしている。具体的には、Ｘ線の照射領域内に回折角度が既知である材料（例えば、Ｚｎ）から成る基底板を配置し、被定量物質を透過することなく基底板で回折した回折線の強度と、被定量物質を透過した後に基底板で回折した回折線の強度の両方を実測し、それらの強度に基づいて被定量物質によるＸ線吸収量、又は被定量物質のＸ線吸収率を求め、この求められたＸ線吸収率等に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を求めている。
【００１５】
しかしながら、基底板を用いた従来の検量線補正方法においては、基底板を形成している材料、例えばＺｎ（亜鉛）における結晶の配向性が基底板ごとに異なっていると、異なる基底板を用いて行われた測定間で誤差が生じるおそれがあった。つまり、測定の再現性が低下するおそれがあった。これに対し本発明に係るＸ線回折定量装置によれば、前記基底板のＸ線が照射される表面に結晶の配向性が低くなる処理が施されているので、基底板が異なる場合でも測定結果にばらつきが生じることが抑えられ、安定した再現性の高い特定データを得ることが可能となった。上記のような結晶の配向性が低くなる処理として、例えば、砥粒材を基底板の表面に流体と共に吹き付ける処理が考えられる。この場合、砥粒材としは鋼の粒又は砂を用いることができ、流体としは空気流を用いることができる。
【００１６】
本発明に係るＸ線回折定量装置は、前記物質保持体及び前記基底板を支持する複数の試料ホルダと、それらの試料ホルダを１つずつ交互に測定位置へ搬送するサンプルチェンジャとを有することが望ましい。そして、前記複数の試料ホルダ内の前記基底板の個々が結晶の配向性が低くなる前記処理を受けていることが望ましい。
【００１７】
本発明に係るＸ線回折定量装置において、前記基底板のＸ線が照射される表面は、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、外観調整処理によってその表面状態が調整されることが望ましい。外観調整処理としては、例えばエッチング加工を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るＸ線回折定量装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で各構成要素を示す場合がある。
【００１９】
図４は本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態を示している。ここに示すＸ線回折定量装置１は、Ｘ線測定装置２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５と、記憶媒体であるメモリ６とを有する。これらの要素はバス７によってつなげられている。また、バス７には画像表示装置８及びプリンタ９がつなげられている。画像表示装置８は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、フラットパネルディスプレイ等によって構成される。また、プリンタ９は、例えば、静電転写方式のプリンタ、インクドット方式のプリンタ、その他任意の構造のプリンタによって構成される。
【００２０】
メモリ６は、例えば、ハードディスク等といった機械式メモリや、半導体メモリ等によって構成される。メモリ６の内部には、Ｘ線測定装置２によって行われるＸ線測定の制御を司るＸ線測定プログラムが所定領域に記憶され、Ｘ線測定によって求められた被定量物質の回折線強度に基づいてその被定量物質の重量を演算によって求める処理を実行するための検量プログラムが所定領域に記憶され、被定量物質の重量を測定する際に用いられる検量線を作成するための検量線作成プログラムが所定領域に記憶され、Ｘ線測定によって求められたデータを記憶する領域が設けられ、さらに、検量線作成プログラムの実行によって求められた検量線を記憶するための領域が設けられている。
【００２１】
Ｘ線測定装置２は、例えば、図１に示すように、図示しない装置本体の適所に装着された試料支持装置としてのサンプルチェンジャ１１と、入射側Ｘ線光学系１２と、受光側Ｘ線光学系１３と、入射側Ｘ線光学系１２を駆動する入射側駆動装置１４と、受光側Ｘ線光学系１３を駆動する受光側駆動装置１５とを有する。サンプルチェンジャ１１は、円軌跡上に並べられた複数（本実施形態では６個）の試料ホルダ１６Ａを１つずつ交互に測定位置Ｐへ搬送する。個々の試料ホルダ１６Ａは測定の対象である被定量物質Ｓを支持している。符号Ｘ０で示す仮想線は、被定量物質Ｓの表面を通って延びる水平軸線である試料軸線を示している。
【００２２】
入射側光学系１２は、Ｘ線を放射するＸ線源Ｆと、Ｘ線源Ｆから放射されたＸ線の発散を規制する発散規制スリット１８とを有する。入射側光学系１２は、必要に応じて、他の任意のＸ線光学要素を含むこともできる。そのようなＸ線光学要素としては、例えば、Ｘ線を単色化するモノクロメータ、発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するコリメータ、同じく発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するソーラスリット、Ｘ線の強度を調節するＸ線フィルタ等が考えられる。
【００２３】
受光側光学系１３は、Ｘ線の集光点に配置された受光スリット１９と、Ｘ線を検出するＸ線検出器２０とを有する。受光側光学系１３は、必要に応じて、他の任意のＸ線光学要素を含むこともできる。そのような他のＸ線光学要素としては、入射側光学系１２の場合と同様に、例えば、Ｘ線を単色化するモノクロメータ、発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するコリメータ、同じく発散Ｘ線ビームを平行Ｘ線ビームに成形するソーラスリット、Ｘ線の強度を調節するＸ線フィルタ等が考えられる。Ｘ線検出器２０は、例えば、Ｘ線を面状や線状でなく点状の範囲で取り込む構造の、いわゆる０次元Ｘ線カウンタを用いて構成できる。このような０次元Ｘ線カウンタとしては、例えば、ＰＣ（Proportional Counter）や、ＳＣ（Scintillation Counter）等を用いることができる。
【００２４】
入射側駆動装置１４は、入射側Ｘ線光学系１２を試料軸線Ｘ０を中心として矢印Ａで示すように連続的又は間欠的に回転移動させる。この回転は、被定量物質Ｓに対するＸ線の入射角度θを変化させるために行われるものである。この入射側駆動装置１４は任意の構造の駆動装置によって構成できるが、例えば、電動モータの回転出力をウオームとウオームホイールとを有する動力伝達装置を介して入射側Ｘ線光学系１２へ伝達する構成を採用できる。この場合、電動モータは、回転角度を制御可能なモータ、例えば、サーボモータ、パルスモータ等を用いることが望ましい。
【００２５】
受光側駆動装置１５は、受光側Ｘ線光学系１３を試料軸線Ｘ０を中心として矢印Ｂで示すように連続的又は間欠的に回転移動させる。この回転は、被定量物質Ｓへ入射するＸ線に対するＸ線検出器２０のＸ線取込み角度２θを変化させるために行われるものである。Ｘ線検出器２０のＸ線取込み角度２θは、とりもなおさず、被定量物質Ｓから回折角度２θで回折したＸ線を検出できる角度である。この受光側駆動装置１５は任意の構造の駆動装置によって構成できるが、例えば、電動モータの回転出力をウオームとウオームホイールとを有する動力伝達装置を介して受光側Ｘ線光学系１３へ伝達する構成を採用できる。この場合、電動モータは、回転角度を制御可能なモータ、例えば、サーボモータ、パルスモータ等を用いることが望ましい。
【００２６】
サンプルチェンジャ１１は、Ｘ線回折定量装置の本体への装着部２３と、その装着部２３に固定された固定テーブル２４と、その固定テーブル２４に回転可能に設けられたターンテーブル２５と、ターンテーブル２５を回転させるための駆動力を発生する動力源としての電動モータ２６とを有する。固定テーブル２４の内部にはギヤ列等といった動力伝達装置が設けられており、電動モータ２６の回転出力がその動力伝達装置によってターンテーブル２５へ伝えられて、そのターンテーブル２５が中心軸線Ｘ１を中心として回転する。このターンテーブル２５の回転により、複数の試料ホルダ１６Ａを順々に測定位置へ搬送する。
【００２７】
試料ホルダ１６Ａは、図３に示すように、リング形状の試料板２９Ａと、その試料板２９Ａの内部に設けられるリング形状の非晶質部材３０と、その非晶質部材３０の内部に設
設けられる円板形状の基底板３１と、試料板２９Ａの内部であって非晶質部材３０及び基底板３１の底面側領域に設けられる補助板３２とを有する。また、試料ホルダ１６Ａは、測定対象である被定量物質Ｓを保持する物質保持体としてのフィルタ３３と、そのフィルタ３３を押えるリング形状の押え板３４とを有する。試料板２９Ａの内部には９０°の角度間隔で４個の貫通穴が設けられ、それらの貫通穴の中に磁石３７が埋設されている。これらの磁石３７は試料板２９Ａの上面及び下面の両方に磁力を作用させる。
【００２８】
本実施形態では、被定量物質Ｓとして粉塵の一種であるアスベスト（代表例として、クリソタイル）を考える。すなわち、本実施形態のＸ線回折定量装置は、空気中に含まれるアスベストの重量を測定するものとする。アスベストＳは定量されるにあたってフィルタ３３に捕獲されるのであるが、この捕獲処理は、例えば、図５に示すように、直径がＤ０（例えば、１６ｍｍ）である貫通穴３５を有する基台３６上にフィルタ３３を載せ、フィルタ３３の反対側から矢印Ｃで示すように空気を吸気して吸引を行う。すると、空気中に含まれるアスベストがフィルタ３３の内部及び表面に吸引されて保持される。フィルタ３３のうち上記のようにしてアスベストＳが捕獲される直径Ｄ０の円形状の領域が物質保持領域Ａｓである。
【００２９】
図２に示すように、非晶質部材３０の外周側面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ１によって試料板２９Ａの内周面に接着されて固定される。また、基底板３１の外周側面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ２によって非晶質部材３０の内周面に接着されて固定される。非晶質部材３０の上面と基底板３１の上面は同一平面となるように、すなわち同じ高さとなるように設定される。さらに、補助板３２の上面はその全域又はその一部分が接着剤Ｈ３によって基底板３１の底面及び非晶質部材３０の底面に接着されて固定される。
【００３０】
補助板３２を設けるのは次の理由による。すなわち、非晶質部材３０の試料板２９Ａへの接着部分、及び基底板３１の非晶質部材３０への接着部分を外部から観察すると、接着剤が視認されて見栄えが悪くなるのであるが、基底板３１及び非晶質部材３０の両者の底面にわたって補助板３２を設けると見栄えが改善されるからである。
【００３１】
図５のようにして被定量物質Ｓを保持するに至ったフィルタ３３は、図２において、試料板２９Ａの内部であって基底板３１及び非晶質部材３０の両者の上面に載置される。基底板３１及び非晶質部材３０は、予めそれらの上面が試料板２９Ａの上面に対してフィルタ３３の厚さ“ｔ”だけ低くなるように試料板２９Ａの内周面に接着されており、それ故、フィルタ３３を基底板３１及び非晶質部材３０の上に載せたとき、フィルタ３３の上面は試料板２９Ａの上面と一致する。さらに、押え板３４を試料板２９Ａの上面に載せると、その押え板３４は磁石３７に吸着し、これにより、フィルタ３３がその押え板３４によって上から押えられて容易には位置移動しないように保持される。
【００３２】
各要素の材質、形状、寸法等は、例えば、次の通りである。
１．試料板２９Ａ
材質＝アルミニウム、外周径＝約３３ｍｍ、厚さ＝約３．２ｍｍ、形状＝リング形状
２．非晶質部材３０
材質＝ソーダガラス、外周径＝約２５ｍｍ，厚さ＝約１ｍｍ、形状＝リング形状
３．基底板３１
材質＝Ｚｎ、外径＝約１５ｍｍ、厚さ＝約１ｍｍ、形状＝円板形状
４．補助板３２
材質＝Ａｌ、外径＝約２５ｍｍ，厚さ＝約０．５ｍｍ、形状＝円板形状
５．押え板３４
材質＝ステンレス鋼、外周径＝約３２ｍｍ、厚さ＝約０．２ｍｍ、形状＝リング形状
６．フィルタ３３
材質＝フッ素樹脂バインダグラスファイバーフィルタ、外径＝約２５ｍｍ、物質保持領域（すなわち、有効ろ過面積）Ａｓ＝直径１６ｍｍ。
【００３３】
各要素の寸法を以上のように設定した結果、図２に示すように、基底板３１の平面形状はフィルタ３３の平面形状よりも小さく、特に物質保持領域Ａｓの平面形状よりも小さくなっている。そして、フィルタ３３を試料板２９Ａへ組み込んだ状態で基底板３１の全域が物質保持領域Ａｓの下に隠れる状態となっている。
【００３４】
以下、上記構成より成るＸ線回折定量装置の動作を説明する。本実施形態のＸ線回折定量装置は、図７の検量線Ｌ１を作成する処理、及び図１のＸ線測定装置２を用いて行われる検量処理の２つの処理を行うことができる。以下、これらの処理を説明する。
【００３５】
（検量線の作成）
図４において、ＣＰＵ３がメモリ６内の検量線作成プログラムを読み出して、そのプログラムを起動すると、図７の検量線Ｌ１を作成するための処理を実行可能な状態になる。その処理を開始する前に、まず、重量が既知であるアスベストを複数個用意する。これらのアスベストの重量は互いに異なっている。それらのアスベストを、それぞれ、図５に示すようにフィルタ３３の物質保持領域Ａｓ内に捕獲して保持する。個々のフィルタ３３を図２に示すように試料板２９Ａの中に組み込むことにより個々の重量のアスベストに関して試料ホルダ１６Ａを作製する。
【００３６】
以上のようにして作製した重量の異なるアスベストを保持する複数の試料ホルダ１６Ａを図１のサンプルチェンジャ１１のターンテーブル２５上の所定位置にセットする。試料ホルダ１６Ａは磁石３７（図２参照）の働きによってターンテーブル２５上の固定される。その固定のため、ターンテーブル２５の表面には必要に応じて位置決め手段、例えば位置決めピンが設けられる。そして、Ｘ線入射角度θがアスベストの回折角度２θｍ＝１２．１８°に対応したθｍ＝２θｍ／２＝６．０９°の回折ピークを測定する。
【００３７】
具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝１１．２°（θ＝５．６°）から２θ＝１３．２°（θ＝６．６°）までを測定して、その範囲での最強Ｘ線回折強度を回折強度（Ｉｍ）として記録する。そして、図６（ａ）に示すように、複数のフィルタ３３内の物質保持領域Ａｓに順次にＸ線を照射して、個々の重量のアスベストの回折線強度Ｉｍ１，Ｉｍ２、Ｉｍ３，……を測定する。この測定により、アスベスト重量ｍに対する回折線強度Ｉｍのデータ（ｍ，Ｉｍ）が複数得られる。なお、（Ｉｍ）は、最強強度値でなく、回折ピークの積分値を計算して用いても良い。
【００３８】
そして、これらのデータを図７の検量線グラフ上にプロットすると、実測検量線Ｌ２が求められる。この実測検量線Ｌ２は、重量が大きくなる領域で傾斜が緩くなるという誤差成分を含んでいるので、正確な検量を行う上では好ましいものではない。そこで、この実測検量線Ｌ２を補正して正確な検量線Ｌ１を次のようにして作成する。
【００３９】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線入射角θを基底板３１の材質であるＺｎの回折角度２θｚｎ＝３９°に対応するθｚｎ＝２θｚｎ／２＝１９．５°の回折ピークを使って、重量が異なる被定量物質Ｓが捕獲されている複数のフィルタ３３の物質保持領域Ａｓを通して基底板３１へＸ線を照射して基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を順次に測定する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝３８°（θ＝１９°）から２θ＝４０°（θ＝２０°）までを測定して、その範囲での最高Ｘ線強度値をＩｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を順次に用いる。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、Ｘ線入射角θを基底板３１の材質であるＺｎの回折角度２θｚｎ＝３９°に対応するθｚｎ＝２θｚｎ／２＝１９．５°の回折ピークを使って、被定量物質Ｓが捕獲されていないフィルタ３３を通して基底板３１へＸ線を照射して基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ０を測定する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝３８°（θ＝１９°）から２θ＝４０°（θ＝２０°）までを測定して、その範囲での最高Ｘ線強度Ｉｚｎｏを用いる。
【００４１】
被定量物質Ｓを透過したＸ線の回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……と、被定量物質Ｓを透過していないＸ線の回折線強度Ｉｚｎ０とを比較すれば、被定量物質ＳのＸ線吸収量及びＸ線吸収率を演算によって求めることができる。図４の検量線作成プログラムは、そのようなＸ線吸収量又はＸ線吸収率に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して検量線Ｌ１を作成する。この検量線Ｌ１は図４のメモリ６内の検量線データの記憶領域内に、例えば、データテーブルの形、又は数式の形で記憶される。以上により、補正済みの正確な検量線Ｌ１が作成される。
【００４２】
さて、本実施形態では、図２に示したように、基底板３１の全体が物質保持領域Ａｓの下に隠れるように設定されている。従って、図６（ｂ）において物質保持領域Ａｓ内に捕獲されたアスベストＳを透過したＸ線によって基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を測定する際、アスベストＳから外れたＸ線は基底板３１に入射することがなくなり、その結果、Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……は正確に基底板３１で回折した回折線の強度を表すことになる。
【００４３】
この場合、Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……として基底板３１からの回折線強度だけを取ることを目的として、基底板３１に対するＸ線照射野を小さく絞ることにより、Ｘ線照射野が基底板３１の外側に外れることを回避すれば良いのではないか、という考えが想起される。こうすれば、基底板３１をわざわざ小さく形成してその全体が物質保持領域Ａｓに隠れるようにするというような構成を採用するまでもないと考えられる。しかしながら、実際の測定においてＸ線照射野を小さく絞るということは測定に供するＸ線の強度を弱めてしまうということであり、この状態では正確な回折線情報が得られなくなるおそれがあることを意味している。このため、従来からのＸ線回折定量測定においては、強度の強いＸ線を得るために、基底板３１に対するＸ線照射野を絞るということは行わずに、可能な限り基底板３１の全体を含むＸ線照射野を形成して測定を行うことにしている。
【００４４】
ところで、従来のＸ線回折定量装置では、基底板３１として大きな面積のものが使用されることが多く、基底板３１が物質保持領域Ａｓの外側に張り出して設けられたり、あるいは、基底板３１がフィルタ３３の外側に張り出して設けられたりすることがあった。このような場合には、本来であればアスベストＳを透過した後に基底板３１で回折したＸ線の強度を知りたいのに、測定された回折線強度の中にアスベストＳを透過せずに基底板３１で回折したＸ線の強度が混ざってしまい、その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を正確に知ることができないという事態が生じていた。
【００４５】
これに対し、基底板３１の全体が物質保持領域Ａｓの下に隠れるように設定されている本実施形態によれば、図６（ｂ）において測定される回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……には、アスベストＳを透過しない回折線の情報が混入することはなく、回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……は、必ず、アスベストＳを透過した後に基底板３１で回折したＸ線だけの強度を示すものとなる。その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を正確に測定することが可能となった。
【００４６】
さらに本実施形態では、図２において、基底板３１の外周側面の周囲にソーダガラス製の非晶質部材３０を設けた。これに対し、特許第３６７３９８１号に開示された従来技術では、基底板の周囲には非晶質部材を介在させることなくＡｌ製の試料板が直ぐに設けられていた。また、上述したように、基底板からの回折線強度を求める際には一般に、強度の強いＸ線を取り出すために、基底板に対するＸ線照射野はできるだけ基底板の全体を含むことができるように広く設定され、その結果、Ｘ線は基底板を外れてその外側領域にも照射されることが多い。
【００４７】
以上のように、基底板を照射するＸ線は基底板の外側領域をも照射することがあり、しかも、従来技術では基底板の外側に直ぐにＡｌ製の試料板が設けられていたので、従来技術では、図８において基底板からの回折線Ｐ０を測定するときに、基底板の周りに存在するＡｌ製の試料板の回折線Ｐ１をも取り込んでしまい、その結果、基底板からの回折線強度を正確に測定できないという事態が生じていた。
【００４８】
これに対し、本実施形態では、基底板３１の周囲に直ぐに試料板２９Ａを設けるのではなく、基底板３１と試料板２９Ａとの間に非晶質部材３０を介在させている。このため、基底板３１からの回折線を測定するために、基底板３１よりも少し広い照射野のＸ線をその基底板３１に照射した場合、基底板３１の外側でＸ線を受けた非晶質部材３０からは図８に符号Ｐ２で示すような強度の弱いバックグラウンド成分のＸ線が検出されるものの、ピーク波形は発生しない。そのため、基底板３１からの回折線Ｐ０は正確に基底板３１からの回折線強度だけを反映するものとなり、その結果、アスベストＳのＸ線吸収率を極めて正確に測定することが可能となった。
【００４９】
以上のように、本実施形態のＸ線回折定量装置では、図６（ｂ）において基底板３１からの回折線強度Ｉｚｎ１，Ｉｚｎ２，……を極めて正確に測定できるようになったので、図４の検量線作成プログラムによって図７の実測検量線Ｌ２を正確に補正でき、それ故、極めて正確な検量線Ｌ１を得られることになった。
【００５０】
（被定量物質に対するＸ線回折測定及び検量処理）
次に、重量が未知であるアスベストに関して回折線強度を測定し、さらにその測定結果に基づいてアスベストの重量を求める処理について説明する。まず、重量を測定したいアスベストを含む環境下において、図５に示す空気吸引法によってフィルタ３３の物質保持領域Ａｓ内にアスベストＳを捕獲する。必要に応じて、アスベストＳは複数のフィルタ３３に捕獲する。
【００５１】
次に、１つ又は複数のフィルタ３３に関して図２の試料ホルダ１６Ａを作製し、それらの試料ホルダ１６Ａを図１のサンプルチェンジャ１１のターンテーブル２５上の所定位置に磁力によって装着する。そして、図４のメモリ６内のＸ線測定プログラムを起動してＸ線回折測定を実行する。具体的には、Ｘ線回折ゴニオメータの角度２θ＝１１．２°（θ＝５．６°）から２θ＝１３．２°（θ＝６．６°）まで測定して、その範囲での最強強度を記録する。この動作を複数の試料ホルダ１６Ａ内のアスベストに順々に行う。なお、最強ピーク強度の記録に代えて、回折ピークの積分値を計算して用いても良い。
【００５２】
こうして被定量物質である複数のアスベストに順々にＸ線が照射されたとき、それらのアスベストからの回折線（例えば、図８のピーク波形Ｐｓを示す回折線）の強度Ｉを測定する。そして、図４の検量プログラムを起動して、上記の測定された回折線強度Ｉに基づいて図７の検量線Ｌ１から重量ｍを演算によって求める。この求められた重量ｍが被定量物質であるアスベストの重量である。こうして求められた重量に関する測定データは、図４のメモリ６内の測定データファイル内に記憶される。測定データファイル内には、測定された重量データと共に回折線強度Ｉ等といった付随するデータも記憶される。
【００５３】
本実施形態のＸ線回折定量装置において求められた図７の検量線Ｌ１は、上述の通り、図２の基底板３１からだけの回折線強度に基づいて決められた極めて正確な検量線であるので、この検量線Ｌ１に基づいて求められたアスベストに関する重量データは非常に信頼性の高いデータである。
【００５４】
図９は、試料ホルダの変形例を示している。この試料ホルダ１６Ｂは図２に示した試料ホルダ１６Ａに代えて用いられる。この試料ホルダ１６Ｂが図２に示した試料ホルダ１６Ａと異なる点は、非晶質部材３０のＸ線受光面３０ａを基底板３１のＸ線受光面３１ａよりも低く設定していることである。つまり、本変形例では、非晶質部材３０のＸ線受光面３０ａが基底板３１のＸ線受光面３１ａに比べて距離ｄだけＸ線源Ｆから遠くなっている。この構成により、基底板３１からの回折線強度が非晶質部材３０からの回折線強度に影響されて変動することを、両者のＸ線受光面３０ａ，３１ａを同じに設定した場合に比べて、より一層確実に防止できる。
【００５５】
図１０及び図１１は、試料ホルダの他の変形例を示している。図１０はその試料ホルダの側面断面構造を示し、図１１はその試料ホルダを分解した状態を示している。この試料ホルダ１６Ｃは図２に示した試料ホルダ１６Ａに代えて用いられる。図１１において、試料ホルダ１６Ｃは、リング状ではなくて有底の試料板２９Ｃと、その試料板２９Ｃの内部に設けられる円板形状の基底板３１と、測定対象である被定量物質Ｓを保持する物質保持体としてのフィルタ３３と、そのフィルタ３３を押えるリング形状の押え板３４とを有する。試料板２９Ｃの内部には９０°の角度間隔で４個の貫通穴が設けられ、それらの貫通穴の中に磁石３７が埋設されている。これらの磁石３７は試料板２９Ｃの上面及び下面の両方に磁力を作用させる。
【００５６】
図１０において、試料板２９Ｃの底壁の中央には表面が平坦である突出部４０が設けられ、その突出部４０の周囲には矢印Ｄ方向から見てリング状の溝４１が設けられている。基底板３１は突出部４０の表面に例えば接着剤によって接着されて固定されている。基底板３１の外周側面の周りには溝４１によって空間領域が設けられることになる。物質保持領域Ａｓ内に被定量物質Ｓを保持したフィルタ３３は、試料板２９Ｃの内部であって基底板３１の上面に載置される。フィルタ３３を基底板３１の上に載せたとき、フィルタ３３の上面は試料板２９Ｃの上面と一致する。さらに、押え板３４を試料板２９Ｃの上面に載せると、その押え板３４は磁石３７に吸着し、これにより、フィルタ３３がその押え板３４によって上から押えられて容易には位置移動しないように保持される。
【００５７】
各要素の材質、形状、寸法等は、例えば、次の通りである。
１．試料板２９Ｃ
材質＝アルミニウム、外周径＝約３３ｍｍ、厚さ＝約３．２ｍｍ、形状＝リング形状
２．基底板３１
材質＝Ｚｎ、外径＝約１５ｍｍ、厚さ＝約１ｍｍ、形状＝円板形状
３．押え板３４
材質：ステンレス鋼、外周径＝約３２ｍｍ、厚さ＝約０．２ｍｍ、形状＝リング形状
４．フィルタ３３
材質：フッ素樹脂バインダグラスファイバーフィルタ、外径＝約２５ｍｍ、物質保持領域（すなわち、有効ろ過面積）Ａｓ＝直径１６ｍｍ。
【００５８】
各要素の寸法を以上のように設定した結果、基底板３１の平面形状はフィルタ３３の平面形状よりも小さく、特に物質保持領域Ａｓの平面形状よりも小さくなっている。そして、フィルタ３３を試料板２９Ｃへ組み込んだ状態で基底板３１の全域が物質保持領域Ａｓの下に隠れる状態となっている。また、本実施形態では、溝４１を設けたことにより、基底板３１の外周側面の周りの領域に空間領域が設けられている。
【００５９】
仮に基底板３１に入射するＸ線の照射野が広く設定されていて、入射Ｘ線が基底板３１の外側へ外れる場合があると、そのＸ線はＡｌ製の試料板２９Ｃに入射する。このため、図８において、基底板３１からの回折線Ｐ０の近傍にＡｌの回折線Ｐ１が発生して、基底板３１からの回折線Ｐ０が乱れるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、試料板２９Ｃ（Ａｌ）へのＸ線の入射位置は基底板３１（Ｚｎ）へのＸ線の入射位置よりもＸ線源Ｆから見て位置的に退避、すなわち位置的に遠くなっている。従って、図８の回折線図形における試料板（Ａｌ）の回折線Ｐ１は回折角度２θの低角度側へ移動して、例えば符号Ｐ１’で示す位置まで移動する。
【００６０】
このように試料板の回折線が符号Ｐ１’で示す位置まで移動すれば、その回折線Ｐ１’は基底板の回折線Ｐ０に影響を及ぼすことがなくなり、それ故、回折線Ｐ０は正確に基底板からだけの回折線情報を示すことになる。従って、この回折線Ｐ０に基づいて図７の実測検量線Ｌ２を補正して検量線Ｌ１を求めれば、その検量線Ｌ１は基底板（Ｚｎ）だけからの回折線情報に基づいて補正された非常に正確なものとなる。そして、この正確な検量線Ｌ１を用いて行われた検量によって求められた被定量物質の重量は非常に正確で信頼性の高いものとなる。
【００６１】
以上に説明した実施形態及び各変形例において基底板３１の材料としてＺｎを用いることは既述した。しかし、基底板３１のＸ線が照射される表面の状態については特に触れなかった。基底板３１のＸ線が照射される表面の状態は、特定の状態に限定されるものではなく、任意の表面状態を採用できる。例えば、鋼材供給会社から市場に供給される通常の表面状態の鋼材を用いて基底板３１を形成することができる。
【００６２】
しかしながら、基底板３１のＸ線が照射される表面にサンドブラスト処理を施したり、あるいは、砂、紙やすり等によって基底板３１のＸ線が当たる表面を荒すことにすれば、安定した再現性の高い測定データが得られることが分かった。ここで、サンドブラスト処理とは、一般的には、対象物の表面に粗い面を造るため、または、対象物の表面から汚れ、さび、スケール等を除去するために、鋼の粒、砂、その他の砥粒材を対象物の表面に流体の流れと共に吹き付ける表面処理のことである。鋼の粒を流体としての空気の流れによって対象物へ吹き付ける処理は、ショットピーニングと呼ばれている。
【００６３】
本実施形態において、基底板３１のＸ線が照射される表面にサンドブラスト処理や、砂等による粗面化処理を行えば、基底板３１の適宜の厚さの表面層内において、結晶を細くでき、結晶が配向することを低減でき、さらに結晶の微細化を促進できる。そして、この結果、測定の結果として得られる回折線図形においてＸ線強度のバラツキを小さく抑えることが可能となり、それ故、正確な判定を行うことができる。
【００６４】
なお、サンドブラスト処理や、砂等による粗面化処理は基底板３１の適宜の厚さの表面層内の結晶の配向等を調整することが目的であり、基底板３１の表面それ自体を調整することが目的ではない。従って、サンドブラスト処理等を行って基底板３１の表面層内に所定の配向状態等が得られた後には、基底板３１の表面それ自体に対してエッチング加工、その他の外観調整処理を行うことができる。
【００６５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、以上の実施形態では試料板としてリング形状や有底円板形状のように平面視で円形状の試料板を用いたが、特許第３６７３９８１号に示されているように長方形状の試料板を用いたＸ線回折定量装置に本発明を適用することもできる。例えば、図２及び図３に示した構成を長方形状の試料板に関して適用する場合には、図１２に示すように、リング形状の試料板２９Ａに代えて長方形状で板状の試料板２９Ｄに、非晶質部材３０、基底板３１、補助板３２、フィルタ３３、及び押え板３４を組み付ける。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態の要部を示す斜視図である。
【図２】図１の装置で用いる試料ホルダの一例を示す断面図である。
【図３】図２の試料ホルダの分解斜視図である。
【図４】本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】被定量物質の捕獲方法の一例を示す図である。
【図６】基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法を説明するための図である。
【図７】検量線の一例を示すグラフである。
【図８】基底基準吸収回折法に基づいた物質の定量法の基礎となる回折線図形を示す図である。
【図９】試料ホルダの変形例を示す断面図である。
【図１０】試料ホルダの他の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０の試料ホルダの分解斜視図である。
【図１２】試料ホルダのさらに他の変形例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１．Ｘ線回折定量装置、 ２．Ｘ線測定装置、 １１．サンプルチェンジャ、
１２．入射側Ｘ線光学系、 １３．受光側Ｘ線光学系、
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ．試料ホルダ、 １８．発散規制スリット、
１９．受光スリット、 ２０．Ｘ線検出器、 ２３．装着部、 ２４．固定テーブル、
２５．ターンテーブル、 ２６．電動モータ、 ２９Ａ，２９Ｃ，２９Ｄ．試料板、
３０．非晶質部材、 ３０ａ．Ｘ線受光面、 ３１．基底板、 ３１ａ．Ｘ線受光面、
３２．補助板、 ３３．フィルタ（物質保持体）、 ３４．押え板、 ３５．貫通穴、
３６．基台、 ３７．磁石、 ４０．突出部、 ４１．溝、 Ａｓ．物質保持領域、
Ｄ０．直径、 Ｆ．Ｘ線源、 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３．接着剤、 Ｌ１．検量線、
Ｐ．測定位置、 Ｓ．被定量物質、 Ｘ０．試料軸線、 Ｘ１．中心軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質が無いときに基底板で回折した回折線の強度と、前記物質を透過した後に前記基底板で回折した回折線の強度とによって前記物質のＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した前記物質の重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置において、
前記物質を保持する物質保持体と、
前記物質に照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記物質で回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記物質保持体におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板と、を有し、
前記基底板のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理を受けている
ことを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線回折定量装置において、結晶の配向性が低くなる処理は、砥粒材を前記基底板の表面に流体と共に吹き付ける処理であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項３】
請求項３記載のＸ線回折定量装置において、前記砥粒材は鋼の粒又は砂であり、前記流体は空気流であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、前記物質保持体及び前記基底板を支持する複数の試料ホルダと、それらの試料ホルダを１つずつ交互に測定位置へ搬送するサンプルチェンジャとを有し、前記複数の試料ホルダ内の前記基底板の個々が結晶の配向性が低くなる前記処理を受けていることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、前記基底板のＸ線が照射される表面の表面状態が粗面であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、前記基底板のＸ線が照射される表面は、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、外観調整処理によってその表面状態が調整されることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項１】
物質が無いときに基底板で回折した回折線の強度と、前記物質を透過した後に前記基底板で回折した回折線の強度とによって前記物質のＸ線吸収量を求め、Ｘ線を用いて測定した前記物質の重量をその求められたＸ線吸収量に基づいて補正する基底基準吸収回折法を用いたＸ線回折定量装置において、
前記物質を保持する物質保持体と、
前記物質に照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記物質で回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記物質保持体におけるＸ線照射面の反対側に設けられた基底板と、を有し、
前記基底板のＸ線が照射される表面は結晶の配向性が低くなる処理を受けている
ことを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線回折定量装置において、結晶の配向性が低くなる処理は、砥粒材を前記基底板の表面に流体と共に吹き付ける処理であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項３】
請求項３記載のＸ線回折定量装置において、前記砥粒材は鋼の粒又は砂であり、前記流体は空気流であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、前記物質保持体及び前記基底板を支持する複数の試料ホルダと、それらの試料ホルダを１つずつ交互に測定位置へ搬送するサンプルチェンジャとを有し、前記複数の試料ホルダ内の前記基底板の個々が結晶の配向性が低くなる前記処理を受けていることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、前記基底板のＸ線が照射される表面の表面状態が粗面であることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線回折定量装置において、前記基底板のＸ線が照射される表面は、結晶の配向性が低くなる前記処理を受けた後に、外観調整処理によってその表面状態が調整されることを特徴とするＸ線回折定量装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１４９５８（Ｐ２００８−１４９５８Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４８５２２（Ｐ２００７−２４８５２２）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【分割の表示】特願２００５−３０４３４０（Ｐ２００５−３０４３４０）の分割
【原出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【分割の表示】特願２００５−３０４３４０（Ｐ２００５−３０４３４０）の分割
【原出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
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