JP2004226231A - Method of manufacturing glass bead for fluorescent x-ray analysis - Google Patents

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glass
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Haruyuki Yoda
晴行 依田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the uniformity of glass beads to conduct precise fluorescent X-ray analysis. <P>SOLUTION: This method includes a temperature elevation process 1 for rising a temperature of glass bead composition powder containing sample powder to a prescribed set temperature in a crucible, a dissolving process 2 for dissolving the glass bead composition powder in the set temperature, a stirring process 3 for stirring the dissolved material of the glass bead composition powder by oscillating the crucible, a temperature lowering stirring process 4 for conducting the stirring while lowering the temperature of the dissolved material, and a cooling process 5 for cooling the dissolved material after the temperature lowering stirring process 4 to solidify it. A temperature-down target value is preferably set to a melting point of a glass fusing agent that is a main component of the glass bead, or a temperature near thereto, in the temperature lowering stirring process 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光X線分析用の試料であるガラスビードの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
蛍光X線分析は、非破壊で、しかも簡便、迅速に試料中の元素の定性、定量分析ができることから、セラミックスや金属等の広い分野で活用されている。この蛍光X線分析を行う場合、試料の前処理として、種々の処理の仕方があるが、セラミックスの分野では、試料粉末を含むガラスビードを作製する方法が一般に用いられている。このガラスビードは、セラミックス特有の問題である不均一性、粒度効果等を排除して、分析を高精度化するのに役立っている。
【0003】
上記のガラスビードは、図5に示すような工程で製造される。図5の(A)は工程のブロック図、(B)は、各工程でのガラスビード材料の温度変化を示す線図である。ガラスビードの製造に当たっては、まず、白金製で深皿状のルツボ中に、秤量した試料粉末と、ガラス融剤とを投入し、これに若干の剥離剤を添加する。こののち、ルツボを加熱炉内にセットし、所定の設定温度(図示の例では、1200℃)まで昇温する(昇温工程11)。そして、前記の設定温度を保って、試料粉末を含むガラスビード組成粉末を溶解させる(溶解工程12)。
【0004】
次の工程では、ルツボを傾斜、回転させる等の揺動により、ガラスビード組成粉末の溶解材料を攪拌する(攪拌工程13)。こののち、ルツボを加熱炉から取り出して冷却し、溶解材料を凝固させる(冷却工程13)。このようにして、試料粉末を含むガラスビードが得られる。通常、このガラスビードの底面(ルツボの内底面と接していた面)が、蛍光X線分析の際の分析面となる。
【0005】
従来のガラスビードの製造方法では、冷却工程において、ガラスビードの表面を貴金属合金等の加圧面で加圧成型をするようにしたものがある(特許文献1参照)。この方法によれば、ガラスビードの分析面の表面うねり、膨らみが解消されて、平坦性が向上し、これにより分析値のばらつきが減少する。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−170414号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セラミックスの分野では、たとえば、チタン酸バリウムのモル比分析に、ガラスビードを用いた蛍光X線分析が多用されている。このチタン酸バリウムのモル比分析において、従来は、モル比精度が1〜2/1000程度で許容されていたが、最近は、1/10000程度の1桁高い精度が要求されるようになっている。
【0008】
このような高い要求精度を達成するには、前記特許文献1に記載の発明のように、単にガラスビードの分析面の平坦性を高めるだけでは不充分で、ガラスビードの内部において試料の濃度分布が一様になるようにして均質性を高める必要がある。
【0009】
そこで、本発明は、ガラスビードの均質性を高めて、ガラスビードを用いた蛍光X線分析が一段と高精度に行えるようにすることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を達成するために、本発明の発明者が種々、実験と検討とを重ねたところ、ガラスビードの均質性を高めるには、ガラスビードの凝固過程が重要であることをつきとめた。発明者が得た知見は、以下の通りである。
【0011】
通常、加熱と攪拌とが終了すると、溶解材料の入ったルツボは、空冷ファンを備えた冷却台に載置されて、室温にまで冷却される。この際、溶解したガラス融剤が凝固するまで、約1分程度の時間がある。ルツボとガラス融剤との比熱が大きく異なるため、前記の材料が凝固するまでの時間内に、ルツボとガラス融剤との間に温度勾配ができ、これに伴い、ガラスビードの内部には、濃度勾配ができるほか、ソーレー効果により化学組成が変化する現象が生じる。特に、ガラスビードの表面部のうち、ルツボの内底面と接触していて、後に分析面となる部分では、濃度偏析が顕著になる。ガラスビードを用いた蛍光X線分析では、その分析深さが数μm〜数100μmとなるので、前記の濃度偏析によるX線強度の変動が大きい。
【0012】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、ルツボに投入された、試料粉末を含むガラスビード組成粉末を所定の設定温度まで昇温する昇温工程と、前記の設定温度でガラスビード組成粉末を溶解させる溶解工程と、ルツボを揺動することでガラスビード組成粉末の溶解材料を攪拌する攪拌工程と、前記溶解材料の温度を降温しながら前記の攪拌を行う降温攪拌工程と、前記降温攪拌工程の後に溶解材料を冷却して凝固させる冷却工程とを含んで蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法を構成している。
【0013】
上記構成における揺動とは、ルツボの傾斜、縦軸周りの回転、揺れ、旋回、またはこれらの組み合わせた動き等、ルツボ内の溶解材料を攪拌するためにルツボに外部から加えられる動きを意味する。また、降温攪拌工程での降温は、自然放熱による降温であってもよいし、雰囲気温度の制御による降温であってもよく、また、連続的な降温でも段階的な降温でもよく、要するに、経時的に降温すればよく、その降温の具体的方法は、特に問わない。
【0014】
上記構成の製造方法において、攪拌工程で攪拌された溶解材料は、次の降温攪拌工程で、降温されながら攪拌される。そのため、溶解材料は、凝固温度もしくはそれに近い温度に達するまで、攪拌される。この攪拌で、溶解材料の内部での温度勾配が大幅に解消されて、これに伴い、濃度勾配も大幅に解消される。この降温攪拌工程には冷却工程が続くから、濃度勾配が大幅に解消された溶解材料は、そのまま凝固して、濃度偏析がほとんどない均質なガラスビードとなる。
【0015】
前記降温攪拌工程は、攪拌が可能である時間内、すなわち、溶解材料の粘度が高くなり、攪拌が不可能となるまでの時間内に適宜実施されればよいが、降温攪拌工程には、降温目標値が設定され、この降温目標値に達するまでの降温過程の間、ルツボを揺動することによる攪拌が前記の攪拌工程に続けて行われるようにすると、攪拌が中断することなく行われて、攪拌の効果がより顕著になるとともに、溶解材料の溶解、凝固の状態に合った処理が行われることになり、より均質で、製造品毎に品質にばらつきのないガラスビードが得られる。
【0016】
前記降温攪拌工程での降温目標値は、ガラスビード組成粉末の主組成分であるガラス融剤の融点の上下の温度を含む温度範囲内で設定されていることが望ましく、具体的には、ガラス融剤の融点より150℃高い温度から、ガラス融剤の融点より30℃低い温度までの温度範囲内で設定されていることが望ましい。
【0017】
降温目標値が、ガラス融剤の融点より150℃高い温度を超える値に設定されていると、溶解材料の温度がこの降温目標値にまで下がり、降温攪拌工程が終了した後、溶解材料が凝固するまでに時間を要するから、その時間内に濃度偏析が生じ、ガラスビードの均質性を低下させるおそれがある。一方、降温目標値が、ガラス融剤の融点より30℃低い温度を下回る値に設定されていると、溶解材料の温度がこの降温目標値にまで下がる前に、溶解材料の凝固が始まり、攪拌が不可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1に基づいて、本発明の実施形の態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法の工程を示す図で、同図の(A)は工程のブロック図、(B)は、各工程でのガラスビード材料の温度変化を示す線図である。この線図では、横軸に時間(秒)をとり、縦軸に温度(℃)をとっている。図1(A)に示すように、本発明の製造方法は、昇温工程1と、溶解工程2と、攪拌工程3と、降温攪拌工程4と、冷却工程5とを含むものである。
【0019】
本発明のガラスビードの製造方法では、まず、白金製で深皿状のルツボを用意し、これに、試料粉末と、4ホウ酸リチウムあるいは4ホウ酸ナトリウムのようなガラス融剤と、ハロゲン化アルカリ化合物等の剥離剤とを投入して、これらを混合する。この場合、試料粉末に対して、ガラス融剤は一定の希釈倍率となるよう、高精度に秤量される。このように、試料粉末を含むガラスビードの組成粉末が投入されたルツボは、電気炉型もしくは高周波型の加熱炉の内部にセットされる。
【0020】
昇温工程1:この工程1では、加熱炉の加熱により、ルツボとその内部のガラスビード組成粉末とを加熱して、その温度を設定温度まで昇温する。設定温度は、ガラスの融点よりかなり高い、1000℃〜1300℃の高温域に設定されるが、図1に示す実施形態では、設定温度は1200℃である。
【0021】
溶解工程2:ガラスビード組成粉末の温度が設定温度に達すると、溶解工程2になる。この溶解工程2では、ガラスビード組成粉末の温度がほぼ設定温度に保たれるよう、加熱を継続して、ガラスビード組成粉末を溶解させる。設定温度は、ガラスの融点よりかなり高いから、ガラスビード組成粉末は液状に溶解する。
【0022】
攪拌工程3:この工程3では、ルツボを揺動させることで、液状に溶解したガラスビード組成粉末(以下、溶解材料と言う)を攪拌する。ここで、ルツボの揺動とは、ルツボの傾斜、縦軸周りの回転、またはこれらの組み合わせた動き等、ルツボ内の溶解材料を攪拌するためにルツボに外部から加えられる動きを意味する。したがって、前記の揺動には、左右や前後の揺れや、旋回を含めてもよい。この攪拌工程3の間、溶解材料の温度がほぼ設定温度に保たれるよう、加熱が継続される。
【0023】
降温攪拌工程4:本発明の製造方法の特徴とする工程であって、溶解材料の温度を降温しながら、ルツボの揺動による攪拌を行う工程である。この工程4における攪拌のためのルツボの揺動は、前記の攪拌工程3でのルツボの揺動と同じでよいが、動きの種類や、動きの周期を変えてもよい。また、この工程4における降温は、雰囲気温度の制御による降温でも、加熱を停止した加熱炉の内部、もしくは加熱炉の外部での自然放熱による降温であってもよく、さらに、連続的な降温でも段階的な降温でもよい。要するに、この工程4では、経時的に降温すればよく、その降温の具体的方法は、特に問わない。
【0024】
降温攪拌工程4では、図1の(B)に示すように、降温目標値が設定されている。この降温目標値は、溶解材料の粘度が高くなり、攪拌が不可能となる温度より高い温度に設定されていればよいが、実際には、ガラスビード組成粉末の主組成分であるガラス融剤の融点の上下の温度を含む温度範囲内で設定される。図示の場合、ガラス融剤が4ホウ酸リチウムであって、その融点が875℃であるのに対応して、それより高い950℃が、降温目標値として設定されている。そして、溶解材料の温度がこの降温目標値に達するまで、降温が継続される。また、ルツボの揺動による攪拌は、前記の攪拌工程3に連続して行われる。攪拌は、降温が継続される間、続けられる。
【0025】
なお、降温目標値は、具体的には、ガラス融剤の融点より150℃高い温度から、ガラス融剤の融点より30℃低い温度までの温度範囲内で設定されていることが望ましい。これは、降温目標値が、ガラス融剤の融点より150℃高い温度を超える値に設定されていると、降温攪拌工程の終了後、溶解材料が凝固するまでにかなりの時間を要し、その時間内に濃度偏析が生じるからである。一方、降温目標値が、ガラス融剤の融点より30℃低い温度を下回る値に設定されていると、溶解材料の温度がこの降温目標値にまで下がる前に、溶解材料の凝固が始まり、攪拌が不可能となる。
【0026】
冷却工程5:この工程5では、溶解材料の入ったルツボを加熱炉から取り出して、空冷ファンを備えた冷却台に載置し、室温にまで冷却する。これで、溶解材料は凝固して、ガラスビードとなる。
【0027】
上記の各工程を含む本発明の製造方法においては、攪拌工程に続く降温攪拌工程で、溶解材料は、降温されながら攪拌される。そのため、溶解材料は、凝固温度もしくはそれに近い温度に達するまで、攪拌される。この攪拌で、溶解材料の温度が降温されているにもかかわらず、溶解材料の内部での温度勾配が大幅に解消され、これに伴い、濃度勾配も大幅に解消される。そして、濃度勾配が大幅に解消された溶解材料は、次の冷却工程でそのまま凝固するので、濃度偏析がほとんどない均質なガラスビードが得られる。
【0028】
【実施例】
本発明の実施例として、図1に示した製造方法にしたがって、チタン酸バリウムのBa/Tiのモル比分析のために、試料としてチタン酸バリウムを含むガラスビードを製造した。ガラス融剤には4ホウ酸リチウムを使用した。昇温工程、溶解工程等での設定温度は1200℃である。各工程に要した時間は、図1の(B)に示されている通りである。
【0029】
図2は、上記の実施例および従来例の実施の条件と、その実施の結果(チタン酸バリウムのBa/Tiのモル比)とを示すものである。図2の(A)に示すように、本発明の実施例では、降温攪拌工程での降温目標値が、高低4つの値に設定されている。本発明の実施例aでは降温目標値が1000℃であり、実施例bでは降温目標値が950℃であり、実施例cでは降温目標値が900℃であり、実施例dでは降温目標値が850℃である。
【0030】
そして、前記各実施例a〜dのそれぞれについて、冷却工程の冷却が急冷の場合と、徐冷の場合とがある。ここでの急冷とは、空冷ファンによる強制冷却である。徐冷は、30秒保温を行った後の空冷ファンによる強制冷却である。各実施例a〜dで、急冷を行って得られたガラスビードのサンプルは、a1,b1,c1,d1であり、徐冷を行って得られたサンプルはa2,b2,c2,d2である。
【0031】
従来例は、図5に示した製造方法により、チタン酸バリウムを含むガラスビードを製造した。ガラス融剤や、昇温工程等での設定温度は、本発明の実施例と同じである。この従来例についても、冷却工程での冷却が急冷の場合と、徐冷の場合とがある。従来例で、急冷を行って得られたガラスビードのサンプルはx1であり、徐冷を行って得られたサンプルはx2である。
【0032】
なお、これらのサンプル毎に、6個のガラスビードが作られ、6個のガラスビードについてそれぞれ得られた測定値の平均を、そのサンプルの測定値とした。
【0033】
上記のようにして得られた10種のガラスビードのうち、急冷を行って得られたガラスビードx1,a1,b1,c1,d1の測定値を「1」として、これに対して、徐冷を行って得られたガラスビードx2,a2,b2,c2,d2の測定値の変化率を表したのが、図2の(B)である。
【0034】
図2の(B)を見れば、冷却工程で急冷した場合と、徐冷した場合との測定値の変化率は、従来例x1,x2より、本発明の実施例a〜dの方が小さいことが分る。また、本発明の各実施例a〜dの間では、降温目標値がガラス融剤の融点に近いほど、急冷/徐冷の変化率が小さいことが分かる。要するに、本発明の実施例では、降温目標値がガラス融剤の融点に近い値に設定されていれば、冷却工程での冷却は、急冷でも徐冷でも良いことが分かる。
【0035】
また、上記のようにして得られた10種のガラスビードのそれぞれについて、測定値の変動係数を算出して示したのが図3である。図3を見れば、降温目標値がガラス融剤の融点に近い実施例ほど、変動係数が小さいことが分かる。要するに、本発明の実施例では、降温目標値がガラス融剤の融点に近いガラスビードほど、変動係数の小さい測定値が得られることが分かる。なお、変動係数CVは、次の算出式(1)、
CV(%)=(σn−1/平均値)×100 ………(1)
により算出した。(1)式中、σn−1は標準偏差である。
【0036】
図4は、主として、本発明の製造方法により得られるガラスビードの均質性を示すために行った実験の結果を示すものである。図4の(A)に示すように、本発明の実施例cでは、図1に示す工程に従い、降温攪拌工程での降温目標値を900℃として、ガラスビードを製造した。従来例では、図5に示す工程に従い、ガラスビードを製造した。
【0037】
前記実施例cと従来例とのそれぞれについて、冷却工程での冷却が急冷の場合と、徐冷の場合とがある。ここでの急冷および徐冷の条件は、図2について説明したのと同じ条件である。さらに、急冷および徐冷の各場合について、それぞれ新しいルツボを使用した場合と、古いルツボを使用した場合とがある。新しいルツボの表面うねりは、約40μmであり、古いルツボの表面うねりは、約400μmである。
【0038】
従来例で、新しいルツボを使用し、徐冷を行って得られたガラスビードのサンプルはxn1、急冷を行って得られたものはxn2、古いルツボを使用し、徐冷を行って得られたガラスビードはxo1で、急冷を行って得られたものはxo2である。また、本発明の実施例cで、新しいルツボを使用し、徐冷を行って得られたガラスビードのサンプルはcn1で、急冷を行って得られたものはcn2、古いルツボを使用し、徐冷を行って得られたガラスビードはco1で、急冷を行って得られたものはco2である。
【0039】
上記のようにして得られた8種のガラスビード(従来例4種xn1,xn2,xo1,xo2、本発明の実施例4種cn1,cn2,co1,co2)のそれぞれについて、分析面を研磨をしないで分析を行い、そののち、分析面に所定の研磨を行ってから分析を行った。前記の研磨は、研磨粒子の大きさを変えて数段階にわたって行い、そののち、エタノールで超音波洗浄を行った。
【0040】
上記の8種のガラスビードの測定値であって、研磨前に得られた測定値を「1」として、これに対して、研磨後のガラスビードから得られた測定値の変化率を表したのが、図4の(B)である。
【0041】
図4の(B)を見れば、研磨後の測定値の変化率は、従来例より本発明の実施例cの方が小さいことが分かる。また、本発明の実施例の間では、冷却工程中の冷却の仕方や、使用するルツボの新旧に関係なく、研磨後の測定値の変化率は、従来例より一様に小さくなっており、ルツボの表面うねりがほとんど影響していないことが分かる。このことから、本発明の製造方法により得られたガラスビードでは、研磨前と研磨後との測定値に大きな差がなく、それだけ濃度が均一であることが分かる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラスビードとなる溶解材料は、凝固温度もしくはそれに近い温度に達するまで攪拌され、この攪拌により、溶解材料の内部での濃度勾配が大幅に解消される。そして、その状態で凝固するから、濃度偏析がほとんどない均質なガラスビードが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法の工程を示す図で、(A)は工程のブロック図、(B)は、各工程でのガラスビード材料の温度変化を示す線図である。
【図2】本発明の実施例および従来例の実施の結果を示す図で、同図の(A)は、実施の条件を示す図表で、(B)は、本発明の実施例および従来例で得られたガラスビードの測定値の、急冷の場合と徐冷の場合と変化率を示す線図である。
【図3】本発明の実施例および従来例で得られたガラスビードの測定値の変動係数を示す線図である。
【図4】本発明の実施例および従来例の実施の結果を示す図で、同図の(A)は、実施の条件を示す図表で、(B)は、本発明の実施例および従来例で得られたガラスビードの測定値の、研磨前と研磨後との変化率を示す線図である。
【図5】従来の蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法の工程を示す図で、(A)は工程のブロック図、(B)は、各工程でのガラスビード材料の温度変化を示す線図である。
【符号の説明】
1 昇温工程
2 溶解工程
3 攪拌工程
4 降温攪拌工程
5 冷却工程5
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a glass bead which is a sample for X-ray fluorescence analysis.
[0002]
[Prior art]
X-ray fluorescence analysis is utilized in a wide range of fields, such as ceramics and metals, because nondestructive, simple and quick qualitative and quantitative analysis of elements in a sample can be performed. When performing this fluorescent X-ray analysis, there are various methods of pretreatment of the sample. In the field of ceramics, a method of producing a glass bead containing a sample powder is generally used. This glass bead eliminates non-uniformity, grain size effects, etc., which are problems specific to ceramics, and is useful for improving the accuracy of analysis.
[0003]
The above-mentioned glass bead is manufactured by a process as shown in FIG. FIG. 5A is a block diagram of the process, and FIG. 5B is a diagram showing a temperature change of the glass bead material in each process. In manufacturing a glass bead, first, a weighed sample powder and a glass flux are put into a deep-dish platinum-made crucible, and a slight release agent is added thereto. Thereafter, the crucible is set in the heating furnace, and the temperature is raised to a predetermined set temperature (1200 ° C. in the illustrated example) (heating step 11). Then, the glass bead composition powder including the sample powder is dissolved while maintaining the set temperature (dissolution step 12).
[0004]
In the next step, the melting material of the glass bead composition powder is stirred by rocking such as tilting and rotating the crucible (stirring step 13). Thereafter, the crucible is taken out of the heating furnace and cooled to solidify the molten material (cooling step 13). Thus, a glass bead containing the sample powder is obtained. Normally, the bottom surface of the glass bead (the surface that was in contact with the inner bottom surface of the crucible) serves as an analysis surface during X-ray fluorescence analysis.
[0005]
In a conventional method of manufacturing a glass bead, in a cooling step, the surface of the glass bead is subjected to pressure molding with a pressure surface such as a noble metal alloy (see Patent Document 1). According to this method, the surface undulation and swelling of the analysis surface of the glass bead are eliminated, and the flatness is improved, so that the dispersion of the analysis value is reduced.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-170414 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the field of ceramics, for example, fluorescent X-ray analysis using a glass bead is frequently used for analyzing the molar ratio of barium titanate. In the molar ratio analysis of barium titanate, conventionally, a molar ratio accuracy of about 1 to 2/1000 has been accepted, but recently, an order of magnitude higher than 1/10000 is required. I have.
[0008]
In order to achieve such a high required accuracy, it is not sufficient to simply increase the flatness of the analysis surface of the glass bead as in the invention described in Patent Document 1, and the concentration distribution of the sample inside the glass bead is insufficient. It is necessary to increase the homogeneity by making the temperature uniform.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to improve the homogeneity of a glass bead so that X-ray fluorescence analysis using a glass bead can be performed with higher accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventor of the present invention has conducted various experiments and studies and found that the solidification process of the glass bead is important for improving the homogeneity of the glass bead. The findings obtained by the inventors are as follows.
[0011]
Usually, when the heating and the stirring are completed, the crucible containing the melted material is placed on a cooling stand provided with an air-cooling fan and cooled to room temperature. At this time, it takes about 1 minute until the melted glass flux solidifies. Because the specific heats of the crucible and the glass flux are greatly different, a temperature gradient is created between the crucible and the glass flux within the time until the material solidifies, and accordingly, inside the glass bead, In addition to the concentration gradient, a phenomenon occurs in which the chemical composition changes due to the Soret effect. In particular, in the surface portion of the glass bead, which is in contact with the inner bottom surface of the crucible and becomes an analysis surface later, concentration segregation becomes remarkable. In the fluorescent X-ray analysis using a glass bead, since the analysis depth is several μm to several hundred μm, the X-ray intensity greatly fluctuates due to the concentration segregation described above.
[0012]
The present invention has been made based on the above findings, and includes a heating step of heating a glass bead composition powder containing a sample powder, which has been put into a crucible, to a predetermined set temperature, and a glass bead at the set temperature. A dissolving step of dissolving the composition powder, a stirring step of stirring the melting material of the glass bead composition powder by shaking the crucible, and a temperature lowering stirring step of performing the stirring while lowering the temperature of the melting material, A cooling step of cooling and solidifying the melted material after the temperature lowering and stirring step comprises a method of manufacturing a glass bead for X-ray fluorescence analysis.
[0013]
The rocking in the above configuration means a movement applied to the crucible from the outside to agitate the molten material in the crucible, such as tilting of the crucible, rotation around the vertical axis, shaking, turning, or a combination thereof. . Further, the cooling in the cooling and stirring step may be a cooling by natural heat radiation, a cooling by controlling the ambient temperature, or a continuous cooling or a stepwise cooling. The temperature may be lowered specifically, and the specific method of the temperature drop is not particularly limited.
[0014]
In the manufacturing method having the above configuration, the melted material stirred in the stirring step is stirred while the temperature is lowered in the next temperature lowering stirring step. Therefore, the molten material is agitated until it reaches a solidification temperature or a temperature close thereto. By this stirring, the temperature gradient inside the melted material is largely eliminated, and accordingly, the concentration gradient is also largely eliminated. Since the cooling step is continued in the temperature lowering and stirring step, the molten material in which the concentration gradient has been largely eliminated solidifies as it is, and becomes a homogeneous glass bead with almost no concentration segregation.
[0015]
The temperature lowering and stirring step may be appropriately performed within a period during which stirring is possible, that is, within a period of time until the viscosity of the dissolved material increases and stirring becomes impossible. The target value is set, and during the cooling process until reaching the cooling target value, if the stirring by rocking the crucible is performed following the stirring process, the stirring is performed without interruption. In addition, the effect of the stirring becomes more remarkable, and a treatment suitable for the dissolution and solidification of the molten material is performed, so that a glass bead that is more uniform and has no variation in quality among products can be obtained.
[0016]
The target temperature for cooling in the temperature lowering and stirring step is desirably set within a temperature range including a temperature above and below the melting point of the glass flux, which is a main component of the glass bead composition powder. The temperature is desirably set within a temperature range from 150 ° C. higher than the melting point of the flux to 30 ° C. lower than the melting point of the glass flux.
[0017]
If the target temperature is set to a value exceeding 150 ° C. higher than the melting point of the glass flux, the temperature of the molten material drops to the target temperature, and after the temperature lowering and stirring process is completed, the molten material solidifies. Since it takes time to complete the process, concentration segregation occurs within that time, which may reduce the homogeneity of the glass bead. On the other hand, if the target temperature is set to a value lower than the temperature 30 ° C. lower than the melting point of the glass flux, solidification of the molten material starts before the temperature of the molten material decreases to the target temperature, and stirring Becomes impossible.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing the steps of a method for manufacturing a glass bead for X-ray fluorescence analysis according to one embodiment of the present invention. FIG. 1A is a block diagram of the steps, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a temperature change of a glass bead material. In this diagram, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents temperature (° C.). As shown in FIG. 1A, the production method of the present invention includes a temperature raising step 1, a melting step 2, a stirring step 3, a temperature lowering stirring step 4, and a cooling step 5.
[0019]
In the method for producing a glass bead of the present invention, first, a deep dish-shaped crucible made of platinum is prepared, and a sample powder, a glass flux such as lithium tetraborate or sodium tetraborate, and a halogenated halide are prepared. A release agent such as an alkali compound is charged, and these are mixed. In this case, the glass flux is precisely weighed with respect to the sample powder so as to have a certain dilution ratio. Thus, the crucible into which the glass bead composition powder including the sample powder is charged is set inside an electric furnace type or high frequency type heating furnace.
[0020]
Temperature raising step 1: In this step 1, the crucible and the glass bead composition powder inside the crucible are heated by heating in a heating furnace, and the temperature is raised to a set temperature. The set temperature is set in a high temperature range from 1000 ° C. to 1300 ° C., which is considerably higher than the melting point of the glass. In the embodiment shown in FIG. 1, the set temperature is 1200 ° C.
[0021]
Melting Step 2: When the temperature of the glass bead composition powder reaches the set temperature, the melting step 2 is started. In the melting step 2, the heating is continued to melt the glass bead composition powder so that the temperature of the glass bead composition powder is kept substantially at the set temperature. Since the set temperature is much higher than the melting point of the glass, the glass bead composition powder dissolves in a liquid state.
[0022]
Stirring step 3: In this step 3, the crucible is shaken to stir the glass bead composition powder dissolved in the liquid (hereinafter, referred to as dissolved material). Here, the rocking motion of the crucible means a motion applied to the crucible from outside to stir the molten material in the crucible, such as a tilt of the crucible, a rotation around a vertical axis, or a motion of a combination thereof. Therefore, the above-mentioned swing may include swinging left and right, front and rear, and turning. During the stirring step 3, the heating is continued so that the temperature of the melted material is kept substantially at the set temperature.
[0023]
Temperature lowering agitation step 4: This is a step characteristic of the production method of the present invention, and is a step of performing agitation by rocking the crucible while lowering the temperature of the molten material. The rocking motion of the crucible for stirring in this step 4 may be the same as the rocking motion of the crucible in the stirring step 3 described above, but the type of motion and the cycle of the motion may be changed. Further, the temperature decrease in this step 4 may be a temperature decrease by controlling the ambient temperature, a temperature decrease by natural heat radiation inside the heating furnace in which heating is stopped or outside the heating furnace, or a continuous temperature decrease. Gradual cooling may be used. In short, in step 4, the temperature may be lowered over time, and a specific method of the temperature reduction is not particularly limited.
[0024]
In the temperature lowering / agitating step 4, a temperature lowering target value is set as shown in FIG. This temperature drop target value may be set to a temperature higher than the temperature at which the viscosity of the molten material becomes high and stirring becomes impossible, but in fact, the glass flux which is the main component of the glass bead composition powder is used. Is set within the temperature range including the temperature above and below the melting point of In the case shown in the figure, 950 ° C., which is higher than the melting point of 875 ° C., is set as the temperature lowering target value in response to the glass flux of lithium tetraborate having a melting point of 875 ° C. Then, the cooling is continued until the temperature of the molten material reaches the cooling target value. Further, the stirring by the rocking of the crucible is performed continuously to the stirring step 3 described above. Stirring is continued while cooling is continued.
[0025]
In addition, it is desirable that the target temperature is specifically set within a temperature range from 150 ° C. higher than the melting point of the glass flux to 30 ° C. lower than the melting point of the glass flux. This means that if the target temperature is set to a value exceeding a temperature 150 ° C. higher than the melting point of the glass flux, it takes a considerable time for the molten material to solidify after the completion of the temperature lowering and stirring step, This is because concentration segregation occurs within time. On the other hand, if the target temperature is set to a value lower than the temperature 30 ° C. lower than the melting point of the glass flux, solidification of the molten material starts before the temperature of the molten material decreases to the target temperature, and stirring Becomes impossible.
[0026]
Cooling step 5: In this step 5, the crucible containing the molten material is taken out of the heating furnace, placed on a cooling stand equipped with an air-cooling fan, and cooled to room temperature. This causes the molten material to solidify into a glass bead.
[0027]
In the manufacturing method of the present invention including each of the above steps, in the temperature lowering and stirring step following the stirring step, the dissolved material is stirred while the temperature is lowered. Therefore, the molten material is agitated until it reaches a solidification temperature or a temperature close thereto. By this stirring, the temperature gradient inside the melted material is largely eliminated even though the temperature of the melted material is lowered, and accordingly, the concentration gradient is also largely eliminated. Then, the molten material in which the concentration gradient has been largely eliminated is solidified as it is in the next cooling step, so that a homogeneous glass bead having almost no concentration segregation can be obtained.
[0028]
【Example】
As an example of the present invention, a glass bead containing barium titanate was manufactured as a sample for Ba / Ti molar ratio analysis of barium titanate according to the manufacturing method shown in FIG. Lithium tetraborate was used as the glass flux. The set temperature in the temperature raising step, the melting step, and the like is 1200 ° C. The time required for each step is as shown in FIG.
[0029]
FIG. 2 shows the conditions of the embodiment and the conventional example, and the results (molar ratio of Ba / Ti of barium titanate). As shown in FIG. 2A, in the embodiment of the present invention, the temperature lowering target value in the temperature lowering and stirring step is set to four values, high and low. In Example a of the present invention, the target temperature is 1000 ° C., in Example b, the target temperature is 950 ° C., in Example c, the target temperature is 900 ° C., and in Example d, the target temperature is 900 ° C. 850 ° C.
[0030]
In each of Examples a to d, there are a case where the cooling in the cooling step is a rapid cooling and a case where the cooling is a slow cooling. The rapid cooling here is forced cooling by an air cooling fan. Slow cooling is forced cooling by an air cooling fan after keeping the temperature for 30 seconds. In each of Examples a to d, samples of glass beads obtained by performing rapid cooling are a1, b1, c1, and d1, and samples obtained by performing slow cooling are a2, b2, c2, and d2. .
[0031]
In the conventional example, a glass bead containing barium titanate was manufactured by the manufacturing method shown in FIG. The glass flux and the set temperatures in the temperature raising step and the like are the same as in the embodiment of the present invention. Also in this conventional example, there are a case where the cooling in the cooling step is a rapid cooling and a case where the cooling is a slow cooling. In the conventional example, a glass bead sample obtained by performing rapid cooling is x1, and a sample obtained by performing slow cooling is x2.
[0032]
In addition, six glass beads were produced for each of these samples, and the average of the measured values obtained for the six glass beads was defined as the measured value of the sample.
[0033]
Of the 10 types of glass beads obtained as described above, the measured values of the glass beads x1, a1, b1, c1, and d1 obtained by quenching were set to “1”, and the temperature was gradually cooled. FIG. 2B shows the rate of change of the measured values of the glass beads x2, a2, b2, c2, and d2 obtained by performing the above.
[0034]
Referring to FIG. 2B, the rate of change of the measured value between the case where the cooling is performed rapidly and the case where the cooling is performed gradually is smaller in the examples a to d of the present invention than in the conventional examples x1 and x2. I understand. In addition, it can be seen that, between Examples a to d of the present invention, the change rate of rapid cooling / slow cooling is smaller as the target temperature drop is closer to the melting point of the glass flux. In short, in the embodiment of the present invention, if the target temperature is set to a value close to the melting point of the glass flux, it can be understood that cooling in the cooling step may be rapid cooling or slow cooling.
[0035]
FIG. 3 shows the calculated coefficient of variation of the measured value for each of the ten types of glass beads obtained as described above. From FIG. 3, it can be seen that the coefficient of variation is smaller in the example in which the target temperature decrease value is closer to the melting point of the glass flux. In short, in the example of the present invention, it can be seen that a measured value having a smaller coefficient of variation is obtained for a glass bead having a lower temperature target value closer to the melting point of the glass flux. The coefficient of variation CV is calculated by the following equation (1):
CV (%) = (σ n-1 / average value) × 100 (1)
Was calculated by In the equation (1), σ n-1 is a standard deviation.
[0036]
FIG. 4 mainly shows the results of an experiment performed to show the homogeneity of the glass beads obtained by the production method of the present invention. As shown in FIG. 4A, in Example c of the present invention, a glass bead was manufactured in accordance with the process shown in FIG. In the conventional example, a glass bead was manufactured according to the process shown in FIG.
[0037]
In each of the embodiment c and the conventional example, there are a case where the cooling in the cooling step is rapid cooling and a case where the cooling is slow cooling. The conditions for the rapid cooling and the slow cooling here are the same as those described with reference to FIG. Further, for each of the rapid cooling and the slow cooling, there are a case where a new crucible is used and a case where an old crucible is used. The surface undulation of the new crucible is about 40 μm, and the surface undulation of the old crucible is about 400 μm.
[0038]
In the conventional example, a glass bead sample obtained by slow cooling using a new crucible was xn1, a glass bead sample obtained by rapid cooling was xn2, and a glass bead was obtained by slow cooling using an old crucible. The glass bead is xo1, and the one obtained by quenching is xo2. In Example c of the present invention, a sample of a glass bead obtained by performing slow cooling using a new crucible was cn1, and a sample obtained by performing rapid cooling was cn2, and an old crucible was used. The glass bead obtained by cooling is co1, and the one obtained by quenching is co2.
[0039]
The analysis surface was polished for each of the eight types of glass beads obtained as described above (conventional four types xn1, xn2, xo1, and xo2, and fourth example of the present invention, cn1, cn2, co1, and co2). The analysis was performed without performing the above, and after that, the analysis surface was subjected to a predetermined polishing, and then the analysis was performed. The polishing was performed over several stages while changing the size of the abrasive particles, and then ultrasonic cleaning was performed with ethanol.
[0040]
The measured values of the above eight types of glass beads, in which the measured value obtained before polishing was “1”, and the rate of change of the measured value obtained from the glass bead after polishing was expressed. This is FIG. 4B.
[0041]
FIG. 4B shows that the rate of change of the measured value after polishing is smaller in Example c of the present invention than in the conventional example. Further, between the embodiments of the present invention, the rate of change of the measured value after polishing is uniformly smaller than in the conventional example, regardless of the cooling method during the cooling step or the old or new crucible used, It can be seen that the surface undulation of the crucible has little effect. From this, it can be seen that in the glass bead obtained by the manufacturing method of the present invention, there is no large difference between the measured values before and after polishing, and the concentration is accordingly uniform.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the molten material to be a glass bead is stirred until the solidification temperature or a temperature close to the solidification temperature is reached, and this stirring significantly eliminates the concentration gradient inside the molten material. . And since it solidifies in that state, a homogeneous glass bead with almost no concentration segregation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing steps of a method for manufacturing a glass bead for X-ray fluorescence analysis according to one embodiment of the present invention, wherein (A) is a block diagram of the steps, and (B) is a glass bead material in each step. FIG. 4 is a diagram showing a temperature change of the radiator.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the results of the implementation of the embodiment of the present invention and the conventional example. FIG. 2A is a table showing the conditions of the embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the rate of change of the measured value of the glass bead obtained in the case of rapid cooling and the case of slow cooling.
FIG. 3 is a diagram showing a coefficient of variation of measured values of glass beads obtained in an example of the present invention and a conventional example.
4A and 4B are diagrams showing the results of the implementation of the embodiment of the present invention and the conventional example. FIG. 4A is a table showing the conditions of implementation, and FIG. 4B is a diagram showing the embodiment of the present invention and the conventional example. FIG. 4 is a graph showing the rate of change of measured values of the glass bead obtained before and after polishing.
5A and 5B are diagrams showing steps of a conventional method of manufacturing a glass bead for X-ray fluorescence analysis, in which FIG. 5A is a block diagram of the steps, and FIG. 5B is a line showing a temperature change of the glass bead material in each step. FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 temperature rising step 2 melting step 3 stirring step 4 temperature lowering stirring step 5 cooling step 5

Claims (4)

ルツボに投入された、試料粉末を含むガラスビード組成粉末を所定の設定温度まで昇温する昇温工程と、前記の設定温度でガラスビード組成粉末を溶解させる溶解工程と、ルツボを揺動することでガラスビード組成粉末の溶解材料を攪拌する攪拌工程と、前記溶解材料の温度を降温しながら前記の攪拌を行う降温攪拌工程と、前記降温攪拌工程の後に溶解材料を冷却して凝固させる冷却工程とを含むことを特徴とする蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法。Heating the glass bead composition powder containing the sample powder into the crucible to a predetermined set temperature, a melting step of dissolving the glass bead composition powder at the set temperature, and shaking the crucible. A stirring step of stirring the melted material of the glass bead composition powder, a cooling stir step of performing the stirring while lowering the temperature of the melted material, and a cooling step of cooling and solidifying the melted material after the cooling stir step. A method for producing a glass bead for X-ray fluorescence analysis, comprising: 前記降温攪拌工程には、降温目標値が設定され、この降温目標値に達するまでの降温過程の間、ルツボを揺動することによる攪拌が前記の攪拌工程に続けて行われる請求項1に記載の蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法。2. The temperature lowering and stirring step, wherein a temperature lowering target value is set, and during the temperature lowering process until the temperature lowering target value is reached, stirring by rocking a crucible is performed subsequent to the stirring step. 3. Of producing a glass bead for X-ray fluorescence analysis. 前記降温目標値は、ガラスビード組成粉末の主組成分であるガラス融剤の融点の上下の温度を含む温度範囲内で設定されている請求項2に記載の蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法。The manufacturing of the glass bead for X-ray fluorescence analysis according to claim 2, wherein the target temperature is set within a temperature range including a temperature above and below a melting point of a glass flux as a main component of the glass bead composition powder. Method. 前記降温目標値が設定される温度範囲は、ガラス融剤の融点より150℃高い温度から、ガラス融剤の融点より30℃低い温度までの温度範囲である請求項3に記載の蛍光X線分析用ガラスビードの製造方法。The X-ray fluorescence analysis according to claim 3, wherein the temperature range in which the target temperature is set is a temperature range from 150 ° C higher than the melting point of the glass flux to 30 ° C lower than the melting point of the glass flux. Production method of glass beads for automobiles.
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JP2018119940A (en) * 2017-01-23 2018-08-02 有限会社アメナ工房 Manufacture method of fluorescent x-ray analyser glass bead

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013072765A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Solute molecule transport device and method
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