JP2853261B2 - 金属分析方法および分析装置 - Google Patents

金属分析方法および分析装置

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば、各種装飾品の貴金属含有率を鑑定
するために使用される金属分析方法および分析装置に関
する。
「従来の技術」 最近、貴金属装飾品の売買を効率化および正確化する
ため、貴金属店の店頭などで簡便かつ正確に貴金属類の
鑑定を行なう要望が高まりつつある。
従来、この種の貴金属製品の品位鑑定法としては、試
金石法、比重測定法、乾式分析法、原子吸光法、プラズ
マ発光分析法（ICP法）などが使用されているが、これ
らの方法はいずれも上記要望に対し次のような問題を有
している。
「発明が解決しようとする課題」 まず試金石法は、試金石に試料をこすりつけて条痕を
得た後、酸で処理して組成を判定する方法であるが、熟
練者でなければ行なえず、装飾品に傷をつける欠点があ
るうえ、硬いホワイトゴールド（Au−Pd系合金）や白金
合金には適用できない欠点があった。
比重測定法は水中に装飾品を沈め、比重を測定して金
含有率を算出する簡便な方法であるが、装飾品の合金組
成が未知の場合には鑑定できない。
また、乾式分析法、原子吸光法、ICP法は破壊分析法
であり、商品となる装飾品の鑑定には使用できない。
そこで、本発明者らは非破壊分析法である蛍光Ｘ線分
析法に着目し、その採用を検討した。この蛍光Ｘ線分析
法は、試料にＸ線を照射して蛍光Ｘ線を発生させ、分光
分析を行なうことにより多元素を同時に定量する分析法
である。
しかし、従来市販されている蛍光Ｘ線分析装置は、均
質な平坦面を有する試料を対象としているため、試料上
の測定点を正確に決定することが困難であるうえ、Ｘ線
ビーム径が太い（通常20mm以上）ので、装飾品が小形で
複雑な形状の場合や、複数種の合金を組み合わせて造ら
れた装飾品では、貴金属の品位を正確に判定することは
不可能だった。
さらに、従来の蛍光Ｘ線分析装置は高価でかつ大形
で、店頭など限られたスペースに設置することはできな
いうえ、操作に専門知識を要し誰にでも簡便な操作で使
用できるわけではなかった。
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、小形で安
価な装置により、複雑な形状をした装飾品中の貴金属品
位を正確かつ迅速に決定でき、しかも操作が簡単な金属
分析方法および分析装置を提供することを課題としてい
る。
「課題を解決するための手段」 上記課題を達成するため、本発明の請求項１の金属分
析方法は、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向へ移動操作可能なステージ上
で、Ｘ線照射点に測定点を一致させた状態で被測定物を
支持するとともに、コリメータで0.1〜5mmφに収束した
Ｘ線ビームを前記測定点に照射し、発生した蛍光Ｘ線を
半導体検出器で検出し、得られたスペクトルのうち目的
元素に対応するピークの強度値のみを限定して分析し、
前記目的元素に対応するピークの強度値を、コンピュー
ターを用いてファンダメンタルパラメータ法によって演
算処理し、このファンダメンタルパラメータ法により演
算処理する過程で、測定された前記目的元素のピークの
強度からこれら目的元素の一次含有率を算出し、この一
次含有率が予め決定されている一定値以上に達している
目的元素を選択し、これら選択された目的元素について
のみファンダメンタルパラメータ法による演算処理を行
なって、前記測定点における各目的元素の含有率を算出
することを特徴としている。
また、本発明の請求項２は、測定されたスペクトル中
の各ピークのエネルギー値を、予め前記コンピューター
に登録されている登録元素のピークエネルギー値のデー
タと比較することにより、測定された前記ピークが登録
元素のいずれであるかを判定し、これを目的元素のピー
クとして、これらのピークの強度値を用いてファンダメ
ンタルパラメータ法により含有率を算出することを特徴
としている。
さらに、本発明の請求項３は、前記登録元素が、Au,A
g,Cu,Ni,Zn,Pt,Pd,Rh,Co,Fe,Cd,Re,In,Cr,Ir,Pbから選
択された数種または全種であることを特徴としている。
さらにまた、本発明の請求項４は、算出された前記目
的元素の含有率と、予めコンピューターに登録されてい
る貴金属種の元素含有率データとを、前記コンピュータ
ーにより比較し、前記試料の貴金属種を判定することを
特徴としている。
一方、本発明の請求項５の金属分析装置は、被測定物
を支持しＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能なステージと、この
ステージをＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ駆動機構と、
前記ステージ上の被測定物とＸ線照射点の相対位置を表
示するモニタと、被測定物のＺ方向位置を検出するＺ位
置検出器と、このＺ位置検出器からの信号に基づきステ
ージを昇降させるＺ位置調節機構と、Ｘ線ビームを0.1
〜5mmφに収束させるコリメータを備えＸ線照射点にＸ
線ビームを照射するＸ線照射機構と、被測定物から発生
する蛍光Ｘ線を検出する半導体検出器と、この半導体検
出器からの信号に基づき目的元素の含有率を算出するコ
ンピューターと、算出結果を出力する出力機器とを具備
し、前記コンピューターは、前記半導体検出器からのス
ペクトル信号のうち前記目的元素のピークの強度値のみ
をファンダメンタルパラメータ法によって演算処理し、
さらに、前記ファンダメンタルパラメータ法により演算
処理する過程で、測定された前記目的元素のピークの強
度値からこれら目的元素の一次含有率を算出し、この一
次含有率が予め決定されている一定値以上に達している
目的元素を選択し、これら選択された目的元素について
のみファンダメンタルパラメータ法による演算処理を行
ない、これら各目的元素の含有率を算出するようにプロ
グラムされていることを特徴としている。
また、本発明の請求項６においては、前記コンピュー
ターはさらに、測定されたスペクトル中の各ピークのエ
ネルギー値を、予め登録されている登録元素のピークエ
ネルギー値のデータと比較することにより、測定された
前記ピークが登録元素のいずれであるかを判定し、これ
を目的元素のピークとして、これらのピークの強度値を
用いてファンダメンタルパラメータ法により含有率を算
出するようにプログラムされていることを特徴としてい
る。
さらに、本発明の請求項７は、前記コンピューターに
は、前記登録元素として、Au,Ag,Cu,Ni,Zn,Pt,Pd,Rh,C
o,Fe,Cd,Re,In,Cr,Ir,Pbから選択された数種または全種
のピークエネルギー値が登録されていることを特徴とし
ている。
さらにまた、本発明の請求項８においては、前記コン
ピューターはさらに、算出された前記各目的元素の含有
率と、予めコンピューターに登録されている貴金属種の
元素含有率データとを比較し、前記試料の貴金属種を判
定するようにプログラムされていることを特徴としてい
る。
「作 用」 本発明の金属分析方法および分析装置では、非破壊分
析であるから装飾品の価値を損ねることがなく、複数の
貴金属元素の同時定量を短時間で行なうことができるう
え、操作が簡単で被測定物の固定および測定位置の選定
以外は全て自動的に行なわれるため、熟練や専門知識が
要らず、誰にでも使用可能である。
また、コリメータによりＸ線ビーム径を0.1〜5mmφに
変更できるので、被測定物が小形で複雑な形状の場合に
はビーム径を小さくして分解能を向上する一方、被測定
物が比較的大きな水平面を有する場合にはビーム径を太
くして測定時間の短縮および正確度の向上が図れる。
さらに、位置確認モニタの画像を見ながら試料ステー
ジをＸ−Ｙ方向に移動した後、モニタでは確認しにくい
Ｚ方向の位置決めをＺ位置検出器により自動的に行なう
ため、測定点の正確な位置決めが容易に行なえる。
一方、ファンダメンタルパラメータ法によってスペク
トルの演算処理を行なうことにより、多数の標準試料や
検量線が必要なく、組成が未知の試料の分析が容易に行
なえる。
また、測定された目的元素のピークの強度から求めた
一次含有率が一定値以上に達している目的元素のみを選
択し、前記演算処理を行なうことにより、被測定物の鑑
定に不必要な微量の混入元素を自動的に演算処理から省
き、鑑定に必要な主要元素の含有率のみを迅速に算出す
ることが可能である。
また、測定された各ピークのエネルギー値を登録元素
のピークエネルギー値のデータと比較し、測定された前
記ピークが登録元素のいずれであるかを判定し、これを
目的元素のピークとして、これらのピークの強度値にフ
ァンダメンタルパラメータ法を適用する場合には、目的
元素と蛍光Ｘ線スペクトルのエネルギー値が接近した、
目的元素と誤認しやすい元素を登録元素から省いておく
ことにより、元素種の誤認を防ぐことができる。
さらに、算出された目的元素の含有率と、予めコンピ
ューターに登録されている貴金属種の元素含有率データ
とを、コンピューターにより比較して貴金属種を判定す
る場合には、従来人間が行なっていた貴金属の鑑定を完
全に自動化することが可能である。
「実施例」 第１図ないし第３図は本発明に係わる金属分析装置の
一実施例を示し、第１図は正面図、第２図は右側面図、
第３図は平面図である。
まず始めに装置の外観から説明すると、図中符号１は
箱状の本体で、その前面には棚台２が形成され、この棚
台２の左側には試料装入部３、右側には結果表示用ディ
スプレイ４が設けられている。また、棚台２の右側には
折り畳み可能な台板５が設けられ、マウス６とキーボー
ド７が載置されている。一方、本体１の上面の右側に
は、プリンタ８およびコンピュータ９、中央には半導体
検出器10、左側には試料位置確認モニタ11がそれぞれ設
置されている。
次に、第４図を用いて装置内部を説明する。符号12は
被測定物を載置する水平なステージで、ステージ駆動機
構13（Ｘ−Ｙ駆動機構とＺ位置調節機構を兼ねる）によ
り、Ｘ−Ｙ方向およびＺ方向に移動操作可能となってい
る。またステージ12の一端には、エネルギー較正用とし
て標準試料（図示略）が設置されている。
ステージ12の上面に被測定物を固定する場合には、被
測定物の平坦面が上向きかつ水平に固定されるように固
定治具（図示略）を使用する。例えば、被測定物が指輪
等であれば、そのリング部の外周面を上に向けて、指輪
を直立状態で支持できる固定治具を用いる。その他形状
の被測定物に対しても対応できるように、各種の固定治
具を予め用意しておく。
一方、ステージ12の近傍にはＺ位置検出器14が設置さ
れ、ステージ駆動機構13に接続されている。このＺ位置
検出器14は、例えばステージ12の近傍に配置された光学
センサおよび光源を具備し、光源からのビームを被測定
物の測定部位が遮断または反射することにより測定部位
のＺ方向位置を検出し、電気信号に変換してステージ駆
動機構13のＺ方向駆動部に伝達する。
ステージ12は、通常、下端位置に降下した状態とされ
ており、ステージ駆動機構13のＺ方向駆動部にコンピュ
ータ９からの信号が伝達されると、ステージ駆動機構13
がステージ12をＺ軸方向に上昇させる。そして、被測定
物の測定部位と検出器10との距離が所定値になると、前
記光源からのビームが測定部位によって遮断または反射
され、光学センサがこれを検出して昇降を自動的に停止
する構成となっている。なお、ステージ12を上昇位置で
待機させ、被測定物を載せた後に降下させてＺ軸方向の
位置決めを行なうことも可能である。
一方、ステージ駆動機構13のＸ−Ｙ駆動部は、コント
ローラ15を介して前記コンピュータ９に接続されてい
る。このコンピュータ９には、入力手段として前記キー
ボード７、前記マウス６、フロッピディスクドライブ17
が、出力手段として前記ディスプレイ４、前記プリンタ
８がそれぞれ接続されている。
ステージ12の約45゜上方には、ステージ12の中央にＸ
線ビームを照射するＸ線照射機構18が配置され、Ｘ線発
生装置19を介してコントローラ15に接続されている。
このＸ線照射機構18は、例えば点焦点型のＸ線管と、
口径の異なる複数のコリメータ20のいずれか１本を選択
してＸ線光路中に挿入するコリメータ切換機構（図示
略）とを備え、コンピュータ９からの指示に応じて所定
のコリメータ20によりＸ線ビーム径を0.1〜5mmφの間で
段階的に変える。なおビーム径が0.1mm未満では、蛍光
Ｘ線強度が小さすぎて測定に時間がかかり、精度も低下
する。また5mmφより大では、通常の装飾品への適用が
困難になる。
さらに、試料ステージ12の上方にはSi（Li）,Si,Ge,G
e（Li）,HgI2系等の半導体検出器10が設置されている。
この半導体検出器10の電源端子は高圧電源21に接続され
るとともに、出力端子はリニアアンプ22を介して、ADコ
ンバータを内蔵したマルチチャンネルアナライザ23に接
続され、さらにアナライザ23は前記コンピュータ９に接
続されている。なお半導体検出器10としては、液体窒素
で冷却する必要があるタイプ、冷却する必要のないタイ
プのいずれも使用可能である。
試料ステージ12の真上にはステージ12上の被測定物を
撮影するビデオカメラ24が設置され、前記試料位置確認
モニタ11に接続されており、このモニタ11によりＸ線照
射中心と被測定物との位置関係を常時表示するようにな
っている。モニタ11の画面には照準用の十字線等が設け
られ、この照準線の中心とＸ線の照射中心が一致する。
なお、この実施例の装置では、第５図および第６図に
示すような動作が選択できるように、コンピューター９
がプログラムされている。
装置起動後には、ルーチンモードとマニュアルモード
が選択できる。マニュアルモードは合金種が特定できな
い試料や特殊な元素を含む試料、あるいはルーチンモー
ドでの結果から、さらに試料の組成を詳細に調べる場合
に使用される。
マニュアルモードを選択すると、さらに、測定結果か
ら試料のスペクトルを分析して構成元素種を確認するた
めの定性モード、スペクトルから各元素を定量する定量
モード、補助モード、装置を停止するための終了モード
が選択できる。
定量モードでは、ファンダメンタルパラメータ法（以
下、FP法と略称する）あるいは検量線法のいずれかが選
択できる。
また補助モードでは、実際にディスプレイ４に表示さ
れる指示に従って対話形式で蛍光Ｘ線測定を行なうため
の測定モード、得られたデータおよび結果をフロッピー
ディスクに入出力するディスクモード、FP法の較正を行
なうための較正モード、何等かの原因で安全装置が働い
てＸ線発生装置19が非常停止した際に、Ｘ線発生装置19
を再起動させるためのXG再起動モードが選択できるよう
にプログラムされている。
一方、ルーチンモードでは、マニュアルモードで一度
較正操作を行なう際に得られたFP法の変数を固定し、正
確性を損なわずに多数の試料について連続的に分析作業
を行なうことができるようにプログラムされている。
第７図は、マニュアルモードでの測定および演算処理
を示すフロー図である。コンピューター９はこのフロー
図に基づいてプログラムされており、以下、このフロー
図について説明する。
コンピューター９には予め貴金属分析に必要な元素
（登録元素）のピークエネルギー値のデータが登録され
ている。これら登録元素は、一般的な貴金属に含有され
うる金属種であり、たとえばAu,Ag,Cu,Ni,Zn,Pt,Pd,Rh,
Co,Fe,Cd,Re,In,Cr,Ir,Pbのうちから数種または全種が
選択される。ただし、特殊な試料を測定する場合など、
必要に応じてはこれら以外の元素を登録してもよい。
組成が未知の試料を測定した場合には、スペクトルデ
ータを得た後、前記登録元素のデータを読み出し、測定
されたスペクトル中の各ピークのエネルギー値を、これ
ら登録元素のピークエネルギー値のデータと比較する。
そして、測定されたピークが登録元素のいずれのもので
あるかを判定し、これを目的元素のピークとする。
このプログラムによれば、蛍光Ｘ線スペクトルのピー
クエネルギー値が目的元素に近く、目的元素と誤認しや
すく、かつ貴金属には通常含有されない元素を登録元素
から省いておくことにより、若干のエネルギー値のずれ
が生じた場合にも、元素種の誤認を防ぐことができる。
例えば、Pt−Ｌα１（9.443keV）とGa−Ｋα（9.243k
eV）、Au−Ｌα１（9.714keV）とGe−Ｋα（9.876ke
V）、Ag−Ｌα１（2.984keV）とAr−Ｋα（2.957keV）
などが誤認しやすい元素であるが、Ga,Ge,Ar等は貴金属
に含まれることは殆どないから、これらをコンピュータ
ーに登録しないでおけば、若干のエネルギー値の誤差が
生じた場合にも、Pt,Au,Agを上記各元素と誤認するおそ
れがなくなる。
このように元素種の特定を終えたら、次にスペクトル
から目的元素のピークを選択し、これら目的元素のピー
クの強度値についてファンダメンタルパラメータ法によ
る演算処理を行なう。
ここで、FP法を簡単に説明する。FP法ではまず、測定
された各元素の蛍光Ｘ線のピーク強度値と、予め測定し
ておいた標準試料中の同元素の強度値との比から、測定
試料中の元素の一次含有率を算出する。
次いで、この一次含有率の値から、一次Ｘ線の吸収効
果と励起効果を考慮して、測定されるべき蛍光Ｘ線強度
を理論的に導き、この算出された蛍光Ｘ線強度と、実測
された蛍光Ｘ線強度とを対比させ、両者の差が０になる
ように多段階の演算処理を行ない、元素の含有率を決定
する方法である。
実際のFP法による演算処理は、次の２工程に大別され
る。
測定スペクトルからバックグラウンドを差し引き、
真の信号強度を算出するまでのスペクトル処理過程。
一次含有率の近似値を求め、次いで最終含有率を算
出するまでのファンダメンタルパラメータ法による定量
分析過程。
上記のファンダメンタルパラメータ法は次のように
演算処理する。
I.一次近似含有率の算出 元素ｉについての一次近似含有率（Ci1）は実測強度X
iおよび純物質からの強度Yi（装置の感度に対応する）
より次のように仮定できる。
Ci1＝Xi/Yi （１） II.収束条件の設定 試料中にＭ種の元素があるとき、元素ｉについて得ら
れた一次近似含有率は、それぞれC1 1,C2 1,C3 1,…,Cm1と
なる。
そして、 の条件を満たさねばならない。この条件から、二次近似
含有率（Ci2）の推定を行なう。一般式（ｎ次）では次
のように表される。
III.ファンダメンタルパラメータによる理論強度の演算 前記IIで求めたCi2を理論強度の演算式に代入し、フ
ァンダメンタルパラメータを使って測定されるべき理論
強度を算出し、こられ理論強度と実際の蛍光Ｘ線強度を
比較してCi3を算出する。
以下同様にｎ次の近似含有率を算出し、次式で収束の
判断を行ない、収束していないと判断された場合にはさ
らに一段階高次の近似含有率を算出する。
収束の判断としては、ｎ回目の計算値とｎ−１回の計
算値とに差がなくなればよい。収束したと判断された場
合には、得られた値Cinが元素ｉの含有量Wiである。
この実施例では、上記の基本的なFPによる演算処理
に、第７図に示すように次のようなプログラムを加えて
いる。すなわち、測定されたピークの強度から目的元素
の一次含有率を算出した時点で、この一次含有率が、予
め決定されている一定値以上（例えば1wt％以上）に達
しているか否かを判断し、所定値以上に達している目的
元素についてのみ、一次含有率算出以降の演算処理を行
なうのである。
通常の蛍光Ｘ線分析装置では、測定可能な全ての元素
の蛍光Ｘ線を分析するが、本発明の方法および装置で
は、このようにして被測定物の鑑定に不必要な微量の混
入元素を自動的に演算処理から省く。したがって、FP法
における複雑な演算処理を減らし、鑑定に必要な主要元
素の含有率のみを迅速に算出することが可能である。
さらに、この実施例では、第７図に示すように、算出
された前記目的元素の含有率と、予めコンピューターに
登録されている貴金属種の元素含有率データとを、前記
コンピューターにより比較し、前記試料の貴金属種を判
定する。この判定は、主要貴金属元素（Au,Pt等）の含
有率についてのみ着目して行なえばよい。
例えば、Au,Ptについては下記の通りである。
Au:57.33〜58.83wt％→K14 74.00〜75.50wt％→K18 90.67〜92.17wt％→K22 Pt:84.00〜85.50wt％→Pt850 89.00〜90.50wt％→Pt900 また、上記規格に入らない貴金属装飾品については、
全て「対象外」と判定する。算出された各元素の含有量
および上記鑑定結果はディスプレイ４で表示するととも
に、プリンタ８で記録紙に打ち出したり、ディスクモー
ドを選択してディスクドライブ17によりフロッピーディ
スクに記録することも可能である。
なお、本発明を貴金属分析・鑑定以外の例えば合金分
析などに用いた場合には、予め各種合金の組成データを
コンピューターに登録しておき、それと照らし合わせて
分析結果から合金種を判定することもできる。
次に、上記の分析装置の使用方法を説明する。測定に
先立って較正が必要であるが、それについては後述す
る。
試料が新規で組成が未知の場合には、マニュアルモー
ドおよび測定モードを選択したうえ、被測定物の形状に
合った固定治具を選択し、試料ステージ12上に測定部位
を上にして被測定物を設置する。湾曲している試料や凹
凸の激しい試料の測定では散乱線が強く出現し、バック
グラウンドが大きくなるため、被測定物のできるだけ平
坦な面を測定に使用する。
次いで、試料位置確認モニタ11に表示されるＸ線照射
点と被測定物の拡大映像を確認しつつ、キーボード７あ
るいはマウス６を用いてＸ−Ｙ方向にステージ12を移動
させ、所望の測定点を照準線の中心に合わせる。さら
に、Ｚ位置検出器14およびステージ駆動機構13を作動さ
せ、下端位置に待機していたステージ12を上昇させ、被
測定物の測定部位の上端位置を所定位置に合わせる。
位置決めが完了したら、Ｘ線照射機構18により約45゜
の角度で被測定物の測定部位にＸ線を照射し、半導体検
出器10によって蛍光Ｘ線測定を一定時間行なう。正確の
データを得るためには、半導体検出器10の数え落とし率
を確認し、最高でも15％以内に抑えるようにＸ線照射機
構18のＸ線管の電流量および電圧を予め調整しておく。
所定時間の測定が完了したら、次にFP法モードを選択
し、コンピュータ９により前述したフローに基づき、測
定されたピークのそれぞれが登録元素のいずれであるか
を判定し、さらにエネルギー値の重なり補正、およびハ
ックグラウンド除去を行なう。
次いで、較正によって得られた標準試料のデータと対
比して各目的元素の一次含有率を算出し、この値が一定
値以上に達した目的元素のみを選択して、FP法によりこ
れら選択された目的元素の含有率をそれぞれ算出する。
さらに貴金属元素の含有率に応じて貴金属種を判定し、
各元素の含有率の測定結果および鑑定結果を出力する。
なお、他の測定点についても測定が必要であれば、再
びマウス６によりステージ12を移動させ、前記同様の操
作を繰り返せばよい。
一方、測定条件を大きく変えた場合および定期的に、
前記測定に先立って、スペクトル位置のずれを修正する
ためのエネルギー較正、および前記FP法算出式の変数較
正を行なう。
それには、エネルギー較正モードを選択したうえ、ス
テージ12を移動させ、ステージ12の端部に配置された前
記標準試料（例えば組成既知のAu−Ag−Cu合金）をＸ線
照射点に合わせて上記同様にスペクトルを得る。そして
標準試料中の元素（この場合Au,Ag,Cu）のピークのエネ
ルギー値を確認し、装置が記憶している各ピークのエネ
ルギー値を修正するとともに、標準試料のピークの強度
値とその元素の含有率を対比し、前記FP法算出式の各変
数を較正する。
なお、この装置で算出方法として上記FP法を主に用い
るのは、検量線法を用いると被測定物とほぼ同一の組成
を有する複数種の標準試料が必要なため、組成が多岐に
亙る装飾品に対応するには多数の標準試料系列が必要と
なり、コストがかかり過ぎるからである。ただしFP法で
も、Na〜Ｕまでの全元素のスペクトルを総合的に解析す
ると、データ処理に時間がかかり迅速性の点で問題があ
るうえ、処理効率を高めるためには装置のコストが増
す。そこで本発明では、前述のように貴金属品位鑑定に
必要な元素のスペクトルのみを解析し、処理時間の短縮
化を図っている。
一方、鑑定対象元素が明らかな試料を数多く分析する
場合には、マニュアルモードで標準試料を用いて装置の
較正（標準化）を行なった後、ルーチンモードを選択す
る。すると、前記FP法における各変数をマニュアルモー
ドでの較正により得られた値に固定し、これらを測定の
都度、算出する手間を省き、演算に要する時間の短縮が
図れる。
上述した装置および方法によれば、以下のように優れ
た効果が得られる。
蛍光Ｘ線分析法を用いた非破壊分析法であるから、
装飾品の価値を低減することがなく、複数の貴金属元素
の同時定量を短時間で行なうことができるうえ、操作が
簡単で被測定物の固定および測定位置の選定以外は全て
自動的に行なわれるため、熟練や専門知識が要らず、誰
にでも使用可能である。
貴金属合金を対象とする場合には被測定物の組成を
選ばず、組成不明の被測定物に対しても使用可能であ
る。
コリメータ20により、Ｘ線ビームの径を0.1〜5mmφ
に変更できるので、被測定物が小形で複雑な形状の場合
にはビーム径を小さくして分解能を向上する一方、被測
定物が比較的大きな水平面を有する場合にはビーム径を
太くして測定時間の短縮および正確度の向上を図ること
ができる。また、複数の合金からなる複合材の場合に
は、分解能を高めることにより各部における組成の違い
や、めっき物であるか否か等の情報も得られる。
試料位置確認モニタ11の拡大画像を見ながら、マウ
ス６を操作してステージ12をＸ−Ｙ方向に移動した後、
モニタ11では確認しにくいＺ方向の位置決めをＺ位置検
出器14により自動的に行なうので、測定点の正確な位置
決めが容易で、かつセット時間の短縮が図れる。
装置全体が一体的に組み立てられているため比較的
小形で、店頭など限られたスペースに置くことができ
る。
鑑定に必要な元素のスペクトルのみをFP法により処
理しているから、複雑な計算処理を軽減し、その分、装
置の簡略化および高速化を図ることができる。
ファンダメンタルパラメータ法によってスペクトル
の演算処理を行なうため、多数の標準試料や検量線が必
要なく、組成が未知の試料の分析が容易に行なえる。
測定された目的元素のピークの強度から求めた一次
含有率が一定値以上に達している目的元素のみを選択
し、前記演算処理を行なうので、被測定物の鑑定に不必
要な微量の混入元素を自動的に演算処理から省き、鑑定
に必要な主要元素の含有率のみを迅速に算出することが
可能で、演算処理速度が向上できるとともに、コンピュ
ーター９に要求される能力が比較的小さくてよい。
測定された各ピークのエネルギー値を登録元素のピ
ークエネルギー値のデータと比較し、測定された前記ピ
ークが登録元素のいずれであるかを判定し、これを目的
元素のピークとして、これらのピークの強度値にファン
ダメンタルパラメータ法を適用するため、目的元素と蛍
光Ｘ線スペクトルのエネルギー値が接近した、目的元素
と誤認しやすい元素を登録元素から省いておくことによ
り、元素種の誤認を防ぐことができ、誤った鑑定結果を
出力するおそれがない。
算出された目的元素の含有率と、予めコンピュータ
ーに登録されている貴金属種の元素含有率データとを、
コンピューターにより比較して貴金属種を判定するの
で、従来人間が行なっていた貴金属の鑑定を完全に自動
化することが可能で、信頼性の向上が図れる。
なお、上記実施例に示した装置は貴金属を対象として
いたが、同じ構成でその他の材料、例えば超電導材料、
セラミックス材料、各種金属および合金の判別用として
もよい。また、装置の細部は必要に応じて適宜変更して
よいのは勿論である。
「実験例」 次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証する。
（実験例１） 第１図ないし第４図の構成からなる装置を利用し、各
種組成からなる金インゴットの分析を行なった。また、
結果を化学分析法から得られた測定結果と対比させた。
なお、試料としてはK14〜K18の市販インゴットを用い
た。測定条件は以下の通りである。
Ｘ線管電圧:50kV Ｘ線管電流:5mA ターゲット:Mo コリメータ径:1.0mm 測定時間:100sec. その結果を第１表に示す。この結果から明らかなよう
に、本発明の装置および方法では化学分析と殆ど変わら
ない正確な測定値が迅速に得られた。
（実験例２） Ni基体にAgめっきしたうえ、さらにAuめっきしてなる
ネクタイピンを測定した。測定条件は前記実験例１と同
様である。一次Ｘ線の到達する測定深度は30μｍ程度だ
った。
測定の結果、Au:6.8％、Ag:34.4％、Ni:57.3％という
結果が得られ、めっき物であることが容易に判定でき
た。
（実験例３） 一方、組成が不明の各種装飾品を試料とし、本発明の
装置で分析を行なった。その分析結果および貴金属種の
鑑定結果を第８図ないし第16図に示す。なお、測定条件
は実験例１と同様である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる金属分析方法お
よび分析装置によれば、非破壊分析であるから装飾品の
価値を損ねることがなく、複数の貴金属元素の同時定量
を短時間で行なうことができるうえ、操作が簡単で被測
定物の固定および測定位置の選定以外は全て自動的に行
なわれるため、熟練や専門知識が要らず、誰にでも使用
可能である。また、貴金属合金を対象とする場合には、
被測定物の組成を選ばず、組成不明の被測定物に対して
も適用できる。
また、コリメータによりＸ線ビーム径を0.1〜5mmφに
変更できるので、被測定物が小形で複雑な形状の場合に
はビーム径を小さくして分解能を向上する一方、被測定
物が比較的大きな水平面を有する場合にはビーム径を太
くして測定時間の短縮および正確度の向上が図れるう
え、複数の合金からなる複合材の場合には、分解能を高
めて各部における組成の違いも判定できる。
また、位置確認モニタの画像を見ながら試料ステージ
をＸ−Ｙ方向に移動した後、モニタでは確認しにくいＺ
方向の位置決めをＺ位置検出器により自動的に行なうた
め、測定点の正確な位置決めが容易で、かつ作業時間の
短縮が図れる。
一方、ファンダメンタルパラメータ法によってスペク
トルの演算処理を行なうことにより、多数の標準試料や
検量線が必要なく、組成が未知の試料の分析を容易に行
なうことができる。
また、測定された目的元素のピークの強度から求めた
一次含有率が一定値以上に達している目的元素のみを選
択し、前記演算処理を行なうことにより、被測定物の鑑
定に不必要な微量の混入元素を自動的に演算処理から省
き、鑑定に必要な主要元素の含有率のみを迅速に算出す
ることができる。
また、測定された各ピークのエネルギー値を登録元素
のピークエネルギー値のデータと比較し、測定された前
記ピークが登録元素のいずれであるかを判定し、これを
目的元素のピークとして、これらのピークの強度値にフ
ァンダメンタルパラメータ法を適用する場合には、目的
元素と蛍光Ｘ線スペクトルのエネルギー値が接近した、
目的元素と誤認しやすい元素を登録元素から省いておく
ことにより、元素種の誤認を防ぐことができる。
さらに、算出された目的元素の含有率と、予めコンピ
ューターに登録されている貴金属種の元素含有率データ
とを、コンピューターにより比較して貴金属種を判定す
る場合には、従来人間が行なっていた貴金属の鑑定を完
全に自動化し、信頼性を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第３図は本発明に係わる金属分析装置の外
観を示し、第１図は正面図、第２図は右側面図、第３図
は平面図である。 また、第４図は同装置の構成を示すブロック図、第５図
および第６図は装置の動作の選択岐を示すフロー図、第
７図は装置の動作を示すフロー図、第８図ないし第16図
は本発明の実験例のスペクトルを示すグラフである。 １……装置本体、４……結果表示用ディスプレイ（出力
機器）、９……コンピュータ、10……半導体検出器、11
……試料位置確認モニタ、12……ステージ、13……ステ
ージ駆動機構（Ｘ−Ｙ駆動機構およびＺ位置調節機
構）、14……Ｚ位置検出器、18……Ｘ線照射機構、20…
…コリメータ、23……マルチチャンネルアナライザ（ス
ペクトル分析機構）、24……ビデオカメラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−292043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−124977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179641（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−87610（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−10057（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−20648（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 23/223 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) “螢光Ｘ線“＊［“キキンゾク”＋“ホ ウセキ”］＊”ゲンソ"

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ−Ｙ−Ｚ方向へ移動操作可能なステージ
    上で、Ｘ線照射点に測定点を一致させた状態で被測定物
    を支持するとともに、コリメータで0.1〜5mmφに収束し
    たＸ線ビームを前記測定点に照射し、発生した蛍光Ｘ線
    を半導体検出器で検出し、得られたスペクトルのうち目
    的元素に対応するピークの強度値のみを限定して分析
    し、前記目的元素に対応するピークの強度値を、コンピ
    ューターを用いてファンダメンタルパラメータ法によっ
    て演算処理し、このファンダメンタルパラメータ法によ
    り演算処理する過程で、測定された前記目的元素のピー
    クの強度からこれら目的元素の一次含有率を算出し、こ
    の一次含有率が予め決定されている一定値以上に達して
    いる目的元素を選択し、これら選択された目的元素につ
    いてのみファンダメンタルパラメータ法による演算処理
    を行なって、前記測定点における各目的元素の含有率を
    算出することを特徴とする金属分析方法。
  2. 【請求項２】測定されたスペクトル中の各ピークのエネ
    ルギー値を、予め前記コンピューターに登録されている
    登録元素のピークエネルギー値のデータと比較すること
    により、測定された前記ピークが登録元素のいずれであ
    るかを判定し、これを目的元素のピークとして、これら
    のピークの強度値を用いてファンダメンタルパラメータ
    法により含有率を算出することを特徴とする請求項１記
    載の金属分析方法。
  3. 【請求項３】前記登録元素は、Au,Ag,Cu,Ni,Zn,Pt,Pd,R
    h,Co,Fe,Cd,Re,In,Cr,Ir,Pbから選択された数種または
    全種であることを特徴とする請求項２記載の金属分析方
    法。
  4. 【請求項４】算出された前記目的元素の含有率と、予め
    コンピューターに登録されている貴金属種の元素含有率
    データとを、前記コンピューターにより比較し、前記試
    料の貴金属種を判定することを特徴とする請求項１、２
    または３記載の金属分析方法。
  5. 【請求項５】被測定物を支持しＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可
    能なステージと、このステージをＸ−Ｙ方向に移動させ
    るＸ−Ｙ駆動機構と、前記ステージ上の被測定物とＸ線
    照射点の相対位置を表示するモニタと、被測定物のＺ方
    向位置を検出するＺ位置検出器と、このＺ位置検出器か
    らの信号に基づきステージを昇降させるＺ位置調節機構
    と、Ｘ線ビームを0.1〜5mmφに収束させるコリメータを
    備えＸ線照射点にＸ線ビームを照射するＸ線照射機構
    と、被測定物から発生する蛍光Ｘ線を検出する半導体検
    出器と、この半導体検出器からの信号に基づき目的元素
    の含有率を算出するコンピューターと、算出結果を出力
    する出力機器とを具備し、 前記コンピューターは、前記半導体検出器からのスペク
    トル信号のうち前記目的元素のピークの強度値のみをフ
    ァンダメンタルパラメータ法によって演算処理し、さら
    に、前記ファンダメンタルパラメータ法により演算処理
    する過程で、測定された前記目的元素のピークの強度値
    からこれら目的元素の一次含有率を算出し、この一次含
    有率が予め決定されている一定値以上に達している目的
    元素を選択し、これら選択された目的元素についてのみ
    ファンダメンタルパラメータ法による演算処理を行な
    い、これら各目的元素の含有率を算出するようにプログ
    ラムされていることを特徴とする金属分析装置。
  6. 【請求項６】前記コンピューターはさらに、測定された
    スペクトル中の各ピークのエネルギー値を、予め登録さ
    れている登録元素のピークエネルギー値のデータと比較
    することにより、測定された前記ピークが登録元素のい
    ずれであるかを判定し、これを目的元素のピークとし
    て、これらのピークの強度値を用いてファンダメンタル
    パラメータ法により含有率を算出するようにプログラム
    されていることを特徴とする請求項５記載の金属分析装
    置。
  7. 【請求項７】前記コンピューターには、前記登録元素と
    して、Au,Ag,Cu,Ni,Zn,Pt,Pd,Rh,Co,Fe,Cd,Re,In,Cr,I
    r,Pbから選択された数種または全種のピークエネルギー
    値が登録されていることを特徴とする請求項６記載の金
    属分析装置。
  8. 【請求項８】前記コンピューターはさらに、算出された
    前記各目的元素の含有率と、予めコンピューターに登録
    されている貴金属種の元素含有率データとを比較し、前
    記試料の貴金属種を判定するようにプログラムされてい
    ることを特徴とする請求項５、６または７記載の金属分
    析装置。
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