JP4287073B2 - ガラスビードの希釈率の算出装置およびプログラムならびに前記算出装置を有するｘ線分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料をガラスビード化するガラスビード法によるＸ線分析において必要な、ガラスビードを構成する調剤の組成と、ガラスビードによる試料の希釈率とを、調剤および試料の秤量値から自動的に計算できる算出装置、および前記希釈率をコンピュータで算出させるためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスビード法では、鉱石や窯業材料等の粉末試料を、Ｌｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ やＮａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ 等の融剤、および必要な場合はＬｉＮＯ₃ やＬｉＢＯ₂ 等の酸化促進剤等をるつぼに入れて加熱し、アルカリ溶解してガラス状にしたのち冷却固化し、得られたガラスビードのるつぼ内底面によって形成された平滑面を、そのまま分析面として用いている。
【０００３】
蛍光Ｘ線分析において、Ｘ線強度から元素濃度を算出するＦＰ（ファンダメンタルパラメータ）法では、前記ガラス化した最終調剤を構成している各元素のモル比と、ガラスビード中の試料とガラスビードの重量比である希釈率とをＸ線分析装置に登録しておく必要があるが、最終調剤の構成は、調剤に含まれる融剤および酸化促進剤の種類とその重量の他、酸化促進剤の加熱時の酸化反応による揮散分、および空気中からの吸収分等を考慮しなければならないので、化学反応式の知識が必要である。また、最終調剤を構成する各元素のモル比計算は、煩雑で誤り易いため、計算に長時間を必要とする。さらに、各融剤と酸化促進剤、および試料の重量を、予め定めた値となるように採取するのは極めて困難であるため、ガラスビードを作製するたびに上記モル比計算を行う必要がある等、ガラスビード法においては、最終調剤を構成する各元素のモル比計算と、希釈率の計算が大きな負担になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記課題の解決を目的としてなされたもので、試料の秤量値と、融剤の種類（化学式）と秤量値、および添加した酸化促進剤の種類（化学式）と秤量値を入力するだけで、調剤の組成および試料の希釈率を計算できる算出装置、および前記計算をコンピュータに行わせるためのプログラムを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る算出装置は、試料と、融剤および酸化促進剤のうち少なくとも融剤とを混合して作製されるＸ線分析用ガラスビードにおける希釈率を算出する装置であって、複数種類の融剤および酸化促進剤を含む調剤の組成を記憶する第１記憶手段と、前記調剤の種類、計量された調剤の秤量値および試料の重量を入力する入力手段と、入力された前記調剤の種類、調剤の秤量値および試料の重量と、記憶された調剤の組成とに基づき、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する演算手段とを備えたものである。上記構成によれば、演算手段は、入力された調剤の組成を第１記憶手段から読み出し、入力された調剤の秤量値および試料の重量からガラスビード状態における試料の希釈率と、ガラスビードを形成している最終調剤の各元素のモル比を算出する。したがって、複雑なモル計算を行う労力が省けるとともに、Ｘ線分析結果の信頼性も向上する。
【０００６】
本発明では、さらに、複数の調剤を混合した場合の化学反応による元素の増減を記憶する第２の記憶手段を備え、前記演算手段は、記憶された前記元素の増減も加えて、試料の希釈率と、調剤の組成を算出する。上記構成によれば、ガラスビードを形成している酸化促進剤の酸化反応による元素の増減も加味されるので、より正確な試料の希釈率と調剤の組成が算出される。
【０００７】
本発明に係るプログラムは、試料と、融剤および酸化促進剤のうち少なくとも融剤とを混合して作製されるＸ線分析用ガラスビードにおける希釈率を算出させるもので、コンピュータを、複数種類の融剤および酸化促進剤を含む調剤の組成を記憶する第１の記憶手段として、前記調剤の種類、計量された調剤の秤量値および試料の重量を入力する入力手段として、さらに入力された前記調剤の種類、調剤の秤量値および試料の重量と、記憶された調剤の組成とに基づき、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する演算手段として機能させるためのプログラムである。上記構成によれば、コンピュータは、第１の記憶手段に複数種類の融剤および酸化促進剤を含む調剤の組成を記憶しておき、演算手段は、入力手段から入力された調剤の組成を第１の記憶手段から読み出し、前記入力手段から入力された試料の重量および調剤の秤量値から、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する。したがって、複雑なモル計算を行う労力が省けるとともに、Ｘ線分析結果の信頼性も向上する。
【０００８】
本発明のプログラムは、さらに、コンピュータに、複数の調剤を混合した場合の化学反応による元素の増減を記憶する第２記憶手段として機能させ、かつ、前記演算手段に、前記第２記憶手段に記憶された前記元素の増減も加えて算出させるためのＸ線分析用ガラスビードの希釈率の算出プログラムである。上記構成によれば、コンピュータは、第２記憶手段に複数の調剤を混合した場合の化学反応による元素の増減を記憶しておき、演算手段は、入力手段から入力された複数の調剤を混合した場合の前記第２記憶手段に記憶された元素の増減も加えて、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する。したがって、より正確な試料の希釈率および調剤の組成が算出される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１を参照して説明する。図１において、コンピュータ１は、第１記憶手段２に、予め種類別の融剤ａ1〜ａnの組成（化学式）データと、酸化促進剤の種類別の組成データ（化学式）ｂ1〜ｂnを記憶している。他方、第２記憶手段４には、予め融剤ａ1〜ａnと酸化促進剤ｂ1〜ｂnの組合せによってガラスビード作成時の酸化反応による元素の増減データ（化学式と各元素のモル比）を記憶している。演算手段５は、入力手段３から入力された試料の秤量値Ｘ、融剤の種類ａiとその秤量値Ｙおよび酸化促進剤の種類ｂiとその秤量値Ｚ、第１記憶手段２から読み出した融剤ａiの化学式および第２記憶手段４から読み出した酸化促進剤の種類ｂiから、希釈率等の算出プログラム６に基づいてガラスビード中の試料の希釈率、およびガラスビードに含まれる最終調剤を構成する各元素のモル比とを算出して、蛍光Ｘ線分析装置のようなＸ線分析装置１０に出力するように構成されている。
【００１０】
以下、鉄鉱石のような粉末試料０．４ｇ、融剤にＬｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ を４ｇ、酸化促進剤にＬｉＮＯ₃ を１ｇを用いてＸ線分析用ガラスビードを作成した場合の、演算手段５における演算内容を説明する。
ガラスビード法では、粉末酸化物試料と融剤（例えばＬｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ ）とを一定量比でるつぼに入れ、１０００〜１３００℃内の一定温度でアルカリ溶解し、これを冷却してガラス状の試料を作成する。このとき、試料とＬｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ の成分はそのままガラスビード中に移行するから、ガラスビードを形成する最終調剤中のＬｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ の各元素のモル比は、
Ｌｉの原子量を ６．９４
Ｂの原子量を １０．８１
Ｎの原子量を １４．０１
Ｏの原子量を １６．００
とすると、
Ｌｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ の分子量は、
6.94×2 ＋10.81 ×4 ＋16.00 ×7 ＝169.12 ……（１）
であるから、４グラムのＬｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ は
４／169.12＝４×0.005913＝0.023652モル ……（２）
である。
【００１１】
また、ＬｉＮＯ₃ の分子量は、
Ｎの原子量を １４．０１
とすると、
6.94＋14.01＋16.00×3 ＝68.95 ……（３）
であるから、１グラムのＬｉＮＯ₃ は、
１／68.95 ＝0.01450 モル ……（４）
となる。
【００１２】
しかし、酸化促進剤のＬｉＮＯ₃ は、アルカリ溶解時に下記（５）式のように熱分解してＮＯ₂ とＯ₂ は飛散し、Ｌｉ₂ Ｏのみが最終調剤中に移行する。
Ａ×ＬｉＮＯ₃ →Ｃ×Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｄ×ＮＯ₂ ↑＋Ｂ×Ｏ₂ ↑ ……（５）
上記各係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの関係は、
Ｌｉについて Ａ＝２Ｃ ……（６）
Ｎについて Ａ＝Ｄ ……（７）
Ｏについて ３Ａ＝Ｃ＋２Ｄ＋２Ｂ ……（８）
であるから、上記（６）〜（８）式により、
Ａ＝４，Ｂ＝１，Ｃ＝２，Ｄ＝４となる。したがって、
４ＬｉＮＯ₃ ＝２Ｌｉ₂ Ｏ＋４ＮＯ₂ ＋Ｏ₂
となり、仮にＡを１モルとするならば、
Ａ＝１，Ｃ＝０．５、Ｄ＝１であるから、上記（５）式は下記（９）式となる。
ＬｉＮＯ₃ →０．５Ｌｉ₂ Ｏ（＋ＮＯ₂ ＋０．２５Ｏ₂ ）↑ ……（９）
したがって、１モルのＬｉＮＯ₃ は、０．５モルのＬｉ₂ Ｏとなって、融剤と酸化促進剤を含む最終調剤中に残る。
【００１３】
ガラスビード中の最終調剤を構成する各元素のモル比は、上記（２），（４），（９）式から、
Ｌｉ＝2×0.023652＋2×0.5×0.01450＝0.047304＋0.01450 ＝0.06180
Ｂ＝4×0.023652＝0.09461
Ｏ＝7×0.023652＋0.5×0.01450 ＝0.165564＋0.00725 ＝0.1728
となるので、最終調剤を構成する各元素のモル比は、
Ｌｉ（6.180）Ｂ（9.461 ）Ｏ（17.28 ） ……（１０）
となる。
上記（１）〜（１０）式の演算はプログラム６に基づいて演算手段５により行われ、上記（１０）式の結果がコンピュータ１からＸ線分析装置１０に出力される。
【００１４】
また、ガラスビードに含まれている試料の希釈率は、試料と融剤（Ｌｉ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ ）はそのままガラスビード中に含まれ、酸化促進剤（ＬｉＮＯ₃ ）は、前記（９）式から１モルのＬｉＮＯ₃ が０．５モルのＬｉ₂ Ｏになってガラスビード中に含まれる。したがって、１グラムのＬｉＮＯ₃ が熱分解してガラスビードに含まれるＬｉ₂ Ｏの重量は、Ｌｉ₂ Ｏの分子量を、
2×6.941＋16.00＝29.88 ……（１１）
とすると、
0.5×0.01450×29.88 ＝0.21663 グラム ……（１２）
となるので、ガラスビードを組成する最終調剤の重量は
4＋0.2166＝4.2166 グラム ……（１３）
となり、試料０．４グラムとの比は、
0.4 ：（4＋0.2166）＝ 1：10.5415 ……（１４）
であるから、希釈率は、10.54 となる。
【００１５】
この演算はプログラム６に基づいて演算手段５により行われ、（１０）式で表される調剤の組成と（１４）式で表される希釈率が、Ｘ線分析装置１０に出力される。Ｘ線分析装置１０はガラスビードに１次Ｘ線を照射し、ガラスビードから発生する蛍光Ｘ線の強度を検出して元素の濃度を求める。その際、上記調剤の組成に基づいて妨害線の強度を推測するとともに、上記希釈率を考慮して元素の濃度を求める。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のガラスビードの希釈率等の算出装置またはプログラムによれば、入力手段から試料の秤量値、融剤の種類と秤量値および酸化促進剤の種類と秤量値を入力するだけで、演算手段により、希釈率等の算出プログラムに基づいて、ガラスビードの希釈率およびガラスビードを組成している最終調剤の各元素のモル比を自動的に算出するので、複雑なモル計算を行う労力が省けるとともに、Ｘ線分析結果の信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラスビードの希釈率等の算出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…コンピュータ、２…第１記憶手段、３…入力手段、４…第２記憶手段、５…演算手段、６…希釈率等の算出プログラム、１０…Ｘ線分析装置

Claims (3)

1. 試料と、融剤および酸化促進剤のうち少なくとも融剤とを混合して作製されるＸ線分析用ガラスビードにおける希釈率を算出する装置であって、
   複数種類の融剤および酸化促進剤を含む調剤の組成を記憶する第１記憶手段と、
   前記調剤の種類、計量された調剤の秤量値および試料の重量を入力する入力手段と、
   入力された前記調剤の種類、調剤の秤量値および試料の重量と、記憶された調剤の組成とに基づき、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する演算手段と、
   複数の調剤を混合した場合の化学反応による元素の増減を記憶する第２の記憶手段とを備え、
   前記演算手段は、記憶された前記元素の増減も加えて算出を行うガラスビードの希釈率の算出装置。
2. 試料と、融剤および酸化促進剤のうち少なくとも融剤とを混合して作製されるＸ線分析用ガラスビードにおける希釈率を算出させるためにコンピュータを、
   複数種類の融剤および酸化促進剤を含む調剤の組成を記憶する第１の記憶手段、
   前記調剤の種類、計量された調剤の秤量値および試料の重量を入力する入力手段、
   入力された前記調剤の種類、調剤の秤量値および試料の重量と、記憶された調剤の組成とに基づき、ガラスビード状態における試料の希釈率および調剤の組成を算出する演算手段、および
   複数の調剤を混合した場合の化学反応による元素の増減を記憶する第２記憶手段、として機能させ、かつ、前記演算手段に、前記第２記憶手段に記憶された元素の増減も加えて算出させるためのプログラム。
3. 請求項１に記載のガラスビードの希釈率の算出装置を有するＸ線分析装置。

Images