JP5553300B2 - X-ray fluorescence inspection apparatus and fluorescence x-ray inspection method - Google Patents

X-ray fluorescence inspection apparatus and fluorescence x-ray inspection method Download PDF

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Description

本発明は、被検体に含まれる異物を検出する蛍光X線検査装置及び蛍光X線検査方法に関する。   The present invention relates to a fluorescent X-ray inspection apparatus and a fluorescent X-ray inspection method for detecting a foreign substance contained in a subject.

近年、環境問題やエネルギー問題から、リチウムイオン電池等の二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)やマンガン酸リチウム(LiMn2O4)等の正極活物質をバインダーと共に集電体にペーストした正極と、グラファイト等の負極と、多孔質のポリエチレン膜等のセパレータと、非水電解質とを電池容器に収容して製造される。ところが、正極活物質以外の異物(金属粒子)が正極に混入すると、異物がセパレータを突き破って短絡するという問題が生じる。例えば、異物に鉄が含まれる場合は、エージングでこれを除去しづらく、起電力がばらつく原因にもなるので、微小なサイズの異物でも検出して除去する必要がある。   In recent years, secondary batteries such as lithium ion batteries have attracted attention due to environmental problems and energy problems. Lithium ion secondary batteries include, for example, a positive electrode in which a positive electrode active material such as lithium cobaltate (LiCoO2) or lithium manganate (LiMn2O4) is pasted on a current collector together with a binder, a negative electrode such as graphite, and a porous polyethylene film. The separator and the non-aqueous electrolyte are housed in a battery container. However, when foreign matter (metal particles) other than the positive electrode active material is mixed into the positive electrode, there arises a problem that the foreign matter breaks through the separator and short-circuits. For example, if the foreign matter contains iron, it is difficult to remove it by aging, and the electromotive force varies, so it is necessary to detect and remove even a small foreign matter.

そこで、正極の一面にX線を照射し、得られた透過像から異物の有無を判定する技術が開示されている(特許文献1)。
又、正極の一面にX線を照射し、正極の上下面から放出される蛍光X線をそれぞれ積算して検出することで、充分な検出強度を得る技術が開示されている(特許文献2)。
Therefore, a technique for irradiating one surface of the positive electrode with X-rays and determining the presence or absence of foreign matter from the obtained transmission image is disclosed (Patent Document 1).
Further, a technique for obtaining sufficient detection intensity by irradiating one surface of the positive electrode with X-rays and integrating and detecting the fluorescent X-rays emitted from the upper and lower surfaces of the positive electrode is disclosed (Patent Document 2). .

特開2006-179424号公報JP 2006-179424 A 特開2003-14670号公報(0025、実施例)JP 2003-14670 A (0025, Examples)

しかしながら、特許文献1記載の技術は、透過方式の異物検査であり、電池の品質低下につながる元素を含む異物を選択的に検出することが困難である。又、特許文献2記載の技術の場合、X線源(Rh/Crターゲット管)のエネルギーが広範囲にわたっているため、正極の構成元素であるコバルト酸リチウム中のCoと、異物であるFeとが共に光電効果を生じる。そのため、Coの蛍光X線スペクトルの裾がFeの蛍光X線スペクトルに干渉し、異物(Fe)の検出感度が充分に得られない。検出感度が充分でないと検出に多くの時間が掛かり、電池の生産性が低下する。   However, the technique described in Patent Document 1 is a transmission-type foreign matter inspection, and it is difficult to selectively detect foreign matter including an element that leads to deterioration in battery quality. In the case of the technique described in Patent Document 2, since the energy of the X-ray source (Rh / Cr target tube) is in a wide range, both Co in lithium cobaltate, which is a constituent element of the positive electrode, and Fe, which is a foreign substance, are both present. A photoelectric effect is produced. Therefore, the tail of the fluorescent X-ray spectrum of Co interferes with the fluorescent X-ray spectrum of Fe, and the detection sensitivity of foreign matter (Fe) cannot be sufficiently obtained. If the detection sensitivity is not sufficient, the detection takes a lot of time, and the productivity of the battery decreases.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、特定の元素を含む異物を選択的に検出することが可能であり、被検体を移動させながら異物を検出できる蛍光X線検査装置及び蛍光X線検査方法の提供を目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and can detect a foreign substance containing a specific element selectively, and can detect the foreign substance while moving the subject. It is another object of the present invention to provide a fluorescent X-ray inspection method.

上記の目的を達成するために、本発明の蛍光X線検査装置は、移動する被検体に含まれる異物を検出し、かつ前記被検体を構成する1つの元素の原子番号が前記異物を構成する1つの元素の原子番号より大きい場合に適用され、前記被検体に1次放射線を照射する放射線源と、前記1次放射線の照射によって前記異物を構成する1つの元素から放出される蛍光X線を検出する検出器とを備え、前記被検体を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE1、前記異物を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE2としたとき、前記1次放射線がエネルギーピークEPを持ち、E2<EP<E1であることを特徴とする。
このようにすると、被検体(試料)を構成する元素の光電効果が抑制され、検出ノイズとなる蛍光X線の発生が抑制されるので、異物の検出感度が向上する。又、1次放射線のエネルギーはE2を超えるため、異物の光電効果を有効に起こさせることができる。このようにして良好な感度の異物検出が行えるため、測定時間が短くて済む。以上のことから、従来は難しかった移動する被検体に含まれる異物の検出が可能になる。
In order to achieve the above object, the fluorescent X-ray inspection apparatus of the present invention detects a foreign substance contained in a moving subject, and an atomic number of one element constituting the subject constitutes the foreign substance. Applied when the atomic number of one element is greater, a radiation source that irradiates the subject with primary radiation, and fluorescent X-rays emitted from one element that constitutes the foreign matter by the irradiation of the primary radiation The primary radiation when the energy of the K absorption edge of one element constituting the subject is E1, and the energy of the K absorption edge of one element constituting the foreign substance is E2. Has an energy peak EP, and E2 <EP <E1.
In this way, the photoelectric effect of the elements constituting the subject (sample) is suppressed, and the generation of fluorescent X-rays serving as detection noise is suppressed, so that the foreign substance detection sensitivity is improved. Moreover, since the energy of primary radiation exceeds E2, the photoelectric effect of a foreign material can be caused effectively. In this way, foreign matter detection with good sensitivity can be performed, so that the measurement time can be shortened. From the above, it becomes possible to detect a foreign substance contained in a moving subject that has been difficult in the past.

前記検出器で検出した蛍光X線の計数率を出力するレートメーターと、前記計数率が閾値を越えたときに異物が存在したと判断する信号処理手段とをさらに備えてもよい。
前記信号処理手段は、前記計数率が前記閾値を越えた時間が一定時間以上であったときに、異物が存在したと判断してもよい。
The apparatus may further include a rate meter that outputs a count rate of the fluorescent X-rays detected by the detector, and a signal processing unit that determines that a foreign substance is present when the count rate exceeds a threshold value.
The signal processing means may determine that there is a foreign object when the time when the count rate exceeds the threshold is a predetermined time or more.

前記異物と前記被検体を構成する元素とを含む複数の元素のK吸収端およびKα蛍光X線のエネルギーと、前記放射線源に対応付けた前記一次放射線の前記エネルギーピークEPとを記憶する記憶手段と、前記被検体を構成する1つの元素と前記異物を構成する1つの元素が指定されると、E2<EP<E1の関係を満たす前記放射線源を前記記憶手段から読出す読出し手段と、前記読出し手段によって読出された前記放射線源を表示する表示手段を備えると好ましい。
このようにすると、指定された被検体と異物に対応してE2<EP<E1の関係を満たす放射線源を表示するので、オペレータは適切な放射線源を選択して測定を行うことができる。
Storage means for storing energy of K absorption edges and Kα fluorescence X-rays of a plurality of elements including the foreign matter and the elements constituting the subject, and the energy peak EP of the primary radiation associated with the radiation source And reading means for reading out the radiation source satisfying the relationship of E2 <EP <E1 from the storage means when one element constituting the subject and one element constituting the foreign substance are designated, It is preferable to provide display means for displaying the radiation source read by the reading means.
In this way, since the radiation source satisfying the relationship of E2 <EP <E1 corresponding to the designated subject and foreign matter is displayed, the operator can select an appropriate radiation source and perform measurement.

前記被検体を構成する元素がCoであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がFeであり、前記1次放射線はNiの特性X線を含むのが好ましい。
前記被検体を構成する元素がMnであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がCrであり、前記1次放射線はFeの特性X線を含むのが好ましい。
前記被検体を構成する元素がMnであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がCrであり、前記放射線源が放射性同位元素である181W又は57Coを用いるのが好ましい。
Preferably, the element constituting the subject is Co, and one element constituting the foreign substance is Fe, and the primary radiation includes characteristic X-rays of Ni.
It is preferable that the element constituting the specimen is Mn, one element constituting the foreign matter is Cr, and the primary radiation includes Fe characteristic X-rays.
It is preferable to use 181 W or 57 Co in which the element constituting the specimen is Mn, one element constituting the foreign substance is Cr, and the radiation source is a radioisotope.

本発明の蛍光X線検査方法は、移動する被検体に含まれる異物を検出し、かつ前記被検体を構成する1つの元素の原子番号が前記異物を構成する1つの元素の原子番号より大きい場合に適用され、前記被検体を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE1、前記異物を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE2としたとき、エネルギーピークEPを持ち、E2<EP<E1である1次放射線を前記被検体に照射する過程と、前記1次放射線の照射によって前記異物を構成する1つの元素から放出される蛍光X線を検出する過程とを有する。   The fluorescent X-ray inspection method of the present invention detects a foreign matter contained in a moving subject, and the atomic number of one element constituting the subject is larger than the atomic number of one element constituting the foreign matter When the energy at the K absorption edge of one element constituting the object is E1, and the energy at the K absorption edge of one element constituting the foreign substance is E2, the energy peak EP is given, and E2 < A process of irradiating the subject with primary radiation satisfying EP <E1, and a process of detecting fluorescent X-rays emitted from one element constituting the foreign substance by the irradiation of the primary radiation.

本発明によれば、特定の元素を含む異物を選択的に検出することが可能であり、被検体を移動させながら異物を検出できる。   According to the present invention, it is possible to selectively detect a foreign substance containing a specific element, and the foreign object can be detected while moving the subject.

本発明の実施形態に係る蛍光X線分析装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fluorescent X-ray analyzer according to an embodiment of the present invention. 被検体を構成する一元素(Co)と異物(Fe)の、質量吸収係数とエネルギーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass absorption coefficient of one element (Co) and foreign material (Fe) which comprise a test object, and energy. 本発明の蛍光X線検査装置による蛍光X線スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescent X ray spectrum by the fluorescent X ray inspection apparatus of this invention. 従来の蛍光X線検査装置による蛍光X線スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the fluorescence X-ray spectrum by the conventional fluorescence X-ray inspection apparatus. 被検体を構成する一元素(Mn)と異物(Cr)の、質量吸収係数とエネルギーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mass absorption coefficient and energy of one element (Mn) and the foreign material (Cr) constituting the object. 記憶手段に記憶された元素テーブルのデータ構成を示す図である。It is a figure which shows the data structure of the element table memorize | stored in the memory | storage means. 記憶手段に記憶された放射線源テーブルのデータ構成を示す図である。It is a figure which shows the data structure of the radiation source table memorize | stored in the memory | storage means. CPUによる放射線源10の表示処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the display process of the radiation source 10 by CPU. 検出器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a detector. 検出器の別の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of a detector. 計数率が閾値を越えたときに異物が存在したと判断する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of judging that the foreign material existed when the count rate exceeded the threshold value. 1次放射線や蛍光X線が被検体を通過する行程を示す図である。It is a figure which shows the process through which a primary radiation and fluorescent X-ray pass a subject.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態に係る蛍光X線検査装置1の構成を示すブロック図である。蛍光X線検査装置1は、放射線源10と、蛍光X線を検出する検出器12と、検出器12で検出した蛍光X線の計数率を出力するレートメーター14と、パーソナルコンピュータ20とを備えている。放射線源10からの1次放射線は、レンズ10Aで集光された後、搬送装置(コンベア200)上に載置されてL方向に移動する被検体(Liイオン電池の正極板)100に照射される。又、検出器12は、検出器電源12Aから電源供給を受け、1次放射線の照射によって被検体100(及び被検体中の異物110)から放出される蛍光X線を検出し、レートメーター14へ出力する。レートメーター14は、検出された蛍光X線を、単位時間当たりのカウント数(計数率)としてアナログ出力する。
放射線源10としては、ターゲットを有するX線管(球)や、所定の放射性同位元素を利用した照射装置を一次放射線源として用いることができる。レンズ10Aは、放射線源10から拡散した放射線を集光して密度を高めるものであり、キャピラリやクリスタルを用いることができる。検出器12については後述する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fluorescent X-ray inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The fluorescent X-ray inspection apparatus 1 includes a radiation source 10, a detector 12 that detects fluorescent X-rays, a rate meter 14 that outputs a count rate of fluorescent X-rays detected by the detector 12, and a personal computer 20. ing. The primary radiation from the radiation source 10 is collected by the lens 10 </ b> A, and then irradiated to the subject (the positive electrode plate of the Li ion battery) 100 that is placed on the transport device (conveyor 200) and moves in the L direction. The The detector 12 receives power from the detector power supply 12A, detects fluorescent X-rays emitted from the subject 100 (and the foreign matter 110 in the subject) by the irradiation of primary radiation, and supplies the rate meter 14 with the detection result. Output. The rate meter 14 analogly outputs the detected fluorescent X-rays as a count number (count rate) per unit time.
As the radiation source 10, an X-ray tube (sphere) having a target or an irradiation apparatus using a predetermined radioisotope can be used as a primary radiation source. The lens 10A collects the radiation diffused from the radiation source 10 to increase the density, and a capillary or a crystal can be used. The detector 12 will be described later.

パーソナルコンピュータ20は、全体を制御するCPU(中央演算処理装置)22、RAM及びROM23、ハードディスク等からなる記憶手段24、入力手段(キーボード)26、表示手段(モニタ)28、及び図示しない信号入出力部、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、クロック等を備え、ROM23等に予め格納されたプログラムがCPU22により実行される。
又、後述するように、パーソナルコンピュータ20(CPU22)は、測定に適した放射線源の種類を記憶手段24から読出し、その放射線源の種類等をモニタ28に表示させると共に、レートメーター14から出力される計数率を取得し、所定の閾値を超えたか否かを判断する。従って、CPU22が特許請求の範囲の、「読出し手段」、「表示手段」、「信号処理手段」に相当する。
The personal computer 20 includes a CPU (central processing unit) 22 that controls the whole, a RAM and ROM 23, a storage means 24 including a hard disk, an input means (keyboard) 26, a display means (monitor) 28, and a signal input / output (not shown). Section, an A / D converter, a D / A converter, a clock, and the like, and a program stored in advance in the ROM 23 or the like is executed by the CPU 22.
As will be described later, the personal computer 20 (CPU 22) reads the radiation source type suitable for the measurement from the storage means 24, displays the radiation source type on the monitor 28, and is output from the rate meter 14. The counting rate is acquired, and it is determined whether or not a predetermined threshold is exceeded. Therefore, the CPU 22 corresponds to “reading means”, “display means”, and “signal processing means” in the claims.

次に、図2を参照して、本発明の特徴部分について説明する。図2は、被検体を構成する一元素(Co)と異物(Fe)の、質量吸収係数とエネルギーとの関係を示す図である。図2において、CoはFeより原子番号が1大きい。
なお、以下の説明では、被検体100がコバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質を集電体にペーストした正極板であり、異物110が主にFeである場合を例とする。このとき、被検体100の主成分は、Li、Co、及びO(酸素)であるが、蛍光X線分析においてFe(異物)の検出に悪影響を及ぼす(検出ノイズとなる)元素は、原子番号がFeより1大きいCoとなる。
Next, the features of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the mass absorption coefficient and energy of one element (Co) and foreign matter (Fe) constituting the specimen. In FIG. 2, Co has an atomic number one larger than Fe.
In the following description, the sample 100 is a positive electrode plate in which a positive electrode active material made of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is pasted on a current collector, and the foreign material 110 is mainly Fe. At this time, the main components of the subject 100 are Li, Co, and O (oxygen), but the element that adversely affects the detection of Fe (foreign matter) in the fluorescent X-ray analysis (becomes detection noise) has an atomic number. Co becomes one larger than Fe.

図2において、各元素の質量吸収係数は、1次放射線のエネルギーが吸収端とよばれる元素特有の値以上になったところで急激に増加し、1次放射線の透過率が低下することは既知である。例えば、Feの場合、エネルギーがE2未満では質量吸収係数が小さいが、エネルギーがE2になると急激に質量吸収係数が急激に増加し、エネルギーがE2を超えると少しずつ減衰する。これは、エネルギーE2以上でFe原子のK殻の光電効果が起こるからである。従って、エネルギーE2以上では、Fe原子のK殻に光電効果が起こって蛍光X線を発生する。一方、エネルギーE2未満であれば、Fe原子のK殻に光電効果が起こらず、1次放射線の透過率が低下しないと共に蛍光X線を発しない。Coの場合も同様であり、エネルギーE1以上では、Co原子のK殻に光電効果が起こって蛍光X線を発生する。   In FIG. 2, it is known that the mass absorption coefficient of each element rapidly increases when the energy of primary radiation becomes equal to or higher than the element-specific value called absorption edge, and the transmittance of primary radiation decreases. is there. For example, in the case of Fe, when the energy is less than E2, the mass absorption coefficient is small, but when the energy becomes E2, the mass absorption coefficient increases rapidly, and when the energy exceeds E2, the mass absorption coefficient is attenuated little by little. This is because the K shell photoelectric effect of Fe atoms occurs at energy E2 or higher. Therefore, at energy E2 or higher, a photoelectric effect occurs in the K shell of Fe atoms, and fluorescent X-rays are generated. On the other hand, if the energy is less than E2, the photoelectric effect does not occur in the K shell of Fe atoms, the transmittance of primary radiation does not decrease, and no fluorescent X-rays are emitted. The same applies to Co. When the energy is E1 or higher, a photoelectric effect occurs in the K shell of the Co atom, and fluorescent X-rays are generated.

ここで、上記したように、被検体の構成元素のうち、異物(Fe)の検出に悪影響を及ぼす元素は原子番号27のCoであり、そのK吸収端のエネルギーE1は7.709keVである。また異物を構成する元素の1つであり検出の対象元素をFe(原子番号26)とすると、FeのK吸収端のエネルギーE2は7.112keVである。また、放射線源にNiターゲットのX線管球を選択すると、Niの特性X線であるKα線のエネルギーピークEPは7.478keVである。
従って、E2<EP<E1となるように放射線源を設定(選択)することで、E2<EPであるために検出対象元素(異物)の光電効果が有効に引き起こされ、異物(Fe)から効果的にFe-Kα線が発生して検出感度が上がる。また、EP<E1であるためにCoに光電効果は起こらず、従って異物のFe−Kα線に干渉を及ぼすCo由来の蛍光X線の発生が抑えられるため、Feの検出感度が上がる。そして、検出感度が上がる事により、被検体を移動させながら行う迅速な異物検出が可能になる。
以上のことから、従来の蛍光X線装置に比べて測定時間が短く、検出感度も向上するため、従来は難しかった移動する被検体に含まれる異物の検出が可能になる。一方従来の蛍光X線装置の場合、放射線源からの一次放射線には、E1とE2に挟まれたエネルギーにエネルギーピークEPが存在しないため、本発明の効果は期待できない。
Here, as described above, of the constituent elements of the subject, the element that adversely affects the detection of foreign matter (Fe) is Co of atomic number 27, and the energy E1 of the K absorption edge is 7.709 keV. Further, assuming that Fe (atomic number 26) is one of the elements constituting the foreign substance and the detection target element is Fe, the energy E2 of the K absorption edge of Fe is 7.112 keV. When an X-ray tube of a Ni target is selected as the radiation source, the energy peak EP of Kα rays, which are Ni characteristic X-rays, is 7.478 keV.
Accordingly, by setting (selecting) the radiation source so that E2 <EP <E1, the photoelectric effect of the detection target element (foreign matter) is effectively caused because E2 <EP, and the effect from the foreign matter (Fe) is obtained. In particular, Fe-Kα rays are generated and detection sensitivity increases. In addition, since EP <E1, no photoelectric effect occurs in Co, and therefore, the generation of Co-derived fluorescent X-rays that interfere with foreign Fe—Kα rays is suppressed, so that the Fe detection sensitivity increases. Further, by increasing the detection sensitivity, it is possible to quickly detect a foreign object while moving the subject.
From the above, since the measurement time is shorter and the detection sensitivity is improved as compared with the conventional X-ray fluorescence apparatus, it is possible to detect a foreign substance contained in a moving subject, which has been difficult in the past. On the other hand, in the case of a conventional fluorescent X-ray apparatus, the energy peak EP does not exist in the energy sandwiched between E1 and E2 in the primary radiation from the radiation source, so the effect of the present invention cannot be expected.

なお、検出器12によって検出する異物の蛍光X線のエネルギー(Ed)は6.404keVのFe-Kα線であり、Ed<E2となる。検出器12は全エネルギー範囲を検出してもよいが、上記したEd<E2の関係から、E2未満の特定の波長(エネルギー)のみを検出すれば、不要なエネルギー範囲を検出しなくて済み、検出時間が短縮される。
また、検出器12がE2未満の特定の波長(エネルギー)を検出する場合、一般的にエネルギー分散型の検出器に比べて検出感度が高い波長分散型の検出器を用いた場合であっても、検出するエネルギーをマッピングする必要がなく、検出器の簡素化及び小型化というメリットも享受できる。さらにEdはE1より小さく(例えば、上記例では、EdはE1より1.3keV程度小さい)、Edとなるエネルギーでは被検体であるCoの質量吸収係数が小さい。そのため被検体内に埋もれた異物から発生する蛍光X線でも、被検体で吸収される割合が抑えられて効率良く検出することができる。
The energy (Ed) of the fluorescent X-rays of the foreign matter detected by the detector 12 is 6.404 keV Fe-Kα rays, and Ed <E2. The detector 12 may detect the entire energy range. However, if only a specific wavelength (energy) less than E2 is detected from the above-described relationship of Ed <E2, it is not necessary to detect an unnecessary energy range. Detection time is shortened.
Further, when the detector 12 detects a specific wavelength (energy) of less than E2, even when a wavelength dispersion type detector having a detection sensitivity higher than that of an energy dispersion type detector is generally used. Therefore, it is not necessary to map the energy to be detected, and the advantages of simplification and miniaturization of the detector can be enjoyed. Furthermore, Ed is smaller than E1 (for example, Ed is about 1.3 keV smaller than E1 in the above example), and the mass absorption coefficient of Co, which is the subject, is small at the energy that becomes Ed. Therefore, even the fluorescent X-rays generated from the foreign matter buried in the subject can be efficiently detected with a reduced rate of absorption by the subject.

図3は、本実施形態の蛍光X線検査装置の蛍光X線スペクトルを示す図である。上記したように、Coの蛍光X線(Co-Kα)の生成が抑制され、測定対象である異物(Fe)の蛍光X線(Fe-Kα)と充分に分離される。従って、Fe-Kα線のバックグラウンドが低くなり、異物であるFeの検出感度が向上する。
一方、図4は、EP>E1とした従来の蛍光X線装置による蛍光X線スペクトルを示す図である。図4の場合、被検体(Co)に由来する非常に強いCo-Kα線が発生し、この線のスペクトルの裾がFe-Kαのバックグラウンドとして悪影響を及ぼし、Feの検出感度が低下する。また、エネルギー分散型の検出器を使った場合、強いCo-Kαのために検出部(SDD)が飽和し、Fe-Kαの数え落としが生じたり分解能の低下を招いてしまう。その結果、放射線源の強度を強くしても、異物であるFeの検出感度を充分に向上させることが困難である。
FIG. 3 is a diagram showing a fluorescent X-ray spectrum of the fluorescent X-ray inspection apparatus of the present embodiment. As described above, the generation of Co fluorescent X-rays (Co-Kα) is suppressed, and is sufficiently separated from the fluorescent X-rays (Fe-Kα) of foreign matter (Fe) to be measured. Therefore, the background of the Fe—Kα ray is lowered and the detection sensitivity of Fe as a foreign matter is improved.
On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing a fluorescent X-ray spectrum by a conventional fluorescent X-ray apparatus in which EP> E1. In the case of FIG. 4, a very strong Co—Kα line derived from the subject (Co) is generated, and the tail of the spectrum of this line has an adverse effect on the background of Fe—Kα, and the detection sensitivity of Fe decreases. In addition, when an energy dispersive detector is used, the detector (SDD) is saturated due to strong Co-Kα, and Fe-Kα is counted down or the resolution is reduced. As a result, even if the intensity of the radiation source is increased, it is difficult to sufficiently improve the detection sensitivity of Fe that is a foreign substance.

次に、図5を参照して、正極活物質試料(被検体)(マンガン酸リチウム(LiMn2O4))に混入した異物(ステンレス)の検出例を説明する。図5は、被検体を構成する一元素(Mn)と異物(Cr)の、質量吸収係数とエネルギーとの関係を示す。異物がステンレス鋼である場合、異物の構成元素としてはFe及びCr及びNiがあり、異物の検出に悪影響を及ぼす被検体の構成元素はMnである。ここで、Mnの原子番号は25、K吸収端のエネルギーE1は6.54KeVである。一方、Feの原子番号26、K吸収端のエネルギー7.112keVであり、Crの原子番号24、K吸収端のエネルギーE2が5.989keVであり、Niの原子番号28、K吸収端のエネルギー8.333keVである。
これらのうちFeとNiのK吸収端のエネルギーはMnのK吸収端のエネルギーより大きい。そのためFeやNiの蛍光X線の強度を高くするエネルギーを持つ一次放射線を照射すると、Mnの蛍光X線強度も必然的に上昇してしまう。そしてMnに由来する強いMn-Kα線のために、FeやNiの蛍光X線であるFe-KαやNi-Kαが悪影響を受けてしまう。つまりステンレス異物をFeやNiで検出しようとしても充分な検出感度が得られない。
Next, with reference to FIG. 5, a detection example of foreign matter (stainless steel) mixed in the positive electrode active material sample (analyte) (lithium manganate (LiMn2O4)) will be described. FIG. 5 shows the relationship between the mass absorption coefficient and energy of one element (Mn) and foreign matter (Cr) constituting the object. When the foreign substance is stainless steel, the constituent elements of the foreign substance include Fe, Cr, and Ni, and the constituent element of the subject that adversely affects the detection of the foreign substance is Mn. Here, the atomic number of Mn is 25, and the energy E1 of the K absorption edge is 6.54 KeV. On the other hand, the atomic number of Fe is 26, the energy of K absorption edge is 7.112 keV, the atomic number of Cr is 24, the energy E2 of K absorption edge is 5.989 keV, the atomic number of Ni is 28, and the energy of K absorption edge is 8.333 keV. It is.
Among these, the energy of the K absorption edge of Fe and Ni is larger than the energy of the K absorption edge of Mn. Therefore, when the primary radiation having the energy to increase the intensity of the fluorescent X-rays of Fe and Ni is irradiated, the fluorescent X-ray intensity of Mn inevitably increases. And due to the strong Mn-Kα ray derived from Mn, Fe-Kα and Ni-Kα, which are fluorescent X-rays of Fe and Ni, are adversely affected. In other words, sufficient detection sensitivity cannot be obtained even when trying to detect stainless steel foreign matter with Fe or Ni.

このようなことから、MnよりK吸収端のエネルギーが低いCrを異物検出の対象元素に設定すると、E2<E1となる。また、放射線源としてFeターゲットのX線管球を選択すると、Feの特性X線であるKα線のエネルギーピークEPが6.404keVである。そのため、E2<EP<E1の関係を満足し、図2に示した被検体(Co)と異物(Fe)の場合と同様、被検体(Mn)に影響を受けずに異物(Cr)の検出感度を向上させることができる。つまり、E2<EPであるためにCrの光電効果が有効に引き起こされ、有効にCr-Kα線が発生して検出感度が向上する。またEP<E1であるため、EPではMnに光電効果が起こらず、従ってCr−Kαに干渉を及ぼすMnの蛍光X線の発生が抑えられる。
なお、Crから放出される蛍光X線(Cr-Kα線)のエネルギーEdは5.415keVであり、Ed<E2となっている。さらにEdはE1より小さく(例えば、上記例では、EdはE1より1.1keV程度小さい)、Edとなるエネルギーでは被検体であるMnの質量吸収係数が小さい。そのため被検体内に埋もれた異物から発生する蛍光X線でも、被検体で吸収される割合が抑えられて効率良く検出することができる。
For this reason, when Cr having an energy at the K absorption edge lower than that of Mn is set as a target element for detecting foreign matter, E2 <E1. When an X-ray tube of an Fe target is selected as the radiation source, the energy peak EP of Kα rays, which is the characteristic X-ray of Fe, is 6.404 keV. Therefore, the relationship of E2 <EP <E1 is satisfied, and the foreign matter (Cr) is detected without being affected by the subject (Mn) as in the case of the subject (Co) and the foreign matter (Fe) shown in FIG. Sensitivity can be improved. That is, since E2 <EP, the photoelectric effect of Cr is effectively caused, Cr—Kα rays are effectively generated, and the detection sensitivity is improved. In addition, since EP <E1, no photoelectric effect occurs in Mn, and therefore generation of fluorescent X-rays of Mn that interfere with Cr-Kα is suppressed.
The energy Ed of fluorescent X-rays (Cr-Kα rays) emitted from Cr is 5.415 keV, and Ed <E2. Further, Ed is smaller than E1 (for example, Ed is smaller than E1 by about 1.1 keV in the above example), and the mass absorption coefficient of Mn that is the subject is small at the energy that becomes Ed. Therefore, even the fluorescent X-rays generated from the foreign matter buried in the subject can be efficiently detected with a reduced rate of absorption by the subject.

なお、上記した図2、図5の例では、被検体と異物の原子番号が1のみ異なっている場合について説明したが、被検体と異物の原子番号が2以上離れていても本発明を適用できる。
例えば、被検体がニッケル酸リチウム(LiNiOあるいはLiNi0.8Co0.15Al0.05)でFe異物を検出する場合がある。被検体を構成する元素Niは異物元素Feより原子番号が2大きい。この場合には、FeのE2(7.112keV)とNiのE1(8.333keV)の間にEPが存在するターゲット材のX線管(放射線源)、すなわちNiターゲット(EP=7.478keV)のX線管を選択すれば良い。
In the above-described examples of FIGS. 2 and 5, the case where the atomic number of the subject and the foreign object is different from each other by 1 has been described. However, the present invention is applied even if the atomic number of the subject and the foreign object is two or more apart. it can.
For example, the specimen may detect Fe foreign matter with lithium nickelate (LiNiO 2 or LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ). The element Ni constituting the object has an atomic number 2 larger than the foreign element Fe. In this case, an X-ray tube (radiation source) of the target material in which EP exists between E2 (7.112 keV) of Fe and E1 (8.333 keV) of Ni, that is, Ni target (EP = 7.478 keV) The X-ray tube may be selected.

次に、図6〜図8を参照し、CPU22による、測定に適した放射線源10の表示処理について説明する。
図6は、記憶手段24に記憶された元素テーブル24aのデータ構成を示す。元素テーブル24aは、元素毎のK吸収端およびKα蛍光X線のエネルギーを1つのレコードとして記憶している。又、各レコードは、元素の原子番号の順に並んでおり、各レコードが元素の原子番号に対応付けられている。
図7は、記憶手段24に記憶された放射線源テーブル24bのデータ構成を示す。放射線源テーブル24bは、放射線源の種類毎のKα線のエネルギーピークEPを1つのレコードとして記憶している。
Next, display processing of the radiation source 10 suitable for measurement by the CPU 22 will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 shows the data structure of the element table 24 a stored in the storage unit 24. The element table 24a stores the K absorption edge and the Kα fluorescent X-ray energy for each element as one record. Each record is arranged in the order of the atomic number of the element, and each record is associated with the atomic number of the element.
FIG. 7 shows the data structure of the radiation source table 24 b stored in the storage unit 24. The radiation source table 24b stores the Kα-ray energy peak EP for each type of radiation source as one record.

図8は、CPU22による放射線源10の表示処理のフローを示す。
まず、オペレータ(操作者)が入力手段26を操作して被検体(例えばCo)と異物(例えばFe)の元素を入力すると、CPU22は入力結果を取得する(ステップS2)。次に、CPU22は被検体(Co)及び異物(Fe)のK吸収端のエネルギー(それぞれE1,E2)をテーブル24aから読み出す。被検体のK吸収端のエネルギーE1が異物のK吸収端のエネルギーE2より大きければ、CPU22はステップS4を「Yes」としてステップS6に進む。一方、ステップS4が「No」であればステップS2に戻り、操作者に再度入力を促す。
なお、ステップS2において、異物のうち検出対象とする元素の入力は必須であるが、被検体の元素の入力は必須ではなく、被検体のK吸収端のエネルギーが異物のK吸収端のエネルギーより大きいか否かを、予め操作者が判断しておいてもよい。但し、ステップS4の処理をCPU22が自動的に行うことで、被検体のK吸収端のエネルギーが異物のK吸収端のエネルギーより小さいのに誤って測定を行う等のミスがなくなる。
FIG. 8 shows a flow of display processing of the radiation source 10 by the CPU 22.
First, when an operator (operator) operates the input unit 26 to input elements of a subject (for example, Co) and a foreign substance (for example, Fe), the CPU 22 acquires an input result (step S2). Next, the CPU 22 reads out the energy (E1, E2) of the K absorption edge of the subject (Co) and the foreign matter (Fe) from the table 24a. If the energy E1 at the K absorption edge of the subject is larger than the energy E2 at the K absorption edge of the foreign object, the CPU 22 determines “Yes” in step S4 and proceeds to step S6. On the other hand, if step S4 is “No”, the process returns to step S2 to prompt the operator to input again.
In step S2, it is indispensable to input an element to be detected among foreign substances, but it is not essential to input an element of the subject. The energy of the K absorption edge of the subject is higher than the energy of the K absorption end of the foreign substance. The operator may determine in advance whether or not it is larger. However, since the CPU 22 automatically performs the process of step S4, there is no mistake such as erroneous measurement even though the energy at the K absorption edge of the subject is smaller than the energy at the K absorption edge of the foreign object.

ステップS6でCPU22は、ステップS4で読み出したE1,E2に基づき、E2<EP<E1となるEPの値を有する放射線源の種類をテーブル24bから読み出す。
次に、CPU22は、ステップS6で読み出した放射線源の種類(例えば、「Niターゲット」)をモニタ28に表示させる(ステップS8)。
オペレータが手動で、または装置が自動で、モニタ28に表示された放射線源を蛍光X線検査装置に取り付け(又は、付け替え)を行う。
そして、ステップS9では、CPU22は、検出する異物の元素の蛍光XエネルギーEdをテーブル24aから読み出す。読み出したEdに基づいて検出器の検出条件が設定される。具体的には、Edを含む所定範囲のエネルギー領域を検出するように、例えば以下の図9のようにして検出器の検出条件が設定される。
In step S6, the CPU 22 reads from the table 24b the type of radiation source having an EP value that satisfies E2 <EP <E1 based on E1 and E2 read in step S4.
Next, the CPU 22 displays on the monitor 28 the type (for example, “Ni target”) of the radiation source read in step S6 (step S8).
The radiation source displayed on the monitor 28 is attached (or replaced) to the fluorescent X-ray inspection apparatus manually by the operator or automatically by the apparatus.
In step S9, the CPU 22 reads the fluorescent X energy Ed of the foreign element to be detected from the table 24a. Based on the read Ed, the detection condition of the detector is set. Specifically, the detection condition of the detector is set, for example, as shown in FIG. 9 below so as to detect a predetermined range of energy region including Ed.

図9は、検出器12の構成を示すブロック図である。検出器12はエネルギー分散型であり、シリコンドリフト型半導体検出器(SDD)等の検出部121と、検出部121の出力を整形して増幅する増幅器123と、波高分析器125と、波高分析器125の出力を一時記憶するメモリ127とを備える。波高分析器125は、増幅器123で増幅された信号を、設定した電圧範囲(=1次放射線のエネルギー)毎に振り分け、各設定電圧範囲に振り分けられた信号を計数する。メモリ127は、各設定電圧範囲毎の計数値を、それぞれメモリ領域127a〜127cに記憶する。
ここで、CPU22は、異物の蛍光X線の検出値Edを含む所定範囲のエネルギーに対応したメモリ領域のみを読み出し、レートメーター14に出力する。従って、異物の蛍光X線の検出値に対応したメモリ領域以外のエネルギーに相当する値が記憶されたメモリ領域127a、127bを読み出してレートメーター14に出力しないので、メモリ127からの読み出し時間、及びレートメーター14での処理時間を短縮し、測定時間を短くすることができる。このようにして、測定時間が短くなるため、移動する被検体に含まれる異物の検出が可能になっている。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the detector 12. The detector 12 is an energy dispersive type, and includes a detection unit 121 such as a silicon drift type semiconductor detector (SDD), an amplifier 123 that shapes and amplifies the output of the detection unit 121, a pulse height analyzer 125, and a pulse height analyzer. And a memory 127 for temporarily storing 125 outputs. The pulse height analyzer 125 distributes the signal amplified by the amplifier 123 for each set voltage range (= energy of primary radiation), and counts the signals distributed to each set voltage range. The memory 127 stores the count value for each set voltage range in each of the memory areas 127a to 127c.
Here, the CPU 22 reads only the memory area corresponding to the energy within a predetermined range including the detection value Ed of the fluorescent X-rays of the foreign matter, and outputs it to the rate meter 14. Accordingly, since the memory areas 127a and 127b in which values corresponding to the energy other than the memory area corresponding to the detected value of the fluorescent X-ray of the foreign substance are stored are not read and output to the rate meter 14, the reading time from the memory 127, and The processing time in the rate meter 14 can be shortened and the measurement time can be shortened. In this way, since the measurement time is shortened, it is possible to detect foreign substances contained in the moving subject.

図10は、蛍光X線検査装置1に用いる検出器として、波長分散型の検出器13を用いた場合の検出器のブロック図である。検出器13は、被検体から出射される蛍光X線の光路に沿って配置されるソーラスリット133Aと、分光結晶131と、分光結晶131で回折された蛍光X線の光路に沿って配置されるソーラスリット133Bと、分光結晶131で回折された蛍光X線をソーラスリット133Bを介して検出する検出部135と、を備える。
分光結晶131は、主に測定対象とする波長領域と、用いる結晶の面間隔によって選択される。波長の短い重元素の分析にはLiF(2d=4.03×10-10m)、波長の長い軽元素の分析にはEDDT(2d=8.8×10-10m)またはADP(2d=10.65×10-10m)などが分光結晶131に使用できる。検出部135としては、比例計数管やシンチレーションカウンターを用いることができる。
なお、測定対象となる異物の元素を特定することで、検出器が検出する波長範囲を(Edを含む)限定することができ、波長分散型の検出器を用いて迅速に定性分析が可能となる。そのため、いわゆるマッピングが必須ではなく、検査時間が短くなるため、移動する試料に含まれる異物の検出が可能となる。
FIG. 10 is a block diagram of a detector when a wavelength dispersion type detector 13 is used as the detector used in the fluorescent X-ray inspection apparatus 1. The detector 13 is arranged along the optical path of the fluorescent X-rays diffracted by the spectral slit 131, the solar slit 133A arranged along the optical path of fluorescent X-rays emitted from the subject. A solar slit 133B, and a detection unit 135 that detects fluorescent X-rays diffracted by the spectral crystal 131 through the solar slit 133B.
The spectral crystal 131 is selected mainly depending on the wavelength region to be measured and the interplanar spacing of the crystal used. LiF the analysis of short heavy elements wavelengths (2d = 4.03 × 10 -10 m ), EDDT the analysis of the long light elements wavelengths (2d = 8.8 × 10 -10 m ) or ADP (2d = 10.65 × 10 - 10 m) can be used for the spectroscopic crystal 131. As the detection unit 135, a proportional counter or a scintillation counter can be used.
In addition, by specifying the element of the foreign substance to be measured, the wavelength range detected by the detector (including Ed) can be limited, and qualitative analysis can be performed quickly using a wavelength dispersion type detector. Become. Therefore, so-called mapping is not essential, and the inspection time is shortened, so that foreign substances contained in the moving sample can be detected.

本実施形態において、検出器12(又は13)で検出した信号(蛍光X線の計数値)は、レートメーター14に入力される。レートメーター14は、計数値を単位時間当たりのカウント数(計数率)としてパーソナルコンピュータ20に出力する。
図10に示すように、CPU(信号処理手段)22は、計数率Sgが閾値SHを越えたときに異物が存在したと判断することができる。これにより、ノイズと分離して適切に異物の検出が可能となる。なお、図10では、閾値SHは2つの値があり、そのうち値の低い閾値SHより計数率が小さくなった時、及び値の高い閾値SHより計数率が大きくなった時、それぞれ計数率が閾値SHを越えたと判断する。閾値SHは、ノイズの標準偏差の3倍程度に設定する。
なお、計数率Sgが閾値SHを越えた時間が一定時間以上であったときに、CPU(信号処理手段)22が異物の存在を判断するようにすると、ノイズの影響を更に受けずに、適切に異物の検出が可能となる。
In the present embodiment, a signal (fluorescent X-ray count value) detected by the detector 12 (or 13) is input to the rate meter 14. The rate meter 14 outputs the count value to the personal computer 20 as a count number (count rate) per unit time.
As shown in FIG. 10, the CPU (signal processing means) 22 can determine that there is a foreign object when the count rate Sg exceeds a threshold value SH. As a result, it is possible to appropriately detect the foreign matter separately from the noise. In FIG. 10, the threshold value SH has two values, and when the count rate becomes smaller than the lower value threshold value SH and when the count rate becomes larger than the higher value threshold value SH, the count rate becomes the threshold value. It is determined that SH has been exceeded. The threshold value SH is set to about three times the standard deviation of noise.
If the CPU (signal processing means) 22 determines the presence of a foreign object when the count rate Sg exceeds the threshold value SH for a certain time or more, it is appropriate without being affected by noise. It becomes possible to detect foreign matter.

なお、異物が被検体100の内部に埋もれている場合、放射線源10からの1次放射線や、被検体100(及び被検体中の異物110)から放出される蛍光X線が被検体に吸収されて減衰する。従って、図11に示すように、これら1次放射線や蛍光X線が被検体を通過する行程(L+L)を最小にすることが検出感度の向上の点から好ましい。そして、被検体100への1次放射線の入射角θと、被検体100からの蛍光X線の出射角θとを等しくすると、(L+L)を最小にすることができることがわかった。
但し、放射線源10や検出器12には大きさがあるので、θとθとは0にはならず、所定の値をとる。従って、θ=θとしつつ、放射線源10をなるべく被検体100に近づけると、検出感度の向上の点から好ましい。
When the foreign object is buried in the subject 100, the primary radiation from the radiation source 10 and fluorescent X-rays emitted from the subject 100 (and the foreign matter 110 in the subject) are absorbed by the subject. It attenuates. Therefore, as shown in FIG. 11, it is preferable from the viewpoint of improving detection sensitivity to minimize the process (L 1 + L 2 ) through which the primary radiation and fluorescent X-ray pass through the subject. Then, the incident angle theta 1 of the primary radiation into the subject 100, when equal to the exit angle theta 2 of the fluorescent X-rays from the subject 100, found that it is possible to minimize the (L 1 + L 2) It was.
However, since the radiation source 10 and the detector 12 have sizes, θ 1 and θ 2 do not become 0 but take a predetermined value. Therefore, it is preferable from the viewpoint of improving detection sensitivity that the radiation source 10 is as close as possible to the subject 100 while θ 1 = θ 2 .

次に、具体的な被検体に対する測定例を説明する。
実際のリチウムイオン電池の正極(200×250mm、正極活物質LiMn2O4;厚さ70μm、集電体Al;厚さ20μm)構造において、異物を正極表面におけるSUS粉末とし、SUS中のCrから放出される蛍光X線の検出を行った。波長分散型の蛍光X線検査装置を用い、X線管球には出力3kW(50kV)のFe管球を用い、検出器は比例計数管を用いた。また、Cr検出の判断は、バックグランドの標準偏差の10倍相当の信号を検出したときとした。
その結果、正極における200×250mm領域の測定時間は、異物がφ100μmのSUS粒子の場合は1秒以下で検出可能であり、異物がφ50μmの場合は約2〜3秒、異物がφ35μmの場合は約10秒前後で検出することができ、移動する正極に対して実用的なレベルで検出できることが確認できた。
Next, a specific measurement example for a subject will be described.
In the actual lithium ion battery positive electrode structure (200 × 250 mm, positive electrode active material LiMn 2 O 4 ; thickness 70 μm, current collector Al; thickness 20 μm), the foreign matter is SUS powder on the positive electrode surface, and the Cr in the SUS The emitted fluorescent X-ray was detected. A wavelength dispersion type fluorescent X-ray inspection apparatus was used, an Fe tube having an output of 3 kW (50 kV) was used as the X-ray tube, and a proportional counter was used as the detector. The determination of Cr detection was made when a signal equivalent to 10 times the standard deviation of the background was detected.
As a result, the measurement time in the 200 × 250 mm region on the positive electrode can be detected in 1 second or less when the foreign matter is SUS particles of φ100 μm, about 2-3 seconds when the foreign matter is φ50 μm, and when the foreign matter is φ35 μm. The detection was possible in about 10 seconds, and it was confirmed that the detection was possible at a practical level for the moving positive electrode.

放射線源にX線管(球)を用いると、エネルギーピークEPに利用できる特性X線のほかに連続X線を発生する。連続X線のうち所定の成分は異物の蛍光X線発生に寄与する反面、1)異物の測定に悪影響を及ぼす被検体の他の構成元素の蛍光X線発生に寄与する、2)被検体で散乱して検出対象元素(異物)の蛍光X線のバックグラウンド成分となる、といった問題を引き起す。そこで、放射線源として連続X線を放出しない放射性同位元素を用いると、上記1)2)の問題が解消して異物の検出感度を向上させることができる。
このような例として、被検体を構成する元素がMn(K吸収端のエネルギーE1が6.540keV)で、異物を構成する1つの元素がCr(K吸収端のエネルギーE2が5.989keV)の場合、1次放射線として、放射性同位元素である181Wを用いると、181WのEC(電子捕獲)崩壊に伴って、181Taのγ線(エネルギー6.24keV)を放出する。この6.24keVγ線は、1次放射線のエネルギーがE1とE2の間にあるピークEPに適用できてり、本発明の効果が有効に得られる。
同様に、1次放射線として、放射性同位元素である57Coを用いると、57CoのEC(電子捕獲)崩壊に伴って、FeのKα線(エネルギー6.404kev)を放出する。このFeのKα線は、1次放射線のエネルギーがE1とE2の間にあるピークEPに適用できて、本発明の効果が有効に得られる。
When an X-ray tube (sphere) is used as a radiation source, continuous X-rays are generated in addition to characteristic X-rays that can be used for the energy peak EP. While the predetermined component of the continuous X-ray contributes to the generation of fluorescent X-rays of the foreign matter, 1) it contributes to the generation of fluorescent X-rays of other constituent elements of the subject that adversely affect the measurement of the foreign matter, and 2) the subject It causes the problem that it is scattered and becomes the background component of the fluorescent X-ray of the element to be detected (foreign matter). Therefore, if a radioisotope that does not emit continuous X-rays is used as a radiation source, the above problems 1) and 2) can be solved and the foreign matter detection sensitivity can be improved.
As such an example, the element constituting the object is Mn (K absorption edge energy E1 is 6.540 keV), and one element constituting the foreign substance is Cr (K absorption edge energy E2 is 5.989 keV). In this case, when 181 W, which is a radioisotope, is used as the primary radiation, 181 Ta gamma rays (energy 6.24 keV) are emitted with the decay of 181 W EC (electron capture). This 6.24 keV γ ray can be applied to the peak EP where the energy of the primary radiation is between E1 and E2, and the effect of the present invention can be effectively obtained.
Similarly, when 57 Co, which is a radioisotope, is used as the primary radiation, Fe Kα rays (energy 6.404 kev) are emitted with the decay of EC (electron capture) of 57 Co. This K α ray of Fe can be applied to the peak EP where the energy of the primary radiation is between E1 and E2, and the effect of the present invention can be obtained effectively.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.

1 蛍光X線分析装置
10 放射線源
12、13 検出器
14 レートメーター
22 読出し手段、表示手段、信号処理手段(CPU)
24 記憶手段
100 被検体(試料)
110 異物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray fluorescence analyzer 10 Radiation source 12, 13 Detector 14 Rate meter 22 Reading means, display means, signal processing means (CPU)
24 storage means 100 subject (sample)
110 Foreign matter

Claims (8)

移動する被検体に含まれる異物を検出し、かつ前記被検体を構成する1つの元素の原子番号が前記異物を構成する1つの元素の原子番号より大きい場合に適用される蛍光X線検査装置であって、
前記被検体に1次放射線を照射する放射線源と、前記1次放射線の照射によって前記異物を構成する1つの元素から放出される蛍光X線を検出する検出器とを備え、
前記被検体を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE1、前記異物を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE2としたとき、前記1次放射線がエネルギーピークEPを持ち、
E2<EP<E1
であることを特徴とする蛍光X線検査装置。
A fluorescent X-ray inspection apparatus applied when a foreign object contained in a moving subject is detected and an atomic number of one element constituting the subject is larger than an atomic number of one element constituting the foreign object There,
A radiation source for irradiating the subject with primary radiation; and a detector for detecting fluorescent X-rays emitted from one element constituting the foreign matter by irradiation of the primary radiation,
When the energy at the K absorption edge of one element constituting the subject is E1, and the energy at the K absorption edge of one element constituting the foreign substance is E2, the primary radiation has an energy peak EP,
E2 <EP <E1
A fluorescent X-ray inspection apparatus.
前記検出器で検出した蛍光X線の計数率を出力するレートメーターと、
前記計数率が閾値を越えたときに異物が存在したと判断する信号処理手段とをさらに備えた請求項1記載の蛍光X線検査装置。
A rate meter that outputs a counting rate of fluorescent X-rays detected by the detector;
The fluorescent X-ray inspection apparatus according to claim 1, further comprising a signal processing unit that determines that a foreign substance is present when the count rate exceeds a threshold value.
前記信号処理手段は、前記計数率が前記閾値を越えた時間が一定時間以上であったときに、異物が存在したと判断する請求項2に記載の蛍光X線検査装置。The fluorescent X-ray inspection apparatus according to claim 2, wherein the signal processing unit determines that a foreign substance is present when a time when the count rate exceeds the threshold is equal to or longer than a predetermined time. 前記異物と前記被検体を構成する元素とを含む複数の元素のK吸収端およびKα蛍光X線のエネルギーと、前記放射線源に対応付けた前記一次放射線の前記エネルギーピークEPとを記憶する記憶手段と、
前記被検体を構成する1つの元素と前記異物を構成する1つの元素が指定されると、E2<EP<E1の関係を満たす前記放射線源を前記記憶手段から読出す読出し手段と、
前記読出し手段によって読出された前記放射線源を表示する表示手段を備えた請求項1記載の蛍光X線検査装置。
Storage means for storing energy of K absorption edges and Kα fluorescence X-rays of a plurality of elements including the foreign matter and the elements constituting the subject, and the energy peak EP of the primary radiation associated with the radiation source When,
When one element constituting the subject and one element constituting the foreign substance are designated, a reading means for reading out the radiation source satisfying the relationship of E2 <EP <E1 from the storage means;
2. The fluorescent X-ray inspection apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying the radiation source read by the reading means.
前記被検体を構成する元素がCoであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がFeであり、前記1次放射線はNiの特性X線を含む請求項1〜4のいずれかに記載の蛍光X線検査装置。 The fluorescence according to any one of claims 1 to 4, wherein the element constituting the specimen is Co, and one element constituting the foreign substance is Fe, and the primary radiation includes a characteristic X-ray of Ni. X-ray inspection equipment. 前記被検体を構成する元素がMnであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がCrであり、
前記1次放射線はFeの特性X線を含む請求項1〜4のいずれかに記載の蛍光X線検査装置。
The element constituting the specimen is Mn, and one element constituting the foreign matter is Cr,
The fluorescent X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the primary radiation includes Fe characteristic X-rays.
前記被検体を構成する元素がMnであり、かつ前記異物を構成する1つの元素がCrであり、
前記放射線源が放射性同位元素である181W又は57Coを用いる請求項1〜4のいずれかに記載の蛍光X線検査装置。
The element constituting the specimen is Mn, and one element constituting the foreign matter is Cr,
The fluorescent X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the radiation source uses 181 W or 57 Co that is a radioisotope.
移動する被検体に含まれる異物を検出し、かつ前記被検体を構成する1つの元素の原子番号が前記異物を構成する1つの元素の原子番号より大きい場合に適用される蛍光X線検査方法であって、
前記被検体を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE1、前記異物を構成する1つの元素のK吸収端のエネルギーをE2としたとき、エネルギーピークEPを持ち、E2<EP<E1である1次放射線を前記被検体に照射する過程と、
前記1次放射線の照射によって前記異物を構成する1つの元素から放出される蛍光X線を検出する過程
とを有することを特徴とする蛍光X線検査方法。
A fluorescent X-ray inspection method applied when a foreign substance contained in a moving subject is detected and an atomic number of one element constituting the subject is larger than an atomic number of one element constituting the foreign substance There,
When the energy at the K absorption edge of one element constituting the subject is E1, and the energy at the K absorption edge of one element constituting the foreign substance is E2, the energy peak EP is present, and E2 <EP <E1. Irradiating the subject with certain primary radiation;
And a step of detecting fluorescent X-rays emitted from one element constituting the foreign substance by irradiation of the primary radiation.
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