JPH0373834A - 金属分析方法および分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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２０ｘｉ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Ｏ１ｌ〜５ｘｘφ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。

なお、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、各目的元素の含有率を算出してもよい
。

また、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
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
てもよい。

また、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
り含有率を算出してもよい。

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、前記コンピューターにより比較し、前記試料の貴金
属種を判定してもよい。

一方、本発明の金属分析装置は、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Ｏ１１〜５ｘｘφ
　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たこ
とを特徴とする。

なお、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
、これら各目的元素の含有率を算出するようにプログラ
ムされていてもよい。

また、前記コンピューターはさらに、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うようにプログラムされ
ていてもよい。

また、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
てもよい。

さらに、前記コンピューターは、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てもよい。

「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ｔＥ　１ｌｌｌｌ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０．１〜５ｍｍ
φ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たえる。

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場合には、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場合には、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ｌ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ｉＪ３、右側には結果表示用デイ
スプレィ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か設けら
れ、マウス６とキーボード７が載置されている。一方、
本体ｌ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ＩＯ１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（図示時）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（図示時）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。その細形状
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Ｉ４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Ｉ３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か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、人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１
７が、出力手段として前記デイスプレィ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Ｉ！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ｊｌｔ１ｇ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（
図示時）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Ｏ１ｌ〜５
ｍｍφ　の間で段階的に変える。なおビーム径が０．１
■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Ｓ　ｉ（Ｌ　ｉ）
。

Ｓ　ｉ、Ｇｅ、Ｇｅ（Ｌ　ｉ）、ＨｇＩ　を系等の半導
体検出器ＩＯか設置されている。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ＩＯ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２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、実際にデイスプレィ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Ｉ９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、Ｇｏ、Ｆ
ｅ、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、Ｐ　ｔ−Ｌ　（１＋（９，４４３ｋｅＶ　）と
Ｇ　ａ−Ｋ　ａ　（９，２４３ｋｅＶ　）、Ａ　ｕ　−
Ｌ　ａ　、（９，７１４ｋｅＶ　）とＧｅ−Ｋａ（９゜
８７６ｋｅＶ　）、Ａｇ　　Ｌ　ａ　＋（２，９８４ｋ
ｅＶ　）とＡｒ−Ｋａ（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、Ａ
ｇ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。

１、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（Ｃｉ’）は実測強度
Ｘｉ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。

ｃｉ’＝ｘｉ、／Ｙｉ　　　　　　　　　　　　　（ｉ
）■、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，Ｃ２゜Ｃ３′、・
・・、Ｃｒａ’となる。

そして、’ＬＣｉ’−１の条件を満たさねばならない。

ｉ＝１ この条件から、二次近似含有率（Ｃｉ”）の推定を行な
う。一般式（ｎ次）では次のように表される。

Ｃｉ　　＝Ｃ：ｉ　　／　　、ΣＣｉ　　　　　　　　
（２）ｌ＝１ ■、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■で求めたＣｉ″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Ｃ１３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。

（Ｃｉ　　−Ｃｉ　　　）／Ｃｉ　　　＜　ｌ　（Ｉ３
　　（３）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Ｃｉ　　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法による演算処理
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。

Ａ　ｕ：　　５７Ｊ３〜５８．８３ｗｔ％→Ｋ１４７４
．００〜７５．５ｈｔ％−Ｋ　１８９０、６７〜９２．
１’ｈｔ％→に２２Ｐｔ：　　８４．０（１〜ｇ５，５
０ｗｔ％→Ｐｔ８５０８９．００〜９０．５０ｖｔ％→
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ｊ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イスプレィ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ｉｔ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を甫いて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ｊＲＩ　８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ＩＯによって蛍光Ｘ線測定を一定時間行なう
。正確なデータを得るためには、半導体検出器ＩＯの数
え落とし率を確認し、最高で１．）＋５％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
予め凋整しておく。

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、およびバ
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、ＰＰ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Ｉ２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Ａ　ｕ−Ａ　ｇ−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、組成か多岐に
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０１〜５
１ｒＲφ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。

■　試料立置確認モニタ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＜ＬＩＺ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
正確な位置決めか容易で、かっ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＠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か接近した、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。

［相］　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、試料としてはに１４〜に１８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：５ｘＡ ターゲット二ＭＯ コリメータ径：１．０■ 測定時間：１ＯＯｓｅｃ。

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。

第１表 （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３０μ膚
程度だった。

測定の結果、Ａｕ：　６．８％、Ａｇ：３４．４％、Ｎ
ｉ：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柱の鑑
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．　１〜５ｍ
ｍφ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場合には、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場合には、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柱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！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枝を示すフロー図、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。 ４・・・ビデオカメラ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （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. （２）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、各目的元素の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. （３）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
   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う
   ことを特徴とする請求項２記載の金属分析方法。
4. （４）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２または３
   記載の金属分析方法。
5. （５）前記登録元素は、Ａｕ、Ａｇ、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
   ことを特徴とする請求項４記載の金属分析方法。
6. （６）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、３、
   ４または５記載の金属分析方法。
7. （７）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たことを特徴とする金属分析装置
   。
8. （８）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
   、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請求項７記載の金属分析
   装置。
9. （９）前記コンピューターはさらに、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うようにプログラムされ
   ていることを特徴とする請求項８記載の金属分析装置。
10. （１０）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８または９記載の金属分析
    装置。
11. （１１）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、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する請求項１０記載の金属分析
    装置。
12. （１２）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７、８、９、１０または１１記載
    の金属分析装置。