JPH04305149A - 蛍光x線スペクトルの同定解析装置および方法 - Google Patents

蛍光x線スペクトルの同定解析装置および方法

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JPH04305149A
JPH04305149A JP3096218A JP9621891A JPH04305149A JP H04305149 A JPH04305149 A JP H04305149A JP 3096218 A JP3096218 A JP 3096218A JP 9621891 A JP9621891 A JP 9621891A JP H04305149 A JPH04305149 A JP H04305149A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、蛍光X線分析におい
て、蛍光X線スペクトルのスペクトル線を同定する同定
解析装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】蛍光X線分析は、試料に放射線を照射し
て、試料から発生する蛍光X線をX線検出器で測定し、
このX線検出器での測定値に基づいて試料の元素分析を
行うものである。かかる分析に用いる測定器の一例を図
5に示す。
【0003】図5において、X線管50は、一次X線B
1を出射して、試料51に一次X線B1を照射する。照
射された一次X線B1は試料51の原子を励起して、そ
の元素固有の蛍光X線B2を発生させる。試料51から
の蛍光X線B2は、軽元素用および重元素用の分光結晶
52, 53に、それぞれ異なる入射角θで入射し、下
記のブラッグの式を満足する所定の波長の蛍光X線B2
のみが、入射角θと同一の角度の回折角θで回折される
。 2dsin θ=nλ d:結晶の面間隔 λ:蛍光X線の波長 n:反射の次数
【0004】上記回折された蛍光X線B3は、プロポー
ショナルカウンタのような軽元素用のX線検出器54と
、シンチレーションカウンタのような重元素用のX線検
出器55に入射して検出される。一方、図示しないゴニ
オメータを駆動して、分光結晶52,53およびX線検
出器54, 55を1:2の角度比で矢印Aのように回
転させて、所定の分光角度2θごと(たとえば、0,0
2°ごと) に、蛍光X線B3のX線強度を測定する。
【0005】図6は、測定した蛍光X線のX線強度を、
分光角度2θの成分、つまり見掛けの波長成分(nλ)
に分けた蛍光X線スペクトルを示す。上記X線強度の測
定は、(b) の重元素 (U〜Ti) 領域において
は、単一の分光結晶52 (たとえばLiF)を用いて
連続的になされる。 一方、(a) の軽元素 (Ca〜F)領域では、目的
とするスペクトル線の波長の付近だけを不連続的に測定
して、測定時間の短縮を図っている。また、軽元素は、
検出されるX線強度が一般に小さいので、波長に応じた
最適の3種類の分光結晶53を用いている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】同定解析においては、
(b) の重元素領域についてスペクトル名を同定した
後、(a) の軽元素領域についてスペクトル名を同定
する。ここで、(b) の重元素領域においては、連続
的にX線強度を測定しているので、同一元素の各スペク
トル線 (Kα,Kβ1 …Lα,Lβ1 …)および
その高次線(nが2以上)が同一のチャート上に表れる
ので、各スペクトル間および次数間の強度比から、正確
に同定することができる。
【0007】しかし、(a) の軽元素領域においては
、同一のチャート上にない重元素のL線、M線または高
次線が検出されるので、同一の領域CA〜Fに複数のス
ペクトル線が現れる。その一方で、前述のように、目的
とするスペクトル線の波長の付近だけを、重元素用の分
光結晶52 (LiF)とは異なる軽元素用の分光結晶
53 (たとえば、PET)を用いて検出しているので
、これらのスペクトル線を同定するためには、各スペク
トル間 (Kα,Kβ1 ,Lα,Lβ1 …間)の強
度比および次数(n=1,2,3,…) 間の強度比の
他に、分光結晶52, 53の相違による強度比を考慮
する必要がある。さらに、分析する元素によっては、X
線管やスリットも変えるので、これらの測定条件を考慮
して同定する必要がある。そのため、スペクトルの波長
とピークのみから、スペクトル名を決定することができ
ず、測定して得られたスペクトルから、正確にスペクト
ル名を同定するのは、熟練者でも容易でなく、かつ、時
間を要する。特に、初心者では極めて困難であり、同定
することができない。
【0008】この発明は上記従来の課題に鑑みてなされ
たもので、測定した蛍光X線スペクトルから、初心者で
も、迅速かつ簡単に、スペクトル名を正確に同定しうる
蛍光X線スペクトルの同定解析装置および方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の構成を、実施例を示す図1に基づいて説明
する。図1において、測定器10は、少なくとも2種以
上の分光結晶52, 53 (図5)で重元素領域と軽
元素領域について蛍光X線のX線強度を測定し、分光角
度2θとX線強度からなる測定値信号aを測定値データ
メモリ11に出力する。測定値データメモリ11は、測
定した蛍光X線のX線強度を見掛けの波長 (分光角度
) 成分に分けた蛍光X線スペクトル(図6)として記
憶する。記憶したデータは、必要に応じて2つのデータ
バス31, 32を通じて、それぞれ、重元素同定手段
12およびピーク検出手段15に読み出される。
【0010】重元素同定手段12は、それぞれ、データ
バス31, 34を通じて、測定値データメモリ11お
よびスペクトル表データメモリ13のデータを読み出す
。スペクトル表データメモリ13には、図2のように、
見掛けの波長に対して、スペクトル名、反射の次数nお
よび相対X線強度のデータが、予め入力されており、図
1の上記スペクトル表データメモリ13は、これらのデ
ータを記憶している。重元素同定手段12は、測定値デ
ータメモリ11の測定値に基づいて、図6の各ピークS
p1,Sp2 …Spnの波長およびX線強度を検出し
、この波長およびX線強度と、スペクトル表データメモ
リ13からの相対X線強度 (図2) によってスペク
トル名を同定する。この重元素領域における同定は、X
線強度の大きいピークから順次、スペクトル間および次
数間の強度比の判定を行いながらなされる。同定したス
ペクトル線については、スペクトル名とそのX線強度が
、図1の同定元素信号hとして、重元素同定手段12か
ら同定済元素データメモリ14に出力されて、同定済元
素データメモリ14に記憶される。
【0011】ピーク検出手段15は、軽元素領域におい
て、見掛けの波長の短い順に測定値データメモリ11で
記憶した波長とX線強度から、図6のピークSp11,
 Sp12…Spn の波長を検出し、ピークの波長を
図1のピーク波長信号bとして同定済元素検索手段16
に出力する。同定済元素検索手段16は、上記検出した
ピークの波長に対して、同定済元素のスペクトル線のう
ちほぼ同一の波長にピークがあるか否かを検索する。つ
まり、同定済元素検索手段16は、スペクトル表データ
メモリ13および同定済元素データメモリ14からデー
タバス35, 36を通じて、検出したピークの波長に
対して同定済元素のスペクトル線のうちに、ほぼ同一の
波長のピークがあるか否かを検索する。この同定済元素
検索手段16は検索したスペクトル線の波長、スペクト
ル名、次数をスペクトル信号cとして強度換算手段17
に出力する。
【0012】強度換算手段17は検索した同定済元素の
スペクトル線のX線強度に換算係数を乗算して、同定済
元素の換算強度を演算する。上記換算係数は、図3のよ
うに、分光結晶LiF, PETの相違による測定条件
およびスペクトル線の相違から定められるもので、図1
の換算テーブルメモリ18に、予め入力して記憶してあ
り、換算テーブルメモリ18からデータバス37を通じ
て強度換算手段17に読み出される。なお、換算係数は
、予め既知の試料で測定して得ることができるが、X線
管50 (図5) やスリット (図示せず) を複数
有する分析装置では、これらの要因も考慮に入れた値を
測定して得ておき、予め換算テーブルメモリ18に入力
して記憶させる。
【0013】比較手段19は、ピーク検出手段15から
のピーク強度信号dと、強度換算手段17からの換算強
度信号eを入力とし、換算強度に対する測定値の割合、
つまり、換算強度と測定値の強度比を演算し、強度比信
号fとして判定手段20に出力する。
【0014】判定手段20は、強度比信号fを入力とし
、強度比の大きさで、そのスペクトル線であるか否かを
判定するマップを備えており、強度比の大きさに基づい
て、検出したピークが未同定元素のスペクトル線または
同定済元素のスペクトル線のいずれか一方か、あるいは
、双方かを判定する。この判定手段20は、同定したス
ペクトル線のスペクトル名、波長およびX線強度を同定
元素信号gとして、同定済元素データメモリ14に出力
する。同定済元素データメモリ14は、入力されたスペ
クトル名、波長およびX線強度を新たな同定済元素のス
ペクトル線のデータとして記憶する。
【0015】記憶したデータは、表示器21に読み出さ
れて、データバス38を通じて表示器21に出力され、
図7のように、スペクトル名がスペクトルとともに表示
される。なお、図1の重元素同定手段12は、軽元素領
域と同様なピーク検出手段15および同定済元素検索手
段16を備えており、軽元素領域と同じものを兼用して
もよい。また、重元素同定手段12はスペクトル表デー
タメモリ13から、つまり図2のスペクトル表から、ス
ペクトル間および次数間の強度比を検索してもよいが、
この強度比を元素ごとに検索できる強度比チェックテー
ブルを設けて、検索速度を高速にするのが好ましい。
【0016】つぎに、この発明の同定方法を図4のフロ
ーチャートを用いて説明する。まず、ステップS1にお
いて開始すると、ステップS2に進み、図5の測定器1
0で、重元素領域と軽元素領域について蛍光X線のX線
強度を測定する。つづいて、図4のステップS3に進み
、重元素領域においてスペクトル名を同定した後、ステ
ップS4に進む。ステップS4では、図6(a) の軽
元素領域において、ピーク検出手段15 (図1) が
、上記波長の短い順に、目的とするスペクトルごとに分
割した領域CA, K…Fに、ピークSpn があるか
否かを判断し、ピークSpnの波長を検出する。この検
出の結果、ピークSpn がなければ、図4のステップ
S9に進む。一方、ピークSpn があれば、ステップ
S5に進む。
【0017】ステップS5では、図1の同定済元素検索
手段16が、上記検出したピークSpn の波長に対し
て、同定済元素のスペクトル線のうちに、ほぼ同一の波
長のピークがあるか否かをスペクトル表 (図2) か
ら検索する。 この検索の結果、同定済元素についてのピークがある場
合は、図4のステップS6に進み、同定済元素のスペク
トルのX線強度に、測定条件およびスペクトル線の種類
により定まる換算係数を乗算することで、同定済元素の
換算強度を演算して、ステップS7に進む。一方、ステ
ップS5の検索の結果、同定済元素についてのピークが
ない場合は、そのままステップS7に進む。
【0018】ステップS7では、同定済元素検索手段1
6 (図1)が、上記検出したピークSpnの波長に対
応する未同定元素のスペクトル名を、スペクトル表 (
図2) から検索した後、ステップS8に進む。ステッ
プS8では、上記換算強度と上記測定した測定値との強
度比から、上記検出したピークSpn が、未同定元素
もしくは同定済元素のスペクトルのいずれか一方か、ま
たは、双方かを判定する。この判定後、ステップS9に
進み、図6(a) の全ての領域CA, K…Fについ
て、スペクトル線の同定が完了したか否かを判断する。 この判断の結果、全ての同定が完了していなければ図4
のステップS4に戻り、全ての同定が完了していればス
テップS10 に進み終了する。
【0019】
【作用】この発明によれば、予め、分光結晶、X線管、
スリットなどの測定条件の相違に基づく換算係数を測定
し、この換算係数を、同定済元素のスペクトル線のX線
強度に乗算するから、同定済元素のスペクトルの高次線
等による影響を正確に把握できる。
【0020】
【実施例】以下、この発明の同定解析装置および方法を
具体的に説明する。まず、図5の測定器10において、
分光角度2θを徐々に変化させつつ、蛍光X線B3の測
定を行い、図6に示す蛍光X線スペクトルを得る。重元
素領域についてはLiF の分光結晶を用い、軽元素領
域については、領域CA〜PをGeの分光結晶で、領域
SI, ALをPET の分光結晶で、領域MG〜Fを
TAP の分光結晶で、それぞれ測定する。
【0021】ついで、重元素同定手段12 (図1) 
が、最もX線強度の大きいスペクトル線から、順次、ス
ペクトル名の同定検索を行う。この重元素領域のスペク
トル線はKα線、Lα線またはLβ1 線のいずれかで
あり、かつ、1次線であることより、スペクトル表デー
タメモリ13 (図2のスペクトル表) の内容から、
可能性のあるスペクトル名を少なく限定することができ
る。
【0022】つづいて、重元素同定手段12 (図1)
 は、上記スペクトル名のペア(ペアはKαとKβ1 
またはLαとLβ1 )のピークを検索し、ペアのピー
クがあれば、その元素の微小スペクトルおよび高次線の
スペクトル名を同定する。この同定は、スペクトル間の
強度比、ならびに、1次線と高次線間の強度比に基づい
て行う。 こうして、重元素同定手段12は、U〜Tiの元素を対
象として、スペクトル名の同定を行う。重元素の同定解
析で同定された元素は、図7(b) に示すように、R
h,Mo, Zr, As, Ni, Cu, Co,
 Fe, Mn, Cr, Tiの11元素である。
【0023】つぎに、軽元素領域の同定解析方法につい
て、図6の領域SIを例にとって説明する。領域SIは
、 SiKα付近のスペクトル、つまり、分光角度2θ
が109.22°付近のスペクトルを示す。この領域S
Iには、2つのピークSp15, Sp16があるので
、ピーク検出手段15 (図1) がこれらのピークS
p15, Sp16の分光角度2θ=103.61°,
 109.19°を検出する。
【0024】図1の同定済元素検索手段16は、まず、
上記分光角度2θをブラッグの式に基づいて見掛けの波
長nλ(6.871Å,  7.125Å) に変換す
る。つづいて、同定済元素検索手段16は、1次線のK
線として現れるスペクトル線をスペクトル表データメモ
リ13から、つまり図2のスペクトル表から検索する。
【0025】スペクトル表データメモリ13 (図1)
 には、1次線から10次線までの全てのスペクトル線
が入力してあり、n次線のスペクトル線に対してはn・
λ(見掛けの波長)として、見掛けの波長毎に、スペク
トル名、反射の次数(n)および相対X線強度が入力さ
れて、記憶されている。
【0026】上記検索の結果、図2のスペクトル表から
分かるように、ピークSp15(6.871Å) につ
いては、対応する1次線のK線に該当するものがない。 一方、ピークSp16(7.125Å) については、
 SiKα線(7.126Å) が該当する。一方、同
定済元素検索手段16 (図1) は、重元素で同定さ
れた元素について、上記2つのピークSp15, Sp
16の付近にスペクトル線があるか否かをスペクトル表
から検索する。この検索の結果、ピークSp15(6.
871Å) については、 CrKα−3rd( 6.
873Å) が検索される。一方、ピークSp16(7
.125Å) については、 ZrKα−9th(7.
086Å) と、 MoKα−10th(7.107Å
) とが検索される。この検索後、図1の同定済元素検
索手段16は、上記各スペクトル線 CrKα、 Zr
Kα、 MoKαのX線強度296.1kcps, 4
12.0kcps, 4.0kcps をスペクトル信
号cとして、強度換算手段17に出力する。
【0027】強度換算手段17は、これらのスペクトル
線 CrKα、 ZrKα、 MoKαの高次線の強度
が、PET の分光結晶52でどれだけの値になるかを
換算 (推定)する。この換算は換算テーブルメモリ1
8に格納された図3の換算表に基づいてなされる。この
換算表には、分光結晶および波長ごとに相対X線強度が
格納されている。たとえば、図3(a) の真の波長λ
が2.2910Åのスペクトル線は、分光結晶 LiF
を用いた場合の1次線の相対強度を1.0 としたとき
、図3(b) の分光結晶 PETを用いた場合の3次
線については、0.0031の相対強度を有すると推定
される。この相対強度は、予め、既知の標準物質を用い
て実際に測定して得られた値を換算テーブルメモリ18
 (図1) に入力しておく。
【0028】CrKα(6.873Å) −3rdの真
の波長は、 2.291Åであり、図3(a),(b)
 から、その換算係数が0.0031であることが分か
り、X線強度296.1Kcps に換算係数0.00
31を乗算して、換算強度0.92Kcpsを得る。こ
の換算後、図1の強度換算手段17は、比較手段19に
換算強度0.92Kcpsを換算強度信号eとして出力
する。
【0029】一方、比較手段19には、上記ピーク検出
手段15からピークSp15の実際のX線強度 (測定
値) が、ピーク強度信号dとして入力される。比較手
段19は、ピークSp15の測定値0.621Kcps
 を換算強度0.92Kcpsで除して、強度比0.6
7を得、この強度比を判定手段20に強度比信号fとし
て出力する。
【0030】上記換算による推定が正確であれば、強度
比は1.0 となり、したがって、強度比が1.0 を
越える大きな値になるときは、換算強度よりも測定値が
遙かに大きいので、そのスペクトル線ではないことを意
味する。 判定手段20は、この上限値を判定値としたマップを有
しており、強度比が判定値以下のときに、そのスペクト
ル線であると同定し、一方、判定値よりも大きいときに
そのスペクトル線でないと判断する。この判定値はたと
えば4.0程度の値が用いられ、この場合、強度比0.
67が4.0 よりも小さいので、ピークSp15は 
CrKα−3rdであると同定される。この同定後、判
定手段20は、ピークSp15の波長、X線強度および
スペクトル名を同定元素信号gとして、同定済元素デー
タメモリ14に出力する。
【0031】図6のピークSp16については、図3(
b) の換算表から、 ZrKα9th (真の波長0
.7873Å) の換算係数が0.0000であり、ま
た、 MoKα−10th (真の波長0.7107Å
) の換算係数が0.0000であることが分かり、そ
のため換算強度が0になり、強度比が無限大となる。ゆ
えに、判定手段20がピークSp16には、 ZrKα
−9thおよびMoKα−10thが含まれていないと
判定する。したがって、ピークSp16は重元素の高次
線等を含んでおらず、図2のスペクトル表から検索され
た SiKαであると同定される。
【0032】以上の動作を図6(a) の領域CA〜F
まで行うことにより、図7(a) のように、軽元素領
域についても、スペクトルが同定される。
【0033】ところで、ステップS8 (図4) の判
定において、1つのピークに2つ以上のスペクトル線の
可能性がある場合は、上記強度比=(測定値/換算強度
)が最も小さいもの、つまり、最も可能性の高いスペク
トル線のみを同定する。但し、表示器21 (図1) 
の表示としては、2番目に可能性の高いものまで米印や
アンダーラインなどでマークして表示する。以上の同定
解析において、分光結晶の他にX線管、スリットおよび
アッテネータなどの測定条件が異なる場合は、これらに
ついての換算も行う。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、分光結晶、X線管、スリットなどの測定条件の相違に
基づく換算係数を予め測定し、この換算係数を同定済の
スペクトル線のX線強度に乗算して、軽元素領域のスペ
クトル線を判定して同定するので、同定済のスペクトル
線の影響を正確に把握できるから、初心者でも迅速かつ
簡単に、スペクトル名を正確に同定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の同定解析装置の一実施例を示す概略
構成図である。
【図2】スペクトル表の内容を省略して示す図表である
【図3】換算表の内容を省略して示す図表である。
【図4】同定解析方法を示すフローチャートである。
【図5】測定装置を示す概略構成図である。
【図6】測定したスペクトルを示す特性図である。
【図7】同定解析の結果を表示器で表示した状態を示す
特性図である。
【符号の説明】
10…測定器、11…測定値データメモリ、12…重元
素同定手段、13…スペクトル表データメモリ、15…
ピーク検出手段、16…同定済元素検索手段、17…強
度換算手段、18…換算テーブルメモリ、19…比較手
段、20…判定手段、52, 53…分光結晶。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも2種以上の分光結晶で重元
    素領域と軽元素領域について蛍光X線のX線強度を測定
    する測定器と、測定した蛍光X線のX線強度を見掛けの
    波長成分に分けた蛍光X線スペクトルとして記憶する測
    定値データメモリと、重元素領域において、スペクトル
    名を同定する重元素同定手段と、上記波長に対して、ス
    ペクトル名、反射の次数および相対X線強度のデータを
    記憶したスペクトル表データメモリと、少なくとも分光
    結晶の相違による測定条件およびスペクトル線の相違に
    よる相対X線強度の換算係数を記憶した換算テーブルメ
    モリと、軽元素領域においてピークの波長を検出するピ
    ーク検出手段と、上記検出したピークの波長に対して、
    上記重元素同定手段により同定された同定済元素のスペ
    クトル線のうちに、ほぼ同一の波長のピークがあるか否
    かを検索する同定済元素検索手段と、検索した同定済元
    素のスペクトル線のX線強度に上記換算係数を乗算して
    、同定済元素の換算強度を演算する強度換算手段と、上
    記検出したピークについての測定値と上記換算強度との
    強度比を演算する比較手段と、上記強度比から、検出し
    たピークが未同定元素のスペクトル線か同定済元素のス
    ペクトル線かを判定する判定手段とを備えた蛍光X線ス
    ペクトルの同定解析装置。
  2. 【請求項2】  少なくとも2種以上の分光結晶で重元
    素領域と軽元素領域について蛍光X線のX線強度を測定
    し、重元素領域において、スペクトル名を同定し、軽元
    素領域においてピークの波長を検出し、この検出したピ
    ークの波長に対して、同定済元素のスペクトル線のうち
    に、ほぼ同一の波長のピークがあるか否かをスペクトル
    表から検索し、この検索の結果、同定済元素についての
    ピークがある場合は、同定済元素のスペクトル線のX線
    強度に、測定条件およびスペクトル線の相違による換算
    係数を乗算して、同定済元素の換算強度を演算し、上記
    検出したピークの波長に対し、未同定元素のスペクトル
    名をスペクトル表から検索し、上記換算強度と上記測定
    した測定値との強度比から、上記検出したピークが、未
    同定元素のスペクトル線か同定済元素のスペクトル線か
    を判定する蛍光X線スペクトルの同定解析方法。
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