JPH10221275A - Ｘ線回折定量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基底標準吸収補正法を用いたＸ線回折定量法
において入射Ｘ線の照射領域に関して厳しい規制を加え
なくても信頼性の高い正確な測定を行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 特定物質を含む試料を保持したフィルタ
１２を試料板９の基底標準板１１の所に装着し、Ｘ線焦
点ＦからのＸ線をそのフィルタ１２及び基底標準板１１
に照射する。フィルタ１２内の特定物質からの回折線及
び基底標準板１１からの回折線に基づいて試料のＸ線吸
収率の影響を補正した上で、試料に含まれる特定物質の
含有量又は含有率を演算する。基底標準板１１をフィル
タ１２よりも小さく設定して、その基底標準板１１の全
体をフィルタ１２に隠れるようにし、もって、Ｘ線照射
領域の広狭にかかわらず、正確なＸ線吸収率を測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の後方に配置
される基底標準板の回折Ｘ線強度の変化に基づいて補正
を加えて、その試料に含まれる特定物質の重量を求める
Ｘ線回折定量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特定物質及びそれ以外の不特定物質を含
む試料に関して、その試料全体に対するその特定物質の
重量や含有率を知りたい場合がある。例えば、多種類の
粉塵が存在する作業現場において、それらの粉塵の中に
有害物質が含まれる場合には、その有害物質の含有量を
知ってそれを一定量以下に抑えなければならない。

【０００３】特定物質に関して回折Ｘ線強度を測定する
ことにより、その特定物質の重量を検知できることは、
従来より知られている。よって、原則的には、試料中に
特定物質が含まれているとき、その試料の全体にＸ線を
照射して、その特定物質からの回折Ｘ線の強度を測定す
れば、その試料中に含まれる特定物質の重量を知ること
ができると考えられる。

【０００４】しかしながら、実際には、試料は特定物質
以外に不特定物質を含み、そして特定物質の含有量が変
化すればそれに対応して不特定物質が含まれる量も変化
するので、試料の全体にＸ線を照射してその内部の特定
物質からの回折Ｘ線の強度を測定するとき、測定される
回折Ｘ線強度は試料のＸ線吸収率の影響を受けて特定物
質の重量を正確には反映しない。従って、このままで
は、試料中に含まれる特定物質の定量を正確に行うこと
はできない。

【０００５】そのような問題点に鑑み、試料によるＸ線
の吸収の影響を補正して、特定物質の含有量の多少にか
かわらず、Ｘ線回折測定に基づいて特定物質の含有量を
正確に測定できるＸ線回折定量法として、基底標準吸収
補正法を用いたＸ線回折定量法が従来より知られてい
る。この基底標準吸収補正法は、簡単に説明すれば、入
射Ｘ線の進行方向に関して試料の後ろ側に配置した基底
標準板の回折Ｘ線強度の変化量、すなわち、試料の吸収
係数の変化量に基づいて、試料中の特定物質からの回折
Ｘ線強度を補正して、その補正後の回折Ｘ線強度に基づ
いて特定物質の重量を判定するというものである。

【０００６】この基底標準吸収補正法に基づくＸ線回折
定量法では、試料によるＸ線吸収率を実測する必要があ
り、その実測にあたっては、試料が付着していないフィ
ルタを基底標準板に接着した状態での基底標準板の回折
Ｘ線強度と、試料が付着したフィルタを基底標準板に接
着した状態での基底標準板の回折Ｘ線強度との両方を測
定する必要がある。従来、これらの測定を行う場合に
は、例えば図７に示すように、試料が付着したフィルタ
５１又は試料が付着していないフィルタ５２を透明テー
プ５３等によって基底標準板５４に貼着する。そして、
試料付きフィルタ５１及び試料なしフィルタ５２のそれ
ぞれについてＸ線Ｒ１を照射して、そのときに発生する
回折Ｘ線Ｒ２をＸ線カウンタ５６によって検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＸ
線回折定量法では、基底標準板５４の全体が基底標準物
質、例えばＺｎ（亜鉛）によって形成されていた。その
ため、入射Ｘ線の照射領域が符号Ａで示すように、フィ
ルタ５１，５２の試料捕集部よりも広く設定されると、
正しいＸ線吸収率を測定できないという問題があった。
その理由は、本来であればフィルタ５１，５２上の試料
が存在する領域だけからの回折Ｘ線情報が欲しいにもか
かわらず、Ｘ線カウンタ５６がそのフィルタ５１，５２
から外れた部分の回折Ｘ線情報をも取り込んでしまうか
らである。

【０００８】本発明は、従来のＸ線回折定量法における
上記の問題点に鑑みて成されたものであって、Ｘ線回折
定量法において入射Ｘ線の照射領域に関して厳しい規制
を加えなくても信頼性の高い正確な測定を行うことがで
きるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るＸ線回折定量装置は、試料の後方に配
置される基底標準板の回折Ｘ線強度の変化に基づいて補
正を加えてその試料に含まれる特定物質の重量を求める
Ｘ線回折定量装置において、試料を保持する試料保持体
と、その試料保持体よりも面積の小さい基底標準板とを
有することを特徴とする。

【００１０】このＸ線回折定量装置によれば、基底標準
板は入射Ｘ線に対して常に試料保持体の下に隠れること
になるので、入射Ｘ線の照射幅の如何にかかわらず常に
正確なＸ線吸収率を測定でき、従って、試料に含まれる
特定物質に関して信頼性の高い重量測定を行うことがで
きる。

【００１１】通常のＸ線回折装置では、試料をゴニオメ
ータに装着し、そのゴニオメータの測角機能に基づいて
試料に対する入射Ｘ線の入射角度を測角する。このＸ線
回折装置では、ゴニオメータに備え付けの試料板によっ
て試料保持体を支持することによって試料をゴニオメー
タに装着するのが一般的である。このような試料板を用
いる場合には、その試料板を基底標準板と異なるＸ線回
折特性を有する材料によって形成すると共に、基底標準
板をその試料板に埋設することができる。なお、基底標
準板を、例えば、Ｚｎによって形成するならば、それを
取り囲む試料板は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）によ
って形成できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るＸ線回折定
量装置の一実施形態を示している。このＸ線回折定量装
置は、例えば、大気中に含まれる粉塵中に存在する特定
の有害物質の含有量を測定するために用いられるものと
する。このＸ線回折定量装置は、Ｘ線を発生するＸ線焦
点Ｆと、ゴニオメータ１と、そしてＸ線カウンタ２とを
有する。Ｘ線焦点Ｆは、例えば、電子を放出するフィラ
メントと、放出した電子が衝突したときにＸ線を発生す
るターゲットとを含んで構成される。また、Ｘ線焦点Ｆ
の近傍には、Ｘ線の発散角度を規制する発散規制スリッ
ト３が配設される。また、Ｘ線カウンタ２は、例えば、
シンチレーションカウンタ（ＳＣ：Scintillation Coun
ter）を用いて構成できる。

【００１３】ゴニオメータ１はθ回転台４及びそれと同
軸な２θ回転台６を有し、その２θ回転台６から延びる
検出器アーム７に上記Ｘ線カウンタ２が固定される。ゴ
ニオメータ１の内部には、θ回転台４を試料軸線Ｘs を
中心として回転、いわゆるθ回転させるθ回転駆動機構
（図示せず）及び２θ回転台６を試料軸線Ｘs を中心と
して回転、いわゆる２θ回転させる２θ回転駆動機構
（図示せず）が配設される。２θ回転はθ回転に比べ
て、回転方向が同じで角速度が２倍に設定される。

【００１４】θ回転台４には板バネ８、あるいは、その
他の保持機構が設けられる。本実施形態の場合は、長方
形状の試料板９が板バネ８に挿入され、そしてその板バ
ネ８のバネ力によってその試料板９が所定位置に固定保
持される。試料板９のうちＸ線焦点ＦからのＸ線が照射
される部分には、基底標準板１１が円形状に埋設され
る。この基底標準板１１及び試料板９に関しては、図３
に示すように、それらの表面が一様な平面になるように
設定される。本実施形態の場合、基底標準板１１はＺｎ
によって形成され、試料板９はその基底標準板１１と異
なる固有のＸ線回折角度を有する材料、例えば、Ａｌに
よって形成される。

【００１５】試料板９に埋設された基底標準板１１の上
には、図２に示すように、測定対象である大気中の粉塵
を保持させた試料保持用フィルタ１２、すなわち試料保
持体、が貼着されて透明テープその他の固定手段によっ
て固定される。この試料保持用フィルタ１２は、例え
ば、ガラスファイバによって形成される。本実施形態で
は、試料保持用フィルタ１２が円形状に形成され、そし
て基底標準板１１の面積が試料保持用フィルタ１２の粉
塵捕集部１３の面積よりも小さくなるように設定されて
いる。つまり、フィルタ１２上の粉塵は基底標準板１１
を完全に覆った状態でその基底標準板１１の上に装着さ
れる。

【００１６】以下、本実施形態の装置を用いて行われる
Ｘ線回折定量測定について、図４に示す工程図を用いて
説明する。まず、試料保持用フィルタ１２の単体の重量
Ｗfを測定する（ステップＳ１）。次いで、この試料保
持用フィルタ１２を基底標準板１１に装着し、その状態
で基底標準板１１の回折Ｘ線強度Ｉzn0 を測定する（ス
テップＳ２）。このとき、基底標準板１１に対するＸ線
の入射角度θznは、図１のゴニオメータ１によって、そ
の基底標準板１１の材料であるＺｎに固有のＸ線回折角
度（２θ）の半分の値に測角される。

【００１７】次に、一旦、試料保持用フィルタ１２を基
底標準板１１から取り外し、測定の対象となる大気をそ
のフィルタ１２へ向けて吸引等することにより、そのフ
ィルタ１２に粉塵Ｇを付着させる（ステップＳ３）。そ
の後、粉塵Ｇが付着したフィルタ１２の重量Ｗm を測定
する（ステップＳ４）。さらにその後、粉塵Ｇが付着し
たフィルタ１２を再度、基底標準板１１に装着し、この
状態で、粉塵Ｇの中に含まれる特定物質の回折Ｘ線強度
Ｉm を測定する（ステップＳ５）。このときも、図１に
おいて、その特定物質に固有のＸ線入射角度をゴニオメ
ータ１によって正確に測角する。

【００１８】その後、Ｘ線入射角度を基底標準板１１に
固有の回折角度に変更して測定を行い、粉塵Ｇを付着し
た状態の基底標準板１１の回折Ｘ線強度Ｉznを測定する
（ステップＳ６）。その後、ステップＳ７において、上
記各種の実測値に基づいて以下のような演算を行う。す
なわち、 Ｉt＝Ｋ・Ｉm の式に基づいて、吸収補正後の特定物質の回折Ｘ線強度
Ｉt を求める。なお、 Ｉm ：実測された特定物質の回折Ｘ線強度 Ｋ ：補正係数 である。

【００１９】また、補正係数Ｋは次式 Ｋ＝−Ｒ・ｌｎ（ΔＲi）／｛１−（ΔＲi）^R｝ によって求められる。但し、 Ｒ＝ｓｉｎθzn／ｓｉｎθm θzn：基底標準板１１のＸ線回折角度 θm ：特定物質のＸ線回折角度 ΔＲi（試料である粉塵によるＸ線透過率の実測値）＝
Ｉzn／Ｉzn0 である。

【００２０】以上により吸収補正後の特定対象物の回折
Ｘ線強度Ｉt が求まると、例えば図５に示すような検量
線Ｌを用いて、その特定物質の含有量ｍが求まる。な
お、この検量線Ｌは、予め、複数の異なる既知量の特定
物質を準備して、それらに図４に示した処理を繰り返し
て実行することによって得られたデータに基づいて作成
したものである。

【００２１】以上により、特定物質の含有量ｍが求まる
と、その特定物質の含有率Ｑ（％）を次式 Ｑ＝（ｍ／Ｗ）×１００ によって求める。但し、 Ｗ（採取粉塵量）＝Ｗm −Ｗｆ である。

【００２２】本実施形態では、図６に示すように、基底
標準板１１の面積を試料保持用フィルタ１２の粉塵捕集
部１３の面積よりも小さくしたので、基底標準板１１は
完全に粉塵の下に隠れる。従って、Ｘ線の照射領域Ａが
広くてフィルタ１２の外側に張り出す場合でも、その張
出し部分には基底標準板１１は存在せず、よって、不要
な回折Ｘ線が発生することを防止できる。その結果、粉
塵のＸ線透過率ΔＲiをＸ線の照射幅の如何にかかわら
ず、常に、正確に測定でき、よって、信頼性の高い定量
結果を得ることができる。

【００２３】以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明はその実施形態に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改
変できる。例えば、本発明のＸ線回折定量装置を用いて
定量できるのは、粉塵中の特定有害物質に限定されるも
のではなく、あらゆる種類の物質の定量作業に適用でき
る。また、粉塵等といった試料を保持するための試料保
持体は、図２に示したフィルタ１２のような形状及び材
質に限定されず、測定現場に対応した任意の形状及び材
質とすることができる。また、基底標準板及びそれを取
り囲む試料板は、回折角が異なりさえすれば、それぞ
れ、任意の材料を用いて形成できる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載のＸ線回折定量装置によれ
ば、基底標準板は入射Ｘ線に対して常に試料保持体の下
に隠れることになるので、入射Ｘ線の照射幅の如何にか
かわらず常に正確なＸ線吸収率を測定でき、従って、試
料に含まれる特定物質に関して信頼性の高い重量測定を
行うことができる。

【００２５】請求項２記載のＸ線回折定量装置によれ
ば、通常広く使用されている試料板に対して本発明を適
用できる。

【００２６】請求項３記載のＸ線回折定量装置によれ
ば、基底標準板及び試料板として特殊な材料を用いるこ
となく、良好な定量結果を得ることができる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線回折定量装置の一実施形態の
要部を示す斜視図である。

【図２】試料保持体、基底標準板及び試料板のそれぞれ
の一実施形態を示す斜視図である。

【図３】図２に示す構造の断面図である。

【図４】図１に示す装置を用いて行われるＸ線回折定量
測定の工程手順を示す工程図である。

【図５】図４の測定において使用する検量線の一例を示
すグラフである。

【図６】試料保持体、基底標準板及びＸ線照射領域の相
対的な位置関係を示す平面図である。

【図７】従来のＸ線回折定量装置の一例を模式的に示す
平面図である。

【符号の説明】

１ ゴニオメータ ２ Ｘ線カウンタ ３ 発散規制スリット ４ θ回転台 ６ ２θ回転台 ７ 検出器アーム ８ 板バネ ９ 試料板 １１ 基底標準板 １２ 試料保持用フィルタ（試料保持体） １３ フィルタの粉塵捕集部 Ａ Ｘ線照射領域 Ｆ Ｘ線焦点 Ｇ 粉塵（試料）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の後方に配置される基底標準板の回
   折Ｘ線強度の変化に基づいて補正を加えて、その試料に
   含まれる特定物質の重量を求めるＸ線回折定量装置にお
   いて、 試料を保持する試料保持体と、 その試料保持体よりも面積の小さい基底標準板とを有す
   ることを特徴とするＸ線回折定量装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＸ線回折定量装置におい
   て、試料保持体を支持するための試料板を設け、上記の
   基底標準板はその試料板に埋設され、そして、上記試料
   板は基底標準板と異なるＸ線回折特性を有することを特
   徴とするＸ線回折定量装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のＸ線回折定量装置におい
   て、試料板をアルミニウムで形成し、基底標準板を亜鉛
   で形成したことを特徴とするＸ線回折定量装置。