JPS6275241A - 溶液濃度測定装置 - Google Patents
溶液濃度測定装置Info
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- JPS6275241A JPS6275241A JP60214767A JP21476785A JPS6275241A JP S6275241 A JPS6275241 A JP S6275241A JP 60214767 A JP60214767 A JP 60214767A JP 21476785 A JP21476785 A JP 21476785A JP S6275241 A JPS6275241 A JP S6275241A
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- Japan
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- ray
- detector
- concentration
- rays
- irradiated
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
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」
本発明は溶液濃度測定装置に関するものである。
「従来の技術」
例えば原子炉で発生した使用済燃料を再処理する工程で
は、プロセス制御、安全管理および保障措置等の観点か
ら、Ｕ（ウラン）やＰｕ（プルトニウム）の濃度を正確
に測定することが極めて重要である。このような溶液濃
度の測定法の一つとして吸収端測定法がある・。この測
定法は溶液にＸ線を透過させ、溶質の内殻電子の電離に
よる吸収段差を測定することにより溶質の濃度を求める
ものである。
は、プロセス制御、安全管理および保障措置等の観点か
ら、Ｕ（ウラン）やＰｕ（プルトニウム）の濃度を正確
に測定することが極めて重要である。このような溶液濃
度の測定法の一つとして吸収端測定法がある・。この測
定法は溶液にＸ線を透過させ、溶質の内殻電子の電離に
よる吸収段差を測定することにより溶質の濃度を求める
ものである。
吸収端測定法による装置は、第３図に示すように、Ｘ線
発生装置１とＸ線検出器２および鉛製のコリメータ３が
同一直線上に位置するよう配設され、また試料容器４が
Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２との間に配置された構成
となっている。なお、Ｘ線検出器２により得られたデー
タは、処理計算機５（濃度演算手段）に入力されて、溶
液濃度が演算されるようになっている。
発生装置１とＸ線検出器２および鉛製のコリメータ３が
同一直線上に位置するよう配設され、また試料容器４が
Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２との間に配置された構成
となっている。なお、Ｘ線検出器２により得られたデー
タは、処理計算機５（濃度演算手段）に入力されて、溶
液濃度が演算されるようになっている。
この装置における測定スペクトルは第４図に示すように
連続スペクトル上における対象元素の内殻電子電離エネ
ルギ一点く吸収端）Ａ、Ｂで、それの濃度に関係する透
過率のステップ状変化（段差）が現われるが、この段差
と対象元素濃度の関係から次のようにして濃度を求める
。すなわち、Ｅを測定対象元素の吸収端エネルギーとす
ると、吸収端エネルギーから±ΔＥ離れた点での透過Ｘ
線強度Ｔ（Ｅ−八Ｅ）、Ｔ（Ｅ十ΔＥ）はそれぞれ式（
１）と式（２）で表される。
連続スペクトル上における対象元素の内殻電子電離エネ
ルギ一点く吸収端）Ａ、Ｂで、それの濃度に関係する透
過率のステップ状変化（段差）が現われるが、この段差
と対象元素濃度の関係から次のようにして濃度を求める
。すなわち、Ｅを測定対象元素の吸収端エネルギーとす
ると、吸収端エネルギーから±ΔＥ離れた点での透過Ｘ
線強度Ｔ（Ｅ−八Ｅ）、Ｔ（Ｅ十ΔＥ）はそれぞれ式（
１）と式（２）で表される。
Ｔ（Ｅ−ΔＥ）＝
ｅｘｐ （−μ（Ｅ−ΔＥ）・ρ・Ｔ）・ｅｘｐ
（−μｍ（Ｅ−ΔＥ） ・ρｍ−ｔ）・・・・・・（１
） Ｔ（Ｅ＋ΔＥ）＝ ｅｘｐ （−μ（Ｅ＋ΔＥ）・ρ・Ｔ） ・ｅＸ＋］
（−μｍ（Ｅ＋ΔＥ） ・ρｍ−ｔ）・・・・・
・（２） 上式でμ（Ｅ）、μｍ（Ｅ）は測定対象元素と溶媒のＸ
線質量吸収係数であり、ρ、２ｍは同様に濃度、ｔはＸ
線が透過する試料溶液の厚さである。
（−μｍ（Ｅ−ΔＥ） ・ρｍ−ｔ）・・・・・・（１
） Ｔ（Ｅ＋ΔＥ）＝ ｅｘｐ （−μ（Ｅ＋ΔＥ）・ρ・Ｔ） ・ｅＸ＋］
（−μｍ（Ｅ＋ΔＥ） ・ρｍ−ｔ）・・・・・
・（２） 上式でμ（Ｅ）、μｍ（Ｅ）は測定対象元素と溶媒のＸ
線質量吸収係数であり、ρ、２ｍは同様に濃度、ｔはＸ
線が透過する試料溶液の厚さである。
ここで、ΔＥ＃０とした場合、溶媒のＸ線質量吸収係数
はステップ状に変化せず、連続に変化するため次式のよ
うになる。
はステップ状に変化せず、連続に変化するため次式のよ
うになる。
（以下余白）
μｍ （Ｅ−ΔＥ）＝μｍ （Ｅ＋ΔＥ）・・・・
・・ （３） この式（３）を用いて、式（１）と式（２）の比の対数
をとると、求める測定対象元素濃度は溶媒の密度や成分
に依存しない量として求められる。
・・ （３） この式（３）を用いて、式（１）と式（２）の比の対数
をとると、求める測定対象元素濃度は溶媒の密度や成分
に依存しない量として求められる。
すなわち、
・・・・・・（４）
ここで Δμ＝μ（Ｅ＋ΔＥ）−μ（Ｅ−ΔＥ）である
。
。
しかし、吸収端測定法では溶質が２種以上で、しかもそ
れらの濃度比が１／１００程度に大きい場合に低濃度元
素の測定が困難となる。そこで、吸収端測定を補う目的
で螢光Ｘ線測定を組み合わせた装置が提案さている。
れらの濃度比が１／１００程度に大きい場合に低濃度元
素の測定が困難となる。そこで、吸収端測定を補う目的
で螢光Ｘ線測定を組み合わせた装置が提案さている。
螢光Ｘ線法は、Ｘ線の照射により対象元素の軌道電子が
一旦電離され、電子軌道に穴が空いた後に周囲の電子を
取り込んで再び空穴が埋められる際に放出されるＸ線量
を測定することによって測定対象元素の濃度を求める方
法である。ところが、照射された溶液から等方向に放出
される螢光Ｘ線は溶液による減衰を受けて、測定■は溶
質濃度や溶媒濃度に影響されるといった欠点が伴う。こ
のため、エネルギー的に近接したピークを選びそれらの
比をとることにより、各溶質の濃度比を求めるようにし
ている。各溶質の濃度の絶対量は、前記の吸収端測定に
より現れる吸収段差のうちの最も大きいものを解析して
、その溶質の絶対濃度を基に螢光Ｘ線測定により求めら
れた各溶質の濃度比に乗じることで求めることができる
。これにより、２溶質の濃度比が１／１０００程度にお
いても十分な測定が可能である。
一旦電離され、電子軌道に穴が空いた後に周囲の電子を
取り込んで再び空穴が埋められる際に放出されるＸ線量
を測定することによって測定対象元素の濃度を求める方
法である。ところが、照射された溶液から等方向に放出
される螢光Ｘ線は溶液による減衰を受けて、測定■は溶
質濃度や溶媒濃度に影響されるといった欠点が伴う。こ
のため、エネルギー的に近接したピークを選びそれらの
比をとることにより、各溶質の濃度比を求めるようにし
ている。各溶質の濃度の絶対量は、前記の吸収端測定に
より現れる吸収段差のうちの最も大きいものを解析して
、その溶質の絶対濃度を基に螢光Ｘ線測定により求めら
れた各溶質の濃度比に乗じることで求めることができる
。これにより、２溶質の濃度比が１／１０００程度にお
いても十分な測定が可能である。
第５図は、Ｋ吸収端測定装置とに螢光Ｘ線測定装置を組
み合わせた従来装置の一例である。同図の装置は、原子
炉燃料の再処理工場における燃料溶解液中のウランやプ
ルトニウムの濃度を測定するためのものである。Ｘ線発
生装置１、試料容器４およびに吸収端測定用検出器６は
同一直線状に配置されているが、１４５ＫＶで運転する
Ｘ線発生装置１からの照射Ｘ線のコンプトン散乱線をＵ
やＰｕのに螢光Ｘ線エネルギー領域から除外するために
、照射Ｘ線の透過バス線に対して後方に１５７°回転し
た方向に螢光Ｘ線測定用検出器７が配置されている。な
お、処理計算機５の構成は第３図と同様である。
み合わせた従来装置の一例である。同図の装置は、原子
炉燃料の再処理工場における燃料溶解液中のウランやプ
ルトニウムの濃度を測定するためのものである。Ｘ線発
生装置１、試料容器４およびに吸収端測定用検出器６は
同一直線状に配置されているが、１４５ＫＶで運転する
Ｘ線発生装置１からの照射Ｘ線のコンプトン散乱線をＵ
やＰｕのに螢光Ｘ線エネルギー領域から除外するために
、照射Ｘ線の透過バス線に対して後方に１５７°回転し
た方向に螢光Ｘ線測定用検出器７が配置されている。な
お、処理計算機５の構成は第３図と同様である。
第６図は第５図に示す従来装置により得られた螢光Ｘ線
スペクトルである。同図から明らかなように、スペクト
ル上のウランやプルトニウムの螢光Ｘ線ピークより低エ
ネルギー側に照射Ｘ線の試料によるコンプトン散乱線が
連続スペクトルとして現われている。
スペクトルである。同図から明らかなように、スペクト
ル上のウランやプルトニウムの螢光Ｘ線ピークより低エ
ネルギー側に照射Ｘ線の試料によるコンプトン散乱線が
連続スペクトルとして現われている。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、以上のような従来装置では、吸収端測定
と螢光Ｘ線測定を行うために分解能のよいに吸収端測定
用検出器６、螢光Ｘ線測定用検出器７が必要であるばか
りか、これらの検出器６．７はＧｅ結晶を冷却するため
の液体窒素デユワ−を必要とするために、装置自体が大
型化し、コスト的にも高くつくという欠点があった。
と螢光Ｘ線測定を行うために分解能のよいに吸収端測定
用検出器６、螢光Ｘ線測定用検出器７が必要であるばか
りか、これらの検出器６．７はＧｅ結晶を冷却するため
の液体窒素デユワ−を必要とするために、装置自体が大
型化し、コスト的にも高くつくという欠点があった。
そこで、本発明の目的は１台の検出器によって螢光Ｘ線
測定と吸収端測定が同時に行なえるようにし、装置自体
の小型化および製造コストの安価を図ることのできる溶
液濃度測定装置を提供するにある。
測定と吸収端測定が同時に行なえるようにし、装置自体
の小型化および製造コストの安価を図ることのできる溶
液濃度測定装置を提供するにある。
「問題点を解決するための手段」
本発明は、上述した目的を達成するために、吸収端測定
と螢光Ｘ線測定を組み合わせた装置において、Ｘ線検出
器を、容器内部の照射Ｘ線の透過バス上の位置を検出で
きるよう配設したものである。このような構成とするこ
とにより、測定スペクトルの中の照射Ｘ線によるコンプ
トン散乱部分により最も大きく吸収段差の現われる溶質
１種類の絶対濃度を求め、螢光Ｘ線から得られるその他
の溶質の濃度比に乗じることにより、各溶質の絶対濃度
を求めるようにしたものである。
と螢光Ｘ線測定を組み合わせた装置において、Ｘ線検出
器を、容器内部の照射Ｘ線の透過バス上の位置を検出で
きるよう配設したものである。このような構成とするこ
とにより、測定スペクトルの中の照射Ｘ線によるコンプ
トン散乱部分により最も大きく吸収段差の現われる溶質
１種類の絶対濃度を求め、螢光Ｘ線から得られるその他
の溶質の濃度比に乗じることにより、各溶質の絶対濃度
を求めるようにしたものである。
「発明の実施例」
以下、図に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明する
。
。
第１図は本発明に係わる溶液濃度測定装置の一実施例を
示す概略構成図であり、第５図と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略しである。Ｘ線検出器８
は、第５図の螢光Ｘ線測定用検出器７と同じ方向、つま
りＸ線発生装置１からの照射Ｘ線の透過バス線に対して
反時計方向に１５７°回動した方向に配設されている。
示す概略構成図であり、第５図と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略しである。Ｘ線検出器８
は、第５図の螢光Ｘ線測定用検出器７と同じ方向、つま
りＸ線発生装置１からの照射Ｘ線の透過バス線に対して
反時計方向に１５７°回動した方向に配設されている。
しかし、Ｘ線検出器８の見込む試料範囲はＸ線照射側の
前面Ｃではなく、照射Ｘ線の透過バス上であって試料内
部の位置りとなっている。すなわち、Ｘ線検出器８を試
料容器４の内部を検出できるように設定した構成とした
ものである。このような配置にすることによって、照射
Ｘ線はＣＤ間で減衰した後にＤ点近傍でコンプトン散乱
されてＸ線検出器８に入るようになっている。そして、
このＸ線検出器８により得られたデータは測定回路が組
み込まれた処理計算機（濃度演算手段）９に入力され、
ここで溶質の濃度が求められるようになっている。
前面Ｃではなく、照射Ｘ線の透過バス上であって試料内
部の位置りとなっている。すなわち、Ｘ線検出器８を試
料容器４の内部を検出できるように設定した構成とした
ものである。このような配置にすることによって、照射
Ｘ線はＣＤ間で減衰した後にＤ点近傍でコンプトン散乱
されてＸ線検出器８に入るようになっている。そして、
このＸ線検出器８により得られたデータは測定回路が組
み込まれた処理計算機（濃度演算手段）９に入力され、
ここで溶質の濃度が求められるようになっている。
すなわち、この処理計算機９は螢光Ｘ線量とコンプトン
散乱線の吸収端を分析して試料容器４内の試料に含まれ
る数種の元素濃度を求めるようになっている。
散乱線の吸収端を分析して試料容器４内の試料に含まれ
る数種の元素濃度を求めるようになっている。
ところで、ＣＤ間の照射Ｘ線吸収の主要因は溶液による
光電効果とコンプトン散乱であるが、光電効果には元素
特有の吸収端と呼ばれる不連続が現われるのに対して、
コンプトン散乱は連続でなだらかである。このため、Ｃ
Ｄ間で得られた吸収端はＤ点近傍におけるコンプトン散
乱後も記憶されることになる。第２図にこのような測定
で得られるスペクトルを示した。第２図のコンプトン散
乱線には大きくＵの吸収端Ｆが現れる。したがって、上
述した（４）式によりその濃度が求まり、また高エネル
ギー側の螢光Ｘ線ピークによるＰｕ対Ｕの比からＰｕの
絶対量が求まる。
光電効果とコンプトン散乱であるが、光電効果には元素
特有の吸収端と呼ばれる不連続が現われるのに対して、
コンプトン散乱は連続でなだらかである。このため、Ｃ
Ｄ間で得られた吸収端はＤ点近傍におけるコンプトン散
乱後も記憶されることになる。第２図にこのような測定
で得られるスペクトルを示した。第２図のコンプトン散
乱線には大きくＵの吸収端Ｆが現れる。したがって、上
述した（４）式によりその濃度が求まり、また高エネル
ギー側の螢光Ｘ線ピークによるＰｕ対Ｕの比からＰｕの
絶対量が求まる。
ここで、ＣＤ間の距離（Ｈ）はρ・Ｈ
（ｇ−ｃｍ／ｃｃ）が０．７近辺とすることかに吸収端
には最もよい測定が行え、また螢光Ｘ線が溶液によって
減衰を受けないためにＤＥ間の距離は短いほどよい。
には最もよい測定が行え、また螢光Ｘ線が溶液によって
減衰を受けないためにＤＥ間の距離は短いほどよい。
「発明の効果」
以上説明したように本発明に係る溶液濃度測定装置によ
れば、Ｘ線検出器１台で元素濃度比の大きい溶液の濃度
測定が行なえるようになったので、従来の螢光Ｘ線測定
用検出器、吸収端測定用検出器をぞれぞれ１台ずつ備え
た装置に比べて、小型化が図れしかも製造コストも安価
にできるという効果を有する。
れば、Ｘ線検出器１台で元素濃度比の大きい溶液の濃度
測定が行なえるようになったので、従来の螢光Ｘ線測定
用検出器、吸収端測定用検出器をぞれぞれ１台ずつ備え
た装置に比べて、小型化が図れしかも製造コストも安価
にできるという効果を有する。
第１図は本発明に係る溶液濃度測定装置の一実施例を示
す概略構成図、第２図は本発明装置により得られた螢光
Ｘ線スペクトルを示す図、第３図°は従来の溶液濃度測
定装置の一例を示す概略構成図、第４図は第３図の装置
によって得られる測定スペクトルを示す図、第５図は従
来の溶液濃度測定装置の他の例を示す概略構成図、第６
図は前図の装置によって得られた螢光スペクトルを示す
図である。 １・・・・・・Ｘ線発生装置、４・・・・・・試料容器
、８・・・・・・Ｘ線検出器、９・・・・・・処理計算
機。 出 願 人 日本原子力事業株式会社代 理 人
弁理士 山 内 梅 雄第２図 工序ルキ゛（Ｋｅｙ）
す概略構成図、第２図は本発明装置により得られた螢光
Ｘ線スペクトルを示す図、第３図°は従来の溶液濃度測
定装置の一例を示す概略構成図、第４図は第３図の装置
によって得られる測定スペクトルを示す図、第５図は従
来の溶液濃度測定装置の他の例を示す概略構成図、第６
図は前図の装置によって得られた螢光スペクトルを示す
図である。 １・・・・・・Ｘ線発生装置、４・・・・・・試料容器
、８・・・・・・Ｘ線検出器、９・・・・・・処理計算
機。 出 願 人 日本原子力事業株式会社代 理 人
弁理士 山 内 梅 雄第２図 工序ルキ゛（Ｋｅｙ）
Claims (1)
- Ｘ線発生装置と、このＸ線発生装置の前面に配置されか
つ被測定溶液が収容された容器と、容器内部における照
射Ｘ線の透過パス上の位置を検出できるよう配設されか
つ前記被測定溶液から発生する螢光Ｘ線と、照射Ｘ線の
被測定溶液によるコンプトン散乱線を同時に測定するＸ
線検出器と、このＸ線検出器により得られた螢光Ｘ線量
とコンプトン散乱線の吸収端を分析して被測定溶液に含
まれる数種の元素濃度を求める濃度演算手段とから構成
されたことを特徴とする溶液濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214767A JPS6275241A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶液濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214767A JPS6275241A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶液濃度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6275241A true JPS6275241A (ja) | 1987-04-07 |
Family
ID=16661197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60214767A Pending JPS6275241A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 溶液濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6275241A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006049051A1 (ja) | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Sii Nanotechnology Inc. | 蛍光x線分析装置 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60214767A patent/JPS6275241A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006049051A1 (ja) | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Sii Nanotechnology Inc. | 蛍光x線分析装置 |
| JPWO2006049051A1 (ja) * | 2004-11-08 | 2008-05-29 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 蛍光ｘ線分析装置 |
| US7436926B2 (en) | 2004-11-08 | 2008-10-14 | Sii Nano Technology Inc. | Fluorescent X-ray analysis apparatus |
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