(57)【要約】【課題】コンクリートを削る必要がなく、鉄筋の腐食電位から腐食量を推定するための専門知識を必要としない鉄筋コンクリート構造物の鉄筋腐食量の測定技術を提供すること。【解決手段】蛍光Ｘ線分析装置１００の１次フィルタ３は、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されており、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域を１次Ｘ線Ａから主に吸収する。吸収後の１次Ｘ線Ａには、第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、この第二エネルギ帯域のＸ線は、元素Ｆｅを励起する励起成分の１つとして作用する。１次フィルタ３によってバックグラウンドが低減され、励起成分となる第二エネルギ帯域のＸ線の割合が著しく高くなるため、Ｆｅを精度良く分析可能となる。【選択図】図１
2010019584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から１次フィルタを介して測定試料に１次Ｘ線を照射し、前記１次Ｘ線を受けた測定試料からの蛍光Ｘ線を検出器で検出することにより、前記測定試料の元素分析を行う蛍光Ｘ線分析装置において、
前記１次フィルタは、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、前記固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域を前記１次Ｘ線から主に吸収し、
前記吸収後の１次Ｘ線には、前記第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、
前記励起成分が連続Ｘ線の一部を含むこと
を特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記１次フィルタは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＺｒまたはＭｏの何れかをフィルタ成分として含むことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記１次フィルタは、その厚み寸法が１０μｍ〜１００μｍの範囲内である薄膜状に形成されていることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記１次フィルタは、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されていることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋腐食量を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造物は、経年により劣化することが知られている。このようなＲＣ構造物の経年劣化の状況を把握する必要があるため、ＲＣ構造物の劣化度の診断はこれまで中性化深さ、内在塩分量、鉄筋腐食量、ひび割れ量を測定することにより行われてきた。例えば、ＲＣ構造物表層の塩分量を測定するために、塩化物イオンを検出する可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、ＲＣ構造物の耐力に大きな影響を与えるものは鉄筋腐食量であることが知られている。このような鉄筋腐食量の測定方法としては、表面のコンクリートを削り、ＲＣ構造物内部の鉄筋を露出させて鉄筋の腐食状況を観察し、錆の色や状態から、腐食量を推定する方法や、鉄筋を一部露出させて電極を取り付け、鉄筋の腐食電位を測定することによって鉄筋の腐食量を推定する方法が一般的である。
【特許文献１】特開２００４−１５０９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような鉄筋腐食量の測定方法においては、表面のコンクリートを削ってＲＣ構造物内部の鉄筋を露出させる作業を伴うことや、鉄筋の腐食電位から鉄筋の腐食量を推定する方法に専門知識を要するといった問題があった。また、上述のような鉄筋腐食量の測定方法においては、上述のように表面のコンクリートを削るために、騒音や振動が発生して近隣に迷惑をかけるおそれや、ＲＣ構造物を傷つけてしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み、ＲＣ構造物の健全度を評価する上では鉄筋の腐食量を正確に知る必要はなく鉄筋の腐食状態が推定できれば十分である点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、表面のコンクリートを削ってＲＣ構造物内部の鉄筋を露出させる必要がなく、鉄筋の腐食電位から鉄筋の腐食量を推定するための専門知識を必要としない鉄筋コンクリート構造物の鉄筋腐食量の測定技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る蛍光Ｘ線分析装置（１００：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、Ｘ線源（１）から１次フィルタ（３）を介して測定試料（６）に１次Ｘ線（Ａ）を照射し、前記１次Ｘ線を受けた測定試料からの蛍光Ｘ線（Ｂ）を検出器（７）で検出することにより、前記測定試料の元素分析を行う蛍光Ｘ線分析装置において、前記１次フィルタは、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、前記固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域を前記１次Ｘ線から主に吸収し、前記吸収後の１次Ｘ線には、前記第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、前記励起成分が連続Ｘ線の一部を含むことを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、次のような作用効果を奏する。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置の１次フィルタは、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域を１次Ｘ線から主に吸収する。吸収後の１次Ｘ線には、第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、この第二エネルギ帯域のＸ線は、元素Ｆｅを励起する励起成分の１つとして作用する。
【０００８】
このように、１次フィルタにより、第一エネルギ帯域のＸ線が殆ど吸収されるので、バックグラウンドが低減され、一方、励起成分となる第二エネルギ帯域のＸ線の割合が著しく高くなる。そのため、Ｆｅを精度良く分析可能となる。
【０００９】
このように本発明の蛍光Ｘ線分析装置を用いれば、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋が腐食することに起因してコンクリート表面に滲み出すＦｅの量を測定し、その測定結果から鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食状態を推定することができる。
【００１０】
したがって、表面のコンクリートを削ってＲＣ構造物内部の鉄筋を露出させる必要がなく、鉄筋の腐食電位から鉄筋の腐食量を推定するための専門知識を有しなくても、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食状態を測定することができる。
【００１１】
なお、上述の１次フィルタについては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＺｒまたはＭｏの何れかをフィルタ成分として含むことが考えられる（請求項２）。また、１次フィルタは、その厚み寸法が１０μｍ〜１００μｍの範囲内である薄膜状に形成されていることが考えられる(請求項３)。さらに、より好ましくは、１次フィルタがＴｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されているとよい（請求項４）。
【００１２】
このように構成すれば、Ｆｅをより精度良く分析可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
［第一実施形態］
図１は、蛍光Ｘ線分析装置１００を示す模式図（１）であり、図２は蛍光Ｘ線分析装置１００を示す模式図（２）である。また、図３は蛍光Ｘ線分析装置１００の制御構成を示す概略構成図である。
【００１４】
本実施形態では、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造物の表面に漏出するＦｅをスペクトル分析（元素分析）する、野外に持ち出し可能な可搬型の蛍光Ｘ線分析装置１００を例にとって説明する。
【００１５】
［１．蛍光Ｘ線分析装置１００の構成の説明］
図１に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１００は、測定試料（本実施形態ではＲＣ構造物の表面）６に１次Ｘ線Ａを照射するＸ線源としてのＸ線管１と、１次Ｘ線Ａの光路上に配置される１次コリメータ２および１次フィルタ３と、１次Ｘ線Ａの光路を挟むように配置されるキャピラリ４と、測定試料６から発生した特性Ｘ線Ｂを検出する検出器７と、１次Ｘ線Ａの光路上および特性Ｘ線Ｂの光路上に配置され、その厚み寸法が８μｍの薄膜状に形成されるポリイミド膜５と、を備えている。
【００１６】
１次フィルタ３は、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されている。
そして、測定試料６に対しては、１次フィルタ３などを経由した１次Ｘ線Ａが照射角度θ（本実施形態では７０°）で照射される。そして、測定試料６から発生した特性Ｘ線Ｂが反射角度φ（本実施形態では６５０°）で反射されて検出器７に検出される。
【００１７】
検出器７としては、エネルギ分解能に優れ、液体窒素によらずペルチェ素子による冷却を行うものを採用するのが好ましく、本実施形態では検出器７としてシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）を採用している。
【００１８】
また、蛍光Ｘ線分析装置１００は、１次コリメータ２、１次フィルタ３、キャピラリ４、および検出器７を含む空間を、空気による特性Ｘ線の減衰を軽減させる目的で、測定時に真空状態とするよう構成されており、測定試料６に照射される１次Ｘ線Ａおよび測定試料６によって反射された特性Ｘ線Ｂがポリイミド膜５を介して通過されるようになっている（図２参照）。
【００１９】
また、蛍光Ｘ線分析装置１００は、図３に示すように、制御手段１０を備えている。この制御手段１０は、ＣＰＵ（補正手段）１１およびメモリ１２を備えている。このうちメモリ１２には、基準値データおよび補正プログラムが予め記憶されている。基準値データは、所定の測定試料６に対応して、各元素ごとに、合否の判定の基準となる基準値が各々関連付けられて記憶されている。一方、補正プログラムは、補正を行うための周知のプログラムである。また、ＣＰＵ１１は、検出器７からの検出値に基づいて測定試料６の詳細なスペクトル分析を行い、その分析結果を出力手段１３に出力する。また、ＣＰＵ１１は、検出器７からの検出値と基準値データとを比較することによって、各元素ごとにその含有量が基準値以下か否かの合否判定を行い、その判定結果を出力手段１３に出力する。また、ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されている補正プログラムを実行することによって補正を行う機能を有する。
【００２０】
また、制御手段１０は、当該制御手段１０に接続された機器の動作を制御して、測定試料６の元素分析を実行するとともに、蛍光Ｘ線分析装置１００の校正作業を実行する。この校正作業としては、例えばＸ線のエネルギ校正や検量線の標準化などがある。なお、校正作業については周知であるのでここではその詳細な説明は省略する。
【００２１】
また、制御手段１０には、Ｘ線管１、検出器７、出力手段１３、フィルタ交換機１４および入力手段１５が図示しないインターフェイスを介して接続されている。
フィルタ交換機１４は、１次フィルタ３を１次Ｘ線Ａの光路上に挿入する機能を有する。なお、１次フィルタ３が１次Ｘ線Ａの光路上から退避されている場合には、蛍光Ｘ線分析装置１００は、塩素などの軽元素を測定可能である。なお、蛍光Ｘ線分析装置１００による軽元素の測定については公知技術に従うのでここではその詳細な説明は省略する。
【００２２】
［２．蛍光Ｘ線分析装置１００の動作の説明］
次に、蛍光Ｘ線分析装置１００の動作について説明する。
蛍光Ｘ線分析装置１００は、野外に持ち出し可能な可搬型の装置であり、装置先端部をＲＣ構造物に近接させて検査を行う。
【００２３】
まず、検査開始前に、必要に応じて校正作業を行う。続いて、オペレータが入力手段１５を操作して、基準値データの測定試料（本実施形態ではＦｅ）を選択する。これにより、合否判定の比較対象となる基準値データを変更設定する。
【００２４】
装置先端部をＲＣ構造物に近接させて検査が開始されると、Ｘ線管１から１次Ｘ線Ａが測定試料６に向って出射される。１次Ｘ線Ａは、１次フィルタ３のＴｉによって、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域が吸収される。吸収後の１次Ｘ線には、第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、測定試料６に照射される。
【００２５】
第２エネルギ帯域のＸ線には、連続Ｘ線の一部が含まれている。したがって、測定試料６には、第２エネルギ帯域に含まれている連続Ｘ線が入射する。第２エネルギ帯域の連続Ｘ線が励起成分として作用し、測定試料６を励起する。したがって、測定試料６に含まれる微量なＦｅを精度良く分析することができる。
【００２６】
測定試料６からの特性Ｘ線Ｂは、検出器７により検出される。検出器７は、検出値をＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、測定試料６の詳細なスペクトル分析を行い、その分析結果を出力手段１３により表示する。このことにより、Ｆｅなどの各元素の定量分析結果を容易に確認することができる。
【００２７】
また、ＣＰＵ１１は、検出値と基準値データとを比較して、前述した所定の合否判定を行う。該合否判定の結果は、出力手段１３に出力される。出力手段１３は、例えば、モニタやランプなどで前記判定結果を表示（出力）して、オペレータに合否を認識させる。
【００２８】
［３．蛍光Ｘ線分析装置１００を用いた測定試験の説明］
次に、蛍光Ｘ線分析装置１００を用いた測定試験について図４を参照して説明する。なお、図４（ａ）は、１次フィルタ３の有無によるＦｅのスペクトル比較を示す説明図であり、図４（ｂ）は１次フィルタ３のＸ線透過率を示す説明図である。また、測定試料はセメントであり、Ｆｅ2Ｏ3の濃度は０．０７８ｗｔ％である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、１次フィルタ３が１次Ｘ線Ａの光路上に存在しない場合、Ｘ線管１から照射された１次Ｘ線Ａが測定試料６によって散乱されてコンプトン散乱や連続Ｘ線が生じ、Ｓ／Ｎ比が数値「０．４１」となる。そのため、Ｓ／Ｎ比の値が小さく、低濃度の成分に対して精度の高い分析が行えない。これに対して、１次フィルタ３が１次Ｘ線Ａの光路上に存在する場合には、１次フィルタ３による吸収特性によって連続Ｘ線成分が低減されるため、バックグラウンド（特許請求の範囲の「第一エネルギ帯域」に相当）が下がり、Ｓ／Ｎ比が、１次フィルタ３が１次Ｘ線Ａの光路上に存在しない場合の数値「０．４１」から数値「３．９６」へと向上する。より具体的には、図４（ｂ）に示すように、Ｆｅ−Ｋａ線（固有Ｘ線）のエネルギは６．４０４ｋｅＶであり、Ｆｅ−Ｋａ線周囲のエネルギ成分（バックグラウンド成分）が１次フィルタ３の吸収特性によって著しく低下しており、Ｆｅ−Ｋａ線の励起に寄与する成分（図４（ｂ）中の「成分１」が相当し、特許請求の範囲の「励起成分」および「第二エネルギ帯域」に相当）によってＳ／Ｎ比が向上する。このようなＳ／Ｎ比の向上によって微量成分の検出下限向上に効果がある。
【００３０】
なお、本実施形態では、上述のように１次フィルタ３の厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されているが、この理由は、Ｆｅ検出の感度が最も優れた１次フィルタ３の厚み寸法が５０μｍであったことによる。なお、厚み寸法が大きい場合、図５のＦｅ−Ｋａ線の位置の透過率が小さくなり、バックグラウンド成分が下がることになるが、厚み寸法が大きすぎるとＦｅ−Ｋａ線のピーク強度が小さくなってしまって感度が下がってしまう。一方、厚み寸法が小さい場合、Ｆｅ−Ｋａ線の位置の透過率が大きくなり、バックグラウンド成分が上がるとともにピーク強度も大きくなる。よって、本実施形態では、実験の結果、１次フィルタ３の厚み寸法としては、ピーク強度とバックグラウンドとの比であるＳ／Ｎ比が最も大きくなる寸法である５０μｍを採用している。
【００３１】
また、本実施形態では、上述のように１次フィルタ３がＴｉをフィルタ成分として含むように形成されているが、この理由は、１次フィルタ３に用いる材質の吸収端がＦｅ−Ｋａ線近傍になると、バックグラウンド成分が大きくなる場合があったこと、および品質が安定し、コスト面でも優位となることによる。また、図６のＦｅ−Ｋａ線の左側部分にある吸収端と呼ばれる部分がＦｅ−Ｋａ線近傍に位置したり重なったりするような材質の場合、バックグラウンド成分が上がってしまう場合があり好ましくないが、Ｔｉをフィルタ成分として含む１次フィルタ３を用いると、Ｆｅ−Ｋａ線の左側部分にある吸収端がＦｅ−Ｋａ線から少し離れた位置となり、Ｆｅ−Ｋａ線の励起に寄与する成分（Ｆｅ−Ｋａ線の右側部分）が大きくなるため採用している。
【００３２】
［４．第一実施形態の効果］
（１）このように第一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１００によれば、次のような作用効果を奏する。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置１００の１次フィルタ３は、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されており、Ｆｅから発生する固有Ｘ線に対してバックグラウンドとなる、固有Ｘ線よりもエネルギの低い帯域である第一エネルギ帯域を１次Ｘ線から主に吸収する。吸収後の１次Ｘ線には、第一エネルギ帯域よりもエネルギの大きい帯域である第二エネルギ帯域がＦｅを励起する励起成分として含まれ、この第二エネルギ帯域のＸ線は、元素Ｆｅを励起する励起成分の１つとして作用する。
【００３３】
このように、１次フィルタ３により、第一エネルギ帯域のＸ線が殆ど吸収されるので、バックグラウンドが低減され、一方、励起成分となる第二エネルギ帯域のＸ線の割合が著しく高くなる。そのため、Ｆｅを精度良く分析可能となる。
【００３４】
このように本発明の蛍光Ｘ線分析装置１００を用いれば、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋が腐食することに起因してコンクリート表面に滲み出すＦｅの量を測定し、その測定結果から鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食状態を推定することができる。
【００３５】
したがって、表面のコンクリートを削ってＲＣ構造物内部の鉄筋を露出させる必要がなく、鉄筋の腐食電位から鉄筋の腐食量を推定するための専門知識を有しなくても、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋の腐食状態を測定することができる。
【００３６】
（２）また、第一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１００によれば、１次フィルタ３が、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されている。このことにより、Ｆｅをより精度良く分析可能となる。
【００３７】
（３）また、第一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１００によれば、野外に持ち出し可能な可搬型の装置であるために、野外フィールドでの測定分析が可能となり、供用している建造物から試験体を切り出す等の作業も不要となり、且つ非破壊検査が可能となる。
【００３８】
［５．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００３９】
（１）上記実施形態では、１次フィルタ３については、Ｔｉをフィルタ成分として含み、その厚み寸法が５０μｍである薄膜状に形成されているが、これには限られず、Ｆｅ−Ｋａ線周囲のエネルギ成分（バックグラウンド成分）が１次フィルタ３の吸収特性によって著しく低下し、Ｆｅ−Ｋａ線よりも高いエネルギを有するエネルギ帯域によってＦｅ−Ｋａ線が励起されれば、１次フィルタ３の厚み寸法を様々に設定してもよい。
【００４０】
なお、図５に例示するように、１次フィルタ３の厚み寸法が１０μｍ〜１００μｍの範囲内であれば、Ｆｅ−Ｋａ線周囲のエネルギ成分（バックグラウンド成分）が１次フィルタ３の吸収特性によって著しく低下し、Ｆｅ−Ｋａ線よりも高いエネルギを有するエネルギ帯域によってＦｅ−Ｋａ線が励起されることが実験で確認されている。
【００４１】
このようにしても上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
（２）また、１次フィルタ３については、Ｆｅ−Ｋａ線周囲のエネルギ成分（バックグラウンド成分）が１次フィルタ３の吸収特性によって著しく低下し、Ｆｅ−Ｋａ線よりも高いエネルギを有するエネルギ帯域によってＦｅ−Ｋａ線が励起されれば、Ｔｉ以外の他のフィルタ成分であってもよい。
【００４２】
なお、図６に例示するように、１次フィルタ３に含まれるフィルタ成分がＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、ＺｒまたはＭｏであれば、Ｆｅ−Ｋａ線周囲のエネルギ成分（バックグラウンド成分）が１次フィルタ３の吸収特性によって著しく低下し、Ｆｅ−Ｋａ線よりも高いエネルギを有するエネルギ帯域によってＦｅ−Ｋａ線が励起されることが実験で確認されている。
【００４３】
このようにしても上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
（３）上記実施形態では、本発明を野外に持ち出し可能な可搬型の蛍光Ｘ線分析装置１００に適用した例を説明したが、これには限られず、本発明は、例えば室内で分析を行うタイプの蛍光Ｘ線分析装置に適用することも可能である。なおこの場合、上記実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１００を用いる場合とは異なり、供用している建造物から試験体を切り出す等の作業が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】蛍光Ｘ線分析装置１００の主要構成を示す模式図（１）である。
【図２】蛍光Ｘ線分析装置１００の主要構成を示す模式図（２）である。
【図３】蛍光Ｘ線分析装置１００の制御構成を示す概略構成図である。
【図４】（ａ）は、１次フィルタ３の有無によるＦｅのスペクトル比較を示す説明図であり、（ｂ）は１次フィルタ３のＸ線透過率を示す説明図である。
【図５】１次フィルタ３の厚み寸法によるＦｅのスペクトル比較を示す説明図である。
【図６】１次フィルタ３に含まれるフィルタ成分によるＦｅのスペクトル比較を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…Ｘ線管、２…１次コリメータ、３…１次フィルタ、４…キャピラリ、５…ポリイミド膜、６…測定試料、７…検出器、１０…制御手段、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…出力手段、１４…フィルタ交換機、１５…入力手段、１００…蛍光Ｘ線分析装置
【図３】
2010019584.tif 000003
【図５】
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【図６】
2010019584.tif 000005
【図１】
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【図２】
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【図４】
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