(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にＸ線を照射し、試料から発する蛍光Ｘ線をエネルギー分散型検出器で検出し、検出されたスペクトルデータから試料を構成している元素の含有量を測定する蛍光Ｘ線分析装置において、予め標準試料によって測定して得た蛍光Ｘ線スペクトルデータベースと回折Ｘ線スペクトルデータベースを有し、測定した蛍光Ｘ線スペクトルデータに対し、前記蛍光Ｘ線スペクトルデータベース、回折Ｘ線スペクトルデータベースを参照し、蛍光Ｘ線同士の重なり、蛍光Ｘ線と回折Ｘ線との重なりを比較演算して分離し、蛍光Ｘ線スペクトルを算出する分析処理手段を備えたことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は試料にＸ線を照射し、試料から発する蛍光Ｘ線を測定して試料を構成している元素の含有量を求める蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１はエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す図である。Ｘ線管用高圧電源１より真空管の一種であるＸ線管２に高速電子を衝突させ、発生した１次Ｘ線を試料３に照射する。このとき発生するＸ線のエネルギー分布は図２に示すようにターゲットの材質に応じた特性Ｘ線が連続Ｘ線に重畳した分布となる。試料３からは色々の蛍光Ｘ線が発生し、これを半導体検出器４で検出する。半導体検出器４には検出器用高圧電源５から電圧が印加されている。半導体検出器４の出力は階段波状になり、階段の各１段がＸ線を検出していることを示し、各段の高さが波長、即ちエネルギーを表している。パルスプロセッサ６では、階段の各段をその高さに比例したパルスに変換し、ＡＤＣ７では１つのパルス毎にその高さをデジタルデータに変換する。１つのパルスが変換されると、データメモリ８でパルスの高さに応じた位置に１を加算し、その結果、横軸に蛍光Ｘ線エネルギー、縦軸に量を表すスペクトラムが生成され、コンピュータシステム９でその内容を読みだすことにより、定性分析、定量分析を行って表示する。
【０００３】
図３はステンレス（ｓｕｓ３０４）を測定した時のスペクトルデータを示す図であり、横軸はエネルギー、縦軸は元素の含有量に対応している。一方、コンピュータ内には予め各元素特有の蛍光Ｘ線のエネルギー、その強度がデータベース化して保存されており、図３のスペクトルデータと比較することにより、あるピークがどの元素の蛍光Ｘ線かを判断し、試料に含まれる元素を特定することができる。例えば、図３のスペクトラムで、１番強いピークが６．４ｋｅＶにあることが分かり、データベースから６．４ｋｅＶの蛍光Ｘ線を調べると、Ｆｅの蛍光Ｘ線のうちＫα線であることが分かる。
【０００４】
こうして定性分析を行った後、その元素がどの程度含まれているかの定量分析が行われる。定性分析された元素の強度を算出する場合、スペクトラムのエネルギーの上限と下限を指定し、その範囲内の値を積分すれば良い。しかし、実際にはバックグラウンドがあり、蛍光Ｘ線同士が重なることもあって単純に求められない。例えば、図３において、実際にはＭｎＫαにはＣｒＫβが、ＦｅＫαにはＭｎＫβが重なっている。
【０００５】
このように蛍光Ｘ線同士が重なっている時は、それぞれの元素の純粋なスペクトラムを測定したデータベースを用い、これと比較演算して正確な積分強度を算出する。例えば、図４において、ＦｅＫαとＭｎＫβとが重なっている場合、それぞれの純粋なスペクトルをＦｅＫαｐ、ＭｎＫβｐとすると、ＦｅＫαは、
ＦｅＫα＝Ａ×ＦｅＫαｐ＋Ｂ×ＭｎＫβｐ                    ……（１）
のように表すことができる。この関係は図４のスペクトラムの各エネルギーポイントについて成立するので、複数の点について（１）式を求め、これを解くことにより、定数Ａ、Ｂが求められ、その結果純粋なスペクトルを求めることができ、定量分析が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示したエネルギー分散型Ｘ線分析装置においては、１次Ｘ線には連続Ｘ線が含まれており、得られるスペクトルデータには試料から発せられる蛍光Ｘ線以外にブラッグの条件を満たした回折Ｘ線が含まれるため、定性分析の精度、定量分析の精度、定量再現性の悪化の要因となる。
【０００７】
検出される蛍光Ｘ線に回折Ｘ線が含まれることを避けるためには、例えば、
▲１▼１次Ｘ線を単色化する。
▲２▼試料への入射角，取り出し角を変更する。
等のことが考えられる。しかし、▲１▼の対策は有用ではあるが、そのための機構を追加する必要があるため装置が大がかりとなり、Ｘ線のパスが長く、また一定波長のみ取り出すためＸ線強度の大幅な低下があり，それを補うためにはＸ線源を数倍〜数十倍以上強度を上げなければならず、装置の大型化、高価格化が避けられない。▲２▼については、試料によって回折Ｘ線の出る波長が違うため、入射角、取り出し角を任意の位置に設定できなければならないが、やはり装置の大型化、高価格化が避けられない。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのもので、ソフトウエア的に回折Ｘ線を容易に取り除き、定性分析精度、定量分析精度、定量再現性を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料にＸ線を照射し、試料から発する蛍光Ｘ線をエネルギー分散型検出器で検出し、検出されたスペクトルデータから試料を構成している元素の含有量を測定する蛍光Ｘ線分析装置において、予め標準試料によって測定して得た蛍光Ｘ線スペクトルデータベースと回折Ｘ線スペクトルデータベースを有し、測定した蛍光Ｘ線スペクトルデータに対し、前記蛍光Ｘ線スペクトルデータベース、回折Ｘ線スペクトルデータベースを参照し、蛍光Ｘ線同士の重なり、蛍光Ｘ線と回折Ｘ線との重なりを比較演算して分離し、蛍光Ｘ線スペクトルを算出する分析処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形勢について説明する。
図５は本発明の蛍光Ｘ線分析装置の装置構成を示すブロック図である。蛍光Ｘ線検出装置１１は試料にＸ線を照射し、試料から発生するＸ線を検出する。分析処理装置１２は標準試料について予め求めた蛍光Ｘ線スペクトルデータベース１３、回折Ｘ線スペクトルデータベース１４を参照し、検出されたスペクトルから蛍光Ｘ線同士の重なり、回折Ｘ線との重なりを評価分析し、純粋なスペクトルを算出する機能を備えている。
【００１１】
例えば、図６に示すようなスペクトルデータが得られたと仮定し、ピーク▲１▼〜▲４▼は蛍光Ｘ線のピーク、▲５▼は回折Ｘ線としたとき、▲１▼〜▲３▼の強度は元素の量を表すデータとしてそのまま用いられるが、▲４▼のピークについては▲５▼の影響で誤差を伴ってしまう。▲５▼のピークが常に一定であれば、その誤差を考慮に入れることが可能であるが、同じ試料であっても１次Ｘ線の当たる位置や試料の面内回転位置によってもその強度が変ることが多い。図２に示したように、１次Ｘ線は連続Ｘ線であるため、どこかの波長が回折条件を満たす可能性が非常に高い。試料が粉末であればあらゆる結晶面の回折線が出ることが推定され、結晶粒が分布しているようにな試料ではそれぞれ箇所により回折線が出たり出なかったりする。
【００１２】
図７はＡｌ中の微量Ｔｉと回折線の重なりを試料位置を変えて測定した例を示す図である。図７の例では、５ケ所の位置において測定した例を示し、Ａｌ（１，１，１）回折線、Ａｌ（２，２、０）回折線の強度をみると明らかなように、試料位置によって大幅に強度が変化し、これにＴｉＫα、ＴｉＫβが重なるため、微量Ｔｉの分析を正確に行う事は困難である。
【００１３】
しかし、回折Ｘ線▲５▼のピークプロファイル自身は変化しないので、これを回折Ｘ線スペクトルデータベース１４として持っておき、このデータとの比較により回折Ｘ線▲５▼を除外し、正確に蛍光Ｘ線の強度を求めることが可能である。そこで、本発明では、回折Ｘ線スペクトルデータベース１４を持つことにより、従来行われている蛍光Ｘ線同士の重なりを蛍光Ｘ線スペクトルデータベースを用いて評価することと同様の方法により、回折Ｘ線の強度を除去する。例えば、図８に示すように、予めＴｉの入っていないＡｌの標準試料を測定して回折線のスペクトルデータを求めてデータベース化しておく。図７の例においては、Ａｌ（２，０，０）の回折線とＴｉＫαの蛍光Ｘ線とが重なっており、これを分離するため、（１）式と同様な次式（２）を使用する。
ＴｉＫα＝Ａ×ＴｉＫαｐ＋Ｂ×回折線（２，０，０）            ……（２）
ＴｉＫαｐは純粋なスペクトル、Ａ、Ｂは定数である。（２）式は回折線と蛍光Ｘ線が重なっている各点において成立するので、これを複数の点について求め、これらの式を解くことにより定数Ａ、Ｂが求められ、これにより回折Ｘ線を除去した蛍光Ｘ線強度を求めることができる。
【００１４】
なお、本発明の適用できる条件としては、厳密には、予め回折Ｘ線のでる場所が分かる試料でなければならない。従って、全くの未知試料では適用は難しいが、品質管理等の管理分析では、予め分かっている、あるいは判断することが容易であるのが普通であり、しかも、定量再現性が強く要求されるので、本発明を適用するには最適である。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、蛍光Ｘ線スペクトルデータベースの以外に、回折Ｘ線のピークプロファイルをデータベース化して記憶させ、蛍光Ｘ線強度を算出するときにこれらデータベースを参照して蛍光Ｘ線同士の重なり、回折Ｘ線の寄与を取り除くことができるので、蛍光Ｘ線の強度を正確に計算でき、定量精度、再現性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置に構成を示す図である。
【図２】Ｘ線管で発生するエネルギー分布を示す図である。
【図３】ステンレスを測定した時のスペクトルデータを示す図である。
【図４】蛍光Ｘ線同士の重なりを分離する方法を説明する図である。
【図５】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の装置構成を示すブロック図である。
【図６】回折Ｘ線との重なりがあるスペクトルデータの例を示す図である。
【図７】Ａｌ中の微量Ｔｉと回折線の重なりを試料位置を変えて測定した例を示す図である。
【図８】Ｔｉの入っていないＡｌの標準試料の回折線のスペクトルデータを示す図である。
【符号の説明】
１１…蛍光Ｘ線検出装置、１２…分析処理装置、１３…蛍光Ｘ線スペクトルデータベース、１４…回折Ｘ線スペクトルデータベース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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