(57)【要約】【課題】磁石における希土類元素の含有の有無とその組成比を非破壊で迅速に評価して選別する磁石選別方法と磁石選別装置とを提供する。【解決手段】磁石選別装置１は、Ｘ線発生源１１、試料室１２、Ｘ線検出器１５、計数回路１６および判定選別部１９を備えている。試料室１２には、被験試料１３を滑らせる傾斜部１２ａと、被験試料１３を保持する平坦部１２ｂとが設けられている。測定を行う際に、試料室１２には、被験試料１３が浸漬されるように所定の洗浄液１４が貯留される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を所定の洗浄液に浸漬させた状態でＸ線を前記磁石に照射し、前記磁石から放射される、前記磁石が含有する元素の蛍光Ｘ線を検出することによって前記磁石を選別する、磁石選別方法。
【請求項２】
前記所定の洗浄液はヘキサンを含む、請求項１記載の磁石選別方法。
【請求項３】
前記Ｘ線を照射するＸ線発生源から前記磁石に向かう方向と、前記磁石から前記蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器に向かう方向とのなす角度は鋭角に設定された、請求項１または２に記載の磁石選別方法。
【請求項４】
試料として磁石が配置される試料室と、
前記磁石に向けてＸ線を照射するＸ線発生源と、
前記磁石から放射される蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器によって検出された前記蛍光Ｘ線の強度に基づいて、前記磁石が含有する元素を判定して前記磁石を選別する選別部と
を備え、
前記試料室には、前記磁石を浸漬する態様で所定の洗浄液が貯留される、磁石選別装置。
【請求項５】
前記Ｘ線発生源および前記Ｘ線検出器は、前記試料室の底に臨む態様で前記試料室の下方に配置され、
前記試料室には、前記試料室の前記底から所定の高さの位置に前記磁石を保持する保持部が設けられた、請求項４記載の磁石選別装置。
【請求項６】
前記Ｘ線発生源および前記Ｘ線検出器は、前記試料室の上方に配置された、請求項４記載の磁石選別装置。
【請求項７】
前記所定の洗浄液としてヘキサンが適用される、請求項４〜６のいずれか１項に記載の磁石選別装置。
【請求項８】
前記Ｘ線発生源から前記磁石に向かう方向と、前記磁石から前記Ｘ線検出器に向かう方向とのなす角度は鋭角に設定された、請求項４〜７のいずれか１項に記載の磁石選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石選別方法および磁石選別装置に関し、特に、磁石が含有する元素を非破壊で検査して選別するための磁石選別方法と、そのような磁石選別方法を適用した磁石選別装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種モーターの高性能化と小型化に対応するため、永久磁石に対しては高い磁力が求められる。１９８４年に発明されたネオジム磁石は、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびホウ素（Ｂ）を主成分とする希土類磁石の一つであり、永久磁石の中では最も強力なものの１つとされている。現在では、ネオジム磁石は、ハードディスクドライブのアクチュエータから、空調機または冷蔵庫等のコンプレッサー、電車またはエレベーター等の電動機に至るまで、広範囲に用いられている。
【０００３】
ネオジム磁石は、加熱すると減磁する弱点がある。希土類元素の１つであるジスプロシウム（Ｄｙ）を添加すると加熱に対する減磁耐性が向上することから、ネオジム磁石には、このジスプロシウム（Ｄｙ）が添加されているものが多い。一方で、ネオジム（Ｎｄ）およびジスプロシウム（Ｄｙ）は、ともに希土類元素であり地球上の存在量が極めて少なく、現状ではその産出の９０％以上を中国に依存している。そのため，希土類元素を含有しない強力な磁石の開発が進められているとともに、使用済みの製品から磁石を回収し、これを再利用する動きも活発化している。
【０００４】
使用済みの製品から磁石を回収する技術については、空調機または冷蔵庫のコンプレッサーを分解して解体し、磁石だけを取り出す技術が開発され、実用化されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
この方法では、図６（ステップＳＴ１〜ＳＴ３参照）に示すように、コンプレッサーから、磁石の組成には関係なく、数センチメートル角の磁石片として、ばらばらの状態で回収が行われ、回収された磁石片は再利用プロセスに回される。再利用プロセスにおいて、ネオジムやジスプロシウム等のレアアースを含まない磁石が溶融された場合、再生される磁石の特性低下を引き起こしてしまう。このため、回収されて溶融され一体化された磁石（回収磁石）の組成比を管理する必要があり、そのためには、溶融される前の回収磁石そのものの組成比を管理することが望まれている。
【０００６】
一方で、現状では、希土類元素を含有する磁石の組成を、そのままの状態で知る方法が存在しない。金属材料の組成を非破壊で分析する分析方法として、蛍光Ｘ線法が広く知られている。現行の市販の蛍光Ｘ線分析装置では、磁石に含まれる希土類元素の含有量を迅速に調査する点において、次の２つの問題点を抱えている。
【０００７】
１つ目の問題点は、希土類元素の蛍光Ｘ線と磁石の主成分である鉄の蛍光Ｘ線とが、エネルギー的に隣接していることである。一般に、市販の蛍光Ｘ線分析装置では、最大５０ｋＶの管電圧を印加することが可能なＸ線発生源からのＸ線が試料に照射され、発生した蛍光Ｘ線がエネルギー分散型または波長分散型のＸ線検出器によって検出されることになる。分析を迅速に行うためには、エネルギー分散型が優れているが、このエネルギー分散型の検出器では、原理的な制限から、そのエネルギー分解能は最高でも約１２０ｅＶとされる。一方、組成分析に用いられる鉄（Ｆｅ）の蛍光Ｘ線（Ｆｅ-Ｋα線＝６４００ｅＶ）と、ジスプロシウム（Ｄｙ）の蛍光Ｘ線（Ｄｙ-Ｌα線＝６４９５ｅＶ）とは、９５ｅＶしか離れていない。このため、ジスプロシウム（Ｄｙ）の蛍光Ｘ線を検知することは困難とされる。
【０００８】
この鉄（Ｆｅ）の蛍光Ｘ線とジスプロシウム（Ｄｙ）の蛍光Ｘ線とを分離（検出）するためには、検出器として、波長分散型検出器を用いればよい。ところが、この方法では、一度に複数の元素の分析を行うことができないために、迅速さに劣ることになる。同時に複数の元素を測定しようとすると複数の分光器を用いる必要があり、そうすると、蛍光Ｘ線分析装置のシステムとして複雑になってしまうという問題点がある。
【０００９】
２つめの問題点は、磁石の表面に施されためっき膜である。ネオジム（Ｎｄ）を含有する磁石は、含有元素がいずれも大気中で容易に酸化されることから、磁石の表面にめっき処理が施される。めっき膜の材質や厚みは様々である。特に、めっき膜として、ニッケルめっき膜や錫めっき膜が形成されている場合には、そのめっき膜によって、鉄（Ｆｅ）の蛍光Ｘ線（Ｆｅ-Ｋα線）や、ジスプロシウム（Ｄｙ）の蛍光Ｘ線（Ｄｙ-Ｌα線）が強く吸収されてしまい、正確な分析を行うことができない。このことは、Ｘ線の検出方法には関係しない問題点とはいえ、めっき膜の材質や厚みが未知の回収磁石の分析を行ううえでは、大きな障害となる。
【００１０】
一方、ネオジム（Ｎｄ）やジスプロシウム（Ｄｙ）等の希土類元素では、その元素のＫ殻の電子軌道を励起すれば、Ｋ-蛍光Ｘ線が発生する。希土類元素のＫ-蛍光Ｘ線は、鉄（Ｆｅ）の蛍光Ｘ線やニッケル（Ｎｉ）の蛍光Ｘ線と重なることなく分析することができる。ネオジム（Ｎｄ）のＫ軌道の吸収端のエネルギーは４３．５８ｋｅＶであり、ジスプロシウム（Ｄｙ）のＫ軌道の吸収端のエネルギーは５３．７９ｋｅＶであり、そのエネルギーよりも高いエネルギーを有するＸ線を照射すれば、これらの元素のＫ-蛍光Ｘ線を検出することができる。このような、高いエネルギーを有するＸ線を試料に照射し、試料中の相対的に重い元素を分析できることを示した手法も報告されている（非特許文献２参照）。
【００１１】
非特許文献２では、ヨウ素（Ｉ）を含有する環境標準試料に対して、比較的高エネルギーのＸ線を照射した場合に、含有するヨウ素（Ｉ）の蛍光Ｘ線を検出することができて、ヨウ素（Ｉ）の分析が可能であることが報告されている。具体的には、０．０５重量％のヨウ素（Ｉ）を含有する環境標準試料（国立環境研究所：ＳＡＲＧＡＳＳＯ（ＮＩＥＳ  Ｎｏ．９））に対して、４つの異なる励起方法を用いて測定された、図７に示される、４つの蛍光Ｘ線のスペクトル（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のうち、高エネルギーのＸ線を照射した場合の蛍光Ｘ線スペクトル（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ヨウ素（Ｉ）の蛍光Ｘ線（Ｉ-Ｋ線）が検出されていることが報告されている。
【００１２】
しかしながら、この手法を、希土類元素を含有する磁石の組成分析に適用するにおいては、次の問題点がある。上述したように、希土類元素を含有する磁石であっても、主成分は鉄（Ｆｅ）である。このため、高エネルギーで励起した場合には、鉄（Ｆｅ）の強い蛍光Ｘ線が発生する。Ｘ線検出器では、Ｘ線検出器に入る総Ｘ線量が多くなると数え落としが発生し、Ｘ線量と検出強度の線形性が損なわれる。エネルギー分散型のＸ線検出器の場合では、特に、その閾値が低く、１秒当たり数万カウントを越えると線形性が悪くなる。
【００１３】
非特許文献２において、測定対象とされた試料は環境試料であり、主成分が蛍光Ｘ線での分析が難しいシリコン等の軽元素であるために、その影響はあまり見られない。ところが、図７に示されるスペクトル（ｂ）では、Ｘ線発生源に起因するタングステン（Ｗ）の蛍光Ｘ線（Ｗ-Ｌ特性線）が現れており、線形性が悪くなっている可能性がある。測定対象とされる試料の主成分が鉄（Ｆｅ）であれば、スペクトル（ｂ）のタングステン（Ｗ）の蛍光Ｘ線よりもさらにエネルギーの低い領域において、鉄（Ｆｅ）の強い蛍光Ｘ線が現れることになる。このため、線形性が制限されてしまい、少量の希土類元素の蛍光Ｘ線の強度を正確に見積もることができないことが考えられる。
【００１４】
図７に示されるスペクトル（ｃ）では、試料の手前に４０ｍｍ厚のアルミニウム板を置くことで、Ｘ線発生源のエネルギーのうち、低エネルギー側のＸ線を減衰させて試料に照射をすることにより、結果として、２０ｋｅＶ以下の信号（蛍光Ｘ線）はほとんど見られない。ところが、３０〜６０ｋｅＶの領域において、アルミニウム板によるコンプトン散乱の比較的大きいピークが現れている。ネオジム（Ｎｄ）のＫ-蛍光Ｘ線（Ｎｄ-Ｋ）のエネルギーは３７．１８８ｋｅＶであり、ジスプロシウム（Ｄｙ）のＫ-蛍光Ｘ線（Ｄｙ-Ｋ）のエネルギーは、４５．７３４ｋｅＶである。このため、ネオジム（Ｎｄ）のＫ-蛍光Ｘ線とジスプロシウム（Ｄｙ）のＫ-蛍光Ｘ線は、このコンプトン散乱のピークに隠れてしまい、ネオジム（Ｎｄ）やジスプロシウム（Ｄｙ）を正確に分析することは困難であるという問題がある。
【００１５】
さらに、図７のスペクトル（ｄ）では、二次ターゲット法という手法により、Ｘ線発生源からのＸ線をエルビウム（Ｅｒ）に照射してそのＫ-蛍光Ｘ線を試料に照射し、ヨウ素のＫ-蛍光Ｘ線が得られている。しかしながら、その蛍光Ｘ線のスペクトルにはエルビウム（Ｅｒ）のＫ-蛍光Ｘ線とそのコンプトン散乱が重畳されてしまう。このため、検出したい希土類元素の正確に評価することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】三菱電機株式会社  広報部「使用済みルームエアコンのレアアース磁石回収を事業化」２０１２年２月８日
【非特許文献２】Masaaki Harada and Kenji Sakurai, Jpn. J. Apply. Phys. 37(5A), 2740(1998).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
非特許文献２に記載された「疑似単色高エネルギーＸ線励起蛍光Ｘ線」では、重元素のＫ殻の軌道エネルギーよりも高いエネルギーのＸ線を照射することで、他元素の蛍光Ｘ線のエネルギーとの重なりの多いエネルギー領域を避けて、環境試料中に含まれる微量な元素の蛍光Ｘ線を検出する目的には機能を発揮する。
【００１８】
しかしながら、希土類元素を含有する磁石中の希土類元素の種類と量に関する情報を、非破壊で、かつ、迅速に得る目的のためには問題がある。すなわち、高電圧を印加したＸ線発生源からのＸ線を直接試料に照射すると、試料を構成する主元素である鉄の蛍光X線も強く発生するため、Ｘ線検出器が数え落としを引き起こしてしまう問題点がある。
【００１９】
また、Ｘ線発生源と試料の間に、低エネルギーＸ線を吸収するフィルタを設置した場合には、鉄の蛍光Ｘ線の影響を小さくすることはできるが、フィルタによるコンプトン散乱が希土類元素の蛍光Ｘ線と同じエネルギー領域に現れてしまい、希土類元素の蛍光Ｘ線を検出するのを阻害する問題点がある。
【００２０】
さらに、二次ターゲット法を用いた場合でも、二次ターゲットを構成する元素の直接散乱線とコンプトン散乱が、検出したい希土類元素の蛍光Ｘ線と重なってしまい、正確な評価を行うことができないという問題点がある。
【００２１】
この発明は，上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、使用済み家電品等から回収された磁石における希土類元素の含有の有無とその組成比を非破壊で迅速に評価して選別する磁石選別方法を提供することであり、他の目的は、その方法を適用した磁石選別装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る磁石選別方法は、磁石を所定の洗浄液に浸漬させた状態でＸ線を磁石に照射し、磁石から放射される、磁石が含有する元素の蛍光Ｘ線を検出することによって磁石を選別する。
【００２３】
本発明に係る磁石選別装置は、試料室とＸ線発生源とＸ線検出器と選別部とを備えている。試料室には、試料として磁石が配置される。Ｘ線発生源は、磁石に向けてＸ線を照射する。Ｘ線検出器は、磁石から放射される蛍光Ｘ線を検出する。選別部は、Ｘ線検出器によって検出された蛍光Ｘ線の強度に基づいて、磁石が含有する元素を判定して磁石を選別する。試料室には、磁石を浸漬する態様で所定の洗浄液が貯留される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る磁石選別方法によれば、磁石が希土類元素を含有しているかどうか、含有する場合には、どの程度含有するかを、非破壊で迅速に判定して選別することができる。
【００２５】
本発明に係る磁石選別装置によれば、磁石を破壊することなく、磁石が希土類元素を含有しているかどうか、含有する場合には、どの程度含有するかを、迅速に判定して選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁石選別装置を示す、一部断面を含む側面図である。
【図２】同実施の形態において、磁石の選別方法を説明するための、一部断面を含む側面図である。
【図３】同実施の形態において、プロピレンに対する、Ｘ線のエネルギーとＸ線の透過率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る磁石選別装置を示す、一部断面を含む側面図である。
【図５】同実施の形態において、磁石の選別方法を説明するための、一部断面を含む側面図である。
【図６】背景技術を説明するための磁石を回収する工程を示す図である。
【図７】背景技術を説明するための標準試料の蛍光Ｘ線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１
実施の形態１に係る磁石選別装置について説明する。図１に示すように、磁石選別装置１は、高エネルギーのＸ線を発生するＸ線発生源１１、被験試料（磁石）を収容する試料室１２、Ｘ線検出器１５、計数回路１６および判定選別部１９を備えている。試料室１２には、Ｘ線照射窓１７ａとＸ線検出窓１７ｂとが設けられている。また、試料室１２には、被験試料（図示せず）を滑らせる傾斜部１２ａと、被験試料を保持する平坦部１２ｂとが設けられている。測定を行う際に、その試料室１２には、被験試料が浸漬されるように所定の洗浄液１４が貯留される。
【００２８】
上述した磁石選別装置１では、図２に示すように、試料室１２の傾斜部１２ａに投入された被験試料（磁石）は、傾斜部１２ａを滑り落ちて平坦部１２ｂに達し、試料室１２の側部（端部）に当接して静止し、平坦部１２ｂに載置（固定）された状態になる。この状態で、被験試料１３は、Ｘ線２１が照射される位置に配置されることになる。つまり、被験試料が配置された位置とＸ線２１が照射される位置とが同じ位置になる。試料室１２内は、洗浄液１４によって満たされて、被験試料１３は、洗浄液１４に浸漬された状態にされる。洗浄液１４は、投入された磁石（被験試料１３）の洗浄に適した洗浄液であることが望ましく、たとえば、ヘキサン等が用いられる。
【００２９】
Ｘ線発生源１１からＸ線照射窓１７ａを介して被験試料１３にＸ線２１が照射される。Ｘ線２１が照射された被験試料１３からは蛍光Ｘ線が発生し、発生した蛍光Ｘ線は、Ｘ線検出窓１７ｂを介してＸ線検出器１５によって検出される。検出された蛍光Ｘ線は、計数回路１６によって、そのエネルギーや強度が数値的に算出される。判定選別部１９では、算出された蛍光Ｘ線のエネルギー等に基づいて、希土類元素を含有するか否か等の判定が行われる。
【００３０】
上述した磁石選別装置１のＸ線発生源１１としては、７０ｋＶ以上の管電圧印加が可能であり、Ｘ線発生のターゲット材料としてタングステンが用いられているものとする。これにより、希土類元素のＫ-蛍光Ｘ線を効率的に励起することが可能になる。試料室１２は、ヘキサン等の洗浄液１４にて満たされていることで、Ｘ線発生源１１から発せられたＸ線２１のうち、相対的に低いエネルギーのＸ線の成分が洗浄液１４に吸収されて、相対的に高いエネルギーのＸ線の成分だけが被験試料１３の表面に照射されることになる。
【００３１】
後述するように、洗浄液１４の表面から被験試料１３の表面までの洗浄液の厚さが３ｃｍ程度あれば、１０ｋｅＶより低いエネルギーのＸ線は被験試料１３の表面に到達しない。Ｘ線を照射することによって被験試料１３から発生する蛍光Ｘ線は、洗浄液１４を透過した成分だけがＸ線検出窓１７ｂを通してＸ線検出器１５によって検出される。Ｘ線検出器１５として、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）化合物半導体を検出素子とした検出器を用いることによって、希土類元素のＫ-蛍光Ｘ線をほぼ１００％の効率で検出できる。
【００３２】
なお、磁石中の希土類元素の含有量は、いずれの元素も数％レベルであり、また、磁石選別に必要な情報としては、希土類元素を含有するか否かに関する情報と、含有する場合には、そのおよその含有量に関する情報であることから、いわゆる検量線法で必要十分な情報を得ることができる。すなわち、まず、希土類元素の含有量（既知）を振り分けた磁石について、測定条件と同じ条件のもとでＸ線をそれぞれ照射して得られる希土類元素の蛍光Ｘ線の強度と、その希土類元素の含有量との関係を関数（検量線）として求め、これを判定選別部に記憶させる。そして、含有量が未知の磁石にＸ線を照射して検出された蛍光Ｘ線の強度から、その検量線に基づき、希土類元素を含有しているか否か、また、含有している場合には、そのおよその含有量を求めることができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態に係る磁石選別装置１では、簡便のため、Ｘ線の遮蔽に関しては記述を省略した。上述した管電圧レベルであれば、市販のＸ線透視装置と同レベルの遮蔽構造を有していれば、操作員がＸ線被爆する恐れはない。一般に、コンプレッサーは４枚または６枚の磁石片にて構成されるが、選別のための測定はそのうちの１つの磁石片だけで良い。他の磁石片については、洗浄だけのために洗浄液に浸漬されるように、試料室１２にスペースを設けておくことが望ましい。また、測定後の磁石の取り出しについては、投入口から取り出す方法が簡便であるが、それぞれ洗浄液が貯留される２つの液槽を水平に連結させたものをＸ線照射・測定室中を相互スライドさせて、Ｘ線を照射させない液槽において試料を取り出すことで、操作性は向上する。
【００３４】
上述した磁石選別装置によれば、組成比が未知で汚れた状態の回収された磁石が、希土類元素を含有するかどうか、また、希土類元素を含有する場合にはその含有量はどの程度かを、非破壊で迅速に知ることが可能になり、かつ、汚れた磁石を清浄にすることが可能になる。
【００３５】
ここで、希土類元素の蛍光Ｘ線の検出と、磁石の洗浄について、詳しく説明する。非特許文献２にも記載されている通り、重元素のＫ殻の電子軌道を励起することができれば、他の元素の蛍光Ｘ線の影響を受けることなく、重元素の蛍光Ｘ線を検出することが容易となる。表１に、磁石に含まれるとされる主な元素と、磁石の表面めっきに用いられるニッケルとについて、その蛍光Ｘ線のエネルギーとＫ吸収端エネルギー（Ｋ殻の電子軌道の励起エネルギー）をまとめる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
プラセオジム（Ｐｒ）とネオジム（Ｎｄ）は周期律表において隣接しており、蛍光Ｘ線のエネルギーの違いとして、Ｌ-特性Ｘ線では２００ｅＶ程度しかないが、Ｋ-特性Ｘ線では１０００ｅＶ以上の開きがあり、市販の半導体検出器により十分に分離して検出することができる。磁石が含有する希土類元素の中で最も重いのがジスプロシウム（Ｄｙ）であり、５４ｋｅＶ以上のエネルギーを有するＸ線で励起を行えば、ジスプロシウム（Ｄｙ）のＫ-蛍光Ｘ線を検出することが可能になる。たとえば、Ｘ線透視に用いられるＸ線発生源は、１００ｋｅＶ以上のＸ線を発生させるものが多く、それを用いれば良い。
【００３８】
また、このようなＸ線発生源では、タングステン（Ｗ）を発生ターゲットとしているものが多い。タングステンでは、Ｋ軌道の吸収端エネルギーが６９．５ｋｅＶであることから、管電圧を７０ｋＶ以上とすれば、タングステン（Ｗ）のＫ-蛍光Ｘ線を発生させることができる。そうすれば、ターゲットに対する電子衝撃の制動放射として発生する連続Ｘ線よりも効率よく希土類元素のＫ殻の電子軌道を励起することが可能になり、検出感度を上げることができる。
【００３９】
Ｘ線検出器として半導体検出器の進歩は目覚ましく、従来のように液体窒素による冷却機構を備えなくても、高いＳ／Ｎ比をもってエネルギー分解能も確保できるものが多く市販されている。半導体検出器では、Ｘ線光子を受ける半導体素子の材料によってＸ線エネルギーに対する感度が異なる。最も一般的なシリコン半導体検出器では、Ｘ線エネルギーが３０ｋｅＶ以上になると感度が低下する。３０ｋｅＶ以上の高エネルギーＸ線に対しては、ゲルマニウム半導体検出器が用いられることが多い。ゲルマニウム半導体検出器では、現状でも温度に対して敏感であり、液体窒素が不要なものは開発されていない。
【００４０】
一方で、近年、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）化合物半導体を検出素子とした検出器が市販されるようになってきた。この検出器では、電子冷却方式のため液体窒素が不要とされ、約１０〜６０ｋｅＶの領域で１００％の検出効率を有し、かつ、５０ｋｅＶ近傍では、約６００ｅＶのエネルギー分解能を有するという特性を備えており、希土類元素を含有する磁石中の希土類元素のＫ-蛍光Ｘ線を効率よく検出することが可能になる。
【００４１】
非特許文献２に示されているように、重元素のＫ-蛍光Ｘ線の近傍の蛍光Ｘ線を有効に測定する工夫として、軽元素側の蛍光Ｘ線を発生し難くするための一次フィルタ法や二次ターゲット法が知られている。しかし、上述したように、これらの手法では、コンプトン散乱線が、検出したい希土類元素の蛍光Ｘ線の領域まで広がり、検出を妨げてしまうという欠点がある。コンプトン散乱は、Ｘ線が物体によって非弾性散乱を受ける現象であり、物体が相対的に軽い元素で構成されているほど現れやすく、また、散乱角が大きいほど強くなるとされる。
【００４２】
したがって、アルミニウム板（非特許文献２）に代えて、たとえば、プラスチック板をフィルタとして用い、また、検出器を、図７（ｃ）に示される配置（４５度配置）にするのではなく、Ｘ線発生源と同じ方向から試料を臨む位置に検出器を配置すれば、原理的にはコンプトン散乱を高エネルギー側にシフトさせ、かつ、検出器に入る割合を下げることが可能である。しかしながら、プラスチック等の高分子板は、一次Ｘ線による損傷を受けて劣化する可能性が高い。
【００４３】
一方、試料と検出器との間にフィルタを設ける二次フィルタ法という手法も知られている。この手法は、主として、試料から発生する蛍光Ｘ線スペクトルのうち、目的に不要なエネルギー領域を減衰させるために用いられるが、本件の目的に対しても有効である。上述した磁石選別装置では、試料を洗浄液で満たされた試料室に投入し、洗浄液を介してＸ線の照射と蛍光Ｘ線の検出を行うことが特徴とされる。
【００４４】
一般に、コンプレッサーから取り出される磁石には、コンプレッサー内を循環する冷凍機油や潤滑油等が付着している。このような油成分を清浄に除去する洗浄液としては、たとえば、ヘキサン（Ｃ6Ｈ14）が無害、かつ、安価なものとして知られている。ヘキサンそのもののＸ線透過率は公表されていない。化合物式（分子式）が類似するポリプロピレン（Ｃ3Ｈ6：固体）のＸ線透過率を図３に示す。図３に示すように、３ｃｍの厚さを有するポリプロピレンの場合、Ｘ線のエネルギーが１０ｋｅＶ以下では、Ｘ線透過率は１／１００未満になる。Ｘ線のエネルギーが３０ｋｅＶ以上では、Ｘ線透過率は６０％以上になる。
【００４５】
また、ポリプロピレンの密度は約０．９ｇ／ｃｍ3であるのに対し、ヘキサンの密度は約０．６５ｇ／ｃｍ3とされる。概算でＸ線透過率も密度の対数に反比例することから、たとえば、試料室の液槽の深さを３ｃｍ程度としておけば、浸漬した磁石からの鉄の蛍光Ｘ線はほぼ全て減衰させることができる。これにより、希土類元素だけの蛍光Ｘ線を効率よく検出できることができ、しかも、洗浄液によって磁石に付着した汚染を除去することができる。
【００４６】
実施の形態２
実施の形態２に係る磁石選別装置について説明する。図４に示すように、磁石選別装置１では、試料室１２の底から所定の高さの位置に、試料保持板１８が設けられている。試料保持板１８としては、Ｘ線の透過率が高いカーボン板等であることが望ましい。Ｘ線照射窓１７ａおよびＸ線検出窓１７ｂは、試料室１２の底にそれぞれ配置されている。Ｘ線発生源１１は、Ｘ線照射窓１７ａを介在させて試料室１２の直下に配置されている。Ｘ線検出器１５は、Ｘ線検出窓１７ｂを介在させて試料室１２の直下に配置されている。なお、これ以外の構成については、図１に示す磁石選別装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を繰り返さないこととする。
【００４７】
上述した磁石選別装置１では、図５に示すように、試料室１２の傾斜部１２ａに投入された被験試料（磁石）は、傾斜部１２ａを滑り落ちて試料保持板１８に達し、試料室１２の側部（端部）に当接して静止し、試料保持板１８に載置（固定）された状態になる。その状態で、被験試料１３は洗浄液１４に浸漬される。すでに説明したように、洗浄液１４としては、たとえば、ヘキサン等のように、磁石（被験試料１３）の洗浄に適した洗浄液が用いられる。
【００４８】
この状態で、Ｘ線発生源１１からＸ線照射窓１７ａを介して被験試料１３にＸ線２１が照射される。Ｘ線２１が照射された被験試料１３からは蛍光Ｘ線が発生し、発生した蛍光Ｘ線は、Ｘ線検出窓１７ｂを介してＸ線検出器１５によって検出される。検出された蛍光Ｘ線は、計数回路１６によって、そのエネルギーや強度が数値的に算出される。判定選別部１９では、算出された蛍光Ｘ線のエネルギー等に基づいて、希土類元素を含有するか否か等の判定が行われる。
【００４９】
上述した磁石選別装置１では、被験試料１３は試料保持板１８に固定されて、Ｘ線発生源１１とＸ線検出器１５とは、試料室１２の下方に配置される。この場合、Ｘ線発生源１１から被験試料１３へＸ線が洗浄液１４中を進む光路長と、被験試料１３からＸ線検出器１５へＸ線が洗浄液１４中を進む光路長とは、試料室１２の底と試料保持板１８との距離に基づいて規定されることになる。これにより、前述した磁石選別装置１の場合よりも、洗浄液の液面の振動等によって、Ｘ線が洗浄液中を進む光路長がばらつくのをさらに抑えることができ、Ｘ線が洗浄液１４に吸収される割合のばらつきを抑制することができる。その結果、磁石の選別の精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、上述した磁石選別装置１では、Ｘ線発生源１１から上方に向かってＸ線が照射されることから、Ｘ線発生源１１から下方に向かってＸ線を照射する場合に比べて、たとえば、Ｘ線を遮蔽する蓋または覆い等によって磁石選別装置を覆うなど、Ｘ線遮蔽について細かい留意が必要になる。
【００５１】
また、被験試料とされるモーターの磁石は、ローターの回転に対応するように、所定の曲率をもって湾曲した形状を有する。このような磁石では、湾曲する磁石の外周部分を下にした状態で、試料室１２の傾斜部１２ａを滑らすことで、それ以外の状態で傾斜部を滑らす場合と比べると、傾斜部１２ａを確実に滑らせて、磁石を試料室に載置（固定）することができる。
【００５２】
また、上述した各磁石選別装置では、洗浄液として、ヘキサンを例に挙げて説明したが、鉄やめっきの蛍光Ｘ線を吸収し、磁石の汚れを除去できるものであれば、ヘキサンに限られない。さらに、洗浄液の他に、試料とＸ線検出器との間に約１ｍの空気層を介在させることによっても、磁石の含有する鉄の蛍光Ｘ線やめっき膜の蛍光Ｘ線を減衰させて、希土類元素の蛍光Ｘ線を検出できることを発明者は確認している。
【００５３】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、希土類元素を含有する磁石と含有しない磁石とに選別する技術に有効に利用される。
【符号の説明】
【００５５】
１  磁石選別装置、１１  Ｘ線発生源、１２  試料室、１２ａ  傾斜部、１２ｂ  平坦部、１３  被験試料、１４  洗浄液、１５  Ｘ線検出器、１６  計数回路、１７ａ  Ｘ線照射窓、１７ｂ  Ｘ線検出窓、１８  試料保持板、１９  判定選別部、２１  Ｘ線。 
【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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