(57)【要約】【課題】蛍光Ｘ線分析を利用した有害元素の品質管理において、試料の分析に要する時間の効率化と判断の自動化を図る。【解決手段】複数の分析条件と対象元素の管理基準を一組の測定として、最初セット簡易分析、次以降のセットを精密分析とする複数セットの測定を設定可能とし、セット間に次セットの測定の要否を判断する判断ステップを設けたＸ線分析方法及び当該方法を採用したＸ線分析装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に一次放射線を照射して、当該試料から放出される特性Ｘ線及び散乱Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線分析方法において、
分析条件及び判定条件を設定・保存する設定ステップと、
前記分析条件に従い試料を分析測定する測定ステップと、
当該測定ステップで得られたＸ線強度から１又は複数の元素の濃度及び分析精度を分析してそれぞれの分析結果を得る計算ステップと、
前記分析結果を前記判定条件に基づき検査としての合否の判定結果を得る判定ステップと、
前記分析結果と前記判定結果を記録する保存ステップと、
からなるセット工程を２以上備え、
前記２以上のセット工程のうち第１のセット工程における測定ステップでの測定が簡易分析、第２以降のセット工程における測定ステップでの測定が精密分析であり、
更に、前記セット工程間において、その直前のセット工程における前記判定結果に基づいて次のセット工程での分析を要するか又は合否判断の上分析を終了するかを判断する判断工程を備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項２】
前記判定条件が、濃度に対してその基準値又は分析精度に対してＸ線強度の統計変動の基準値について比較を行なうものである請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項３】
前記判断工程が、直前のセット工程における前記判定ステップの判定結果に基づいて検査としての合否を認定できない場合にのみ、次のセット工程の分析を要すると判断する請求項１又は２に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項４】
前記セット工程のうち第２以降のセット工程が、前記試料の素材に対応した前記分析条件及び前記判定条件を有する前記設定ステップを備えた複数のセット工程を並列に備えた場合において、
前記判断工程が、第１のセット工程の前記測定ステップにおいて得たＸ線信号に基づく前記試料の素材情報に沿って、当該素材の対応した前記セット工程において分析を行なうように判断する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項５】
前記試料に含まれる対象とする元素が複数である場合であって、前記セット工程のうち第２以降のセット工程が前記元素のそれぞれに対応した前記分析条件及び前記判定条件を有する前記設定ステップを備えた複数のセット工程を並列に備えた場合において、
前記判断工程が、次のセット工程での分析を要すると判断した元素についてのみ、当該元素に対応した前記セット工程において分析を行なうように判断する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蛍光Ｘ線分析方法を採用した蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害元素のスクリーニング分析に係るプロセスを自動化した蛍光Ｘ線分析方法及び蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電化製品の廃棄等の際に、製品に含まれる有害物質が環境に与える影響が懸念されており、電子部品中に含まれる有害物質の含有量を条例や法律で制限している国や地域が存在する。また、子供の健康面での安全を考慮して、玩具の素材中に含まれる有害金属等にも同様な規制を設けている地域がある。そのため、製造メーカでは、各部品の有害物質含有量を確認することが品質管理上、必要不可欠になっている。
【０００３】
有害物質の含有量の分析方法として、蛍光Ｘ線分析が一般的に利用されている。蛍光Ｘ線分析は、Ｘ線源から出射されたＸ線を試料に照射し、試料から発生した蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出して、信号処理部でＸ線信号を計数することで得られたスペクトルから、試料にどのような元素が含まれているかを分析する定性分析や、元素の濃度を分析する定量分析を行う。この蛍光Ｘ線分析装置は試料を非破壊で迅速に分析できる特徴があり、装置の高感度化によって微量元素の濃度分析も可能になっている。近年では、食品中に含まれるサブｐｐｍレベルのＣｄ（カドミウム）分析にも利用できる蛍光Ｘ線分析装置も開発されている。
【０００４】
電子部品や玩具の製造においては、測定試料が通常、多種多量であるため、蛍光Ｘ線を利用した有害物質の分析に要する分析時間の効率化が求められている。多種の試料の分析を効率化する手段として、スクリーニング分析と精密分析という２ステップでの分析がよく行われる。まず、第１ステップでは測定試料全数に対して、短時間での測定で有害物質の含有量を簡易的に分析するスクリーニング分析を実施する。第２ステップでは、スクリーニング分析において規制値の基準を満足しない疑いがある試料に対して、測定時間を長くした高精度の詳細分析を実施する。この方法によれば、スクリーニング分析をすることで、長時間を要する精密分析を実施する測定試料数が絞られるため、全体の測定時間が短縮できる。
【０００５】
また、各々のステップにおける分析時間を効率化した技術の例として、測定中に逐次、試料に含有される有害元素の濃度と分析精度の計算を行い、有害元素濃度の分析精度が予め定めておいた分析精度を満たした段階（特許文献１）で、あるいは、ある有害元素の濃度の閾値に対する濃度の大小が判定できた段階（特許文献２）で、予め定めた測定時間よりも短い時間でも測定時間を短縮して終了する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００５／１０６４４０号
【特許文献２】特開平８−４３３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の測定方法では、結果が得られるまでの測定時間が測定試料の材質や有害元素の含有量に応じて変化する。そのため、この方法のメリットを生かすためには、測定者が装置の側で待機して測定の終了を見届けることを要し、全体の測定時間の短縮は可能なものの、作業者の負担そのものを改善するまでには至っていなかった。
【０００８】
また、スクリーニング分析の終了後は、測定者が試料の分析結果を見て精密分析を実施するべきかどうかを判断する必要があった。この場合は、判定の結果、精密分析の際には分析条件を変更して再測定を行うという手間が更に作業者に発生していた。
【０００９】
すなわち、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、有害元素濃度の分析における測定試料の最終的な合否判定を得るまでのプロセスを、効率的に自動化でき、測定時間の短縮を図ると共に作業者の作業負担を解消する蛍光Ｘ線分析方法及び蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、分析条件及び判定条件を設定・保存する設定ステップと、分析条件に従い試料を分析測定する測定ステップと、当該測定ステップで得られたＸ線強度から１又は複数の元素の濃度及び分析精度を分析してそれぞれの分析結果を得る計算ステップと、分析結果を判定条件に基づき検査としての合否の判定結果を得る判定ステップと、分析結果と判定結果を記録する保存ステップと、からなるセット工程を２以上備え、その２以上のセット工程のうち第１のセット工程における測定ステップでの測定が簡易分析、第２以降のセット工程における測定ステップでの測定が精密分析であり、更に、そのセット工程間において、その直前のセット工程における判定結果に基づいて次のセット工程での分析を要するか又は合否判断の上分析を終了するかを判断する判断工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、第１のセット工程における測定ステップでの測定が簡易分析、第２以降のセット工程における測定ステップでの測定が精密分析とした。このようにすることで、簡易分析でのスクリーニングとその結果精密分析が必要な試料を装置自身が選択することができ、作業者の介入を要しない。
【００１２】
また、本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、判断工程が、直前のセット工程における前記判定ステップの判定結果に基づいて検査としての合否を認定できない場合にのみ、次のセット工程の分析を要すると判断するものとした。
【００１３】
また、本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、第１のセット工程にて素材を認識し、第２以降のセット工程には素材毎に適した分析を行なうべく素材毎に用意したセット工程を複数備え、判断工程にて最適なセット工程へ導き分析を行なうようにした。
【００１４】
また、本発明の蛍光Ｘ線分析方法は、試料に含まれる複数の対象元素に対して、それぞれに対応した前記分析条件及び前記判定条件を有する前記設定ステップを備えた複数のセット工程を並列に備えて、判断工程にて必要な元素の分析が行なえるセット工程へ導くようにした。
また、本発明の蛍光Ｘ線分析装置は、上記の分析方法を採用するようにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るＸ線分析装置及びＸ線分析方法によれば、分析装置自身が試料の測定結果を判断し、予め登録した分析条件と判定条件に基づき順次分析動作を行い、最終的な結果判定までを自動で得ることができるようになる。
【００１６】
すなわち、人間の判断や作業を介在せずに分析作業が完結するため、作業者の作業効率の向上と、人為的な判断や作業上のミスを削減する効果を奏する。また、作業者による判断を介さない為、測定結果の再現性をも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の概略的な全体構成図である。
【図２】本発明に係るＸ線分析方法の第一の実施形態のフローを示す図である。
【図３】本発明に係るＸ線分析方法の第二の実施形態のフローを示す図である。
【図４】本発明に係るＸ線分析方法の第三の実施形態のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るＸ線分析装置及びＸ線分析方法の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１９】
本実施形態のＸ線分析装置は、例えばエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置であって、図１に示すように、試料８を載置する試料ステージ９と、試料８上の任意の照射ポイントに１次Ｘ線（放射線）２を照射する放射線源であるＸ線管球１と、試料８から放出される特性Ｘ線及び散乱Ｘ線３を検出し該特性Ｘ線及び散乱Ｘ線のエネルギー情報を含む信号を出力するＸ線検出器４と、図示しない照明手段で照明された試料８の照明画像を画像データとして取得する光学顕微鏡７と、Ｘ線検出器４に接続された上記信号の分析部となる分析器５と、該分析器５に接続され特定の元素に対応したＸ線強度から各元素の濃度及び分析精度を計算する解析処理部６と、該解析処理部で計算された有害物質の元素濃度と判定条件の比較により合否の判定を行う結果判定部１０と、その判定結果を結果出力部１０ａ上に測定結果や判定結果を表示するものである。
【００２０】
上記解析処理部６は、ＣＰＵ等で構成され解析処理装置として機能するコンピュータであり、分析器５より取得するエネルギースペクトルから特定の元素に対応したＸ線強度を判別して、元素濃度及び分析精度を計算する。各元素のＸ線強度を濃度に換算する方法としては、検量線法やＦＰ（ファンダメンタルパラメータ）法といった計算方法を用いることができる。
【００２１】
結果判定部１０は、各元素の濃度や分析精度と予め入力しておいた判定基準に基づいて、試料８に含有される有害元素濃度が基準を満足するか否かを判定する。これについても、コンピュータを利用することができる。また、結果判定部１０は判定結果と判定の元となった分析結果を結果出力部１０ａに送信する。結果出力部１０ａでは分析結果や判定結果を出力するもので、コンピュータのディスプレイや、プリンタなどを用いることができる。
【００２２】
なお、図１では上記解析処理部６と結果判定部１０は個別に構成しているが、共通のコンピュータを用いるなどして一体に構成させてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態のＸ線分析装置を用いた、Ｘ線分析方法について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態では試料８として、電子部品を取り上げ、部品中に含有される鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）の含有濃度の分析を取り上げるが、試料の種類や分析元素はこれに限定するものではない。
【００２４】
まず、試料ステージ９上に試料８を載置した上で、光学顕微鏡７を見ながら、Ｘ線を照射する測定ポイントを詳細に位置決めする。なお、治具などを用いて測定ポイントを位置決めするようにしてもよい。
【００２５】
次に、解析処理部６に対して、分析条件及び判定条件並びに判定結果の保存という一連の工程のまとまりを１セットとして、１または２セット以上入力することができるようになっており、ここで、図示しないマウス等の入力手段を用いて、実施する分析セットの数に合わせて設定する。
【００２６】
本実施形態におけるＸ線分析方法は、精密分析を要する試料を絞込むスクリーニング分析と、その対象となる試料の精密分析と、の２つの分析方法を採用する。
【００２７】
まず、スクリーニング分析から説明する。
スクリーニング分析は、以下を順次実施する。
（Ｓ１１；分析条件／判定条件設定）
分析条件とは分析の対象元素や測定条件、測定ポイントを指定するものであり、判定条件とは前記対象元素に対する濃度や分析精度に関する閾値となる判定基準を指定するものである。これらは、測定前に予め入力して、解析処理部６に記憶部を設けて保存するようにすればよく、測定に際してそのデータを参照することでよい。
【００２８】
（Ｓ１２；測定）
予め入力した分析条件に従い、試料の指定のポイントに対してＸ線を照射し実施される。
（Ｓ１３；濃度／分析精度の計算）
測定した結果から対象元素の濃度及び分析精度の計算を行なう。これは、解析処理部６にて実施させることができる。ここで、分析精度とは、Ｘ線のスペクトルから得られる統計変動を用いればよく、検出強度の揺らぎの指標である。
【００２９】
（Ｓ１４；分析結果の判定）
濃度の計算結果及び分析精度が先に設定した濃度の判定基準及び分析精度の判定基準を満たすのか否かを判定する。判定は、解析処理部６にて実施させることができる。
（Ｓ１５；結果保存）
分析結果及び判定結果を先の記憶部に記憶させる。なお、この結果は、結果出力部１０ａに出力するようにしてもよい。
このように、各種条件設定から測定を経て、分析結果の算定及び当該結果の記憶までの工程を第１セットとして設定する。
【００３０】
続いて、精密分析用の第２セット以降（Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ＿Ｎ１〜Ｓ＿Ｎ４）を説明する。
この第２セット以降の各セットは、先のスクリーニング分析のＳ１１〜Ｓ１５と同様の工程から構成される。スクリーニング分析により判定基準を満たさなかった試料、具体的には判定基準値以上の対象元素を含む疑いのある試料について実施するものである。
【００３１】
また、第Ｎセットは、後述するように直前のセットにおいても検査の合否判断ができないもの（判定不能）について順次実施する再分析となる。そして、この再分析の回数、つまりセット数は任意に決定できる。セット数が多いほど、最大測定時間が長くなるが精度は向上する。
【００３２】
また、分析結果は、スクリーニング分析で記録された結果を維持した上で、あらためて記録し（Ｓ２５、Ｓ＿Ｎ５）、最終結果として別途記録する。得られた最終結果は、結果出力部１０ａに出力してもよい。
【００３３】
なお、「判定不能」とは、分析精度が所定のＸ線強度の揺らぎの範囲に達さないために、分析結果が該閾値を超えるか否かの判断が適切ではないと取り扱われた場合に該当する。従って、濃度の計算結果が基準値の許容内であっても、分析精度が基準を満たさない場合は「判定不能」となる。
上記のように、本発明に係る試料の分析及び検査評価を行なうＸ線分析は、スクリーニング分析と多段の精密分析により構成される。
【００３４】
次に、スクリーニング分析と精密分析、あるいは、精密分析の各セット間に組み込まれる判断工程（Ｓ＿１Ｊ、Ｓ＿２Ｊ、Ｓ＿ＮＪ）について説明する。
ここでの判断は、直前のセットにおける分析の結果が、当該試料の検査として合格・不合格又は判定不能のいずれに該当するのかを判断するものである。
【００３５】
例えば、スクリーニング分析の分析結果において、濃度及び精度の判定基準に対してそれが許容可能と判定（Ｓ１４）されれば合格と判断され、許容外となれば不合格と判断される。これらの場合は、それぞれ最終判定で合格（Ｓ＿ＯＫ）あるいは不合格（Ｓ＿ＮＧ）が確定する。
【００３６】
また、スクリーニング分析の結果が分析精度不足により判定できない場合は、判定不能となり、引き続き再度の精密分析を要するとの結論を示す。よって、判断工程（Ｓ１Ｊ）にて判定不能と判断した試料は、第２セットの各工程に順次進む。
【００３７】
以降は、各セットにおいて分析及び結果の判定並びに合否判断を繰り返して、所定の分析を終了する。このようにして、装置がセット毎の分析結果を判定して検査としての合否を判断し、その後のセットにおける再分析の要否まで決定することができる。
【００３８】
また、これらの情報は、電子データとして保存することができるため、他の試料の分析時に再利用することができる。
また、判断条件は、それぞれの元素に対する判定結果から試料の総合判定結果を決定するようにしてもよいし、特定元素の濃度値の和などで総合判定を行なうようにしてもよい。
【００３９】
前記方法によれば、作業者が実施する作業は条件を設定・入力して測定を開始することだけであるため、最終判定を得るまでに作業者の判断を必要とせず、また監視する必要もない。よって、人的な判断の差異や作業上のミスなどが解消できる。
【００４０】
また、前記の分析方法では一つの測定試料に対する測定方法を説明したが、前記分析方法を多数の試料に適用することも可能である。
具体的には、図示しないが、試料ステージ９に電動試料ステージを用いた場合や、オートサンプラーなどの試料交換機構を備えるとよい。
【００４１】
また、複数の測定ポイントに対して前記方法を適用する場合、例えば試料交換機構としてオートサンプラーを使用する場合、まず試料が１点の場合と同様に条件を設定する。
次に複数の測定試料を設置し、設置した場所と対応する試料を関連付けるために、試料名やシリアル番号などの試料情報をマウスなどの入力手段を用いて登録する。
【００４２】
次に、測定を開始する。測定を開始すると、まず１番目の試料に対して第１セットのスクリーニング分析（Ｓ１１〜Ｓ１５）を実施する。それが終了すると判断工程Ｓ１Ｊではなく、次の試料の第１セットのスクリーニング分析を実施する。
【００４３】
順次繰り返し、全試料に対して第１セットのスクリーニング分析が終了したら、各試料について、順次判断工程Ｓ１Ｊにて合否判断を行ない、判定不能となった試料に対してのみ第２セットの精密分析を実施する。第３セット目以降の分析条件を登録した場合もこの要領で分析動作を実施する。
【００４４】
この実施形態によれば、多数の試料が無人で分析可能となるため、大幅に省力化でき、更に分析効率が向上できる。
また、各セットにおいて設定する判定基準として、有害元素濃度の分析精度が予め定めておいた分析精度（統計変動）を満たした段階で測定を終了して予め設定した測定時間を短縮する大小判定基準や、ある有害元素の濃度閾値に対する濃度の大小が判定できた段階で測定を終了して測定時間を短縮する精度管理基準が利用できる。
【００４５】
例えば、第２セットでの分析を実施する場合、第１セットにスクリーニング分析用の分析条件と、判定条件として前記大小判定基準を設定する。第２セットに精密分析用の分析条件と、判定条件として前記精度管理基準を設定することを想定する。このように設定することにより、まず試料に含まれる対象元素が基準をオーバーしていないかを判断して、基準をオーバーしたものや、その判断ができない試料に対しては、分析精度が規定値に到達するまで測定して厳密な濃度分析を実施して最終判定結果を下すことができる。
【００４６】
前記分析方法によれば、多種の試料が混在するような場合に、各試料に応じた最適かつ最短となる測定時間で要求精度を満足する分析が実行でき、なおかつ分析の品質も一定に保つことができる。
【００４７】
次に、第二の実施例を図３の例を説明する。合否判断の判断結果に応じて、次ステップの分析動作を分岐させてもよい。例えば、第１セットでＣｄが判定不能の場合は、第２セットはＣｄの分析に特化した分析条件２−Ｂを採用して測定を行う。一方、Ｐｂが判定不能の場合は、第２セットにＰｂの分析に特化した分析条件２−Ａを採用した測定を実施する。
【００４８】
次に、第三の実施例を図４の例を説明する。前記実施形態では対象の元素ごとに次セットの分析条件を変更する方法について説明したが、１セット目の測定により得られたＸ線信号に基づいて、試料を構成する元素の濃度情報から、その素材を判別して、次セットでは各々の素材に適した分析条件を使用して分析するように分岐させてもよい。前セットで材料が非塩ビ系のプラスチックと判別された場合は次セットの分析条件に２−Ａが採用され、塩ビ系のプラスチックと判別された場合は次セットの分析条件に２−Ｂが採用され、金属と判別された場合は次セットの分析条件に２−Ｃが採用される。
【００４９】
この第二及び第三実施例のように、分析目的となる元素や、試料の素材に応じた判定を行ない、その結果に応じて分析の流れをプログラムすることが可能になるため、分析の効率を一層高めることができる。
なお、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態は、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置であるが、本発明を、他の分析方式、例えば波長分散型の蛍光Ｘ線分析装置や、照射する放射線として電子線を使用し、二次電子像を取得可能なＳＥＭ−ＥＤＳ（走査型電子顕微鏡・エネルギー分散型Ｘ線分析）装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１…放射線源（Ｘ線管球）
２…放射線（１次Ｘ線）
３…特性Ｘ線及び散乱Ｘ線
４…Ｘ線検出器
５…分析器
６…解析処理部
７…光学顕微鏡
８…試料
９…試料ステージ
１０…結果判定部
１０ａ…結果出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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