(57)【要約】当該技術分野における金属合金の定量分析は、再生利用可能な金属屑の仕分け、採掘設備における現場での試料分析、特殊金属製造での非破壊試験、および合金の有用物質検査のような商業用途に必須の要素である。本発明の第一実施態様では、光子蛍光用の装置が提供される。この装置は、単一放射線源（例えば、２４１Ａｍ）を含む。試験物質（例えば、痕跡元素を含有する金属合金または貴金属）の組成を決定するのに、放射されたＸ線およびガンマ線の両方が使用される。この試験物質からの蛍光Ｘ線およびガンマ線を受容するために、エネルギー検出器が使用される。
2004536284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験物質を分析する装置であって、該装置は、以下の部分を含む：
単一放射線源であって、該放射線源は、該試験物質の特徴的なＸ線と重なり合うレイリー散乱強度を有する放射線を放射する；
エネルギー検出器であって、該エネルギー検出器は、該試験物質からの蛍光放射線を受容する；および
電子装置であって、該電子装置は、該エネルギー検出器と連結され、少なくとも該蛍光放射線に基づいて、該試験物質の組成を決定する、
【請求項２】
前記電気装置が、レイリー散乱を補正する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電気装置が、前記蛍光放射線により発生したスペクトルから背景放射線を差し引くことにより、レイリー散乱を補正する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記電子装置が、純粋金属標準スペクトルを使用して、前記蛍光放射線により発生したスペクトルを正規化することにより、レイリー散乱を補正する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
さらに、前記放射線源用のシールドを含み、該シールドが、前記検出器を、前記放射線源のＸ線およびガンマ線に直接暴露されることから分離する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記放射線源が、２４１Ａｍである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記放射線源が、２３９Ｐｕである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記２４１Ａｍ放射線源の５９．５ｋｅＶ光子および２６．４ｋｅＶ光子の両方が、前記試験物質の組成を決定する際に使用される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記５９．５ｋｅＶおよび２６．４ｋｅＶのガンマ線が、前記２４１Ａｍ放射線源のＬ型Ｘ線と共に、前記試験物質の組成を決定する際に使用される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記試験物質が、金属合金である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記試験物質が、貴金属である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記シールドが、前記試験物質の方向以外、前記放射線源を取り囲む、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線源の放射線が、反応性物質と相互作用して光子を発生し、該光子が、該放射線源の放射線と結合して、前記試験物質の前記蛍光放射線を高める、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記反応性物質が、ロジウムである、請求項５に記載の装置。
【請求項１５】
試験物質を分析する方法であって、該方法は、以下の工程を包含する：
Ｘ線およびガンマ線の両方を放射する単一放射性物質を提供する工程であって、該単一放射性物質は、２４１Ａｍである；
該試験物質を該放射性物質の該Ｘ線および該ガンマ線に暴露する工程；
蛍光放射線をエネルギー検出器に受容する工程；および
該２４１Ａｍの該Ｘ線および該ガンマ線から受容した該蛍光放射線に一部基づいて、プロセッサで、該試験物質の組成を決定する工程。
【請求項１６】
さらに、コンプトン散乱およびレイリー散乱の蛍光背景を考慮する工程を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、レイリー散乱の蛍光背景を考慮する工程を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記組成を決定する際に、前記蛍光Ｘ線および前記ガンマ線の得られたスペクトルが、分析されて、前記試験物質で見られる元素を代表するスペクトルピークを同定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、前記試験物質の蛍光スペクトルから純粋金属の蛍光スペクトルを差し引くことにより、レイリー散乱を考慮する工程を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記純粋金属蛍光スペクトルが、差し引かれる前に、縮尺される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記純粋金属蛍光スペクトルが、該純粋金属蛍光スペクトルのスペクトル線と前記放射線源から得られる前記試験物質の蛍光スペクトルのスペクトル線との割合である因子に基づいて、縮尺される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記試験物質が、金属合金である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記試験物質が、実質的に金属である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記金属が、貴金属である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、前記放射線源を、該放射線源から放射した光子により蛍光された物質に暴露する工程を含み、該物質が、前記エネルギー検出器により受容された前記蛍光Ｘ線および前記ガンマ線を高める、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記放射線源が、リング形状であり、そして前記エネルギー検出器が、該リング内に存在している、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記放射線源が、リング形状ホルダーで保持され、そして前記エネルギー検出器が、該リング内に存在している、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
試験物質を分析する方法であって、該方法は、以下の工程を包含する：
該試験物質を単一放射線源から発生した放射線にかける工程であって、ここで、該放射線源は、該試験物質の特徴的なＸ線と重なり合うレイリー散乱強度を有する；
該試験物質の該蛍光放射線のエネルギースペクトルをエネルギー検出器で測定する工程；
該蛍光放射線の該エネルギースペクトルにおけるレイリー散乱強度を補正して補正エネルギースペクトルを作り出す工程；および
該補正エネルギースペクトルに基づいて、該試験物質の組成を決定する工程。
【請求項２９】
前記放射線源が、２４１Ａｍである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記放射線源が、２３９Ｐｕである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記補正する工程が、
公知レイリー散乱ピークを使用して正規化因子を計算する工程；
該正規化因子を純粋物質のエネルギースペクトルに適用する工程；および
前記試験物質のエネルギースペクトルから該純粋物質のエネルギースペクトルを差し引く工程を包含する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記公知レイリー散乱ピークが、前記放射線源物質の結果である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記正規化因子を計算する工程が、純粋金属から得られた公知レイリー散乱ピークを前記試験物質の同程度のレイリー散乱ピークと比較する工程を包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記純粋物質が、金属である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記公知レイリー散乱ピークが、２４１Ａｍの１３．９ｋｅＶピークである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
試験物質を分析するためのコンピュータープログラムプロダクトであって、該コンピュータープログラムプロダクトは、コンピュータプロセッサで読み取り可能であり、その上にコンピューターコードを有し、該コンピューターコードは、以下を含む：
該試験物質の蛍光放射線のエネルギースペクトルを受信するコンピューターコードであって、該試験物質は、該試験物質の特徴的なＸ線と重なり合うレイリー散乱強度を有する単一放射線源に暴露される；
該エネルギースペクトルにおけるレイリー散乱強度を補正して補正エネルギースペクトルを作り出すコンピューターコード；および
該補正エネルギースペクトルに基づいて、該試験物質の組成を決定するコンピューターコード。
【請求項３７】
前記補正するコンピューターコードが、
公知レイリー散乱ピークを使用して正規化因子を計算するコンピューターコード；
該正規化因子を純粋物質のエネルギースペクトルに適用するコンピューターコード；および
前記試験物質のエネルギースペクトルから該純粋物質のエネルギースペクトルを差し引くコンピューターコードを含む、請求項３６に記載のコンピュータープログラムプロダクト。
【請求項３８】
前記正規化因子を計算するコンピューターコードが、公知レイリー散乱ピークを前記試験物質の同程度のレイリー散乱ピークと比較するコンピューターコードを含む、請求項３７に記載のコンピュータープログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野および背景技術）
当該技術分野における金属合金の定量分析は、再生利用可能な金属屑の仕分け、採掘設備における現場での試料分析、特殊金属製造での非破壊試験、および合金の有用物質検査のような商業用途に必須の要素である。Ｘ線蛍光（「ＸＲＦ」）は、約２０より高い原子番号の主要元素および少量元素の組成を測定するのに使用される標準的な技術である。
【背景技術】
【０００２】
図１は、金属合金および貴金属の組成を測定するために使用される従来技術のシステムである。図１で示すように、放射線源２４に由来のキロボルト光子１４は、その元素を分析する標的１６に衝突する。この放射線源の前には、ウィンドウ１７があり、これは、典型的には、ステンレス鋼から作製されている。蛍光Ｘ線１８は、電子装置２８に接続されたエネルギー分散検出器２０で検出される。検出器２０は、シールド２２により、放射線源２４の放射線および任意の周囲の放射線から遮蔽されている。入射光子１４は、標的１６と相互作用して、第一型の蛍光放射線１８を発生し、これは、コンプトン散乱、レイリー散乱および光電放射を含む。コンプトン散乱は、入射Ｘ線よりも低いエネルギーの散乱Ｘ線を発生する；レイリー散乱は、不変光子エネルギーを発生する；そして光電放射は、Ｘ線が元素に吸収されたときに起こり、その元素に特徴的なＸ線は、その原子が脱励起したときに、放射される。この蛍光放射線のエネルギー分布は、その標的元素に由来の特徴的なＸ線、散乱放射線および背景放射線（これは、標的の存在と関連していない）の合計である。２４１Ａｍ、５５Ｆｅおよび１０９Ｃｄの崩壊で放射したガンマ線のエネルギーは、表１で示す。
【０００３】
（表１、ＸＲＦ放射性同位体のエネルギー）
【０００４】
【表１】
2004536284.tif 000003
合金および貴金属を分析するためには、ＸＲＦ機器は、そのエネルギー範囲が数ｋｅＶから約３５ｋｅＶまでの範囲のＸ線を励起して検出するために、高い効率を有しなければならない。合金分析するためのこのような感度を達成するためのＸＲＦ機器が、現在、Ｎｉｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のものを含めて、当該技術分野で展開されており、数個のＸ線源を使用し、各々は、周期表の特定領域に最も感受性のエネルギースペクトルを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術のＸＲＦ分析では、複数の放射線源が順々に使用され、これらは、各Ｘ線源が分析物質に順次暴露されるように、モジュール３２を変えることにより、変化される。３つの標準的なＸ線源には、２４１Ａｍ、１０９Ｃｄおよび５５Ｆｅがあるものの、時には、２４１Ａｍに代えて、２５３Ｇｄおよび２３９Ｐｕが使用される。２４１Ａｍの５９．５ｋｅＶガンマ線は、その放射線源を、スズ領域（Ｚ＝５０）に感受性にし、ロジウム（Ｚ＝４５）から希土類ツリウム（Ｚ＝６９）までの範囲を効率的にカバーする。１０９Ｃｄ源は、２２．２ｋｅＶのＸ線の強力なエミッタであり、これらは、クロム（Ｚ＝２５）からルテニウム（Ｚ＝４４）までの元素のＫ型Ｘ線スペクトルだけでなく、タングステン（Ｚ＝７４）からウラン（Ｚ＝９２）に至る重元素のＬ型Ｘ線スペクトルを励起するのに、効率的である；その８８ｋｅＶガンマ線は、クイックタイム測定には弱すぎる。５５Ｆｅの５．９ｋｅＶのＸ線は、チタン（Ｚ＝２２）およびバナジウム（Ｚ＝２３）の元素を励起するのに効果的である。元素を測定する３つの放射線源の相対的な感度は、表２で示す。
【０００６】
（表２．鉄マトリックスのＸＲＦに対する５５Ｆｅ、１０９Ｃｄおよび２４１Ａｍ源の相対的な有効性）
【０００７】
【表２】
2004536284.tif 000004
全ての市販の合金分析器は、最も軽い元素の感度を高めるのに使用される５５Ｆｅおよびスズ領域にある元素を分析する２４１Ａｍと共に、主要放射線源として、１０９Ｃｄを分析する。
【０００８】
複数放射線源の機器は、いくつかの欠点がある。１つの欠点には、価格がある。個々の放射線源は、高価であり、放射線源を追加すると、それに比例して、価格が上昇する。第二に、ある物質について試験を実行するとき、これらの放射線源は、妨害をできるだけ少なくするために、順次使用される。これらの放射線源を順次使用することは、非常に時間がかかる。第三に、その放射線源を順次使用するためには、各放射線源には、放射線源変更機構が必要であり、これにより、その分析器の価格、サイズおよび複雑性が高くなる。第四に、この複数放射線源システムは、正規化および機械的再現性の問題がある。
【０００９】
単一放射線源機器は、明らかに有利であり、上記の固有の問題点を克服するものの、特定の禁止事項があるために、複数放射線源機器に頼っていた。第一に、従来技術のＸＲＦ分析方法と併用するとき、有効なエネルギースペクトルを生じる単一放射線源は、知られていない。例えば、２４１Ａｍ放射線源は、１３．９ｋｅＶ〜２６．４ｋｅＶの範囲で放射された強力な単一エネルギー光子を備えたスペクトルを有するが、分析する物質に依存したレイリー散乱およびコンプトン散乱の強度を妨害することが原因で、以前の分析方法は、この領域を提供できなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の要旨）
本発明の第一実施態様では、光子蛍光用の装置が提供される。この装置は、単一放射線源（例えば、２４１Ａｍ）を含む。試験物質（例えば、痕跡元素を含有する金属合金または貴金属）の組成を決定するのに、放射されたＸ線およびガンマ線の両方が使用される。この試験物質からの蛍光Ｘ線およびガンマ線を受容するために、エネルギー検出器が使用される。このエネルギー検出器は、処理のための電子装置に信号を送る。これらの電子装置は、この信号を処理し、一部には、蛍光Ｘ線およびガンマ線に基づいて、この試験物質の組成を決定する。これらの電子装置は、まず、その金属試料からの蛍光Ｘ線を妨害しないスペクトル領域でのレイリー散乱ピークを選択することにより、レイリー散乱ピークおよびコンプトン散乱ピークの妨害を補正する。これは、このスペクトルの参照ピークである。金属試料については、１８０°にわたるレイリー散乱の強度は、Ｚ（その参照ピークの強度は、他の全てのレイリー散乱線の強度を決定する）とは十分に独立している。具体的には、鉄のような典型的な金属のレイリー散乱スペクトルは、この装置のコンピュータに保存される。この試料スペクトルの参照ラインの強度は、保存したスペクトルの参照ラインと比較され、その比は、保存したスペクトルに適用され、これは、次いで、試料スペクトルから差し引かれる。このようにして、測定した試料スペクトルにおいて、妨害しているレイリー散乱を考慮する。１２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶの範囲のコンプトン散乱の強度は、チタンより重い金属からは、十分に低く、その参照スペクトルからも同様に、考慮できる。本発明は、この放射線源が伝統的に５９．５ｋｅＶガンマ線のみの放射線源として使用されるので、２４１Ａｍを使用して説明する。その技術は、他の放射線源（例えば、２３９Ｐｕ）と有効に併用できる。もし、Ｌラインが使用されて吸収されないように、その放射線源がベリリウム出口ウィンドウと併用されるなら、その１２．６ｋｅＶのＬαラインは、適当な正規化レイリーピークである。
【００１１】
デバイスは、さらに、放射性源に対するシールドを備える。シールドは、検出器が、主に、試験材料からの蛍光放射を受け取るように、放射性源のＸ線およびγ線に対する直接的な暴露から検出器を隔離する。シールドは、試験材料の方向を除いて、放射性源を取り囲む。供給源バッキングは、放射性材料が供給源バッキングと相互作用して、試験材料の蛍光放射を増加するように供給源のＸ線およびγ線と組み合わさる光子を生成するように、例えば、ロジウムが選択され得る。
【００１２】
特定の実施形態において、シールドの形状は、リング形状であり、放射性材料を保持し、ここで、エネルギー検出器は、リングの内側に存在する。別の実施形態において、放射性材料は、中心にあり、そしてエネルギー検出器は、供給源の周りで効果的にリング形状である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（特定の実施形態の詳細な説明）
以下の詳細な説明において、特徴的なＸ線、コンプトン散乱およびレイリー散乱を検出するための確率は、以下の式によって与えられる。後方散乱の幾何学が想定され、そして幾何学的効果および検出器効率がＫ定数に包含される。供給源の厚みに依存する指数項が無視し得るほどに、分析されるサンプルが十分に厚いことがさらに想定される。これらの式の提示は明瞭さのためであり、そして仮定なしに、式のより完全なバージョンが、本発明の目的から外れることなしに適切に使用され得ることが当業者によって理解されるべきである。
特徴的Ｘ線強度（式１）：
【００１４】
【数１】
2004536284.tif 000005
コンプトン強度（式２）：
【００１５】
【数２】
2004536284.tif 000006
レイリー強度（式３）：
【００１６】
【数３】
2004536284.tif 000007
ここで、μｐ．ｅ．は、光電効果についての質量吸収係数である
ここで、μＲａｙｌｅｉｇｈは、レイリー散乱についての質量吸収係数である
ここで、μＣｏｍｐｔｏｎは、コンプトン散乱についての質量吸収係数である
そしてここで、μｔｏｔａｌは、全質量吸収係数である。
【００１７】
図２は、標的サンプル（例えば、合金または貴金属）の組成を決定するための単一の放射線源を使用するシステムの図である。先行技術のシステムとは異なり、実施される本発明は、１つの放射線源のみを有し、従って、図１の変更モジュールを必要としない。好ましい実施形態において、このシステムは、携帯型の携帯可能な（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ、ｐｏｒｔａｂｌｅ）Ｘ線蛍光機器の大きさに作られる。このシステムは、標的サンプル上に指向されるキロボルトの光子を提供する放射線源を備える。キロボルトの光子１４は、標的サンプルと接触し、そして蛍光Ｘ線１８を生成する。Ｘ線は、プロセッサを備えるエレクトロニクス２８に接続される高分解能エネルギー分散検出器２０で検出される。検出器からの全蛍光Ｘ線スペクトルを表すシグナルを受信した後、エレクトロニクスは、受信されたシグナルについて予備プロセシング工程を実施する。予備プロセシング工程の間、レイリー散乱およびコンプトン散乱に起因するバックグラウンドノイズが除去される。これらの予備プロセスされたシグナルから、標的サンプルの組成は、当業者に公知の技術を使用して決定され得る。
【００１８】
好ましい供給源２４は、２４１Ａｍである。２４１Ａｍは、α粒子を発して、２３７Ｎｐへと崩壊する。５９．５ｋｅＶのγ線が最も強力な光子であるが、それぞれ、１３．９４５ｋｅＶ、１７．４０ｋｅＶおよび２０．８ｋｅＶのＮｐのＬα、Ｌβ、およびＬγのＸ線がまた、分析のために使用される強度である。２４１Ａｍは、Ｌ  Ｘ線を無視し得る吸収で出現させることができるベリリウムウィンドウを備える前面に（標的サンプルの方向で）シールされる。２４１Ａｍ供給源とシールドとの間には、ロジウム３０のディスクがあり、このロジウム３０のディスクは、５９．５ｋｅＶのγ線によって蛍光を発し、このγ線は、標的サンプルから（ロジウムの方向に）離れるように放射する。ロジウムの形状は上記実施形態においてディスクであるが、このロジウムが他の形状を取り得ることが理解されるべきである。ロジウムは、２０．０７ｋｅＶ〜２２．７ｋｅＶのＸ線を放射し、そして標的サンプルの方向に放射するＸ線は、ほとんど減衰することなくアメリシウム供給源を通過し、効果的な供給源強度を増す。バッキングは、好ましいロジウムに制限されない；他の元素（特に、銀またはバリウム）が、特定の状況について効果的であり得るかまたはさらにより効果的であり得る。２４１Ａｍからの全スペクトルを利用するために、供給源面積は、自己吸収を最小化するのに十分なほど適切に大きくされ、そして供給源材料は、代表的に使用される吸収ステンレス鋼よりも、ベリリウム１７のような適切な薄いウィンドウによって前面でシールされる。供給源２４からの放射線は、検出器２０および周囲の環境から適切なシールド２２（標的サンプルの方向を除いて、全ての側面に沿った放射線を吸収する）によって遮蔽される。シールド２２、検出器２０、および供給源２４の構成は、種々の構成を取り得、本発明の範囲から逸脱することなく、図２に示される構成に限定されない。例えば、特定の実施形態において、２４１Ａｍ放射性源は、リング形状ホルダーに保持されて、エネルギー検出器は、リング内にある。
【００１９】
ＸＲＦスペクトルは、以下に記載され、そして図３に示される方法に従って、分析される。標的サンプルは、先行技術においてなされているように、２４１アメリシウムの５９ｋｅＶのγ線のみに暴露されるのではなく、２４１Ａｍ  Ｘ線供給源によって生成される放射線の全スペクトルに暴露される（工程３０１）。次いで、蛍光スペクトルは、放射線検出器／センサーによって測定される（工程３０２）。センサーは、放射線を電磁シグナルに変換し、これは、プロセッサに送られる。次いで、プロセッサは、レイリー散乱およびコンプトン散乱を補正するために、シグナルについて予備プロセシングを実行する（工程３０３）。２４１Ａｍの１３．９ｋｅＶのＬα線のレイリー散乱に由来する１３．９ｋｅＶ線の強度を使用して、１２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶの全エネルギー範囲にわたるバックグラウンドスペクトルを除去する。これは、鉄のような純粋な金属についての１３．９ｋｅＶの強度と比較した、標的サンプルについての１３．９ｋｅＶにおける相対強度を決定し、次いで、全スペクトルを比例的に正規化することによって達成する。スペクトルが４．５ｋｅＶにおけるチタンのピークにおいて十分な強度を含む場合、さらなる（小さな）相関は、コンプトン散乱を考慮するために、１６．５ｋｅＶ〜１８ｋｅＶのさらなるバックグラウンドを考慮するためになされ得る。蛍光Ｘ線スペクトルから、材料の組成は、当業者に公知の技術を使用して、決定される（工程３０４）。
【００２０】
先行技術のシステムの５５Ｆｅ、１０９Ｃｄ、２４１Ａｍの組み合わせと比較して、２４１Ａｍの全スペクトルの効率は、以下の表に示される。
【００２１】
（表１）
（ＸＲＦについての種々の源の効率の比較）
【００２２】
【表３】
2004536284.tif 000008
表中の値は、ＮＩＳＴ表に提供される理論的光子相互作用確率を使用して式３から計算された固有Ｘ線の光電子放出の確率である。２４１Ａｍ（全）源の効率は、Ｚｒ−Ｍｏ領域を除いて、１０９Ｃｄおよび２４１Ａｍの組合せ（５９ｋｅＶのみ）に匹敵する。その領域において、２４１Ａｍ（全）源の感度はより低いが、合金中のＺｒまたはＭｏの濃度を測定するにはなお十分である。２４１Ａｍ（全）は、５５Ｆｅ源よりも、Ｔｉに対する感度が約６倍低いが、５５Ｆｅ１０９Ｃｄ２４１Ａｍ（５９ｋｅＶ）の組合せを使用するよりもより強い２４１Ａｍ源を使用することにより部分的に補われる。
【００２３】
Ｌｘ線（２４１Ａｍ源に関しては１０ｋｅＶ〜２０ｋｅＶの範囲にある）のレイリー散乱からのバックグランドスペクトルの強度は、合金の組成にほとんど依存しない。このことは、主にチタンよりも重い金属から製造される全ての合金にあてはまり、そしてそのバックグランドスペクトルは、チタン合金の組成に弱く依存するのみである。図５は、非常に純粋な金属ターゲット（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＺｎ）から得られた１０ｋｅＶ〜２２ｋｅＶのエネルギー領域におけるＸＲＦスペクトルを示すグラフである。（図５におけるコンプトンピークの強度は無視できることがわかる）。１２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶの領域にわたるバックグランドスペクトルは、ほとんど同一である。このことに基づいて、１３．９ｋｅＶのレイリーピークの強度は、領域全体に対してバックグランドを差引くための正規化群（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｒ）として使用され得る。この１３．９ｋｅＶ線は、特に有用である。なぜなら、これと重なるＫｘ線は、ストロンチウム由来であり、これは、合金の通常の成分ではないからである。
【００２４】
レイリー散乱を補正するためのプロセッサにより使用される方法論を、ここで記載し、そして図４のフローチャートに示す。蛍光スペクトルは、このプロセッサにより受信される（工程４０１）。１３．９ｋｅＶについての値を、標的サンプルにより生成されるシグナルから決定する。図５に示されるスペクトルのような純粋金属標準に基づいて１３．９ｋｅＶのおけるレイリー散乱強度レベルを知ることにより、正規化係数が決定される（工程４０２）。この正規化係数は、標的サンプルからの１３．９ｋｅＶ線と純水金属標準からの理想１３．９ｋｅＶ線との間の比率を与える。次いで、正規化係数を純水金属標準のスペクトル全体に適用する（工程４０３）。次いで、正規化された純水金属標準スペクトルを、不連続な点における標的サンプルのスペクトル全体から差引き、それにより標的サンプルのスペクトルからレイリー散乱を除去する。これらの不連続な点は、スペクトル内のどの点でもよく、または１７．７４ｋｅＶ（強）、１６．８ｋｅＶ（弱）および２０．８ｋｅＶ（弱）におけるレイリー線にあってもよい。これらのエネルギー線が選択される。なぜなら、金属合金中に存在する以下の３種の元素からのＸ線と干渉するからである：モリブデン（１７．４ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ）、ニオブ（１６．５ｋｅＶ〜１９ｋｅＶ）およびジルコニウム（１５．７ｋｅＶ〜１８ｋｅＶ）。次いで、干渉するレイリー線のない標的サンプルのスペクトルから、その標的サンプル中に存在する個々の元素を、周知の技術を使用して決定する（工程４０４）（基本パラメータ分析（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）と一般的に呼ばれる）。上記の方法は、コンピュータプロセッサ共に使用するためのコンピュータプログラム製品で実施され得、ここで行列代数ならびに他の数学技術およびコンピュータサイエンス技術が使用され、上記の方法の本質から逸脱することなく増加した計算速度を可能にする。
【００２５】
図６は、鉄のスペクトルから１３．９ｋｅＶ線のみを正規化のために使用してレイリーバックグランドが減算されている、図５の正規化されたスペクトルを示すグラフである。図６は、鋼合金２０ＣＢ３からのスペクトルを示し、ここで減算後に観察された唯一の構造は、合金中の０．５１％のニオブおよび２．１％のモリブデン由来である。
【００２６】
２４１Ａｍ放射を増強するために、ロジウム（５９．５ｋｅＶ線により蛍光を発する）のような源バッキング３４（図２を参照のこと）を使用する。本発明の１つの実施形態において、２４１Ａｍ源の被覆２４は薄く、そして２４１Ａｍ源自体は、そのＬｘ線の最小限の自己吸収を有する。ロジウムは、２４１Ａｍの５９．５ｋｅＶのガンマ線により強く蛍光を発し、２０．０７、２０．２、および２２．７ｋｅＶのＫｘ線を生じ；２０．２ｋｅＶ線が最も強い。
【００２７】
サンプルにおけるロジウムｘ線２６の強度は、５９．５ｋｅＶの強度の少なくとも１５％であり、従って、２０．８ｋｅＶにおけるＬγ線の強度にほぼ等しく、サンプルが蛍光を発するための効率を２倍にする。いくつかの目的のために、源の周囲の物質が、コンパウンド（ｃｏｍｐｏｕｎｄ）または層のいずれかとしての一種より多くの元素であり得る。
【００２８】
図７のフローチャートに示されるように、この方法は、チタンベースの合金で起こるようなコンプトン散乱を説明するために、さらに正確にされ得る。最初に、元素（例えば、Ｍｏ、ＮｂまたはＺｒ）が、合金または貴金属中に閾値以下のレベル（例えば、約０．５重量％）で存在するか否かを決定する（工程７０１）。それらの元素が閾値より低いレベルで存在する場合、コンプトンピークを減算してより正確な測定値を与えることにより、コンプトン散乱を計算する（工程７０２）。主要な構成ピーク（例えば、チタン合金についての４．５ｋｅＶにおけるチタンピーク）の強度を使用して、Ａｍ源からのＬ線のコンプトンピークの強度の一次推定値を作成する。次いで、元素（Ｍｏ、Ｎｂ、およびＺｒ）のより感度の良い値を得るために、この値をスペクトルから減算する。これらの元素が閾値以下で存在しない場合、この計算は終了し、そして出力は、以前に決定された組成値となる（工程７０３）。コンプトンピークが差引かれた後、試験物質中の元素の割合を決定するためにさらなる分析を実行する（工程７０４）。
【００２９】
代替の実施形態において、試験物質の組成を決定するための開示された方法は、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータプログラム製品として実施され得る。このような実施は、コンピュータ読み取り可能な媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭまたは固定ディスク）のような有形の媒体上に固定されるか、またはモデムまたは他のインターフェースデバイス（例えば、媒体によりネットワークに接続された通信アダプタ）を介してコンピュータシステムに伝送可能な、一連のコンピュータ命令を含み得る。この媒体は、有形の媒体（例えば、光通信ラインまたはアナログ通信ライン）またはワイヤレス技術（例えば、マイクロ波、赤外線またはその他の伝送技術）を用いて実施される媒体のいずれかであり得る。一連のコンピュータ命令は、このシステムに関して本明細書中で以前に記載された機能の全てまたは一部を実施する。当業者は、このようなコンピュータ命令が、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで使用されるための多数のプログラミング言語で書かれ得ることを理解するはずである。さらに、このような命令は、任意の記憶デバイス（例えば、半導体記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイスまたはその他の記憶デバイスに記憶され得、そして任意の通信技術（例えば、光伝送技術、赤外線伝送技術、マイクロ波伝送技術、またはその他の伝送技術）を使用して伝送され得る。このようなコンピュータプログラム製品は、印刷された書類もしくは電子書類を添付した取りはずし可能媒体（例えば、収縮包装されたソフトウェア）として流通されても、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）に予めロードされても、ネットワーク（例えば、インターネットまたはＷｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）上でサーバもしくは電子掲示板から配布されてもよい。もちろん、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組合せとして実施され得る。本発明のさらに他の実施形態は、完全にハードウェアとして、または完全にソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）として実施される。
【００３０】
本発明の種々の例示的な実施形態が開示されてきたが、本発明の利点のいくつかを達成する種々の変更および改変が、本発明の真の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、当業者に明らかである、これらの改変および他の明らかな改変が、添付の特許請求の範囲により網羅されることが意図される。
【００３１】
本発明の上記特徴は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、３つの放射線源を使用し、そしてこの供給源に対する変更機構を備える、先行技術のＸ線蛍光分析器の図である。
【図２】図２は、１つのみの放射線源を使用する合金または貴金属の組成を決定するための装置の１つの実施形態の図である。
【図３】図３は、アメリシウムの全スペクトルを使用して、材料の組成を決定するために使用される工程のフローチャートである。
【図４】図４は、材料の蛍光スペクトルからのレイリー線を除去するために使用された工程のフローチャートである。
【図５】図５は、種々の材料についてのレイリー散乱を示すグラフである。
【図６】図６は、バックグラウンドのレイリー散乱およびコンプトン散乱が除去された、蛍光スペクトルを示すグラフである。
【図７】図７は、材料の蛍光スペクトルからのコンプトン散乱線を除去するために使用される工程のフローチャートである。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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