(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長400〜700nmの可視光または波長700〜2000nmの近赤外光の光を照射できる照明装置からの光を被検査木材に照射し、その反射光をCCA有毒木材防腐剤の光吸収の大きな波長帯600〜1050nmの一部または全部を透過させる光学フィルタを装備した光センサまたは１次元光センサアレイまたは２次元センサアレイの出力と、CCAの光吸収が小さい400〜600nmまたは1200〜1600nmの波長帯の一部または全部を透過させる光学フィルタを装備した光センサまたは１次元光センサアレイまたは２次元センサアレイの出力から、それぞれの波長帯の反射強度を計測し、前者出力の計測値に対する後者出力の計測値を演算し、この演算により得た比を、閾値と比較することで被検査木材へのCCAの含浸または塗布の有無を判定自在とした光学式木材防腐剤検出方法。
【請求項２】
被検査木材に照明装置により波長100〜400nmの紫外光または波長400〜700nmの可視光を照射し、励起された蛍光と反射光から、照射光よりも長波長のみを透過する光学フィルタを介して得られた蛍光と、照射光のみを透過する光学フィルタを介して得られた反射光を、それぞれ別の光センサまたは１次元光センサアレイまたは２次元センサアレイにより、蛍光と反射光強度をそれぞれ計測し、蛍光の計測値に対する反射光強度の計測値を演算し、この演算により得た比を、閾値と比較することで被検査木材への木材防腐剤の含浸または塗布の有無を判定自在とした光学式木材防腐剤検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、木材に含浸または塗布されている有毒な金属化合物を非接触かつ非破壊で検出する防腐処理木材検出方法に関するもので、産業廃棄物処理場や建築解体現場等での多数の廃木材中から防腐処理木材を効率よく発見し、廃木材をクリーンな資源とそうでないものに分別して再利用時の安全性を確保することに役立てようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
１９９６年の廃棄物統計によると、我が国での廃木材の発生は年間約４７００万ｍ３であり、９０％以上が再利用されずに、焼却ないしは埋め立てにより処分されている。発生原因の多くは、家屋の解体や建設時に発生する木材で、廃棄物全体の約７４％を占めている。この中で、特に家屋の解体に伴う廃木材は、防腐・防蟻のため木材に木材防腐剤を含浸または塗布したものが多い。
【０００３】
日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  １５７０に登録されている木材防腐剤の種類としては、水溶性防腐剤としてクロム・銅・ヒ素系化合物（ＣＣＡ）、フェーノール類・無機ふっ化物系化合物（ＦＣＡＰ）、アルキルアンモニウム系化合物（ＡＡＣ）、クロム・銅・亜鉛系化合物（ＣＦＫＺ）、銅・アルキルアンモニウム系化合物（ＡＣＱ）、銅・ほう素・アゾール系化合物（ＣＵＡＺ）、ほう素・アルキルアンモニウム系化合物（ＢＡＡＣ）、また、乳化性防腐剤として脂肪酸金属塩系化合物（ＮＣＵ｛ナフテン酸銅化合物｝・ＮＺＮ｛ナフテン酸亜鉛化合物｝・ＶＺＮ｛バーサチック酸亜鉛化合物｝）、アゾール系化合物（ＡＺＰ）、その他油性木材防腐剤としてクレオソート油木材防腐剤がある。
【０００４】
なかでもＣＣＡ防腐剤（クロム・銅・ヒ素系化合物系木材防腐剤）を注入した防腐処理木材（以下「ＣＣＡ処理木材」という）は、有毒な重金属化合物を含浸・塗布された防腐処理木材の代表で、過去の使用量が圧倒的に多く廃木材のリサイクルをすすめる上で大きな障害となっている。
【０００５】
ＣＣＡ処理木材は、産業廃棄物処理場等において焼却減容化を行う場合にヒ素を含む有毒ガスが発生するほか、焼却灰に有害物である六価クロム及びヒ素が含まれることとなる。また、炭化処理しても木炭製品に高濃度の銅、クロム及びヒ素が含まれる。さらに、埋め立て地からはヒ素やクロム、銅が流出するなど、環境問題を引き起こす恐れがある。
【０００６】
含有重金属の挙動については、木材学会誌、Ｖｏｌ．４６、Ｎｏ．６、（２０００ｐ５８７−５９５）に示される様にＣＣＡ処理木材の燃焼時における銅、クロム、ヒ素の挙動は、木材に含有するクロムは燃焼温度に依存せず１００％に近い残留率で焼却灰に残る。銅、ヒ素は燃焼温度の上昇とともに低下する傾向がみられ４０％〜８０％の残留率であり、特に銅、クロム、ヒ素の含有率の高いサンプルほど低下する。このヒ素の残留率の低下は熱的な蒸発によるもので、ヒ素ガスとして大気中に放散されているものと考えられる。また、ＣＣＡ処理木材を炭化した場合は、銅、クロムの蒸発は生じにくく高濃度で木炭内に残留し、ヒ素が蒸発することが確認された。以上のことからＣＣＡ処理木材を原料としたリサイクルや木炭を製造する場合には、含有する重金属の対策を行なう必要がある。
【０００７】
また、廃棄物研究財団の行った廃木材の化学物質に関する調査によると、ＣＣＡ処理木材の重金属含有量を測定した結果は下記の表1の通りであり、重金属類の平均含有量はクロム１０５３mg／kg、銅４２５mg／kg、ヒ素４６０mg／kg、であった。また、ＣＣＡ処理木材から溶出試験を行なった結果、クロム６．２〜１９．２mg／Ｌ、銅３．８〜１２．２mg／Ｌ、ヒ素２．８〜１４．６mg／Ｌの濃度で溶出が確認された。また、ＣＣＡ処理木材を埋め立て処分した場合、溶出率としては粉体試料で銅、クロム、ヒ素は含有量の５〜１０％程度であるが重金属類が溶出する可能性が確認された。法律で規定された環境庁告示１３号法における判定基準（表２）を上回る濃度で溶出したことから廃木材の埋立て処分に関しても注意が指摘されるところである。
【０００８】
【表1】
0003739086.tif 000002
【０００９】
【表２】
0003739086.tif 000003
【００１０】
今後、住宅の建替え工事や最近のガーデニング材の普及を考慮すると防腐木材、とりわけＣＣＡ処理された木材が増加し廃木材として大量に発生することは容易に予想されＣＣＡ防腐剤等が含浸・塗布されている木材を非破壊、非接触で迅速な判別を可能とする防腐処理木材検出技術の開発が求められている。
【００１１】
そのうえで、廃木材のリサイクルをすすめるには産業廃棄物処分場や建築解体現場においてはＣＣＡ処理木材をはじめとする有害な金属化合物に汚染された木材とその他の廃木材に対して、有害物が注入されている可能性がある部分を含めてこれをすべて分離・分別し、区別して適正にリサイクルと廃棄処理を行う必要がある。
従って、ＣＣＡ木材等を非破壊、非接触で迅速に判別・分離することが重要な課題であり、廃木材の受入れ業、廃棄物処理業や建築解体現場で利用可能な自動化、低コスト化につながる検出手法の開発が切望されている。
【００１２】
現在、木材の成分や木材に含浸・塗布された有害な重金属化合物（ＣＣＡ防腐剤）等を検出定量化する方法には、原子吸光分析法、吸光光度法による元素分析、また、滴定法による化合物の定量化などが主に用いられている。ＣＣＡ防腐剤の簡易な試薬塗布による呈色反応としては、クロムの化合物はクロムにジフェニルカルバジド液を作用させ赤紫色の錯体による呈色反応および原子吸光法によって、銅は銅イオンがジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムと反応して生成する黄褐色の錯体を酢酸−Ｎ−ブチルで抽出し吸光度を測定する。また、ヒ素は水素化ヒ素として発生させ、ジエチルジチオカルバミン酸銀のクロロホルム溶液に吸収させて、生成する赤紫色の溶液の吸光度を測定する方法等がある。
【００１３】
また、機器を用いて木材成分を定量分析する方法も検討されており、その方法としてNMＲ（核磁気共鳴）分光法、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外）分光法、蛍光分光法などがある。
【００１４】
しかし、NMＲ分光法では試料管にサンプルを採取する必要があり、分析時間が長くなる欠点をもつ。又、指紋領域である６５０〜１６００cm−１（６,２５０〜１５,３００nm）の範囲を用いる通常のＦＴＩＲ分光法はサンプル調製の必要と、その際ＫＢｒ粉末を混ぜて成形しなければならないという煩わしさがある。
【００１５】
これに対して、ＮＩＲ（近赤外）分光法は、試料を直接測定できるため簡便である利点を備え、木材成分のセルロース、リグニン、熱水加溶分やアルカリ加溶分等の定量に使われている例がある。しかし、これまでＮＩＲ分光法は、多くの木材成分の吸収域と水の吸収域が重複していることや、各吸収帯がブロードになるなど分析法としては問題が多く、木材の含有化合物や木材防腐剤等の評価や判定に使われた例はない。またＮＩＲを含む分光分析では、試料の形状や表面状態に依存しないようにするため、光の透過特性の変化を計測している場合が殆どである。しかし、透過特性計測のためには被検査木材を特定の形状に加工する必要が生じ、非破壊・非接触計測をおこなうのは困難である。
【００１６】
さらに、従来のＮＩＲ分光分析は回折格子やＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィルタ）を用いて検出光を分光し、得られた連続スペクトルを分析することで必要な情報を抽出している。しかしながら、これらの分光システムは高価な部品を必要とし、且つ、精密な光学系が必要となることから解体現場や廃木材受入れ現場での使用に耐えるような小型、堅牢、安価な装置を製作するのは困難であった。
【００１７】
さらに、非破壊、非接触で試料の分析が可能な方式として蛍光分光法が用いられている。この方式では、試料に特定の励起光を照射することで発生する励起光よりも長波長の光を検出するものである。紫外光や可視光を励起光とする蛍光検出では分子レベルで特定の構造をもつものが蛍光を発する。しかし紫外光や可視光による蛍光は線幅が広い場合が多く、汎用分析器としては問題があるため、生物、科学、医療など特定の分野で蛍光特性の顕著な物質を用いた応用計測に主に利用されている。
【００１８】
また、高いエネルギーを有するＸ線を励起光として用いた蛍光Ｘ線法は物質内部の原子内殻の電子を励起するため物質を構成する原子の同定が可能である。しかし、一般の蛍光Ｘ線法では取り扱いに危険が伴うＸ線管を必要とし、さらに分光のための回折格子や波高分析器が必要となるため大掛かりな装置形態となっている。
【００１９】
建築物の解体は機械を用いることが多く、木屑はすべてミンチ状（混合廃棄物）になっている場合が多く、表面の汚れをはじめ、熱放射の影響や、空気、水分の影響が大きい。そのような状態で防腐処理した木材かどうかを見分けるのは大変困難である。すべて手作業による解体の場合でも防腐処理してあるかどうかの判断は難しい。従って、呈色などによる外観検査、大掛かりな機器を用いた従来の分光法は、廃棄木材の処分場や建築解体材等における有害廃木材の判別には、木材表面の濡れ、汚れなど様々な問題に対応できないため実用可能な判別手段とはなり得ていない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光学的な検出手法をもちいることで大量の廃木材のなかから有毒な金属化合物が含浸・塗布された木材、とりわけＣＣＡ防腐剤等が含浸・塗布されている木材を非破壊で迅速な判別・分離を可能とし、自動化、低コスト化を実現しようとするものである。
【００２１】
すなわち家屋の解体に伴う廃木材は、リサイクル資源として、チップ化し、再生木質ボード（建設発生木材を破砕したものを用いて製造した木質ボード。）、再生木質マルチング材（雑草防止材及び植物の生育を保護・促進する材料等として廃木材を再資源化したもの）、堆肥等や炭化して木質燃料や活性炭、環境浄化剤、土壌改良剤等の原材料として有効利用することが目論まれるところである。
【００２２】
ＣＣＡ防腐剤はクロム・銅・ヒ素の化合物で，それぞれの混合配分によって１号、２号、３号がある。この場合の有効性分とはクロム化合物（ＣｒＯ３として）、銅化合物（ＣｕＯとして）、ヒ素化合物（As2O5として）、１号は２０％以上でクロムの化合物が多く、ヒ素が少ない配合物で、クロム、銅の塩類を用いて製造する塩型と、酸化物を用いて製造する酸化物型がある。
【００２３】
このＣＣＡ防腐剤は、国内においては昭和３８年頃から使われはじめ昭和４５年頃から年間約１０万トン使用されており、平成４年をピークに安全性の面が指摘され最近は減少傾向にある。しかし、ＣＣＡ処理木材は、電柱や枕木に使われてきたクレオソート油と違い、水溶性で無色無臭のため、主に住宅用の土台や建築用途に約３０万ｍ３／年使われている。特に最近は、米国やカナダから加工したＣＣＡ処理木材が輸入されるようになり，住宅用やガーデニング用材、公園資材等で使用されるＣＣＡ処理木材の使用量は増える傾向にある。
【００２４】
ここで言う有毒な金属化合物が含浸・塗布された木材、とりわけＣＣＡ防腐剤等が含浸・塗布されている木材は、以下のような用途で主に使用されている。木造建築物の土台、根太、床板、柱、筋交い、バルコニー材、テラス材、  ぬれ縁、木製フェンス、木製電柱、枕木、街路樹支柱、庭木の支柱、荷物輸送用コンテナパネル、土木用基礎杭、木橋、木製丸太製品、公園用遊貝、べンチ、園芸材料など。
【００２５】
ＣＣＡ処理木材に注入されるＣＣＡ防腐剤は、木材に注入処理されたあと木材の中で水に溶け難い化合物を生成し、有機金属化合物として木材に定着する。その反応式はＣＣＡ−１号で以下のようになる。
2CuSO4+4K2Cr2O7+5(As2O5・2H2O)→8CrAsO4+2CuHAsO4+2K2SO4+4KOH+7H2O+602↑
しかし、この化学反応は注入後の温度や樹種、乾燥の早さや吸収量の関係から定着時間を３週間とされているが、工場や時間管理によって変化するためその挙動ははっきりしていない。
【００２６】
廃棄物研究財団の行なった廃木材からの化学物質に関する実験によると、ＣＣＡ処理木材の重金属含有量を測定した結果（表1）、重金属類の平均含有量はクロム１０５３mg／kg、銅４２５mg／kg、ヒ素４６０mg／kgと報告されている。
【００２７】
つまりＣＣＡ防腐剤は、木材の成分（セルロース、ヘミセルロース、リグニン、その他）と金属塩の化合物であり、有機化合物が金属を含んでいる化学構造である。これら液体状の有機金属化合物は、一般に多量の重金属を含んでいる場合ほど安定した化合物となる場合が多く、有機金属化合物は毒性が極めて強いことが特長でメチル水銀、有機スズ化合物、ＣＣＡ防腐剤、ジエチル亜鉛、などに代表される。
その化学構造形態は、以下の３種類に分けられる。
（１）イオン結合化合物：酸、アルコール類の金属塩
（２）共有結合性化合物：炭素原子と金属がΑ結合をしている化合物で、有機金属化合物。
（３）配位結合性化合物：分子または陰イオンが金属に配位したかたちの錯体金属。
木材防腐剤として使用されているクロム・銅・ヒ素系化合物（ＣＣＡ）、フェーノール類・無機ふっ化物系化合物（ＦＣＡＰ）、アルキルアンモニウム系化合物（ＡＡＣ）、クロム・銅・亜鉛系化合物（ＣＦＫＺ）、銅・アルキルアンモニウム系化合物（ＡＣＱ）、銅・ほう素・アゾール系化合物（ＣＵＡＺ）、ほう素・アルキルアンモニウム系化合物（ＢＡＡＣ）、脂肪酸金属塩系化合物（ＮＣＵ｛ナフテン酸銅化合物｝・ＮＺＮ｛ナフテン酸亜鉛化合物｝・ＶＺＮ｛バーサチック酸亜鉛化合物｝）、アゾール系化合物（ＡＺＰ）、など水溶性防腐剤は前述したイオン結合、共有結合、配位結合を複雑に組合わせたもので、イオン結合化合物は水に溶けやすく反応性が高く、共有結合・錯体金属は反応が低く安定している。有機金属化合物は共有結合でアルキル基に代表され、錯体金属は２重、３重結合の場合が多い。有機金属化合物と錯体金属は、はっきり区別しにくい部分が多い。
【００２８】
通常、赤外吸収スペクトル（infrared absorption spectrum；ＩＲと略称）は、光源から放射される赤外光を試料に照射して、試料によって吸収された赤外光を波長と吸光度によって描かれた曲線で表している。これらの赤外吸収スペクトルは、有機化合物の分子の化学構造の特長を示す特有なものであり、分子構造、電子状態、官能基などについて各種情報がえられるため、構造の確認、定性、定量などに利用される。
【００２９】
しかしながら、ＣＣＡ防腐剤等を含浸・塗布されたＣＣＡ処理木材の赤外吸収スペクトルは、金属化合物の複雑な化学反応による物質であり複雑で幅広く重なるため、ＣＣＡが塗布・含浸されている木材のような複数成分の混合物の分析には通常のＩＲは適さない。さらに、赤外吸収スペクトルの指紋領域では、試料からの熱放射の影響や、空気、水分の影響が大きく、非接触での計測は極めて困難である。
【００３０】
これに対して近赤外光は、可視光と中赤外光の間の光（波長で、８００nm〜２５００nm）で、官能基の倍振動などに帰属される吸収ピークも観測され、吸収線幅が広く、いろいろな要因でスペクトルが変化するなどの欠点を有するため、これまで化学構造の同定には殆ど利用されていない光領域である。
【００３１】
しかしながら近赤外光は、可視光の性質に近くなるので、可視光でのカメラ同様に離れた場所から観測することが可能になり、さらに水分の吸収や熱による放射の影響も少ないため、この帯域の有効活用が非破壊・非接触計測の上で重要と考えられる。
【００３２】
蛍光法においては、被検査木材における防腐処理の有無による蛍光特性の変化を検出するための最適な励起光の確定が必要である。また蛍光特性の変化を観測する波長帯の選別と、その定量化の手法、さらには蛍光特性の変化を防腐剤の有無の判別に利用可能なレベルに増幅する手法が必要となる。また、安価、安全、堅牢な装置構成が可能な検出手法とすることも解決しなければならない重要な課題である。
【００３３】
非破壊非接触計測のためには、反射光を用いた分光分析方式、蛍光検出方式が有望な手段となるが、反射光は試料の表面状態（表面あらさ、反射角度、汚れ、水分など）に大きく依存するためこれらの影響を受けない手法の開発が必要となる。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の防腐処理木材、とりわけＣＣＡ処理木材に含有された防腐剤の有無を判定する方法を技術課題として鋭意研究を重ねた結果、木材防腐剤が含浸・塗布された木材が通常の木材との間に可視光、近赤外光の反射特性、蛍光特性に差異があることを見いだし、その特性を利用した木材防腐剤検出手法に係るものである。
【００３５】
本発明に係る実験では、ＣＣＡ処理木材に複数の波長からなる可視光または赤外光を試料に照射し、反射光を検出した結果、波長帯６００〜１０５０nmでＣＣＡ化合物の吸光特性が顕著化し、さらに１２００〜１６００nmにおいてはＣＣＡ化合物の有無による吸収の差異が小さいことが判明した。近赤外光は可視光に比べて波長が長いため透過特性が高くなり被検査木材表面の汚れにも強いことも確認された。被検査木材が濡れている場合は水分の吸収ピークがある１４５０nm付近の吸収が増大し影響を受けることが懸念されたが、逆にこの帯域を避けることで水分による影響を小さくできることも確認された。
【００３６】
これらの特性は被検査木材の原材料となる樹種に殆ど依存しないことも針葉樹、広葉樹を含んだ米マツ、赤マツ、杉、スプルース、ツガ、ケヤキ、クルミ、ナラでの計測から明らかとなった。また芯材と辺材では可視光の短波長域（青、緑）で差異があるものの、近赤外域では殆ど差異がなく外乱要因とはならないことも確認されている。
【００３７】
また、ＣＣＡ処理木材に中心波長が３６５nmの紫外光を照射し、励起された蛍光を検出した結果、５００〜７００nmにおける可視光の蛍光強度にＣＣＡ化合物の有無による差異が見いだされた。さらに中心波長が４７０nmの可視光（青）を発光ダイオードから照射し、励起された５８０〜７００nm（赤）の蛍光強度にも同様の差異が見いだされた。いづれの場合もＣＣＡ化合物が存在すると蛍光強度が有意に低下している。しかし、紫外光励起の場合、試料の表面の濡れや汚れがあると蛍光強度変化が小さくなる欠点も確認されている。
【００３８】
さらにＣＣＡ処理木材に４５ｋＶの直流電圧を印加したタングステンターゲットのＸ線管球からＸ線を照射したところ、照射方向と約４５゜方向に拡散と蛍光によるＸ線が放射されていることが確認された。このＸ線を分光した結果、１．５４Åおよび０．６Å付近に反射Ｘ線の波長ピークが検出された。さらにＣＣＡが含まれていない木材も同様に計測したところ１．５４Åのピークが消失しておりこのピークがＣＣＡ特有のものであることが確認された。このピークは銅のＫα線と同定された。
【００３９】
ＣＣＡ処理木材は銅、クロム、ヒ素を含有することが予め判明しているため、これらの１つが無処理木材よりも有意に多ければＣＣＡ処理剤と判定できる。従って、蛍光Ｘ線検出において、必ずしも蛍光として得られたＸ線をスペクトルとして分光する必要はなく、固定の回折格子を用いた帯域選別フィルタや比例計数管から特定のエネルギー帯を選択する波高選択フィルタを用いることで、波長帯を選択し、銅またはクロムまたはヒ素の蛍光Ｘ線を検出すれば良い。
【００４０】
また、この方式ではＸ線管球から短い波長のＸ線を放射するために高電圧を印加する必要がなく、またＸ線発生部の径が大きくても良い。さらに被検査木材を透過する必要がないためＸ線のパワーも大きくする必要がない。このことはＸ線管球の負荷を大幅に低減し、装置の長寿命化、冷却ユニットの不要化につながり、装置の小型、低価格、堅牢化に寄与することが期待できる。さらに波長帯の蛍光強度は比例計数管を用いることで連続して検出可能であるため、回折格子の回転などによる分光のためのデッドタイムが生じない。
【００４１】
さらに、これら光学的検出実験結果の信頼性を裏付けるため、本発明では木材防腐剤の判別に赤外吸収スペクトルや蛍光の強度比による判断と呈色反応、核磁気共振、元素分析などの化学的手法を併用して判断した。
【００４２】
これらの実験から、本発明手法によりＣＣＡ防腐剤の有無を有意に判定可能であることが明らかになった。
【００４３】
また、木材の内部のみに木材防腐剤が浸透している場合は、光線による表面からの判別では不可能となることが懸念されるが、ＣＣＡ処理木材をはじめとする防腐処理木材は木材を使用状態に加工してから木材表面からの圧力注入や塗布による処理加工となるため、注入された木材防腐剤が木材の表面を中心に木目にそって化合物を生成し定着しており、表面のみ防腐剤が欠落しているサンプルは見出せなかった。
【００４４】
本発明は上記のごとく、木材防腐剤が含浸・塗布された木材が通常の木材との間に可視光、近赤外光の特定の波長帯で反射特性、蛍光に差異があることを見いだし、その特性を有効に利用したものである。
【００４５】
本発明は、この光の性質を利用して、特定の波長帯の反射光あるいは蛍光の特性から、木材に含浸・塗布された木材防腐剤（ＣＣＡ化合物等）の有無を非破壊で測定する木材防腐剤検出手法である。
【００４６】
【発明の実施の態様】
以下において、本発明の利用方法について具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に記載する例に限定されるものではない。
本発明で提供される木材防腐剤検出法における装置構成を図１を用いて説明する。本検出法は被検査木材４に照明装置１を用いて複数の波長帯を含む光を照射し、被検査木材からの反射光を異なる特性のフィルタ３、３’を装備した複数の光センサ２、２’で捉え、それぞれの波長帯での反射光強度を計測して、それらの値を演算装置５で演算して、その結果を防腐剤の有無に対応するように予め設定した閾値と比較し、判定結果を出力装置６に出力するものである。
【００４７】
照明装置１はいかなるものを用いても良いが、白熱ランプが近赤外光を含む広い帯域の光を照射可能で、かつ安価であるため適しているといえる。中でもハロゲンランプは長寿命であり好適に利用可能である。この他にもキセノンランプ、メタルハライドランプなどのアーク放電管や最近の技術革新が著しい発光ダイオードなども適宜利用可能である。また蛍光励起のための紫外光の照明装置としては冷陰極放電管が、青色照明としてはLEDが好適である。これらの光源は、検出する蛍光の波長帯の光を照射しないようにするため長波長カットフィルタを装着することで良い結果が得られる。
【００４８】
またＸ線光源としてはＸ線管球が好適である。Ｘ線管球はターゲット材を選択することで特定の波長帯に強い放射を得ることが可能である。本発明においては比較的長波長のＸ線で励起可能であり印加電圧はあまり上げる必要がない。また試料に広い範囲でＸ線を照射するだけで良いためマイクロフォーカス特性やコリメータは必要としない。
【００４９】
光センサ２は、可視光および近赤外の短波長側ではシリコンを用いた素子が好適である。近赤外域ではＩｎＧａＡｓやGｅを用いた素子が利用可能であるが、これらの材質はいづれも当業者に公知であり適宜選択可能である。これらの素子を１次元配列すると、検査物の１方向の位置を割り出すことが可能となる。また、前記素子を２次元状に配置した素子（カメラ）では２次元の位置情報が特定され、さらにこの情報から得られる形状の情報からは試料の面積、傾きなど多くの有効な情報が得られる。この他に２次元情報を得られるセンサとして撮像管が挙げられ、特に近赤外域においては赤外ビジコンが好適に利用される。
【００５０】
さらにＸ線検出では半導体検出器(SSD)、シンチレーションカウンタ、比例計数管などが利用可能である。特に比例検出管は波高分析器とともに用いることでＸ線強度と波長を同時に計測できるだけでなく、冷却する必要がないため本発明の実施に好適である。
【００５１】
フィルタ３は物質の特定の波長帯吸収特性を利用したフィルタ（色ガラスフィルタ）や干渉を用いた金属干渉フィルタ、誘電体干渉フィルタなどがある。干渉フィルタにおいては、光線の入射角による特性変化の欠点があるものの、様々な波長透過特性を実現できる。特に誘電体干渉フィルタは挿入損失が小さく、可視光、近赤外光域で設計の自由度が高く、本発明の実施に好適である。また光路の変更と波長帯の選択を同時に行うフィルタ付きのミラーを用いると光学系全体の設計をコンパクトにまとめられることが期待できる。またＸ線にあってはグラファイト結晶の（００２）面などの回折を用いたフィルタ、特定波長を強く吸収する金属箔フィルタ、波高分析器による波長帯選択が可能である。
【００５２】
計算装置５は複数の光センサから得られた各波長帯の反射光強度を演算し閾値と比較する機能を有するもので、マイクロコンピュータ、デジタル演算器、アナログ演算器などが適宜利用可能である。
【００５３】
出力装置６は計算装置で得られた木材防腐剤の有無の情報を人間または後段の防腐処理木材除去機械に通知するもので、ディスプレイモニタ、ランプ、ブザー、リレー接点出力などが適宜利用可能である。
【００５４】
照明装置として５００Ｗの白熱ランプ（東芝フォトリフレクタ）を用い９００nmから１２００nmの波長帯を豊富に含む光をCCA処理木材と未処理木材を並べた試料に照射し、可視光〜近赤外光（４００〜１８００nm）に感度をもつカメラ（浜松ホトニクス株式会社、Ｃ２７４１−０３）に８６０〜９４０nmの波長帯を透過するフィルタと１１４３〜１２５３nmを透過する２種類のフィルタ（日本真空光学株式会社、ＤＩＦ−ＢＰＦ−３）を装着して反射画像を撮影した。得られた２つの反射画像の８６０〜９４０nm帯の各画素の濃度Aijと１１４３〜１２５３nm帯の各画素の強度Bijについて次式で演算を行った。
Rij＝Th−Aij／Bij          （１）
ここでThはCCA処理材と未処理材を分別できるように標準試料を用いて決定した閾値である。演算はパーソナルコンピュータを用い、カメラが出力するNTSC規格のアナログビデオ信号をPICバスに接続された画像取り込み／処理ボード（日立米沢電子株式会社、ＶＰ８１０）を用いデジタル画像に変換し各画素におけるRijを求めた。
【００５５】
演算結果Rijが正の場合は白、負の場合は黒を各画素に割り当てる処理を施したところ、CCAが存在する部分のみを選択的に画像として捉えることができた。また、照明装置として紫外光ランプ（東芝ライテック株式会社、ネオボール５）を用いて蛍光を励起したところCCA処理木材においては未処理木材に比べ蛍光強度が５〜２０％低下することが観察された。さらに試料として用いた木材のCCAの有無についてはジフェニルカルバジドを作用させＣｒの赤紫色の錯体による呈色反応により、光学式と同様の結果が得られることを確認した。さらに反射特性を計測可能なスペクトロメータ（相馬光学株式会社、Ｓ−２６００およびＳ−２７００）を用いて可視光〜近赤外域の様々な樹種およびＣＣＡ処理材を観察した結果、ＣＣＡ処理木材において６００〜１０５０nmにおいて５〜１５％の反射率の低下が観測され、実施例の結果を裏付けるデータを得ている。
【００５６】
蛍光Ｘ線においては金属膜厚計（セイコー電子株式会社、ＳＦＴ７２００）を用い、ＣＣＡ処理木材に４５ｋＶの直流電圧を印加したタングステンターゲットのＸ線管球からＸ線を照射した。さらにＸ線照射方向から約４５゜の方向に設置された比例計数管から得られた検出信号から波高分析器により１．５４Å付近の波長帯を選択的に検出した。この結果ＣＣＡの処理木材から有意な強度で１．５４Åの銅による蛍光Ｘ線発生を見いだし、未処理木材との判別が可能であった。
【００５７】
このことから、本発明を用いるとＣＣＡの存在の特定が可能であり、センサを１次元または２次元に配列することで、その位置や大きさ等の情報も取得可能であることは明らかである。
【００５８】
本発明で提供される木材防腐剤検出法は図２のフローチャートに示すプロセスによって達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明検出方法の構成図。
【図２】  本発明のフローチャート。
【符号の説明】
１：照明装置
２、２’：センサ
３、３’：フィルタ
４：被検査木材
５：演算装置
６：出力装置
【図１】
0003739086.tif 000004
【図２】
0003739086.tif 000005