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蛍光X線分析解説:蛍光X線分析の基礎知識

蛍光X線分析の使用は、地質学にそのルーツを持ちます。X線を用いて分析した最初の試料は固体でした。その後、長年に渡り蛍光X線分析の用途は拡大し続け、今や、合金の分析をはじめ、様々な種類の粉体・液体、フィルタなどの分析を含むに至ります。

蛍光X線分析の原理

蛍光X線の発生は、試料中の原子の励起をベースとしています。照射した一次X線(通常X線管球より発生させる)が原子の内殻電子を弾き飛ばし、空いた位置に外殻側の電子が落ち込み満たします。 その際に、蛍光X線が発生します。蛍光X線のエネルギーは両殻(軌道)間のエネルギー差に相当します。 このエネルギー差は原子に固有であるため、発生した蛍光X線のエネルギーを見ることで、どの原子が試料に存在するかを知ることができます。

多くの原子が試料中には存在するため、異なるエネルギーを持った多種のX線が放出されます。エネルギー分散型の蛍光X線分析装置では、試料から発生した蛍光X線が半導体検出器によって収集されます。 X線は検出器内で信号を作り出し、その信号は入射X線のエネルギーに依存したものとなります。それら信号はマルチ・チャンネル・アナライザ(MCA)に収集されます。

このプロセスはそれぞれのX線を一つずつ、しかし高速に処理します。現代の蛍光X線装置に搭載される検出器においては、1秒間に100万カウントを処理できるものも存在します。 これは、準同時測定を可能にします。短い測定時間であっても、スペクトラムは、試料の組成を同定するために使用される、強度を計算するための十分な情報をもたらします。 一方で、測定時間を長くとれば、より優れた統計値を得ることができ、繰り返し精度の向上およびピーク/バックグラウンド比の向上による検出下限のさらなる改善につながります。

試料中のある特定の元素の分析において、高い繰り返し精度が求められる場合、最低数百万カウントの信号量が必要です。 元素の含有率が高い場合は比較的容易に達成可能ですが、含有率が低く、加えて使用している検出器の処理能力が低い(=低い計数率のみ対応が可能)場合にはそれがより困難になります。

こちらの『蛍光X線分析の原理』動画は、蛍光X線分析装置の物理およびテクノロジーについて簡単に理解できるようなコンテンツとなっています。 より詳細な情報については、以下の特集されたホワイトペーパーをリクエストしてください。蛍光X線分析法および現代の進化した蛍光X線分析装置についての追加の情報を得ることができます。 弊社の先進の包括的な蛍光X線製品ポートフォリオについても是非ご覧ください。
XRF装置

SPECTRO xSORT(エックスソート)

  • 堅牢な分析機。ほとんどの合金を2秒、軽元素を含む合金を7秒で同定。『Standard』キャリブレーションオプションは、貴金属を含む16ベース、46元素に対応
  • 電源を入れてからおおむね10秒以内で測定の準備が完了。分析結果は複数のファイルフォーマットで異なる保存先(USBドライブ、ネットワーク、プリンタ)に送信が可能
  • 非金属試料のコンプライアンス試験および高速スクリーニング。試料の詳細な位置決めや測定箇所の文書化のための観察カメラオプション

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    XRF Handheld xSORT

SPECTRO XEPOS(ゼポス)

  • 卓越した感度により、最大3倍の精度が向上します。これは、微量元素から主要元素に至るまで正確な分析をおこなうための基礎となります
  • かつてない微量レベル: 適応性に優れた励起、高度な管球設計、および高カウントスループット検出システムにより、広範囲の元素の検出下限(感度の性能)が大幅に(通常は3倍)向上します
  • 未知のものをマスターする: Turboquant IIソフトウェアツールは、未知のサンプルが液体、固体、粉末のいずれであるかに関係なく、樹木の葉、プラスチック、オイル、花崗岩、ガラスなどの未知のサンプルを分析する前例のない機能を提供します

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SPECTROCUBE(キューブ)

  • クラス最速:一般的な検査と比較し2倍の速さ、かつ高精度
  • カバーする元素の数と分析正確さに優れます:最適化されたアプリケーションパッケージ
  • 使いやすさを追求:わずか3つのステップで正確に分析

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    SPECTROCUBE



貴金属分析用SPECTRO MIDEX(マイデックス)

  • 貴金属マーケットにおける品位判定機のスタンダード
  • 主成分、微量ともに最高の正確度で分析することができるファクトリー・キャリブレーションをベースに、30を超える元素をカバー
  • 最大3分の1短縮された測定時間:従来と同等の測定時間で極めて優れた結果を得るか、大幅に短縮した測定時間で従来と同程度の結果を得るかの選択が可能となりました

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    SPECTRO MIDEX

SPECTROSCOUT(スカウト)

  • 貴金属合金用の軽量でポータブルな元素分析装置。スポットサイズはわずか1mm
  • 高速かつオンサイト: 岩石、堆積物、土壌の元素分析。 Naから始まる元素範囲、関連する微量元素の検出下限は、他のポータブルおよびハンドヘルドXRF装置と比較して大幅に低くなっています
  • 生産ラインで: アプリケーション固有のパッケージによる高い生産性。 高い分析力を備えた小さなフットプリント

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    Portable ED-XRF Analyzer SPECTROSCOUT

ホワイトペーパー

WP 5 Reasons to Upgrade XRF

次世代のエネルギー分散型蛍光X線分析装置にアップグレードすべき5つの理由

エネルギー分散型蛍光X線分析装置は近年驚くべき進化を遂げています。飛躍的な技術進歩により、ユーザーは最新の分析装置で何が可能かを再考するようになってきています。 本ホワイトペーパーでは、今お使いの分析装置のアップグレードがもはや避けられない程になってきた理由を解説いたします。

White Paper Mitigating Matrix Effect

蛍光X線による高精度分析のための高度なスペクトラム解析機能によるマトリックス効果の軽減

安定して正確な分析結果が得られる土台を築くためには、測定スペクトラムから正しく正味の強度を読み取るための高度なスペクトラム解析機能が求められます。本レポートにて、なぜこの追加の機能がマトリックス効果を克服し安定して正確な結果を得る上で重要であるかを解説いたします。

Whitepaper Polymer

蛍光X線分析法によるポリマーの分析

本ホワイトペーパーでは、蛍光X線分析がポリマーの元素分析にどの程度適切であるかを検証します。 また、試料調製についても詳しく解説いたします。

XRF試料調製の関連性

従来、XRFは非破壊的であることが知られていますが、常にそうであるとは限らず、分析目標に応じて試料調製を選択する必要があります。 選択した試料調製もサンプルタイプによって異なり、合金、顆粒、粉末、または液体サンプルでは確かに異なります。

典型的な試料調製オプションは次のとおりです。 
試料調製なし、XRFサンプルカップへの小さな粒子、粉末、液体の充填、サンプル表面の洗浄、酸化物やめっき層などのサンプル表面の除去、金属合金表面の機械加工または研磨、サンプルの粉砕、XRFへの粉末の充填 サンプルカップ、サンプルの粉砕、粉末とバインダーの混合によるプレス粉末ペレットの調製、バインダーなしの微粉末からのプレス粉末ペレットの調製(通常はAlカップまたはスチールリングへ)、主にフラックスなどで混合後の酸化サンプルからのガラスビードの調製。

試料調製が重要なのはなぜですか?
その理由は、X線のエネルギーによっては、蛍光X線を集めることができる深さがかなり浅くなる可能性があるためです。 さらに、この効果はマトリックス固有でもあります。 一般的には: サンプルマトリックスが重いほど、侵入深さが浅くなります。
この効果の推定値を取得するために、一般にいわゆる「減衰長」が計算されます。 これは、蛍光シグナルが1 / eに減衰する厚さです。 次の図は、サンプルと検出器の間の角度が45度であると仮定した、純粋なポリマーマトリックス内のさまざまな元素の減衰長を示しています。

分析要件に応じて、これは適切な試料調製技術を選択する必要があることを意味します。 ポリマー顆粒からP含有量の正確な分析を行うことはできません。 地質サンプルの主要元素の正確な分析は、通常、ガラスビードに基づいて行われます。 コンプライアンステストなどのスクリーニングアプリケーションでは、より大きなエラーが許容される可能性があるため、多少の試料調製にとどまるか、なされないこともあります。

詳細については、SPECTRO XRFの概要ページをご覧ください。