螢光x射線分析方法
2023-04-29 20:23:21
專利名稱：螢光x射線分析方法
技術領域：
本發明涉及採用所謂的散射線內標法的螢光X射線分析方法。
背景技術：
在過去，在螢光X射線分析方法中，比如，在求出礦物試樣中的金屬(分析對象元素)的比例時，為了減少基於共存元素的分析對象元素的螢光X射線的吸收的影響，有採用強度比的方法，該強度比為分析對象元素的螢光X射線的強度和一次X射線的特性X射線的康普頓散射線的強度比(參照專利文獻1、2)。該方法為，採用作為內標線的一次X射線的特性X射線的康普頓散射線的散射線內標法。在此場合，人們知道，一次X射線的特性 X射線的康普頓散射線的強度，與分析對象元素的螢光X射線的質量吸收係數近似地成反比，這一點表明該康普頓散射線作為內標線是有效的(參照非專利文獻1)。另外，還具有作為內標線採用分析線的波長附近的背景」 "」)K )，即，分析對象元素的螢光X 射線的光譜的末端的波長的散射線的方法(參照專利文獻2、3，非專利文獻2)。
現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 日本特開平10-82749號公報(第0037 0040段) 專利文獻2 日本特許第3569734號公報(第0039，0036，0075段) 專利文獻3 日本特開2008-298679號公報(第0001 0005，0024段) 非專利文獻 非專利文獻1 片岡由行、外3名、「(研究報告)銅製鍊(二杉It 6 It I^X線分析」， X線分析ο進步，1981，第13集，P. 145-152 非專利文獻2 理學電機工業株式會社応用技術力 > 夕一著，「蛍光X線分析実習歹矢^卜」，四訂初版，理學電機工業株式會社，1997年2月，p. 37
發明內容
但是，相對油類、有機溶液、水溶液等的試樣，S卩，以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫(均為無法事實上測定螢光X射線的所謂的非測定元素)為主成分的液體試樣，適用上述現有技術，計算如油中的硫磺(原子序號在9 20的範圍內的分析對象元素)的濃度 (比例)，即使在該情況下，因在試樣中仍大量地包含非測定元素，內標線無法正確地反映試樣的組成，由此，無法正確地求出分析對象元素的濃度。
本發明是針對上述現有的問題而提出的。目的在於提供下述的方法，在採用散射線內標法的螢光X射線分析方法中，其可正確地計算以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫為主成分的液體試樣的原子序號9 20的分析對象元素的濃度。
本申請發明人發現，如果內標線採用一次X射線的連續X射線的散射線，並且該一次X射線的連續X射線的散射線的波長按照下述方式設定，則內標線可正確地反映試樣的組成，可正確地計算分析對象元素的濃度，由此，得出本發明，該方式為該一次X射線的連續X射線的散射線的波長短於由上述原子序號在9 20的範圍內的分析對象元素產生的螢光X射線的波長，並且在上述液體試樣的組成的變化範圍內，上述一次X射線的連續X射線的散射線的測定強度和質量吸收係數成反比。
S卩，本發明的螢光X射線分析方法是這樣的，首先，對以碳、氧和氮中的至少一個元素以及氫為主成分的液體試樣照射一次X射線，測定由上述液體試樣中的原子序號9 20的各元素產生的螢光X射線的強度、在上述液體試樣中散射的一次X射線的連續X射線的散射線的強度，根據由上述各元素產生的螢光X射線的測定強度和上述一次X射線的連續X射線的散射線的測定強度的比，計算上述液體試樣中的元素的濃度。在這裡，上述一次 X射線的連續X射線的散射線的波長按照下述方式設定，該方式為其短於由上述各元素產生的螢光X射線的波長，並且在上述液體試樣的組成的變化範圍內，上述一次X射線的連續 X射線的散射線的測定強度和質量吸收係數成反比。
按照本發明的方法，相對以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫為主成分的液體試樣，作為內標線適用於散射線內標法，該散射線內標法像上述那樣採用設定了波長的一次X 射線的連續X射線的散射線，由此，內標線可正確地反映液體試樣的組成，可正確地計算原子序號9 20的分析對象元素的濃度。
在本發明的方法中，上述一次X射線的連續X射線的散射線的波長最好設定在 0. 1042nm 0. 2505nm的範圍內。另外，相對上述液體試樣中的原子序號15 17的元素， 上述一次X射線的連續X射線的散射線的波長最好設定在0. 123nm 0. 193nm的範圍內。
根據參照附圖的下述的優選的實施形式的說明，會更清楚地理解本發明。但是，實施形式和附圖用於單純的圖示和說明，其不應用於確定本發明的範圍。本發明的範圍通過權利要求書確定。在附圖中，多個附圖中的同一部件標號表示同一部分。
圖1為表示本發明的一個實施形式的螢光X射線分析方法所採用的裝置的概略圖； 圖2為表示在油等的液體試樣中，針對波長為0. 1607nm的一次X射線的連續X射線的散射線而調查的測定強度和質量吸收係數的倒數之間的關係的圖； 圖3為與圖2相同，表示針對波長為0. 2776nm的一次X射線的連續X射線的散射線而調查的關係的圖； 圖4為表示一次X射線的連續X射線的散射線的侵入深度和檢測範圍的概念圖； 圖5A為表示即使增加試樣量的情況下，測定強度和理論強度處於直線關係的例子的圖； 圖5B為表示即使增加試樣量的情況下，測定強度和理論強度處於直線關係的另一例子的圖； 圖6為表示如果增加試樣量，測定強度和理論強度脫離直線關係的例子的圖； 圖7為表示油類、有機溶劑等的液體試樣，特別是不進行補償而製作的硫磺的標準曲線的圖； 圖8為表示油類、有機溶劑等的液體試樣，進行本發明的散射線內標補償而製作的硫磺的標準曲線的圖； 圖9為表示針對潤滑油等的液體試樣，鈣為基體補償的添加補償元素，進行本發明的散射線內標補償而製作的硫磺的標準曲線的圖； 圖10為表示各種油為液體試樣，進行本發明的散射線內標補償而獲得的硫磺的裝置靈敏度曲線的圖； 圖11為表示進行本發明的散射線內標補償而製作的500ppm等級的硫磺的標準曲線的圖，該圖顯示作為內標線使用的一次X射線的連續X射線的散射線的波長的倒數1/ λ (1/nm)和正確度(ppm)的相關性。
具體實施例方式下面對本發明的一個實施形式的螢光X射線分析方法進行說明，首先，針對該方法所採用的裝置，根據附圖而進行說明。如圖1所示，該裝置包括載設試樣3的試樣臺8、X 射線管等的X射線源1和檢測機構9，該X射線源1對試樣3照射一次X射線2，該檢測機構9測定由試樣3產生的螢光X射線4和散射線12的強度。檢測機構9由分光元件5和檢測器7構成，該分光元件5對由試樣3產生的螢光X射線4和散射線12進行分光，該檢測器7針對經過分光的螢光X射線6或散射線13分別測定其強度。另外，也可不採用分光元件5，而將能量解析度高的檢測器作為檢測機構。即，本實施形式的螢光X射線分析方法所採用的裝置既可為波長分散型，也可為能量分散型。另外，對試樣3照射的一次X射線2 既可為來自上方的頂面照射，也可為來自下方的底面照射。
該裝置還包括計算機等的計算機構10，其根據從通過檢測機構9測定的試樣3 中的原子序號9 20的各元素產生的螢光X射線4的測定強度，計算試樣3的元件濃度； 滑鼠、鍵盤、觸摸面板等的輸入機構11，用於輸入應通過檢測機構9測定的螢光X射線4和散射線12的波長、以及應通過計算機構10採用散射線內標法計算試樣3的元素的濃度。 在圖1中沒有具體的圖示，但在本實施形式的螢光X射線分析方法中，構成分析對象的是以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫為主成分的液體試樣3A(上述主成分的組成也根據液體試樣3A而不同)，該液體試樣3A以氣密方式接納於具有使X射線透射的窗的周知的保持器中。
如果在輸入機構11中輸入了 應測定的螢光X射線4和散射線12的波長、以及採用散射線內標法計算試樣3中的元素的濃度的內容，則計算機構10根據測定強度的比計算試樣3A的元素的濃度，該測定強度的比為在檢測機構9中測定的從試樣3A中原子序號 9 20的各元素產生的螢光X射線4的測定強度、與通過檢測機構9測定的一次X射線的連續X射線的散射線12的測定強度的比。在這裡，應測定的一次X射線的連續X射線的散射線12的波長按照下述方式設定、進行輸入，該方式為一次X射線的連續X射線的散射線 12短於從上述各元素產生的螢光X射線4的波長，並且在上述液體試樣3A中的組成的變化範圍內，一次X射線的連續X射線的散射線12的測定強度和質量吸收係數成反比。更具體地說，應測定的一次X射線的連續X射線的散射線12的波長設定在0. 1042nm 0. 2505nm的範圍內，進行輸入。
即，本發明的實施形式的螢光X射線分析方法為下述方法，其中，首先，對以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫為主成分的液體試樣3A照射一次X射線2，測定從液體試樣3A 中的原子序號9 20的各元素產生的螢光X射線4的強度、以及在液體試樣3A中散射的一次X射線的連續X射線的散射線12的強度，根據從各元素產生的螢光X射線4的測定強度和一次X射線的連續X射線的散射線12的強度的比，計算液體試樣3A的元素的濃度。在這裡，一次X射線的連續X射線的散射線12的波長按照下述方式設定，該方式為其短於由上述各元素產生的螢光X射線4的波長，並且在上述液體試樣3A中的組成的變化範圍內， 一次X射線的連續X射線的散射線12的測定強度和質量吸收係數成反比，更具體地說，設定在0. 1042nm 0. 2505nm的範圍內。
下面對作為內標線，採用這樣的波長的一次X射線的連續X射線的散射線的理由進行說明。針對以油類、有機溶劑、水溶液等以碳、氧和氮中的至少一個元素和氫為主成分的液體試樣，在適用散射線內標法，計算作為硫磺等的輕元素(在本發明中，指原子序號 9 20的元素)的分析對象元素的濃度的場合，首先，針對用作內標法的散射線，康普頓散射和湯姆遜散射的散射能的比例是重要的。
康普頓散射能在原子序號2以上的元素中差異較小，但是，由於氫僅僅具有其它元素的約2倍的散射能，故在包含大量氫的試樣中，Rh-Ka射線的康普頓散射線的該一次 X射線的特性X射線的散射線無法用作內標線。另一方面，由於一次X射線的連續X射線的散射線包括康普頓散射線和湯姆遜散射線這兩者，故在下面對作為內標線的使用進行研究。首先，試樣針對X射線為有限厚度時的連續X射線的散射線的強度，可簡單地像下述 (1)式那樣表示。
(數學公式1)
權利要求
1.一種螢光X射線分析方法，其中對以碳、氧和氮中的至少一個元素以及氫為主成分的液體試樣照射一次X射線； 測定由上述液體試樣中的原子序號9 20的各元素產生的螢光X射線的強度、在上述液體試樣中散射的一次X射線的連續X射線的散射線的強度；根據由上述各元素產生的螢光X射線的測定強度和上述一次X射線的連續X射線的散射線的測定強度的比，計算上述液體試樣中的元素的濃度，其特徵在於，上述一次X射線的連續X射線的散射線的波長按照下述方式設定，該方式為其短於由上述各元素產生的螢光X射線的波長，並且在上述液體試樣的組成的變化範圍內，上述一次X射線的連續X射線的散射線的測定強度和質量吸收係數成反比。
2.根據權利要求1所述的螢光X射線分析方法，其中，上述一次X射線的連續X射線的散射線的波長設定在0. 1042nm 0. 2505nm的範圍內。
3.根據權利要求1所述的螢光X射線分析方法，其中，相對上述液體試樣中的原子序號 15 17的元素，上述一次X射線的連續X射線的散射線的波長設定在0. 123nm 0. 193nm 的範圍內。
全文摘要
本發明涉及一種螢光X射線分析方法，其中對以碳、氧和氮中的至少一個元素和以氫為主成分的液體試樣(3A)照射一次X射線(2)，測定由液體試樣(3A)中的原子序號9～20的各元素產生的螢光X射線(4)的強度、以及在液體試樣(3A)中散射的一次X射線的連續X射線的散射線(12)的強度，根據由各元素產生的螢光X射線(4)的測定強度和一次X射線的連續X射線的散射線(12)的測定強度的比，計算液體試樣(3A)的元素的濃度，一次X射線的連續X射線的散射線(12)的波長按照下述方式設定，該方式為其短於由各元素產生的螢光X射線(4)的波長，並且在液體試樣(3A)的組成的變化範圍內，一次X射線的連續X射線的散射線(12)的測定強度和質量吸收係數成反比。
文檔編號G01N23/223GK102187208SQ20108000293
公開日2011年9月14日 申請日期2010年7月1日 優先權日2009年9月7日
發明者渡邊健二, 片岡由行, 山田康治郎, 森川敦史 申請人:株式會社理學