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JP5169869B2 - Spark discharge emission spectroscopic analysis method and spectroscopic analysis system thereof - Google Patents
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Description

本発明は、試料の表面上に設定された複数の測定領域に対するスパーク放電発光により発生したスペクトルに基づき、多回分析ロジックに従って該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析方法とその分光分析システムに関する。   The present invention relates to a spark discharge emission spectroscopic analysis method for performing spectroscopic analysis of components contained in a sample according to a multi-analysis logic based on a spectrum generated by spark discharge emission for a plurality of measurement regions set on the surface of the sample, It relates to the spectroscopic analysis system.

従来から、スパーク放電発光分光分析法は、試料に含まれる成分の分析するものとして用いられ、短時間での成分分析が可能なことから、特に、高炉溶銑、転炉溶銑、転炉鋼、二次精錬鋼、連鋳鋼などの製鋼工程で作られた鋼材に関する成分組成管理に広く採用されている。   Conventionally, spark discharge optical emission spectrometry has been used to analyze components contained in a sample, and can analyze components in a short time. In particular, blast furnace hot metal, converter hot metal, converter steel, It is widely used for component composition management of steel materials made in steelmaking processes such as secondary refined steel and continuous cast steel.

この分析に使用される試料は、溶融状態の溶銑または鋼から採取し、冷却固化した円柱状の溶銑又は鋼である。これを、スパーク放電発光分光分析法による分析装置で元素組成分析を行うには、試料には平坦な表面を形成する必要があり、試料の表面は平面状に加工されてから、分光分析される。そこで、鋼材の成分分析を行う場合には、その分析対象となる鋼材を切断した後に、研削又は研磨して平面状に仕上げられる。そして、平面が形成された鋼材が試料として発光分析装置の試料支持台に取り付けられる。   The sample used for this analysis is a cylindrical hot metal or steel taken from molten hot metal or steel and cooled and solidified. In order to perform elemental composition analysis using an analyzer based on spark discharge emission spectrometry, it is necessary to form a flat surface on the sample, and the surface of the sample is processed into a flat surface and then subjected to spectroscopic analysis. . Therefore, when the component analysis of a steel material is performed, the steel material to be analyzed is cut and then ground or polished to be finished in a flat shape. And the steel material in which the plane was formed is attached to the sample support stand of the emission spectrometer as a sample.

スパーク放電発光分光分析装置では、その鋼材の平面が一方の電極となり、その電極に対向して、銀又はタングステンからなるスパーク放電電極が配置される。そこで、鋼材の平面とスパーク放電電極との間でスパーク放電を発生させ、その平面で発生した発光のスペクトル線を分光器によって分光し、そのスペクトル線強度を測定し(JIS 、G1235:2002を参照)、この測定されたスペクトル線強度に基づいて、鋼材の成分を定量分析することができる(例えば、特許文献1乃至4を参照)。   In the spark discharge optical emission spectrometer, the flat surface of the steel material is one electrode, and a spark discharge electrode made of silver or tungsten is disposed opposite to the electrode. Therefore, a spark discharge is generated between the plane of the steel material and the spark discharge electrode, the spectrum line of the light emission generated on the plane is dispersed by a spectroscope, and the intensity of the spectrum line is measured (see JIS, G1235: 2002). ), The component of the steel material can be quantitatively analyzed based on the measured spectral line intensity (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

ここで、図7を参照して、一般に知られているスパーク放電発光分光分析装置の概要について以下に説明する。このスパーク放電発光分光分析装置1は、放電室、分光室及び測定制御装置からなる。放電室には、スパーク放電電極2が配置されている。そのスパーク放電電極2に対向して適宜の距離を置いた放電室壁には、測定領域を特定できる円形窓が設けられており、図7の例では、その円形窓に臨ませて、試料Aが載置される。この放電室の内部には、Arガスが充填され、このArガス雰囲気中で、スパーク放電発生装置3から供給される高電圧パルスによって、スパーク放電電極2と試料Aとの間に、スパーク放電dが発生される。   Here, with reference to FIG. 7, an outline of a generally known spark discharge optical emission spectrometer will be described below. The spark discharge optical emission spectrometer 1 includes a discharge chamber, a spectroscopic chamber, and a measurement control device. A spark discharge electrode 2 is disposed in the discharge chamber. On the discharge chamber wall facing the spark discharge electrode 2 at an appropriate distance, a circular window for specifying a measurement region is provided. In the example of FIG. Is placed. The inside of the discharge chamber is filled with Ar gas, and a spark discharge d is generated between the spark discharge electrode 2 and the sample A by a high voltage pulse supplied from the spark discharge generator 3 in the Ar gas atmosphere. Is generated.

一方、分光室の内部は、真空に維持されており、放電室とは、集光レンズ4によって仕切られている。その分光室には、入口スリット5、回折格子6、出口スリット7、複数の光電子増倍管8が備えられている。ここで、放電室で発生したスパーク放電dによる光は、集光レンズ4と入口スリット5とにより一定方向に向かう平行光束として取り出され、回折格子6によって分光される。出口スリット7には、試料A中に含まれる複数の元素のスペクトル波長に対応した位置にそれぞれスリットが設けられており、回折格子6によって分光された光は、出口スリット7のスリットを通過した光だけが光電子増倍管8に入力される。   On the other hand, the inside of the spectroscopic chamber is maintained in a vacuum, and is separated from the discharge chamber by a condenser lens 4. The spectroscopic chamber is provided with an entrance slit 5, a diffraction grating 6, an exit slit 7, and a plurality of photomultiplier tubes 8. Here, the light due to the spark discharge d generated in the discharge chamber is taken out as a parallel light beam directed in a fixed direction by the condenser lens 4 and the entrance slit 5 and is split by the diffraction grating 6. The exit slit 7 is provided with slits at positions corresponding to the spectral wavelengths of a plurality of elements contained in the sample A, and the light dispersed by the diffraction grating 6 is light that has passed through the slit of the exit slit 7. Only the photomultiplier tube 8 is input.

測定制御装置は、計測装置9と処理装置10からなる。計測装置9は、単一パルス積分器を含み、複数の光電子増倍管8からの各出力電流を放電単位で積分する機能を有し、各積分値をスペクトル波長に対応した測定値として出力する。処理装置10は、マイクロコンピュータを含み、計測装置9で測定された測定値をスペクトル波長毎に記憶装置に格納し、各測定値に基づいて試料Aの元素組成について分析処理を行う。   The measurement control device includes a measurement device 9 and a processing device 10. The measuring device 9 includes a single pulse integrator, has a function of integrating each output current from the plurality of photomultiplier tubes 8 in discharge units, and outputs each integrated value as a measured value corresponding to the spectral wavelength. . The processing device 10 includes a microcomputer, stores the measurement values measured by the measurement device 9 in a storage device for each spectral wavelength, and performs an analysis process on the elemental composition of the sample A based on each measurement value.

ところで、上述したように、分析用の試料が、溶融状態の溶銑又は鋼から採取された鋼材である場合には、この試料について、スパーク放電発光分光分析法による分析装置で元素組成分析を行うには、平坦な表面を得るために切断又は研磨加工による平坦な表面が必要であるが、切断又は研磨加工によって得られた試料の平坦面の中で、目視検査によって表面欠陥を持たない部分面が選択され、発光分析されなければならない。この目視検査と、その後の無欠陥部分面を選択して分析装置にセットする作業は、経験を積んだ作業者に頼っていた。   By the way, as described above, when the sample for analysis is a molten hot metal or a steel material taken from steel, elemental composition analysis is performed on the sample by an analyzer using spark discharge emission spectrometry. However, in order to obtain a flat surface, a flat surface obtained by cutting or polishing is required. Of the flat surface of the sample obtained by cutting or polishing, a partial surface that does not have surface defects by visual inspection. Must be selected and analyzed for luminescence. This visual inspection and the subsequent work of selecting a defect-free partial surface and setting it in the analyzer depended on experienced workers.

しかし、目視検査によって表面欠陥を持たない部分面を選択し、分析装置にセットし発光分光分析装置で分析するには、課題がある。例えば、図8に、切断又は研磨加工によって得られた試料面の例を示した。図8に示された試料Aは、直径tの円形形状のものである。切断又は研磨加工後の試料Aの表面において、スパーク放電発光分光分析装置のスパーク放電位置、即ち、測定領域がRdで示されている。この測定領域Rdは、円形として、その中心が、試料Aの外形からt/4だけ離された位置に設定される(例えば、特許文献5を参照)。   However, there is a problem in selecting a partial surface that does not have a surface defect by visual inspection, setting it in an analyzer, and analyzing it with an emission spectroscopic analyzer. For example, FIG. 8 shows an example of a sample surface obtained by cutting or polishing. The sample A shown in FIG. 8 has a circular shape with a diameter t. On the surface of the sample A after cutting or polishing, the spark discharge position of the spark discharge emission spectrometer, that is, the measurement region is indicated by Rd. The measurement region Rd is circular, and the center thereof is set at a position separated from the outer shape of the sample A by t / 4 (see, for example, Patent Document 5).

ところで、試料Aの表面が、切断又は研磨加工によって平坦化されているとはいえ、図8に示されるように、実際には、ピンホール、クラック、研磨ムラなどの表面欠陥が発生している。この表面欠陥が測定領域に選択しようとしている範囲内に存在する場合には、それは、測定に不適な異常面として、別の場所を選ばなければならない。この様に、人手による目視判別では、定量的な基準を作り難く、しかも、非能率的である。また、試料の成分組成分析に必要な良好な平坦無欠陥部分を目視により見出しても、それが分析に要する測定領域として充分に大きな面積を有することを確認するには、経験のある熟練者に頼っていた。   By the way, although the surface of the sample A is flattened by cutting or polishing, as shown in FIG. 8, surface defects such as pinholes, cracks and uneven polishing are actually generated. . If this surface defect exists in the range to be selected in the measurement area, it must be selected as an abnormal surface that is inappropriate for measurement. In this way, it is difficult to make a quantitative standard for visual discrimination by hand, and it is inefficient. In addition, even if a good flat defect-free portion necessary for the component composition analysis of the sample is found by visual observation, it is necessary to confirm that it has a sufficiently large area as a measurement region required for analysis. I relied on.

特開2000−9645号公報JP 2000-9645 A 特開平9−196850号公報JP-A-9-196850 特開2006−266949号公報JP 2006-266949 A 特開2001−83096号公報JP 2001-83096 A 特開平9−196850号公報JP-A-9-196850

しかしながら、通常、試料面における2点の測定領域に対して、スパーク放電発光分光分析を行っており、この2点の測定領域で測定された成分値を単純平均して、当該試料の代表成分としているため、上述のように、表面欠陥の有無を目視で行っている場合には、試料面の平坦度の判定基準が定量化されていないことに起因して、この成分値のバラツキが発生し、試料が成分不適と判断されることがあった。特に、目標成分値の幅が狭い鋼種では、この成分はずれとなる確率が高くなるという問題があった。そのため、成分的中率の向上を図ることが分析精度向上の課題であった。   However, usually, spark discharge emission spectroscopic analysis is performed on two measurement areas on the sample surface, and the component values measured in the two measurement areas are simply averaged and used as representative components of the sample. Therefore, as described above, when the presence / absence of a surface defect is visually observed, the variation in the component value occurs due to the fact that the criterion for determining the flatness of the sample surface is not quantified. In some cases, the sample was judged to be unsuitable. In particular, in the steel type having a narrow target component value, there is a problem that the probability that this component is shifted increases. For this reason, it has been a problem to improve the analysis accuracy to improve the component ratio.

また、スパーク放電発光分光分析法では、試料面を平面仕上げした後、その平坦度について、規定の測定領域の表面粗さを検査し、検査合格しなければ、試料不良として再度、研磨を実施する必要があった。そのため、試料不良となった場合には、その試料の再研磨のため、その再研磨の時間分だけ、各工程の分析待ち時間が長くなり、当該試料に係る鋼材の生産計画に影響を与え、その待ち時間中の温度ロスが発生するなど、製鋼コストの面でも多大な影響をもたらしていた。   In the spark discharge optical emission spectrometry, the surface of the sample is flattened, and then the surface roughness of the specified measurement region is inspected for the flatness. If the inspection does not pass, polishing is performed again as a sample failure. There was a need. Therefore, if the sample is defective, because of the re-polishing of the sample, the analysis waiting time of each process is increased by the time of the re-polishing, affecting the production plan of the steel material related to the sample, The temperature loss during the waiting time had a great influence on the steelmaking cost.

そこで、本発明では、スパーク放電発光分光分析において、試料面における表面粗さ検査時に複数の測定領域の検査を実施し、多回分析ロジックに従って該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析方法とその分光分析システムを提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, in spark discharge emission spectroscopic analysis, a plurality of measurement regions are inspected at the time of surface roughness inspection on a sample surface, and spark discharge emission is performed in which spectroscopic analysis of components contained in the sample is performed according to multiple analysis logic. It is an object of the present invention to provide a spectroscopic analysis method and a spectroscopic analysis system thereof.

以上の課題を解決するため、本発明では、試料の表面上に設定された測定領域に対するスパーク放電発光により発生したスペクトルに基づいて該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析方法において、前記試料の表面上に、互いに離間させて、所定面積を有する複数の検査範囲を設定し、前記複数の検査範囲の各々について、表面粗さ検査を行い、前記表面粗さ検査において所定条件を満たした検査範囲の各々を測定領域に決定し、前記スパーク放電発光を行う測定領域として決定された測定領域の一つから最も離れた位置にある測定領域を次にスパーク放電発光を行う測定領域と決定することを順次行って、前記各々の測定領域に対するスパーク放電発光の順番を決定し、前記スパーク放電発光の順番に従って、前記測定領域に対して該スパーク放電発光を行うこととした。 In order to solve the above problems, in the present invention, a spark discharge emission spectroscopic analysis method for performing spectroscopic analysis of components contained in a sample based on a spectrum generated by spark discharge emission for a measurement region set on the surface of the sample A plurality of inspection ranges having a predetermined area are set apart from each other on the surface of the sample, a surface roughness inspection is performed for each of the plurality of inspection ranges, and a predetermined condition in the surface roughness inspection is set. Each of the inspection ranges satisfying the above is determined as a measurement region, and the measurement region located farthest from one of the measurement regions determined as the measurement region where the spark discharge light emission is performed is the measurement region where the spark discharge light emission is performed next. determined that sequentially performed to, determines the order of the spark discharge emission to the measurement region of the respective, said in order of spark discharge emission, before It was decided to carry out the spark discharge emission to the measurement region.

そして、前記試料の円形表面上において、該円形表面における2分の一半径の周上で所定角度ずつずらした位置を中心にして、前記複数の検査範囲の各々を設定し、さらに、前記検査範囲の設定は、前記円形表面における2分の一半径の周上の任意点から任意角度ずらした位置から開始することとしたAnd each of the plurality of inspection ranges is set around a position shifted by a predetermined angle on a circumference of a half radius on the circular surface on the circular surface of the sample, and further, the inspection range settings, we decided to start from any angle position shifted from an arbitrary point on the circumference of one radius of 2 minutes in the circular surface.

前記面粗さ検査が前記検査範囲の設定毎に行われ、該検査結果が前記所定条件を満たすかどうか判定され、満たしていると判定された場合に、当該検査範囲を前記測定領域に決定することとしたThe surface roughness inspection is performed every time the inspection range is set, and it is determined whether or not the inspection result satisfies the predetermined condition. When it is determined that the inspection range is satisfied, the inspection range is determined as the measurement region. We were decided.

測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、前記各成分値の平均値を前記試料の成分値とし、或いは、測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることとした。   When the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to the allowable value among the measured component values related to the respective measurement regions, the average value of the component values is used as the component value of the sample, or the measurement is performed. If the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value among the component values related to each of the measured areas, the component values farthest from the average value of the component values are excluded, and the remaining component values Among these, when the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to the allowable value, the average value of the remaining component values is determined as the component value of the sample.

測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、該残りの各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることとした。   Among the measured component values for each of the measured areas, if the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of the component values is excluded, and the remaining components If the difference between the maximum and minimum values exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of the remaining component values is excluded, and the maximum and minimum values among the remaining component values When the difference between the two values is equal to or less than the allowable value, the average value of the remaining component values is determined as the component value of the sample.

また、本発明では、試料の表面上に設定された測定領域に対するスパーク放電発光により発生したスペクトルに基づいて該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析システムにおいて、表面粗さ検査装置内に置かれた前記試料の表面上において、互いに離間させて、所定面積を有する複数の検査範囲を設定する範囲設定手段と、前記複数の検査範囲の各々について、前記表面粗さ検査装置に実行させた表面粗さ検査の結果が所定条件を満たすかどうかの判定を行う検査判定手段と、前記所定条件を満たすと判定した前記検査範囲の各々を測定領域に決定する測定領域決定手段と、前記スパーク放電発光を行う測定領域として決定された測定領域の一つから最も離れた位置にある測定領域を次にスパーク放電発光を行う測定領域と決定することを順次行って、前記各々の測定領域に対するスパーク放電発光の順番を決定する順番決定手段と、前記試料が置かれたスパーク放電発光分光分析装置に対して、前記スパーク放電発光の順番に従って、前記該スパーク放電発光を指示する指示手段と、を備えた。 Further, the present invention provides a surface roughness inspection in a spark discharge emission spectroscopic analysis system that performs spectral analysis of components contained in a sample based on a spectrum generated by spark discharge emission for a measurement region set on the surface of the sample. A range setting means for setting a plurality of inspection ranges having a predetermined area on the surface of the sample placed in the apparatus, and a surface roughness inspection apparatus for each of the plurality of inspection ranges. Inspection determination means for determining whether the result of the executed surface roughness inspection satisfies a predetermined condition; a measurement area determination means for determining each of the inspection ranges determined to satisfy the predetermined condition; The measurement region located farthest from one of the measurement regions determined as the measurement region for performing the spark discharge light emission is then measured for performing the spark discharge light emission. Performed sequentially determining the area, and order determining means for determining the order of the spark discharge emission to the measurement region of the respective, relative to the spark discharge emission spectroscopic analysis apparatus wherein sample is placed, said spark discharge emission And instructing means for instructing the spark discharge emission according to the order.

そして、前記範囲設定手段は、前記試料の円形表面上において、該円形表面における2分の一半径の周上で所定角度毎にずらした位置を中心にして、前記複数の検査範囲の各々を設定することとした。 Then, the range setting means sets each of the plurality of inspection ranges on the circular surface of the sample around a position shifted by a predetermined angle on a circumference of a half radius on the circular surface. Teisu was Rukoto.

また、前記スパーク放電発光分光分析装置において測定された前記各々の測定領域に係る各成分値を処理する処理手段を備え、前記処理手段は、測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、前記各成分値の平均値を前記試料の成分値とし、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合に、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることとした。   In addition, a processing unit that processes each component value related to each of the measurement regions measured in the spark discharge optical emission spectrometer is provided, and the processing unit includes the component values related to each of the measured measurement regions. In the case where the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to the allowable value, the average value of the respective component values is set as the component value of the sample, and when the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value, When the component value farthest from the average value is excluded and the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to the allowable value among the remaining component values, the average value of the remaining component values is determined for the sample. The component values were used.

上述のように、本発明のスパーク放電発光分光分析法によれば、試料の表面上において、互いに離間させて設定した所定面積を有する複数の検査範囲の各々について、表面粗さ検査を行った後に、該表面粗さ検査において所定条件を満たした検査範囲の各々を測定領域に決定するようにしたので、試料面上におけるスパーク放電時の放電痕が干渉しない範囲で最大数の検査範囲を設定でき、表面粗さ検査の結果、該検査範囲の数が最低発光分析点数を満たす場合を試料正常とすることができ、満たさない場合には、試料不良とすることができる。   As described above, according to the spark discharge optical emission spectrometry of the present invention, after performing a surface roughness inspection on each of a plurality of inspection ranges having a predetermined area set apart from each other on the surface of the sample. Since each of the inspection ranges satisfying the predetermined condition in the surface roughness inspection is determined as the measurement region, the maximum number of inspection ranges can be set within a range where the discharge traces on the sample surface do not interfere with each other. As a result of the surface roughness inspection, when the number of the inspection ranges satisfies the minimum emission analysis score, the sample can be normal, and when not, the sample can be defective.

そのため、この最低発光分析点数を設定しておけば、試料の健全性を簡単に評価でき、しかも、目的に応じた発光分析点数を容易に選択することができる。そして、スパーク放電発光分光分析用に、試料の正常・不良の判断を簡単に行うことができるため、熟練者を必要とせず、作業効率を向上することができる。   Therefore, if the minimum emission analysis score is set, the soundness of the sample can be easily evaluated, and the emission analysis score can be easily selected according to the purpose. In addition, since it is possible to easily determine whether a sample is normal or defective for spark discharge optical emission spectrometry, it is possible to improve work efficiency without requiring an expert.

さらに、設定した検査範囲について、表面粗さ検査を実施するので、試料面の平坦度の判定が明確となるため、この成分値のバラツキの発生を抑制することができる。特に、目標成分値の幅が狭い鋼種であっても、この成分はずれとなる確率を低減でき、そのため、成分的中率の向上を図ることができ、分析精度が向上する。   Further, since the surface roughness inspection is performed for the set inspection range, the determination of the flatness of the sample surface becomes clear, so that the occurrence of variations in the component values can be suppressed. In particular, even a steel type having a narrow target component value can reduce the probability that this component will be shifted, so that the component mid-value can be improved and the analysis accuracy can be improved.

また、試料正常と判定された試料について、該試料面上で特定された分析点となる測定領域の各々に対するスパーク放電発光の順番を決定して、該スパーク放電発光の順番に従って、測定領域の各々に対して該スパーク放電発光を行うことができるので、試料面上において、スパーク放電発光させるべき分析点の分散化を図れ、その分析点に代表性を持たせることができる。   Further, for the sample determined to be normal, determine the order of the spark discharge emission for each of the measurement areas that are the analysis points specified on the sample surface, and according to the order of the spark discharge emission, Since the spark discharge emission can be performed on the sample surface, the analysis points to be subjected to the spark discharge emission can be dispersed on the sample surface, and the analysis points can be represented.

本実施形態におけるスパーク放電発光による分光分析方法の手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure of the spectroscopic analysis method by spark discharge luminescence in this embodiment. 本実施形態によるスパーク放電発光分光分析システムの概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the spark discharge emission-spectral-analysis system by this embodiment. 試料面上に複数の測定領域を設定するための表面粗さ検査を行う詳細な手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the detailed procedure which performs the surface roughness test | inspection for setting a some measurement area | region on a sample surface. 円形試料の面上に複数の測定領域を設定できた具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example which could set the some measurement area | region on the surface of a circular sample. 円形試料の面上に設定された複数の測定領域に対するスパーク放電発光の順番決定の仕方を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining the order of the spark discharge light emission with respect to the several measurement area | region set on the surface of the circular sample. 決定された順番に従って放電発光して得られた複数の測定領域の計測値から最終分析値を求める手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure which calculates | requires a final analysis value from the measured value of the several measurement area | region obtained by discharge light emission according to the determined order. スパーク放電発光分光分析装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of a spark discharge emission-spectral-analysis apparatus. 従来技術による円形試料面上での測定領域に係る設定の仕方を説明する図である。It is a figure explaining the setting method which concerns on the measurement area | region on the circular sample surface by a prior art.

次に、本発明によるスパーク放電発光分光分析方法の実施形態について、図1乃至図6を参照しながら、以下に説明する。   Next, an embodiment of a spark discharge emission spectroscopic analysis method according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1のフローチャートは、本実施形態におけるスパーク放電発光による分光分析方法の手順を示しており、図2は、本実施形態によるスパーク放電発光分光分析方法の手順を実施できるシステムの概要を示している。   The flowchart of FIG. 1 shows the procedure of the spectroscopic analysis method by spark discharge emission in this embodiment, and FIG. 2 shows the outline of the system that can implement the procedure of the spark discharge emission spectroscopic analysis method by this embodiment. .

図2に示されたスパーク放電発光分光分析システム100は、スパーク放電発光分光分析装置(以下、分析装置と称す)1、表面粗さ検査装置101、制御装置102、入力走査装置103、記憶装置104、表示装置105で構成されている。分析装置1は、例えば、図7に示されたスパーク放電発光分光分析装置1を使用することができる。また、表面粗さ検査装置101には、例えば、レーザ光を照射して表面の微細な凹凸を検出できる測定センサを使用することができる。   A spark discharge emission spectroscopic analysis system 100 shown in FIG. 2 includes a spark discharge emission spectroscopic analysis apparatus (hereinafter referred to as an analysis apparatus) 1, a surface roughness inspection apparatus 101, a control apparatus 102, an input scanning apparatus 103, and a storage apparatus 104. The display device 105 is configured. As the analyzer 1, for example, the spark discharge emission spectroscopic analyzer 1 shown in FIG. 7 can be used. Further, for the surface roughness inspection apparatus 101, for example, a measurement sensor capable of detecting fine irregularities on the surface by irradiating laser light can be used.

制御装置101は、図7に示された計測装置9と処理装置10からなる測定制御装置に対応しており、さらに、範囲設定手段a、検査判定手段b、測定領域決定手段c、順番決定手段d、指示手段e、成分値処理手段fを有している。これらの各手段の機能は、プログラムに従ってマイクロコンピュータにより実現される。また、表示装置105には、検査範囲の設定状況・評価結果、測定領域の設定状況・順番決定状況、試料の成分分析結果などが画像として表示される。   The control device 101 corresponds to the measurement control device including the measurement device 9 and the processing device 10 shown in FIG. 7, and further includes a range setting unit a, an inspection determination unit b, a measurement region determination unit c, and an order determination unit. d, instruction means e, and component value processing means f. The functions of these means are realized by a microcomputer according to a program. In addition, the display device 105 displays the setting state / evaluation result of the inspection range, the setting state / order determination state of the measurement region, the component analysis result of the sample, and the like as images.

次いで、以上のように構成された本実施形態の分析装置の動作・処理について、図1に示されたフローチャートに従って説明する。ここで、スパーク放電発光分光分析の対象となる試料は、その一端面は、平坦化されているものとする。   Next, the operation and processing of the analyzer of the present embodiment configured as described above will be described according to the flowchart shown in FIG. Here, it is assumed that one end surface of the sample to be subjected to spark discharge emission spectrometry is flattened.

先ず、表面粗さ検査装置101に備えられた検査台に、試料を、計測センサに研磨された面を向けて配置する。入力操作装置103を用いて、オペレータが試料面上の任意の点を指定する。任意の点が指定されると、範囲設定手段aは、この任意の点を起点として、予め設定された所定の範囲が、つまり、スパーク放電痕に相当する大きさを有する範囲が重ならない距離を演算し、その距離にある点が検査範囲の中心点として設定され、記憶装置104に記憶される。この処理が繰り返されることにより、試料の表面上に、複数の検査範囲が設定される(ステップS1)。なお、このステップの詳細は、後述される。   First, the sample is placed on the inspection table provided in the surface roughness inspection apparatus 101 with the polished surface facing the measurement sensor. The operator designates an arbitrary point on the sample surface using the input operation device 103. When an arbitrary point is designated, the range setting means a starts from the arbitrary point and sets a predetermined range, that is, a distance that does not overlap a range having a size corresponding to a spark discharge mark. The point at that distance is calculated and set as the center point of the inspection range, and stored in the storage device 104. By repeating this process, a plurality of inspection ranges are set on the surface of the sample (step S1). Details of this step will be described later.

次いで、制御装置102は、記憶装置104から設定された検査範囲に係る中心点を読み出し、該中心点が、測定センサの位置に一致するように、表面粗さ検査装置101に備えられた検査台を制御する。そこで、その中心点が測定センサの位置に一致したとき、表面粗さ検査装置101に当該中心に係る検査範囲について面粗さ検査を実行させる。この処理を、設定された中心点毎に繰り返し、複数設定された検査範囲について、面粗さ検査が実行される(ステップS2)。各中心点に対応した検査範囲に係る面粗さ検査データは、記憶装置104に格納される。   Next, the control device 102 reads the center point related to the inspection range set from the storage device 104, and the inspection table provided in the surface roughness inspection device 101 so that the center point matches the position of the measurement sensor. To control. Therefore, when the center point coincides with the position of the measurement sensor, the surface roughness inspection apparatus 101 is caused to execute the surface roughness inspection for the inspection range related to the center. This process is repeated for each set center point, and surface roughness inspection is performed for a plurality of set inspection ranges (step S2). Surface roughness inspection data relating to the inspection range corresponding to each center point is stored in the storage device 104.

複数設定された検査範囲についての面粗さ検査が終了すると、制御装置102の検査判定手段bが、各面粗さ検査データを予め設定された基準値と比較し、各検査範囲について面粗さ検査の評価を実行する(ステップS3)。   When the surface roughness inspection for a plurality of inspection ranges is completed, the inspection determination unit b of the control device 102 compares each surface roughness inspection data with a preset reference value, and the surface roughness for each inspection range. Inspection evaluation is executed (step S3).

ここで、面粗さ検査データが基準値を超える場合には、スパーク放電による発光分光分析の対象として不合格であるとし、基準値以内であれば、その対象として合格しているとすることができる。さらに、合格した検査範囲が、例えば、2以上ある場合には、試料正常として分光分析の対象とし、それ以外の場合、つまり、合格した検査範囲が1のみである場合には、分光分析の対象から外し、試料面の再研磨を行うなどの処理を行う。   Here, if the surface roughness inspection data exceeds the reference value, it may be rejected as an object of emission spectroscopic analysis by spark discharge, and if it is within the reference value, it may be considered as acceptable. it can. Furthermore, for example, if there are two or more inspection ranges that are passed, the sample is subject to spectroscopic analysis as normal. In other cases, that is, if the passing inspection range is only one, the subject is spectroscopic analysis. The sample surface is re-polished.

次いで、測定領域決定手段cは、検査判定手段bが発光分光分析の対象として適していると評価した複数の検査範囲について、発光分光分析の対象としての測定領域に決定し、記憶装置104に測定領域の位置を格納する(ステップS4)。ここで、複数の測定領域が決定された試料は、表面粗さ検査装置101から分析装置1に移動され、試料面上の測定領域が分析装置1の放電室内にあるスパーク放電電極2に対向して配置される。   Next, the measurement region determination unit c determines a plurality of inspection ranges evaluated by the inspection determination unit b as being suitable for the emission spectroscopic analysis as measurement regions as the targets for the emission spectroscopic analysis, and measures them in the storage device 104. The position of the area is stored (step S4). Here, the sample for which a plurality of measurement areas have been determined is moved from the surface roughness inspection apparatus 101 to the analysis apparatus 1, and the measurement area on the sample surface faces the spark discharge electrode 2 in the discharge chamber of the analysis apparatus 1. Arranged.

複数の測定領域が決定されると、制御装置102の順番決定手段dは、複数の測定領域について、スパーク放電発光の順番を決定し、その順番を記憶装置104に格納する(ステップS5)。ここでは、試料面上の分析点に代表性を持たせ、発光点の分散化を図るため、複数の発光点について、互いの発光点をできる限り離すものとし、隣り合うことがないように、順番が決定される。この順番決定の詳細は、後述される。   When the plurality of measurement regions are determined, the order determining unit d of the control device 102 determines the order of the spark discharge emission for the plurality of measurement regions, and stores the order in the storage device 104 (step S5). Here, in order to give representativeness to the analysis points on the sample surface and to disperse the light emission points, the light emission points should be separated as much as possible for a plurality of light emission points, so as not to be adjacent to each other. The order is determined. Details of this order determination will be described later.

次いで、スパーク放電発光の順番が決定されると、制御装置102の指示手段eは、決定された順番に従って、試料面上の測定領域が分析装置1の放電室内にあるスパーク放電電極2に対向するように、試料を移動させる指示を分析装置に送り、測定領域の移動毎に、スパーク放電の発光指示を出力し、分析装置1で取得されたスペクトル波長に対応した測定値を記憶装置104に格納する(ステップS6)。   Next, when the order of the spark discharge light emission is determined, the instruction means e of the control device 102 faces the spark discharge electrode 2 in which the measurement region on the sample surface is in the discharge chamber of the analyzer 1 according to the determined order. In this manner, an instruction to move the sample is sent to the analyzer, and a spark discharge emission instruction is output every time the measurement region is moved, and the measurement value corresponding to the spectral wavelength acquired by the analyzer 1 is stored in the storage device 104. (Step S6).

ここで、制御装置102の成分値処理手段fが、分析装置1で取得できたスペクトル波長に対応した測定値に基づいて分析処理を実行し、試料に含まれる元素の成分組成が測定される。この測定結果は、記憶装置104に格納されるとともに、必要に応じて、オペレータによる入力操作装置103からの指示で、表示装置105の画面に表示することもできる。   Here, the component value processing means f of the control device 102 executes an analysis process based on the measurement value corresponding to the spectral wavelength acquired by the analysis device 1, and the component composition of the element contained in the sample is measured. The measurement result is stored in the storage device 104 and can be displayed on the screen of the display device 105 according to an instruction from the input operation device 103 by the operator, if necessary.

以上に説明したスパーク放電発光分光分析法では、スパーク放電発光分光分析の対象となる試料は、断面が円形の円柱形状のものに限られず、任意の形状、例えば、四角柱であってもよく、その一端面が、平坦化されていれば、このスパーク放電発光分光分析の対象とすることができる。試料が円柱形状の場合には、回転駆動される台に配置するようにし、試料が任意の形状を有したものである場合には、回転駆動でも、或いは、XY軸方向に駆動できる台に配置するとよい。   In the spark discharge optical emission spectrometry described above, the sample to be subjected to the spark discharge optical emission spectrometry is not limited to a cylindrical shape having a circular cross section, and may be any shape, for example, a square column, If the one end surface is flattened, it can be the target of this spark discharge emission spectroscopic analysis. When the sample has a cylindrical shape, it is arranged on a table that is driven to rotate. When the sample has an arbitrary shape, it is arranged on a table that can be driven by rotation or driven in the XY axis direction. Good.

次に、特に、試料が円柱形状の場合について、図1のフローチャートにおけるステップS1乃至S4の処理手順の詳細を、図3のフローチャートを参照して以下に説明する。   Next, the details of the processing procedure of steps S1 to S4 in the flowchart of FIG. 1 will be described below with reference to the flowchart of FIG.

図1に示された処理手順では、検査範囲の複数設定(ステップS1)、検査範囲の面粗さ検査(ステップS2)、面粗さ検査の評価(ステップS3)、測定領域設定(ステップS4)が段階的に順次処理されて、試料面上に複数の測定領域が設定された。この手法では、最初に検査範囲が複数設定され、その後に粗さ検査が実施されるため、検査で不合格になると、その分、測定領域の設定数が減ることになる。   In the processing procedure shown in FIG. 1, a plurality of inspection ranges are set (step S1), surface roughness inspection of the inspection range (step S2), evaluation of the surface roughness inspection (step S3), and measurement area setting (step S4). Were sequentially processed to set a plurality of measurement areas on the sample surface. In this method, a plurality of inspection ranges are first set, and then a roughness inspection is performed. Therefore, if the inspection fails, the number of measurement areas set is reduced accordingly.

そこで、図3のフローチャートによる処理手順では、試料Aの表面上で検査範囲を設定する毎に、表面粗さ検査を行い、その都度、検査結果に基づいて当該検査範囲が測定領域として決定できるかどうかを判断するようにして、試料Aの表面上においてできるだけ多くの測定領域を確保できるようにした。   Therefore, in the processing procedure according to the flowchart of FIG. 3, each time an inspection range is set on the surface of the sample A, a surface roughness inspection is performed, and each time the inspection range can be determined as a measurement region based on the inspection result. As much as possible, it was made possible to secure as many measurement areas as possible on the surface of the sample A.

先ず、直径rを有する円柱状の試料Aを、表面粗さ検査装置101の検査台に設置する(ステップS10)。制御装置102の範囲設定手段aは、試料Aの表面上における2分の一半径(r/2)の円周上に、任意の点を決定する(ステップS11)。この任意の点が、検査範囲の位置を決定していくうえでの基準となる。   First, a cylindrical sample A having a diameter r is placed on the inspection table of the surface roughness inspection apparatus 101 (step S10). The range setting means a of the control device 102 determines an arbitrary point on the circumference of a half radius (r / 2) on the surface of the sample A (step S11). This arbitrary point becomes a reference for determining the position of the inspection range.

そこで、範囲設定手段aは、検査台を、試料Aの中心点を中心とし、決定した任意の点を基準にして、例えば、10度だけ時計回りに回転させる。そして、その半径の円周上における回転位置を中心にして円形の検査範囲を決定する(ステップS12)。ここで、この検査範囲は、スパーク放電により発生する直径7〔mm〕の放電痕が納まる大きさの領域とする。   Therefore, the range setting means a rotates the inspection table clockwise around the center point of the sample A with respect to the determined arbitrary point, for example, by 10 degrees. Then, a circular inspection range is determined centering on the rotation position on the circumference of the radius (step S12). Here, the inspection range is a region having a size in which a discharge mark having a diameter of 7 [mm] generated by the spark discharge is accommodated.

次いで、最初の検査範囲が決定されると、制御装置102の検査判定手段bは、表面粗さ検査装置101に対して、当該検査範囲について面粗さ検査を実施させる(ステップS13)。そして、表面粗さ検査装置101から取得した測定データに基づいて、当該検査範囲における面粗さ検査の合否判定を行う(ステップS14)。   Next, when the first inspection range is determined, the inspection determination unit b of the control device 102 causes the surface roughness inspection device 101 to perform a surface roughness inspection on the inspection range (step S13). And based on the measurement data acquired from the surface roughness inspection apparatus 101, the pass / fail determination of the surface roughness inspection in the said inspection range is performed (step S14).

検査判定手段bは、面粗さ検査に合格と判定できた場合に、当該検査範囲を測定領域として決定する(ステップS15)。これで、一つ目の測定領域が決定される。しかし、面粗さ検査に不合格となった場合には、当該検査範囲を測定領域に決定することなく、さらに、10度だけ時計回りに試料Aを回転させ、その半径の円周上における回転位置を中心にして検査範囲に決定する(ステップS16)。   The inspection determination means b determines the inspection range as a measurement region when it is determined that the surface roughness inspection is acceptable (step S15). Thus, the first measurement area is determined. However, if the surface roughness inspection fails, the sample A is further rotated clockwise by 10 degrees without determining the inspection range as a measurement region, and the radius is rotated on the circumference. The inspection range is determined centering on the position (step S16).

ところで、ステップS15において、当該検査範囲を測定領域として決定できたときは、ステップS16において、次の検査範囲を決定するため、10度ずつ時計回りに試料Aを回転させるが、当該検査範囲と次の検査範囲とが重ならない位置まで回転させて、その位置を次の検査範囲に決定する。   By the way, when the inspection range can be determined as the measurement region in step S15, the sample A is rotated clockwise by 10 degrees in order to determine the next inspection range in step S16. Rotate to a position that does not overlap with the inspection range, and determine that position as the next inspection range.

次いで、ステップS13と同様に、制御装置102の検査判定手段bは、表面粗さ検査装置101に対して、次の検査範囲について面粗さ検査を実施させる(ステップS17)。そして、表面粗さ検査装置101から取得した測定データに基づいて、次の検査範囲における面粗さ検査の合否判定を行う(ステップS18)。   Next, as in step S13, the inspection determination unit b of the control device 102 causes the surface roughness inspection device 101 to perform a surface roughness inspection for the next inspection range (step S17). And based on the measurement data acquired from the surface roughness inspection apparatus 101, the pass / fail determination of the surface roughness inspection in the next inspection range is performed (step S18).

検査判定手段bは、面粗さ検査に合格と判定できた場合に、次の検査範囲を測定領域として決定する(ステップS19)。これで、二つ目の測定領域が決定される。しかし、面粗さ検査に不合格となった場合には、次の検査範囲を測定領域に決定することなく、さらに、10度だけ時計回りに試料Aを回転させ、その半径の円周上における回転位置を中心にして次の検査範囲に決定する。   The inspection determination means b determines the next inspection range as a measurement region when it is determined that the surface roughness inspection is acceptable (step S19). Thus, the second measurement area is determined. However, if the surface roughness inspection fails, the sample A is further rotated clockwise by 10 degrees without determining the next inspection range as the measurement region, and the radius is on the circumference. The next inspection range is determined around the rotation position.

これ以降においては、2分の一半径(r/2)の円周上を一周するまで、10度ずつ試料Aを回転させながら、ステップS16からステップS19までの処理を繰り返す(ステップS20)。以上で、試料Aの表面上において、複数の測定領域を設定することができる。なお、試料Aの回転方向を、時計回りとしたが、これを反時計回りとしてもよい。また、回転角度を10度ずつとしたが、これに限られず、試料Aの表面の大きさと放電痕の大きさとの関係を考慮して、その回転角度を任意に決めることができる。   Thereafter, the process from step S16 to step S19 is repeated while rotating the sample A by 10 degrees until it makes one round on the circumference of the radius of half (r / 2) (step S20). As described above, a plurality of measurement regions can be set on the surface of the sample A. Although the rotation direction of the sample A is clockwise, it may be counterclockwise. Although the rotation angle is set to 10 degrees, the present invention is not limited to this, and the rotation angle can be arbitrarily determined in consideration of the relationship between the size of the surface of the sample A and the size of the discharge mark.

以上で、円柱状の試料Aの場合について、複数の測定領域の設定手順の詳細を説明したが、その設定手順に従って、複数の測定領域が設定された具体例を、図4に示した。この具体例の様子は、位置関係の説明の都合上、図式化されて表示されたが、実際には、この位置関係については、記憶装置104に位置情報として格納されており、試料面上に描かれるわけではない。なお、表示装置105には、その位置情報に基づいて図示のような画像を作成して表示することができる。   The details of the procedure for setting a plurality of measurement regions have been described above in the case of the columnar sample A. FIG. 4 shows a specific example in which a plurality of measurement regions are set according to the setting procedure. The state of this specific example was displayed in a diagram for convenience of explanation of the positional relationship, but actually, this positional relationship is stored as positional information in the storage device 104 and is displayed on the sample surface. It is not drawn. The display device 105 can create and display an image as shown on the basis of the position information.

図4の具体例では、直径rが30〔mm〕である円柱型鋼材を試料Aとしている。2分の一半径(r/2)の円周が、破線で示され、この円周上に中心を持ち、直径7〔mm〕の放電痕に対応する円形の測定領域Rdが6つ設定されている。この具体例には、分析装置1の放電室に設けられた円形窓Bも表示されているが、これは、測定領域Rdと円形窓Bとの関係を便宜的に図示したものであり、実際には、試料Aが回転されることにより、測定領域Rdの各々が、一つの円形窓Bに順次臨むことになる。なお、円形窓Bは、直径12〔mm〕である。   In the specific example of FIG. 4, a sample A is a cylindrical steel material having a diameter r of 30 [mm]. A circle having a half radius (r / 2) is indicated by a broken line, and six circular measurement regions Rd having a center on the circle and corresponding to a discharge mark having a diameter of 7 mm are set. ing. In this specific example, a circular window B provided in the discharge chamber of the analyzer 1 is also displayed, but this shows the relationship between the measurement region Rd and the circular window B for the sake of convenience. In this case, when the sample A is rotated, each of the measurement regions Rd sequentially faces one circular window B. The circular window B has a diameter of 12 [mm].

図4に示された具体例によれば、直径rが30〔mm〕の試料Aの場合には、上述の図3のフローチャートによる測定領域の設定手順に従えば、放電痕が干渉しない最大数で6つの測定領域Rdを、人手によらずに、自動的に設定することが可能となることが示された。   According to the specific example shown in FIG. 4, in the case of the sample A having a diameter r of 30 [mm], if the measurement area setting procedure according to the flowchart of FIG. Thus, it has been shown that the six measurement regions Rd can be automatically set regardless of human hands.

以上では、上述の図3のフローチャートによる測定領域の設定手順に従って、試料Aの面上において複数の測定領域が設定されることについて説明したが、次に、図1のフローチャートのステップS5における測定領域の順番決定について、図5の(a)乃至(c)を参照して説明する。   In the above, it has been described that a plurality of measurement regions are set on the surface of the sample A according to the measurement region setting procedure according to the flowchart of FIG. 3 described above. Next, the measurement regions in step S5 of the flowchart of FIG. Will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.

図5の(a)は、上述の図4の具体例と同様に、6つの測定領域Rd11乃至Rd16が試料A1の面上に最大数設定された場合について示しているが、試料の表面状態によっては、必ずしも、6つの測定領域を設定できるわけでなく、図5の(b)は、試料A2の面上に5つの測定領域Rd21乃至Rd25を設定できた場合を示し、そして、図5の(c)は、試料A3の面上に4つの測定領域Rd31乃至Rd34を設定できた場合を示している。   FIG. 5A shows a case where the maximum number of six measurement regions Rd11 to Rd16 is set on the surface of the sample A1, similarly to the specific example of FIG. Does not necessarily mean that six measurement areas can be set, and FIG. 5B shows a case where five measurement areas Rd21 to Rd25 can be set on the surface of the sample A2, and FIG. c) shows a case where four measurement regions Rd31 to Rd34 can be set on the surface of the sample A3.

試料の面上において設定された複数の測定領域について、実際に測定していく順番の決定には、できるだけ測定位置が分散されるように配慮され、最も離れた位置にある測定領域を次の測定位置となるようにすることとし、その順番に従って、試料の成分分析が行われる。図5の(a)乃至(c)に示された測定領域に対応する丸印内の番号は、この順番を表している。   In order to determine the actual measurement order for multiple measurement areas set on the surface of the sample, the measurement positions are considered to be dispersed as much as possible. The components are analyzed in accordance with the order. The numbers in the circles corresponding to the measurement areas shown in FIGS. 5A to 5C indicate this order.

図5の(a)の場合では、各測定領域が、Rd11、Rd14、Rd12、Rd15、Rd13、Rd16の順で測定され、図5の(b)の場合では、各測定領域が、Rd21、Rd24、Rd22、Rd25、Rd23の順で測定され、そして、図5の(c)の場合では、各測定領域が、Rd31、Rd22、Rd32、Rd34の順で測定される。   In the case of FIG. 5A, each measurement region is measured in the order of Rd11, Rd14, Rd12, Rd15, Rd13, Rd16, and in the case of FIG. 5B, each measurement region is Rd21, Rd24. , Rd22, Rd25, Rd23, and in the case of FIG. 5C, each measurement region is measured in the order of Rd31, Rd22, Rd32, Rd34.

以上のように、試料の面上において設定された複数の測定領域に対して、分光分析の優先順位が決定されることにより、スパーク放電による発光分光分析の位置が分散化されるため、各測定領域から得られた測定値の単純平均値に基づいて、試料の代表成分値とすることができるようになる。   As described above, the priorities of spectroscopic analysis are determined for a plurality of measurement regions set on the surface of the sample, so that the positions of emission spectroscopic analysis by spark discharge are dispersed. Based on the simple average value of the measured values obtained from the region, the representative component value of the sample can be obtained.

これまでに説明したように、図3のフローチャートによる測定領域の設定手順に従えば、試料Aの面上に、できる限り多くの測定領域を設定することが可能である。しかし、試料面上に複数の測定領域が設定されるため、分光分析結果である成分値も、複数得られるが、これらの値がばらつく可能性もありえる。そこで、次に、得られた複数の成分値から、試料の代表成分値を決定する手順について、図6を参照して、以下に説明する。   As described above, according to the measurement region setting procedure according to the flowchart of FIG. 3, as many measurement regions as possible can be set on the surface of the sample A. However, since a plurality of measurement regions are set on the sample surface, a plurality of component values that are spectroscopic analysis results are also obtained, but these values may vary. Then, next, the procedure for determining the representative component value of the sample from the obtained plurality of component values will be described below with reference to FIG.

先ず、上述の図1のフローチャートに示されたステップS6において、決定された順番に従って、試料面上に設定された各測定領域が移動し、その移動毎にスパーク放電発光分光分析が行われ、制御装置102の成分値処理手段fによって、計測された測定値に基づいて分析処理され、複数計測領域の各々から、試料に含まれる元素の分析値が取得される(ステップS100)。   First, in step S6 shown in the flowchart of FIG. 1 described above, each measurement region set on the sample surface moves in accordance with the determined order, and spark discharge emission spectroscopic analysis is performed for each movement, and control is performed. The component value processing means f of the apparatus 102 performs analysis processing based on the measured values, and obtains analysis values of elements contained in the sample from each of the plurality of measurement regions (step S100).

次に、複数の成分値に含まれる最大値と最小値との差が、予め設定された許容値の範囲内のものであるかどうかが判断される(ステップS101)。ここでは、複数の分析値が大きくばらついているかどうかが判断されるが、その差が許容値の範囲内である場合には(ステップS101のY)、複数の分析値の平均値を求め、それを試料の最終分析値とする(ステップS102)。   Next, it is determined whether or not the difference between the maximum value and the minimum value included in the plurality of component values is within a preset allowable value range (step S101). Here, it is determined whether or not the plurality of analysis values vary greatly. If the difference is within the allowable value range (Y in step S101), an average value of the plurality of analysis values is obtained and Is the final analysis value of the sample (step S102).

一方、ステップS101において、最大値と最小値との差が許容値の範囲内でない場合には(ステップS101のN)、複数の分析値の平均値を求め、その平均値から最も遠い分析値を除外する(ステップS103)。ここで、最も遠い分析値が除かれた残りの複数の成分値に含まれる最大値と最小値との差が、予め設定された許容値の範囲内のものであるかどうかが判断される(ステップS104)。   On the other hand, if the difference between the maximum value and the minimum value is not within the allowable range in step S101 (N in step S101), an average value of a plurality of analysis values is obtained, and the analysis value farthest from the average value is obtained. Exclude (step S103). Here, it is determined whether or not the difference between the maximum value and the minimum value included in the remaining plurality of component values excluding the farthest analysis value is within a preset allowable value range ( Step S104).

その差が許容値の範囲内である場合には(ステップS104のY)、ステップS102に進み、残りの複数の分析値の平均値を求め、それを試料の最終分析値とする。一方、ステップS104において、残りの分析値のうちの最大値と最小値との差が許容値の範囲内でない場合には(ステップS104のN)、残りの複数の分析値の平均値を求め、その平均値から最も遠い分析値を除外する(ステップS105)。   If the difference is within the allowable value range (Y in step S104), the process proceeds to step S102, an average value of the remaining plurality of analysis values is obtained, and is used as the final analysis value of the sample. On the other hand, if the difference between the maximum value and the minimum value among the remaining analysis values is not within the allowable range in step S104 (N in step S104), an average value of the remaining plurality of analysis values is obtained. The analysis value farthest from the average value is excluded (step S105).

ここで、再度、最も遠い分析値が除かれた残りの複数の成分値に含まれる最大値と最小値との差が、予め設定された許容値の範囲内のものであるかどうかが判断される(ステップS106)。その差が許容値の範囲内である場合には(ステップS106のY)、ステップS102に進み、残りの複数の分析値の平均値を求め、それを試料の最終分析値とする。一方、ステップS106において、残りの分析値のうちの最大値と最小値との差が許容値の範囲内でない場合には(ステップS106のN)、当該試料について分析不適格と判断し(ステップS107)、終了する。   Here, again, it is determined whether or not the difference between the maximum value and the minimum value included in the remaining plurality of component values from which the farthest analysis value is removed is within a preset allowable value range. (Step S106). If the difference is within the allowable value range (Y in step S106), the process proceeds to step S102, an average value of the remaining plurality of analysis values is obtained, and is used as the final analysis value of the sample. On the other hand, when the difference between the maximum value and the minimum value among the remaining analysis values is not within the allowable value range in step S106 (N in step S106), the sample is determined to be unqualified (step S107). ),finish.

以上のように、本実施形態によるスパーク放電発光分光分析手法によれば、試料面上に設定される分析点である測定領域の最大化を図ることができ、設定された複数の測定領域に対する分析順番を決定して分散化することができ、しかも、多回分析ロジックに従って試料の成分分析を実施することができるので、成分分析の高精度化、かつ分析処理の高速化を実現できる。   As described above, according to the spark discharge emission spectroscopic analysis method according to the present embodiment, the measurement region that is the analysis point set on the sample surface can be maximized, and the analysis for a plurality of set measurement regions is performed. Since the order can be determined and dispersed, and the component analysis of the sample can be performed according to the multi-analysis logic, the component analysis can be performed with high accuracy and the analysis process can be performed at high speed.

1 スパーク放電発光分光分析装置
2 スパーク放電電極
3 スパーク放電発生装置
4 集光レンズ
5 入口スリット
6 回析格子
7 出口スリット
8 光電子増倍管
9 計測装置
10 処理装置
100 スパーク放電発光分光分析システム
101 表面粗さ検査装置
102 制御装置
103 入力操作手段
104 記憶手段
105 表示手段
A、A1〜A3 試料
Rd 測定領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark discharge emission-spectral-analysis apparatus 2 Spark discharge electrode 3 Spark discharge generator 4 Condensing lens 5 Entrance slit 6 Diffraction grating 7 Exit slit 8 Photomultiplier tube 9 Measuring apparatus 10 Processing apparatus 100 Spark discharge emission-spectral-analysis system 101 Surface Roughness inspection apparatus 102 Control apparatus 103 Input operation means 104 Storage means 105 Display means A, A1 to A3 Sample Rd Measurement area

Claims (10)

試料の表面上に設定された測定領域に対するスパーク放電発光により発生したスペクトルに基づいて該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析方法において、
前記試料の表面上に、互いに離間させて、所定面積を有する複数の検査範囲を設定し、
前記複数の検査範囲の各々について、表面粗さ検査を行い、
前記表面粗さ検査において所定条件を満たした検査範囲の各々を測定領域に決定し、
前記スパーク放電発光を行う測定領域として決定された測定領域の一つから最も離れた位置にある測定領域を次にスパーク放電発光を行う測定領域と決定することを順次行って、前記各々の測定領域に対するスパーク放電発光の順番を決定し、
前記スパーク放電発光の順番に従って、前記測定領域に対して該スパーク放電発光を行うことを特徴とするスパーク放電発光分光分析方法。
In a spark discharge emission spectroscopic analysis method for performing spectroscopic analysis of components contained in a sample based on a spectrum generated by spark discharge emission for a measurement region set on the surface of the sample,
A plurality of inspection ranges having a predetermined area are set apart from each other on the surface of the sample,
Perform surface roughness inspection for each of the plurality of inspection ranges,
Each of the inspection ranges satisfying a predetermined condition in the surface roughness inspection is determined as a measurement region,
Each of the measurement areas is sequentially determined by sequentially determining a measurement area at a position farthest from one of the measurement areas determined as the measurement area where the spark discharge light emission is performed, as a measurement area where the spark discharge light emission is performed next. Determine the order of spark discharge emission for
A spark discharge emission spectroscopic analysis method, wherein the spark discharge emission is performed on the measurement region in the order of the spark discharge emission.
前記試料の円形表面上において、該円形表面における2分の一半径の円周上で所定角度ずつずらした位置を中心にして、前記複数の検査範囲の各々を設定することを特徴とする請求項1に記載のスパーク放電発光分光分析方法。   The plurality of inspection ranges are set on a circular surface of the sample with a position shifted by a predetermined angle on a circumference of a half radius on the circular surface. 2. The spark discharge emission spectroscopic analysis method according to 1. 前記検査範囲の設定は、前記円形表面における2分の一半径の円周上の任意点から任意角度ずらした位置から開始することを特徴とする請求項2に記載のスパーク放電発光分光分析方法。   3. The spark discharge emission spectroscopic analysis method according to claim 2, wherein the setting of the inspection range starts from a position shifted by an arbitrary angle from an arbitrary point on the circumference of a half radius on the circular surface. 前記面粗さ検査が前記検査範囲の設定毎に行われ、該検査結果が前記所定条件を満たすかどうか判定され、満たしていると判定された場合に、当該検査範囲を前記測定領域に決定することを特徴とする請求項2又は3に記載のスパーク放電発光分光分析方法。   The surface roughness inspection is performed every time the inspection range is set, and it is determined whether or not the inspection result satisfies the predetermined condition. When it is determined that the inspection range is satisfied, the inspection range is determined as the measurement region. The spark discharge emission spectroscopic analysis method according to claim 2 or 3, 測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、前記各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のスパーク放電発光分光分析方法。 Among the measured component values for each of the measurement areas, when the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to an allowable value, the average value of the component values is used as the component value of the sample. The spark discharge emission spectroscopic analysis method according to any one of claims 1 to 4 . 測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のスパーク放電発光分光分析方法。 Among the measured component values for each of the measured areas, if the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of the component values is excluded, and the remaining components among the values, if the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or less than the allowable value, any one of claims 1 to 4, characterized in that the component values of the sample average value of the component values of該残Ri The spark discharge emission spectroscopic analysis method according to one item. 測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、該残りの各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のスパーク放電発光分光分析方法。 Among the measured component values for each of the measured areas, if the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of the component values is excluded, and the remaining components If the difference between the maximum and minimum values exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of the remaining component values is excluded, and the maximum and minimum values among the remaining component values If the difference is equal to or less than the allowable value, the spark discharge emission spectroscopic analysis according to the average value of each component value of該残Ri to any one of claims 1 to 4, characterized in that the component values of the sample Method. 試料の表面上に設定された測定領域に対するスパーク放電発光により発生したスペクトルに基づいて該試料に含まれる成分の分光分析を行うスパーク放電発光分光分析システムにおいて、
表面粗さ検査装置内に置かれた前記試料の表面上において、互いに離間させて、所定面積を有する複数の検査範囲を設定する範囲設定手段と、
前記複数の検査範囲の各々について、前記表面粗さ検査装置に実行させた表面粗さ検査の結果が所定条件を満たすかどうかの判定を行う検査判定手段と、
前記所定条件を満たすと判定した前記検査範囲の各々を測定領域に決定する測定領域決定手段と、
前記スパーク放電発光を行う測定領域として決定された測定領域の一つから最も離れた位置にある測定領域を次にスパーク放電発光を行う測定領域と決定することを順次行って、前記各々の測定領域に対するスパーク放電発光の順番を決定する順番決定手段と、
前記試料が置かれたスパーク放電発光分光分析装置に対して、前記スパーク放電発光の順番に従って、前記該スパーク放電発光を指示する指示手段と、を備えたことを特徴とするスパーク放電発光分光分析システム。
In a spark discharge emission spectroscopic analysis system for performing spectroscopic analysis of components contained in a sample based on a spectrum generated by spark discharge emission for a measurement region set on the surface of the sample,
On the surface of the sample placed in the surface roughness inspection apparatus, a range setting means for setting a plurality of inspection ranges having a predetermined area apart from each other;
For each of the plurality of inspection ranges, inspection determination means for determining whether the result of the surface roughness inspection performed by the surface roughness inspection apparatus satisfies a predetermined condition;
A measurement region determining means for determining each of the inspection ranges determined to satisfy the predetermined condition as a measurement region;
Each of the measurement areas is sequentially determined by sequentially determining a measurement area at a position farthest from one of the measurement areas determined as the measurement area where the spark discharge light emission is performed, as a measurement area where the spark discharge light emission is performed next. Order determining means for determining the order of spark discharge emission with respect to
A spark discharge emission spectroscopic analysis system comprising: an instruction means for instructing the spark discharge emission in accordance with the order of the spark discharge emission to the spark discharge emission spectroscopic analysis apparatus on which the sample is placed .
前記範囲設定手段は、前記試料の円形表面上において、該円形表面における2分の一半径の周上で所定角度毎にずらした位置を中心にして、前記複数の検査範囲の各々を設定することを特徴とする請求項に記載のスパーク放電発光分光分析システム。 The range setting means sets each of the plurality of inspection ranges on a circular surface of the sample with a position shifted by a predetermined angle on a circumference of a half radius on the circular surface. The spark discharge emission spectroscopic analysis system according to claim 8 . 前記スパーク放電発光分光分析装置において測定された前記各々の測定領域に係る各成分値を処理する処理手段を備え、
前記処理手段は、測定された前記各々の測定領域に係る各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合、前記各成分値の平均値を前記試料の成分値とし、最大値と最小値の差が許容値を超える場合、前記各成分値の平均値から最も遠い成分値を除き、残りの各成分値の中で、最大値と最小値の差が許容値以下である場合に、該残りの各成分値の平均値を前記試料の成分値とすることを特徴とする請求項8又は9に記載のスパーク放電発光分光分析システム。
A processing means for processing each component value relating to each of the measurement regions measured in the spark discharge optical emission spectrometer;
When the difference between the maximum value and the minimum value is less than or equal to an allowable value among the measured component values of the respective measurement regions, the processing means calculates the average value of the component values as the component value of the sample. If the difference between the maximum value and the minimum value exceeds the allowable value, the component value farthest from the average value of each component value is excluded, and the difference between the maximum value and the minimum value is the allowable value among the remaining component values. The spark discharge emission spectroscopic analysis system according to claim 8 or 9 , wherein an average value of the remaining component values is used as a component value of the sample in the case of the following.
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