JP6853527B2 - Sample analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、試料の分析方法に関する。 The present invention relates to a method for analyzing a sample.
試料に含まれる元素や当該元素の含有量を分析する方法として、X線を照射した際に発生する蛍光X線を検出し、当該蛍光X線のエネルギーと強度から試料組成を分析する蛍光X線分析法が知られている。蛍光X線分析法は、高精度な分析を行うことができるが、いわゆる鉱物効果や粒度効果と呼ばれる不均質効果によって、分析の精度が低下する場合がある。 As a method of analyzing the elements contained in the sample and the content of the elements, fluorescent X-rays that detect fluorescent X-rays generated when irradiated with X-rays and analyze the sample composition from the energy and intensity of the fluorescent X-rays. Analytical methods are known. The fluorescent X-ray analysis method can perform highly accurate analysis, but the accuracy of the analysis may decrease due to the so-called mineral effect or inhomogeneous effect called the particle size effect.
具体的には、鉱物効果は、分析対象である試料に複数の異なった種類の鉱物が存在する場合,鉱物の種類の構成が変化すると分析結果に誤差が発生する現象である。 Specifically, the mineral effect is a phenomenon in which when a plurality of different types of minerals are present in a sample to be analyzed, an error occurs in the analysis result when the composition of the types of minerals changes.
粒度効果は、粉砕した試料を分析する場合、粒子の大きさによって目的元素の蛍光X線強度が変化する現象である。特に軽元素を分析対象とする場合には、軽元素から発生するエネルギーの低い蛍光X線は試料表面から浅い位置で発生し、軽元素の分析領域は試料表面から近い領域であることから、粒度効果の影響が大きくなる。 The particle size effect is a phenomenon in which the fluorescent X-ray intensity of a target element changes depending on the size of particles when analyzing a crushed sample. In particular, when a light element is analyzed, fluorescent X-rays with low energy generated from the light element are generated at a position shallow from the sample surface, and the analysis region of the light element is a region close to the sample surface. The effect is greater.
そこで、不均質な試料を分析する場合には、当該試料に含まれる元素を高精度に分析するため、事前に当該試料を均質化する処理を行う必要がある。当該処理は、例えば、粉末にした試料に融剤を加えた上で熔融するガラスビード法が知られている。 Therefore, when analyzing an inhomogeneous sample, it is necessary to perform a process of homogenizing the sample in advance in order to analyze the elements contained in the sample with high accuracy. For this treatment, for example, a glass bead method is known in which a powdered sample is melted after adding a flux.
図8は、従来から知られた、ガラスビード法によって試料を調整する方法を示すフローチャートである。まず、分析対象である試料は、粉砕機によって粉砕され、乾燥される(S801)。次に、試料と融剤が既定の割合で精秤される。(S802)。次に、試料と融剤が混合される(S803)。次に、混合した試料と融剤がるつぼに充填され、剥離剤が添加される(S804)。次に、るつぼがビードサンプラーに設置され、るつぼに充填された試料は、撹拌されながら加熱され、溶融される(S805)。次に、加熱された試料は、低温環境下で急冷される(S806)。最後に、急冷されることで固形化した試料は、るつぼから剥離される(S807)。以上の工程を経ることで、試料のガラスビードが作成される。 FIG. 8 is a flowchart showing a conventionally known method of preparing a sample by the glass bead method. First, the sample to be analyzed is crushed by a crusher and dried (S801). The sample and flux are then weighed in a predetermined proportion. (S802). Next, the sample and the flux are mixed (S803). Next, the mixed sample and the flux are filled in the crucible, and the release agent is added (S804). Next, the crucible is placed in the bead sampler, and the sample filled in the crucible is heated and melted while being stirred (S805). Next, the heated sample is rapidly cooled in a low temperature environment (S806). Finally, the sample solidified by quenching is exfoliated from the crucible (S807). By going through the above steps, a glass bead of the sample is prepared.
ガラスビード法では1:10の割合で試料と融剤を配合するのが一般的であるが、融剤を多く混合するために、微量成分の分析精度が低くなる。例えば、下記特許文献1は、試料に対する融剤の配合比率を1:3にした場合でも、剥離剤の添加を間欠的に行うことにより、良好に溶融や剥離を行う方法を開示している。融剤の配合比率を低下させることにより、ガラスビード法における微量成分の分析精度を向上させることができる。
In the glass bead method, the sample and the flux are generally mixed at a ratio of 1:10, but since a large amount of the flux is mixed, the analysis accuracy of trace components becomes low. For example,
また、蛍光X線分析装置を用いた分析方法以外の分析方法として、原子吸光光度分析法や、誘導結合プラズマ質量分析法等の分析方法も知られている。 Further, as an analysis method other than the analysis method using a fluorescent X-ray analyzer, an analysis method such as an atomic absorption spectrophotometric analysis method or an inductively coupled plasma mass spectrometry method is also known.
ガラスビード法は、不均質効果を低減し、高精度な分析を行う有効な方法である。しかしながら、図8のフローチャートのように、精秤、混合、溶融等の煩雑な手順を必要とする。また、この手順を遂行するためには、攪拌、溶融を行うことができる高価なガラスビード作製装置や白金製のるつぼを準備する必要がある。またガラスビード法では試料が融剤により希釈されるために微量成分の分析精度が低下する。 The glass bead method is an effective method for reducing the inhomogeneity effect and performing highly accurate analysis. However, as shown in the flowchart of FIG. 8, complicated procedures such as precision weighing, mixing, and melting are required. Further, in order to carry out this procedure, it is necessary to prepare an expensive glass bead making device and a platinum crucible capable of stirring and melting. Further, in the glass bead method, since the sample is diluted with a flux, the analysis accuracy of trace components is lowered.
同様に、原子吸光光度分析法や、誘導結合プラズマ質量分析法による化学分析法は、事前に分析対象である試料を硝酸と塩酸の混合酸で溶解する工程や、廃液等の処理工程を含むことから煩雑である。このような化学分析法やガラスビード法のような煩雑な手法を用いて、土壌汚染調査等の現場で分析を行うのは困難である。 Similarly, the atomic absorption spectrophotometric analysis method and the chemical analysis method by inductively coupled plasma mass spectrometry include a step of dissolving the sample to be analyzed with a mixed acid of nitric acid and hydrochloric acid in advance, and a step of treating waste liquid and the like. It is complicated. It is difficult to perform on-site analysis such as soil contamination survey using such complicated methods such as chemical analysis method and glass bead method.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、不均質効果を簡便に除去できる、高精度な試料の分析方法を提供することにある。また、試料を融剤で希釈せずに、微量成分を含む全成分について、高精度の分析が可能な分析方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly accurate sample analysis method capable of easily removing the inhomogeneous effect. Another object of the present invention is to provide an analysis method capable of highly accurate analysis of all components including trace components without diluting the sample with a flux.
請求項1に記載の試料の分析方法は、採取された状態でガラス形成材料を含有する試料の少なくとも一部を直接加熱することにより、加熱された前記少なくとも一部をガラス化する工程と、前記加熱された試料を冷却する工程と、前記加熱によりガラス化された領域にX線を照射し、放出された蛍光X線の強度に基づいて、前記試料に含まれる元素を特定する工程と、を含むことを特徴とする。
The method for analyzing a sample according to
請求項2に記載の試料の分析方法は、請求項1に記載の試料の分析方法において、前記ガラス形成材料は、SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、BeF2、As2S3、SiSe2またはGeS2であることを特徴とする。
The sample analysis method according to
請求項3に記載の試料の分析方法は、請求項1または2に記載の試料の分析方法において、前記試料は土壌、岩石またはセメントであることを特徴とする。
The sample analysis method according to
請求項4に記載の試料の分析方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の試料の分析方法において、前記加熱の方法は、前記試料を電気炉に入れて加熱する方法であることを特徴とする。
The sample analysis method according to
請求項5に記載の試料の分析方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の試料の分析方法において、前記加熱の方法は、前記試料にレーザー光を照射して加熱する方法であることを特徴とする。
The sample analysis method according to
請求項6に記載の試料の分析方法は、請求項5に記載の試料の分析方法において、前記試料は、一部のみ加熱されることを特徴とする。
The sample analysis method according to
請求項7に記載の試料の分析方法は、請求項5又は6に記載の試料の分析方法において、さらに、前記試料を粉砕する工程と、前記粉砕された試料に、前記レーザー光の波長に応じた増感剤を添加する工程と、を含むことを特徴とする。
The sample analysis method according to claim 7 is the sample analysis method according to
請求項8に記載の試料の分析方法は、請求項7に記載の試料の分析方法において、前記増感剤は、カーボン又は芳香族系色素であることを特徴とする。 The sample analysis method according to claim 8 is the sample analysis method according to claim 7, wherein the sensitizer is a carbon or an aromatic dye.
本発明によれば、融剤を使用することなしに不均質効果を除去することで高精度に、かつ、簡便に試料に含まれる元素の分析を行うことができる。また試料を融剤で希釈しないために、微量成分を含む全成分について高精度の分析が可能となる。 According to the present invention, it is possible to analyze the elements contained in the sample with high accuracy and easily by removing the inhomogeneous effect without using a flux. Moreover, since the sample is not diluted with a flux, it is possible to analyze all the components including trace components with high accuracy.
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。図1は、本発明に係る試料の分析方法を表すフローチャートである。 Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing a sample analysis method according to the present invention.
まず、採取された状態でガラス形成材料を含有する試料の粉末ペレットを作成する(S101)。具体的には、例えば、採取された状態でガラス形成材料を含有する試料は、メノウ乳鉢を用いて粉砕される。粉砕された試料は、105℃の温度で1時間乾燥される。乾燥する工程の時間及び温度は、試料に応じて適宜設定される。 First, a powder pellet of a sample containing a glass-forming material is prepared in the collected state (S101). Specifically, for example, a sample containing a glass-forming material in a collected state is crushed using an agate mortar. The ground sample is dried at a temperature of 105 ° C. for 1 hour. The time and temperature of the drying step are appropriately set according to the sample.
ガラス形成材料は、具体的には、例えば、SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、BeF2、As2S3、SiSe2またはGeS2である。また、ガラス形成材料を含む試料は、具体的には、例えば、土壌、岩石、セメント、汚泥、スラグ、廃棄物等である。 Specifically, the glass forming material is, for example, SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , GeO 2 , BeF 2 , As 2 S 3 , SiSe 2 or GeS 2 . Specifically, the sample containing the glass-forming material is, for example, soil, rock, cement, sludge, slag, waste, or the like.
続いて、試料は、内径が10乃至50mmのダイスに充填され、加圧成形機に設置される。ここで、試料は、成形性を向上させる成形助剤を混合した上で、ダイスに充填されてもよい。ダイスに充填された試料は、加圧成形機によって、20乃至4000MPaの圧力で1分間乃至3分間加圧されることでペレット状に成形される。使用されるダイスの大きさ及び加圧時の圧力は、採取された試料の質量及び種類に応じて適宜設定される。 Subsequently, the sample is filled in a die having an inner diameter of 10 to 50 mm and installed in a pressure forming machine. Here, the sample may be filled in a die after being mixed with a molding aid that improves moldability. The sample filled in the die is formed into pellets by being pressurized by a pressure molding machine at a pressure of 20 to 4000 MPa for 1 to 3 minutes. The size of the die used and the pressure at the time of pressurization are appropriately set according to the mass and type of the collected sample.
続いて、採取された状態でガラス形成材料を含有する試料の少なくとも一部を直接加熱することにより、加熱された少なくとも一部をガラス化する(S102)。具体的には、例えば、ペレット状に成形された試料は、電気炉に設置され、500乃至1700℃の温度で10分間乃至10時間加熱される。ガラス形成材料を含む試料は、加熱されることによってガラス化する。加熱の温度及び時間は、採取された試料の質量及び種類に応じて適宜設定される。 Subsequently, at least a part of the heated sample is vitrified by directly heating at least a part of the sample containing the glass-forming material in the collected state (S102). Specifically, for example, the pellet-shaped sample is placed in an electric furnace and heated at a temperature of 500 to 1700 ° C. for 10 minutes to 10 hours. A sample containing a glass-forming material is vitrified by heating. The heating temperature and time are appropriately set according to the mass and type of the collected sample.
なお、加熱の方法は、試料にレーザー光を照射して加熱する方法であってもよい。具体的には、例えば、加熱の方法は、35Wの出力で炭酸ガスレーザー装置によって発生させたレーザー光を10秒間照射することで、ペレット状の試料を加熱するようにしてもよい。また、レーザー光を発生させる装置は、炭酸ガスレーザー装置に限られず、半導体レーザー装置またはYAGレーザー装置であってもよい。また、レーザー光照射により試料を加熱する場合は、S101の工程において、必要に応じて使用するレーザー光の波長に応じた増感剤を試料に添加してもよい。増感剤の例としてはカーボンや芳香族系色素である。 The heating method may be a method of irradiating the sample with laser light to heat the sample. Specifically, for example, the heating method may be to heat the pellet-shaped sample by irradiating a laser beam generated by a carbon dioxide laser device with an output of 35 W for 10 seconds. Further, the device for generating the laser light is not limited to the carbon dioxide gas laser device, and may be a semiconductor laser device or a YAG laser device. When the sample is heated by laser light irradiation, a sensitizer corresponding to the wavelength of the laser light to be used may be added to the sample as needed in the step of S101. Examples of sensitizers are carbon and aromatic pigments.
さらに、レーザー光を照射する場合には、試料は、一部のみ加熱されるようにしてもよい。具体的には、12mmの径を有する粉末ペレット状の試料に対して、5mmの照射径のレーザー光を照射することで、レーザー光が照射された領域のみを加熱するようにしてもよい。試料の一部のみを加熱するようにすることで、試料全体を加熱する場合と比較して、加熱に要するエネルギーと時間を削減することができる。レーザー光照射により試料の一部を加熱する場合は、S101の工程において、ダイスの代わりに、内径が10乃至50mmで厚みが5mm程度の大きさのアルミリング、塩ビリング又はアルミカップを用いて加圧成形してもよい。この場合、ペレットは、加圧成形機によって20乃至4000MPaの圧力で1分間乃至3分間加圧されることで成形される。なお、使用されるリングやカップの材質や大きさ、及び加圧時の圧力は、採取された試料の質量及び種類に応じて適宜設定される。 Further, when irradiating with laser light, the sample may be partially heated. Specifically, by irradiating a powder pellet-shaped sample having a diameter of 12 mm with a laser beam having an irradiation diameter of 5 mm, only the region irradiated with the laser beam may be heated. By heating only a part of the sample, the energy and time required for heating can be reduced as compared with the case of heating the entire sample. When a part of the sample is heated by laser light irradiation, in the step of S101, an aluminum ring, vinyl chloride ring or aluminum cup having an inner diameter of 10 to 50 mm and a thickness of about 5 mm is used instead of the die. It may be pressure molded. In this case, the pellets are formed by being pressurized by a pressure molding machine at a pressure of 20 to 4000 MPa for 1 to 3 minutes. The material and size of the ring or cup used, and the pressure at the time of pressurization are appropriately set according to the mass and type of the collected sample.
次に、加熱された試料を冷却する(S103)。具体的には、例えば、加熱された試料を、10分間、常温環境の下で放冷する。冷却の温度及び時間は、採取された試料の質量、種類及び加熱条件に応じて適宜設定される。 Next, the heated sample is cooled (S103). Specifically, for example, the heated sample is allowed to cool in a normal temperature environment for 10 minutes. The cooling temperature and time are appropriately set according to the mass, type and heating conditions of the collected sample.
次に、加熱によりガラス化された領域にX線を照射し、放出された蛍光X線の強度に基づいて、試料に含まれる元素の含有量を特定する(S104)。具体的には、あらかじめ含まれる元素の含有量が既知である標準試料を準備し、加熱によりガラス化する。当該ガラス化された標準試料を蛍光X線分析装置に設置し、ガラス化された領域にX線を照射し、当該X線によって発生した蛍光X線の強度を測定する。既知の含有量と、得られた蛍光X線強度と、の関係を検量線として求める。分析試料を加熱によりガラス化し、蛍光X線強度を測定する。当該分析試料における蛍光X線強度から、あらかじめ作成した検量線で表される式にあてはめ、分析試料の含有量を特定する。 Next, the region vitrified by heating is irradiated with X-rays, and the content of the elements contained in the sample is specified based on the intensity of the emitted fluorescent X-rays (S104). Specifically, a standard sample having a known content of elements contained in advance is prepared and vitrified by heating. The vitrified standard sample is placed in a fluorescent X-ray analyzer, the vitrified region is irradiated with X-rays, and the intensity of the fluorescent X-rays generated by the X-rays is measured. The relationship between the known content and the obtained fluorescent X-ray intensity is determined as a calibration curve. The analytical sample is vitrified by heating and the fluorescent X-ray intensity is measured. From the fluorescent X-ray intensity of the analytical sample, the content of the analytical sample is specified by applying it to the formula represented by the calibration curve prepared in advance.
以上のように、本発明によれば、精秤、混合の煩雑な手順や、ビードサンプラーによって試料を撹拌する工程等が不要になることにより、蛍光X線分析を行う前に行う試料の調整が、ガラスビード法よりも簡易になる。また、本発明によれば、ガラスビード法に必要な白金製のるつぼ、剥離剤や、融剤が不要となり、安価に試料の分析をすることができる。さらに、土壌汚染調査を行う場合には、試料を採取する場所が実験設備を備えた場所から遠方である場合が多いが、分析装置が簡易なものとなることにより、試料が採取された場所で分析を行うことが出来る。さらに、試料を融剤で希釈しないために、微量成分を含む全成分について高精度の分析が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prepare the sample before performing the fluorescent X-ray analysis by eliminating the complicated procedure of precision weighing and mixing and the step of stirring the sample with a bead sampler. , It is simpler than the glass bead method. Further, according to the present invention, the platinum crucible, the release agent, and the flux agent required for the glass bead method are not required, and the sample can be analyzed at low cost. Furthermore, when conducting a soil contamination survey, the place where the sample is collected is often far from the place where the experimental equipment is installed. You can analyze. Furthermore, since the sample is not diluted with a flux, it is possible to analyze all the components including trace components with high accuracy.
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記においては、試料を加熱する工程の前に、粉末ペレットを作成する実施形態について説明したが、粉末を成型せずに、粉末のままアルミナ製のるつぼやボートなどに充填し、加熱をおこなってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above, the embodiment of producing powder pellets has been described before the step of heating the sample, but the powder is not molded but is filled in an alumina crucible or a boat as it is and heated. You may do it.
粉末のまま加熱する場合は、粉末ペレットを形成するための加圧工程が含まれない。従って、粉末ペレットを作成する代わりに粉末のまま用いることによって、試料の調整がより簡易になる。 When heating as powder, the pressurization step for forming powder pellets is not included. Therefore, by using the powder as it is instead of preparing the powder pellets, the preparation of the sample becomes easier.
続いて、実験結果を用いて、本発明の効果について説明する。まず、加熱工程によって、試料がガラス化されていることを表す実験結果について説明する。図2は、S101の工程によって、堆積岩の標準試料から作成した粉末ペレットに対して、X線回折による結晶構造解析を行った結果(以下、X線回折パターン)を示す図である。また、図2は、加熱工程S102及び冷却工程S103を経た試料と、加熱工程S102及び冷却工程S103を経ていない試料に対するX線回折パターンである。また、図2の下部は、上部の一部を拡大した図である。なお、X線回折による結晶構造解析については、従来技術を用いるため説明を省略する。 Subsequently, the effect of the present invention will be described using the experimental results. First, the experimental results showing that the sample is vitrified by the heating step will be described. FIG. 2 is a diagram showing the results (hereinafter, X-ray diffraction pattern) of crystal structure analysis by X-ray diffraction on powder pellets prepared from a standard sample of sedimentary rock by the step of S101. Further, FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern for a sample that has undergone the heating step S102 and the cooling step S103 and a sample that has not undergone the heating step S102 and the cooling step S103. Further, the lower part of FIG. 2 is an enlarged view of a part of the upper part. Since the prior art is used for the crystal structure analysis by X-ray diffraction, the description thereof will be omitted.
図2に示すように、加熱工程及び冷却工程を経た試料は、ガラス化している。具体的には、加熱工程及び冷却工程を経た試料のX線回折パターンに表れたピークの数は、加熱工程及び冷却工程を経ていない試料のX線回折パターンに現れたピークの数よりも少ない。また、非晶質の試料を測定した場合におけるX線回折パターンに特徴的なブロードなハローパターンが現れている。当該事実は、特に、図2の拡大図に示された範囲において、顕著である。X線回折パターンに現れたピークは、分析対象である試料の結晶構造を表すことから、ピークの数の減少やブロード化は、分析対象である試料が非晶質化(ガラス化)したことを表す。従って、図2に示すX線回折パターンは、加熱工程及び冷却工程を経た試料がガラス化していることを示す。 As shown in FIG. 2, the sample that has undergone the heating step and the cooling step is vitrified. Specifically, the number of peaks appearing in the X-ray diffraction pattern of the sample that has undergone the heating step and the cooling step is smaller than the number of peaks that appear in the X-ray diffraction pattern of the sample that has not undergone the heating step and the cooling step. In addition, a broad halo pattern characteristic of the X-ray diffraction pattern when measuring an amorphous sample appears. This fact is particularly remarkable in the range shown in the enlarged view of FIG. Since the peaks appearing in the X-ray diffraction pattern represent the crystal structure of the sample to be analyzed, the decrease in the number of peaks and the broadening indicate that the sample to be analyzed has become amorphous (vitrified). Represent. Therefore, the X-ray diffraction pattern shown in FIG. 2 indicates that the sample that has undergone the heating step and the cooling step is vitrified.
図3は、S101の工程によって、火成岩の標準試料から作成した粉末ペレットに対するX線回折パターンである。また、図3は、加熱工程S102及び冷却工程S103を経ていない試料と、レーザー光による加熱工程S102及び冷却工程S103を経た試料と、加熱炉による加熱工程S102及び冷却工程S103を経た試料とに対するX線回折パターンである。 FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern for powder pellets prepared from a standard sample of igneous rock by the step S101. Further, FIG. 3 shows X for a sample that has not undergone the heating step S102 and the cooling step S103, a sample that has undergone the heating step S102 and the cooling step S103 by laser light, and a sample that has undergone the heating step S102 and the cooling step S103 by the heating furnace. It is a line diffraction pattern.
なお、レーザー光によって加熱される粉末ペレットは、S101の工程において、試料が粉砕され、105℃の温度の環境下で1時間乾燥された後、加圧成形機によって700MPaの圧力で1分間加圧されることで成形されている。その後、粉末ペレットは、S102の工程において、35Wの出力で発生されたレーザー光が10秒間照射されている。 The powder pellets heated by the laser beam are crushed in the step of S101, dried in an environment of a temperature of 105 ° C. for 1 hour, and then pressed by a pressure molding machine at a pressure of 700 MPa for 1 minute. It is molded by being made. After that, the powder pellet is irradiated with the laser light generated at the output of 35 W for 10 seconds in the step of S102.
また、電気炉によって加熱される粉末ペレットは、S101の工程において、試料が粉砕され、105℃の温度の環境下で1時間乾燥された後、加圧成形機によって700MPaの圧力で1分間加圧されることで成形されている。その後、S102の工程において、粉末ペレットは、電気炉の中で1200℃の温度で1時間加熱されている。 Further, the powder pellets heated by the electric furnace are crushed in the step of S101, dried for 1 hour in an environment of a temperature of 105 ° C., and then pressed by a pressure molding machine at a pressure of 700 MPa for 1 minute. It is molded by being made. Then, in the step of S102, the powder pellets are heated in an electric furnace at a temperature of 1200 ° C. for 1 hour.
図3に示す結果は、図2に示す結果と同様に、加熱工程及び冷却工程を経た試料がガラス化していることを示す。具体的には、レーザー光及び加熱炉による加熱工程及び冷却工程を経た粉末ペレットに対するX線回折パターンに表れたピークの数は、いずれも、加熱工程及び冷却工程を経ていない粉末ペレットに対するX線回折パターンに表れたピークの数よりも少ない。また、ハローパターンも現れている。 The result shown in FIG. 3 shows that the sample that has undergone the heating step and the cooling step is vitrified, similar to the result shown in FIG. Specifically, the number of peaks appearing in the X-ray diffraction pattern for the powder pellets that have undergone the heating step and the cooling step by the laser light and the heating furnace is the X-ray diffraction for the powder pellets that have not undergone the heating step and the cooling step. Less than the number of peaks appearing in the pattern. A halo pattern is also appearing.
従って、図3に示す結果は、電気炉による加熱方法とレーザー光による加熱方法のいずれを用いた場合であっても、分析対象である試料がガラス化されていることを示す。また、図3に示す結果は、堆積岩及び火成岩のようにガラス形成材料を含む試料はガラス化することが出来ることを示している。 Therefore, the result shown in FIG. 3 shows that the sample to be analyzed is vitrified regardless of whether the heating method using an electric furnace or the heating method using a laser beam is used. In addition, the results shown in FIG. 3 show that samples containing glass-forming materials such as sedimentary rocks and igneous rocks can be vitrified.
続いて、分析対象である試料がガラス化されたことによって、試料に含まれる元素を特定する分析が高精度に行われていることを示す実験結果について説明する。図4は、S104の工程において、堆積岩または火成岩の標準試料から作成した粉末ペレットに対して得られたNaの蛍光X線強度を、既知のNaの含有量に対してプロットした検量線を示す図である。それぞれの試料に対して、レーザー光による加熱工程ありの場合と、加熱工程なしの場合と、を示している。 Next, the experimental results showing that the analysis for identifying the elements contained in the sample is performed with high accuracy due to the vitrification of the sample to be analyzed will be described. FIG. 4 shows a calibration curve in which the fluorescent X-ray intensity of Na obtained for a powder pellet prepared from a standard sample of sedimentary rock or igneous rock in the step of S104 is plotted against a known Na content. Is. For each sample, the case where there is a heating step by laser light and the case where there is no heating step are shown.
図4に示す式は、それぞれ、各測定点を1次関数で近似した検量線を表す式であり、Rの2乗は、近似式の一致度の高さを表す相関係数である。検量線の相関係数は、レーザー光による加熱工程なしの場合より、加熱工程ありの場合ほうが1に近い値である。従って、加熱工程ありの場合は、検量線が表す式と測定点の差異が小さく、測定点のばらつきが少ないことから、分析精度が高いことがわかる。 The equations shown in FIG. 4 are equations representing calibration curves obtained by approximating each measurement point with a linear function, and the square of R is a correlation coefficient representing the high degree of agreement of the approximate equations. The correlation coefficient of the calibration curve is closer to 1 with the heating step than without the heating step with the laser beam. Therefore, when there is a heating step, the difference between the formula represented by the calibration curve and the measurement point is small, and the variation in the measurement point is small, so that it can be seen that the analysis accuracy is high.
また、S104の工程において、土壌試料から作成した粉末ペレットに対するNaの蛍光X線強度を測定し、それに検量線で表される式にあてはめて求めたNa含有量を図5に示す。蛍光X線分析により得られたNa含有量を、別にICP-MSにより求めた分析値2.73 mass% と比較すると、レーザー光による加熱工程がある場合の方が誤差が少なくなった。従って、加熱工程がある場合の方が分析精度が高いことが期待される。 Further, in the step of S104, the fluorescence X-ray intensity of Na with respect to the powder pellet prepared from the soil sample was measured, and the Na content obtained by applying the formula represented by the calibration curve to it is shown in FIG. Comparing the Na content obtained by fluorescent X-ray analysis with the analytical value of 2.73 mass% separately obtained by ICP-MS, the error was smaller when there was a heating step using laser light. Therefore, it is expected that the analysis accuracy will be higher when there is a heating step.
以上のように、本発明によれば、蛍光X線分析を行う前に行う試料の調整が、ガラスビード法よりも簡易でありながら、ガラス化できており、鉱物効果や粒度効果等の不均質効果を除去した高精度な分析を行うことができる。 As described above, according to the present invention, the preparation of the sample performed before performing the fluorescent X-ray analysis is simpler than the glass bead method, but can be vitrified, and the mineral effect, particle size effect, etc. are inhomogeneous. High-precision analysis can be performed with the effect removed.
また、発明者らは、粉末ペレットの一部をレーザー光で加熱した場合において、粉末ペレットの表面形状が分析結果に与える影響について検討した。具体的には、図6(a)は、堆積岩の標準試料から作成した粉末ペレットの加熱された領域における表面形状を示す図である。なお、当該粉末ペレットは、図3において示したレーザー光によって加熱される粉末ペレットと同じ条件で作成されている。 In addition, the inventors investigated the effect of the surface shape of the powder pellet on the analysis result when a part of the powder pellet was heated with a laser beam. Specifically, FIG. 6A is a diagram showing the surface shape of a powder pellet prepared from a standard sample of sedimentary rock in a heated region. The powder pellets are produced under the same conditions as the powder pellets heated by the laser beam shown in FIG.
図6(a)に示すように、粉末ペレットは、加熱された領域において、−100マイクロメートルから+400マイクロメートル程度の凹凸が形成された。 As shown in FIG. 6A, the powder pellets had irregularities of about -100 μm to +400 μm formed in the heated region.
また、図6(b)及び図6(c)は、加熱された領域内の異なる位置において、各元素の蛍光X線の強度を測定した結果を示す図である。なお、図6(b)及び図6(c)の縦軸は、正規化した強度を示し、横軸は、測定位置を示す。図6(b)及び図6(c)に示すように、粉末ペレットの表面に凹凸が形成されることにより、蛍光X線を測定する位置によって、蛍光X線の強度にばらつきが生じている。 6 (b) and 6 (c) are diagrams showing the results of measuring the fluorescent X-ray intensity of each element at different positions in the heated region. The vertical axis of FIGS. 6 (b) and 6 (c) indicates the normalized intensity, and the horizontal axis indicates the measurement position. As shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c), the unevenness is formed on the surface of the powder pellet, so that the intensity of the fluorescent X-ray varies depending on the position where the fluorescent X-ray is measured.
一方、図7は、火成岩の標準試料から作成した粉末ペレットの加熱された領域における表面形状を示す図である。なお、当該粉末ペレットは、図3において示したレーザー光によって加熱される粉末ペレットと同じ条件で作成されている。 On the other hand, FIG. 7 is a diagram showing the surface shape of the powder pellet prepared from the standard sample of igneous rock in the heated region. The powder pellets are produced under the same conditions as the powder pellets heated by the laser beam shown in FIG.
図7(a)に示すように、粉末ペレットは、加熱された領域において、−200マイクロメートルから+0マイクロメートル程度の凹凸が形成された。しかしながら、図7(a)が示す凹凸形状は、図6(a)が示す凹凸形状と比較して滑らかである。 As shown in FIG. 7A, the powder pellets had irregularities of about −200 micrometers to +0 micrometers in the heated region. However, the uneven shape shown in FIG. 7A is smoother than the uneven shape shown in FIG. 6A.
また、図7(b)及び図7(c)は、図6(b)及び図6(c)と同様に、加熱された領域内の異なる位置において、各元素の蛍光X線の強度を測定した結果を示す図である。図7(b)及び図7(c)に示すように、一部元素から発生する蛍光X線の強度はばらつきが若干大きいものの、図6(b)及び図6(c)が示す蛍光X線の強度と比較して、ばらつきが低減されている。 Further, FIGS. 7 (b) and 7 (c) measure the intensity of fluorescent X-rays of each element at different positions in the heated region, similarly to FIGS. 6 (b) and 6 (c). It is a figure which shows the result of this. As shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), the intensity of the fluorescent X-rays generated from some elements varies slightly, but the fluorescent X-rays shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c) are shown. The variability is reduced compared to the strength of.
従って、本発明は、分析対象となる試料、試料調整の条件、及び、加熱条件等を適宜選択し、表面形状の凹凸を低減することにより、ばらつきが除去された分析を行うことができる。 Therefore, according to the present invention, by appropriately selecting the sample to be analyzed, the sample preparation conditions, the heating conditions, and the like to reduce the unevenness of the surface shape, it is possible to perform the analysis in which the variation is removed.
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。フローチャートは一例であって、これに限定されるものではない。上記の実施例で示した工程と実質的に同一の工程、同一の作用効果を奏する工程または同一の目的を達成する工程で置き換えてもよい。 The present invention is not limited to the above examples, and various modifications are possible. The flowchart is an example and is not limited thereto. It may be replaced with a step that is substantially the same as the step shown in the above embodiment, a step that exhibits the same action and effect, or a step that achieves the same purpose.
Claims (4)
前記加熱された試料を冷却する工程と、
前記加熱によりガラス化された領域にX線を照射し、放出された蛍光X線の強度に基づいて、前記試料に含まれる元素を特定する工程と、
を含み、
前記試料は、土壌、岩石またはセメントであり、
前記特定する工程で特定される元素は、前記試料に含まれる前記ガラス形成材料以外の元素であり、
前記加熱の方法は、前記試料の一部のみにレーザー光を照射して加熱する方法である、
前記試料の分析方法。 By heating only a portion of the sample containing glass forming material directly taken state, a step of vitrifying a part is heated above,
The step of cooling the heated sample and
A step of irradiating the vitrified region by heating with X-rays and identifying the elements contained in the sample based on the intensity of the emitted fluorescent X-rays.
It includes,
The sample is soil, rock or cement.
The element specified in the specific step is an element other than the glass-forming material contained in the sample.
The heating method is a method of irradiating only a part of the sample with a laser beam to heat the sample.
Method for analyzing the sample.
前記粉砕された試料に、前記レーザー光の波長に応じた増感剤を添加する工程と、を含
むことを特徴とする請求項1又は2に記載の試料の分析方法。 Further, a step of crushing the sample and
The method for analyzing a sample according to claim 1 or 2 , further comprising a step of adding a sensitizer according to the wavelength of the laser beam to the pulverized sample.
料の分析方法。
The method for analyzing a sample according to claim 3 , wherein the sensitizer is a carbon or an aromatic dye.
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