蛍光X線分析（XRF）とは？

XRFは、材料の元素組成を特定するために用いられる非破壊分析技術です。XRF分析装置は、一次X線源で励起された試料から放出される蛍光X線（二次X線）を測定し、試料の化学組成を特定します。試料に含まれる各元素は、その元素固有の蛍光X線を生成します。そのため、XRF分光法は材料組成の定性・定量分析に優れた技術です。

蛍光X線が発生する仕組み

すべてのXRF装置は、主に2つの要素、すなわちX線源（通常はX線管）と検出器で構成されています。X線源から一次X線が生成され、試料の表面に照射されます。X線ビームを調整するため、フィルターを通す場合もあります。ビームが試料中の原子に当たると、原子は二次X線を発生させ、検出器がこれを収集して処理します。 

試料中の原子が放出したX線は、検出器で収集され、分析装置で処理されます。その結果、X線の強度ピークとエネルギーを示すスペクトルが得られます。ピークのエネルギーから元素を特定し、ピーク面積（または強度）から試料中の含有量を把握できます。

分析装置はこの情報を使い、試料の元素組成を算出します。 

スタートボタンまたはトリガーを押してから分析結果を得るまでの時間は、最短で2秒、場合によっては数分です。 

所要時間は、使用する装置、測定対象となる元素の範囲、および各元素の濃度によって異なります。

放出されるX線のエネルギーは元素ごとに固有です。つまり、XRFは測定試料に関する定性情報を提供します。一方で、XRFは定量分析にも使える技術です。

分析中、試料内の原子には何が起こるのでしょうか？

安定した原子は、原子核とその周囲を回る電子で構成されています。電子はエネルギー準位、つまり電子殻（K、L、M、N殻）に配置され、各準位に入る電子の数は異なります。 

高エネルギーの一次X線が原子に当たると、原子の平衡状態が乱れます。低いエネルギー準位から電子が弾き出されて空孔が生じ、原子は不安定になります。 

原子が安定状態に戻るため、高いエネルギー準位の電子がその空孔に移ります。電子が準位間を移動する際に放出される余剰エネルギーは、二次X線として放出されます。

さまざまな産業でXRFはどのように使われていますか？

ハンドヘルドXRF分析装置は、合金の特定、トランプ元素の検出、地球化学データの取得、貴金属の分析、コーティング重量やめっき厚さの測定に使われ、材料が化学仕様を満たしているか確認できます。

• 石油・ガス — 配管の材料確認（PMI）に使用します。流動加速腐食や硫化物腐食が懸念される場合に重要です
• 金属加工 — 非破壊で元素を分析し、誤った金属や規格外の金属・合金が製造工程に混入するのを防ぎます
• 自動車・航空宇宙 — 金属部品やコーティングの受入検査と品質管理に使います
• スクラップ金属リサイクル — スクラップを迅速かつ正確に選別し、作業効率と収益性の向上に役立てます
• 貴金属リサイクル — 貴金属の種類を正確に特定し、有害金属がリサイクル工程に混入するのを防ぎます
• 鉱業・探査 — 経済性の高い資源を迅速に特定し、回収します
• 建設・環境エンジニアリング — リスク評価のスクリーニング、危険区域のモデル化、修復工事の品質管理に活用します

XRFは安全ですか？

分析中、X線管に電力が供給されると、分析装置から指向性の放射線ビームが照射されます。放射線被ばくを適用される線量限度より十分低く保つため、合理的な対策を講じてください。被ばくを最小限に抑える要素は、時間、距離、遮へいの3つです。

携帯型またはハンドヘルドXRF分析装置からの放射線は、一般的な歯科・医療用X線検査の被ばくに似ていますが、装置を必ず試料に向け、人や身体の部位には絶対に向けないよう注意してください。安全に使用するための7つのポイントを紹介します。

1. 使用者に放射線安全教育を実施する
2. 主ビーム（X線照射中）ランプが点灯しているときは、装置を自分や他人に向けない
3. 分析中に試料を手で持たない
4. 主ビーム表示ランプに注意する
5. 責任を持って取り扱い、使用する
6. 安全に保管し、地域の保管要件に従う
7. 放射線安全上の緊急事態が発生した場合は、放射線安全管理者と分析装置の供給元に連絡する

専門的なX線機器はどこで購入できますか？

当社は、X-MET8000シリーズのハンドヘルド材料分析装置や、Hitachi High-Tech製の卓上型めっき厚さ測定装置X-Strata920など、X線機器を専門に取り扱っています。