EDXRFとは?

EDXRF(エネルギー分散型蛍光X線分析)は、ppmレベルの低濃度から高濃度まで、さまざまなマトリックスに含まれる元素を、迅速かつ非破壊で定性・定量分析できる技術です。XRF(蛍光X線分析)の一手法であるEDXRFは、元素組成の把握において、高速で信頼性が高く、コストパフォーマンスにも優れたソリューションを提供します。対応できる試料は多岐にわたり、固体、金属、ポリマー、粉体、ペースト、コーティング、薄膜など、幅広い用途に活用されています。研究開発や製造現場での品質管理、スクリーニング分析など、さまざまなシーンの元素分析に使用されています。また、X線の分光機構が必要なWDXRF(波長分散型XRF)と異なり、EDXRFは装置がコンパクトで、省スペース設計のため、ラボや検査施設への導入も容易です。

リガクのXRFは、工業や製造現場での品質保証、研究開発、農業、鉱業など、さまざまな分野で幅広く活用されています。EDXRFを設計、製造を担当するアプライド・リガク・テクノロジーズは、先進的で高品質なEDXRF装置を提供し、リガクの革新的な技術と長年のX線分析装置の実績に基づいた、ユーザー中心のソリューションとサポートをお届けしています。

EDXRFの特長をまとめると以下の通りです。

  • 広範な元素分析範囲:ナトリウムからウランまで、幅広い元素を非破壊で分析できます。
  • 多様な試料に対応:固体、液体、粉体など、さまざまな試料に対応し、前処理も簡単です。
  • 優れたコストパフォーマンス:装置は使いやすく、導入・運用コストを低く抑えられます。
  • 幅広い用途:工場での品質保証や研究開発、材料評価など、多くの分野で活用されています。

EDXRFは、他の元素分析技術と比べて扱いやすく、費用対効果に優れたソリューションとして、多くの産業で導入が進んでいます。


EDXRFの仕組み

XRFは、試料にX線を照射して光電効果を引き起こし、試料内の元素から発生する特性X線(蛍光X線)を検出・分析する技術です。X線は可視光や紫外線と同様に電磁スペクトルの一部ですが、より高いエネルギーを持ち、物質を透過する特性があります。EDXRFは、試料から放出された蛍光X線を検出器でとらえ、そのエネルギーごとに分離(エネルギー分散)してスペクトルを取得します。このスペクトルにより、試料中に含まれる元素の種類(定性)とその含有率(定量)を迅速かつ非破壊で評価することが可能です。

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リガクのEDXRFは、広範囲のエネルギー範囲の元素を測定します。下図は蛍光X線発生の過程を示します。入射X線が試料中の原子に照射されることで、原子内の内殻電子が弾き飛ばされます。空になった内殻を埋めるために、外側の軌道から電子が移動し、その際に余剰エネルギーがX線(蛍光X線)として放出されます。放出された蛍光X線は、元素ごとに固有のエネルギーを持っているため、検出器がそのエネルギーを検出・計測することで、試料に含まれる元素の種類(定性)および量(定量)を正確に把握することができます。

 

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電子が外殻から内殻に遷移する際に放出されるX線は、それぞれ特定のエネルギーを持ち、これがスペクトル上にピークとして現れます。各元素は固有のエネルギー差を持っているため、これらの遷移によって生じるX線(遷移線)は、元素ごとに異なるエネルギー位置にピークを形成し、そのスペクトルから元素の識別が可能になります。

 

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EDXRF技術の進化

XRFは、長年にわたり、さまざまな材料に含まれる元素を測定するための、信頼性の高い分析手法として活用されてきました。X線源、光学系、検出器といった要素技術の継続的な進歩や革新的なブレークスルーにより、XRFはより高度な定量分析を可能にする技術へと進化しています。

1950年代半ばには、最初の市販の波長分散型蛍光X線(WDXRF)装置が登場し、1970年代初頭にはエネルギー分散型蛍光X線(EDXRF)装置が開発されました。こうした技術の発展を後押ししたのが、手頃な価格で高性能なパーソナルコンピュータ(PC)の普及です。1980年代半ばにはPCが業界標準のプラットフォームとして広く利用されるようになり、XRF技術はより身近で使いやすいものとなりました。これにより、XRFは従来の原子吸光分析(AA)や誘導結合プラズマ発光分析(ICP)などに代わる、コスト効率に優れた多用途な元素分析技術として広く普及していきました。

現在では、EDXRFはさらなる技術革新により、より高い分析感度と操作性を実現しています。これにより、XRF全体の技術レベルを押し上げる存在となっており、さまざまな産業分野に新たな価値を提供しています。

 

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蛍光X線分析法の詳細

1928年にGlockerとSchreiberによって蛍光X線を励起する一次X線ビームが提案されて以来、蛍光X線スペクトロスコピー装置、ソフトウェア、サンプル前処理に関する広範な知識が蓄積されてきました。以下のリンクでは、蛍光X線の実用的な使用方法について詳しく説明しています:

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