分析化学
Print ISSN : 0525-1931
69 巻, 9 号
選択された号の論文の10件中1~10を表示しています
総合論文
  • 市川 慎太郎, 松本 建速, 中村 利廣, 栗崎 敏
    原稿種別: 総合論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 427-438
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    蛍光X線法は,土器のルーチン分析に広く用いられているが,定量分析の正確さに関する研究例はほとんどない.そこで,定量分析の基盤となる試料調製及び検量線に着目し,蛍光X線法による正確な土器の化学組成分析を試みた.まず,蛍光X線の脱出深さに基づいて,定量分析に際して理想的な試料の条件を推定した.また,土器試料を用いて,非破壊直接分析,粉末ペレット及びガラスビードを調製した場合の蛍光X線強度の相対標準偏差を比較した.次に,土器の化学組成の範囲や傾向を満足する検量線を作成するために,分析成分(主成分酸化物10種類及び微量成分元素12種類)を含有する試薬数種類を混合して,10種類の検量用標準ガラスビード(試料: 融剤=1 : 10)を調製した.これらの標準で作成した検量線で,地球化学標準物質中の上記主成分及び微量成分を定量し,本法の信頼性を検証した.さらに,本法を中平遺跡から出土した縄文土器及び粘土塊の分析に応用した.併せて,同様の試料をセミ・ファンダメンタル・パラメーター法でも定量し,結果を比較した.

  • 吉井 裕, 伊豆本 幸恵, 松山 嗣史, 高村 晃大
    原稿種別: 総合論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 439-454
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    核燃料として用いられるウランは放射性物質であり,ウラン汚染のスクリーニングは放射線計測により行われることが多い.しかし,長半減期核種であり比放射能が極めて低いウランは,放射線計測よりも,原子数を対象とした検出方法で検出するほうが効果的である.このような測定法の一つに蛍光X線分析法があり,前処理等が簡便なため,スクリーニング測定に適している.本稿では,まずウランの特性や蛍光X線分析のウラン汚染スクリーニング法としての優位性を解説し,さらに,著者らがこれまでに開発してきた創傷部ウラン汚染及びウラン汚染水の蛍光X線分析によるスクリーニング法について網羅的に概説する.このうち,ウラン汚染水については,全反射蛍光X線分析法によるものである.

  • 永井 宏樹, 椎野 博, 中嶋 佳秀
    原稿種別: 総合論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 455-462
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    現場分析が可能な2種類のポータブル蛍光X線装置の開発を行った.一つは,モノクロメータ機構を搭載し,単色X線励起が可能な装置で,低バックグラウンド下での高感度な分析が可能になっている.本装置は,考古学分野や産業分野などで広く活躍しており,近年では,軽元素の分析感度を向上させた装置も開発している.もう一つの装置は,ポータブル全反射蛍光X線装置で,数ワットの小型X線管から発生する非単色X線を利用した装置でピコグラムオーダーの分析感度を有している.本装置は,環境分野や生体試料分析,原子力関連におけるウラン分析などに利用されている.本稿では,これら2種類のポータブル蛍光X線装置について概要や応用事例を紹介する.

技術論文
  • 菊田 真也, 山上 基行, 河野 浩, 堂井 真
    原稿種別: 技術論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 463-470
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    全反射蛍光X線(TXRF)分析はX線を極めて低角度で試料に入射させることで試料表面の微量元素を高感度に分析する手法である.TXRFは半導体製造工程管理に広く用いられており,Siウェーハ上の汚染評価を行うことができる.半導体デバイスの微細化,高性能化の要求から半導体製造工程は年々複雑になっており,汚染評価の重要性が高まるのに伴い,TXRF測定装置の高感度化,高機能化に向けた装置開発を行っている.本稿では,データ分析の観点からTXRF分析に機械学習を応用した取り組みについて紹介する.TXRF測定で得られた約9000個のデータを教師データとして,畳み込み層が1層,隠れ層が4層のニューラルネットワークモデルに投入し,波形プロファイルと含まれる元素,含有量の関係を学習させた.その後,波形プロファイルのみを投入することで含まれる元素と含有量を推定させた.その結果,短時間測定において従来のピークフィットによる手法では見逃していた元素を検出することができ,長時間測定と同等の結果が得られた.本稿ではTXRFにおける機械学習による高感度化の可能性について論じた.

  • 米田 哲弥, 大森 崇史, 佐藤 賢治, 小林 美佐子, 田中 秀明, 柳田 昌宏
    原稿種別: 技術論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 471-479
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    リチウムイオン電池(Lithium-ion battery, LIB)の開発過程ではLIBの各構成要素の反応機構や劣化原因の解明のため,様々な状態分析手法が用いられている.著者らは実験室でのLIB用正極活物質の状態分析の実現を目的に,新たな波長分散型蛍光X線分析装置を開発した.本装置は走査機構を搭載せず,約6 keVから8 keVまでのエネルギー領域の蛍光X線スペクトルを高精度に取得することができる.ピークエネルギーの同定精度は0.1 eVを有し,価数の異なるマンガン酸化物において,Mn Kβ1,3線のわずかなピークエネルギーの違いを高い再現性でとらえることを確認した.さらに,LIB用正極活物質として代表的な三元系活物質Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2を対象に,その充放電過程における遷移元素成分の状態変化について評価し,Niの変化がCoの変化より大きいことを確認した.

  • 西脇 芳典, 石井 健太郎
    原稿種別: 技術論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 481-485
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    微細試料の非破壊・微量元素分析ができる放射光蛍光X線分析(SR-XRF)は,これからの科学捜査にとって極めて重要な分析法である.自動車塗膜片は特徴的な層構造を持ち,科学捜査における代表的な微細試料の一つである.自動車塗膜の各層厚は数十μmオーダーであるため,実験室系の蛍光X線装置を用いて各層ごとの微量元素を検出するのは困難である.本研究では層構造評価を目的として5 μmの放射光X線を用いた蛍光X線分析による自動車塗膜片の一次元イメージングを行った.その結果,従来のSEM-EDS分析では識別できないサンプルであっても,本法により層構造を明瞭化してスペクトルを比較することで,高精度な識別が可能であることがわかった.

  • 萩原 健太, 小池 裕也, 中村 利廣
    原稿種別: 技術論文
    2020 年 69 巻 9 号 p. 487-495
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    野外で実施可能な試料調製法及び正確な定量値が得られるハンドヘルド蛍光X線分析手法を開発し,オンサイト土壌重金属定量に適用した.土壌試料は錠剤つぶしとガラス棒で粗粉砕し,円柱状プラスチック容器に密に詰め,上面をポリエステル薄膜で覆った.これをアクリル製ジグに固定し,試料上面をハンドヘルド蛍光X線分析装置で測定した.Cr, As, Se, Cd, Pbの定量値は屈折率式携帯型土壌水分計で測定した含水率から補正を行った.粒状の模擬汚染土壌を用い定量性を確認したところ,粗粉砕を行うことで分析成分に偏りがある試料でも正確な定量値を得ることができた.また,土壌試料に水分が含まれると重金属の定量値は低下する傾向がみられたが,含水率から重金属の定量補正が可能であった.開発した分析手法は複雑な操作や電源が不要なため,野外でのオンサイト分析にも応用可能である.

アナリティカルレポート
  • 阿部 善也, 扇谷 依李, 日髙 遥香, 海老澤 美佳, 中井 泉, 高橋 寿光, 河合 望, 近藤 二郎
    原稿種別: アナリティカルレポート
    2020 年 69 巻 9 号 p. 497-504
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    To investigate the chemical compositional features of pigments used in archaeological mural paintings and paintings of art, this paper proposes a semi-quantitative analytical method involving the X-ray fluorescence spectrum obtained by nondestructive and on-site analysis. The method calculates the abundance of elements as weight per unit of area (g·cm−2) based on the peak intensity detected on the XRF spectrum. To verify the utility of the method proposed in actual application to cultural heritage and art, we carried out nondestructive and onsite X-ray fluorescence analysis of mural paintings of the tomb of Khonsuemheb at al-Khokha Area, in Egypt using a portable X-ray fluorescence spectrometer. Our method revealed the commonality of locality of raw materials used for two different colors of earth pigments, red ocher and yellow ocher. We have confirmed that bronze (Cu-Sn alloy) of similar composition was recycled as a raw material for two synthetic pigments containing Cu, Egyptian Blue and Egyptian Green.

  • 上田 智也, 江南 和幸, 藤原 学
    原稿種別: アナリティカルレポート
    2020 年 69 巻 9 号 p. 505-513
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    For the four paintings in the first volume of the Nara-ehon “Taketori Monogatari”, made in the early Edo period (1661-1681), point and two-dimensional analyses were carried out with an X-ray analytical microscope at room temperature under atmospheric conditions. The fluorescent X-ray spectrum of the washi used confirmed the presence of small amounts of Si, P, S and K, and it was very similar to that of a Torinoko-gami that was quite expensive but common in Japan of the Edo era. By point analyses of the four paintings, various pigments, such as vermillion (HgS), minium (Pb3O4), marachite (Cu2CO3(OH)2), azurite (Cu3(CO3)2(OH)2), chalk (CaCO3), gold and silver, were found to be used. The point analyses were performed on the eight gray-blue areas in the four paintings. In all parts Co was detected together with Si, Fe and As. These results suggest that a cobalt ore with a high probability of smalt was selected for coloring gray-blue. There are three types of blue colorants in the fourth painting: azurite, indigo as a dye and the cobalt ore. It was confirmed that the production period of the Nara-ehon “Taketori Monogatari” was in the early Edo period consistent with its appraisal.

  • 大柿 真毅, 泉山 優樹, 深井 隆行
    原稿種別: アナリティカルレポート
    2020 年 69 巻 9 号 p. 515-520
    発行日: 2020/09/05
    公開日: 2020/11/11
    ジャーナル フリー

    X-ray fluorescence spectrometry (XRF) is one of the methods to measure the plating thickness. It is widely used for the quality control of plating, because it can measure the film thickness of multilayer plating and the composition of alloy layers with nondestructive and contactless method. Thus, XRF thickness analyzers are available today. Printed circuit boards (PCBs) are one of the targets of an XRF thickness analyzer. The common structure of PCBs is Cu/Ni/Au, the Ni and Au double layer plating on a Cu circuit layer. Recently, electroless nickel plating is used widely instead of electric nickel plating because of various requests from electric product manufacturers. The electroless nickel is an alloy of nickel and phosphorus, and the phosphorus concentration is important for plating quality control. However it was difficult for XRF thickness analyzers to measure the nickel layer thickness and the phosphorus concentration without removing gold plating. We have newly developed a correction method for simultaneous measurement of the respective Ni and Au layers thickness and the phosphorus concentration using XRF. We report on the latest cases of measuring the plating layer thickness and the phosphorus concentration of PCBs with our new developed method.

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