蛍光X線を理解する：XRFの仕組み

作者 Damien Blondel - 2020年 4月 21日

一般にXRFと呼ばれるエネルギー分散型蛍光X線分析（EDXRF）は、材料の元素組成を測定するための高速で非破壊的な方法です。どのような仕組みでしょうか。

XRFの背後にある科学について説明し、XRFがハンドヘルド分析計でどのように機能するかを説明します。

エネルギー分散XRFの背後にある科学

X線エネルギーは、洞察に富む測定技術の基礎を形成するものです。エネルギー分散型蛍光X線は、特徴となるXRF放出エネルギーを検出することにより、物体内の金属と元素を識別します。

プロセスの詳細は次のとおりです。

基本的に、すべての元素は、原子核周囲の原子軌道に配置された一定数の電子を持っています。 X線管からの光子が、元素の原子核の最も内側の軌道から電子を放出するのに十分なエネルギーで対象物に当たると、原子は不安定になります。

安定性を取り戻すために、外側の軌道の電子は、この空いた内側の軌道に移動します。電子が外部軌道から内部軌道に遷移すると、蛍光X線と呼ばれる光子エネルギーを放出します。このエネルギー放出は、下図の通りです。

このエネルギーは、初期軌道から最終軌道への個々の電子遷移に伴うエネルギー変化によって決まります。

物体に含まれる元素の量は、その特徴を持つエネルギーで検出された信号の強度によって決まります。たとえば、鉛（Pb）が物体に含まれている場合、XRF信号は10.55 keVおよび12.61 keVで検出され、量はエネルギー（E）に対する信号強度（I）をプロットすることで決定できます。

XRFの背後にある科学を理解したところで、このテクノロジーが、人気のVanta™ シリーズのようなハンドヘルド蛍光X線分析計で、どのように機能するのか疑問に思うかもしれません。

ハンドヘルドXRFのプロセスは、4つの簡単なステップに分類できます。

最初に、分析計はX線を放出します。

X線はサンプルに当たり、蛍光を引き起こしX線を分析計に送り返させます。

検出器はエネルギースペクトルを測定します。これにより、物体に含まれる各元素と量がわかります。オリンパスXRFを使用しても、周期表の全元素を測定できないことに注意してください。一般的に、オリンパスの分析計は、元素の周期表でリンからプルトニウム（P-Pu）まで測定できます。

Olympus Axon Technology™はエネルギースペクトルを処理し、サンプルの元素組成を表示します。金属については、組成を特定のグレードに合わせます。

蛍光X線分析計が複雑な計算を行いますので、必要なときに必要な場所で、迅速かつ正確な結果を得ることに集中できます。これらの高速元素分析と合金同定の結果は幅広い目的にお使いいただけます。 XRFの一般的な用途は次のとおりです。

XRF技術の詳細については、次の蛍光X線FAQをご覧ください。