JPH0283431A - 蛍光ｘ線分析用試料調製方法ならびにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分舒） 本発明は白金るつぼで粉末試料を融解し、ガラスビード
を作成する蛍光Ｘ線分析用試料調整方法ならびにその装
置に関するものである。

（従来の技術） 従来、蛍光Ｘ線分析用試料調整のためのガラスビードの
作成方法としては、試料重量１に対し７〜１０倍量の四
はう酸ナトリウム又は四はう酸リチウムの融解剤を、ま
た剥離促進剤を用いる場合は臭化ナトリウム、臭化カリ
ウム、臭素酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、よう化ナト
リウム等のいずれかを最適量はかり取り、これらを白金
るつぼに投入してかきまぜた後、電気炉又は高周波誘導
炉で加熱融解してガラスビードを作成していた。

加熱温度は融解剤に四はう酸ナトリウムを使用した場合
は概ね１０００〜１０５０℃の間の一定温度で、また四
はう酸リチウムを使用した場合は１０５０〜１１００℃
の間の一定温度であり、加熱時間は電気炉の場合８〜２
０分間、高周波誘導炉の場合３〜５分間、それぞれ融解
物をかくはんしながら加熱していた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この方法では試料に金属状の元素が存在すると
白金るつぼと金属が反応して白金合金を生成し、白金る
つぼを損傷するとともにガラスビードの白金るつぼ接触
面が平滑でなくなり、蛍光Ｘ線分析装置による分析精度
が悪化するなどの欠点がある。

近年、上記問題点を解決するために、試料に金属状元素
が存在する場合に有効な方法が特開昭５３−６９０９６
号公報に蛍光Ｘ線分析試料の調整方法として提案されて
いる。この方法は試料を磁製器に入れ、加熱炉で９００
℃程度の温度で焼成した後白金るつぼに移し、融解剤と
混合して再度加熱炉で加熱して融解する方法である。こ
の方法は、磁製皿内における焼成が大気雰囲気による金
属の酸化反応であるため１５〜３０分間もの長時間を要
し、また試料を白金るつぼに移す場合に一部の試料が磁
製器に固着して分析精度が悪化する欠点があり、未だ満
足すべきものではない。

また、この欠点を改善する方法として特開昭５７−５４
８４６号公報には蛍光Ｘ線分析用試料調整方法が提案さ
れている。この方法は、白金るつぼの底部に可燃性の繊
維物質を敷き、その上に試料を乗せ、仮焼後に融解剤を
入れて加熱融解し、ガラスビードを作成する方法である
。しかし、この方法も試料に金属状の元素が多量に存在
すると白金るつぼの損傷が免れず、また操作も繁雑な欠
点がある。

本発明は、試料に金属状の元素が多量に存在する場合で
も白金るつぼの損傷を全く生ぜず、精度良く分析できる
ガラスビードを短時間で作成する方法ならびにその自動
作成装置を提供する。

（課題を解決するための手段） 本発明の方法は、白金るつぼで粉末試料を融解しガラス
ビードを作成する蛍光Ｘ線分析用試料調整方法において
、試料、融解剤の他に酸化剤としてＶｉＯｓ＋　　Ｎａ
Ｃ１Ｏｓ、　ＫＩＯｓ、　ＫＣＪＺ　Ｏｓのいずれかを
試料重量１に対し０．５〜１の範囲で添加すること、白
金るつぼへの投入に際しては、まず融解剤使用量の４０
〜７０％を投入し、以下、試料、酸化剤、残りの融解剤
の順に、もしくは酸化剤、試料、残りの融解剤の順に投
入し、最後に剥離剤を添加すること、および、白金るつ
ぼ中内容物をまず酸化温度域の８００〜９００℃で５〜
１５分間保持して酸化し、次いで融解温度域の１０５０
〜１２００℃で３〜１０分間保持して融解し、ガラスビ
ードを作成することを特徴とする蛍光Ｘ線分析用試料調
整方法であり、本発明の装置は、白金るつぼで粉末試料
を融解しガラスビードを作成する蛍光Ｘ線分析用試料調
整装置において、白金るつぼ上部の鍔で白金るつぼを複
数個保持するよう円周方向に複数個開孔し、水平方向に
回動自在であるとともに垂直方向に上下動する白金るつ
ぼ用ターンテーブルと、このターンテーブルの白金るつ
ぼが円周方向に回動する軌道の下に位置する天秤と、下
部にそれぞれ切出し装置を付属し、それぞれの切出し位
置を天秤台中心に調整可能なり動式融解剤ホッパーおよ
び酸化剤ホッパーと、上記白金るつぼ用ターンテーブル
に隣接し、複数の試料容器を円周方向に収納し、水平方
向に回動自在の試料容器用ターンテーブルと、上記両タ
ーンテーブル間に位置して試料容器をつかみ白金るつぼ
用ターンテーブル上の白金るつぼに試料容器中の試料を
転回して投入し、投入後空の試料容器を試料容器用ター
ンテーブルの元の位置に戻す試料投入用アームと、上記
白金るつぼ用ターンテーブルの白金るつぼが円周方向に
回動する軌道の上に排出位置を有する剥離剤溶液自動ビ
ューレットと、白金るつぼ加熱用の高周波誘導炉と、加
熱後の白金るつぼを空冷するための冷却台と、上記白金
るつぼ用ターンテーブル、高周波誘導炉および冷却台の
間に位置し、白金るつぼ用ターンテーブル上の白金るつ
ぼをつかみ高周波誘導炉にセットし、加熱後高周波誘導
炉の白金るつぼをつかみ冷却台にセットし、冷却後冷却
台上の白金るつぼをつかみ白金るつぼ用ターンテーブル
に戻す白金るつぼ移動用アームと、上記白金るつぼ用タ
ーンテーブルに隣接する、作成したガラスビードを複数
個保管するガラスビード保管用ターンテーブルと、上記
白金るつぼ用ターンテーブルとガラスビード保管用ター
ンテーブル間に位置して白金るつぼ中のガラスビードを
空気負圧方式で吸引吸着して取り出し、ガラスビード保
管用ターンテーブルに白金るつぼ接触面を下にして置く
ためのガラスビード取出し用アームと、上記一連の操作
を順次行う制御装置とからなることを特徴とする蛍光Ｘ
線分析用試料調整装置である。

（作用、実施例） 分析試料の種類は焼結鉱、焼結原料、鉄鉱石、高炉スラ
グ、転炉スラグ、転炉装入前溶銑処理スラグ、降下ばい
塵、スケール、珪石、石灰石、蛍石、連鋳パウダー、高
炉灰等である°が、これらの試料には金属状の鉄を最大
２５％含むものかある。従来の方法では、これら金属状
の元素が試料中に多量に存在すると金属状元素が酸化し
きれず、白金るつぼと金属との白金合金の生成を避は得
ないことにかんがみ、試料に酸化剤を加え、金属元素の
酸化を促進することとした。

酸化剤としてＮａＣ１０３、Ｋ１０３、にＣｎ０３、Ｖ
２Ｏ５、ＣａＯ２を選び、それぞれの金属鉄の酸化能力
を調査した結果、第２図に示す結果から、酸化剤として
はＮａＣ１Ｏｓ、にＩＯ，、にＣ１Ｏｓ、Ｖ２Ｏ１１を
用いることとし、酸化反応時間は５〜１５分間とする。

さらに、第３図の結果から、酸化反応を行わせる温度を
８００〜９００℃の範囲とし、酸化剤添加量を試料重量
１に対し０．５〜１の範囲とする。酸化反応時間につい
ては、上記範囲より短かい場合は金属鉄の酸化が十分性
われず、一方長くしてもすでに金属鉄の酸化はほぼ完了
しており時間が無駄となる。酸化温度については、上記
範囲より低い場合は金属鉄の酸化が十分性われず、高い
場合は金属鉄の酸化反応と同時に金属鉄と白金るつぼが
反応して白金るつぼの損傷が認められる。酸化剤添放置
については、上記範囲より少ない場合は金属鉄の酸化が
十分性われず、多い場合は酸化剤が無駄に消費される。

次に、上記酸化剤使用条件のもとで試料を溶融しガラス
ビードを作成するとき白金るつぼの損傷を皆無とする白
金るつぼへの融解剤、酸化剤、試料、剥離剤の没入順序
は、まず融解剤使用量の４０〜７０％を投入し、以下、
試料、酸化剤、残りの融解剤の順に、もしくは酸化剤、
試料、残りの融解剤の順に投入し、最後に剥離剤を添加
するという順序である。第１表に示すように、上記の順
序でガラスビードを作成する゛と白金るつぼの損傷は皆
無となり、作成したガラスビードは試料と融解剤との反
応も十分性われ均質なものであった。

これに対し、通常行われる方法、すなわち白金るつぼ内
容物を昇温する前にかきまぜる方法では白金るつぼの損
傷が認められる。酸化剤を用いても白金るつぼ内でかき
まぜると白金るつぼと試料が直接接触する部分が生じ、
白金るつぼのその部分が金属鉄と反応して合金を生成す
る。一方、本発明の方法によれば第１図に示すように酸
化反応時間中試料と白金るつぼが直接接触する機会がほ
とんどないことから合金生成がない。

さらに、白金るつぼに最初に投入する融解剤使用量が上
記の範囲より少ない場合は白金るつぼの損傷が認められ
、また作成したガラスビードは試料と融解剤との反応が
不十分で不均質なものであり、一方上記範囲より多い場
合は白金るつぼの損傷はないが、作成したガラスビード
が不均質である。

（注）ガラスビード作成条件 ・使用試料等（ガラスビード作成１ヶ当り）試　料；溶
銑処理スラグ （金属軟鉄２５％含有）　０．７ｇ 融解剤；　ＬｉＢ４Ｏ７７，０ｇ 酸化剤、　ｖ２ｏ、　　　０．７ｇ 剥離剤；　ＮａＩ　　　Ｏ，１ｇ ・酸化反応 酸化温度；９００℃ 酸化時間；　１０分 ・融解反応 融解温度；　１１００℃ 融解時間：１０分 第４図は本発明装置の一実施例を示す。

試料容器用ターンテーブル１は円周に沿って試料を入れ
る試料容器２を複数個積載でき、水平方向に回動自在、
すなわち時計方向、反時計方向に回転できる。

白金るつぼ用ターンテーブル３は円周方向に複数個開孔
されており、この間孔部に白金るつぼ４才斗 がその上部の鍔５によって保寺されている。この白金る
つぼ用ターンテーブル３は水平方向に回動自在、すなわ
ち時計方向、反時計方向に回転でき、又垂直方向にも上
下できる。

試料投入用アーム６は先端にチャッキング機構７と転回
機構８を有し、試料容器用ターンテーブル１の定位置の
試料容器２をつかみ、白金るつぼ用ターンテーブル３の
定位置にある白金るつぼ４上に移動し、転回して試料容
器２中の試料を白金るつぼ４に投入したあと、転回をも
どし元の位置に８勤して試料容器用ターンテーブル１上
に試料容器２をもどすようになっている。

融解剤ホッパー９、酸化剤ホッパー１０はそれぞれ下部
に融解剤切出し装置１１、酸化剤切出し装置１２を有し
、両ホッパーの支持台１３が水平方向に移動して融解剤
、酸化剤の切出しを所定の位置で行えるようになってい
る。

白金るつぼ用ターンテーブル３の下部には天秤１４が設
置されており、白金るつぼ用ターンテーブル３が垂直方
向に下降すると白金るつぼ４の底面が天秤１４の天秤台
１５の上に載り、白金るつぼ４の重量が秤量できる構成
になっている。

剥離剤溶液自動ビューレット１６はその溶液滴下位置１
７が白金るつぼ用ターンテーブル３上の定位置の白金る
つぼ４の上にあり、白金るつぼ４中にその溶液を滴下で
きる。

白金るつぼ８勧用アーム１８は先端にチャッキング機構
工９を有し、アーム軸が垂直方向に上下し、またアーム
が水平方向に旋回する構成になっており、白金るつぼ用
ターンテーブル３上の定位置の白金るつぼ４をつかみ、
高周波誘導炉２０の試料セット位置２１にセットし、融
解終了後、試料セット位置２１にある白金るつぼをつか
み、試料冷却台２２にセットし、冷却終了後、試料冷却
台２２上の白金るつぼをつかみ、白金るつぼ用ターンテ
ーブル３上の定位置にセットできる。

高周波誘導炉２０は付加電流の調整により試料の加熱温
度を制御でき、同時に通常の白金るつぼの揺動機構を有
する構成になフており、また試料冷却台２２は白金るつ
ぼの外表面下部に圧空を吹きつける構成になっている。

ガラスビード取出し用アーム２３は先端に空気負圧方式
による吸着装置２４を有し、垂直方向に上下し、またア
ームが水平方向に移動する構成になっており、白金るつ
ぼターンテーブル３上の定位置にある白金るつぼ中のガ
ラスビードを吸着装置２４が降下して吸着し、吸着後吸
着装置２４が上昇し、アームがガラスビード保管用ター
ンテーブル２５上の定位置に移動し、吸着装置２４が降
下してガラスビードをセットする。ガラスビードを廃棄
する場合は、廃棄口２６上に移動し廃棄する。

ガラスビード保管用ターンテーブル２５は円周に沿って
ガラスビードを複数個積載でき、水平方向に回動自在、
すなわち時計方向、反時計方向に回転できる。

次に、本装置の一連の操作を順次行わせる制御装置を説
明する。

まず、１個ないし複数個（本実施例では３６個）の試料
を試料容器用ターンテーブル１上の試料容器２内に投入
し、１個ないし複数個（本実施例では１２個）の白金る
つぼ４を白金るつぼ用ターンテーブル３にセットする。

この状態から起動スイッチをオンしてガラスビード作成
工程に入る。

白金るつぼ用ターンテーブル３が使用予定の白金るつぼ
を天秤台１５上にセットできる位置まで水平方向に回転
し、その後降下して白金るつぼを天秤台１５上にセット
する。白金るつぼの重量の秤量完了後、融解剤切出し装
置１１が駆動して、融解剤を設定量白金るつぼに切出す
とともに実重量を記憶する。

次に白金るつぼ用ターンテーブル３が上記白金るつぼに
試料を投入できる位置まで水平方向に回転し、次いで試
料投入用アーム６が駆動して所定の試料容器２をつかみ
、上記の白金るつぼに試料を没入し、投入完了後試料容
器を元の位置にもどす。次に白金るつぼ用ターンテーブ
ル３が、上記の白金るつぼが天秤台１５の位置にくる迄
水平方向に回転し、その後降下して白金るつぼを天秤台
１５にセットし、試料重量を秤量、記憶する。

試料重量を秤量後、支持台１３が移動し、酸化剤切出し
装置１２が駆動して、酸化剤を先に秤量した試料重量の
設定倍率の重量だけ投入する。

酸化剤没入後、支持台１３が移動し、その後融解剤切出
し装置１１が駆動して、試料重量の設定倍率の融解剤重
量から先に投入した融解剤重量を差引いた重量だけ投入
する。

なお、上記の試料と酸化剤の白金るつぼへの投入の順序
については、酸化剤を先に投入し、その後試料を投入す
ることも可能になっている。この場合、酸化剤の投入量
は、試料重量とは無関係に設定量を投入するようになっ
ている。

融解剤切出し完了後、白金るつぼ用ターンテーブル３が
垂直方向に上昇し、次いで上記白金るつぼが剥離剤溶液
滴下位置にくる迄水平方向に回転する０次に剥離剤溶液
自動ビューレット１６が駆動し、剥離剤溶液を所定量上
記白金るつぼ内に滴下する。

滴下完了後、白金るつぼ用ターンテーブル３が上記の白
金るつぼを白金るつぼ移動用アーム１８が操作できる位
置まで水平方向に回転する０次いで白金るつぼ６動用ア
ーム１８が駆動して上記白金るつぼをつかみ、高周波誘
導炉２０の試料セット位置２１にセットする。

白金るつぼセット後、高周波誘導炉２０が駆動し、白金
るつぼ内容物をまず８ｏｏ〜９００ｔの間の所定の温度
で５〜１５分間の間の所定の時間保持し、次いで通常の
融解温度の１０５０〜１２ＱＯｔの間の所定の温度で通
常の保持時間の３〜１０分間の所定の時間保持して融解
する。

融解完了後、白金るつぼ移動用アーム１８が駆動して、
試料セット位置２１上にある白金るつぼをつかみ、試料
冷却台２２上にセットする。白金るつぼがセットされた
後、試料冷却台２２に配管されている圧空バイブのノズ
ルから圧空が白金るつぼ外表面下部に吹きつけられ、白
金るつぼを冷却する。

冷却完了後、白金るつぼ移動用アーム１８が駆動して試
料冷却台２２上の白金るつぼをつかみ、白金るつぼ用タ
ーンテーブル３の所定の位置にセットする。セット完了
後、白金るつぼ用ターンテーブル３が上記白金るつぼを
ガラスビード取出し用アーム２３が操作できる位置まで
水平方向に回転する０次いでガラスビード取出し用アー
ム２３が駆動し、吸着装置２４が上記白金るつぼ内に降
下し、ガラスビードを吸着する。吸着後、吸着装置２４
が上昇し、次いでガラスビード取出し用アーム２３が水
平方向に移動し、ガラスビード保管用ターンテーブル２
５の所定の位置に吸着装置２４が降下してガラスビード
をセットする。

ガラスビードをセットした後、ガラスビード保管用ター
ンテーブル２５が水平方向に回転し、次のガラスビード
セットに備える。

以上の一連の操作でガラスビードを作成するが、白金る
つぼ内の洗浄を要する場合は上記の操作に準じ以下の工
程で行われる。

まず、白金るつぼ内に融解剤を所定量切出し、その後剥
離剤溶液を滴下する。この白金るつぼを高周波誘導炉に
セットし、所定の温度で所定時間保持して融解し、冷却
する。このガラスビードは廃棄口２６に廃棄される。

上記白金るつぼの洗浄は、試料のガラスビード作成毎、
あるいは複数の白金るつぼと連続して行うこともできる
。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば試料に金属状の元素
が多量に存在する場合でも白金るつぼの損傷を全く生ぜ
ず、精度良く分析できるガラスビードを自動的に短時間
で作成するという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による試料の酸化状況を示す図、 第２図（ａ）　、　（ｂ）は各種酸化剤の金属鉄の酸化
能力および最適酸化反応時間調査結果の一例を示す図、 第３図（ａ）〜（ｄ）は最適酸化反応温度および最適酸
化剤添加量調査結果の一例を示す図であり、白金るつぼ
への試料等の投入条件は融解剤３．５ｇ＋試料０．７ｇ
＋酸化剤０．７ｇ＋融解剤３．５ｇであり、第４図は本
発明の装置の一実施例を示す平面図である。 Ａ・・・融解剤、Ｂ・・・酸化剤、Ｃ・・・試料、Ｄ・
・・残りの融解剤、Ｅ・・・剥離剤、１・・・試料容器
用ターンテーブル、２・・・試料容器、３・・・白金る
つぼ用ターンテーブル、４・・・白金るつぼ、５・・・
鍔、６・・・試料投入用アーム、７・・・チャッキング
機構、８・・・転回機構、９・・・融解剤ホッパー　１
０・・・酸化剤ホッパー　１１・・・融解剤切出し装置
、１２・・・酸化剤切出し装置、１３・・・支持台、１
４・・・天秤、１５・・・天秤台、１６・・・剥離剤溶
液自動ビューレット、１フ・・・溶液滴下位置、１８・
・・白金るつぼ８動用アーム、１９・・・チャッキング
機構、２０・・・高周波誘導炉、２１・・・試料セット
位置、２２・・・試料冷却台、２３・・・ガラスビード
取出し用アーム、２４・・・吸着装置、２５・・・ガラ
スビード保管用ターンテーブル、２６・・・廃棄口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）白金るつぼで粉末試料を融解しガラスビードを作
   成する蛍光Ｘ線分析用試料調整方法において、 試料、融解剤の他に酸化剤としてＶ＿２Ｏ＿３、ＮａＣ
   ｌＯ＿３、ＫＩＯ＿３、ＫＣｌＯ＿３のいずれかを試料
   重量１に対し０．５〜１の範囲で添加すること、 白金るつぼへの投入に際しては、まず融解剤使用量の４
   ０〜７０％を投入し、以下、試料、酸化剤、残りの融解
   剤の順に、もしくは酸化剤、試料、残りの融解剤の順に
   投入し、最後に剥離剤を添加すること、および、 白金るつぼ中内容物をまず酸化温度域の８００〜９００
   ℃で５〜１５分間保持して酸化し、次いで融解温度域の
   １０５０〜１２００℃で３〜１０分間保持して融解し、
   ガラスビードを作成すること を特徴とする蛍光Ｘ線分析用試料調整方法。
2. （２）白金るつぼで粉末試料を融解しガラスビードを作
   成する蛍光Ｘ線分析用試料調整装置において、 白金るつぼ上部の鍔で白金るつぼを複数個保持するよう
   円周方向に複数個開孔し、水平方向に回動自在であると
   ともに垂直方向に上下動する白金るつぼ用ターンテーブ
   ルと、 このターンテーブルの白金るつぼが円周方向に回動する
   軌道の下に位置する天秤と、 下部にそれぞれ切出し装置を付属し、それぞれの切出し
   位置を天秤台中心に調整可能な移動式融解剤ホッパーお
   よび酸化剤ホッパーと、 上記白金るつぼ用ターンテーブルに隣接し、複数の試料
   容器を円周方向に収納し、水平方向に回動自在の試料容
   器用ターンテーブルと、 上記両ターンテーブル間に位置して試料容器をつかみ白
   金るつぼ用ターンテーブル上の白金るつぼに試料容器中
   の試料を転回して投入し、投入後空の試料容器を試料容
   器用ターンテーブルの元の位置に戻す試料投入用アーム
   と、 上記白金るつぼ用ターンテーブルの白金るつぼが円周方
   向に回動する軌道の上に排出位置を有する剥離剤溶液自
   動ビューレットと、 白金るつぼ加熱用の高周波誘導炉と、 加熱後の白金るつぼを空冷するための冷却台と、 上記白金るつぼ用ターンテーブル、高周波誘導炉および
   冷却台の間に位置し、白金るつぼ用ターンテーブル上の
   白金るつぼをつかみ高周波誘導炉にセットし、加熱後高
   周波誘導炉の白金るつぼをつかみ冷却台にセットし、冷
   却後冷却台上の白金るつぼをつかみ白金るつぼ用ターン
   テーブルに戻す白金るつぼ移動用アームと、 上記白金るつぼ用ターンテーブルに隣接する、作成した
   ガラスビードを複数個保管するガラスビード保管用ター
   ンテーブルと、 上記白金るつぼ用ターンテーブルとガラスビード保管用
   ターンテーブル間に位置して白金るつぼ中のガラスビー
   ドを空気負圧方式で吸引吸着して取り出し、ガラスビー
   ド保管用ターンテーブルに白金るつぼ接触面を下にして
   置くためのガラスビード取出し用アームと、上記一連の
   操作を順次行う制御装置と からなることを特徴とする蛍光Ｘ線分析用試料調整装置
   。