X線蛍光分光法：高度な元素分析

X線蛍光（XRF）は、元素同定と定量の分野で幅広い応用を見出している発光分光技術です。 この技術は、電子ビーム、荷電粒子ビーム、X線ビームなどの外部エネルギー源による原子電子エネルギー準位の励起に続く、通常1keV〜60keVのエネルギー範囲における特性X線放射の放出に依存しています。 ほとんどの試料マトリックスにおいて、X線分光法は試料1マイクログラム/g（1ppm）未満の濃度で元素を検出できます。 薄膜試料では、数分の1マイクログラムの総量を検出可能です。 当初、X線分光法は冶金学的・地球化学的分析関連の応用で広く受け入れられました。 近年では、環境試料分析、石油製品中の硫黄と摩耗元素の決定、法医学試料への応用、電子・コンピュータ関連材料の測定において価値を証明しています。

X線蛍光（XRF）分光法は、多くの分析問題で汎用的なツールです。 主要、微量、微量元素を、金属、合金、ガラス、セメント、鉱物、岩石、鉱石、ポリマー、環境・生物材料など様々な種類の試料で定性・定量できます。 エネルギー分散型X線蛍光（EDXRF）分光計ではナトリウム（Na）からウラン（U）までの元素が日常的に決定され、波長分散型X線蛍光（WDXRF）分光計の適用により、ベリリウム（Be）までの低原子番号元素の効率的な決定が可能です。 試料は無処理で分析可能ですが、適切な試料調製を適用することで高品質な結果を確保できます。 これは、試料の単純な洗浄・研磨（金属、合金）、バインダーあり/なしでの粉末化・ペレット化（セラミックス、鉱物、鉱石、土壌など）、適切なフラックスでの試料融解（セラミックス、岩石、鉱石など）、酸による消化（金属、合金）まで多岐にわたります。 これにより、表面粗さ、粒子サイズ効果、材料不均質性による誤差を排除または最小化できます。

歴史的背景

レントゲンが1895年にX線を発見しました。 H.G.J.モーズリーが原子構造とX線放出の関係を開発し、1913年に最初のX線スペクトルを発表しました。これは現代X線分光法の基礎となっています。 モーズリーはX線技術を用いた定量的元素決定の可能性を認識しました。 現在知られるX線分光計につながるルーチンX線装置の開発は、その後数十年にわたって行われました。 クーリッジが1913年に設計したX線管は、現在使用されているものと類似しています. ソラーが1924年にX線のコリメーションを達成しました。 ガイガーとミューラーによる1928年のガスX線検出器の改良は、最終的にフリードマンとバークスによる1948年の初の商用WDXRF設計につながりました. より最近では、ゲルマニウムやリチウムドープシリコン半導体検出器などの他の検出器により、X線分光計設計が改変されました. 現代のエネルギー分散型装置は、様々な試料中の元素の定性同定を容易にします. エネルギー分散型X線スペクトルの情報含有量は、無機材料から単一測定で得られるものとして最も高い部類に入ります. スペクトルピークの位置と強度が定性・定量情報を提供し、バックグラウンド強度が試料マトリックスのバルク組成情報を与えます.

X線分光法は、異なる形態の固体試料に適用可能な数少ない技術の1つです. ほとんどのXRF分光計は実験室で使用されますが、多くのものは生産・品質管理のためのルーチン分析や特殊タスクで応用を見出しています. EDXRF分光計の構造図を図1に示します.

図1 EDXRF分光計の構造図

電磁放射

電磁放射は、空間を伝播し、原子や分子と相互作用してそれらのエネルギー状態を変化させるエネルギー形式です. 両特性は分光法にとって重要です. 電磁放射は、2つの理論で説明が必要な振る舞いを示します. 波動理論は、屈折、反射、回折、散乱などの電磁放射の振る舞いを記述します. 放射は、同じ周波数と波長を持つ2つの直交波で構成されるエネルギー形式と定義されます. 1つは振動電場、もう1つは振動磁場であり、これにより電磁放射という用語が生まれます.

真空中では、空間を伝播する波の速度は光速（c = 3 × 10¹⁰ cm/s）です. これにより、波長（w）と周波数（v）の積が速度に等しいという重要な基本関係 w·v = c が導かれます. 電磁放射の波長は多くのオーダーで変化します. 例えば、通常のAM放送帯の電波は数百メートルの波長を持ち、紫外線波長は10nm〜100nm（ナノメートル）の範囲です. 対照的に、分光法で有用なX線は0.01nm〜10nmの範囲です（図2）.

図2 X線と他の電磁放射

波長分散型分光法では波長単位を使用するのが便利ですが、エネルギー分散型X線分光法（EDS）ではエネルギー記述がより便利です. しかし、相互変換は簡単です.

X線の特性を記述するいくつかの一般的な用語が重要です. 電磁放射強度の適切な意味は単位面積・単位時間あたりのエネルギーですが、検出器からの単位時間あたりのカウント数が強度として頻繁に使用されます. 面積は使用される検出器の有効面積であり、時間は調整可能なパラメータであるため、カウント数の使用はX線強度の実用的な記述です. ハードまたはソフトX線という用語は、それぞれ短波長（0.01nm〜0.1nm）と長波長（0.1nm〜1nm）のX線を区別するために頻繁に使用されます. X線放射は電磁スペクトルの高エネルギー領域に位置します.

X線放出

X線は、原子の電子軌道の擾乱から生成されます. これは、ターゲット元素を高エネルギー電子、X線、加速荷電粒子で衝撃するなど、いくつかの方法で行えます. 最初の2つは、X線分光法で直接的または間接的に頻繁に使用されます. 電子衝撃は、ターゲット元素の特性放射とともに、X線エネルギーの連続スペクトルを生成します. 両タイプの放射がX線分光法で遭遇されます.

連続スペクトル

強度がエネルギーの滑らかな連続関数として放出されるX線を、連続スペクトルまたはブレムスストラール放射と呼びます. X線連続スペクトルはいくつかの方法で生成可能ですが、最も有用なのはX線管でターゲットを衝撃する電子ビームです. 連続スペクトルは、高エネルギー電子がターゲットに衝撃して進行的に減速される結果として生成されます。ターゲットは様々なエネルギーの軌道電子分布です. 衝撃電子が束縛軌道電子と相互作用すると、その運動エネルギーの一部が放射に変換されます. 変換量は関与電子の結合エネルギーに依存します. したがって、各相互作用でどれだけのエネルギーが変換されるかについて、ある種の統計的確率が存在します.

衝撃電子がターゲット元素の軌道電子と相互作用する確率は、元素の原子番号とともに増加するため、連続スペクトル放出強度はターゲット元素の原子番号とともに増加します. さらに、相互作用確率はビーム内の単位時間あたり電子数、すなわちフラックスとともに増加します. したがって、連続スペクトル強度はミリアンペアで表される電子ビーム電流とともに増加します. さらに、衝撃電子がターゲット元素の強く束縛された電子と相互作用する能力は、衝撃電子の運動エネルギーとともに増加します. ビーム内電子の運動エネルギーは加速電圧とともに増加するため、連続スペクトルの積分強度はキロボルトで表される電子加速電位とともに増加します. 最終的に、X線光子として現れる最大エネルギーは衝撃電子の運動エネルギーに等しく、これは加速電位に関連します. 連続スペクトルの最大強度エネルギーは、最大放出エネルギーの約3分の2に位置します. さらに、ターゲット材料内でのX線吸収や、X線管と検出器の窓に使用される材料による吸収があります. したがって、特に低X線エネルギーでは強度分布に何らかの変化が生じる可能性があります.

特性放出

ターゲットに衝撃するほとんどの電子は、ターゲット元素の軌道電子と非特異的な相互作用を行い、内側軌道電子をほとんど擾乱しません. しかし、一部の相互作用でこれらの軌道から電子が放出されます. その結果生じる空孔（ホール）は高エネルギー不安定状態を表します. 軌道空孔が最も内側のシェルにある場合、外側シェルからの電子がそれらを埋めるためにカスケードし、より低エネルギーで安定な状態になります. このプロセスで放出されるエネルギーはX線として現れる可能性があります. 起こり得る各遷移は、ターゲット元素と関与遷移に特有の鋭いX線を放出します. これらの特性放射線は連続スペクトルとともに放出されます.

X線吸収

試料に入射するX線は、試料元素と2つの重要な相互作用、吸収と散乱を起こします. 放射の吸収は、X線分光法での試料励起で重要な特異的相互作用、または放出X線強度に影響を与えるより一般的な相互作用によって起こります. X線の散乱は、観測スペクトルのバックグラウンド強度を生じさせます.

質量吸収

X線ビームが物質を通過するとき、光子（電磁場）がターゲット元素の軌道電子と非特異的な方法で相互作用し、X線ビーム強度を減衰させます. 相互作用は光電効果による電子放出やX線ビームの散乱につながります. いずれの場合も、全体的結果は吸収物質のパス長に対する強度の指数関数的減少で記述されることが多いです. 質量吸収係数は、指定されたX線エネルギーでの与えられた元素に固有です. その値はX線放射の波長とターゲット元素の原子番号によって変化します.

光電効果は、物質を通過するX線の吸収につながるプロセスの中で最も重要です. 光電効果は、X線ターゲット内の元素の軌道から電子が放出される現象です. このプロセスはX線吸収の主要な寄与因子であり、試料中の元素から放出されるX線スペクトルの励起モードでもあります. 主に光電プロセスの結果として、質量吸収係数は入射X線放射エネルギーの増加とともに着実に減少します. 与えられた元素の吸収対エネルギー曲線には鋭い不連続点があります. これらは、光電プロセスが特に効率的になる特性エネルギーに起因します.

散乱

X線光子が原子集合に入射すると、光子がターゲット元素の電子と相互作用してX線光子の散乱を生じさせます（図3）. 試料からのX線散乱は、X線分光法で得られるスペクトルのバックグラウンド信号の主要な源です. X線散乱は主に、元素の外側で弱く保持されている電子によって引き起こされます. 衝突が弾性の場合、エネルギー損失なしで散乱が起こり、レイリー散乱と呼ばれます. 非弾性の場合、X線光子は電子放出のためにエネルギーを失い、散乱は非コヒーレントです. X線光子の経路は偏向し、光子はエネルギー損失またはより長い波長を持ちます. これはコンプトン散乱です.

図3 X線管とX線放出・吸収

散乱はX線分光法に2つの面で影響します. 第1に、散乱放射総量は電子数が多いため原子番号とともに増加します. しかし、低原子番号マトリックスの試料は、試料による自己吸収が減少するため、より大きな観測散乱を示します. 第2に、「コンプトン対レイリー」散乱強度比は、試料マトリックスの原子番号が減少するにつれて増加します. コンプトン散乱に伴うエネルギー損失は、放射波長の予測可能な変化をもたらします.

元素とX線の関係

元素とX線の様々な関係を図4に示します.

図4 元素とX線の関係

吸収

X線光子は、元素の軌道電子と相互作用して吸収または散乱されます. 吸収と元素原子番号の関係は、X線分光法の最適動作条件選択で重要です.

質量吸収係数は、与えられた元素または物質について、各元素または物質の各X線エネルギーで異なります. ターゲット材料元素の軌道電子との相互作用確率が高いため、質量吸収係数はターゲット材料元素の原子番号とともに増加します. 与えられた原子番号では、質量吸収係数はX線放射波長とともに減少します. これらは、原子の異なる軌道から電子を光電放出するために必要な特定エネルギーに起因し、元素に固有です.

吸収端は、質量吸収対波長または入射X線エネルギーのプロットにおける不連続点または臨界点です. 吸収端エネルギーは、元素の軌道から電子を光電放出する正確なエネルギー量です. 主量子数が低いほど、そのシェルから電子を放出するために必要なエネルギーは高くなります. L電子を放出できるX線の波長は、Kシェルから電子を放出するために必要なものより長く（エネルギーが低い）. つまり、与えられた元素についてK吸収端エネルギーはL吸収端エネルギーより大きいです.

放出

光電効果は、原子電子軌道に不安定状態を生成するX線吸収メカニズムです. 一度内側軌道に空孔が形成されると、励起元素に特有のX線放出によって安定基底状態への緩和が起こります. 1s電子のエネルギーは価電子状態からシールドされているため、吸収端エネルギーと放出X線エネルギーは本質的に原子の酸化状態と結合に依存しません.

K線

光電効果がKシェルに空孔を生成すると、励起状態は外側軌道からの電子で空孔を埋めることで緩和します. 量子力学的選択則と呼ばれるルールにより、特定の遷移のみが許可されます. 選択則に従う遷移を許容（ダイアグラム）線と呼び、従わないものを禁制線、放出時に内側軌道に2つ以上の空孔を持つ原子から生じるものを衛星（非ダイアグラム）線と呼びます. K線の数と、元素で観測される正確な線は、充填軌道数に部分的に依存します.

L線

ほとんどのWDXRF分光計の実用エネルギー範囲が0keV〜100keV、EDXRF分光計が0keV〜40keVであるため、K線以外の放出線の使用を検討する必要があります. 与えられた元素について、L線はK線より低いX線エネルギーで励起されます. L線の使用は、原子番号45前後より高い元素で特に価値があります.

M線

M線はルーチンX線分光法での応用が限定的です. 原子番号57前後未満の元素では観測されず、観測される場合も遷移エネルギーが低いためです. これらの線の唯一の実用的用途は、トリウム、プロトアクチニウム、ウランなどの元素で、試料中の他元素のL線との干渉を避けるためにのみこれらのケースで使用されます.

蛍光収率

光電プロセスで原子軌道から電子が放出されると、X線光子放出か二次（オージェ）電子放出の2つの可能性があります. これらのイベントのいずれかが励起原子ごとに1回起こりますが、両方は起こりません. したがって、二次電子生成は試料中の励起原子からのX線光子放出と競合します. X線を放出する励起原子の割合を蛍光収率と呼びます. この値は、検討中の元素とX線線の特性です. 低原子番号元素は低蛍光収率も持ちます. 低エネルギーX線が示す高質量吸収係数と相まって、X線分光法による低原子番号元素の検出と決定は困難です.

元素間効果

X線分光法の遷移において、与えられた系列（K、L、M）の元素のどの放出線も、その系列の吸収端エネルギー以上のエネルギーを持ちません. 重要な結果として、元素から放出されるX線は、その元素の他の原子の同じ軌道から電子を光電放出できません. しかし、元素混合物で構成される試料は、頻繁に元素間効果と呼ばれる相互作用を示します. 試料内のこのような元素相互作用は、特殊なデータ分析を必要とすることが多いです.

WDXRF分光計

1950年代に商業的に導入されたX線分光計装置は、波長分散型として知られており、試料から放出される放射がソラーコリメータでコリメートされ、次に分析結晶に入射することを意味していました. 結晶はブラッグの法則に従い、X線放射の波長またはエネルギーに応じて異なる程度で放射を回折させます. この放射の角度分散により、試料中の元素から放出されるX線の逐次または同時検出が可能になります.

同時型装置は通常、試料中の希望分析対象元素ごとに調整された複数セットの分析結晶と検出器を含みます. 高価ですが、これらの装置は予め選択された元素のルーチン決定に効率的ですが、設置時に選択された元素以外を決定するように容易に転用することはできません.

より一般的なのは、サンプル、分析結晶、検出器間の角度を変化させるゴニオメータと呼ばれる機械システムを含む逐次型装置です. この方法で、ゴニオメータの移動により希望X線放射波長を選択できます. 逐次WDXRF分光計は、多くの元素の自動決定のためにコンピュータ制御可能です. 自動WDXRF分光計の定量応用は効率的です. 装置を希望決定のための正しい角度に移動するようプログラムできるためです. しかし、定性応用はスペクトルをゆっくりスキャンする必要があるため効率が低いです.

X線管

元素原子の励起電子状態を生成しX線放出を生じさせるために、様々なエネルギー源を使用できます. これらには電子ビーム、荷電粒子ビーム、X線放射が含まれます. 電子ビームは、走査電子顕微鏡（SEM）や電子プローブマイクロアナリシスなどの技術で試料に照射されます. しかし、電子ビーム使用には電子のエネルギー損失を避けるため高真空が必要です. X線分光法は、特殊ツールではなく汎用分析ツールとして最適に使用されます. 多くの試料は高真空に適さないか、非導体であり、電子ビーム下で帯電問題を引き起こします. したがって、このエネルギー源はX線分光法には実用的ではありません.

X線放射を放出する放射性同位体も、原子を励起してX線を放出させる別の可能性です. しかし、実験室で安全に取り扱える同位体源からのX線フラックスは、実用には弱すぎます. これらの源は通常数本の狭いX線のみを放出するため、多くの元素を効率的に励起するには複数必要です. X線分光法で最も実用的なエネルギー源はX線管です（図3）.

WDXRF分光計は、良好に動作するために効率的な高電力励起を必要とします. したがって、X線管の安定性と信頼性が重要です. 全コンポーネントが高真空中にあります. フィラメントが6V〜14Vのフィラメント電圧で加熱され、熱電子を放出します. フィラメントとターゲットアノード間を流れる電子フラックスは高度に調整・制御される必要があります. この電子流は電気電流であり、通常ミリアンペアで測定されます. 管電流はしばしばmAと呼ばれます.

フィラメント（カソード）とターゲットアノード間に数キロボルトの電位が印加され、これが電子の加速電位として機能します. この電圧は通常キロボルトで測定されます. アノードは通常銅で、ターゲット表面はロジウム、銀、クロム、モリブデン、タングステンなどの元素の高純度堆積物でメッキされています. WDXRF分光法用X線管は2kW〜3kWで動作します. この電力の大部分は熱として散逸するため、X線管の水冷却装置が必要です. これらのX線管の電源と関連電子機器は大型です. 電子は印加管電位に等しい最大運動エネルギーでターゲットに衝撃します. 電子運動エネルギーがターゲット材料原子の内側軌道電子放出に対応する吸収端エネルギーを超える場合、管はターゲット元素に特有のX線を放出します. ビーム内電子とターゲット元素電子の相互作用も連続スペクトル放出を生じさせます. 連続スペクトルの面積と最大強度波長は、電位、電流、アノード組成に依存します.

分析結晶

X線管から放出されるX線は試料に向けられます. ほとんどのX線分光計では、試料はX線管の上に配置され、いわゆる倒立光学系となります. これは、液体表面を上面ではなく下面で位置決めすることを容易にします. 試料から放出されるX線放射はコリメートされ、分析結晶表面に入射し、放射を分散させます. 試料からの平行多色X線ビームが結晶の異なる格子面から回折されます. 異なる格子面からの回折で光線が進む追加距離が波長の整数倍に等しい場合、強化が起こります. そうでない場合、消滅的干渉が起こります. ブラッグの法則により、分析結晶で波長を選択する角度を計算できます.

検出器

WDXRF分光計の検出器と関連電子機器は、分析結晶から回折されたX線を検出し、分析結晶による高次/低次回折や検出器ノイズなどの不要信号を除去します. 通常2つの検出器がタンデムで配置されます. 第1はガス充填または流通ガス比例検出器です. これらの検出器は、ハウジングから絶縁されたワイヤで構成されます. ハウジング前後の薄いポリマー窓がX線放射の進入と退出を可能にします. ワイヤとハウジング間に数百ボルトのバイアス電位が印加されます.

多くのガスが使用可能ですが、典型的なガスはP-10、アルゴン（Ar）90%とメタン10%の混合物です. X線が検出器に入ると、アルゴンが電離して多数のAr⁺-e⁻対を生成します. 陽極ワイヤが電子を集め、ハウジング陰極壁の電子がAr⁺イオンを中和します. 結果として、検出器に入射する各X線光子に対して電流パルスが生成されます. P-10充填比例検出器は、約8keV未満（波長約0.15nm以上）のX線光子検出に最も効率的です. より高エネルギーX線は比例検出器を通過しがちです.

比例計数管の後ろに頻繁に配置される第2検出器は、通常シンチレーション検出器です. この検出器は、タリウムドープヨウ化ナトリウム結晶[NaI(Tl)]で構成され、X線光子が衝撃すると青色（410nm）光のバーストを放出します. 結晶は光電子増倍管に取り付けられ、光パルスを検出します. 生成される光光子数は入射X線光子エネルギーに比例します. 電子処理後、シンチレーションバーストはX線光子エネルギーに振幅比例した電圧パルスに変換されます. これら2つの検出器は独立または同時に動作可能です. 同時動作では、与えられたエネルギーのX線光子が両検出器から同じパルス高さ電圧を生成するよう、検出器動作電位と出力ゲインを調整する必要があります. 両検出器タイプともパルス間で約1マイクロ秒の回復時間を必要とします. 入射光子レートが約30,000/sを超えると、一部カウントが失われる可能性があります. 検出器からのX線パルスのパルス高さ識別により、分析結晶から回折された高次/低次X線を除去します.

動作の基礎

試料と分析対象元素を考慮したとき、最初の決定は放出線の選択です. 特定の干渉がない場合、最もエネルギーの高い妥当な線が通常使用されます. 原子番号約75未満の元素では、多くのWDXRF分光計がX線管で100kV電位で動作できるため、通常K線です. 可能な場合、分析対象元素の使用線の吸収端よりわずかに高いエネルギーで特性線を放出するX線管を選択します. そのような管が利用できない場合、励起は利用可能なX線管の連続スペクトルで達成されます.

X線管電位は、吸収端エネルギーの約1.5倍以上に設定されます. 検出器は使用波長領域に基づいて選択されます. 比例計数管は約0.6nm以上の長波長X線用、シンチレーション検出器は約0.2nm未満の短波長用、両者は0.2nm〜0.6nmの重複領域用です. 希望波長を検出できる分析結晶を選択します. パラメータ選択の大部分はコンピュータ制御で実行されます.

エネルギー分散型X線分光計

WDXRF分光計でのゴニオメータ使用は、試料中の様々な元素から放出されるX線を成分に分解する要件に基づいています. 分散デバイスの使用は、このタスクを達成するために多くの分光法タイプで一般的です. 適切な分解能が達成できるなら、機械コンポーネントのない装置が望ましいです. 1960年代半ばのリチウムドリフトシリコン検出器の開発とX線検出への応用により、EDXRF分光法として知られる分光分析分野が生まれました.

WDXRF分光計で使用されるX線管は2kW〜3kW定格で水冷却が必要です. EDXRF分光計で使用されるものは遥かに低電力で動作し、通常空冷です. 典型的な管は9W〜100W範囲です. 異なるアノード材料が利用可能で、各X線分光計メーカーが特殊X線管機能を提供しています. しかし、多くの管設計試行後、ほとんどは従来の「サイドウィンドウ」設計に留まっていますが、WDXRF分光計で使用されるものよりはるかに小型です. 管と関連電源設計の主要因は、管と電圧の安定性です.

直接X線管励起の代替として、二次ターゲット励起があります. このモードでは、X線管で二次ターゲットを照射し、その特性X線蛍光が試料のX線放出励起に使用されます. 二次ターゲット使用時の大幅な効率損失により、直接励起より高ワット数X線管が必要です.

二次ターゲット励起は場合によって顕著な利点を提供します. 例えば、鉄試料中のバナジウムとクロムの低濃度レベルを決定する場合、これらの元素を鉄二次ターゲットで励起すると、試料中の鉄を励起せずに済みます. 直接管励起ではこれは困難です. 幅広い元素をカバーするには複数の二次ターゲットが必要です. 二次ターゲット励起の使用は、励起用単色放射源として支持されてきました. この利点の意義は、基本X線方程式から直接強度を計算するために使用されるファンダメンタルパラメータコンピュータプログラムの多くが、単色励起放射を必要とすることです.

実際、二次ターゲット励起は理想的単色放射にのみ接近します. 適切な一次フィルタを用いた直接管励起は、二次ターゲット技術と比較して良好に機能します. したがって、直接X線管励起がエネルギー分散型分光法（EDS）の最も多くの応用で最も実用的です. EDS技術の主な強みは、同時多元素分析能力にあります. 選択的励起が望ましい特殊ケースも発生しますが、これは適切なX線管とフィルタの知的使用で頻繁に達成可能です. 同時多元素能力を制限する基本設計機能は、EDXRF分光計の利点を損ないます.

直接X線管励起がEDSで最も一般的な方法であるため、X線管選択を支配する要因があります. 波長分散技術では、通常分光計に複数のX線管が利用可能で、異なる用途で変更可能です. これは通常EDSシステムでは当てはまらず、多くのWDXRF分光計には一次フィルタの選択肢がほとんどないか全くありません. 波長分散技術では、管アノード材料の特性放出線で希望元素を励起しようとするのが慣例ですが、連続スペクトルがEDXRF分光計でより効率的に使用されます. X線管電流・電圧のコンピュータ制御と一次フィルタ選択により、EDXRF分光計の使用が向上しました. 単一X線管の選択と効率的使用は、EDXRFシステム構成で重要です.

X線管から放出される特性線は、最大値で連続放射よりはるかに大きな強度を持ちます. これらの線は可能な限り励起に使用すべきです. さらに、X線管と試料の間に一次フィルタを使用すると、これらの特性線からの単色放射に効果的に近似できます. EDXRF分光計は通常、様々なX線管アノード材料を提供します. X線管アノード材料選択では、遭遇しそうな用途を考慮します.

主な関心事は、遭遇する吸収端エネルギーに近いが常にそれより高いエネルギーの特性線を持つアノードを選択することです. 特性線のどれも、決定する元素とスペクトル干渉を起こさないこと. これには、特性線のコンプトン散乱ピークなどの詳細も含まれます. さらに、アノード材料元素の決定は困難です. これは特に、その元素濃度が低い試料で顕著です.

ロジウムは汎用用途に好ましい管アノード材料です. この元素の特性線は、吸収端が約15keVまでの元素励起に効率的です. しかし、遷移元素K線の励起効率は低いです. しかし、この領域では連続スペクトルを効率的に使用できます. ロジウムはまた、約2.7keV〜3.0keVで特性L線を持ちます. これらはアルミニウム、シリコン、リン、硫黄などの低原子番号元素K線励起に効率的です. しかし、これらの場合、コンプトン散乱放射のため銀アノードが好ましいです. X線管の特性線と連続スペクトルの両方を励起に使用できます.

多くの試料元素が管アノード元素の特性X線と連続スペクトルの組み合わせで効果的に励起可能ですが、より単色な放射が望まれる場合もあります. そのような状況の1つは、濃度標準をいくつも必要とせずに元素の定量決定を可能にするファンダメンタルパラメータ計算の利用強化です. より頻繁な状況は、分析に使用されるスペクトルエネルギー範囲のバックグラウンドを低減する必要性です. X線管と試料の間に配置される一次フィルタの使用がこれらのケースで効果的で、通常商用分光計でコンピュータ制御下に組み込まれています.

目的は、X線管からの一次放射をフィルタリングし、アノード元素の特性線を選択的に通過させることです. これは、管アノードと同じ元素で作られたフィルタを使用して達成されます. 与えられた元素の与えられた線（K、Lなど）のX線は、その元素の吸収端よりエネルギーが低いため、質量吸収係数の光電成分は小さいです. このようなフィルタは、X線管から放出される特性線を効率的に吸収しません. 連続スペクトルからの高エネルギーX線はフィルタでの光電プロセスに効率的で、吸収によって大幅に減衰します. フィルタ材料吸収端より低エネルギーのX線は、エネルギー減少とともにより効率的に吸収されます.

結果として、試料に入射するX線放射の強度は、管アノードの特性線によって大きく決定され、単色放射を近似します. フィルタ厚を増やすと総強度が減少しますが、単色近似がさらに向上します.

検出器

混合物中の元素の選択的決定にX線分光法を使用するには、異なる元素から放出されるスペクトル線を個別成分に分解する必要があります. このプロセスには、エネルギー選別または波長分散デバイスが必要です. WDXRF分光計では、これはブラッグの法則に従って各希望波長を選択する機械的移動を必要とする分析結晶によって達成されます. オプションで、複数の固定結晶チャネルを同時測定に使用できます. 対照的に、EDSは検出器がX線光子エネルギーに比例した信号を生成する能力に基づいています. したがって、分析結晶などの機械デバイスは不要です.

シリコン、ゲルマニウム、ヨウ化水銀など、いくつかのタイプの検出器が使用されてきました. 固体リチウムドリフトシリコン検出器[Si(Li)]が1960年代に開発され、X線検出に応用されました. 1970年代初頭までに、この検出器はX線分光法分野で確固たる地位を確立し、SEMとX線分光法のX線検出システムとして応用されました. Si(Li)検出器は優れた分解能を提供します. これは層状構造と見なせます. 約600Vの逆バイアス下で、活性領域はその体積全体に電場勾配を持つ絶縁体として機能します.

X線光子が検出器活性領域に入ると、光子エネルギー3.8eVごとに電子-正孔対が生成される光電離が起こります. 理想的には、検出器は各光子進入で生成される電荷を完全に回収し、そのエネルギーのみの応答を示すべきです. 工学的に最小限に抑えられていますが、検出器内の不完全電荷回収がバックグラウンドカウントに寄与します. 1keV〜20keVはX線分光法で重要な領域で、シリコン検出器はX線光子エネルギーを電荷に変換するのに効率的です.

アナライザシステム

試料のX線スペクトルは、検出器に入射するX線光子のエネルギー分布を処理することで得られます. 1つのX線光子が検出器に入ると、光電離が起こり光子エネルギーに比例した電荷が生成されます. この電荷がスペクトルのデータポイントに変換される前に、いくつかの電気シーケンスが起こらなければなりません. 電子回路の詳細な知識は不要ですが、それらの機能理解は重要です. Si(Li)検出器に入射したX線光子は、電界効果トランジスタ（FET）に結合される電気電荷に変換されます. FETとプリアンプを構成する電子回路が、X線光子エネルギーに比例した出力を生成します. パルス光プリアンプを使用すると、この出力はステップ信号の形になります. 光子はエネルギーと単位時間あたり数が変化するため、複数元素試料から放出される連続光子による出力信号は、様々なステップ高さと時間間隔を持つ階段状になります. 出力が決定レベルに達すると、検出器とFET回路が初期レベルにリセットされ、プロセスが繰り返されます.

プリアンプ出力はパルスプロセッサに結合され、信号を増幅・整形してアナログ-デジタル変換器（ADC）でデジタル形式に変換可能な形にします. 増幅はアナログ信号をADCフルスケール範囲に合わせるために必要です. このプロセスには分光計のエネルギー較正が関与します. 増幅のゲインと/またはオフセット（ゼロ）のドリフトは、信号を生成するX線光子に割り当てられるエネルギーの誤差をもたらします. したがって、これらの較正は可能な限り安定させ、定期的にチェックする必要があります.

エネルギー較正は、元素の定性同定とスペクトルフィッティングプログラム使用時の精密定量結果で重要です. アンプは較正用ゲインとゼロコントロールを提供します. X線分光法での通常動作は、スペクトル取得に使用するシステムクロック時間を設定することです. パルス処理は瞬時ではありません. 高カウントレートでは必要時間が重要になります. パルスが検出され処理が開始されると、システムが新しい光子を処理できるまでクロックが「停止」されます. クロックがオフになる時間をデッドタイム、オンになる時間をライブタイムと呼び、合計がリアルタイムです. システムはライブタイムを監視します. 分光計を50%デッドタイムで動作させると、リアルタイムはライブタイムの2倍になります.

光子によって生成されたパルス処理は、次のパルス発生前に完了する必要があります. パルス積み上げ除去回路は、パルスが早すぎるタイミングで受信された場合にブロックします. 一度作動すると、前のパルスが完全に処理される前に第2のX線が検出器に入射した場合、新しい信号の処理を防ぎます. 前のパルス分析がまだ完了していない場合、それもそれ以上の処理からブロックされます. このブロックが実行されない場合、パルス積み上げが起こり、最初と2番目に検出器に入射した光子の光子エネルギー和に等しいエネルギーにアーティファクトが現れます. これらはしばしばサムピークと呼ばれます.

パルス積み上げ除去回路にもかかわらず、スペクトルの強いピークでサムピークが観測されます. これは、2つの光子が同時に、または高速識別器が作用できるより速い時間差で検出器に入射した結果です. サムピークは、強いピークの2倍のエネルギー、および/またはスペクトル内の2つの強いピークのエネルギー和で観測されます. サムピーク強度はカウントレートとともに急速に減少します. 電子パルス処理コンポーネントのシステム性能への重要性はEDSで容易に見落とされがちです. しかし、これらのコンポーネントの安定性、直線性、適切な較正は分光計使用で重要です.

EDXRF分光計はデータ取得用専用コンピュータシステムを必要とします. 初期分光計は、データ取得は可能だが処理はほとんどできないハードワイヤードマルチチャネルアナライザを使用した重く扱いにくいユニットでした. 現在の分光計とデータシステムはマイクロプロセッサ技術ベースで、卓上型ユニットとして利用可能です.

動作の基礎

EDSの同時多元素能力は、各元素について考慮すべき要因があるため、最適条件選択を複雑にします. 分光法では妥協が必要ですが、装置動作条件の初期選択は論理的な決定シーケンスに従えます.

定性分析には類似の手順が必要で、通常要件は weniger 厳格です. 試料が分析のために受け取られ、X線分光法で決定する元素が特定されると、次の決定はどのX線を決定に使用するかです. 一般的ルールとして、X線管アノード元素の特性線より数keV低いK吸収端エネルギーまでK線を使用します. X線管電圧を十分高く設定して連続スペクトル最大値を吸収端より高いエネルギーに配置し、バックグラウンドフィルタを使用する場合、連続スペクトルを励起に使用できます. これらの場合、K吸収端エネルギーはX線管最大動作kVの約66%まで使用可能です. しかし、観測ピークは連続スペクトルバックグラウンド上にあり、信号対雑音比を低下させます.

50kV X線管では、十分な濃度で存在するなら吸収端30keVまで使用可能です. 30kVロジウムまたは銀管では、本質的に管特性線による励起に制限されます. これは、原子番号41〜50（ニオブ〜スズ）の元素に特別な関心がない限り、大きな懸念ではありません. 原子番号50以上（30kVシステムでは40以上）の元素は、通常そのX線スペクトルのL線を使用して決定されます.

全L線を励起するには、入射X線光子エネルギーがLⅠ吸収端を超える必要があります. 実用上、L線エネルギーは約1keV以上必要です. L線スペクトルでは、これは原子番号30以上を必要とします. このような低X線エネルギーでは、この領域でのX線吸収とL放出の低蛍光収率により、決定対象元素の高濃度と優れた試料調製が必要です. この領域での低原子番号元素K線の重なりも困難を引き起こします. 例えば、リンK線がジルコニウムL線とイリジウムM線と約2keVで重なります. これらの問題は考慮すべきですが、処理ソフトウェアの慎重な使用で大部分解決されます.

決定する元素のX線スペクトル線を選択したら、次のステップは試料中の全分析対象元素を1つの機器設定で決定できるか判断することです. EDSの多元素能力は有用ですが、全ての試料の全元素を単一の機器パラメータセットで決定できるわけではありません. 低原子番号元素と遷移元素の混合物など、一部の用途では複数条件が必要です. 遷移元素はロジウムまたは銀K線と低原子番号元素はL線またはバックグラウンドフィルタを用いた適切に調整された連続スペクトルで励起するのが最適です. 機器パラメータのコンピュータ制御により条件変更が容易になります. 自動・手動いずれの制御を使用しても、全試料を1セット条件で分析し、次に代替セットで再分析するのが、試料ごとに条件を変更するより好ましいです.

X線管動作電圧は、スペクトル内の各元素励起効率と管からの積分X線光子フラックスに影響します. 管電流はフラックスのみに影響します. したがって、動作kVが設定されると、管電流は通常システムが効率的にカウント処理できるまで調整されます. システムデッドタイムは50%近くですがそれ未満に維持されます. X線管の電圧・電流設定は、与えられた試料タイプでの情報取得レートと各スペクトルピークへのカウント分配に敏感に影響します.

一次管フィルタ厚選択が重要です. フィルタを変更すると、フィルタが試料に入射するX線強度分布を変更するため、管電流、時には電圧も再設定が必要になります. 管特性線を励起に使用する場合、フィルタは通常管アノード元素で作られます. 透過X線強度はフィルタ厚増加とともに指数関数的に減少します. 管アノード元素で作られた2〜3枚の一次フィルタをフィルタホルダに備えるのが一般的です. 選択は、妥当な電流・電圧設定に対応する最適カウントレートを反映すべきです. より厚いフィルタは低エネルギー放射をより効果的に減衰させ、低吸収係数元素の励起効率を低下させます.

残りの決定は試料室内雰囲気の選択です. 約5keV以下のX線を実装する場合、真空使用が有利です. 強度が十分に増加し、適切なカウント数達成に必要な計測時間を大幅に短縮できます. これらのX線を生成する元素濃度が十分高い場合、真空は不要かもしれません. 試料基準と取り扱いに特別な注意が必要なため、真空パスは顕著な利益が実現されない限り使用すべきではありません. 同様の理由でヘリウム雰囲気にも適用されます.

これらのガイドラインは初期動作条件選択に有用です. 機器パラメータは相互作用するため、1つのパラメータ変更には別のパラメータ調整が必要です. 例えば、より厚い一次フィルタ選択や管電圧低下には、管電流増加が必要です.

試料調製

与えられた材料の最適試料調製法決定に払われる注意と、その方法への慎重な準拠が、得られる結果品質を頻繁に決定します. 試料調製は分析で最も重要なステップですが、最も注意が払われないことが多いです. ほとんどの場合、X線装置の安定性と全体的再現性は、分析測定精度に影響する最も重要でない要因です. X線分光法決定から期待される分析結果精度は、X線強度測定の理論統計で表現されることが多いです.

複製試料を調製し実際の標準偏差を測定すると、カウント統計で予測されるより大きな偏差が見つかります. 精度が悪い場合、いずれかの分析結果も悪い可能性があります。なぜなら「真の」値から大きく異なる可能性があるからです. X線分光法で分析可能な試料タイプの多様性は、異なる試料調製技術を必要とします.

試料は、X線減衰測定に基づき、無限厚または無限薄として分類されることが多いです. 更なる厚さ増加が観測X線強度増加を生じない場合、試料は無限厚と見なされます. 無限厚の臨界値は、放出X線放射エネルギーとそれらX線に対する試料マトリックスの質量吸収係数に依存します. 純鉄の場合、鉄X線での臨界厚さは約40μmです.

無限薄試料にはいくつかの利点がありますが、ルーチン試料から調製することは稀にしか可能ではありません. 多くの試料はこの2ケースの間にあり、調製に極めて注意が必要です. 試料調製に加え、分光計内での試料正確な位置決めが定量決定で重要です.

固体試料

これらは、粉末、削り屑、切削屑とは対照的に、単一バルク材料として定義されます. 固体試料は頻繁に試料ホルダの形状と寸法に機械加工可能です. 加工は分析用試料表面を汚染しないよう行う必要があります. 他の場合、小さな部品とピースを受け取りそのまま分析します. これらの試料の分光計内での再現性ある位置決めが重要です. 試料ホルダにフィットする部品のワックス型を作成することが頻繁に有用です. 型を位置決め補助として使用し、他の同一試料を分光計内で再現性よく配置できます.

未仕上バルク材料から採取した試料は、定量分析前に表面調製が必要なことが多いです. 表面仕上げは、研磨ホイール、スチールウール、ベルトグラインダーで行い、その後さらに細かい研磨剤で研磨します. 表面粗さ100μm未満は通常約5keV以上のX線エネルギーで十分ですが、約2keVまでのエネルギーでは20μm〜40μm未満の表面粗さが必要です. いくつかの注意が必要です. 軟金属合金は試料研磨時に表面に塗抹され、その元素の高X線強度とその後の高分析結果をもたらす軟金属表面コーティングを生じさせる可能性があります.

試料表面の研磨溝は、低エネルギーX線測定強度に深刻な影響を与える可能性があります. これは、試料を45度または90度回転させた後の強度反復測定で調べられます. 試料スピナー使用でこの効果を低減できます. 試料スピナーが利用できない場合、入射X線放射が研磨方向と平行になるよう試料を分光計に配置します.

粉末とブリケット

粉末試料は粉末として受け取るか、直接分析には不均一すぎるバルク材料から粉砕して調製します. 分析前粉砕される典型的バルク試料は鉱石と耐火材料です. 粉末は分光計でそのまま分析可能、ペレットまたはブリケットにプレス、またはリチウムテトラボレートなどのフラックスと融解可能です. 融解生成物は再粉砕してプレスまたはディスクとして鋳造可能です. 精密定量決定には、ルーズパウダーは稀にしか受け入れられません、特に低エネルギーX線使用時. プレスブリケットの方が信頼性が高いです. しかし、経験では再粉砕プレス融解生成物が最良の妥協点です. この技術は粒子サイズ効果に関連するいくつかの問題を排除します.

粒子サイズ効果は、個々粒子内での入射・放出X線吸収から生じます. 使用X線放射に対する試料マトリックス質量吸収係数が高い場合、数ミクロン径の粒子でも各粒子内での放射減衰に相当な影響を与えます. 試料が様々なサイズの粒子で構成されるか、試料間で粒子サイズが変化する場合、結果のX線強度は解釈が困難です. この問題は、混合粒子サイズ材料が充填時に偏析する傾向によって複雑化します.

低エネルギーX線放射使用での元素決定は、粒子サイズ効果による最大50%の誤差を生じさせる可能性があります. 分析速度要求が融解技術使用を禁止する場合、充填粉末からの直接決定を検討できます. 試料を可能なら臨界値以下の粒子サイズに粉砕します. 必要粉砕時間は、参照試料強度を粉砕時間増加とともに測定し、それ以上増加が観測されなくなるまでで確認できます. 分析で使用する最低エネルギーX線をこのテストで選択します.

ブリケットまたはプレス粉末は、充填粉末試料より優れた精度を生み、比較的簡単で経済的に調製可能です. いくつかの場合、油圧プレスと適切なダイスのみが必要です. 最も単純な場合、ダイス径を試料ホルダと同じにし、プレスブリケットがホルダに直接フィットするようにします. 最大強度を生むブリケットをプレスするのに必要な圧力は、試料マトリックス、使用X線エネルギー、試料初期粒子サイズに依存します. したがって、試料を100μm未満の粒子サイズに事前粉砕することが推奨されます.

均質粉末から増加圧力で一連のブリケットを調製します. 分析に使用するX線の測定強度をブリケット圧力に対してプロットします. 測定強度は固定値に、おそらく漸近的に近づきます. 138MPa〜276MPaの圧力が必要な場合があります. 安定ブリケット形成に凝集しない材料には、バインダーが必要です. 許容バインダーには、粉末セルロース、洗剤粉末、デンプン、ステアリン酸、ホウ酸、炭酸リチウム、ポリビニルアルコール、市販バインダーが含まれます.

機械的に不安定なブリケットは、ホウ酸などの予めプレスされたバインダーの裏打ちにプレスするか、バインダーからカップをプレスするダイスを使用して改善できます. 試料粉末をカップで支持されたブリケットにプレスできます. 測定前にブリケット表面から約0.1mm〜0.5mmを除去すると、改善された結果が頻繁に得られます.

材料融解

材料をフラックスと融解することは、いくつかの理由で実行されます. 一部耐火材料は溶解、微粉末化、X線分光分析に適した均質形態への変換が不可能です. 他の試料は深刻な元素間効果を引き起こす組成を持ち、フラックスでの希釈でこれらを低減します. ガラスビーズとして鋳造された融解生成物は、X線測定に適した安定・均質試料を提供します. 融解技術の欠点は、関与する時間と材料コスト、および元素希釈によるX線強度低下の可能性です. しかし、他の試料調製法が失敗する場合、融解が頻繁に必要な結果を提供します.

低温融解は硫酸カリウムピロで実行可能です. より一般的なのは、ホウ酸リチウム、テトラホウ酸リチウム、テトラホウ酸ナトリウムでのガラス形成融解です. フラックス対試料比は1:1〜10:1範囲です. リチウムフラックスは質量吸収係数が低く、したがって低エネルギーX線強度への影響が少ないです. 様々な試料タイプ向けの膨大なフラックス添加剤レシピが報告されています. 炭酸リチウムを添加して酸性試料をフラックスでより溶解しやすくできます. フッ化リチウムは塩基性試料に同じ効果があります. 酸リチウムは融解温度も低下させます. 硝酸ナトリウム、塩素酸カリウムなどの酸化剤を硫化物や他混合物に添加し、これら元素の損失を防止できます.

フィルタとイオン交換樹脂

様々なフィルタ、イオン交換樹脂ビーズ、イオン交換樹脂含浸フィルタペーパーが、X線分光分析用試料の重要なサンプリング基材となっています. フィルタ材料はフィルタペーパー、メンブレンフィルター、ガラス繊維フィルターなどで構成されます. フィルタは多様な用途で使用されます. 広く使用される用途の1つは、大気からのエアロゾル試料採取です. フィルタ上の数ミリグラム試料負荷は、数百立方メートル大気のサンプリングに対応できます. このようなサンプリングはあらゆる環境で実行可能です. 多くの元素をこれらのフィルタ上でX線分光分析によって直接決定可能です. この方法で採取された粒子状試料は、主に粒子サイズ効果から生じる問題を呈しますが、ジコトマスサンプラーを使用して約2μm径より小さいものと大きいものの2つの粒子サイズ領域を採取する必要があるため、部分的に低減されます.

より小さい粒子は人工材料を、より大きいものは自然起源を表す傾向があります. より小さい粒子は粒子サイズ効果が少なく、硫黄などの低原子番号元素でもX線分光決定が可能です. ガラス繊維フィルターがこの目的で頻繁に使用されます. フィルタは、反応性ガスなどの非エアロゾル大気成分にも使用可能です. フィルタ材料を、ガスを化学的に捕捉する試薬で含浸できます. サンプリングは、慎重に制御された条件下で大気ガスを処理済みフィルタを通過させることで達成されます. 例として、フェリックイオン溶液で処理した湿式フィルタで硫化水素を捕捉します. 過剰鉄はフィルタから洗い流せますが、沈殿硫化鉄は残ります. 硫黄を直接的または鉄X線測定で間接的に決定可能です. 大気成分決定の鍵は適切な標準開発です.

フィルタは、大気成分に対して記述した方法と並行して、溶液成分決定にも使用可能です. 粒子状材料を溶液から直接ろ過可能です. 例えば、環境水試料中の粒子状材料は、孔径0.45μmメンブレンフィルターでろ過されるものと定義されます. したがって、このようなフィルタで水から粒子をろ過し、直接X線分光分析を実行できます. フィルタサンプリングの溶解元素への応用が一般的になりつつあります. 原理は、大気ガスへの反応試薬含浸フィルタ応用と類似です. いくつかの場合、フィルタをイオン交換樹脂で含浸し、溶液通過時にイオンを捕捉できます.

イオン交換樹脂含浸フィルタ使用手順は慎重に確認すべきです。溶液の複数パスが必要な場合があり、イオンのペーパー厚さ方向分布が均一でないことが多いためです. しかし、溶液の場合、ろ過前に反応を実行できます. 例えば、多くのイオンは水溶液からppb濃度レベルでも定量的に沈殿可能です. 沈殿物を孔径0.45μmメンブレンフィルターで回収し、標準プラスチック試料カップのリングクリップで保持された2枚のマイラーシート間にマウントします. 同時多元素決定をXRF分光計で実行します.

フィルタ上の検出限界は数分の1マイクログラムまで低く一般的です. 100g試料溶液使用時、これは試料中の数ppb検出限界に対応します. 標準は水溶液として容易に調製可能です. 環境水と産業排水の「標準参照物質」（SRM）が利用可能です.

薄膜試料

薄膜試料はX線分光分析に理想的です. 無限薄試料のX線強度は膜上の元素質量に比例し、スペクトル強度は元素間効果と質量吸収係数効果から自由です. しかし、実際には完全な薄膜試料は稀にしか遭遇しません. 十分小さく均質な粒子サイズの粉末試料を、セロファンテープなどの粘着面に分散させたり、サンプルカップにマウントされたドラムタイトな2層マイラー フィルム間に配置したりできます.

より重要な薄膜タイプは、様々な基板上のめっきとコーティングです. これらの試料タイプ分析はエレクトロニクス業界でますます重要になっています. 特に膜厚と組成測定が関心事です. 基板強度減衰法、コーティング強度法、様々な強度比法、可変取出し角法など、いくつかの技術が使用可能です. 最後の方法はほとんどの商用分光計では実用的ではありません. X線分光分析で使用されるほとんどのX線に対して無限薄であるには、試料厚さ10μm〜200μmが必要です.

液体

液体もX線分光法で分析可能です. 試料がX線源と検出器の上にある倒立光学系を使用したX線分光装置設計は、液体試料使用を容易にします. この便利な幾何学は、こぼれや試料カップ漏れなどの事故で源や検出器を損傷しないよう、液体試料調製に注意を要求します.

定量標準は液体試料で容易に調製可能です. しかし、溶媒は通常低原子番号元素で構成されるため、レイリー散乱とコンプトン散乱強度が高く、バックグラウンドが増加し検出限界が高くなります. これらの問題は、分析的に有用な領域の散乱X線を低減する適切な一次管フィルタ使用で最小化できます.

懸濁固形物含有液体には注意が必要です. 懸濁物が測定時間中に沈殿すると、沈殿物含有物のX線強度が増強されます. 溶液成分または均質懸濁液のX線強度は、沈殿吸収結果として減少する可能性があり、誤った結果を招きます. この可能性は、試料調製直後に開始する短時間反復測定でテストされます. 時間とともに強度増加または減少が観測される場合、試料に偏析があることを示します. これらの場合、懸濁を安定化する添加剤を使用するか、懸濁物をフィルタで回収して分析します.

特殊試料タイプ

X線分光分析応用が、上記カテゴリのいずれかに適合する便利な試料を常に提供するとは限りません. 非破壊分析が、無限厚32mm径円盤ではない生産製品で時折必要です. 例としてコンピュータディスク、機械加工部品、長いコーティングストリップやワイヤがあります. これらの場合、試料を収容する試料コンパートメントを頻繁に設計可能です. 多くの分析で十分な分解能を液体窒素デュワーなしで提供できるヨウ化水銀検出器の開発により、大型試料のオンライン非破壊分析用特殊分析システムがますます実現可能になっています.