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X線用気体フィルターを用いた蛍光X線同時計測分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14655
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関大阪公立大学 (2022-2023)
大阪市立大学 (2021)

研究代表者

松山 嗣史  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特任助教 (90847930)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード蛍光X線分析 / SN比 / 高感度 / 希ガス / アルゴン / 一次X線フィルター / X線フィルター / 同時計測
研究開始時の研究の概要

本研究では、次の二つの手法を用いて蛍光X線スペクトル内のバックグランド強度を減少させ、高感度に元素分析可能な方法を開発する。最初に、X線源と測定試料の間に最適な吸収特性を持つ希ガス元素をフィルターとして採用する方法を確立する。その後に、脱励起過程で連鎖的に放出される蛍光X線をコインシデンス計測可能な新規蛍光X線分析装置を開発することで、測定感度の向上を目指す。

研究実績の概要

蛍光X線分析は、様々な試料中の微量元素分析に有用であるが、高感度に分析するためには、蛍光X線スペクトル内のバックグランド強度を減少させる必要がある。つまりバックグランド信号強度と標的元素の正味の強度(Net強度)を向上することは重要である。そのために、一般に金属箔を試料とX線菅の間に導入することで、不要なX線を減少させる。本研究ではより広範囲のX線に対応させるために、希ガス元素を一次X線フィルターとして活用する技術開発を目指している。これをガスフィルターと呼んでいるが、本研究ではガスフィルター内にアルゴンを導入し、チタンの蛍光X線分析に対して適用した。基板上にチタン箔を乗せ、そのうえにグリスを塗ることで散乱線が多い試料を作製した。取得したスペクトル内のピークに対してガウス関数をフィッティングすることで、ピークのNet成分及びバックグランド成分をそれぞれ導出した。これの比を取ることで、SB比を算出した。試料を4つ作成し、平均値と標準偏差をそれぞれ算出した。アルゴンの圧力に対するSB比を取得した。また、アルゴンの圧力は、-40, -20, 0, 20, 40 kPaと変動させた。また、この圧力はゲージ圧である。その結果、アルゴンフィルターを用いない場合のSB比はおおよそ0.95 kPaであるのに対して、アルゴンガスを40 kPa導入した場合のSB比はおおよそ1.6であった。それゆえ、アルゴンガスを導入することで、SB比が向上したことがわかる。また、X線同時計測可能なハードウェアを開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

おおむね順調に進んでおり、アルゴンやクリプトンをガスフィルターとして導入することができた。

今後の研究の推進方策

本年度は、ガスフィルターのさらなる最適化や同時計測装置の最適化などを進めるとともに、取得データの論文化や学会発表なども進めていきたい。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Development of a novel X-ray fluorescence instrument equipped with a noble gas filter2024

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Miyahara Tomoya、Yoshii Hiroshi、Wah Lim Lee、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: - 号: 12 ページ: 3479-3485

    • DOI

      10.1039/d4an00122b

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluations of the optimal plasma treated area in total reflection X-ray fluorescence analysis and the retention period of superhydrophilic ability of the substrate2024

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Tanaka Yudai、Taniguchi Naoya、Oh Jun-Seok、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      巻: 39 号: 1 ページ: 76-85

    • DOI

      10.1039/d3ja00168g

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-accuracy total reflection X-ray fluorescence analysis for determining trace elements using substrate cleaned by ammonia-hydrogen peroxide mixture2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Tanaka Yudai、Mori Yoshihiro、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 265 ページ: 124808-124808

    • DOI

      10.1016/j.talanta.2023.124808

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X‐ray fluorescence analysis using ultrasonic levitation technique2023

    • 著者名/発表者名
      Okuda Masaki、Matsuyama Tsugufumi、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      X-Ray Spectrometry

      巻: 52 号: 6 ページ: 364-370

    • DOI

      10.1002/xrs.3337

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ observation of electrochemical reaction of Zn primer steel plate in <scp>NaCl</scp> solution using confocal <scp>micro‐x</scp>‐ray fluorescence imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Sonoda Shota、Fuchita Tomoki、Sakashita Shinji、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      X-Ray Spectrometry

      巻: 52 号: 6 ページ: 457-462

    • DOI

      10.1002/xrs.3401

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical considerations for evaluating X-ray beam size in micro-XRF analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Masanori Nakae; Tsugufumi Matsuyama; Hideyuki Ishi; Kouichi Tsuji
    • 雑誌名

      X-Ray Spectrometry

      巻: Early View 号: 6 ページ: 290-302

    • DOI

      10.1002/xrs.3325

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of analysis volume in total reflection X‐ray fluorescence analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Kouichi、Taniguchi Naoya、Yamaguchi Hiroki、Matsuyama Tsugufumi
    • 雑誌名

      X-Ray Spectrometry

      巻: 52 号: 6 ページ: 357-363

    • DOI

      10.1002/xrs.3335

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spectrum prediction in X-ray fluorescence analysis using Bayesian estimation2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Nakae Masanori、Murakami Masashi、Yoshida Yukihiko、Machida Masahiko、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy

      巻: 199 ページ: 106593-106593

    • DOI

      10.1016/j.sab.2022.106593

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-accuracy determination of trace elements by total reflection X-ray fluorescence spectrometry using freeze-dried specimens2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Tsugufumi、Tanaka Yudai、Nakae Masanori、Furusato Takumi、Tsuji Kouichi
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 147 号: 22 ページ: 5130-5137

    • DOI

      10.1039/d2an01290a

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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