JPH0375549A - メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法およびその測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メッキ鋼板のメッキ付＠量及びメッキ被膜組
成をオンラインで測定するメッキ鋼板のメッキ付着量及
びメッキ被膜組成の測定方法およびその測定装置に係わ
り、特に簡便、かつ、高精度に所要とする波長の単色Ｘ
線を得ることにより精度良くメッキ鋼板のメッキ付着量
およびメッキ被膜組成の測定する方法およびその測定装
置に関する。

〔従来の技術〕

この種のメッキ鋼板のメッキ付着量やメッキ被膜組成を
測定する場合、蛍光Ｘ線分析法が用いられている。この
蛍光Ｘ線分析法は、メッキ鋼板にＸ線を照射した後、メ
ッキ厚さおよびメッキ被膜組成の関数となる蛍光Ｘ線の
強度を測定するとともにこの測定値を検量線と比較しな
がら求めるものであって、Ｚｎメッキ鋼板やＺｎ−Ｎｉ
メッキ鋼板の如くメッキ被膜が下地金属を含まないもの
についてはオンラインでメッキ付着量やメッキ被膜組成
を測定することが可能である。

しかし、近年、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板が耐蝕性、加
工性等に優れた特性を有することが注目されてきている
が、蛍光Ｘ線分析法ではメッキ被膜中のＦｅによる蛍光
Ｘ線と下地金属であるＦｅによる蛍光Ｘ線との区別がつ
け難く、このため蛍光Ｘ線強度とメッキ付着量、メッキ
被膜組成との関係を対応づけることが困難であるばかり
でなく、オンラインで分析することが難しい。

そこで、従来、以上のような不具合を改善するする方法
として、次の２つの分析法が提案されている。

その１つは、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板上に多数の波長
をもった。いわゆる白色Ｘ線を照射した後、そのメッキ
鋼板の下地金属からの蛍光Ｘ線がＸ線侵入深さの点から
実質的に検出できない第１の測定角と、下地金属からの
蛍光Ｘ線を検出できる第２の測定角とにそれぞれ検出器
を配置してそれぞれに系列の蛍光Ｘ線強度を測定し、こ
の両側定値に基づいてメッキ付着量およびメッキ被膜組
成を求めるオンライン分析法である（特開昭５８−２２
３０４７号公報）。

他の１つは、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板において被膜に
よる吸収を利用して下地金属のα−Ｆｅの回折Ｘ線から
メッキ付着量を求め、さらにメッキ被膜中のＺｎ−Ｆｅ
合金相およびη相から選ばれた１つ以上の相の回折Ｘ線
強度からメッキ被膜組成を求める方法である（特開昭６
０−１６９５５３号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、以上のように２つの分析法のうち、前者による
２つの測定角を用いた蛍光Ｘ線分析法では、入射Ｘ線と
して白色Ｘ線を用いているために次のような問題が指摘
されている。

■−１白色Ｘ線中の高エネルギーのＸｔＩｓは、メッキ
鋼板被膜中での減衰が小さいために侵入深さが深くなる
性質があり、このため下地金属からの蛍光Ｘ線を検出し
得ない第１の測定角度としては５°以内と非常に小さい
角度にする必要がある。

その結果、メッキ鋼板面の上下動、つまりバタツキによ
る測定距離の変動および測定角の変動による蛍光Ｘ線強
度の変動が大きく、測定精度が低下する問題がある。

■−２また、メッキ付着量およびメッキ被膜組成は、実
際にメッキ鋼板にＸ線を入射して得られる実測強度と予
め周知の理論強度計算式に与えて得られる理論強度とを
比較演算して求めることが考えられるが、理論強度の計
算の際にはＸ線管の経時変化などによる入射Ｘ線のスペ
クトル変動の影響を受けるので測定精度が低下する問題
がある。

■−３また、前記実測強度と周知の理論強度計算式から
計算される理論強度との比較演算により分析値を求める
場合、理論強度の計算の際に波長積分が必要になるため
に計算時間が長くなり、測定時間の増加は否めない。

■−４さらに、前記■−３で指摘した問題を回避するた
めに校正曲線を用いて行う方法があるが、この方法では
マトリクス効果を考慮したモデルの作成に２０〜３０種
類の標準試料が必要になり、非常に煩雑な分析法となら
ざるを得ない。

一方、後者の回折Ｘ線による分析法においては、■−１
下地金属のα−Ｆｅの回折Ｘ線強度は、メッキ付着量だ
けでなく、鋼板の鋼種や板厚、メッキ鋼板の製造条件等
による異なる集合組織やメッキ被膜組成等に依存するこ
とから測定精度の面で問題がある。

■−２一方、合金相の回折Ｘ線強度は、メツキ条件によ
り異なり、また溶融メッキ材と電気メッキ材では合金の
構造や組成が異なり、この場合にも同様に十分な測定精
度が得られない。

本発明は上記実情；；鑑みてなされたもので、メッキ鋼
板被膜中慫動の影響を少なくしてオンラインでメッキ付
着量およびメッキ被膜組成を測定でき、かつ、分析精度
の向上および分析時間の短縮化が図れ、少ない標準試料
を用いて確実にメッキ付着量およびメッキ被膜組成を測
定しうるメッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組
成の測定方法を提供することを目的とする。

また、他の発明である測定装置の目的とするところは、
簡単な構成を用いてオンラインで正確にメッキ付着量お
よびメッキ被膜組成を測定することにある。

〔課題を解決するための手段および作用〕そこで、請求
項１に対応する発明は上記課題を解決するために、メッ
キ鋼板の測定時と同じ光学系を用いるとともに単色Ｘ線
をメッキ鋼板の代りに高分子材料（例えばアクリルなど
）或いはガラスなどの如くコンプトン散乱の大きな散乱
板に照射し、かかる散乱板から得られるコンプトン散乱
線の波長を測定する。このとき、前記単色Ｘ線の入射角
および受光角から求まるコンプトン散乱による波長シフ
ト量を理論式により補正することにより、測定時に用い
る単色Ｘ線の波長を間接的に測定し、この測定値が所望
の波長に校正するように光学系を調整する。そして、こ
の調整された光学系を用いてメッキ鋼板に対し所定の入
射角で単色Ｘ線を入射した場合に得られる。２種類の所
定の測定角での分析目的元素のに系列の蛍光Ｘ線強度又
は強度比の理論計算式のほか、メッキ付着量およびメッ
キ被膜組成を既知とする標準試料を用いて前記理論計算
式を求めたと同じ条件で蛍光Ｘ線強度又は強度比を実測
し、この実測値と前記理論計算式とに基づいて実測値を
理論計算値に換算するための変換係数を予め求めておく
。

以上のようにして理論計算式および変換係数を求めた後
、メッキ付着量およびメッキ被膜組成を未知とするメッ
キ鋼板に対し、前記所望の波長となるように校正された
単色Ｘｉを用い、かつ、前記理論計算式を求めたのと同
じ測定条件を用いて当該メッキ鋼板に照射し、かかるメ
ッキ鋼板から得られる蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定し
、その後、この蛍光ＸＲ強度又は強度比を変換係数を用
いて理論強度又は強度比に変換する。そして、前記理論
計算式より得られる理論強度又は強度比を、前記変換さ
れた理論強度又は強度比に最も近づける、理論計算式中
のパラメータであるメッキ付着量およびメッキ被膜組成
をもって前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およびメ
ッキ被膜組成とするものである。

次に、請求項２に対応する発明は、メッキ鋼板の測定時
と同じ光学系を用いるとともに単色Ｘ線をメッキ鋼板の
代りに高分子材料（例えばアクリルなど）或いはガラス
などの如くコンプトン散乱の大きな散乱板に照射し、か
かる散乱板から得られるコンプトン散乱線の波長を測定
する。このとき、前記単色Ｘ線の入射角および受光角か
ら求まるコンプトン散乱による波長シフト量の補正を、
予め求めておいた校正曲線により行うことにより、測定
時に用いる単色Ｘ線の波長を間接的に測定し、この測定
値が所望の波長に校正するように光学系を調整する。そ
して、上記調整された光学系を用いてメッキ鋼板に対し
所定の入射角で単色Ｘ線を入射した場合に得られる。２
種類の所定の測定角での分析目的元素のに系列の蛍光Ｘ
線強度又は強度比の理論計算式のほか、メッキ付着量お
よびメッキ被膜組成を既知とする標準試料を用いて前記
理論計算式を求めたと同じ条件で蛍光Ｘ線強度又は強度
比を実測し、この実測値を理論計算値に換算するための
変換計数を予め求めておく。

以上のようにして理論計算式および変換係数を求めた後
、メッキ付着量およびメッキ被膜組成を未知とするメッ
キ鋼板に対し、前記所望の波長となるように校正された
単色Ｘ線を用い、かつ、前記理論計算式を求めたのと同
じ測定条件を用いて当該メッキ鋼板に照射し、かかるメ
ッキ鋼板から得られる蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定し
、その後、この蛍光Ｘ線強度又は強度比を変換係数を用
いて理論強度又は強度比に変換する。そして、前記理論
計算式より得られる理論強度又は強度比を、前記変換さ
れた理論強度又は強度比に最も近づける、理論計算式中
のパラメータであるメッキ付着量およびメッキ被膜組成
をもって前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およびメ
ッキ被膜組成とするものである。

次に、請求項３に対応する発明は、メッキ鋼板の測定時
と同じ光学系を用いるとともに単色Ｘ線をメッキ鋼板の
代りに高分子材料（例えばアクリルなど）或いはガラス
などの如くコンプトン散乱の大きな散乱板に照射し、か
かる散乱板から得られるコンプトン散乱線の波長を測定
する。このとき、前記単色Ｘ線の入射角および受光角か
ら求まるコンプトン散乱による波長シフト量を理論式に
より補正することにより、測定時に用いる単色Ｘ線の波
長を間接的に測定し、この測定値が所望の波長に校正す
るように光学系を調整する。

一方、前記調整された光学系を用いて予めメッキ鋼板に
所定の入射角で単色Ｘ線を入射した場合に得られる、２
種類の所定の測定角での分析目的元素のに系列の蛍光Ｘ
線強度又は強度比の検量線をメッキ付着量およびメッキ
被膜組成をパラメータとして求めておき、しかる後、メ
ッキ付着量及びメッキ被膜組成を未知とするメッキ鋼板
に対し、前記所望の波長に校正された単色Ｘ線を用い、
かつ、前記検量線を求めたのと同じ測定条件を用いて照
射し、かかる被測定メッキ鋼板から得られる蛍光Ｘ線強
度又は強度比を測定する。さらに、検量線より得られる
蛍光Ｘ線強度又は強度比に最も近づける、検量線中のパ
ラメータであるメッキ付着量およびメッキ被膜組成をも
って前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ
被膜組成とするものである。

次に、請求項４に対応する発明は、メッキ鋼板の測定時
と同じ光学系を用いるとともに単色Ｘ線をメッキ鋼板の
代りに同じ位置に高分子材料（アクリルなど）或いはガ
ラスの如くコンプトン散乱の大きな散乱板に照射し、か
かる散乱板から得られるコンプトン散乱線の波長を測定
する。このとき、コンプトン散乱による波長シフト量の
補正を、予め求めておいた校正曲線により行うことによ
り、測定時に用いる単色Ｘ線の波長を間接的に測定し、
この測定値が所望の波長に校正するように光学系を調整
する。

一方、ここで調整された光学系を用いて予めメッキ鋼板
に所定の入射角で単色Ｘ線を入射した場合に得られる、
２種類の所定の測定角での分析目的元素のに系列の蛍光
Ｘ線強度又は強度比の検量線をメッキ付着量又はメッキ
被膜組成をパラメータとして求めておき、しかる後、メ
ッキ付着量及びメッキ被膜組成を未知とするメッキ鋼板
に対し、前記所望とする波長に校正した単色Ｘ線を用い
、かつ、前記検量線を求めたのと同じ測定条件を用いて
照射し、かかるメッキ鋼板から得られる蛍光Ｘ線強度又
は強度比を測定する。さらに、検量線より得られる蛍光
Ｘ線強度又は強度比に最も近づける、検量線中のパラメ
ータであるメッキ付着量およびメッキ被膜組成をもって
前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜
組成とするものである。

次に、請求項５に対応する発明は、Ｘ線を発生するＸ線
発生装置と、このＸ線発生装置から発生するＸ線を単色
化するモノクロメータと、このモノクロメータで単色化
されたＸ線を前記メッキ鋼板に所定の入射角で入射する
とともに所定の受光角で受光するスリット系と、前記メ
ッキ鋼板から発生する分析目的元素のに系列蛍光Ｘ線強
度を異なる角度で測定する２個の検出器と、これらの測
定系を、強いコンプトン散乱線を発生する散乱板上と前
記メッキ鋼板上との間を適宜移動させるトラバース機構
と、このトラバース機構による前記測定系の前記散乱板
上への設定時、前記単色Ｘ線の入射によって前記散乱板
から散乱された散乱線の波長から理論式を用いて前記散
乱板に入射した単色Ｘ線の波長を求める波長変換手段と
、この波長変換手段によって求めた波長が所望の波長と
なるように前記測定系を構成する光学系を調整する波長
調整手段と、この波長調整手段によって調整声れた測定
系で得られるべき理論強度又は強度比の理論計算式を記
憶する手段と、前記波長調整手段によって光学系を調整
した前記測定系を用いて実際に測定された蛍光Ｘ線強度
又は強度比を理論強度又は強度比に変換する手段と、こ
の変換された理論強度又は強度比と理論計算式により得
られる理論強度又は強度比の差を最小にするメッキ付着
量およびメッキ被膜組成を求める手段とを備えたもので
ある。

従って、以上のような手段を講じたことにより、メッキ
鋼板の測定時と同じ光学系を用いて、単色Ｘ線をコンプ
トン散乱の大きな散乱板に照射してコンプトン散乱線の
波長を測定し、その散乱角から求まるコンプトン散乱に
よる波長シフト量を理論式に基づいて補正することによ
り、測定時に用いるメッキ鋼板に照射する単色Ｘ線の波
長を間接的に測定し、その値に応じて前記光学系を調整
して所望の波長に校正する。しかる後、Ｘ線発生装置か
ら発生されたＸ線をスリットを通してモノクロメータで
前記校正された波長の単色Ｘ線を得、この単色Ｘ線を所
定の入射角でメッキ鋼板へ入射し、これによってメッキ
鋼板から発生する分析目的元素のに系列蛍光Ｘ線強度を
２個の検出器を用いて異なる所定の受光角で検出する。

そして、この２個の検出器で測定した蛍光Ｘ線強度又は
強度比を理論強度又は強度比に変換し、またメッキ付着
量およびメッキ被膜組成を可変パラメータとして理論計
算式により理論強度又は強度比を計算し、この計算値が
前記変換値に最も近づくパラメータから被測定メッキ鋼
板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を得るものであ
る。

さらに、請求項６に対応する発明は、請求項５の散乱板
に入射した単色Ｘ線の波長を理論式に基づいて求める代
わりに、予め求めておいた校正曲線を用いて求める波長
変換手段を設けた構成であり、その他の点を除けば構成
および作用は請求項５と同じである。

さらに、請求項７に対応する発明は、Ｘ線発生装置、モ
ノクロメータ、スリット系、２個の検出器および前記理
論式を用いた波長変換手段のほか、メッキ鋼板の測定系
で得られべき理論強度又は強度比の検量線を記憶する手
段と、実際に測定される蛍光Ｘ線強度又は強度比の差を
最小とするメッキ付着量およびメッキ被膜組成を求める
手段とを備えたものである。

この装置においては、理論計算式に代えて検量線を用い
て上記とほぼ同一の信号処理手段により、被測定メッキ
鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を測定する。

さらに、請求項８に対応する発明は、メッキ鋼板の測定
系で得られべき理論強度又は強度比の検量線を記憶する
手段を有する点は請求項７と同じであり、特に請求項７
と異なるところは理論式に代えて予め求めておいた校正
曲線を用いて求める波長変換手段を設けたことにあり、
その他の点を除けば構成および作用は請求項７と同じで
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明するに先立ち、オンライン測
定に適したものとするために、次のような条件を満たす
測定系で構成するものとする。

（イ）　入射Ｘ線は市販のＸ線管を用いて十分な蛍光Ｘ
線強度が得られること。

（ロ）　Ｘ線入射角、蛍光Ｘ線の受光角等の測定角はオ
ンラインで実現可能な測定角、つまり５゜以上とするこ
と。

また、メッキ鋼板から発生する蛍光Ｘ線の強度は放射線
検出器で測定するが、望ましくは半導体検出器を用いて
測定する。

以下、Ｚｎ−Ｆｅ合金メッキ鋼板のメッキ付着量および
メッキ被膜′組成（Ｆ％）を測定する方法の実施例につ
いて説明する。

先ず、Ｘ線管から発生したＸ線をモノクロメータに照射
したとき、当該モノクロメータから所望とする波長の単
色Ｘ線を得る必要から、コンプトン散乱の大きな散乱板
を用いて測定時と同一の光学系を用いて当該光学系の各
要素の位置を調整設定する。この具体的方法は、トラバ
ース機構を用いてメッキ鋼板の測定に使用する光学系を
内蔵する測定ヘッドをメッキ鋼板上から散乱板上の所定
位置に移動設定する。この散乱板は高分子材料（例えば
アクリルなど）或いはガラスなどの如きコンプトン散乱
の大きな材料を用いる。

このようにして光学系を設定した後、測定ヘッドのＸ線
管から発生したＸ線をモノクロメータに照射し、このと
きモノクロメータから得られる単色Ｘ線を前記散乱板に
照射する。そして、この散乱板から得られるコンプトン
散乱線の波長λＣＣλ］を測定する。しかる後、散乱板
への単色Ｘ線の入射角φおよび散乱線の散乱受光角ψを
用いて以下の理論式により、散乱板への入射Ｘ線の波長
λ　［入］を求める。

λ−λｃ　−０，０４８８ｓｌｎ２１（φ十ψ）／２＋
［λコ・・・（１） そして、この波長λと所望とする波長とのずれ量（波長
シフト量〉を求めた後、このλが所望とする波長となる
ように前記測定ヘッド内の光学系の構成要素であるＸ線
管、モノクロメータおよびスリット系等の角度および位
置等を調整する。ここで、λが所望とする波長となった
ならば、再びトラバース機構を用いて、前記測定ヘッド
を散乱板上からメッキ鋼板上の所定位置に移動設定し、
メッキ鋼板の本来のａｌｌ定に入る。なお、説明の便宜
上、１測定角のみの光学系について述べたが、実際には
２つの測定角について所望の波長が得られるように光学
系を調整するものである。

しかして、以上のようにしてモノクロメータから所望の
波長の単色Ｘ線を発生するように光学系を調整した後、
Ｘ線管からモノクロメータにＸ線を照射する。そして、
第１図および第２図に示す如くモノクロメータから単色
化された所望の波長λ１．λ２のＸ線を得た後、被測定
メッキ鋼板１１上に入射角φ１．φ２で入射し、このと
きメッキ鋼板１１から発生するＦｅｋａ線の強度および
Ｚｎｋαの強度を受光角ψ１゜ψ２をもって測定する。

そこで、この測定角（φ１．ψ１）の条件下で測定した
Ｆｅｋａ線強度、Ｚｎｋａ線強度をそれぞれＩ↓ｅ＋Ｉ
Ｚａとし、また測定角（φ２．ψ２）の条件下で測定し
たＦｅｋａ線強度、Ｚｎｋａ線強度をｘ、、、ｘＬとし
、Ｘ、−１シ、／Ｉ）いＸ２−１≠、／Ｉ亜７なる演算
を行う（ステップＳ２）。さらに、このＸ、。

Ｘ２を用いて理論値Ｙ、、Ｙ２に変換する。ここで、Ｘ
、、Ｘ２を理論値Ｙ、、Ｙ２に変換するに際し、この理
論値とは測定条件を同じくするＸ線波長、Ｘ線強度、幾
何学的条件等で測定した場合に得られる蛍光Ｘ線強度を
、メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成をパ
ラメータとして理論計算式により計算し、この値に基づ
いて前記Ｘ、、Ｘ２に対応する値として求めたものであ
る。

実際の測定値は検出器の感度特性、スリット系の影響等
によりこれら理論強度とは異なった値となる。

そこで、本発明方法では、以下の理論計算式を用いて実
測値Ｘ、、Ｘ２を理論値Ｙ、、Ｙ２に変換する（ステッ
プＳ２）。

Ｙ、ｍａ、Ｘ、＋ｂ。

Ｙ２ｍｌｌ、ｘ２＋ｂ２ なお、上式においてａｌ　＋　　ａ２　ｒ　　ｂｌ　ｒ
　　ｂ２は変換係数であって、これは予めメッキ付着量
およびメッキ被膜組成を既知とする標準試料を用い、前
記理論計算式を求めたのと同じ条件で蛍光Ｘ線強度又は
強度比を実測し、この実測値を前記理論計算式を用いて
理論強度又は強度比に換算することにより求める。すな
わち、標準試料のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を
用いて理論計算式で計算した値をＹ、、Ｙｌとし、実測
蛍光Ｘ線強度から計算したＸ、、Ｘ、との間に上記式が
成立するように、回帰分析等によって変換係数ａ。

”２　ｒ　　ｂｌ　＋　　ｂ２を予め求めておく。

このように理論計算式を使用し、実際の測定系との差を
標準試料を使用して校正する方法を採用したので、少な
い標準試料を用いてメッキ付着量およびメッキ被膜組成
と蛍光Ｘ線強度又は強度比の関係式を求めることができ
る。

次に、ステップＳ２において理論値Ｙ、、Ｙ２を求めた
ならば、引き続き、メッキ付着量およびＦｅ％を可変し
たパラメータＰｋ（ｋ−１）を用いて、既存の蛍光Ｘ線
強度計算式から上記Ｙ、、Ｙ２に対応するＹ、、Ｙｌ　
を求める（ステップＳ３゜Ｓ４）。しかる後、ステップ
Ｓ５に移行し、ここでは、 （Ｙｓ　　−Ｙｌ　　）　　２　＋　　（Ｙｌ　　　Ｙ
ｌ　　　）　　２なる演算を行い、さらにパラメータＰ
ｋを変えて同様な演算を行い（ステップＳ６．Ｓ４．Ｓ
５）、これら演算値の中で最も小さくなる演算値のとき
のパラメータの値を決定しくステップＳ７）、この決定
パラメータ値をもってメッキ付着量およびＦｅ％とする
ことにより、メッキ鋼板１１のメッキ付着量およびメッ
キ被膜組成を得るものである。

次に、以上ような測定方法を用いたときの分析結果につ
いて具体的に説明する。今、Ｘｌの測定条件として例え
ば入射Ｘ線の波長λＩ　−１，２６入、測定角（φ１．
ψ、）−（１５＠、４５’）とし、Ｘ２の測定条件とし
て例えば入射Ｘ線の波長λ２”０．７１入、測定角（φ
２．ψ２）−（７５”、６０″）とする。なお、Ｘｌに
対してはタングステンターゲットを持つＸ線管を、Ｘ２
に対してはモリブデンターゲットを持つＸ線管を用いれ
ば、波長λ１．λ２はそれぞれＷＬβ線。

Ｍ　ｏ　ｋα線近傍の波長となり、前述した条件（イ）
を満足させることができる。

一方、２つの測定角のうち低角度側の測定角（φ１．ψ
１）は、メッキ被膜に対する減衰が大きく侵入深さが小
さい波長λ１−１．２６入を用いているために（１５’
　、４５＠）となり、前述した条件（ロ）を十分に満足
する測定角とすることができ、その結果、メッキ鋼板１
１のバタッキによる測定距離変動および測定角変動の影
響を小さくできる。

なお、ＸｌとＸ２で、メッキ付着量およびＦｅ％に対す
る特性に差があるほど精度が向上するので、λ２はλ１
に比べてメッキ被膜に対する減衰が小さい波長とし、測
定角（φ２．ψ２）も（φ１．ψ１）に比べて大きい角
度とし、蛍光Ｘ線を検出できる最大深さ、つまり分析深
さを大きくした。さらに、測定距離変動を小さくするた
めには、入射Ｘ線のビーム径を小さくシ、かつ、検出器
の視野を大きくし、測定距離変動に拘らず入射Ｘ線を照
射している全ての部分からの蛍光Ｘ線を検出することが
望ましい。そこで、入射側はφ２．０〜５．０＋ｍのピ
ンホールコリメータ、受光側は検出器の窓を開放とする
ことにより実現できる。

さらに、他のもう１つの発明方法としては、理論式を用
いた波長校正に代えて、例えば後述する第８図に示す如
くコンプトン散乱線の波長と散乱前の入射Ｘ線の波長と
の関係を定めた校正曲線に基づいて波長校正を行っても
よい。また、多数の標準試料を使用することが可能な場
合、前記理論計算式に代えて標準試料を使用してメッキ
付着量およびメッキ被膜組成と蛍光Ｘ線強度又は強度比
の関係式、すなわち検量線を用いて被測定メッキ鋼板１
１のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を求めてもよい
。

次に、本発明装置の実施例について第３図及び第４図を
参照して説明する。第３図は単色Ｘ線の波長を所望の波
長となるように測定時の光学系と同一の光学系を調整す
る図であり、第４図はメッキ鋼板の測定の様子を示した
図である。なお、第３図は説明の便宜上、１つの測定角
の調整について示している。

第３図において１２は測定ヘッドであって、このヘッド
１２には当該測定ヘッド１２をメッキ鋼板ｌｌ上から校
正位置である散乱板１３上へ、或いは散乱板１３上から
測定位置であるメッキ鋼板１１上へ移動させるトラバー
ス機構１４と、Ｘ線管２１から発生されたＸ線をコリメ
ータ２２を通してモノクロメータ２３へ入射して単色Ｘ
線を得た後、この単色Ｘ線をピンホールコリメータ２４
を通して散乱板１３に入射し、このとき散乱板１３から
得られる散乱線の波長を平板スリット２５および検出器
２６を検出することにより散乱前の単色Ｘ線の波長を求
める波長変換手段１５と、この波長変換手段１５で得ら
れた波長を所望の波長となるように光学系、つまりＸ線
管２１．コリメータ２２．モノクロメータ２３等々を位
置及び角度調整することにより波長校正を行う波長調整
機構１６とが設けられている。

なお、測定ヘッド１２には１つの光学系のみ示したが、
実際は第４図に示す如く２つの光学系が配置され、波長
校正後にトラバース機構１４により第４図の如くメッキ
鋼板１１上に移動させるようになっている。

すなわち、この測定ヘッド１２には所定の方向にＸ線を
発生する２個のＸ線管２１．３１と、このＸ線管２１．
３１からコリメータ２２．３２を介して入射される白色
Ｘ線を単色化し、かつ、この単色化処理したＸ線を所望
の入射角度でメッキ鋼板１１へ入射するモノクロメータ
２３，３３と、この単色Ｘ線をメッキ鋼板１１へ入射す
るコリメータ２４．３４と、メッキ鋼板１１から得られ
た蛍光Ｘ線強度を幅可変の平板スリット２５．３５を介
して測定する検出器２６．３６とによって構成されてい
る。なお、コリメータ２４は測定距離変動の影響を小さ
くするためにピンホールコリメータが望ましい。また、
これらＸ線管２１，３１、モノクロメータ２３，３３、
コリメータ２２゜３２．２４．３４、スリット２５，３
５、検出器２６．３６等は駆動制御部１７からの駆動制
御信号で位置調整可能となっている。

１８は信号処理手段であって、これは２個の検出器２６
．３６で測定された蛍光Ｘ線強度又は強度比を理論強度
又は強度比、つまり理論値に変換する理論値変換手段１
８ａ１メッキ付着量およびＦｅ％を可変パラメータとし
て既存の蛍光Ｘ線強度計算式により理論値を計算して記
憶する理論値計算手段１８ｂ１前記理論値変換手段１８
ａで得た理論値と理論値計算手段１８ｂで得られた理論
値とが等しくなるパラメータを決定するパラメータ値決
定手段１８ｃ等によって構成され、このパラメータ値を
メッキ付着量およびメッキ被膜組成とすることにより、
メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を得る
ものである。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

先ず、波長校正を行う場合には、トラバース機構１４に
より測定ヘッド１２全体を校正位置である第３図の散乱
板１３上に設定した後、Ｘ線管２１．３１から散乱板１
３に照射し、このとき散乱板１３から得られるコンプト
ン散乱線を検出器２６．３６で検出する。そして、この
コンブトン散乱線から波長変換手段１５にて前記理論式
を適用してモノクロメータ２３，３３で単色化されたＸ
線の波長を求めた後、この波長が所望の波長になるよう
に波長調整機構１６で光学系を調整する。この波長校正
終了後、トラバース機構１４を用いて測定ヘッド１２を
測定位置へ移動する。

しかして、測定時においては、２つのＸ線管２１．３１
から白色Ｘ線を発生すると、この白色Ｘ線はコリメータ
２２．３２を通り、モノクロメータ２３．３３で単色化
された後、メッキ鋼板１１にそれぞれ入射角φ、−１０
°〜３０゜φ２＝４５”〜９０″なる角度で照射される
。なお、Ｘ線管２１としてタングステンターゲットを用
い、これによりモノクロメータ２３からメッキ被膜に対
して減衰が大きいＷＬβ線近傍の波長のＸ線を取り出し
てメッキ鋼板１１への入射Ｘ線とし、一方、Ｘ線管３１
側ではモリブデンターゲットを用い、これによりモノク
ロメータ３３からＷＬβ線に比べてメッキ被膜に対して
減衰がはるかに小さいＭ　ｏ　ｋα線近傍の波長のＸ線
を取り出してメッキ鋼板１１への入射Ｘ線とする。

そして、以上のように単色化処理されたＸ線を照射後、
メッキ鋼板１１から発生するＺｎ、Ｆｅのｋａ線強度を
それぞれ受光角ψ１−３０”〜６０°、ψ２−４５°〜
９０″の角度をもって検出器２６．３６で検出する。し
かる後、理論値変換手段１８ａを用いて雨検出器２６．
３６で得られた蛍光Ｘ線強度等に基づいて前記Ｘ、、Ｘ
２を求めた後、これを理論値に変換し、パラメータ値決
定手段１１８Ｃに送出する。一方、理論値計算手段１８
ｂではメッキ付着量およびＦｅ％を順次可変パラメータ
としながら既存の蛍光Ｘ線強度計算式により理論値を求
めながらパラメータ値決定手段１８ｃに送出する。そこ
で、このパラメータ値決定手段１８ｃでは、理論値変換
手段１８ａから送られてくる理論値と理論値計算手段１
８ｂによってパラメータを変えて得られる理論値とを用
いて所定の演算を実行し、両理論値が等しくなるときの
パラメータ値を決定し、このパラメータ値からメッキ鋼
板１１のメッキ付着量およびメッキ被膜組成を得るもの
である。

ちなみに、第５図はある特定の散乱角について、理論式
によるコンプトン散乱線の波長と散乱前の入射Ｘ線の波
長との関係を実測値と共に示した図であるが、この実測
値がほぼ適正値を示していることが分かる。また、第６
図および第７図は、第４図の装置を用いて得られた分析
結果を示す図である。なお、この第６図および第７図は
第３図の波長校正手段、つまりモノクロメータ２３，３
３、散乱板１３、波長変換手段１５、波長調整機構１６
等を用いることにより、波長λｌ−１．２６入、λ２−
０．７１λとし、かつ、それぞれのＤＪ定角を（φ１．
ψ、）−（１５°、４５°）（＜６２　、　　ψ２）−
（７５’　、６０’　）とシタ例であって、そのうち第
６図はメッキ付着量、第７図はメッキ被膜組成を示す。

従って、これらの図から明らかなように、測定距離変動
、測定角度変動および温湿度変動等を加わる実ラインで
あるにも拘らず、測定時間１０秒という短い時間で高精
度に測定できる。また、この分析値はＦｅまたはＺｎの
蛍光Ｘ線強度ではなく、ＦｅおよびＺｎの蛍光Ｘ線の強
度比から求めたが、この強度比を取ることにより温湿度
変動、経時変化の影響を低減できる。

なお、上記実施例の装置では、波長校正として理論式に
よりコンプトンシフトの補正を行ったが、この理論式に
代えて予め例えば第８図に示す如くコンプトン散乱線の
波長と散乱前の入射Ｘ線の波長との関係を定めた校正曲
線に基づいて波長校正を行ってもよい。また、上記実施
例の装置ではメッキ付着量およびメッキ被膜組成を求め
るに際して理論計算式を用いたが、それに代えて検量線
を用いて行ってもよい。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば次に述べるように種
々の効果を奏する。

先ず、請求項１〜４の発明においては、波長校正手段を
用いて波長校正を行うようにしたので、オンライン測定
において単色Ｘ線の波長を高精度に設定でき、精度の良
い測定を行なうことが可能となり、また単色化処理によ
ってメッキ被膜による吸収の大きな波長のＸ線を取り出
してメッキ鋼板に照射するので、従来に比べて大きな測
定角で蛍光ｘＩ１１強度を測定でき、メッキ鋼板のバタ
ッキによる測定距離変動および測定角変動の影響が少な
く、かつ、入射Ｘ線のスペクトル変動の影響が小さく、
また波長積分を必要としないので測定精度の向上および
測定時間の短縮化を図ることができる。また、測定上必
要な標準試料は実測値から理論値への変換パラメータを
求めるために数種類でよく、オンラインに適するものと
することができる。

次に、請求項５〜８の発明においては、単色Ｘ線の波長
を簡単、かつ、精度よく校正でき、しかも非常に簡単な
構成によりオンラインでメッキ鋼板のメッキ付着量およ
びメッキ被膜組成を高精度に測定でき、メッキ製品の品
質向上に大きく貢献させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を用いたときのＸｆｉとメッキ鋼板
との関係を示す図、第２図は同じく本発明方法による分
析動作を説明する図、第３図は本発明装置による波長校
正時の構成を示す図、第４図は測定時の本発明装置の構
成を示す図、第５図はある特定の散乱角におけるコンプ
トン散乱線の波長と単色化された入射Ｘ線の波長との理
論的関係を示す図、第６図および第７図は本発明装置を
用いて得られる分析結果を示す図、第８図はコンプトン
散乱線の波長から単色化された入射Ｘ線の波長を求める
校正曲線図である。 １１・・・メッキ鋼板、１２・・・測定ヘッド、２１゜
３１−Ｘ　ＩＩ管（Ｘ線発生装置）　　２３．３３−・
・モノクロメータ、２６．３６・・・検出器、１４・・
・トラバース機構、１５・・・波長変換手段、１６・・
・波長調整機構、１７・・・駆動制御部、１８・・・信
号処理手段、１８ａ・・・理論値変換手段、１８ｂ・・
・理論値計算手段、１８ｃ・・・パラメータ値決定手段
。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）以下の（ａ）〜（ｅ）の工程から成る被測定メッ
   キ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法
   。 （ａ）メッキ鋼板の測定時と同じ光学系を用いて、コン
   プトン散乱の大きな材料の散乱板に単色Ｘ線を照射し、
   このとき散乱板から散乱するコンプトン散乱線の波長か
   ら理論式に基づいて前記単色Ｘ線の波長を間接的に測定
   し、この測定波長が所望の波長となるように前記光学系
   を調整する波長校正工程、 （ｂ）この波長校正工程で調整された光学系を用いてメ
   ッキ鋼板に所定の入射角で単色のＸ線を入射した場合に
   得られる２種類の所定の測定角での、分析目的元素のＫ
   系列の蛍光Ｘ線強度又は強度比の理論計算式を予め定め
   ておく工程、 （ｃ）メッキ付着量およびメッキ被膜組成が既知の標準
   試料を用い、前記理論計算式を求めたのと同じ条件で、
   蛍光Ｘ線強度又は強度比を実測し、この実測値と前記理
   論計算式とから前記実測値を理論計算値に換算する変換
   係数を予め求めておく工程、 （ｄ）前記理論計算式を求めたのと同じ条件で、メッキ
   付着量およびメッキ被膜組成が未知のメッキ鋼板から得
   られる前記蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定し、前記変換
   係数を使用して理論強度又は強度比に変換する工程、 （ｅ）前記理論計算式から得られる理論強度又は強度比
   を、前記変換された理論強度又は強度比に最も近づける
   、理論計算式中のパラメータであるメッキ付着量および
   被膜組成を、前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およ
   びメッキ被膜組成とする工程。
2. （２）以下の（ａ）〜（ｅ）の工程から成る被測定メッ
   キ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法
   。 （ａ）メッキ鋼板の測定時と同じ光学系を用いて、コン
   プトン散乱の大きな材料の散乱板に照射し、このとき散
   乱板から散乱するコンプトン散乱線の波長から予め求め
   ておいた校正曲線に基づいて前記単色Ｘ線の波長を間接
   的に測定し、この測定波長が所望の波長となるように前
   記光学系を調整する波長校正工程、 （ｂ）この波長校正工程で調整された光学系を用いてメ
   ッキ鋼板に所定の入射角で単色のＸ線を入射した場合に
   得られる２種類の所定の測定角での、分析目的元素のＫ
   系列の蛍光Ｘ線強度又は強度比の理論計算式を予め定め
   ておく工程、 （ｃ）メッキ付着量およびメッキ被膜組成が既知の標準
   試料を用い、前記理論計算式を求めたのと同じ条件で、
   蛍光Ｘ線強度又は強度比を実測し、この実測値と前記理
   論計算式とから前記実測値を理論計算値に換算する変換
   係数を予め求めておく工程、 （ｄ）前記理論計算式を求めたのと同じ条件で、メッキ
   付着量およびメッキ被膜組成が未知のメッキ鋼板から得
   られる前記蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定し、前記変換
   係数を使用して理論強度又は強度比に変換する工程、 （ｅ）理論計算式から得られる理論強度又は強度比を、
   前記変換された理論強度又は強度比に最も近づける、理
   論計算式中のパラメータであるメッキ付着量および被膜
   組成を、前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着量およびメ
   ッキ被膜組成とする工程。
3. （３）以下の（ａ）〜（ｄ）の工程から成る被測定メッ
   キ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法
   。 （ａ）メッキ鋼板の測定時と同じ光学系を用いて、コン
   プトン散乱の大きな材料の散乱板に単色Ｘ線を照射し、
   このとき散乱板から散乱するコンプトン散乱線の波長か
   ら理論式に基づいて前記単色Ｘ線の波長を間接的に測定
   し、この測定波長が所望の波長となるように前記光学系
   を調整する波長校正工程、 （ｂ）この波長校正工程で調整された光学系を用いてメ
   ッキ鋼板に所定の入射角で単色のＸ線を入射した場合に
   得られる２種類の所定の測定角での、分析目的元素のＫ
   系列の蛍光Ｘ線強度又は強度比の検量線をメッキ付着量
   およびメッキ被膜組成をパラメータとして予め求めてお
   く工程、（ｃ）前記検量線を求めたのと同じ条件で、メ
   ッキ付着量およびメッキ被膜組成が未知のメッキ鋼板か
   ら得られる前記蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定する工程
   、 （ｄ）前記検量線から得られる蛍光Ｘ線強度又は強度比
   を、前記測定された蛍光Ｘ線強度又は強度比に最も近づ
   ける、検量線中のパラメータであるメッキ付着量および
   メッキ被膜組成を、前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着
   量およびメッキ被膜組成とする工程。
4. （４）以下の（ａ）〜（ｄ）の工程から成る被測定メッ
   キ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法
   。 （ａ）メッキ鋼板の測定時と同じ光学系を用いて、コン
   プトン散乱の大きな材料の散乱板に照射し、このとき散
   乱板から散乱するコンプトン散乱線の波長から予め求め
   ておいた校正曲線に基づいて前記単色Ｘ線の波長を間接
   的に測定し、この測定波長が所望の波長となるように前
   記光学系を調整する波長校正工程、 （ｂ）この波長校正工程で調整された光学系を用いてメ
   ッキ鋼板に所定の入射角で単色のＸ線を入射した場合に
   得られる２種類の所定の測定角での、分析目的元素のＫ
   系列の蛍光Ｘ線強度又は強度比の検量線をメッキ付着量
   およびメッキ被膜組成をパラメータとして予め求めてお
   く工程、（ｃ）前記検量線を求めたのと同じ条件で、メ
   ッキ付着量およびメッキ被膜組成が未知の被測定メッキ
   鋼板から得られる前記蛍光Ｘ線強度又は強度比を測定す
   る工程、 （ｄ）前記検量線から得られる蛍光Ｘ線強度又は強度比
   を、前記測定された蛍光Ｘ線強度又は強度比に最も近づ
   ける、検量線中のパラメータであるメッキ付着量および
   メッキ被膜組成を、前記被測定メッキ鋼板のメッキ付着
   量およびメッキ被膜組成とする工程。
5. （５）Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、このＸ線発生装
   置から発生するＸ線を単色化するモノクロメータと、こ
   のモノクロメータで単色化されたＸ線を前記メッキ鋼板
   に所定の入射角で入射するとともに所定の受光角で受光
   するスリット系と、前記メッキ鋼板から発生する分析目
   的元素のＫ系列蛍光Ｘ線強度を異なる角度で測定する２
   個の検出器と、これらの測定系を、強いコンプトン散乱
   線を発生する散乱板上と前記メッキ鋼板上との間を適宜
   移動させるトラバース機構と、このトラバース機構によ
   る前記測定系の前記散乱板上への設定時、前記単色Ｘ線
   の入射によって前記散乱板から散乱された散乱線の波長
   から理論式を用いて前記散乱板に入射した単色Ｘ線の波
   長を求める波長変換手段と、この波長変換手段によって
   求めた波長が所望の波長となるように前記測定系を構成
   する光学系を調整する波長調整手段と、この波長調整手
   段によって調整された測定系で得られるべき理論強度又
   は強度比の理論計算式を記憶する手段と、前記波長調整
   手段によって光学系を調整した前記測定系を用いて実際
   に測定された蛍光Ｘ線強度又は強度比を理論強度又は強
   度比に変換する手段と、この変換された理論強度又は強
   度比と理論計算式により得られる理論強度又は強度比の
   差を最小にするメッキ付着量およびメッキ被膜組成を求
   める手段とを有してなるメッキ鋼板のメッキ付着量およ
   びメッキ被膜組成の測定装置。
6. （６）Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、このＸ線発生装
   置から発生するＸ線を単色化するモノクロメータと、こ
   のモノクロメータで単色化されたＸ線を前記メッキ鋼板
   に所定の入射角で入射するとともに所定の受光角で受光
   するスリット系と、前記メッキ鋼板から発生する分析目
   的元素のＫ系列蛍光Ｘ線強度を異なる角度で測定する２
   個の検出器と、これらの測定系を、強いコンプトン散乱
   線を発生する散乱板上と前記メッキ鋼板上との間を適宜
   移動させるトラバース機構と、このトラバース機構によ
   る前記測定系の前記散乱板上への設定時、前記単色Ｘ線
   の入射によって前記散乱板から散乱された散乱線の波長
   から予め求めておいた校正曲線を用いて前記散乱板に入
   射した単色Ｘ線の波長を求める波長変換手段と、この波
   長変換手段によって求めた波長が所望の波長となるよう
   に前記測定系を構成する光学系を調整する波長調整手段
   と、この波長調整手段によって調整された測定系で得ら
   れるべき理論強度又は強度比の理論計算式を記憶する手
   段と、前記波長調整手段によって光学系を調整した前記
   測定系を用いて実際に測定された蛍光Ｘ線強度または強
   度比を理論強度又は強度比に変換する手段と、この変換
   された理論強度又は強度比と理論計算式により得られる
   理論強度又は強度比との差を最小にするメッキ付着量お
   よびメッキ被膜組成を求める手段とを有してなるメッキ
   鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定装置。
7. （７）Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、このＸ線発生装
   置から発生するＸ線を単色化するモノクロメータと、こ
   のモノクロメータで単色化されたＸ線を前記メッキ鋼板
   に所定の入射角で投射するとともに所定の受光角で受光
   するスリット系と、前記メッキ鋼板から発生する分析目
   的元素のＫ系列蛍光Ｘ線強度を異なる角度で測定する２
   個の検出器と、これらの測定系を、強いコンプトン散乱
   線を発生する散乱板上と前記メッキ鋼板上との間を適宜
   移動させるトラバース機構と、このトラバース機構によ
   る前記測定系の前記散乱板上への設定時、前記単色Ｘ線
   の入射によって前記散乱板から散乱された散乱線の波長
   から理論式を用いて前記散乱板に入射した単色Ｘ線の波
   長を求める波長変換手段と、この波長変換手段によって
   求めた波長が所望の波長となるように前記測定系を構成
   する光学系を調整する波長調整手段と、この波長調整手
   段によって調整された測定系で得られるべき理論強度又
   は強度比の検量線を記憶する手段と、前記波長調整手段
   によって光学系を調整した前記測定系を用いて実際に測
   定された蛍光Ｘ線強度又は強度比と検量線より得られる
   蛍光Ｘ線強度又は強度比の差を最小にするメッキ付着量
   およびメッキ被膜組成を求める手段とを有してなるメッ
   キ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定装置
   。
8. （８）Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、このＸ線発生装
   置から発生するＸ線を単色化するモノクロメータと、こ
   のモノクロメータで単色化されたＸ線を前記メッキ鋼板
   に所定の入射角で投射するとともに所定の受光角で受光
   するスリット系と、前記メッキ鋼板から発生する分析目
   的元素のＫ系列蛍光Ｘ線強度を異なる角度で測定する２
   個の検出器と、これらの測定系を、強いコンプトン散乱
   線を発生する散乱板上と前記メッキ鋼板上との間を適宜
   移動させるトラバース機構と、このトラバース機構によ
   る前記測定系の前記散乱板上への設定時、前記単色Ｘ線
   の入射によって前記散乱板から散乱された散乱線の波長
   から予め求めておいた校正曲線を用いて前記散乱板に入
   射した単色Ｘ線の波長を求める波長変換手段と、この波
   長変換手段によって求めた波長が所望の波長となるよう
   に前記測定系を構成する光学系を調整する波長調整手段
   と、この波長調整手段によって調整された測定系で得ら
   れるべき理論強度又は強度比の検量線を記憶する手段と
   、前記波長調整手段によって光学系を調整した前記測定
   系を用いて実際に測定される蛍光Ｘ線強度又は強度比と
   検量線より得られる蛍光Ｘ線強度又は強度比の差を最小
   にするメッキ付着量及びメッキ被膜組成を求める手段と
   を有してなるメッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被
   膜組成の測定装置。
9. （９）スリット系は、入射側にピンホールコリメータ、
   受光側に幅可変の平板スリットを有してなる請求項５な
   いし請求項８の何かに記載のメッキ鋼板のメッキ付着量
   およびメッキ被膜組成の測定装置。