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日本工業規格

JIS

 Z

2611-

1977

金属材料の光電測光法による

発光分光分析方法通則

General Rules for Photoelectric Emission Spectrochemical

Analysis of Metal Materials

1.

適用範囲  この規格は,金属材料の光電測光法による発光分光分析方法に関し,次の一般的事項につ

いて規定する。

(1)

装置

(2)

試料採取,試料調製用用具及び機械

(3)

材料

(4)

試料

(5)

試料の調製方法

(6)

測定操作及び定量方法

(7)

装置の選定と設置

(8)

分析誤差とその管理

(9)

安全衛生

(10)

分析方法の各規格で記載すべき項目

2.

概要  この方法は,試料を金属固体のまま又は適当に成形するなどして電極にするか,又は,溶液試

料などにして補助電極を用いるかして分析目的に応じた発光条件により放電発光させ,これを分光器によ

って分光し,定量元素の各分析線の強度を光電的に測定し,あらかじめ標準試料によって作成した検量線

を用いて分析試料の各元素含有率を求める。

3.

装置

3.1

装置の概要  この装置は,励起電源部・光源部・集光部・分光部・受光部・測光部からなる。励起

電源部では,試料の励起源を光源部に供給して発光させる。集光部では,この光を集光して分光部に導く。

分光部では,入射した光を各元素のスペクトル線に分光して受光部で受ける。測光部では,受光部に入射

した各元素のスペクトル線強度を光電的に測定して,指示・記録若しくはその測定値を元素含有率に換算

して表示する。

3.2

装置の構成  装置は,次の単位装置から構成される。その一例を図 に示す。

(1)

励起電源装置

(2)

光源装置

(3)

集光装置


2

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(4)

分光器

(a)

入口スリット系

(b)

分光系

(c)

出口スリット系

(5)

測光装置

(a)

光電子増倍管

(b)

積分ユニット

(c)

記録計・指示計及び含有率換算機

(d)

操作回路

図 1  発光分光分析装置構成図の一例

3.2.1

励起電源装置  この装置には,スパーク電源装置・アーク電源装置・低圧コンデンサー放電電源装

置などがある。これらは,試料を放電により蒸発気化して励起発光させるための電源部に供給する装置で

ある。一般に使用されている励起電源装置の例を以下に示す。

(1)

スパーク電源装置

(a)

直流高圧スパーク (DC HVS) 電源装置  この装置は,高圧変圧器で電圧を約 10kV 以上に上げ,整

流管又は整流器で整流してコンデンサーに充電し,これを同期回転断続器で順次放電させる。

その主要回路の一例を

図 に示す。


3

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図 2  直流高圧スパーク電源装置の主要回路図

(b)

交流高圧スパーク (AC HVS) 電源装置  この装置は,高圧変圧器で約 10kV 以上に電圧を上げ,コ

ンデンサーに充電し,分析間げきと直列又は並列に配列した制御間げき,若しくは直列に配列した

同期回転断続器を用いて放電を制御する。

この装置の主要回路の一例を

図 に示す。

図 3  直列制御間げき形交流高圧スパーク電源装置の主要回路図

(2)

アーク電源装置  この種類の装置には,直流アーク電源装置と交流アーク電源装置とがあるが,光電

測光法で用いられるのは主として後者である。交流アークは電圧により高圧交流アーク (AC HVA) と

低圧交流アーク (AC LVA) とがあり,いずれも通常高圧スパーク又は高周波放電を用いて点火する。

これらの装置には,アークの断続間隔が商用電力周波数単位のものと秒単位のものとがある。

これらの装置の主要回路の例を,

図 4・図 5・図 及び図 に示す。


4

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図 4  高周波スパーク点火形高圧交流アーク電源装置の主要回路図

図 5  高圧スパーク点火形低圧交流アーク電源装置の主要回路図


5

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図 6  高圧スパーク点火形整流アーク電源装置の主要回路図


6

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図 7  ファイルステッカー式断続アーク電源装置の主要回路図

(3)

低圧コンデンサー放電電源装置  この装置は,大容量のコンデンサーを最高 1kV 程度に充電後,高圧

スパーク放電によって点火させる励起電源装置である。放電の制御方式には同期回転断続器を用いた

もの,電子管回路によってに断続する方法を用いたもの,固定制御間げきを用いたものなどがある。

この装置は,回路定数の選択によって直流低圧スパーク (DC LVS) 的放電から直流低圧アーク (DC

LVA)

的放電まで段階的に変化させることができる。

この装置の主要回路の例を

図 及び図 に示す。


7

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図 8  ハスラー式低圧コンデンサー放電電源装置の主要回路図

図 9  固定制御間げき形低圧コンデンサー放電電源装置の主要回路図

3.2.2

光源装置  この装置は,試料を放電により発光させるための電極支持台で,平面試料用・棒状試料

用又は試料補助電極とその対電極とが保持できるようになっている。また発光ふんい気として特定のガス

を用いる構造のもの,

試料用補助電極を回転できるもの,

試料電極保持部分を水冷できるものなどがある。


8

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(1)

平面試料用電極支持台  この電極支持台は,通常真空形分光計では径 20mm 以上,常圧形分光計では

30mm

以上の平面試料が保持できるようになっているが,棒状試料の支持にも兼用できるようになっ

ているものもある。真空形分光計では,通常光源部のふんい気にアルゴンガスを使用し,その流量を

流量計及び自動弁によって調節できるようになっている。

真空形分光計の光源部の一例を

図 10 に,常圧形分光計の光源部の一例を図 11 に示す。

図 10  真空形分光計の電極支持台の一例

図 11  常圧形分光計の電極支持台の一例

(2)

棒状試料用電極支持台  この電極支持台は,通常径 20mm 以下の棒状試料が保持できるようになって

いる。また,電極位置を調整するための電極投影ができるものや電極保持部分の過熱防止のために水

冷できるものなどがある。


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(3)

溶液試料用回転電極支持台  この電極支持台は,試料補助電極を垂直方向に回転でき,その回転速度

は通常 5∼15rpm である。

3.2.3

集光装置  この装置は,光源からの光を集光して分光系に入射させるために用いられ,集光レンズ

系からなる。集光レンズ系には,コリメーター結像法・中間結像法・円筒レンズ結像法などが用いられて

いるが,通常分光計ではコリメーター結像法が使用されている。

(1)

コリメーター結像法  この結像法では,1 個の集光レンズを入口スリットの前に置き,光源からの光

を集光して入口スリットを均一に照射し,コリメーター上に結像させる。

コリメーター結像法の光学系を

図 12 に示す。


10

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図 12  コリメーター結像法の光学系

(2)

中間結像法  この結像法では,分光器の前に 3 個の集光レンズを設置して光源からの光を集光し,中

間レンズに結像させ,入口スリットを均一に照射する。この結像法は,中間絞りによって光源の適当

な部分を選択することが容易である。

中間結像法の光学系を

図 13 に示す。

図 13  中間結像法の光学系

(3)

円筒レンズ結像法  この結像法では,1 個の円筒レンズを用いて入口スリット上に上下に細長く結像

させ,更にスリット直前に 1 個の円筒レンズを置いてコリメーター上に水平に細長く結像させる。

円筒レンズ結像法の光学系を

図 14 に示す。

図 14  円筒レンズ結像法の光学系

3.2.4

分光器  この装置は,入口スリット系・分光系・出口スリット系からなる。入口スリット系から入

射した光は,分光系で分光され,出口スリット系によって各元素のスペクトル線に選別される。分光器は

器内を真空下で使用するか,常圧下で使用するかによって,真空形と常圧形に区分される。


11

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(1)

入口スリット系  入口スリット系は,入口スリットとその位置調整機構とからなり,スリット幅が固

定のものと可変のものとがあるが,一般に固定形が使用される。

(2)

分光系  分光系には,回折格子によるものとプリズムによるものがあるが,一般には回折格子による

ものが用いられている。回折格子の光学系には,おう面回折格子ではパッシェンルンゲ形・イーグル

形などがあり,

平面回折格子ではエバート形があるが,

一般にパッシェンルンゲ形が用いられている。

これらの光学系を

図 15,図 16,図 17 に示す。

図 15  パッシェンルンゲ形分光器の光学系

図 16  イーグル形分光器の光学系

(3)

出口スリット系  出口スリット系は,出口スリット及び出口スリットを通ったスペクトル線を光電子

増倍管の光電陰極面上に結像させるためのおう面反射鏡,若しくは出口スリットにスペクトル線を入

射させる石英屈折板などからなる。出口スリットは,一般に固定形が使用され,分析線に対する妨害

スペクトル線の影響の程度によって,入口スリットとともに適当な幅のものが選択使用される。


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図 17  エバート形分光器の光学系

3.2.5

測光装置  この装置は,出口スリットからの光を光電子増倍管に受けて電流に変え,各スペクトル

線の強度を測定する。その測光方式には,積分ユニット,記録計による電圧測定方式と直接計数変換する

電気量測定方式とがある。

測定方法には,内標準法・定時間法及び両者の機能を兼ねる方法がある。

内標準法では,内標準線の光電流が,その積分コンデンサーに一定量充電されたとき,各元素の積分コ

ンデンサーの充電を停止し,内標準線に対する各定量元素の強度比を測定する。

定時間法では,一定積分時間における内標準線及び各定量元素の分析線の強度を測定する。

測光装置は,放電発光による妨害雑音に対して,十分に安定でなければならない。

(1)

光電子増倍管  光電子増倍管は,使用する分析線の波長に応じた最適波長感度領域のものを使用する。

その特性は,SN 比が大で,感度が高く,疲労回復の早いものであることが必要である。光電子増倍

管の印加電圧は,スペクトル線強度に応じて調節する。

(2)

積分ユニット  積分ユニットは,漏えいや履歴現象の極めて小さいコンデンサー及びリレー群からな

り,光電子増倍管の出力電流を充電して記録計・指示計又は含有率換算機の入力信号とするためのも

のである。

(3)

記録計・指示計及び含有率換算機  記録計・指示計には,ペン記録計・時計式指示計・デジタル表示

計などが用いられ,積分コンデンサーの出力信号を測定し記録指示する。測定値は,いずれの場合も

通常内標準線に対する相対値として示される。含有率換算機は,この相対値を対応する元素含有率に

自動的に換算するものである。

(4)

操作回路  この部分は,多数のリレー・スイッチ・タイマーなどからなり,測光装置及び発光装置の

各部分に作動指令を自動的に与えるためのものである。

4.

試料採取・試料調製用用具及び機械  試料の調製及び電極の調製にあたっては,溶湯試料採取用鋳型・

試料切断切削及び研摩用機械・加圧成形機・電極成形機・試料補助具・化学処理用器具などが必要である。

4.1

溶湯試料採取用鋳型  鋳型は,溶湯から分析試料を採取する場合に用いられ,鋼製・鋳鋼製・鋳鉄

製・銅製などの金型,又は黒鉛製・耐火物製鋳型が使用される。その形状には,円すい台形・円柱形・盤

状若しくは棒状などの試料が得られるものがあり,水冷できる鋳型もある。また,鋳型の材質・形状など

は,均質な分析試料が得られ,かつ,湯流れ・湯離れなどの取り扱いを考慮して選定される。


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4.2

試料切断切削及び研摩用機械  金属固体試料の切断面又は切削面を放電面とする場合は,高速切断

機・金切り盤・旋盤などを使用する。試料の放電面を一定粗さに仕上げる場合は,電気グラインダー・ベ

ルトサンダーなどを使用し,研摩材としてアルミナ質・炭化けい素質のものがある。

4.3

小形溶解炉  この炉は,半製品及び製品から採取した試料で,偏析を小さくする場合・や金履歴の

差を少なくする場合の再溶融に用いる。

4.4

試料加圧成形機  粉末試料・切削試料などを加圧成形して分析試料とするか,又は小形溶解炉に投

入する場合の予備成形に用いる。金属切削試料の成形には,加圧機の容量の大きいものを使用する必要が

ある。

4.5

電極成形機  対電極・補助電極成形には,時計旋盤・小形旋盤などが使用されるが,専用の電極成

形機もある。また,タングステン電極の成形には,バルブフェースグラインダーなどを使用してもよい。

4.6

試料補助具  試料補助具は,小形試料・薄板試料などのように電極支持台に直接取り付けることが

困難な場合にそれらの試料を保持し,電極支持台に容易に取り付ける目的で使用する。

4.7

化学処理用器具  この器具は,試料溶液の調製・試料溶液から粉末試料の調製・補助電極上の試料

溶液の乾燥などに用い,一般に化学分析用器具を使用する。

5.

材料

5.1

対電極  対電極は,通常径 3∼8mm で,長さ 30∼150mm の黒鉛・銀・タングステン・銅などの棒又

は平板が使用され,その一端若しくは一面を安定な放電が得られる形状に成形して使用する。これらの電

極の材質及び純度は,一般に分析目的に応じて選択される。棒状の場合は,分析試料そのものを対電極に

も使用することがある。

対電極の形状の例を

図 18 に示す。

図 18  対電極の形状の例

5.2

ふんい気ガス  分析間げきのふんい気調整用ガスとして,アルゴン・酸素などのガス若しくは各種

混合ガスが用いられる。真空形分光計では,試料の発光は,通常,高純度アルゴンガス気流中で行われる。

このときのアルゴンガス中の酸素・炭化水素・水などは,分析値に影響を与えるので,できるだけこれら

の不純物ガスの存在の少ない高純度アルゴンを使用しなければならない。

5.3

補助電極  補助電極は,一般に黒鉛電極が用いられている。

溶液試料用補助電極の例を

図 19 に示す。


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図 19  溶液試料用補助電極の例

5.4

化学処理用試薬  化学処理に使用する試薬は,日本工業規格の化学分析方法で規定されたものを使

用する。

6.

試料  この方法で使用する試料には,分析試料・標準試料・標準化試料がある。

6.1

分析試料  分析試料には,金属の塊状・板状・棒状・線状・粉状のものなどがある。試料は,適当

に成形して金属固体の平面試料若しくは棒状試料とするか,溶解して溶液試料とするなどして発光分光分

析用試料とする。

6.2

標準試料  標準試料は,検量線を作成するためのもので,分析試料と物理的・化学的諸性質が近似

したものを使用する。検量線の外そうによる定量は誤差を大きくすることがあるので,標準試料は,定量

元素含有率を十分に内そうする濃度範囲において,適当な間隔を保つことが必要である。その定量元素の

含有率は,

日本工業規格の化学分析方法又はこれに準じる化学分析方法によって正確に決定する。

標準試料は,その形態によって,次の条件に適合するものを使用する。

6.2.1

金属固体の標準試料  この試料は,金属固体を直接電極とする場合に使用される。検量線の作成に

は,通常適当に定量元素を含有する数個の試料を一系列の標準試料群として用いるが,試料の化学組成・

や金的履歴・形状・大きさなどが分析試料と近似し,各試料の内標準元素含有率が,ほぼ等しいことが望

ましい。内標準元素含有率の異なる標準試料群を使用する場合は,内標準元素量を一定値として換算した

目的元素含有率を使用してもよい。標準試料系列が適当でない場合には,分析値に偏差を生ずるので,そ

の選択には十分注意する必要がある。

標準試料には,市販標準試料と自家製標準試料とがある。市販標準試料は,分析試料とのや金的履歴の

相違による影響をうけることがある。自家製標準試料には溶湯や製品から作製したものと小形溶解炉で溶

製したものとがある。

一般に市販標準試料では広い濃度範囲のものが得られにくく,

自家製標準試料では,

や金的履歴の影響をうけることがある。

6.2.2

溶液の標準試料  溶液の標準試料としては,最終形態の化学組成が分析試料と近似することが必要

である。試料は,よく振り混ぜて均質な状態で使用する。

高純度金属又は高純度試薬を適当量添加した混合標準試料を用いる場合は,これらの金属及び試薬は,

分析目的に応じて純粋であることを確かめ,混合しなければならない。


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市販の十分信頼できる分光分析用又は化学分析用標準試料を用いる場合には,添付された分析値を用い

てもよいが,その場合には試料の化学組成の相違による影響がないことを十分確かめてから使用する。

6.3

標準化試料  標準化試料は,装置の時間的変動による検量線に対する測定値のずれを修正するため

に使用され,均質で常に安定したスペクトル線強度比が得られるものであることが必要である。

7.

試料の調製方法  分析試料は分析目的に応じて,関係する日本工業規格の検査通則若しくは材料規格

に定められた方法に準じ,平均化学成分を代表するような位置又は時期に採取したものでなければならな

い。試料の調製には,分析試料と標準試料又は標準化試料とは,同一操作条件で行わなければならない。

試料の形態には,分析目的によって,金属固体試料による金属電極,溶液試料による回転電極・浸透電極

などがある。

これらの試料採取及び調製方法については,次の各項を適用する。

7.1

金属固体試料の調製方法  金属固体試料の形状は,平面試料と棒状試料とがあり,溶湯から試料を

採取する場合は鋳型を用いて鋳込み,製品から試料を採取する場合は切断又は切削によって採取する。そ

の調製にあたっては切削及び研摩による電極の汚染に十分に注意し,特に研摩材は分析目的に応じ適切な

材質のものを選ぶ。

7.1.1

平面試料の調製  平面試料は,溶湯試料又は製品試料から鋳造,切断又は切削によって成形し,平

面部の径 12∼70mm で,厚さ約 5mm 以上とする。その面は,一定の粗さに切削又は研摩する。溶湯試料

の場合には,分析目的によって,急冷底面を直接一定粗さに研摩して放電面とする方法がある。

7.1.2

棒状試料の調製  棒状試料は,溶湯試料又は製品試料から鋳造又は切削によって径 3∼12mm で,

長さ 30mm 以上の棒状とする。その先端の形状は,金属の種類・分析目的・発光条件によって,適宜に成

形する。その成形面は,切削若しくは研摩によって一安の粗さに仕上げる。

7.1.3

試料調製上の注意  金属固体試料の調製は,所定の方法によって行うが,試料電極の汚染防止及び

分析精度管理のため,次の事項に注意する。

(a)

鋳込み用鋳型は,所定の形状及び材質のものとし,その内壁からの汚染を防止するために,十分に

清浄なものを使用する。

(b)

金属試料を再溶融して鋳込む場合は,成分元素の含有率が変化することがあるから注意する。

(c)

切削工具はさびたものを使用しないように注意し,切削後,工具刃は刃こぼれのないことを確かめ

る。

(d)

研摩材の材質の選定は,例えばアルミニウム定量時にはアルミナ質研摩材,けい素定量時には炭化

けい素質研摩材を使わないように注意する。また,試料材質が軟質の場合は,研摩材の食い込みに

よる汚染に注意する。

(e)

試料に付着した油脂類は,純良な溶媒で,十分に洗浄する。

(f)

対電極を用いる方法では,電極材質の物理的性質の不ぞろいや先端の加工精度が分析精度に影響を

与えるので注意する。

(g)

棒状試料及びその対電極の放電面の成形は,平滑さ・偏心などの加工精度が分析精度を悪くするの

で,注意する。特に,棒材のわん曲は,放電面成形前に真直にしておく。


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7.2

溶液試料の調製  金属固体試料では,標準試料の使用が困難な場合,偏析により十分に平均組成を

知ることができない場合・化学組成の相違による影響が大きい場合・定量元素の分析感度が十分でない場

合には,分析目的に応じて,溶液試料を調製する。試料の取り扱いは,関係する

日本工業規格の試料の採

り方若しくは取り扱い方法に準じて行う。この試料形態では,補助電極が使用され,内標準物質の添加が

容易である。また,分析試料中の定量元素の分光分析感度が不足の場合及び主成分元素が妨害を与える場

合には,主成分元素の大部分を除去して定量元素を濃縮する方法が用いられる。

溶液試料の調製上,次のことに注意する。

(1)

溶剤の純度は,分析目的に応じて選択するが,一般に特級試薬を使用する。しかし,試料溶解後濃縮

操作をともなうような場合には,再蒸留した溶剤を使用することがある。

(2)

試料分解剤は,一般に塩酸又は硝酸などの無機酸が用いられ,試料の主成分はもちろん,定量元素の

全部が溶解しなければならない。

(3)

試料分解時に激しい反応や強い加熱をともなうと,特定元素が揮散することがあるため避ける。

(4)

溶液試料用補助電極及びその対電極の成形には,電極成形機などを用いてもよい。それらの電極の放

電部分の加工精度及び電極材質の物理的性質のふぞろいは,分析精度に影響を与えるので注意する。

8.

測定操作及び定量方法  測定のための装置の調整並びに定量方法については,次の各項による。

8.1

装置の調整  装置は,常に正常な運転ができるように十分に整備しておく必要がある。

8.1.1

発光装置の調整  励起電源装置の回路の諸元及び光源装置のふんい気ガス流量などは,試料の種

類・定量元素及びその定量範囲などにより適当な条件をあらかじめ決定しておく。その調整は,次の事項

による。

(1)

予備通電  励起電源装置の電気的作動が安定するまで,あらかじめ適切な時間通電しておく。必要が

あれば励起電源装置の高圧変圧器の一次電圧を電圧調整器によって,所定の電圧に設定する。この一

次電圧は,十分に安定でなければならない。

(2)

制御間げきの調整  励起電源装置の制御間げきは,電極の放電面及び間げきが,常に規定の状態にあ

るようにそれぞれ定期的に成形し,スペーサー又は放電電圧で所定の間げきに調整する。また,空気

ジェットを用いた装置では規定の送風圧力に調整し,水銀燈で制御間げきの電極を照射する装置では,

その水銀燈を点燈する。

(3)

ふんい気ガス流量の調整  ふんい気ガス流量は,試料の発光に影響を与えるので,発光中及び休止中

の流量が所定の値となるように流量計を調整する。

8.1.2

光学系の調整  集光装置及び分光器の光学系は,あらかじめ点検し調整する。その点検及び調整は,

次の事項による。

(1)

集光レンズ及びその保護石英板  汚染されているときは清浄にする。汚染の判定は,通常積分時間の

増加若しくは感度の低下によって知る。

(2)

分光器内圧力の調整  真空形分光計における器内圧力は,20

µHg {2.67Pa}  以下の真空度に保持する。

(3)

プロファイルの調整  光学系の調整は,特定元素のスペクトル線を用い,分析線が出口スリットの正

常の位置に入射するように調整機構によって行う。自動調整機構を有する装置では,その作動状況を

確かめる。

備考  この項目の中で{  }を付けて示してある単位及び数値は,国際単位系 (SI) によるものであ

って参考として併記したものである。

8.1.3

測光装置の調整  測光装置の点検及び調製は,次の事項による。


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(1)

予備通電  光電子増倍管を含む測定回路が安定に作動するようになるまで,あらかじめ測光装置に適

当な時間通電しておく。

(2)

予備放電時間の決定  予備放電時間は,分析試料・定量元素の種類・発光条件・分析線対などによっ

て異なるので,あらかじめ実験的に確かめて決める。

(3)

積分時間の調整  積分時間の設定は,分析精度・所要時間・分析線の強度などを基準にして,あらか

じめ実験的に定める。

(4)

測定強度範囲の規制  定量元素の濃度範囲及びスペクトル線の特性に応じて,各光電子増倍管の印加

電圧を調整しておく。

8.2

測定操作  試料と対電極とを支持台に取り付け測定を開始する。以後の測定操作は,すべて自動的

に行われ結果は記録又は指示される。

8.3

定量方法  分析試料の測定値から検量線を用いて,試料中の定量元素含有率を求める。検量線は,

標準試料を分析試料と同一条件で発光し,定量元素含有率と測定値との関係を方眼紙上にプロットして作

成するが,標準試料と分析試料との間で内標準元素含有率の差や共存元素が分析植に偏差を与える場合は,

それら元素の含有率の変化に対する定量元素の分析値の偏差をあらかじめ求めておき,検量線から得られ

た分析値を補正する。

8.4

分析結果の報告  発光分光分析結果には,次の諸事項を記載しなければならない。

(1)

試料の採取位置及び時期

(2)

試料の調製(分析試料の形状・研摩材質・溶液試料の前処理方法など)

(3)

使用した装置の名称と形式

(4)

使用した分析線及び内標準線(波長・出口スリット幅・分散及びその他必要な受光部の付属品など)

(5)

発光条件(励起法の種類・励起電源装置の回路諸定数・対電極若しくは補助電極の材料の種類とその

形状・分析間げき・ふんい気ガスの種類及び流量など)

(6)

測定条件(分光器の入口スリット幅・予備放電時間及び積分時間など)

(7)

その他必要事項

9.

装置の選定と設置

9.1

装置の選定  この方法で使用する装置は,一般に定量元素・定量範囲・試料の種類や形態によって

励起電源装置・分光器・設定する分析線を選択する。これらの選定については,次の事項による。

9.1.1

励起源装置の選定  多種類の試料や元素の分析を行うためには,各種励起方法の得られる装置が必

要である。しかし,多数元素の同時定量を行う場合には,定量範囲によって,いずれか 1 種類の励起方法

を使用することが多い。

励起電源装置は,次の事項によって選定する。

(1)

スパーク電源装置は,比較的多量元素の定量に都合がよい。例えば,金属の合金成分・比較的多量の

不純元素の定量などに用いられる。

(2)

アーク電源装置は,試料中の微量成分の定量に都合がよい。

(3)

低圧コンデンサー放電装置は,回路定数を変化させれば,アーク的からスパーク的励起発光まで段階

的に変化でき,多目的な分析に利用できる。

9.1.2

分光器の選定  分光器は,一般に定量元素とその定量範囲・使用する分析線に対する近接線の影響

の程度などによって,分散・測定波長領域・明るさなどを考えて選定する。

分光器は,次の事項によって選定する。


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(1)

高分散分光器は,多線性の元素スペクトルを励起する試料の分析に適す。例えば,鉄・チタン・タン

タル・ウラン・ジルコニウムなどの金属及びそれらの合金試料の分析に使用される。

(2)

比較的分散の小さい分光器は,少線性の元素スペクトルを励起する試料の分析に適する。例えば,銀・

亜鉛・アルミニウム・鉛・カドミウム・銅及びそれらの合金などの試料の分析に使用される。

(3)

真空形分光計は,炭素・硫黄・りんなどの約 200.0nm 以下の短波長の分析線を使用する場合に用いら

れる。一般に常圧形分光計では,真空形分光計に比較して長波長の分析線が使用でき,光源装置が分

光計と分離されている場合が多いので,溶液法などの多目的に使用できて都合がよい。

(4)

光電測光法による分光計は,分光写真器と比較して,多数の試料中の限られた少数元素を同時に定量

する場合に使用される。

9.1.3

分析線の選定  定量元素及び内標準元素のスペクトル線は,他元素のスペクトル線・バンドスペク

トルなどの影響が少なく,SN 比の大きいものを選定する。

9.2

装置の設置  装置の設置にあっては機種に応じた設置条件を満たすことが必要であるが,一般に,

次の事項に注意する。

(1)

装置は,ほこりが少なく,腐食性ガスがはいらない室内に設置することが望ましい。

(2)

分光分析室内は,通常,温度を 22∼25℃において±1℃の範囲で,相対湿度を 50∼60%に保持する。

分光器が恒温恒湿機構を内蔵し,装置の電気回路の絶縁抵抗が湿度に対して十分に大きい場合は,こ

の限りではない。

(3)

分光器は,できるだけ振動の少ない場所に設置し,必要ならば防振床・防振ゴムなどを用いて振動の

影響を受けないようにする。

(4)

装置への供給電源は,電圧変動を±1%以内に保持するために定電圧装置を介して与えられるが,でき

るだけ周波数変動の少ないものであることが望ましい。

(5)

装置を安定に作動させ,他の機器への妨害雑音を軽減するために,接地抵抗 20

Ω以下の専用の接地設

備を設けなければならない。

(6)

光源部にガスを供給する装置の場合は,ガスの配管は内面を清浄にしたステンレス鋼管又は銅管など

を用い,接合部分ができるだけ短かいことが望ましい。

(7)

光源装置の排気ガス,若しくは真空形分光計に用いる真空ポンプの排気ガスなどは,直接室外に放出

できる設備を備えることが望ましい。

(8)

装置は,直射日光のあたらないところに置くが,電燈光については光線がコリメーターに直接入射し

なければよい。

10.

分析誤差とその管理  分析誤差は,通常測定精度及び化学分析値に対する偏差によって知ることがで

きる。したがって,これらの特性値を管理して一定の水準を維持することが望ましい。

10.1

測定精度の管理  測定精度は,連続繰り返し精度・断続繰り返し精度・再現精度に分類して表す。

これらの精度は,いずれも実際の分析条件において,通常同一試料を多数回繰り返し測定した測定値群か

ら求める。この目的に使用する試料は,均質で欠かんのないものであることが必要であり,また測定する

元素の含有率は,日常の定量範囲内にあることが望ましい。

10.1.1

連続繰り返し精度  この精度は同一試料のできるだけ短時間に連続して行われた測定値群から求

め,断続繰り返し精度及び再現精度評価の一基準となるものである。この精度が不良の場合の要因として

は,測定条件の短時間内の変動が考えられるので,特に次の事項について必要な対策を講ずる。

(1)

用いた試料の均質性と汚染


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(2)

電源の変動(電圧・周波数など)

(3)

発光条件の変化(電極位置・分析間げき・表面の粗さ・金属対電極の形状・ふんい気ガス流量など)

(4)

装置の調整不良と劣化

10.1.2

断続繰り返し精度  この精度は 1 回の標準化内において,同一試料を一定時間間隔又は一定発光回

数ごとに繰り返し測定した測定値群から求める。この精度が連続繰り返し精度に対して許容される範囲を

超える時間又は発光回数をあらかじめ求めておき,標準化の間隔を決定する基準とする。この精度が不良

の場合は,特に次の事項につき必要な対策を講じる。

(1)

金属対電極を連続使用した場合はその形状変化

(2)

集光レンズ系の汚染

(3)

温調装置の不安定による光学系の移動

(4)

装置の調整不良と劣化

(5)

その他断続による操作上の偏り

10.1.3

再現精度  この精度は同一試料について任意の時期に標準化し,各標準化後の任意の時期に測定し

た測定値群から求める。この精度は標準化の誤差を含み,その分析方法の総合的な精度を示すもので,連

続繰り返し精度に対して許容される範囲内になければならない。この精度は,試料の均質性・装置の調整

不良と劣化・分析条件の良否・分析者ごとの技術水準・使用材料の品質変化などの判定の基準とする。

10.2

偏差の管理  分光分析値に偏差が生じているか否かの判断は,通常多数の試料について分光分析し

た試料を化学分析し,対応する両分析値の差を統計的に検定することにより行われる。検定した結果,偏

差が認められる場合には,化学分析値の管理状態を検討すると同時に,分光分析方法では,標準試料の適

否・分析試料の良否・定量方法の良否などを,次により検討する。

(1)

標準試料が不適当な場合には,標準試料系と分析試料系の成分組成が著しく異なるための影響・標準

試料系のや金的履歴や非金属介在物の差による影響・標準値に偏りがあるための影響などがある。こ

の場合には,標準試料系を再選定するか,若しくは影響補正の方法を検討する。

(2)

分析試料が不良の場合には,試料採取方法の不適・調製による汚染などがある。採取方法が不適の場

合には,成分の偏析・欠かんの存在などが推定されるので,採取方法を再検討する。調製による汚染

については,切削材・研摩材・工具・調製方法を再検討し,その原因を明らかにする。

(3)

定量方法の誤差の要因には,検量線作成の誤りや共存元素の影響補正の方法が不適当な場合などがあ

る。この対策としては,検量線を再検討するか,試料数を更に増加して実験し適正な補正を行うよう

にする。

11.

安全衛生  分光分析を行う場合の安全衛生については,次の事項に注意する。

(1)

電気配線はすべて規格に適合するものを使用し,装置の絶縁及び接地は,十分に行わなければならな

い。

(2)

全部の電気回路を切断できる 1 個の主開閉器を備えなければならない。

(3)

装置の点検・修理は,やむをえない場合を除き,主開閉器を切ってから行う。主開閉器の開閉は,呼

唱しながら行うなどの方法によって,十分に注意して操作する。特に回路にコンデンサーを含む励起

電源装置においては,開閉器を切った後,少時間帯電していることがあるので放電させてから行う。

通電中の点検は,2 名以上で行い,感電時の応急措置法をおぼえておくことが望ましい。

(4)

装置を設置する室内は,試料発光時に発生する有害ガス及びほこり,更にふんい気として供給するガ

スなどの室内充満をさける処置をする。


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(5)

発光源からの紫外線放射や低圧水銀燈を使用した装置では,それらの光を直接見ないように注意する。

必要があれば紫外線防止の保護具を使用する。

(6)

発火性金属の分析においては,その切削・研摩及び放電時の発火に注意する。また切削研摩くずの処

理をおろそかにしてはならない。更に電気火災に備えて消火器具を室内に設置しておくことが望まし

い。

(7)

騒音を発生する装置を使用する場合は,できるだけ吸音構造にすることが望ましい。

(8)

試料調製用機械の操作方法は,十分に習得してから行う。高速度切断機・ベルトサンダー・グライン

ダーなどは,安全カバー・集じん装置などを備える。切削用の旋盤・ボール盤の操作には手袋を使用

しない。目に切りくずのはいる恐れのある場合には保護具を用いる。

(9)

溶液試料を調製する場合の化学薬品の取り扱いには,爆発性・引火性・有毒性又は有害性などに十分

注意する。

12.

分析方法の各規格で記載すべき項目  金属材料の光電測光法による発光分光分析方法の各規格では,

原則として,次に示す各項目を決めておけばよい。

(1)

適用範囲

(2)

試料採取方法

(3)

試料調製方法(分析試料の形状・研摩材・試料の化学処理方法など)

(4)

分析方法の概要(金属固体法・溶液法の別など)

(5)

発光条件(励起条件・分析間げきなど)

(6)

測定条件(分光器の分散・分析線及び内標準線とその出口スリット幅・予備放電時間及び積分時間な

ど)

(7)

定量方法(標準試料又は標準化試料の種類とその化学組成・分析値の補正方法など)

(8)

結果の整理(分析精度・誤差要因など)


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Z 2611-1977

鉄鋼部会  発光分光分析方法通則専門委員会  構成表(昭和 46 年 5 月 1 日制定のとき)

氏名

所属

(委員会長)

武  藤  義  一

東京大学生産技術研究所

須  藤  恵美子

科学技術庁金属材料技術研究所

神  森  大  彦

日本化学会

服  部  只  雄

日本分析化学研究所

河  島  磯  志

新日本製鉄株式会社

杉  山      昇

川崎製鉄株式会社

沢  田  敏  男

住友軽金属工業株式会社

高  久  通  夫

古河電気工業株式会社

阿  部  和  男

日本軽金属株式会社

阿  部  方  明

住友化学工業株式会社

斎      加実彦

三菱金属鉱業株式会社

上  原  博  義

三井金属鉱業株式会社

阿  部      弘

日本国有鉄道鉄道技術研究所

上  村  勝  二

久保田鉄工株式会社

小  野  準  一

株式会社島津製作所

村  上  喜八郎

日本ジャーレルアッシュ株式会社

片  山  英太郎

軽金属製錬会

(事務局)

石  井  清  次

工業技術院標準部材料規格課

神  長  直  之

工業技術院標準部材料規格課

(事務局)

石  井  清  次

工業技術院標準部材料規格課(昭和 52 年 3 月 1 日改正のとき)

土  居  修  身

工業技術院標準部材料規格課(昭和 52 年 3 月 1 日改正のとき)