蛍光X線分析装置とは？種類・選び方と導入のポイント、主要製品6選
蛍光X線分析装置（XRF）とは、分析対象物にX線を照射した際の蛍光X線スペクトルによって、元素の含有量を解析する分析装置です。
XRFは分析対象物を破壊せずに比較的簡単に検査できるため、製品納入前の有害物質の検査や薄膜測定などの品質管理に使用できます。
本記事では、蛍光X線分析装置の測定原理や測定手法、メリットやデメリットと導入に際しての注意点、蛍光X線分析装置を取り扱うおすすめメーカを紹介します。
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目次
１．蛍光X線分析装置とは
「蛍光Ｘ線分析装置（XRF：X-ray Fluorescence Analysis）」は、蛍光X線を用いて分析試料の構成元素を分析する機器です。
測定対象物の化学的な状態に左右されることなく、広い範囲の元素分析ができるという特徴があります。
医療分野や学術分野での組成分析はもちろん、電子部品のめっき膜厚分析や有害物質の含有量分析などの品質管理にも活用できます。
(1）蛍光Ｘ線分析装置（XRF）の測定原理
分析したい試料にX線を照射すると、元素ごとに固有の蛍光X線が発生します。
XRF内にある検出器によって蛍光X線を検出し、エネルギー強度とスペクトルから元素の組成や濃度分析を行います。
図1と図1-2では、蛍光X線の発生原理と、その結果をご紹介します。
図1は、元素Aと元素Bからなる試料の構成物質を求めるための、蛍光X線装置で調査する方式のイメージです。
蛍光X線装置によって、元素Aに含まれる成分と含有量が以下のようにわかります。
◆元素AはX線を当てると電子に当たり、その電子は励起によって軌道から飛ばされます。
そして軌道に電子がなくなると、不安定となるため、外枠の電子が移動してきます。そのときのエネルギーが、蛍光X線です。
◆図1-2は、蛍光X線のエネルギーを横軸に、X線の強度を縦軸に取った際にできる、元素Aのスペクトルです。
蛍光X線のエネルギーは、波長によって大きさが異なるため、元素の成分によって異なります。
エネルギーの大きさは、波長に比例するため、エネルギーを解析することで、そのエネルギーを有する物質が何であるかが分かります。
◆また、X線強度から物質の含有量が分かります。
同様に、元素Bについても分かり、試料が何であるかが分かります。
【関連動画】蛍光X線分析装置については、以下の動画も参考になります。
設備NW 分析装置初歩セミナー 蛍光X線分析基礎
引用：設備NW 分析装置初歩セミナー 蛍光X線分析基礎 | Institute for Molecular Science 分子科学研究所
※長い動画ですので興味のある方にお勧めします。
金・プラチナなどの貴金属を見分ける[蛍光X線分析装置の使い方]
引用：金・プラチナなどの貴金属を見分ける[蛍光X線分析装置の使い方]｜宝飾工具ナビ【SUZUHO】 | 株式会社鈴峯
蛍光X線分析装置 IS17【工業総合研究所】
引用：蛍光X線分析装置 IS17【工業総合研究所】 | 地方独立行政法人青森県産業技術センター
(2)ハンディタイプとインラインタイプの使い分け
蛍光X線分析装置には、ハンディタイプと、インラインタイプがあります。
図2は、工場の工程ラインでワークに付着した異物を調べるイメージで、左がハンディタイプ、右がインラインタイプです。
ここではこれらの使い分けについて解説します。
①ハンディタイプ
ワークに付着した異物が(払えばすぐとれるようなもの)何であるかを調べるために、手動で使用します。
ワークへの異物付着がたまにあるだけで、そのときに測定すれば良い場合には、ハンディタイプを使用します。
②インラインタイプ
異物付着の有無に対して常時監視が必要な場合は、蛍光X線分析装置を固定設置して監視します。
分析結果をすぐに管理部門に知らせるという場合に役に立ちます。
異物があることは工程上当然好ましくありません。異物が発生しないための根本的な対策を取る必要がありますが、根本原因が取り難い状況である場合には蛍光X線分析装置での監視が有用です。
また、異物でなくとも、ワークの材質が一定であることを常に監視しなければならない、という状況であれば、蛍光X線分析装置での監視は、1つの対策となるでしょう。
２．蛍光Ｘ線分析（XRF）の種類と価格帯
(1)エネルギー分散型蛍光X線分析装置（EDX）
半導体検出器を利用することで、検出器自体でX線エネルギー分析が可能なのが「EDX：Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer」です。短時間で複数元素の測定ができ、比較的微小かつ微量の資料分析に適しています。
(2)波長分散型蛍光X線分析装置（WDX）
「WDX：Wavelength Dispersive X-ray Flourescence Spectrometer」は、分光素子によって蛍光X線を分光することで組成分析を行う装置です。EDXよりも分解能が高いため特定元素の抽出に適しており、精度の高い組成分析が可能です。
(3)蛍光Ｘ線分析（XRF）の価格帯
据え置き型のXRFは、サイズが卓上型のコンパクトなものから大型機まであり、測定機能によって「350万円～3,000万円」程度と価格が大きく異なります。オンサイトで使用できるハンドヘルド蛍光X線分析装置の価格帯は「300万円～800万円」ほどとなっています。
３．蛍光X線分析装置のメリット・デメリット
蛍光X線分析装置を導入するうえでは、装置導入のメリットメリットだけでなく、注意点についても事前に把握することが大切です。
ここでは、蛍光X線分析装置のメリット・デメリットを解説します。
（1）蛍光X線分析装置のメリット
①対象資料を直接分析できる
蛍光X線分析装置は、「X線回折装置：XRD」と違って、直接的に対象物質の成分を分析できます。また、個体や粉体、水溶液の分析ができ、測定方式によって多元素の同時分析が比較的短時間で実施できます。
②非破壊での成分分析ができる
XRFは分析対象物を非破壊で検査できます。そのため、製品納入前の有害物質のスクリーニングにも使用できます。例えばEU加盟国への輸出ではRoHS規制の遵守が必要となっており、XRFによる定性・定量分析によって製品安全点検ができます。
③手軽に組成分析ができる
XRFは分析に際して薬品などは必要なく、比較的簡単に測定することができるため、専門性はそれほど必要とされません。またハンドヘルドXRFならば、現場に持ち込んでのオンサイト分析が可能です。
（2）蛍光X線分析装置のデメリット
①測定できない元素がある
XRFは全ての元素を測定できるわけではありません。水素や炭素、窒素といったマグネシウムよりも軽い元素は検出スペクトルが弱すぎて、測定できません。
②化学的な構造は分析できない
XRFはあくまで測定対象元素の含有量を測定するだけですので、化学構造は把握できません。
③装置導入に許可が必要
XRFはX線を使用する分析機器であるため、装置導入前に届出が必要です。民間の製造メーカの場合は、設置30日前までに労働基準監督署に届け出なければいけません。
４．蛍光X線分析装置を導入するときのポイント
蛍光X線分析装置のメリット・デメリットを踏まえて、機器導入の際のポイントをご説明します。
（1）装置導入にあたっての有資格者が必要か確認する
XRFは、X線を使用した分析機器ですが、密閉型の分析機器であるため基本的にエックス線作業主任者は必要ありません。しかし、線量当量のルールがありますので装置導入の際にメーカへの確認が必須です。
（2）自社の分析目的にあった装置を選ぶ
XRFの測定方式には、EDXとWDXがあります。組成分析の精度を求められるような局面ではWDX方式が向いているでしょう。それに対して、同時に複数の測定を迅速かつ簡便に行いたい場合には、EDXが向いています。自社の測定目的に合わせて分析手法を選ぶことが重要です。
５．蛍光X線分析装置のおすすめメーカと取扱い製品
最後に、蛍光X線分析装置のおすすめメーカ4社と、それぞれの取扱い製品の特徴をご紹介します。
（1）株式会社日立ハイテクサイエンス
【特徴】
・1947年に日立グループの商事会社として設立した分析計測装置メーカ
・国内外に自社拠点を持ち、グローバルな営業・サービスに対応
・表面分析、元素・物性分析、分光・分離分析の技術でソリューションを提供
【取り扱い蛍光X線分析装置】
①蛍光X線分析装置 EA6000VX
画像引用：株式会社日立ハイテクサイエンス・蛍光X線分析装置 EA6000VX
最大250ｍｍ×200ｍｍの範囲がマッピング可能で、基板全面の有害物質管理や特定の微小部測定に対応したEDX型の装置です。最大500点の位置指定による連続多地点測定が可能で、大量資料の品質管理などに最適です。
②ハンドヘルド蛍光X線分析装置X-MET8000シリーズ
画像引用：株式会社日立ハイテクサイエンス・ハンドヘルド蛍光X線分析装置X-MET8000シリーズ
ハンドヘルドタイプのXRFで、前処理が不要でオンサイトでの受け入れ確認に最適です。重量が軽く、汚れているサンプルの測定も可能です。
【所在地】
〒105-6411
東京都港区虎ノ門一丁目17番1号
虎ノ門ヒルズ ビジネスタワー
お問い合わせ
https://www.hitachi-hightech.com/hhs/
（2）株式会社島津製作所
【特徴】
・分析計測機器のみならずさまざまな産業に対応した部品も取り扱う大手メーカ
・蛍光X線分析装置をはじめとした計測機器導入実績が豊富で顧客ニーズに幅広く対応可能
・日本だけでなく世界で導入実績がありメンテナンスサービスまで充実
【取り扱い蛍光X線分析装置】
①XRD-7000
画像引用：株式会社島津製作所・EDX-7200
高分解能SDD検出器を搭載して、検出効率を高めたモデル。460mm幅のコンパクトサイズでありながら、微小試料から大型試料までの分析に対応しており、12試料ターレットのオプションを使用することで自動連続測定も可能です。
②XRD-6100
RoHS/ELV指令の規制対象元素スクリーニング向けの装置。分析にかかる時間は１分程度と短時間で、大型サンプルもそのまま測定できます。
【所在地】
〒604-8511
京都市中京区西ノ京桑原町1番地
TEL.075-823-1111
https://www.shimadzu.co.jp/
（3）株式会社リガク
【特徴】
・1951年創業のＸ線分析・熱分析・Ｘ線非破壊検査機器の専門メーカ
・半導体、エネルギー、環境、医薬品など多くの分野の解析に貢献
・アメリカやヨーロッパ、中国を始めとしてグローバル展開中
【取り扱いX線回折装置】
①Simultix 15
画像引用：株式会社リガク・Simultix 15
多元素を同時検出できる蛍光Ｘ線分析装置。WDX型で、高速・高精度での測定が可能です。測定対象元素は最大40種で、鉄鋼やセメント、非鉄金属など各種生産工程での品質管理への使用に適しています。
【所在地】
〒151-0051
東京都渋谷区千駄ヶ谷4-14-4
東京支店
TEL. 03-3479-6011
FAX. 03-3479-6171
https://japan.rigaku.com/ja/
（4）株式会社堀場製作所
【特徴】
・1945年に京都で創業した分析・計測機器の総合メーカ
・世界29の国と地域にグループ会社を49社点展開
・コア技術である分析技術を活用して「はかる」技術と「わかる」喜びを提供
【取り扱い蛍光X線分析装置】
①MESA-50
画像引用：株式会社堀場製作所・MESA-50
高感度ながら、液体窒素が不要な検出器を使用したA4サイズのコンパクトな装置です。バッテリーも搭載しているため、屋外への持ち運びも可能です。大型試料分析用の「MESA-50K」もあります。
【所在地】
〒601-8510
京都市南区吉祥院宮の東町2
TEL. 0120-37-6045
https://www.horiba.com/jpn/
６．蛍光X線分析装置導入に関するご相談はFAプロダクツへ
蛍光X線分析装置は、分析試料の構成元素を測定対象物の化学的な状態に左右されることなく分析できます。そのため、研究開発目的はもちろん生産品の品質管理にも利用されています。
蛍光X線分析装置は測定方式や使用するオプションによって、製造ラインでの品質管理や有害物質検査などの効率化が可能です。そのため、自社の目的に合致した蛍光X線分析装置を選定する際に、選択すべき測定方式や使用すべきオプションについて迷うこともあるでしょう。
FAプロダクツでは、これまでの実績をもとに、蛍光X線分析装置の導入や、FA化による生産性の向上に関して、それぞれの工場にとって最適なアドバイスを行っております。お悩みの方は、お気軽にご連絡ください。
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