SEM - 廃棄物資源循環学会

H20年度廃棄物学会研究討論会
分析走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ－ＥＤＳ）
によるアスベスト分析
株式会社環境管理センター
豊口 敏之
はじめに
分析走査型電子顕微鏡法（SEM-EDS）は、
①大気中のアスベスト分析法
（JIS K 3850-1、ｱｽﾍﾞｽﾄﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞﾏﾆｭｱﾙ（参考法））
②水道水中のアスベスト分析法
(上水試験方法2001年版-追補版：暫定方法）
に示されているが・・・
↓
“X線回折法（XRD法）”や“位相差顕微鏡法（PCM
法）”の補完的な位置づけで用いられることが多い。
分析走査型電子微鏡装置
日本電子製 JSM-6390LA
分析走査型電子顕微鏡（SEM-EDS）の原理
EDS
入射電子
SEM
反射電子
X線
二次電子
試料
分析走査型電子顕微鏡（SEM-EDS）による
アスベスト測定
①対象（水質、ガス、固形物）毎に定められた方法で
試料を採取、調製。
↓
②調製後の試料にC、Pt、Au等のコーティングを施し、
帯電（チャージアップ）防止する。
↓
③形態観察（SEM）及び元素分析（EDS）を実施。
試料採取方法の一例
試料採取方法の一例
（大気中のアスベスト測定の流れ）
①試料採取（ろ紙捕集）
↓
②ろ紙の前処理（標本作製）
↓
③分析（顕微鏡法）
大気中の石綿測定の対象
・作業環境
・室内環境
・環境大気
・排ガス
試料採取（作業環境・室内環境・環境大気）
ろ紙ホルダー
ろ紙ホルダー
ろ紙
ポンプで空気を吸引
粉じん捕集
機材全景
電源
1ｍ程度
吸引ポンプ
1ｍ程度
図-1 空気中のアスベスト採取方法
試料採取（排ガス）①
排ガス採取イメージ図
採取管
連結管
ﾒﾝﾌﾞﾗﾝﾌｨﾙﾀｰ
等速吸引
ﾋｰﾀｰで加温
燃焼排ガス
ダクト
ポンプ
ｲﾝﾋﾟﾝｼﾞｬｰ
無じん水
氷水
試料採取（排ガス）②
大気中の石綿測定方法
①位相差顕微鏡法（ｱｾﾄﾝ・ﾄﾘｱｾﾁﾝ法）
②位相差顕微鏡法（ｱｾﾄﾝ・ﾄﾘｱｾﾁﾝ法）
&生物顕微鏡法との併用
③位相差顕微鏡法（分散染色法）
④走査型電子顕微鏡法（SEM法）
⑤透過型電子顕微鏡法（TEM法）
位相差顕微鏡法（ｱｾﾄﾝ・ﾄﾘｱｾﾁﾝ法)①
クリソタイル
位相差顕微鏡法（ｱｾﾄﾝ・ﾄﾘｱｾﾁﾝ法）②
アモサイト
位相差顕微鏡法（ｱｾﾄﾝ・ﾄﾘｱｾﾁﾝ法）③
クロシドライト
SEM写真①（クリソタイル）
EDS①（クリソタイル）
S iK a
1600
M gKa
1800
016
CKa
O Ka
2000
1400
C o u n ts
1200
1000
800
600
400
200
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
keV
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
SEM写真②（アモサイト）
EDS②（アモサイト）
S iK a
001
O Ka
1000
900
800
700
500
C Ka
FeKb
200
FeKa
300
M gKa
400
FeLa
C o u n ts
600
100
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
keV
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
SEM写真③（クロシドライト）
EDS③（クロシドライト）
2400
S iK a
2700
012
CKa
O Ka
3000
2100
600
300
FeKb
900
FeKa
1200
N aKa
M gKa
1500
FeLa
C o u n ts
1800
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
keV
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
SEM写真④（アンソフィライト）
EDS④（アンソフィライト）
S iK a
004
O Ka
6000
M gKa
5400
4800
4200
3000
2400
600
FeKb
1200
FeKa
FeLa
1800
CKa
C o u n ts
3600
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
keV
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
SEM写真⑤（トレモライト）
EDS⑤（トレモライト）
014
5400
SiKa
OKa
6000
MgKa
4800
4200
3000
2400
CKa
CaKa
1800
FeKa
CaKb
600
FeKb
1200
FeLa
Counts
3600
0
0 .0 0
1 .0 0
2 .0 0
3 .0 0
4 .0 0
5 .0 0
keV
6 .0 0
7 .0 0
8 .0 0
9 .0 0
1 0 .0 0
SEM写真⑥（アクチノライト）
EDS⑥（アクチノライト）
005
S iK a
6000
5400
O Ka
4800
M gKa
4200
3000
FeKb
600
FeKa
1200
C aKb
FeLa
1800
C aK a
2400
C Ka
C o u n ts
3600
0
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
keV
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
大気中の石綿濃度の計算方法
①大気中の石綿濃度の算出
CF＝A×（N－Nb）／（a×n×Q）
CF：石綿濃度（f／L）
A:フィルターの有効面積（mm2）
N：計数した石綿繊維総数（ｆ）
Nb：計数したブランクの石綿繊維総数（ｆ）
a：顕微鏡視野（1画面の観察試料上で）の面積（mm2）
n：計数視野数
Q：吸引ガス量（Ｌ）
②定量下限値
Ｓ＝2.645×A／（a×n×Q）
Ｓ：定量下限（f／L）
A:フィルターの有効面積（mm2）
a：顕微鏡視野（1画面の観察試料上で）の面積（mm2）
n：計数視野数
Q：吸引ガス量（Ｌ）
アスベスト分析における各顕微鏡法との比較
形状観察
位相差顕微鏡
ｱｾﾄﾝ・
分散染色法
ﾄﾘｱｾﾁﾝ法
○
○
走査型電子顕微鏡
透過型電子顕微鏡
SEM法
A-SEM法
TEM法
A-TEM法
○
○
○
○
表面の状態
△
△
○
○
△
△
格子像
-
-
-
-
-
○
電子線回折(ED)
-
-
-
-
-
○
化学組成（EDS、EDX)
-
-
-
○
-
○
400倍
2000倍
1万倍
0.2～0.4μm 0.5～0.8μm
0.1μm
0.02μm
倍率
最小観察繊維幅
△※
アスベスト鉱物の同定
△
-
○
-
◎
0.07065
0.003072※※
-
環境大気で定量下限値_0.3f/L
の際の計数視野(画面）数
50
1150※※
-
計数に要する時間（1検体当）
20～30分
10～20時間
20～30時間
分析技術
中
中～高
高
装置費用
50万～250万円
1500万～4000万円
5000万～1億円
観察時の1視野面積（mm2)
※
：生物顕微鏡との併用でｸﾘｿﾀｲﾙの同定可
：使用する装置によって異なる
※※
アスベスト分析におけるSEM-EDS法の
メリットと課題
《メリット》
①細い繊維幅のｱｽﾍﾞｽﾄ繊維の確認が可能。
②分散染色法と比較してｱｽﾍﾞｽﾄ鉱物同定の確度が高い。
（形態観察＋元素組成）
《課題》
①繊維に付着物等があるとその影響で正確な元素分析が困難。
②元素組成がｱｽﾍﾞｽﾄ鉱物と似通っている他の繊維状物質との
識別が困難。
③位相差顕微鏡と比較して分析装置が高額。
④大気分析において、従来のPCM法と同等の定量下限値を得
るために多くの分析時間を要する.