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WO2018207678A1 - 無人航空機 - Google Patents

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WO2018207678A1
WO2018207678A1 PCT/JP2018/017387 JP2018017387W WO2018207678A1 WO 2018207678 A1 WO2018207678 A1 WO 2018207678A1 JP 2018017387 W JP2018017387 W JP 2018017387W WO 2018207678 A1 WO2018207678 A1 WO 2018207678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
distance
fluorescent
ray
aerial vehicle
unmanned aerial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/017387
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朋樹 青山
龍人 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Priority to JP2019517580A priority Critical patent/JP7155114B2/ja
Priority to CN201880012823.2A priority patent/CN110337585A/zh
Publication of WO2018207678A1 publication Critical patent/WO2018207678A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/20—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using radiated signals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/80—Arrangement of on-board electronics, e.g. avionics systems or wiring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence

Definitions

  • the present invention relates to an unmanned aerial vehicle capable of moving in the air and performing fluorescent X-ray analysis on a predetermined measurement object.
  • a fluorescent X-ray analyzer that analyzes the composition by irradiating the sample with primary X-rays is used.
  • the X-ray fluorescence analyzer detects fluorescent X-rays (secondary X-rays) generated when a sample is irradiated with primary X-rays with a detector, and is included in the sample from the spectrum distribution of the detected fluorescent X-rays. It is possible to specify an element and calculate the concentration of this element.
  • Cited Document 2 discloses an aircraft such as a balloon or an airplane equipped with a measuring device such as a fluorescent X-ray analyzer, which performs elemental analysis by capturing particulate matter floating in the air. Therefore, elemental analysis of the ground surface cannot be performed with high accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle capable of accurately performing fluorescent X-ray analysis even in a place where it is difficult for humans to enter.
  • An unmanned aerial vehicle is capable of performing fluorescent X-ray analysis on a predetermined measurement object while moving in the air, and is connected to the aircraft main body and the aircraft main body.
  • An X-ray fluorescence analyzer having X-ray irradiation means for irradiating X-rays, and a fluorescent X-ray detection means for detecting fluorescent X-rays generated from the measurement object by the X-ray irradiation, the measurement object and the fluorescence And a distance measuring means for measuring the distance to the X-ray detection means.
  • the said unmanned aerial vehicle can be approached and a fluorescent X-ray analysis can be performed easily.
  • the user of the unmanned aircraft since it is not necessary for the user of the unmanned aircraft to approach the survey site, even if the survey is in an area where the radiation dose is high, the user can approach the unmanned aircraft that is not in danger of health damage due to exposure. There is no time limit that occurs when approaching the investigation site, and more accurate fluorescent X-ray analysis can be performed.
  • the intensity of the spectrum of the detected fluorescent X-rays varies as the distance between the measurement target that generates the fluorescent X-rays and the fluorescent X-ray detector varies.
  • the distance between the measurement object and the fluorescent X-ray detection means is acquired using the distance measuring means, the fluctuation in the intensity of the fluorescent X-ray spectrum obtained by the fluorescent X-ray analysis is used as the acquired distance information. Can be corrected based on. Furthermore, the distance between the fluorescent X-ray detection means and the measurement target can be kept constant based on the acquired distance information. This makes it possible to perform accurate quantitative analysis.
  • the “distance between the measurement target and the fluorescent X-ray detection means” means that the fluorescent X-ray generated from the measurement target moves in the atmosphere and is detected by the fluorescent X-ray detection means. Means the distance necessary for calculating the amount of attenuation of the fluorescent X-ray intensity between the two.
  • the distance between the measurement target and the fluorescent X-ray detection means may be measured directly by the distance measurement means, or the distance other than the distance between the measurement target and the fluorescent X-ray detection means is converted. May be indirectly measured.
  • a non-contact type such as a laser distance meter or an ultrasonic distance meter may be used.
  • the distance measuring means may also be a contact type.
  • the contact part which can contact a measuring object is comprised, and what measures the distance between a measuring object and a fluorescent X-ray detection means can be mentioned by making the said contact part contact a measuring object.
  • the unmanned aerial vehicle according to the present invention stores the measurement data indicating the spectrum of fluorescent X-rays measured by the fluorescent X-ray analyzer and the distance data indicating the distance measured by the distance measuring means in association with each other. preferable.
  • the unmanned aerial vehicle according to the present invention preferably corrects the measurement data stored in association with the distance data using the distance data measured by the distance measuring means.
  • the unmanned aerial vehicle according to the present invention further includes GPS receiving means, and includes measurement data measured by the fluorescent X-ray analyzer, distance data indicating the distance measured by the distance measuring means, and position data acquired by the GPS receiving means. It is preferable to store them in association with each other.
  • the unmanned aircraft according to the present invention further includes a distance adjusting unit that adjusts the distance between the fluorescent X-ray detection unit and the measurement target within a predetermined range based on the distance measured by the ranging unit.
  • a distance adjusting unit that adjusts the distance between the fluorescent X-ray detection unit and the measurement target within a predetermined range based on the distance measured by the ranging unit.
  • the distance between the fluorescent X-ray detection means and the measurement target is preferably adjusted to 1 cm or more and 10 cm or less.
  • a connecting member for connecting the aircraft main body and the fluorescent X-ray analyzer variably may be provided.
  • connection member excellent in the responsiveness, and adjusts the distance between a fluorescent X-ray detection means and a measurement object by adjusting the altitude of the aircraft body by flying means such as a propeller. It is possible to adjust the distance more quickly and accurately. Therefore, even if an unmanned aircraft (aircraft body) undergoes a very small fluctuation due to the influence of a gust or the like while the unmanned aircraft is performing the fluorescent X-ray analysis while flying, the fluorescent X-ray detection means and the measurement target It is possible to keep the distance between and a substantially constant, and it is possible to perform quantitative analysis with high accuracy.
  • a landing leg provided on the aircraft main body and capable of adjusting the distance between the aircraft main body and the measurement target may be provided.
  • the distance between the fluorescent X-ray detection means and the measurement target is made substantially constant by adjusting the distance between the aircraft main body and the measurement target. Therefore, it is possible to perform quantitative analysis with high accuracy.
  • an unmanned aerial vehicle capable of performing X-ray fluorescence analysis in an area where it is difficult for a person to enter.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the X-ray fluorescence analyzer according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of an unmanned aerial vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a fluorescent X-ray analyzer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a fluorescent X-ray analyzer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the overall configuration of an unmanned aerial vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • the unmanned aerial vehicle 100 for example, by remote control or autonomous flight, moves to the site where the geological survey is performed by moving in the air, approaches the ground surface that is the survey target (or measurement target), and fluorescent X-rays It is for analysis.
  • the unmanned aircraft 100 includes a drone body (aircraft body) 10 having a flying device such as a propeller 12 and a control device 14 that transmits various control signals, and qualitative analysis and quantification of elements contained in the ground surface.
  • An X-ray fluorescence analyzer 20 for performing analysis a connecting member 40 for connecting the drone body 10 and the X-ray fluorescence analyzer 20 variably, and a distance between the X-ray fluorescence analyzer 20 and the measurement target And a laser distance (ranging means) 30 for measurement.
  • a laser distance (ranging means) 30 for measurement.
  • the drone body 10 is for moving in the air and approaching the investigation object, and includes a propeller 12 and a control device 14.
  • the drone main body 10 of the present embodiment is a remote operation mode in which a pilot operates a controller at hand, transmits a control signal to the drone main body 10 via wireless, and remotely controls the movement of the drone main body 10 to perform measurement.
  • an autonomous flight mode in which measurement is performed by flying autonomously based on a program incorporated in the control device 14 in advance, and the mode can be switched arbitrarily.
  • the propeller 12 gives a driving force to the unmanned aerial vehicle 100.
  • the drone main body 10 of the present embodiment has four propellers 12, and by adjusting the number of rotations of each propeller 12 by a motor (not shown) based on a control signal transmitted from the control device 14,
  • the aircraft 100 can freely move forward, backward, left, right, up and down in the air.
  • the control device 14 is provided in the drone body 10, acquires distance information from the laser rangefinder 30, and transmits a control signal to the propeller 12, the fluorescent X-ray analyzer 20, the connecting member 40, and the like. .
  • the computer is physically equipped with a CPU, memory, A / D converter, etc., and the CPU and peripheral devices cooperate with each other according to the program stored in the predetermined area of the memory, as shown in FIG.
  • the acquisition unit 14a, the distance control unit 14b, the position information acquisition unit 14c, and the storage unit 14d are configured to exhibit functions.
  • the distance acquisition unit 14a acquires distance information related to the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the measurement target from the laser distance meter 30 via a wired or wireless connection.
  • the distance control unit 14b receives distance information from the distance acquisition unit 14a, determines a target value of the distance between the drone body 10 and the fluorescent X-ray analyzer 20 based on the distance information, and determines the target value.
  • the control signal containing is transmitted to the connection member 40.
  • the distance control unit 14b is necessary for setting the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground surface to 1 cm or more and 10 cm or less based on the distance information acquired from the distance acquisition unit 14a.
  • the target value of the distance between the drone body 10 and the fluorescent X-ray analyzer 20 is determined.
  • a control signal including the determined target value is transmitted to the connecting member 40 serving as the distance control means, and the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground surface is controlled to 1 cm or more and 10 cm or less. ing.
  • the distance control unit 14b can transmit a control signal to the connecting member 40 and also transmit a control signal to the propeller 12, thereby maintaining or fine-tuning the altitude of the unmanned aircraft 100 at a constant level.
  • the distance between the fluorescent X-ray analyzer 10 and the ground surface can be controlled to 1 cm or more and 10 cm or less by causing the propeller 12 and the connecting member 40 to cooperate with each other.
  • the position information acquisition unit 14c acquires position data indicating the position where the unmanned aerial vehicle 100 is flying from the GPS satellite S.
  • the position data is composed of longitude data, latitude data, and altitude data.
  • the unmanned aerial vehicle 100 can fly by autonomous flight to a place where measurement is performed based on the acquired position data.
  • the storage unit 14d is formed in a predetermined area of the memory, and stores a communication program, an autonomous flight program for autonomously flying and measuring, a remote operation program for flying and measuring by remote operation, and the like. Yes. Further, the measurement data indicating the spectrum of the fluorescent X-rays acquired by the analysis unit 28, the distance data indicating the distance measured by the laser distance meter 30, and the position data acquired by the position information acquisition unit 14c are received. Can be stored in association with each other.
  • the X-ray fluorescence analyzer 20 irradiates primary X-rays on the ground surface to be measured, and performs qualitative analysis and quantitative analysis of elements contained in the ground surface.
  • the X-ray fluorescence analyzer 20 includes an X-ray tube (X-ray irradiation means) 24, an X-ray detector (fluorescence X-ray detection means) 26, and an analysis unit inside a housing 22. 28, and further includes a laser distance meter 30.
  • the X-ray tube 24 irradiates X-rays on the ground surface to be measured. Thereby, fluorescent X-rays can be generated from the ground surface.
  • the X-ray tube 24 emits X-rays radially from the X-ray tube 24 when the lower surface (surface having an opening) of the housing 22 and the ground to be measured are substantially parallel.
  • a substantially central axis (indicated by an arrow) is arranged so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the normal line of the ground.
  • the X-ray tube 24 can receive a control signal transmitted from the control device 14 of the drone body 10 and irradiate the ground surface with X-rays at a predetermined interval and time.
  • the X-ray source to be used is not particularly limited, and a reflective and transmissive X-ray source or a radiation source may be used.
  • the X-ray irradiated from the X-ray tube 24 of this embodiment has an energy of less than 10 keV.
  • the X-ray detector 26 detects fluorescent X-rays generated from the ground surface. Thereby, X-rays generated by the X-ray tube 24 irradiating the ground surface with X-rays can be detected. Specifically, a semiconductor detection element such as a Si element is used as the detection element, and a current proportional to the detected energy of the fluorescent X-ray can be output. As shown in FIG. 3, the X-ray detector 26 is configured so that the central axis of the detection range indicated by the arrow forms an angle of about 90 ° with respect to the central axis of the X-rays emitted from the X-ray tube 24. Is arranged.
  • the analysis unit 28 receives the current output from the X-ray detector 26, counts the current of each current value, and the relationship between the fluorescent X-ray energy detected by the X-ray detector 26 and the count number, that is, the fluorescent X The line spectrum is acquired. Then, based on the acquired spectrum of the fluorescent X-ray, qualitative analysis and quantitative analysis of the element generating the fluorescent X-ray are performed.
  • the laser rangefinder 30 acquires distance information indicating the distance between the X-ray detector 26 and the ground.
  • the laser distance meter 30 is configured to be able to transmit the distance information to the control device 14 of the drone body 10 via wired or wireless.
  • the laser distance meter 30 is provided inside the housing 22 of the fluorescent X-ray analyzer 20.
  • the laser emitted from the laser rangefinder 30 is substantially parallel to the normal of the ground and is applied to the ground by the X-ray tube 24. It is arranged so that the distance between the X-ray detector 26 and the ground at a predetermined position within the range irradiated with X-rays can be measured.
  • the number of the laser rangefinders 30 included in the unmanned aerial vehicle 100 may be one or plural. When a plurality of laser rangefinders 30 are arranged, the distance between the X-ray detector 26 and the ground can be measured more accurately.
  • the connecting member 40 connects the drone body 10 and the fluorescent X-ray analyzer 20 in a variable distance manner.
  • the connecting member 40 has a driving mechanism such as a motor (not shown), receives a control signal transmitted from the control device 14, and expands and contracts by driving the motor and the like, so that the fluorescent X-ray analyzer 20 and the drone body 10 are expanded.
  • the telescopic structure is configured so that the distance between the two can be adjusted.
  • ⁇ Effect of this embodiment> According to the unmanned aircraft 100 according to the present embodiment configured as described above, since the X-ray fluorescence spectrometer is attached to the drone that can freely move in the air, for example, on the ground surface of a mountain at a high altitude. Even if it exists, the said unmanned aircraft can be approached and a fluorescent X ray analysis can be performed easily. In addition, since it is not necessary for the unmanned aircraft user to approach the survey site, even if the survey is conducted in an area where the radiation dose is high, the user can approach the unmanned aircraft by approaching the unmanned aircraft that is not at risk of health damage due to exposure. There is no time limit that occurs when the user approaches the investigation site, and more accurate fluorescent X-ray analysis can be performed.
  • the intensity of the spectrum of the detected fluorescent X-rays changes according to the change in the distance between the measurement target that generates the fluorescent X-rays and the fluorescent X-ray detection means. Then, since the distance between the measurement object and the fluorescent X-ray detection means is acquired using the distance measuring means, the fluctuation in the intensity of the fluorescent X-ray spectrum obtained by the fluorescent X-ray analysis is obtained, and the acquired distance information And a more accurate fluorescent X-ray spectrum can be obtained. Furthermore, the distance between the fluorescent X-ray detection means and the measurement target can be kept constant based on the acquired distance information. This makes it possible to perform accurate quantitative analysis.
  • the distance between the drone body 10 and the fluorescent X-ray analyzer 20 is adjusted by expanding and contracting the connecting member 40, thereby adjusting the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground.
  • the bottom surface of the drone body 10 is provided with a landing leg portion 50 having a joint that can bend and stretch, and receives a control signal from the distance control unit 14 b,
  • the distance between the drone main body 10 and the ground is adjusted by bending and extending the landing leg 50, whereby the fluorescent X-ray analyzer 20 fixed to the drone main body 10 via the connecting member 40 and the ground are adjusted. The distance between them may be adjusted.
  • the unmanned aircraft 100 when the unmanned aircraft 100 performs the fluorescent X-ray analysis, the unmanned aircraft 100 once lands on the ground to be measured, then bends and extends the landing leg 50, and the fluorescent X-ray analyzer 20.
  • the distance between the ground and the ground is adjusted to be within a predetermined range.
  • the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground can be kept constant without being affected by gusts or the like, so that more accurate qualitative and quantitative analysis can be performed. .
  • the laser distance meter 30 is provided inside the housing 22 of the fluorescent X-ray analyzer 20 and adjacent to the X-ray tube 24 and the X-ray detector 26. It is not limited to.
  • the laser distance meter 30 may be attached to the drone body 10, and by acquiring and converting the distance between the laser distance meter 30 and the ground surface, the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground surface is obtained. The distance may be measured indirectly. Based on the indirectly measured distance information, the connecting member 40 is expanded and contracted to adjust the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground surface to be within a predetermined range. May be.
  • the said distance is measured with an ultrasonic distance meter. Also good. In particular, when the undulation of the surface of the measurement object is large, it is preferable to use an ultrasonic distance meter.
  • a non-contact sensor such as a laser distance meter or an ultrasonic distance meter is used for the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the ground surface, but the present invention is not limited to this.
  • the unmanned aerial vehicle 100 includes a contact portion whose length is adjusted in advance downward from the bottom surface of the drone main body 10, and the measurement is performed with the fluorescent X-ray analyzer 20 by bringing the contact portion into contact with the ground surface. You may measure the distance between objects indirectly.
  • a contact-type sensor is provided at the tip of the contact portion, and when the contact portion comes into contact with the ground surface, a signal is transmitted from the sensor to the control device 14 wirelessly or by wire, whereby the unmanned aircraft 100
  • the flying means such as a propeller is driven so that the aircraft flies at a certain height with respect to the ground surface.
  • the unmanned aerial vehicle 100 can fly while maintaining a constant height with respect to the ground by moving in a horizontal direction while maintaining the state where the tip of the contact portion is in contact with the ground surface.
  • the distance between the fluorescent X-ray analyzer 20 and the measurement object can be always constant. Therefore, even if the measurement object is a wide area, it is possible to easily and quickly perform quantitative analysis with high accuracy.
  • the connecting member 40 expands and contracts, but is not limited thereto.
  • the connecting member 40 of another embodiment may be composed of a plurality of members and have a multi-joint.
  • the fluorescent X-ray analysis can be easily performed even on the wall surface of a steep cliff.
  • the unmanned aircraft 100 ascends or descends in the vertical direction while keeping the distance between the wall surface and the X-ray fluorescence spectrometer 20 constant, so that qualitative analysis and quantitative analysis in the vertical direction can be performed with high accuracy. It can be done easily and quickly.
  • the shape of the housing 22 of the X-ray fluorescence analyzer 20 is a substantially rectangular parallelepiped, but is not limited thereto. As shown in FIG. 6, in another embodiment, the shape of the housing 22 may be such that the tip is tapered. If the shape of the case 22 is such, even if the surface of the measurement object has a large undulation, the tip of the fluorescent X-ray analyzer 20 can be brought closer to the ground surface, and energy can be reduced. Even small fluorescent X-rays can be detected without omission and qualitative analysis can be performed with higher accuracy.
  • the X-ray tube 24 is arranged so that the central axis of the radiating X-ray is inclined at a predetermined angle with respect to the normal line of the surface of the measurement object. It is not limited. In another embodiment, as shown in FIG. 7, the X-ray tube 24 is arranged such that the central axis of X-rays irradiated radially is perpendicular to the surface of the measurement object. Also good. In such a form, the shape of the X-ray detector 26 is preferably an annular shape surrounding the central axis of the X-rays emitted from the X-ray tube 24. If the X-ray tube 24 and the X-ray detector 26 are in such a form, the detection solid angle can be increased, the detection intensity of X-rays can be improved, and more accurate quantitative analysis is possible. Become.
  • the analysis unit 28 calculates the spectrum of fluorescent X-rays without correction based on the current output from the X-ray detector 26, but is not limited thereto.
  • an attenuation amount that is attenuated before the X-ray detector 26 detects the intensity of fluorescent X-rays generated from the ground is calculated, and the attenuation is calculated.
  • the fluorescent X-ray spectrum detected in consideration of the amount may be corrected. By performing such correction, more accurate quantitative analysis becomes possible.
  • the optical path on both the detector side and the X-ray side is affected by the absorption by the atmosphere, but the following shows calculation correction of attenuation of the optical path only on the detector side.
  • the attenuation may be calculated by the following equation (1) from Lambert-Beer's law for correction.
  • I I 0 exp (- ⁇ air , E ⁇ ⁇ air ⁇ x) / exp (- ⁇ air, E ⁇ ⁇ air ⁇ x 0) (1)
  • I spectral intensity on the surface of the measurement object
  • I observed spectral intensity
  • ⁇ air E
  • ⁇ air density of air
  • x air Path length
  • x 0 normal path length
  • I I 0 exp ( ⁇ air, E ⁇ ⁇ air ⁇ x) / exp ( ⁇ air, E ⁇ ⁇ air ⁇ x 0 ) ⁇ (x 0 2 / x 2 ) (2)
  • an unmanned aerial vehicle capable of accurately performing fluorescent X-ray analysis even in a place where it is difficult for a human to enter.

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Abstract

空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光Ｘ線分析を行うことができる無人航空機であって、航空機本体と、前記航空機本体に接続され、前記測定対象にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出手段とを有する蛍光Ｘ線分析装置と、前記測定対象と前記蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を測定する測距手段とを備えることを特徴とする無人航空機。

Description

無人航空機
　本発明は、空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光Ｘ線分析を行うことができる無人航空機に関する。
　従来、試料の分析を行うための装置として、試料に一次Ｘ線を照射して組成を分析する蛍光Ｘ線分析装置が利用されている。蛍光Ｘ線分析装置は、一次Ｘ線を試料に照射した際に生じる蛍光Ｘ線（二次Ｘ線）を検出器にて検出し、検出した蛍光Ｘ線のスペクトル分布などから、試料に含まれる元素の特定及びこの元素の濃度の算出等を行うことができる。
　蛍光Ｘ線分析装置として、試料室に入れることができない大型の試料や、サンプリングを行うことができない試料を蛍光Ｘ線分析装置で分析したいというニーズ、さらには工業製品や考古学試料等の多くの試料に対して、製造現場や発掘現場等の現場にて手軽に蛍光Ｘ線分析を行いたいというニーズに応えるため、例えば特許文献１に開示されるような可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が開発され普及している。
　しかしながら、このような可搬型の蛍光Ｘ線分析装置が開発され普及したとはいえ、例えば標高が高い山の地表面や、放射線量が高い地域においては、作業員が直接現場に出向いて蛍光Ｘ線分析を行うことは困難である。引用文献２には、気球や飛行機等の航空機に蛍光Ｘ線分析装置等の測定装置を搭載したものが開示されているが、これは空中に浮遊する粒子状物質を捕獲して元素分析をするものであり、地表面などの元素分析を精度よく行うことができない。
特開２０１０－１９７２２９号公報 特開２００３－３１５２４４号公報
　本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、人間が立ち入ることが困難な場所においても、精度よく蛍光Ｘ線分析を行うことが可能な無人航空機を提供することを目的とする。
　本発明に係る無人航空機は、空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光Ｘ線分析を行うことができるものであって、航空機本体と、前記航空機本体に接続され、前記測定対象にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出手段とを有する蛍光Ｘ線分析装置と、前記測定対象と前記蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を測定する測距手段とを備えることを特徴とするものである。
　このような構成であれば、例えば標高が高い山の地表面であっても、当該無人航空機を接近させて、容易に蛍光Ｘ線分析を行うことができる。また、当該無人航空機の使用者自身が調査現場へ接近する必要がないので、放射線量が高い地域における調査であっても、被曝による健康被害の恐れがない無人航空機を接近させて、使用者が調査現場へ接近した場合に生じる時間制限がなく、より精度の高い蛍光Ｘ線分析を行うことができる。
　また、蛍光Ｘ線分析では、蛍光Ｘ線を発生する測定対象と蛍光Ｘ線検出器との間の距離が変動することによって、検出される蛍光Ｘ線のスペクトルの強度が変動するが、本発明では、測距手段を用いて測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を取得するので、蛍光Ｘ線分析により得られた蛍光Ｘ線のスペクトルの強度の変動を、取得した距離情報に基づいて補正することができる。さらには、取得した距離情報に基づいて、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を一定に保つことができる。これにより正確な定量分析を行うことが可能になる。
　なお、本明細書において、“測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離”とは、測定対象から生じた蛍光Ｘ線が大気中を移動して蛍光Ｘ線検出手段に検出されるまでの間における、蛍光Ｘ線の強度の減衰量を計算により算出するために必要な距離を意味する。測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離は、測距手段によって直接的に測定されるものでもよく、あるいは測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離以外の距離を換算することによって間接的に測定されるものであってもよい。
　測距手段の態様としては、レーザー距離計又は超音波距離計等の非接触型のものであってよい。測距手段はまた接触型のものであってもよい。その場合は、測定対象に接触可能な接触部を具備し、当該接触部を測定対象に接触させることで測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を測定するものを挙げることができる。
　本発明に係る無人航空機は、蛍光Ｘ線分析装置が測定した蛍光Ｘ線のスペクトルを示す測定データと、測距手段が測定した距離を示す距離データとを対応付けて記憶するものであることが好ましい。
　このような構成であれば、複数の地点で蛍光Ｘ線分析を行って測定データを得た場合であっても、当該測定データの各々に対応する距離データを記憶しているので、後から当該距離データに基づいて対応する測定データを補正することができる。
　本発明に係る無人航空機は、測距手段が測定した距離データを用いて、当該距離データと対応付けて記憶している測定データを補正することが好ましい。
　このような構成であれば、取得した距離データを用いて、測定した蛍光Ｘ線のスペクトルの大気中での減衰量を考慮して補正することができるので、より精度の高い定量分析を行うことができる。
　本発明に係る無人航空機は、ＧＰＳ受信手段をさらに有し、蛍光Ｘ線分析装置が測定した測定データと測距手段が測定した距離を示す距離データとＧＰＳ受信手段によって取得された位置データとを対応付けて記憶するものであることが好ましい。
　このような構成であれば、蛍光Ｘ線分析により得られるスペクトルデータと、ＧＰＳ手段による測定位置との関係を記録したマッピングを作成することができる。
　本発明に係る無人航空機は、測距手段が測定した距離に基づいて、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を所定の範囲内に調整する距離調整手段をさらに有するものであることが好ましい。具体的には、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を１ｃｍ以上１０ｃｍ以下に調整するものであることが好ましい。
　このような構成であれば、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を所定の範囲内に調整することで、エネルギーの小さい蛍光Ｘ線の検出漏れを低減することができ、より精度の高い定性分析を行うことが可能になる。
　距離調整手段の態様としては、航空機本体と蛍光Ｘ線分析装置とを距離可変に連結する連結部材を具備するものであってよい。
　このような構成であれば、応答性に優れた連結部材を有することにより、プロペラ等の飛翔手段によって航空機本体の高度を調整して蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を調整するよりも、迅速かつ正確に距離を調整することができる。そのため、無人航空機が飛行しながら蛍光Ｘ線分析を行っている間に、突風等の影響により無人航空機（航空機本体）の高度に微小な変動が生じたとしても、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を略一定に保持することが可能になり、精度の高い定量分析を行うことが可能になる。
　距離調整手段の態様としてはまた、航空機本体に設けられ、かつ航空機本体と測定対象との間の距離を調節可能な着地用脚部を具備するものであってもよい。
　このような構成であれば、航空機本体が地面に着地した後、航空機本体と測定対象との距離を調整することで、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を略一定にすることができるので、精度の高い定量分析を行うことが可能になる。
　このように構成した本発明によれば、人が立ち入ることが困難な地域において蛍光Ｘ線分析を行うことが可能な無人航空機を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態の無人航空機の全体構成を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施形態の無人航空機の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す概略図である。 図４は、本発明の他の実施形態の無人航空機の全体構成を示す概略図である。 図５は、本発明の他の実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す概略図である。 図６は、本発明の他の実施形態の蛍光Ｘ線分析装置の構成を示す概略図である。 図７は、本発明の他の実施形態の無人航空機の全体構成を示す概略図である。
　１００・・・・無人航空機
　　１０・・・・ドローン本体
　　１２・・・・プロペラ
　　１４・・・・制御装置
　　１４ａ・・・距離取得部
　　１４ｂ・・・距離制御部
　　１４ｃ・・・位置情報取得部
　　１４ｄ・・・記憶部
　　２０・・・・蛍光Ｘ線分析装置
　　２２・・・・筐体
　　２４・・・・Ｘ線管
　　２６・・・・Ｘ線検出器
　　２８・・・・分析部
　　３０・・・・レーザー距離計
　　４０・・・・連結部材
　　５０・・・・着地用脚部
　　　Ｓ・・・・ＧＰＳ衛星
　以下に、本発明に係る無人航空機の一実施形態について、図面を参照して説明する。
＜無人航空機１００の構成＞
　本実施形態に係る無人航空機１００は、例えば、遠隔操作又は自律飛行によって、空中を移動して地質調査を行う現場に向かい、調査対象（または測定対象）である地表面に接近して蛍光Ｘ線分析を行うためのものである。
　無人航空機１００は、図１に示すように、プロペラ１２等の飛翔手段や各種制御信号を送信する制御装置１４を有するドローン本体（航空機本体）１０と、地表面に含まれる元素の定性分析及び定量分析を行うための蛍光Ｘ線分析装置２０と、ドローン本体１０と蛍光Ｘ線分析装置２０とを距離可変に連結する連結部材４０と、蛍光Ｘ線分析装置２０と測定対象との間の距離を測定するレーザー距離（測距手段）３０とを具備している。
　以下、各構成について説明する。
　ドローン本体１０は、空中を移動して調査対象に接近するためのものであり、プロペラ１２と制御装置１４とを備えている。
　本実施形態のドローン本体１０は、操縦者が手元のコントローラを操作して、無線を介して制御信号をドローン本体１０に送信し、ドローン本体１０の動きを遠隔操作して測定を行う遠隔操作モードと、制御装置１４に予め組み込まれたプログラムに基づいて自律的に飛行して測定を行う自律飛行モードとを有しており、任意にモードを切り替えることが可能である。
　プロペラ１２は、無人航空機１００に推進力を与えるものである。本実施形態のドローン本体１０は、４つのプロペラ１２を有しており、制御装置１４から送信される制御信号に基づいて、図示しないモーターによって各々のプロペラ１２の回転数を調整することにより、無人航空機１００が空中において前後左右上下へ自由に移動することを可能にしている。
　制御装置１４は、ドローン本体１０内に設けられており、レーザー距離計３０から距離情報を取得して、プロペラ１２や蛍光Ｘ線分析装置２０や連結部材４０等に制御信号を送信するものである。物理的にはＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ等を備えたコンピュータであり、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってＣＰＵや周辺機器が協働することにより、図２に示すように、距離取得部１４ａ、距離制御部１４ｂ、位置情報取得部１４ｃ、記憶部１４ｄとしての機能を発揮するように構成されたものである。
　距離取得部１４ａは、有線又は無線を介してレーザー距離計３０から、蛍光Ｘ線分析装置２０と測定対象との間の距離に関する距離情報を取得するものである。
　距離制御部１４ｂは、距離取得部１４ａから距離情報を受け取るとともに、当該距離情報に基づいて、ドローン本体１０と蛍光Ｘ線分析装置２０との間の距離の目標値を決定し、当該目標値を含む制御信号を連結部材４０に送信するものである。
　より具体的には、距離制御部１４ｂは、距離取得部１４ａから取得した距離情報に基づいて、蛍光Ｘ線分析装置２０と地表面との間の距離を１ｃｍ以上１０ｃｍ以下にするために必要な、ドローン本体１０と蛍光Ｘ線分析装置２０との間の距離の目標値を決定する。そして、当該決定した目標値を含む制御信号を、距離制御手段たる連結部材４０に送信し、蛍光Ｘ線分析装置２０と地表面との間の距離を１ｃｍ以上１０ｃｍ以下に制御するように構成されている。
　距離制御部１４ｂは、制御信号を連結部材４０に送信するとともにプロペラ１２に制御信号を送信し、無人航空機１００の高度を一定に保持あるいは微調整することができる。これにより、プロペラ１２と連結部材４０とを協働させて、蛍光Ｘ線分析装置１０と地表面との間の距離を１ｃｍ以上１０ｃｍ以下に制御することができる。
　位置情報取得部１４ｃは、ＧＰＳ衛星Ｓから、無人航空機１００が飛行している位置を示す位置データを取得するものである。位置データは、経度データ、緯度データ及び標高データで構成される。無人航空機１００は、取得した位置データに基づいて、測定を行う場所まで自律飛行して向かうことが可能である。
　記憶部１４ｄは、メモリの所定の領域に形成されており、通信プログラム、自律的に飛行して測定を行う自律飛行プログラム、遠隔操作により飛行して測定するための遠隔操作プログラム等が格納されている。また、分析部２８が取得した蛍光Ｘ線のスペクトルを示す測定データと、レーザー距離計３０が測定した距離を示す距離データと、位置情報取得部１４ｃが取得した位置データとを受信して、これらを対応付けて記憶することができる。
　蛍光Ｘ線分析装置２０は、測定対象である地表面に一次Ｘ線を照射し、地表面に含まれる元素の定性分析及び定量分析を行うものである。図３に示すように、蛍光Ｘ線分析装置２０は、筐体２２の内側に、Ｘ線管（Ｘ線照射手段）２４と、Ｘ線検出器（蛍光Ｘ線検出手段）２６と、分析部２８とを具備しており、さらにレーザー距離計３０を具備している。
　Ｘ線管２４は、測定対象である地表面にＸ線を照射するものである。これにより、地表面から蛍光Ｘ線を発生させることができる。図３に示すように、Ｘ線管２４は、筐体２２の下面（開口を有する面）と測定対象たる地面とが略平行である場合に、Ｘ線管２４から放射状に照射されるＸ線（矢印で示す）の略中心軸が、地面の法線に対して所定の角度で傾くように配置されている。なお、Ｘ線管２４は、ドローン本体１０の制御装置１４から送信される制御信号を受け付けて、所定の間隔および時間で地表面にＸ線を照射することができる。しようとするＸ線源としては特に限定されず、反射型および透過型のＸ線源、もしくは放射線源を用いてもよい。なお、本実施形態のＸ線管２４から照射されるＸ線は、エネルギーが１０ｋｅＶ未満のものである。
　Ｘ線検出器２６は、地表面から発生する蛍光Ｘ線を検出するものである。これにより、Ｘ線管２４が地表面にＸ線を照射することにより発生したＸ線を検出することができる。具体的には、検出素子としてＳｉ素子等の半導体検出素子を用いた構成となっており、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した電流を出力することができる。図３に示すように、Ｘ線検出器２６は、矢印で示される検出範囲の中心軸が、Ｘ線管２４から照射されるＸ線の中心軸に対して約９０°の角度を形成するように配置されている。
　分析部２８は、Ｘ線検出器２６が出力した電流を受け付け、各電流値の電流をカウントし、Ｘ線検出器２６が検出した蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、すなわち、蛍光Ｘ線のスペクトルを取得するものである。そして取得した蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、蛍光Ｘ線を発生した元素の定性分析、定量分析を行うものである。
　レーザー距離計３０は、Ｘ線検出器２６と地面との間の距離を示す距離情報を取得するものである。レーザー距離計３０は、有線又は無線を介して、ドローン本体１０の制御装置１４に当該距離情報を送信できるように構成されている。
　図３に示すように、本実施形態では、レーザー距離計３０は、蛍光Ｘ線分析装置２０の筐体２２の内部に設けられている。そして、筐体２２の下面と測定対象たる地面とが略平行である場合に、レーザー距離計３０から発射されるレーザーが地面の法線に対して略平行となり、かつＸ線管２４による地面にＸ線が照射される範囲内の所定位置における、Ｘ線検出器２６と地面との間の距離を測定できるように配置されている。
　本実施形態の無人航空機１００が有するレーザー距離計３０の数は１つでもよく、あるいは複数であってもよい。複数個のレーザー距離計３０が配置されている場合には、Ｘ線検出器２６と地面との間の距離をより正確に測定することができる。
　連結部材４０は、ドローン本体１０と蛍光Ｘ線分析装置２０とを距離可変に連結するものである。連結部材４０は、図示しないモーター等の駆動機構を有し、制御装置１４から送信される制御信号を受け付けて、当該モーター等を駆動することにより伸縮し、蛍光Ｘ線分析装置２０とドローン本体１０との間の距離を調整できるように構成されたテレスコピック構造のものである。
＜本実施形態の効果＞
　このように構成された本実施形態に係る無人航空機１００によれば、空中を自在に移動することが可能なドローンに蛍光Ｘ線分析装置を取り付けているので、例えば標高が高い山の地表面であっても、当該無人航空機を接近させて容易に蛍光Ｘ線分析を行うことができる。また、当該無人航空機の使用者自身が調査現場へ接近する必要がないので、放射線量が高い地域における調査であっても、被曝による健康被害の恐れがない無人航空機を接近させることで、使用者が調査現場へ接近した場合に生じる時間制限がなく、より精度の高い蛍光Ｘ線分析を行うことができる。
　また、蛍光Ｘ線分析では、蛍光Ｘ線を発生する測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離の変動に応じて、検出される蛍光Ｘ線のスペクトルの強度が変動するが、本発明では、測距手段を用いて測定対象と蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を取得するので、蛍光Ｘ線分析により得られた蛍光Ｘ線のスペクトルの強度の変動を、取得した距離の情報に基づいて補正することができ、より正確な蛍光Ｘ線のスペクトルを得ることができる。さらには、取得した距離情報に基づいて、蛍光Ｘ線検出手段と測定対象との間の距離を一定に保つことができる。これにより正確な定量分析を行うことが可能になる。
＜その他の実施形態＞
　なお本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。
　例えば前記実施形態では、連結部材４０を伸縮することにより、ドローン本体１０と蛍光Ｘ線分析装置２０との間の距離を調整して、それにより蛍光Ｘ線分析装置２０と地面との距離を調整するものであったが、これに限定されない。他の実施形態では、図４に示すようにドローン本体１０の底面には、関節を有する屈伸可能な着地用脚部５０が設けられており、距離制御部１４ｂからの制御信号を受けて、当該着地用脚部５０を曲げ伸ばしすることにより、ドローン本体１０と地面との距離を調整し、これにより連結部材４０を介してドローン本体１０に固定されている蛍光Ｘ線分析装置２０と地面との間の距離を調整するものであってもよい。
　このような実施形態であれば、無人航空機１００は、蛍光Ｘ線分析を行う際に、一度測定対象たる地面に着陸し、それから着地用脚部５０を曲げ伸ばしして、蛍光Ｘ線分析装置２０と地面との間の距離を所定の範囲内になるように調整する。そして測定中には、突風等の影響を受けることなく、蛍光Ｘ線分析装置２０と地面との間の距離を一定に保つことができるので、より精度の高い定性および定量分析を行うことができる。
　上述した実施形態では、レーザー距離計３０は蛍光Ｘ線分析装置２０の筐体２２の内側であって、Ｘ線管２４およびＸ線検出器２６に隣接するように設けられているが、この形態に限定されない。
　例えば、レーザー距離計３０はドローン本体１０に取り付けられてもよく、レーザー距離計３０と地表面との間の距離を取得して換算することによって、蛍光Ｘ線分析装置２０と地表面との間の距離を間接的に測定するものであってもよい。そして間接的に測定した距離情報に基づいて、連結部材４０を伸縮して、蛍光Ｘ線分析装置２０と地表面との間の距離が所定の範囲内になるように調整するように構成されていてもよい。
　また上述した実施形態は、蛍光Ｘ線分析装置２０と測定対象との間の距離をレーザー距離計により測定するものであるが、他の実施形態では、超音波距離計により当該距離を測定してもよい。特に測定対象の表面の起伏が大きい場合には、超音波距離計を用いることが好ましい。
　上述した実施形態では、蛍光Ｘ線分析装置２０と地表面との間の距離を、レーザー距離計や超音波距離計等の非接触式センサーを用いていたが、これに限定されない。例えば、無人航空機１００は、ドローン本体１０の底面から下方向に延びる予め長さを調整した接触部を備えており、当該接触部を地表面に接触させることで、蛍光Ｘ線分析装置２０と測定対象との間の距離を間接的に測定するものであってもよい。このような形態の場合、接触部の先端に接触式のセンサーを設け、接触部が地表面に接触した際に当該センサーから無線又は有線により制御装置１４に信号を送信することにより、無人航空機１００が地表面に対して一定の高さで飛行するように、プロペラ等の飛翔手段が駆動するように構成されることが好ましい。無人航空機１００は、接触部の先端が地表面に接触している状態を維持しながら水平方向に移動することにより、地面に対して常に一定の高さを維持して飛行することができるので、蛍光Ｘ線分析装置２０と測定対象との間の距離を常に一定することができる。そのため、測定対象が広範囲に広がる地面であっても、精度の高い定量分析を簡易かつ迅速に行うことが可能となる。
　上述した実施形態では、連結部材４０は伸縮するものであったが、これに限定されない。図５に示すように、他の実施形態の連結部材４０は、複数の部材から構成され、多関節を有するものであってもよい。このような形態であれば、例えば、連結部材４０を水平方向に伸ばすことにより、切り立った崖の壁面に対しても容易に蛍光Ｘ線分析を行うことができる。さらには、壁の壁面と蛍光Ｘ線分析装置２０との間の距離一定に保持したまま、無人航空機１００が垂直方向に上昇又は下降することで、垂直方向における定性分析および定量分析を高い精度で容易かつ迅速に行うことができる。
　上述した実施形態では、蛍光Ｘ線分析装置２０の筐体２２の形状は略直方体状のものであったが、これに限定されない。図６に示すように、他の実施形態においては、筐体２２の形状は、先端が先細りするような形状であってもよい。筐体２２の形状がこのようなものであれば、測定対象の表面の起伏が大きい場合であっても、蛍光Ｘ線分析装置２０の先端を、地表面により近づけることが可能になり、エネルギーが小さい蛍光Ｘ線についても漏れなく検出することが可能となり、より高い精度で定性分析を行うことができる。
　上述した実施形態では、Ｘ線管２４は、放射するＸ線の中心軸が、測定対象の表面の法線に対して所定の角度で傾くように配置されるものであったが、この態様に限定されない。他の実施形態では、図７に示すように、Ｘ線管２４は、放射状に照射されるＸ線の中心軸が、測定対象の表面に対して垂直になるように配置されるものであってもよい。このような形態では、Ｘ線検出器２６の形状は、Ｘ線管２４から放射されるＸ線の中心軸を取り囲む環状形状であることが好ましい。Ｘ線管２４およびＸ線検出器２６がこのような形態であれば、検出立体角を大きくすることができ、Ｘ線の検出強度を向上することができ、より高精度な定量分析が可能になる。
　上述した実施形態では、分析部２８はＸ線検出器２６が出力した電流に基づいて、補正をすることなく蛍光Ｘ線のスペクトルを算出するものであったが、これに限定されない。他の実施形態では、レーザー距離計３０が取得した距離情報に基づいて、地面から生じた蛍光Ｘ線の強度がＸ線検出器２６によって検出されるまでに減衰する減衰量を計算し、当該減衰量を考慮して検出した蛍光Ｘ線のスペクトルを補正するように構成されていてもよい。このような補正を行うことにより、より高精度な定量分析が可能になる。なお、実際は検出器側とＸ線側の両方の光路で大気による吸収の影響を受けるが、以下は検出器側のみの光路の減衰の計算補正を示す。
　具体的には、Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒの法則から、以下の式（１）により減衰量を算出して補正を行ってもよい。
　Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（－μａｉｒ，Ｅ×ρａｉｒ×ｘ）／ｅｘｐ（－μａｉｒ，Ｅ×ρａｉｒ×ｘ０）　　　（１）
（ここで、Ｉ０：測定対象の表面でのスペクトル強度、Ｉ：観測したスペクトル強度、μａｉｒ，Ｅ：エネルギーＥのＸ線に対する空気の質量吸収係数、ρａｉｒ：空気の密度、ｘ：空気のパス長、ｘ０：通常のパス長、である）
　また、距離によって立体角が減少することを考慮する場合には、例えば、以下の式（２）を用いて減衰量を算出して補正を行ってもよい。
　Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（－μａｉｒ，Ｅ×ρａｉｒ×ｘ）／ｅｘｐ（－μａｉｒ，Ｅ×ρａｉｒ×ｘ０）×（ｘ０ ２／ｘ２）　　　（２）
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　本発明によれば、人間が立ち入ることが困難な場所においても、精度よく蛍光Ｘ線分析を行うことが可能な無人航空機を提供することができる。

Claims (10)

  1. 　空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光Ｘ線分析を行うことができる無人航空機であって、
    　航空機本体と、
    　前記航空機本体に接続され、前記測定対象にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線検出手段とを有する蛍光Ｘ線分析装置と、
    　前記測定対象と前記蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を測定する測距手段と
    を備えることを特徴とする無人航空機。
  2. 　前記測距手段は、レーザー距離計又は超音波距離計である請求項１記載の無人航空機。
  3. 　前記測距手段は、前記測定対象に接触可能な接触部を具備するものであり、前記接触部を前記測定対象に接触させることで前記測定対象と前記蛍光Ｘ線検出手段との間の距離を測定するものである請求項１記載の無人航空機。
  4. 　前記蛍光Ｘ線分析装置が測定した蛍光Ｘ線のスペクトルを示す測定データと、前記測距手段が測定した距離を示す距離データとを対応付けて記憶する、請求項１記載の無人航空機。
  5. 　前記距離データを用いて、前記距離データと対応付けて記憶している前記測定データを補正する請求項４記載の無人航空機。
  6. 　ＧＰＳ受信手段をさらに有し、前記測定データと前記距離データと前記ＧＰＳ受信手段によって取得された位置データとを対応付けて記憶する、請求項４記載の無人航空機。
  7. 　前記測距手段が測定した距離に基づいて、前記蛍光Ｘ線検出手段と前記測定対象との間の距離を所定の範囲内に調整する距離調整手段をさらに有する請求項１記載の無人航空機。
  8. 　前記距離調整手段は、前記航空機本体と前記蛍光Ｘ線分析装置とを距離可変に連結する連結部材を具備するものである請求項７記載の無人航空機。
  9. 　前記距離調整手段は、前記航空機本体に設けられ、かつ前記航空機本体と前記測定対象との間の距離を調節可能な着地用脚部を具備するものである、請求項７記載の無人航空機。
  10. 　前記距離調整手段は、前記蛍光Ｘ線検出手段と前記測定対象との間の距離を１ｃｍ以上１０ｃｍ以下に調整する請求項１記載の無人航空機。
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