CN102680505B - X线分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供X线分析装置，其通过用所需最小限度的动作仅对测定者需要的试料上的区域进行测定，能够缩短映射分析所需的测定时间。对映射像与试料的图像数据进行重叠处理，确定与照射点相应的位置，根据其结果进行图像显示，在该显示的图像中指定测定实施区域，使试料移动机构在所指定的区域以外的区域中高速移动。

Description

X线分析装置
技术领域
本发明涉及适合于荧光X线分析等的映射(mapping)分析的X线分析装置及映射分析方法。
背景技术
关于荧光X线分析，是将从X线源射出的X线照射到试料上，用X线检测器检测从试料产生的荧光X线，用信号处理部对X线信号进行计数，根据由此得到的光谱，进行试料的定性分析和定量分析。
该荧光X线分析具有非破坏且能够迅速地进行分析的特征，近年来，通过装置的高灵敏度化，还能够测定微量元素。因此，被用作检测包含在材料或复合电子部件等中的有害物质的手段(例如，参照专利文献1、2)。
另外，关于X线映射，公知有如下所述的X线映射装置，该X线映射装置具有：向试料照射X线的X线管；检测从试料产生的荧光X线的X线检测器；根据X线检测器的输出而判别X线的能量和其强度的脉冲处理器；对来自该脉冲处理器的信号进行处理的计算机；拍摄与获取了X线强度的位置一致的光学观察像的摄像单元；用于驱动X线试料台的台控制器；以及二维地显示X线强度分布的图像处理装置，其中，该X线映射装置在对试料台进行扫描的同时对试料的二维元素分布进行分析(例如，参照专利文献3、4、5)。
另外，公开了在上述装置结构中具有传感器的X线映射装置，该传感器用于判定有无测定位置处的试料(参照专利文献4)。
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2006-119108号公报
【专利文献2】日本特开2007-163183号公报
【专利文献3】日本特开平04-175647号公报
【专利文献4】日本特开平11-264805号公报
【专利文献5】日本特开2009-300232号公报
虽然为了检测包含在电子复合部件中的有害物质而利用X线映射分析，但是在大范围的分析中需要非常长的测定时间。在专利文献4中，虽然判断有无测定位置处的试料而实现了测定时间的缩短，但是在对配置有多个电子部件的基板等的分析中，有时仅根据试料的有无，无法判断是否需要进行测定。例如，存在这样的问题：即使在基板上存在不需要测定的部件也会实施测定，将存在高度较低的部件的区域错误判定为没有试料的区域而无法进行测定，没有充分缩短测定时间。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供X线分析装置及X线映射分析方法，通过用所需最小限度的动作仅对测定者需要的试料上的区域进行测定，能够缩短映射分析所需的测定时间。
为了解决上述问题，本发明的X线分析装置具有：载置试料的试料台；能够移动该试料台的移动机构；放射线源，其向试料上的任意照射点照射1次放射线；X线检测部，其在检测从试料释放的特性X线及散射X线的同时，输出包含该特性X线及散射X线的能量信息的信号；分析部，其与X线检测部连接，对信号进行分析；图像获取部，其获取试料的图像数据；分析处理部，其与分析部连接，判别与特定元素对应的X线强度；X线映射处理部，其根据该分析处理部的判别结果确定与X线强度对应的基于颜色和/或亮度的强度对比度，执行X线映射，对该映射像与所述图像数据进行重叠处理，确定与照射点相应的位置；显示部，其根据该X线映射的结果进行图像显示；以及区域指定单元，其在该显示的图像上指定测定实施区域，获取测定区域信息，试料移动机构在所述指定的区域以外的区域中，以比测定时的速度高的速度移动。
另外，在本发明的X线分析装置中，图像获取部预先获取光学显微镜的光学观察像或电子显微镜的电子线观察像作为试料的图像数据，能够存储该图像数据。
另外，本发明的X线分析装置的特征在于，以使对映射区域内的整个指定的测定区域进行测定的时间最短的方式来构成测定顺序。
另外，本发明的X线分析装置的特征在于，具有保存与测定区域信息有关的信息的单元，对于其它的试料能够再次利用上述信息。
另外，在本发明中，将保存上述映射区域信息时的光学观察像用于与在再次利用该信息时获取的其它试料有关的光学观察像，进行旋转校正、位置校正及比例校正，从而能够正确地识别测定区域。
发明效果
根据本发明，起到如下的效果。
即，根据本发明的X线分析装置及映射分析方法，预先在映射区域内指定不需要测定的区域，将其它区域从测定中去除，因此能够可靠地减少不需要的测定所花的时间，能够以最小限的测定时间高效地执行测定。通常，在含有量少的元素的检测中，将多个帧的映射测定结果相加而使信号放大来进行分析，因此在物理上需要数倍的扫描，额外地需要与其相当的量的时间。该情况下，通过应用本发明，能够有效地缩短不需要测定的区域中的测定时间及扫描时间，因此可起到特别良好的效果。
附图说明
图1(a)是本发明的试料的全部映射区域的概要图，(b)是本发明的试料的需要测定部件区域的概要图，(c)是本发明的指定试料测定区域时的概要图，(d)是本发明的试料的测定区域数据的概要图。
图2是本发明的X线分析装置的概略整体结构图。
图3(a)是示出本发明的测定区域的第一测定路径的图，(b)是示出本发明的测定区域的第二测定路径的图。
标号说明
1放射线源(X线管球)；2放射线(1次X线)；3特性X线及散射X线；4X线检测器；5分析器；6分析处理部；7光学显微镜；8试料；9试料台(移动机构)；10X线映射处理部；10a显示器；20全部映射区域；21基板上的电子部件；22需要映射测定的部件；23指定的测定区域。
具体实施方式
以下，参照图1至图3，说明本发明的X线分析装置的一个实施方式。另外，在以下说明中使用的各图中，为了使各部件成为可识别的尺寸，根据需要适当地变更了比例。
本实施方式的X线分析装置例如是能量分散型的荧光X线分析装置，如图2所示，具有：能够在载置试料8的同时进行移动的试料台(移动机构)9；向试料8上的任意照射点照射1次X线(放射线)2的作为放射线源的X线管球1；X线检测器4，其检测从试料8放出的特性X线及散射X线3，输出包含该特性X线及散射X线的能量信息的信号；光学显微镜7，其获取通过未图示的照明单元照明的试料8的照明图像作为图像数据；分析器5，其与X线检测器4连接，是上述信号的分析部；分析处理部6，其与该分析器5连接，判别与特定元素对应的X线强度；X线映射处理部10，其根据该结果，按照X线强度确定基于颜色和/或亮度的强度对比度，执行X线映射，对该映射像与上述图像数据进行重叠处理，确定与上述照射点相应的位置；显示器10a，其作为根据该X线映射的结果进行图像显示的显示部，显示图像。
上述分析处理部6由CPU等构成，是作为分析处理装置发挥作用的计算机，根据从分析器5获取的能量光谱，判别与特定元素对应的X线强度。
X线映射处理部10具有根据该X线强度的判别结果执行X线映射并执行其图像存储或者基于该图像数据的计算等的功能，将二维图像数据发送到显示器10a。关于此，也可以利用计算机。另外，X线映射处理部10与各上述结构连接，具有控制这些结构的功能，并且具有根据该控制将各种信息显示在显示器10a上的输出单元。
另外，在图2中，分析处理部6与X线映射处理部10独立地构成，但是也可以使用共同的计算机等构成为一体。
而且，X线映射处理部10能够设定为，使X线强度的图像与从光学显微镜7获取的试料8的光学显微镜像重叠地显示。由此，能够明确识别应测定的区域。
另外，上述试料台9是能够在固定着试料8的状态下通过步进电机(省略图示)等进行上下左右的水平移动及调整高度的XYZ台。通过X线映射处理部10对上述试料台9进行控制，以使照射点在预先设定的映射区域内相对于试料8移动。
接着，参照图1及图2对使用本实施方式的X线分析装置而得到的映射像的获取方法进行说明。另外，作为试料8，使用通过焊接材料安装了电阻等各种电子部件的电子电路基板，通过X线映射来确认焊接材料等中含有的铅(Pb)的含有浓度分布。虽然在本实施方式中举出铅(Pb)，但是也可以执行其它元素的测定或多个元素的映射测定。
首先，如图2所示，在试料台9上设置试料8，并且将进行X线映射的映射区域输入到X线映射处理部10，进行设定。
接着，驱动试料台9，使试料8移动到光学显微镜7的正下方，利用光学显微镜7拍摄试料8的映射区域，将其光学显微镜像作为图像数据发送到X线映射处理部10并进行存储。另外，在上述步骤中，虽然在预先设定映射区域之后，通过光学显微镜7进行拍摄，但是也可以用光学显微镜7拍摄试料8上的想要分析的区域周边，根据其光学显微镜像设定映射区域。
接着，进行测定实施区域的指定。从图1(a)所示的由光学显微镜拍摄的全部映射区域20中，通过输入单元输入图1(b)所示的需要进行测定的部件区域22、或作为其反转区域而不实施测定的区域。关于“不实施测定的区域”的指定，例如在如下的情况下有效：在位于试料上的电子部件中，预先通过与映射分析不同的检查方法判明了不含有有害物质的部件、或者已知由于其特性不可避免地含有有害物质的部件等。这样，生成图1(d)所示的测定区域数据，保存到图2所示的X线映射处理部10中。由此，仅在实际测定的区域中进行X线分析即可，因此在除其以外的部分中完全不实施X线分析，所以能够省去非测定区域中的测定时间，缩短了合计的关于全部测定的时间。进而，在该非测定区域中，使台的移动速度比测定区域中的速度快，从而能够进行更迅速的测定。
接着，在X线映射处理部10中，根据上述输入的测定区域数据，计算并确定测定顺序，以使测定完所有测定区域所需的时间最短。例如，在使用了图1(d)的测定区域数据时，可考虑采用图3(a)所示的第一测定路径。但是，在考虑到与试料台9的驱动相关的加减速时间、映射测定速度、不实施测定的自由行走距离等关系时，也有可能选择图3(b)所示的第二测定路径。因此，此处的判断是，进行关于哪个路径的测定时间更短的仿真，选择最短时间的路径。
接着，为了进行荧光X线分析，X线映射处理部10驱动试料台9而移动试料8，将映射区域内的最初的照射点设置在从X线管球1射出的1次X线2的照射位置。在该状态下，从X线管球1向试料8照射1次X线2，从而用X线检测器4检测所产生的特性X线及散射X线3。
检测到X线的X线检测器4将其信号发送到分析器5，分析器5从该信号中取出能量光谱，输出到分析处理部6而判别与作为特定元素的铅对应的X线强度。其判别结果被输出到X线映射处理部10。在X线映射处理部10中，根据铅的X线数据，与照射点的坐标信息一起作为映射测定结果来进行存储。
而且，使照射点根据测定区域数据依次移动，以矩阵状即二维地进行扫描，从而在全部映射区域中的整个所指定的测定区域范围内，在多个照射点处重复上述检测，存储各照射点的映射测定结果。
全部映射区域中的不实施映射测定的区域作为不获得X线信号的区域，只要将该区域从颜色或亮度的计算中去除即可。由此，能够以正确的对比度来显示映射像。
接着，使用图1来说明图1(d)所示的测定区域数据即实施映射测定的区域，或者其反转区域即不实施的区域的输入方法。
在参照对试料8进行拍摄而得到的光学显微镜像即图1(a)的同时，输入需要进行映射测定的部件22的位置。使用计算机的鼠标等输入单元进行输入，如图1(c)所示，在光学显微镜像上重叠地描绘并指定被矩形或椭圆形等围住的区域。其结果成为图1(d)所示的测定区域数据。该测定区域数据例如能够作为位图形式的图像文件来保存，以便能够在同种基板的映射测定中再次利用。在图1的例子中，由于在全部映射区域中的测定区域数据(d)的空白单元(cell)上不进行测定动作，因此能够大幅缩短测定时间。并且，在该非测定区域中，使台的移动速度比测定区域的速度快，从而能够进行更迅速的测定。
另外，在图1中，如(c)及(d)所示，例示了将全映射测定区域分割为8×8来进行测定的情况，实际的测定是以单元(cell)为单位来进行的。其分割数可以根据部件的形状等任意设定，能够根据测定时的情况而选择粗略/精确的数据。
测定区域数据能够在进行下一次之后的映射测定时从外部读入，在对试料8进行拍摄而得到的光学显微镜像上重叠显示。此时，由于试料的设置方法或形状的偏差等，有时会产生位置偏差。此时，能够进行测定区域的位置校正、旋转校正、比例校正来指定正确的测定位置。校正是指定多个作为测定基准的点来进行的。另外，也可以使用模式匹配(pattern matching)等图像处理而自动地进行。
另外，也可以使用测定试料的CAD等图纸数据来进行测定区域的输入。从所输入的CAD等图纸数据读入配置在基板上的部件的位置信息，X线映射处理部10能够识别测定区域，执行映射测定。此时，也能够进行测定试料的位置偏差的校正。
另外，还能够使用模式匹配等图像处理来进行测定区域数据的输入。此时，将可能预先配置在测定试料上的部件的光学像和表示是否进行测定的信息作为测定区域数据来进行登记。根据该部件的信息，利用全部映射区域的光学显微镜像进行图像处理，X线映射处理部10自动识别测定区域而能够执行映射测定。
另外，作为测定区域数据，也可以利用测定试料自身的X线映射像。此时，将在短时间内对全部映射区域粗略地进行映射测定后的结果作为输入信息来识别测定区域。根据该信息，对于检测到所关注的元素的区域周边等，详细地判断是否需要进行映射测定，而执行映射测定。能够对1元素或多个元素指定是否需要进行测定的判定条件。另外，也可以利用执行对多个元素施加一定系数后的逻辑和、逻辑积等运算处理的结果来指定。例如，能够进行这样的指定：将Pb单独时的检测区域作为测定区域，将以某个X线强度比而得到Pb和Sn的区域作为不进行测定的区域。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，实施各种变更。
例如，上述实施方式中是能量分散型的荧光X线分析装置，但是本发明也可以在其它的分析方式例如波长分散型的荧光X线分析装置、或者使用电子线作为所照射的放射线且能够获得二次电子像的SEM-EDS(扫描型电子显微镜/能量分散型X线分析)装置中应用。
另外，在上述实施方式中，是使用光学显微镜像作为试料的观察方法，但是本发明也可以利用其它的观察方式例如透射X线像、SEM(扫描型电子显微镜)像。

Claims (5)

1.一种X线分析装置，其特征在于，该X线分析装置具有：
载置试料的试料台；
能够移动该试料台的试料移动机构；
放射线源，其向所述试料上的任意照射点照射1次放射线；
X线检测部，其在检测从所述试料释放的特性X线及散射X线的同时，输出包含该特性X线及散射X线的能量信息的信号；
分析部，其与所述X线检测部连接，对所述信号进行分析；
图像获取部，其获取所述试料的图像数据；
分析处理部，其与所述分析部连接，判别与特定元素对应的X线强度；
X线映射处理部，其根据该分析处理部的判別结果确定与所述X线强度对应的基于颜色和/或亮度的强度对比度，执行X线映射，得到映射像，对该映射像与所述图像数据进行重叠处理，确定与所述照射点相应的位置；
显示部，其根据该X线映射的结果进行图像显示；以及
区域指定单元，其在该显示的图像上指定测定实施区域，获取测定区域信息，
其中，所述X线映射处理部具有存储与已处理过的试料有关的所述测定区域信息的数据保存部，能够在进行其它试料的分析时再次利用该测定区域信息，对于在其它试料的分析时新获取的图像数据，使用所述测定区域信息，通过旋转校正、位置校正及比例校正，正确地识别测定实施区域，根据所述测定区域信息，考虑到与所述试料台的驱动相关的加减速时间、映射测定速度或不实施测定时的自由行走距离而实施计算测定时间的仿真，确定最短时间的测定路径，并且，所述试料移动机构根据所述确定的测定路径而在指定的区域以外的区域中，以比所述指定的区域高的速度移动。
2.根据权利要求1所述的X线分析装置，其特征在于，
所述区域指定单元能够进行利用预先存储在所述X线映射处理部中的所述试料的图纸数据的区域指定。
3.根据权利要求1所述的X线分析装置，其特征在于，
所述图像获取部预先获取光学观察像或电子线观察像作为所述试料的图像数据，能够存储并利用该图像数据。
4.根据权利要求1所述的X线分析装置，其特征在于，
所述区域指定单元对测定区域的指定是将全部映射区域分割为任意的单元数，以该单元为单位进行区域指定。
5.根据权利要求1所述的X线分析装置，其特征在于，
所述测定区域信息是测定试料自身的粗略测定的X线映射像。
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