CN115356492A - 分析装置和分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了分析装置和分析方法。一种分析观察装置包括：分析单元；主存储装置，用于读取物质库，在该物质库中，物质的类型与多个特性相关联；以及处理器，用于基于该物质库执行处理。物质库通过存储以下项的分层信息来配置：超类，其各自表示物质的总称，以及子类，其各自表示物质的类型。处理器包括：谱获取器，用于获取强度分布谱；特性提取器，用于基于该强度分布谱来提取物质的特性；物质估计器，用于基于所提取的特性，从子类中估计物质的类型；以及用户界面控制器，用于使显示器以分层方式显示所估计的子类和该子类所属的超类。

Description

分析装置和分析方法

技术领域

本文公开的技术涉及分析装置、分析方法、分析程序和存储有分析程序的存储介质。

背景技术

例如，WO 2017/006383A公开了一种能够进行X射线荧光分析(XRF)的分析装置(X射线荧光分析装置)。

具体地，WO 2017/006383A中所公开的分析装置包括向分析对象(试样)发射X射线的X射线管和检测来自分析对象的X射线的检测器，并且可以基于由检测器检测到的X射线来生成并显示指示X射线能量和元素含量之间的关系的谱。

然而，如WO 2017/006383A中公开的，包含在分析对象中的元素被大致掌握，但是仅通过显示谱来直观地掌握分析对象是什么种类的物质是不容易的。

发明内容

本文公开的技术是鉴于这样的观点而做出的，并且其目的是使得用户能够直观地理解分析对象是什么种类的物质。

根据本公开的一个实施例，提供了一种分析装置，用于向分析对象发射主电磁波或主射线以生成强度分布谱，并且基于强度分布谱进行分析对象的成分分析。该分析装置包括：存储部，用于读取物质库，在该物质库中，物质的类型与构成该物质的特性相关联；以及处理器，用于基于物质库执行处理。

根据本公开的一个实施例，通过存储表示物质的总称的超类和表示属于该超类的多种物质的类型的子类的分层信息来配置物质库，并且处理器包括：谱获取器，用于获取强度分布谱；特性提取器，用于基于所述谱获取器所获取的所述强度分布谱来提取作为所述分析对象中的构成成分所包括的特性；物质估计器，用于基于由所述特性提取器提取的特性和由所述存储部读取的物质库，从子类中估计物质的类型；以及用户界面控制器，其使显示器以分层方式显示由物质估计器估计的子类和该子类所属的超类。

根据一个实施例，由于子类连同超类一起显示，因此不仅可以通过子类掌握物质的特定类型，而且可以通过超类掌握物质的一般类型、性质和特性等。结果，用户可以直观地掌握分析对象是什么种类的物质。

此外，根据本公开的另一实施例，所述物质估计器可以从所述子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及所述用户界面控制器可以使所述显示器显示：按照所述准确度的降序布置的分别与所述多个物质相对应的子类，用于在所述子类的显示和不显示之间切换的图标，以及所述子类所属的超类。

根据另一实施例，可以提供可以通过使用图标来更直观地操作的界面。此外，用户可以通过按照准确度顺序布置子类来直观地掌握物质类型所属的任何子类。

此外，根据本公开的又一实施例，所述物质库可以是通过将表示属于所述超类的多个品种并且所述子类中的至少一部分子类所属的中间类的分层信息连同所述超类和所述子类的分层信息一起存储来配置的，以及所述用户界面控制器可以使所述显示器显示：所述子类所属的中间类，以及第二图标，用于在所述中间类的显示和不显示之间切换。

根据又一实施例，除了准备超类和子类之外，还可以通过准备中间类来更精细地分类物质。此外，针对不希望这种详细分类的用户，通过操作第二图标来进行中间类的不显示，因此，可以提供可以更直观地操作的界面并提高可用性。

此外，根据本发明的又一实施例，所述存储部可以读取以下项作为所述物质库：根据第一标准创建的第一物质库，以及根据第二标准创建的第二物质库，所述物质估计器可以从属于所述第一物质库的子类和属于所述第二物质库的子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及所述用户界面控制器可以使所述显示器将所述物质估计器所估计的子类连同指示所述第一物质库和所述第二物质库中的该子类所属的任意物质库的识别信息一起显示。

根据又一实施例，通过准备多个物质库，可以提供更灵活的分类系统并满足广泛的需要。此外，通过使显示器显示识别信息，用户可以容易地掌握已经用作分类系统的基础的任何物质库。结果，即使当作为实践使用的标准由于行业或文化的差异而不同时，也可以使用适合于用户的库并满足各种各样的需要。

此外，根据本公开的又一实施例，所述存储部可以读取以下项作为所述物质库：根据第一标准创建的第一物质库，以及基于用户的操作输入创建的用户定义的物质库，所述物质估计器可以从属于所述第一物质库的子类和属于所述用户定义的物质库的子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及所述用户界面控制器可以使所述显示器将所述物质估计器所估计的子类连同指示所述第一物质库和所述用户定义的物质库中的该子类所属的任意物质库的识别信息一起显示。

根据又一实施例，除了预定物质库之外，还可以通过准备用户定义的物质库来提供更灵活的分类系统并满足广泛的需要。此外，通过使显示器显示识别信息，用户可以容易地掌握分类系统是否基于用户定义的物质库。结果，可以帮助用户的直观理解。

此外，根据本公开的又一实施例，可以通过将超类和与超类所表示的物质的总称相关的补充描述彼此相关联地存储来配置物质库，并且用户界面控制器可以接收对显示器上所显示的超类之一的选择，并使显示器显示与所选择的超类相关联的补充描述。

根据又一实施例，用户可以通过使显示器显示与所选择的超类相关联的补充描述来掌握与该超类相关的信息，诸如物质的一般类型、性质和特性等。结果，在使得用户能够掌握分析对象是什么种类的物质方面存在优点。

此外，根据本公开的又一实施例，所述用户界面控制器可以接收对所述显示器上所显示的子类其中之一的选择，并且使所述显示器显示与所选择的子类所属的超类相关联的补充描述。

根据又一实施例，用户可以通过使显示器显示与所选择的子类所属的超类相关联的补充描述来掌握与该超类相关的信息，例如物质的一般类型、性质和特性。结果，在使得用户能够掌握分析对象是什么种类的物质方面存在优点。

此外，根据本公开的又一实施例，所述分析装置还可以包括：发射器，用于向所述分析对象发射主电磁波或主射线；以及检测器，用于接收在用所述主电磁波或所述主射线照射所述分析对象的情况下在所述分析对象中生成的副电磁波，并且生成强度分布谱，所述强度分布谱是针对所述副电磁波的各个波长的强度分布，并且所述谱获取器可以获取所述检测器所生成的强度分布谱。

此外，根据本公开的又一实施例，所述特性提取器可以提取包含在所述物质中的元素的类型和所述元素的含有率作为该物质的特性。

此外，根据本公开的又一实施例，所述特性提取器可以提取所述物质中的分子结构作为该物质的特性。

根据本公开的一个实施例，提供一种分析方法，用于使用包括处理器和用于存储信息的存储部的分析装置，通过向分析对象发射主电磁波或主射线来生成强度分布谱，并且基于所述强度分布谱来进行所述分析对象的成分分析。该分析方法包括：读取步骤，用于由存储部读取物质库，在所述物质库中，物质的类型各自与该物质的特性相关联；以及处理步骤，用于由所述处理器基于所述物质库执行处理。

然后，根据本公开的一个实施例，通过存储超类和子类的分层信息来配置物质库，各个超类表示物质的总称，子类分别表示属于该超类的多种物质的类型，并且所述处理步骤包括：获取步骤，用于获取强度分布谱；提取步骤，用于基于在获取步骤中获取的强度分布谱，提取作为分析对象的构成成分而包括在分析对象中的特性；估计步骤，用于基于在提取步骤中提取的特性和在读取步骤中读取的物质库，从子类中估计物质的类型；以及显示步骤，用于使显示器以分层状态显示在估计步骤中估计的子类和该子类所属的超类。

根据一个实施例，由于子类连同超类一起显示，因此不仅可以通过子类掌握物质的特定类型，而且可以通过超类掌握物质的一般类型、性质和特性等。结果，用户可以直观地掌握分析对象是什么种类的物质。

根据本公开的一个实施例，提供了一种分析程序，该分析程序在由包括存储有信息的存储部和处理器的分析装置执行时，通过向分析对象发射主电磁波或主射线来生成强度分布谱，并且基于该强度分布谱来进行分析对象的成分分析。该分析程序使分析装置执行：读取步骤，用于通过存储部读取物质库，在所述物质库中，物质的类型各自与物质的特性相关联；以及处理步骤，用于由所述处理器基于所述物质库执行处理。

然后，根据本公开的一个实施例，所述物质库通过存储以下项的分层信息来配置：超类，其各自表示所述物质的总称，以及子类，其分别表示属于所述超类的多个物质的类型，以及所述处理步骤使所述分析装置执行：获取步骤，用于获取所述强度分布谱；提取步骤，用于基于在所述获取步骤中获取的强度分布谱来提取作为所述分析对象的构成成分而包括在所述分析对象中的特性；估计步骤，用于基于在所述提取步骤中提取的特性和在所述读取步骤中读取的物质库，从所述子类中估计所述物质的类型；以及显示步骤，用于使显示器以分层状态显示在所述估计步骤中估计的子类和该子类所属的超类。

根据一个实施例，由于子类连同超类一起显示，因此不仅可以通过子类掌握物质的特定类型，而且可以通过超类掌握物质的一般类型、性质和特性等。结果，用户可以直观地掌握分析对象是什么种类的物质。

此外，根据本公开的一个实施例，提供了一种计算机可读存储介质。该存储介质存储根据一个实施例的分析程序。

如上所述，根据本公开，用户可以直观地掌握分析对象是什么种类的物质。

附图说明

图1是示出分析观察装置的整体结构的示意图；

图2是示出光学系统组件的斜视图；

图3是示出光学系统组件的侧视图；

图4是示出光学系统组件的正视图；

图5是示出光学系统组件的分解斜视图；

图6是示意性地示出光学系统组件的结构的侧视图；

图7是示出分析光学系统的结构的示意图；

图8是用于描述滑动机构的结构的示意图；

图9A是用于描述头部的水平移动的图；

图9B是用于描述头部的水平移动的图；

图10A是用于描述倾斜机构的操作的图；

图10B是用于描述倾斜机构的操作的图；

图11是示出控制器主体2的结构的框图；

图12是示出控制器的结构的框图；

图13A是用于描述分析方法的基本概念的图；

图13B是用于描述分析方法的基本概念的图；

图14是示出分析观察装置的基本操作的流程图；

图15是示出控制器的样本分析过程的流程图；

图16A是示出显示器的显示画面的图；

图16B是示出显示器的显示画面的图；

图16C是示出显示器的显示画面的图；

图16D是示出显示器的显示画面的图；

图16E是示出显示器的显示画面的图；

图16F是示出显示器的显示画面的图；

图16G是示出显示器的显示画面的图；以及

图16H是示出显示器的显示画面的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。注意，给出以下描述作为示例。

<分析观察装置A的整体结构>

图1是示出根据本公开的实施例的作为分析装置的分析观察装置A的整体结构的示意图。图1所示的分析观察装置A可以对用作观察对象和分析对象这两者的样本SP进行放大观察，并且还可以对样本SP进行成分分析。

具体地，例如，根据本实施例的分析观察装置A可以通过对包括诸如微小物体等的样本、电子组件和工件等的样本SP的图像进行放大和拍摄，来搜索样本SP中要进行成分分析的部位并且对该部位的外观进行检查、测量等。当关注于观察功能时，分析观察装置A可以被称为放大观察装置，简称为显微镜，或称为数字显微镜。

分析观察装置A还可以在对样本SP的成分分析中进行被称为激光诱导击穿分光法(LIBS)或激光诱导等离子体分光法(LIPS)等的方法。当关注于分析功能时，分析观察装置A可以被称为成分分析装置，简称为分析装置，或者称为分光装置。

注意，根据本实施例的分析观察装置A不限于使用LIBS方法的分析装置。分析观察装置A也可以被配置为使用如下方法的分析装置：使用通过扫描电子显微镜(SEM)所获得的电子束的能量色散X射线分光法(EDX)的分析方法(以下称为“SEM/EDX”)、拉曼(Raman)分光法、红外分光法和紫外可见近红外分光法(UV-Vis-NIR)。其中，红外分光法至少包括傅里叶变换(Fourier transform)红外分光法和光热转换红外分光法。

这里，例如，在使用LIBS方法的情况下，样本SP主要是无机物，并且在使用红外分光法等的情况下，样本SP主要是有机物。

如图1所示，根据本实施例的分析观察装置A包括作为主要构成要素的光学系统组件(光学系统主体)1、控制器主体2和操作部3。

其中，光学系统组件1可以进行对样本SP的拍摄和分析，并且将与拍摄结果和分析结果相对应的电信号输出到外部。

控制器主体2包括控制器21，该控制器21被配置为用于控制构成光学系统组件1的诸如第一照相机81等的各种组件。控制器主体2可以使用控制器21使光学系统组件1观察并分析样本SP。控制器主体2还包括能够显示各种类型的信息的显示器22。显示器22可以显示在光学系统组件1中拍摄的图像、以及指示样本SP的分析结果的数据等。

操作部3包括接受用户的操作输入的鼠标31、控制台32以及键盘33(键盘33仅在图11中示出)。控制台32可以通过操作按钮和调整旋钮等来向控制器主体2指示图像数据的获取、亮度调整以及第一照相机81的聚焦。

注意，操作部3没有必要一定包括鼠标31、控制台32以及键盘33所有这三者，也可以包括任意一个或两个。此外，除了鼠标31、控制台32以及键盘33以外或者代替鼠标31、控制台32以及键盘33，还可以使用触摸面板式输入装置或音频式输入装置等。在触摸面板式输入装置的情况下，可以检测显示在显示器22上的画面上的任何位置。

<光学系统组件1的细节>

图2至4是分别示出光学系统组件1的斜视图、侧视图和正视图。此外，图5是光学系统组件1的分解斜视图，以及图6是示意性地示出光学系统组件1的结构的侧视图。

如图1至6所示，光学系统组件1包括：支撑各种仪器并放置样本SP的台4、以及附接至台4的头部6。这里，通过将容纳有观察光学系统9的观察壳体90安装到容纳有分析光学系统7的分析壳体70上来形成头部6。这里，分析光学系统7是被配置为进行对样本SP的成分分析的光学系统。观察光学系统9是被配置为进行对样本SP的放大观察的光学系统。头部6被配置为具有样本SP的分析功能和放大观察功能这两者的装置组。

注意，在以下的描述中，如图1至4所示定义光学系统组件1的前后方向和左右方向。即，与用户相对的一侧是光学系统组件1的前侧，其相对侧是光学系统组件1的后侧。当用户与光学系统组件1相对时，从该用户观看的右侧是光学系统组件1的右侧，并且从该用户观看的左侧是光学系统组件1的左侧。注意，前后方向和左右方向的定义旨在帮助理解描述，并且不限制实际使用状态。可使用任何方向作为前向。

此外，在以下描述中，光学系统组件1的左右方向被定义为“X方向”，光学系统组件1的前后方向被定义为“Y方向”，光学系统组件1的上下方向被定义为“Z方向”，并且绕与Z轴平行的轴旋转的方向被定义为“

方向”。X方向和Y方向在同一水平面上彼此正交，并且沿着水平面的方向被定义为“水平方向”。Z轴是与水平面正交的法线的方向。这些定义也可以适当地改变。

虽然后面将详细描述，但头部6可以沿着图2至图6所示的中心轴Ac移动或绕中心轴Ac摆动。如图6等所示，中心轴Ac沿着上述水平方向延伸，特别是沿着前后方向延伸。

(台4)

台4包括设置在工作台等上的基座41、连接到基座41的台架42以及由基座41或台架42支撑的放置台5。台4是被配置为用于规定放置台5与头部6之间的相对位置关系的构件，并且被配置为使得至少头部6的观察光学系统9及分析光学系统7能够安装至该台。

基座41形成台4的大致下半部分，并且如图2所示形成为前后方向的尺寸比左右方向的尺寸长的台座形状。基座41具有要安装在工作台等上的底面。放置台5附接至基座41的前侧部分。

此外，如图6等所示，在基座41的后侧部分(特别是位于比放置台5更靠后侧的部分)上，以从前侧起依次并排布置的状态设置第一支撑部41a和第二支撑部41b。第一支撑部41a和第二支撑部41b这两者被设置为从基座41向上突出。在第一支撑部41a和第二支撑部41b中形成有与中心轴Ac同心地布置的圆形轴承孔(未示出)。

台架42形成台4的大致上半部分，并且如图2和3以及图6等所示形成为在垂直于基座41(具体地，基座41的底面)的上下方向上延伸的柱形形状。头部6经由单独的安装工具43附接至台架42的上侧部分的前面。

此外，如图6等所示，在台架42的下侧部分中，以从前侧起依次并排布置的状态设置第一附接部42a和第二附接部42b。第一附接部42a和第二附接部42b分别具有与第一支撑部41a和第二支撑部41b相对应的结构。具体地，陈设第一支撑部41a和第二支撑部41b以及第一附接部42a和第二附接部42b，使得第一支撑部41a夹持在第一附接部42a和第二附接部42b之间、并且第二附接部42b夹持在第一支撑部41a和第二支撑部41b之间。

此外，在第一支撑部41a和第二支撑部41b中形成与第一附接部42a和第二附接部42b中形成的轴承孔同心且具有相同直径的圆形轴承孔(未示出)。轴构件44经由诸如交叉滚子轴承等的轴承(未示出)插入到这些轴承孔中。轴构件44被布置成使得其轴与中心轴Ac同心。通过插入轴构件44使得基座41和台架42以能够相对摆动的方式连结。轴构件44与第一支撑部41a、第二支撑部41b以及第一附接部42a、第二附接部42b一起形成本实施例的倾斜机构45。

由于基座41与台架42经由倾斜机构45连结，因此台架42在能够绕中心轴Ac摆动的状态下由基座41支撑。台架42绕中心轴Ac摆动，以相对于预定基准轴As在左右方向上倾斜(参见图10A和10B)。基准轴As可以设置为在图4等所示的非倾斜状态下与放置台5的上表面(放置面51a)垂直地延伸的轴。此外，中心轴Ac用作由倾斜机构45引起的摆动的中心轴(旋转中心)。

具体地，根据本实施例的倾斜机构45可以使台架42相对于基准轴As向右倾斜约90°或者相对于基准轴As向左倾斜约60°。如上所述，由于头部6附接至台架42，因此头部6也能够相对于基准轴As在左右方向上倾斜。倾斜头部6相当于倾斜分析光学系统7和观察光学系统9，最终，相当于倾斜后述的分析光轴Aa和观察光轴Ao。

安装工具43具有导轨43a和锁定杆43b，导轨43a沿着台架42的长边方向引导头部6，锁定杆43b被配置为锁定头部6相对于导轨43a的相对位置。这里，在非倾斜状态下，台架42的长边方向与上下方向(第一方向)一致，并且还与沿着分析光轴Aa、观察光轴Ao和基准轴As延伸的方向一致。在倾斜状态下，台架42的长边方向与上下方向以及沿着基准轴As延伸的方向不一致，但是仍然与沿着分析光轴Aa和观察光轴Ao延伸的方向一致。台架42的长边方向在以下描述中也被称为“大致上下方向”。

头部6的后面部分(具体地，头部附接构件61)插入导轨43a中。导轨43a可在大致上下方向上移动后面部分。然后，通过在将头部6设置在期望位置的状态下操作锁定杆43b，能够将头部6固定在期望位置处。此外，也可以通过操作图2至3所示的第一操作旋钮46来调整头部6的位置。

此外，台4或头部6内置有被配置为在大致上下方向上移动头部6的头部驱动器47。头部驱动器47包括由控制器主体2控制的致动器(例如，步进马达)(未示出)和将步进马达的输出轴的旋转转换成在大致上下方向上的直线运动的运动转换机构，并且基于从控制器主体2输入的驱动脉冲来移动头部6。当头部驱动器47移动头部6时，能够使该头部6沿着大致上下方向移动，并且最终使分析光轴Aa和观察光轴Ao沿着大致上下方向移动。

放置台5布置在比基座41的前后方向的中央靠前侧的位置，并附接至基座41的上表面。放置台5被配置为电动式放置台，并且可以使放置在放置面51a上的样本SP沿着水平方向移动、沿着上下方向升降或者沿着

方向旋转。

具体地，如图2至图4所示，根据本实施例的放置台5包括：放置台主体51，其具有被配置为用于安装样本SP的放置面51a；放置台支撑部52，其布置在基座41与放置台主体51之间并且用于使放置台主体51移位；以及之后将描述的图11所示的放置台驱动器53。

放置台主体51被配置为所谓的XY台。放置台主体51的上表面形成放置样本SP的放置面51a。放置面51a形成为沿着大致水平方向延伸。在大气开放状态下(即，在未容纳在真空室等中的状态下)，将样本SP放置在放置面51a上。

放置台支撑部52是连结基座41与放置台主体51的构件，并且形成为沿着上下方向延伸的大致圆柱形状。放置台支撑部52能够容纳放置台驱动器53。

放置台驱动器53包括由控制器主体2控制的多个致动器(例如步进马达)(未示出)、以及将各步进马达的输出轴的旋转转换成直线运动的运动转换机构，并且基于从控制器主体2输入的驱动脉冲来移动放置台主体51。随着通过放置台驱动器53移动放置台主体51，能够使放置台主体51沿着水平方向和上下方向移动，并且最终使放置在放置面51a上的样本SP沿着水平方向和上下方向移动。

相似地，放置台驱动器53还可以基于从控制器主体2输入的驱动脉冲，使放置台主体51沿着

方向绕预定旋转轴旋转。当放置台驱动器53旋转放置台主体51时，可以使放置在放置面51a上的样本SP在

方向上旋转。注意，包括放置台驱动器53的结构不是必需的。放置台主体51也可以被配置为手动旋转。

特别地，根据本实施例的放置面51a被配置为可绕如图6等所示的基准轴As作为旋转轴旋转。也就是说，在本实施例中，作为倾斜基准的基准轴As和放置面51a的旋转轴被设置为同轴。

此外，能够通过操作图2所示的第二操作旋钮54等来手动移动和旋转放置台主体51。省略第二操作旋钮54的详细内容。

返回到基座41和台架42的描述，第一倾斜传感器Sw3内置在基座41中。第一倾斜传感器Sw3可以检测与放置面51a垂直的基准轴As相对于重力方向的倾斜。另一方面，第二倾斜传感器Sw4附接至台架42。第二倾斜传感器Sw4可以检测分析光学系统7相对于重力方向的倾斜(更具体地，分析光轴Aa相对于重力方向的倾斜)。第一倾斜传感器Sw3的检测信号和第二倾斜传感器Sw4的检测信号这两者被输入到控制器21。

(头部6)

头部6包括头部附接构件61、分析单元62、观察单元63、壳体连结部64和滑动机构(水平驱动机构)65(分析单元62和观察单元63仅在图5中示出)，在分析单元62中，分析光学系统7容纳在分析壳体70中，在观察单元63中，观察光学系统9容纳在观察壳体90中。头部附接构件61是被配置为将分析壳体70连接到台架42的构件。分析单元62是被配置为通过分析光学系统7进行样本SP的成分分析的装置。观察单元63是被配置为通过观察光学系统9进行样本SP的观察的装置。壳体连结部64是被配置为将观察壳体90连接到分析壳体70的构件。滑动机构65是被配置为使分析壳体70相对于台架42滑动的机构。

具体地，根据本实施例的头部附接构件61布置在头部6的后侧，并且被配置为用于将头部6安装至台架42的板状构件。如上所述，头部附接构件61固定至台架42的安装工具43。

头部附接构件61包括：与头部6的背面大致平行地延伸的板主体61a；以及从板主体61a的下端向前突出的盖构件61b。板主体61a在后述的反射物镜74面向样本SP的第一模式中在前后方向上与头部6的背面分离。板主体61a在后述的物镜92面向样本SP的第二模式中与头部6的背面紧密接触或接近。

此外，如图8所示，形成滑动机构65的导轨65a附接至头部附接构件61的左端。导轨65a将头部附接构件61和头部6中的其它元件(具体地，分析光学系统7、观察光学系统9和壳体连结部64)以可在水平方向上相对移位的方式连结。

在下文中，将顺次描述分析单元62、观察单元63、壳体连结部64和滑动机构65的结构。

-分析单元62-

图7是示出分析光学系统7的结构的示意图。

分析单元62包括分析光学系统7和容纳该分析光学系统7的分析壳体70。分析光学系统7是被配置为分析作为分析对象的样本SP的组件集合，并且各个组件容纳在分析壳体70中。此外，被配置为分析样本SP的元件还包括控制器主体2的控制器21。

分析光学系统7可以使用例如LIBS方法等来进行分析。被配置为向控制器主体2发送电信号和从控制器主体2接收电信号的通信线缆C1连接至分析光学系统7。通信线缆C1不是必须的，并且分析光学系统7和控制器主体2可以通过无线通信连接。

注意，本文使用的术语“光学系统”在广义上使用。即，分析光学系统7被定义为除了诸如透镜等的光学元件之外还包括光源和摄像元件等的系统。这同样适用于观察光学系统9。

如图7所示，根据本实施例的分析光学系统7包括发射器71、输出调整器72、偏转元件73、反射物镜74、色散元件75、第一抛物面镜76A、第一检测器77A、第一分束器78A、第二抛物面镜76B、第二检测器77B、第二分束器78B、同轴照明器79、成像透镜80、第一照相机81以及侧照明器84。分析光学系统7的一些构成要素也在图6中示出。此外，侧照明器84仅在图11中示出。

注意，这些组件在使用LIBS方法的分析观察装置A中是有用的，但是根据分析方法，不需要反射物镜74等，并且仅需要一些构成要素。分析观察装置A包括第一检测器77A和第二检测器77B其中至少之一以及发射器71就足够了。

发射器71向样本SP发射主电磁波或主射线。特别地，根据本实施例的发射器71包括发射激光作为主电磁波的激光光源。

尽管未详细示出，但根据本实施例的发射器71包括：使用激光二极管(LD)等配置的激励光源；聚焦透镜，其用于收集从激励光源输出的激光并且发射激光作为激光激励光；激光介质，其基于激光激励光生成基波；Q开关，其被配置为使基波脉冲振荡；后镜和输出镜，其被配置为用于使基波共振；以及波长转换元件，其对从输出镜输出的激光的波长进行转换。

这里，例如优选使用棒状Nd:YAG作为激光介质以获得每脉冲高能量。注意，在本实施例中，通过受激发射而从激光介质发射的光子的波长(所谓的基波长)被设置为本实施例中红外范围中的1064nm。

此外，可以使用在基波的强度超过预定阈值的情况下透射率增加的无源Q开关作为Q开关。无源Q开关使用例如过饱和吸收器(诸如Cr:YAG等)来配置。由于使用无源Q开关，因此可以在激光介质中累积了预定量的能量或更多能量的定时处自动进行脉冲振荡。此外，也可以使用能够从外部控制衰减率的所谓有源Q开关。

此外，诸如LBO(LiB₃O₃)等的两个非线性光学晶体被用作波长转换元件。由于使用两个晶体，因此能够从基波生成三次谐波。在本实施例中，三次谐波的波长被设置为紫外区域中的355nm。

即，根据本实施例的发射器71可以输出由紫外线形成的激光作为主电磁波。由此，可以通过LIBS方法对如玻璃等的透明样本SP进行光学分析。此外，紫外范围中的激光到达人视网膜的比例极小。通过采用激光不在视网膜上形成图像的结构，可以提高装置的安全性。

注意，在使用除了LIBS方法以外的分析方法的分析观察装置A的情况下，根据分析方法的类型，可以将除了激光以外的电磁波用作主电磁波。例如，在使用拉曼分光法的情况下，可以使用预定的单色光作为主电磁波。此外，在使用红外分光法的情况下，可以使用红外光作为主电磁波，并且在使用紫外可见近红外分光法的情况下，可以使用属于紫外光、可见光和近红外光的电磁波作为主电磁波。

注意，代替主电磁波，根据分析方法的类型，也可以从发射器71发射由放射线形成的主射线。另外，在使用SEM/EDX法或X射线荧光分析法的分析观察装置A的情况下，发射器71发射X射线、电子束和带电粒子等作为主射线。另外，在使用质量分光法的分析观察装置A的情况下，发射器71发射电子束、中性原子、激光束、电离气体及等离子体气体。

输出调整器72布置在连接发射器71和偏转元件73的光路上，并且可以调整激光(主电磁波)的输出。具体地，根据本实施例的输出调整器72包括半波板72a和偏振分束器72b。半波板72a被配置为相对于偏振分束器72b旋转，并且通过控制其旋转角度可以调整穿过偏振分束器72b的光量。

已被输出调整器72调整了输出的激光(主电磁波)被镜(未示出)反射并且入射在偏转元件73上。

具体地，偏转元件73被陈设成反射激光(其从发射器71输出并且穿过输出调整器72，以经由反射物镜74被引导至样本SP)，并且允许响应于激光而在样本SP中生成的光(其是由于在样本SP的表面上生成的等离子体发射的光，并且在下文中被称为“等离子体光”)通过并将副电磁波引导至第一检测器77A和第二检测器77B。偏转元件73还被陈设成允许用于拍摄的所收集的可见光通过并且将可见光中的大部分引导至第一照相机81。

由偏转元件73反射的紫外激光作为平行光沿着分析光轴Aa传播并到达反射物镜74。

反射物镜74被配置为收集在用从发射器71发射的主电磁波或主射线照射样本SP时在样本SP中生成的副电磁波。特别地，根据本实施例的反射物镜74被配置为收集作为主电磁波的激光并用激光照射样本SP，并且收集响应于施加至样本SP的激光(主电磁波)在样本SP中生成的等离子体光(副电磁波)。在这种情况下，副电磁波对应于由于样本SP的表面上生成的等离子体而发射的等离子体光。

反射物镜74被配置为使以下两个光学系统同轴：与来自发射器71的主电磁波的发射相关的光学系统、与第一照相机81中的反射光的接收以及第一检测器77A和第二检测器77B中的副电磁波的接收相关的光学系统。换句话说，反射物镜74由两个类型的光学系统共享。

反射物镜74具有沿着大致上下方向延伸的分析光轴Aa。分析光轴Aa设置成与观察光学系统9的物镜92的观察光轴Ao平行。

具体地，根据本实施例的反射物镜74是包括两个镜的施瓦兹希尔德(Schwarzschild)物镜。如图7所示，反射物镜74包括具有部分环状和相对大的直径的主镜74a以及具有盘状和相对小的直径的副镜74b。

主镜74a使得激光(主电磁波)能够穿过设置在其中心的开口，并且通过设置在其周边的镜面反射在样本SP中生成的等离子体光(副电磁波)。后一等离子体光再次被副镜74b的镜面反射，并且以与激光同轴的状态穿过主镜74a的开口。

副镜74b被配置为透射已经穿过主镜74a的开口的激光，并且收集和反射由主镜74a反射的等离子体光。前一激光被施加到样本SP，但是后一等离子体光如上所述穿过主镜74a的开口并到达偏转元件73。

因此，当激光输入到反射物镜74时，激光透射通过布置在反射物镜74的中心处的副镜74b，并到达样本SP的表面。当通过到达样本SP的激光将样本SP局部转变成等离子体使得发射等离子体光时，等离子体光穿过设置在副镜74b周围的开口并到达主镜74a。已到达主镜74a的等离子体光被镜面反射以到达副镜74b，并且再次由副镜74b反射以从反射物镜74到达偏转元件73。已经到达偏转元件73的反射光穿过偏转元件73并到达色散元件75。

注意，在使用除了LIBS方法以外的分析方法的分析观察装置A的情况下，根据分析方法的类型，可以使用除了等离子体光以外的电磁波作为副电磁波。例如，在使用拉曼分光法的情况下，可以使用拉曼散射光作为副电磁波。此外，在使用红外分光法的情况下，可以使用被样本SP反射的光或透射通过样本SP的光作为副电磁波，并且在使用紫外可见近红外分光法的情况下，可以使用属于紫外光、可见光和近红外光的电磁波作为副电磁波。

注意，在使用拉曼分光法的情况下，副电磁波不是在样本SP中生成的电磁波，而是由样本SP反射的反射光。在使用傅里叶变换红外分光法和紫外可见近红外分光法的情况下，副电磁波是透射通过样本SP的主电磁波或被样本SP反射的主电磁波。

此外，即使当从发射器71发射主射线来代替主电磁波时，也可以使用各种电磁波作为副电磁波。具体地，当使用SEM/EDX配置分析观察装置A时，第一检测器77A和第二检测器77B接收特性X射线作为副电磁波。

色散元件75在反射物镜74的光轴方向(沿着分析光轴Aa的方向)上布置在偏转元件73与第一分束器78A之间，并且将在样本SP中生成的等离子体光的一部分引导至第一检测器77A并将另一部分引导至第二检测器77B等。后一等离子体光的大部分被引导至第二检测器77B，但其余部分到达第一照相机81。

具体地，从样本SP返回的等离子体光(副电磁波)除了与作为主电磁波的激光相对应的波长之外，还包括各种波长成分。因此，根据本实施例的色散元件75反射从样本SP返回的副电磁波中的短波长带的电磁波，并且将该电磁波引导至第一检测器77A。色散元件75还透射其它带的电磁波并且将该电磁波引导至第二检测器77B等。

第一抛物面镜76A是所谓的抛物面镜，并且布置在色散元件75与第一检测器77A之间。第一抛物面镜76A收集由色散元件75反射的副电磁波，并且使收集的副电磁波入射在第一检测器77A上。

第一检测器77A接收在用从发射器71发射的主电磁波或主射线照射样本SP时在样本SP中生成的副电磁波，并且生成强度分布谱，该强度分布谱是针对各个波长的副电磁波的强度分布。

特别地，在发射器71被使用激光光源配置并且反射物镜74被配置为收集响应于作为主电磁波的激光的照射而生成的作为副电磁波的等离子体光的情况下，第一检测器77A针对各个波长以不同的角度反射光以分离光，并且使分离的光的各个光束入射在具有多个像素的成像元件上。由此，能够使各个像素接收到的光的波长不同，并且能够针对各个波长获取光接收强度。在这种情况下，强度分布谱对应于针对光的各个波长的强度分布。

注意，分析观察装置A还可以通过用主电磁波照射样本SP来检测到主电磁波已被吸收到样本SP中。此时，发射器71在改变波长的同时连续地照射主电磁波。作为检测器的第一检测器77A和第二检测器77B可以基于在样本SP中吸收的主电磁波的波长以及由主电磁波的吸收引起的热膨胀的大小来生成强度分布谱。

例如，在使用光热转换红外分光法作为分析方法的情况下，分析观察装置A用作为主电磁波的红外光来照射样本SP。所发射的红外光被样本SP吸收。样本SP由于主电磁波的吸收而经历温度变化，并且响应于温度变化而经历热膨胀。分析观察装置A可以基于样本SP的热膨胀的大小与对应于热膨胀的波长之间的关系来分析样本SP的特性。也就是说，在使用光热转换红外分光法的情况下，作为检测器的第一检测器77A和第二检测器77B生成表示发射到样本SP的红外光的各个波长与针对各个波长所生成的温度变化的热膨胀的大小之间的关系的强度分布谱。

此外，分析观察装置A还可以通过用主电磁波或主射线照射样本SP来检测电离的样本SP。此时，发射器71照射电子束、中性原子、激光束、电离气体和等离子体气体。第一检测器77A和第二检测器77B可以基于由主电磁波或主射线电离的样本SP的m/z(在离子质量除以统一原子质量单位、并进一步除以离子的电荷数而获得的无量纲量)和针对各个m/z的检测强度的大小来生成强度分布谱。

例如，在使用电子电离法(EI法)作为分析方法的情况下，分析观察装置A用作为主电磁波的热电子来照射样本SP。已经用热电子照射的样本SP被电离。分析观察装置A可以基于电离的样本SP的m/z与其检测强度之间的关系来分析样本SP的特性。

注意，可以使用针对各个波数所获取的光接收强度来配置强度分布谱。由于波长和波数彼此唯一对应，因此即使当使用针对各个波数获取的光接收强度时，强度分布谱也可以被认为是针对各个波长的强度分布。这同样适用于稍后将描述的第二检测器77B。

例如，可以使用基于Czerny-Turner检测器的检测器作为第一检测器77A。第一检测器77A的入射狭缝与第一抛物面镜76A的焦点位置对准。由第一检测器77A生成的强度分布谱被输入到控制器主体2的控制器21。

第一分束器78A反射透射通过色散元件75的光的一部分(包括可见光带的红外侧上的副电磁波)以将其引导至第二检测器77B，并且透射另一部分(可见光带的一部分)以将其引导至第二分束器78B。属于可见光带的等离子光中的相对大量的等离子光被引导至第二检测器77B，并且相对少量的等离子光经由第二分束器78B被引导至第一照相机81。

与第一抛物面镜76A同样地，第二抛物面镜76B是所谓的抛物面镜，并且布置在第一分束器78A与第二检测器77B之间。第二抛物面镜76B收集由第一分束器78A反射的副电磁波，并且使所收集的副电磁波入射在第二检测器77B上。

与第一检测器77A同样地，第二检测器77B在用从发射器71发射的主电磁波或主射线照射样本SP时接收在样本SP中生成的副电磁波，并且生成强度分布谱，该强度分布谱是针对各个波长的副电磁波的强度分布。

特别地，在发射器71被使用激光光源配置并且反射物镜74被配置为收集响应于作为主电磁波的激光的照射而生成的作为副电磁波的等离子体光的情况下，第二检测器77B针对各个波长以不同角度反射光以分离光，并且使分离的光的各个光束入射在具有多个像素的成像元件上。由此，能够使各个像素接收到的光的波长不同，并且能够针对各个波长获取光接收强度。在这种情况下，强度分布谱对应于针对光的各个波长的强度分布。

例如，可以使用基于Czerny-Turner检测器的检测器作为第二检测器77B。第二检测器77B的入射狭缝与第二抛物面镜76B的焦点位置对准。第二检测器77B生成的强度分布谱与第一检测器77A生成的强度分布谱类似地被输入到控制器主体2的控制器21。

由第一检测器77A生成的紫外强度分布谱和由第二检测器77B生成的红外强度分布谱被输入到控制器21。控制器21基于强度分布谱，使用稍后将描述的基本原理进行样本SP的成分分析。控制器21通过组合使用紫外强度分布谱和红外强度分布谱，能够使用更宽的频率范围进行成分分析。

第二分束器78B反射已经从LED光源79a发射并且穿过光学元件79b的照明光(可见光)，并且经由第一分束器78A、色散元件75、偏转元件73和反射物镜74用照明光照射样本SP。由样本SP反射的反射光(可见光)经由反射物镜74返回到分析光学系统7。

同轴照明器79包括发射照明光的LED光源79a以及从LED光源79a发射的照明光穿过的光学元件79b。同轴照明器79用作所谓的“同轴落射照明器”。从LED光源79a发射的照明光与从发射器71输出并发射到样本SP的激光(主电磁波)和从样本SP返回的光(副电磁波)同轴传播。

具体地，同轴照明器79经由与从发射器71发射的主电磁波同轴的光路发射照明光。具体地，照明光的光路中连接偏转元件73和反射物镜74的部分与主电磁波的光路同轴。此外，照明光的光路中连接第一分束器78A和反射物镜74的部分与副电磁波的光路同轴。

在返回到分析光学系统7的反射光的光束中，第二分束器78B进一步使得透射通过第一分束器78A的反射光和透射通过第一分束器78A而不到达第一检测器77A和第二检测器77B的等离子体光透射，并且使反射光和等离子体光经由成像透镜80进入第一照相机81。

虽然在图7所示的示例中，同轴照明器79内置于分析壳体70中，但是本公开不限于这样的结构。例如，光源可以布局在分析壳体70外部，并且光源和分析光学系统7可以经由光纤线缆耦接到光学系统。

侧照明器84被布置成围绕反射物镜74。尽管未示出，但侧照明器84从样本SP的侧面(换句话说，相对于分析光轴Aa倾斜的方向)发射照明光。

第一照相机81经由反射物镜74收集由样本SP反射的反射光。第一照相机81通过检测所收集的反射光的光接收量来拍摄样本SP的图像。

具体地，根据本实施例的第一照相机81通过布置在其光接收面上的多个像素对通过成像透镜80入射的光进行光电转换，并且将光转换为与被摄体(样本SP)的光学图像相对应的电信号。

第一照相机81可以具有沿着光接收面布置的多个光接收元件。在这种情况下，各个光接收元件对应于像素，从而可以生成基于各个光接收元件中的光接收量的电信号。具体地，根据本实施例的第一照相机81虽然使用包括互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器来配置，但不限于该结构。例如，还可以使用包括电荷连结部件(CCD)的图像传感器作为第一照相机81。

然后，第一照相机81将通过检测各个光接收元件的光接收量而生成的电信号输入到控制器主体2的控制器21。控制器21基于输入的电信号生成与被摄体的光学图像相对应的图像数据。

目前为止已描述的光学组件容纳在分析壳体70中。通孔70a设置在分析壳体70的下表面中。反射物镜74经由通孔70a与放置面51a相对。

图7中示出的遮蔽构件83可以布置在分析壳体70中。遮蔽构件83布置在通孔70a与反射物镜74之间，并且能够基于从控制器主体2输入的电信号插入在激光的光路上(参见图7中的虚线)。遮蔽构件83被配置为至少不透射激光。

通过在光路上插入遮蔽构件83可以限制来自分析壳体70的激光的发射。遮蔽构件83可以布置在发射器71与输出调整器72之间。

如图8所示，除了分析光学系统7的容纳空间之外，分析壳体70还限定滑动机构65的容纳空间。在这种意义上，分析壳体70也可被视为滑动机构65的要素。

具体地，根据本实施例的分析壳体70形成为前后方向上的尺寸短于左右方向上的尺寸的盒状。然后，分析壳体70的前表面70b的左侧部分向前突出，以确保导轨65a在前后方向上的移动余量。在下文中，该突出部分被称为“突出部”，并且由附图标记70c表示。突出部70c布置在前表面70b的上下方向的下半部(换言之，仅前表面70b的左侧部分的下半部突出)。

-分析光学系统7进行的分析的基本原理-

控制器21基于从作为检测器的第一检测器77A和第二检测器77B输入的强度分布谱来执行样本SP的成分分析。如上所述，可以使用LIBS方法作为具体的分析方法。LIBS方法是用于在元素水平上分析样本SP中包含的成分的方法(所谓的元素分析方法)。

一般地，在对物质施加高能量的情况下，电子从原子核分离，使得物质变为等离子体状态。与原子核分离的电子暂时变为高能量且不稳定状态，但是从这样的状态损失能量并且被原子核再次捕获以转变为低能量且稳定状态(换言之，从等离子体状态返回到非等离子体状态)。

这里，从电子损失的能量作为电磁波从电子发射，但是电磁波的能量的大小由基于各个元素固有的壳结构的能级规定。即，当电子从等离子体返回到非等离子体状态时发射的电磁波的能量对于各个元素(更确切地，受原子核束缚的电子的轨迹)具有固有值。电磁波的能量的大小由电磁波的波长规定。因此，通过分析从电子发射的电磁波的波长分布(即，从在等离子体状态时从物质发射的光的波长分布)，可以在元素水平上分析包含在物质中的成分。这样的技术通常称为原子发射分光法(AES)方法。

LIBS方法是属于AES方法的分析方法。具体地，在LIBS方法中，用激光(主电磁波)照射物质(样本SP)以向物质施加能量。这里，用激光照射的部位局部变成等离子体，因此，通过分析随着变成等离子体而发射的等离子体光(副电磁波)的强度分布谱，可以进行物质的成分分析。

即，如上所述，各个等离子体光(副电磁波)的波长对于各个元素具有固有值，因此，在强度分布谱在特定波长处形成峰的情况下，与峰相对应的元素变为样本SP的成分。然后，在强度分布谱包括多个峰的情况下，通过对各个峰的强度(光接收量)进行比较，能够计算出各个元素的成分比。

根据LIBS方法，不需要抽真空，并且可以在大气开放状态下进行成分分析。此外，尽管样本SP经受破坏性测试，但是不必进行诸如溶解整个样本SP等的处理，使得样本SP的位置信息保留(测试仅是局部破坏性的)。

-观察单元63-

观察单元63包括观察光学系统9和容纳观察光学系统9的观察壳体90。观察光学系统9是被配置为观察作为观察对象的样本SP的组件集合，并且各个组件容纳在观察壳体90中。此外，被配置为观察样本SP的元件还包括控制器主体2的控制器21。

观察光学系统9包括具有物镜92的透镜单元9a。如图3等所示，透镜单元9a与布置在观察壳体90的下端侧上的圆柱形镜筒相对应。透镜单元9a由观察壳体90保持。透镜单元9a可以单独地与观察壳体90分离。

被配置为向控制器主体2发送电信号和从控制器主体2接收电信号的通信线缆C2以及被配置为引导来自外部的照明光的光纤线缆C3连接至观察壳体90。注意，通信线缆C2不是必需的，并且观察光学系统9和控制器主体2也可以通过无线通信来连接。

具体地，如图6所示，观察光学系统9包括镜组91、物镜92、作为第二照相机的第二照相机93、第二同轴照明器94、以及第二侧照明器95。

物镜92具有沿着大致上下方向延伸的观察光轴Ao，收集要发射至放置在放置台主体51上的样本SP的照明光，并且收集来自样本SP的光(反射光)。观察光轴Ao被设置成与观察光学系统7的反射物镜74的分析光轴Aa平行。物镜92所收集的反射光由第二照相机93接收。

镜组91透射由物镜92收集的反射光以将其引导至第二照相机93。如图6所示，根据本实施例的镜组91可以被使用全反射镜和分束器等来配置。镜组91还反射从第二同轴照明器94发射的照明光以将其引导至物镜92。

第二照相机93收集物镜92收集的反射光并且检测反射光的光接收量以拍摄样本SP的图像。具体地，根据本实施例的第二照相机93通过布置在其光接收表面上的多个像素来对通过物镜92从样本SP入射的光进行光电转换，并且将光转换为与被摄体(样本SP)的光学图像相对应的电信号。

第二照相机93可以具有沿着光接收面布置的多个光接收元件。在这种情况下，各个光接收元件对应于像素，从而可以生成基于各个光接收元件中的光接收量的电信号。根据本实施例的第二照相机93与第一照相机81相似地包括具有CMOS的图像传感器，但是也可以使用具有CCD的图像传感器。

然后，第二照相机93将通过检测各个光接收元件的光接收量而生成的电信号输入到控制器主体2的控制器21。控制器21基于输入的电信号生成与被摄体的光学图像相对应的图像数据。

第二同轴照明器94发射从光纤线缆C3引导的照明光。第二同轴照明器94通过与通过物镜92收集的反射光共用的光路发射照明光。也就是说，第二同轴照明器94用作与物镜92的观察光轴Ao同轴的“同轴落射照明器”。注意，代替从外部通过光纤线缆C3引导照明光，光源也可以内置在透镜单元9a中。在这种情况下，不需要光纤线缆C3。

如图6中示意性示出的，第二侧照明器95由布置成围绕物镜92的环形照明器构成。第二侧照明器95与分析光学系统7中的侧照明器84类似地从样本SP的斜上方发射照明光。

-壳体连结部64-

壳体连结部64是被配置为将观察壳体90连结到分析壳体70的构件。壳体连结部64连结壳体70和90这两者，使得分析光学系统7和观察光学系统9一体地移动。

壳体连结部64可以附接至分析壳体70的内部或外部，或者附接至台架42。特别地，在本实施例中，壳体连结部64附接至分析壳体70的外表面。

具体地，根据本实施例的壳体连结部64被配置为可附接至分析壳体70的突出部70c并且将透镜单元9a保持在比突出部70c靠右侧的位置。

此外，如图3所示，在通过壳体连结部64将观察壳体90连结到分析壳体70的状态下，突出部70c的前表面从壳体连结部64和观察壳体90的前部向前突出。以这种方式，在本实施例中，在壳体连结部64保持观察壳体90的状态下，分析壳体70的至少一部分(本实施例中的突出部70c)和观察壳体90被陈设成当从侧面观看时(从与利用滑动机构65的观察光学系统9和分析光学系统7的移动方向正交的方向观看时)彼此重叠。

根据本实施例的壳体连结部64可以通过将观察壳体90固定至光学壳体70来固定分析光轴Aa相对于观察光轴Ao的相对位置。

具体地，如图8所示，壳体连结部64保持观察壳体90，使得观察光轴Ao和分析光轴Aa沿着利用滑动机构65使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台5相对移动的方向(在本实施例中为前后方向)来并排布置。特别地，在本实施例中，观察光轴Ao与分析光轴Aa相比布置在前侧。

此外，如图8所示，在壳体连结部64保持观察壳体90的情况下，观察光轴Ao和分析光轴Aa被布置成使得非移动方向(在本实施例中为左右方向)上的位置彼此一致，该非移动方向是沿水平方向延伸且与移动方向(在本实施例中为前后方向)正交的方向。

-滑动机构65-

图8是用于描述滑动机构65的结构的示意图。此外，图9A和9B是用于描述头部6的水平移动的图。

滑动机构65被配置为沿着水平方向来使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台主体51的相对位置移动，使得能够对作为观察对象的样本SP中的同一点进行观察光学系统9对样本SP的拍摄以及在通过分析光学系统7生成强度分布谱的情况下的电磁波(激光)的照射(换言之，分析光学系统7的发射器71进行的电磁波的照射)。

通过滑动机构65进行的相对位置的移动方向可以是观察光轴Ao和分析光轴Aa的布置方向。如图8所示，根据本实施例的滑动机构65使观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台主体51的相对位置沿着前后方向移动。

根据本实施例的滑动机构65使分析壳体70相对于台架42和头部附接构件61相对移位。由于分析壳体70和透镜单元9a通过壳体连结部64连结，因此通过使分析壳体70移位，透镜单元9a也一体地移位。

具体地，根据本实施例的滑动机构65包括导轨65a和致动器65b，该导轨65a形成为从头部附接构件61的前表面向前突出。

具体地，导轨65a的基端固定至头部附接构件61。另一方面，导轨65a的远端侧部分插入到在分析壳体70中限定的容纳空间中，并且以可插入且可移除的状态附接至分析壳体70。分析壳体70相对于导轨65a的插入和移除方向与头部附接构件61和分析壳体70分离或彼此靠近的方向(在本实施例中的前后方向)相同。

能够使用基于来自控制器21的电信号而工作的线性马达或步进马达等来配置致动器65b。通过驱动致动器65b，能够相对于台架42和头部附接构件61相对地移位分析壳体70，并且最终移位观察光学系统9和分析光学系统7。在步进马达用作致动器65b的情况下，还设置有将步进马达中的输出轴的旋转运动转换为前后方向的直线运动的运动转换机构。

滑动机构65还包括被配置为检测观察光学系统9和分析光学系统7的各移动量的移动量传感器Sw2。可以使用例如线性标尺(线性编码器)或光遮断器等来配置移动量传感器Sw2。

移动量传感器Sw2检测分析壳体70与头部附接构件61之间的相对距离，并且将与该相对距离相对应的电信号输入到控制器主体2。控制器主体2计算从移动量传感器Sw2输入的相对距离的变化量，以确定观察光学系统9和分析光学系统7的各位移量。

如图9A和9B所示，当操作滑动机构65时，头部6沿着水平方向滑动，并且观察光学系统9和分析光学系统7相对于放置台5的相对位置移动(水平移动)。该水平移动使得头部6在反射物镜74与样本SP相对的第一模式和物镜92与样本SP相对的第二模式之间切换。滑动机构65能够在第一模式和第二模式之间滑动分析壳体70和观察壳体90。

如图9A和9B所示，头部6在第一模式中处于相对前进状态，并且头部6在第二模式中处于相对缩回状态。第一模式是用于通过分析光学系统7对样本SP进行成分分析的操作模式，并且第二模式是用于通过观察光学系统9对样本SP进行放大观察的操作模式。

特别地，根据本实施例的分析观察装置A被配置为使得第一模式中反射物镜74指向的点和第二模式中物镜92指向的点是相同的点。具体地，分析观察装置A被配置为使得在第一模式中分析光轴Aa与样本SP交叉的点和在第二模式中观察光轴Ao与样本SP交叉的点相同(参见图9B)。

为了实现这样的结构，当操作滑动机构65时头部6的移动量D2被设置为与观察光轴Ao和分析光轴Aa之间的距离D1相同(参见图8)。另外，如图8所示，观察光轴Ao和分析光轴Aa的布置方向被设置为平行于头部6的移动方向。

此外，在本实施例中，通过调整壳体连结部64在大致上下方向上的尺寸将以下两个距离设置为一致：第一模式中的反射物镜74的中心(更具体地，分析光轴Aa和反射物镜74彼此交叉的位置)与样本SP之间的距离；第二模式(第二状态)中的物镜92的中心(更具体地，观察光轴Ao和物镜92彼此交叉的位置)与样本SP之间的距离。也可以通过自动调焦获得聚焦位置来进行该设置。

此外，反射物镜74和物镜92可以被设计成使得其工作距离(WD)彼此一致。结果，如果在模式切换之前获得聚焦状态，则即使在模式切换之后也维持聚焦状态，并且即使在模式切换之前样本SP与透镜非常靠近彼此的状态下，透镜与样本SP在模式切换时也不会彼此碰撞。

利用上述结构，可以在进行第一模式与第二模式之间的切换前后的定时处，从相同方向对样本SP中的相同点执行通过观察光学系统9进行的样本SP的图像生成以及通过分析光学系统7进行的强度分布谱的生成(具体地，通过分析光学系统7生成强度分布谱的情况下的由分析光学系统7进行的主电磁波的照射)。

此外，如图9B所示，头部附接构件61中的盖构件61b被布置成在头部6处于相对缩回状态的第二模式中覆盖形成分析光学系统7的反射物镜74(遮蔽状态)，并且布置成在头部6处于相对前进状态的第一模式中与反射物镜74分离(非遮蔽状态)。

在前者的遮蔽状态下，即使无意地发出激光，也能够通过盖构件61b遮蔽该激光。由此，能够提高装置的安全性。此外，可以在不发射激光时抑制异物进入分析壳体70。

(倾斜机构45的细节)

图10A和10B是用于说明倾斜机构45的操作的图。在下文中，将参考图10A和10B详细描述倾斜机构45诸如与壳体连结部64的关系等。

倾斜机构45是包括上述轴构件44等的机构，并且能够使分析光学系统7和观察光学系统9中至少观察光学系统9相对于与放置面51a垂直的基准轴As倾斜。

如上所述，在本实施例中，壳体连结部64将分析壳体70和观察壳体90一体地连结，从而维持观察光轴Ao相对于分析光轴Aa的相对位置。因此，如图10A和10B所示，当使具有观察光轴Ao的观察光学系统9倾斜时，具有分析光轴Aa的分析光学系统7与观察光学系统9一体地倾斜。

以这种方式，根据本实施例的倾斜机构45在维持观察光轴Ao相对于分析光轴Aa的相对位置的状态下使分析光学系统7和观察光学系统9一体地倾斜。

此外，滑动机构65的操作和倾斜机构45的操作彼此独立，并且允许这两个操作的组合。因此，滑动机构65能够在利用倾斜机构45至少将观察光学系统9保持为倾斜姿势的状态下使观察光学系统9与分析光学系统7的相对位置移动。即，如图10B的双箭头A1所示，根据本实施例的分析观察装置A能够在使观察光学系统9倾斜的状态下使头部6前后滑动。

特别地，在本实施例中，由于分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜，因此滑动机构65在维持通过倾斜机构45使观察光学系统9和分析光学系统7这两者倾斜的状态的同时使观察光学系统9和分析光学系统7的相对位置移动。

此外，分析观察装置A被配置为进行共心(eucentric)观察。即，在分析观察装置A中定义三维坐标系，该三维坐标系对于装置是唯一的并且由平行于X方向、Y方向和Z方向的三个轴形成。控制器21的副存储装置21c还存储有分析观察装置A的三维坐标系中的稍后将描述的交叉位置的坐标。交叉位置的坐标信息可以在分析观察装置A出厂时预先存储在副存储装置21c中。此外，可以由分析观察装置A的用户更新存储在副存储装置21c中的交叉位置的坐标信息。

如图10A和10B所示，假设分析光轴Aa相对于基准轴As的角度被称为“倾斜θ”，则分析观察装置A被配置为允许在例如倾斜θ小于预定第一阈值θmax的情况下发射激光。可以对倾斜机构45施加硬约束，以保持倾斜θ小于第一阈值θmax。例如，倾斜机构45可以设置有制动机构(未示出)以物理地限制倾斜机构45的操作范围。

作为物镜92的光轴的观察光轴Ao与中心轴Ac交叉。当物镜92绕中心轴Ac摆动时，在观察光轴Ao与中心轴Ac之间的交叉位置维持恒定的同时，观察光轴Ao相对于基准轴As的角度(倾斜θ)改变。以这种方式，例如，在样本SP的观察对象部分位于上述交叉位置处的情况下，当用户通过倾斜机构45使物镜92绕中心轴Ac摆动时，即使物镜92处于倾斜状态，也维持第二照相机93的视场中心不从相同的观察对象部分移开的共心关系。因此，可以防止样本SP的观察对象部分偏离第二照相机93的视场(物镜92的视场)。

特别地，在本实施例中，分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜，因此，作为反射物镜74的光轴的分析光轴Aa与观察光轴Ao相似地与中心轴Ac交叉。当反射物镜74绕中心轴Ac摆动时，在分析光轴Aa和中心轴Ac之间的交叉位置维持恒定的同时分析光轴Aa相对于基准轴As的角度(倾斜θ)改变。

此外，如上所述，倾斜机构45可以使台架42相对于基准轴As向右倾斜约90°或向左倾斜约60°。然而，在分析光学系统7和观察光学系统9被配置为一体地倾斜的情况下，如果台架42过度倾斜，则存在从分析光学系统7发射的激光朝向用户发射的可能性。

因此，假设观察光轴Ao和分析光轴Aa各自相对于基准轴As的倾斜为θ，则期望倾斜θ至少在可发射激光的情况下落在满足预定安全标准的范围内。具体地，如上所述，根据本实施例的倾斜θ可以被调整为在低于预定第一阈值θmax的范围内。

<控制器主体2的细节>

图11是示出控制器主体2的结构的框图。此外，图12是示出控制器21的结构的框图。此外，图13A和13B是用于描述根据本公开的分析方法的基本概念的图。在本实施例中，控制器主体2和光学系统组件1分开配置，但是本公开不限于这样的结构。控制器主体2的至少一部分可以设置在光学系统组件1中。例如，构成控制器21的处理器21a的至少一部分可以内置在光学系统组件1中。

如上所述，根据本实施例的控制器主体2包括进行各种处理的控制器21以及显示与控制器21进行的处理有关的信息的显示器22。控制器21至少与鼠标31、控制台32、键盘33、头部驱动器47、放置台驱动器53、致动器65b、发射器71、输出调整器72、LED光源79a、第一照相机81、遮蔽构件83、侧照明器84、第二照相机93、第二同轴照明器(第二个同轴照明器)94、第二侧照明器(第二个侧照明器)95、透镜传感器Sw1、移动量传感器Sw2、第一倾斜传感器Sw3以及第二倾斜传感器Sw4电连接。

控制器21电控制头部驱动器47、放置台驱动器53、致动器65b、发射器71、输出调整器72、LED光源79a、第一照相机81、遮蔽构件83、侧照明器84、第二照相机93、第二同轴照明器94和第二侧照明器95。

此外，第一照相机81、第二照相机93、透镜传感器Sw1、移动量传感器Sw2、第一倾斜传感器Sw3和第二倾斜传感器Sw4的输出信号被输入到控制器21。控制器21基于输入的输出信号执行计算等，并且基于计算结果执行处理。作为用于进行这种处理的硬件，根据本实施例的控制器21包括执行各种类型的处理的处理器21a、存储与由处理器21a进行的处理相关的数据的主存储装置21b和副存储装置21c以及输入/输出总线21d。

处理器21a包括CPU、系统LSI和DSP等。处理器21a执行各种程序以分析样本SP并控制分析观察装置A的各个部(诸如显示器22等)。特别地，根据本实施例的处理器21a可以基于物质库Li执行处理。该物质库Li是指如稍后将描述的将构成样本SP的物质的类型和构成该物质的特性彼此相关联地存储的数据集。

此外，根据本实施例的处理器21a包括作为功能元件的模式切换器211、谱获取器212、特性提取器213、物质估计器214、用户界面控制器(在下文中，简称为“UI控制器”)215和库生成器216。这些元件可以由逻辑电路实现，或者可以通过执行软件来实现。此外，这些元件中的至少一些元件(诸如头部6等)也可以设置在光学系统组件1中。

主存储装置21b使用易失性存储器来配置。根据本实施例的主存储装置21b可以从副存储装置21c等读出物质库Li，并且临时存储物质库Li。主存储装置21b是本实施例中的“存储部(存储装置)”的示例。

这里，如图13A所示，物质库Li包括表示被认为包含在样本SP中的物质的总称的超类C1以及表示属于超类C1的物质的类型的子类C3的分层信息。超类C1可以包括属于超类C1的子类C3中的至少一个或多于一个。

例如，当样本SP是钢材料时，超类C1可以是诸如合金钢、碳钢和铸铁等的类，或者可以是通过细分这些类所获得的诸如不锈钢、硬质合金和高强度钢等的类。此外，除了合金钢等之外，还可以添加铝合金作为除钢产品之外的类。

此外，当样本SP是钢材料时，子类C3可以是诸如奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢和铁素体不锈钢等的类，或者可以是通过基于例如日本工业标准(JIS)细分这些类而获得的诸如SUS301和SUS302等的类。子类C3可以至少是通过细分超类C1所获得的类。此外，例如，当超类C1被设置为铝合金时，可以使用硬铝作为子类C3。换句话说，超类C1可以是至少一些子类C3所属的类。

另一方面，当样本SP是有机化合物时，超类C1可以是基于芳香性(诸如芳香族化合物和脂肪族化合物等)的存在或不存在的类，可以是基于骨架结构(诸如链状化合物和环状化合物等)的类，或者可以是针对各个官能团的类，或者可以组合这些类。此外，可以使用特定研究领域特有的类，诸如脂肪化合物和核酸化合物等。

在这种情况下，子类C3可以是通过细分与芳香性(诸如苯型芳香族化合物、杂芳香族化合物和非苯型芳香族化合物等)相关的类所获得的类，可以是通过进一步细分骨架结构(诸如存在或不存在C-H键和C＝C键等)所获得的类，或者可以是通过组合这些类所获得的类。

此外，可以在超类C1和子类C3之间设置一个或多于一个中间类C2。在这种情况下，通过将中间类C2的分层信息连同超类C1和子类C3的分层信息一起存储来配置物质库Li。该中间类C2表示属于超类C1的多个品种(strain)。

例如，在样本SP是钢材料的情况下，诸如不锈钢、硬质合金和高强度钢等的类用作超类C1，并且诸如SUS301、SUS302和A2017等的类用作子类C3，中间类C2可以是诸如奥氏体和沉淀硬化等的类，或者可以是统称一些子类C3的类(诸如“SUS300系列”等)。

图13A所示的物质库Li包括例如根据第一标准(标准1)生成的第一物质库Li1以及根据第二标准(标准2)生成的第二物质库Li2。作为第一标准或第二标准，例如，除了上述JIS之外，还可以使用基于国际标准化组织(ISO)(以下简称为“ISO”)的标准、由欧洲标准化委员会定义的EN标准(以下简称为“EN”)以及由美国国家标准协会(ANSI)定义的标准(以下简称为“ANSI”)等。此外，可以使用商业标准或类似的数据库。此外，根据用户的操作输入生成的用户定义的物质库Liu也可以用作物质库Li。注意，本文已经描述了根据诸如JIS等的标准的库，因此，本实施例不限于此。例如，可以使用在特定行业或领域中常用的特有库。另外，可以使用根据用户自己的观点对多个物质进行分组的库。

根据本实施例的主存储装置21b可以读出第一物质库Li1、第二物质库Li2和用户定义的物质库中的一个或多于一个作为物质库Li，并且临时存储该物质库。

此外，构成物质库Li的子类C3被配置为与被认为包含在样本SP中的物质的特性Ch相关联。例如，在使用LIBS方法或者SEM或EDX方法作为分析方法的情况下，物质的特性Ch包含将样本SP的构成元素与该构成元素的含量(或含有率)汇总在一个集合中的信息。

在这种情况下，对于构成子类C3的各个物质，将构成元素的组合以及各个构成元素的含量(或含有率)的上限值和下限值并入物质库Li中，使得可以如稍后将描述地根据物质的特性Ch来估计子类C3。

注意，除了可以由用户直观地掌握的信息之外，物质的特性Ch还包括分析观察装置A的内部数据。例如，当通过模型公式的拟合等来分析强度分布谱时，可以将用于拟合强度分布谱的参数用作物质的特性Ch。

此外，在使用适合于分析有机化合物的方法(诸如IR方法等)的情况下，与共价键的细节相关的信息以及指示其构成物质中的特定官能团的存在或不存在的信息等可用作物质的特性Ch。

此外，根据本实施例的物质库Li通过将超类C1以及与该超类C1所表示的物质的总称相关的补充描述D1彼此相关联地存储来配置。使用描述各个超类C1的性质的文本数据来配置该补充描述D1。此外，如图13B所示，除了超类C1之外，物质库Li还被配置为将中间类C2以及与由中间类C2表示的物质的品种相关的补充描述D2彼此相关联地存储。使用描述各个中间类C2的性质的文本数据来配置该补充描述D2。关于子类C3，如图13B所示，补充描述D3可以留空(不存在补充描述)，或者如在超类C1和中间类C2中那样，可以存储描述某个性质的文本数据(存在补充描述)。还可以针对各个子类C3单独设置补充描述D3的存在或不存在。

使用诸如硬盘驱动器和固态驱动器等的非易失性存储器来配置副存储装置21c。副存储装置21c可以连续地存储物质库Li。注意，物质库Li可以从诸如存储介质1000等的外部读出，来代替将物质库Li存储在副存储装置21c中。

此外，控制器主体2可以读出存储有程序的存储介质1000(参见图13B)。特别地，根据本实施例的存储介质1000存储通过对根据本实施例的分析方法进行编程而获得的分析程序。该分析程序由控制器主体2读取并执行。当控制器主体2执行分析程序时，分析观察装置A用作执行根据本实施例的分析方法的分析装置。

-模式切换器211-

模式切换器211通过使分析光学系统7和观察光学系统9沿着水平方向(在本实施例中的前后方向)前进或缩回来从第一模式切换到第二模式或者从第二模式切换到第一模式。

具体地，根据本实施例的模式切换器211预先读取预先存储在副存储装置21c中的观察光轴Ao与分析光轴Aa之间的距离。接着，模式切换器211操作滑动机构65的致动器65b以使分析光学系统7和观察光学系统9前进和缩回。

这里，模式切换器211将移动量传感器Sw2所检测到的观察光学系统9和分析光学系统7的各位移量与预先读取的距离进行比较，并且判断前者的位移量是否达到后者的距离。然后，在位移量达到预定距离的定时处停止分析光学系统7和观察光学系统9的前进和缩回。注意，可以预先确定预定距离，或者可以将预定距离与致动器65b的最大可动范围配置为彼此一致。

注意，头部6还可以在通过模式切换器211进行向第一模式的切换之后倾斜。

-谱获取器212-

谱获取器212通过在第一模式下从分析光学系统7发射主电磁波或主射线，经由第一检测器77A和第二检测器77B获取强度分布谱。

具体地，根据本实施例的谱获取器212从发射器71发射主电磁波或主射线(例如，激光或电子束)。通过发射主电磁波或主射线而生成的副电磁波(例如，等离子体光)到达第一检测器77A和第二检测器77B。

作为检测器的第一检测器77A和第二检测器77B基于到达它们中的各个检测器的副电磁波来生成强度分布谱。由此生成的强度分布谱由谱获取器212获取。

-特性提取器213-

特性提取器213基于由谱获取器212获取的强度分布谱来提取在样本SP中作为构成成分所包含的物质的特性Ch。例如，在使用LIBS方法或者SEM或EDX方法作为分析方法的情况下，特性提取器213计算所获取的强度分布谱中的峰位置以及该峰的高度。特性提取器213基于由此计算出的峰位置和峰高度来提取样本SP的构成元素和该构成元素的含量作为物质的特性Ch。

这里，特性提取器213可以通过使用预定的模型公式拟合强度分布谱来提取物质的特性Ch。在这种情况下，除了可以由用户直观地掌握的信息之外或者代替可以由用户直观地掌握的信息，物质的特性Ch可以包括模型公式中的各种参数。此外，在使用诸如神经网络等的机器学习的情况下，强度分布谱本身可以用作特性Ch。

此外，在使用适合于分析有机物的方法(诸如NMR方法和IR方法等)的情况下，特性提取器213从强度分布谱中提取一个或多于一个峰位置，并且获取与该峰位置相对应的耦合结构作为物质的特性Ch。在这种情况下，特性提取器213可以获取样本SP的构成物质中的共价键的细节，并且可以获取构成物质中的特定官能团的存在或不存在。

-物质估计器214-

物质估计器214基于由特性提取器213提取的物质的特性Ch以及由副存储装置21b读取的物质库Li来从子类C3中估计物质的类型。

如上所述，构成物质库Li的子类C3被配置为与被认为包含在样本SP中的物质的特性Ch相关联。因此，物质估计器214将由特性提取器213提取的物质的特性Ch与由副存储装置21b读取的物质库Li进行核对，从而从子类C3中估计提取了特性Ch的物质。这里的核对不仅是指计算与登记在物质库Li中的代表数据的相似度，而且是指使用登记在物质库Li中的参数组来获取指示物质的准确度的指标的一般动作。

这里，不仅可以想到子类C3和特性Ch如图13A所示的“物质a”和“特性α”那样唯一地链接的情况，而且可以想到存在与“特性α”相对应的子类C3的多个候选的情况。在这种情况下，特性提取器213从子类C3中估计在样本SP中可能包含的物质之中各自具有相对高准确度的多种物质，并且以准确度的降序输出所估计的子类C3。这里，作为准确度，可以使用基于在分析强度分布谱时所获得的参数的指标。例如，当通过拟合模型公式来分析强度分布谱时，可以使用指示拟合概率的指标，诸如通过拟合所获得的模型公式与由谱获取器212获取的强度分布谱之间的残差平方和等。可替代地，当将通过机器学习所训练的各种参数组或识别空间登记在物质库Li中时，可以从参数组或识别空间获得针对各个子类C3的准确度。

此外，如参考图13A所示，当通过副存储装置21b读取第一物质库Li1和第二物质库Li2时，物质估计器214可以将第一物质库Li1和第二物质库Li2之一与物质的特性Ch进行核对，或者将第一物质库Li1和第二物质库Li2这两者与物质的特性Ch进行核对。特别地，根据本实施例的物质估计器214可以基于用户的操作输入，在将第一物质库Li1和第二物质库Li2之一与物质的特性Ch进行核对的控制模式以及将第一物质库Li1和第二物质库Li2这两者与物质的特性Ch进行核对的控制模式之间切换。

在后一控制模式中，物质估计器214可以从属于第一物质库Li1的子类C3和属于第二物质库Li2的子类C3中估计在可能包含在样本SP中的物质之中各自具有相对高准确度的多个物质。例如，当属于第一物质库Li1的子类C3总共包括N1个物质、并且属于第二物质库Li2的子类C3总共包括N2个物质时，物质估计器214从N1+N2个子类C3中估计与物质的特性Ch相对应的子类C3。

此外，这也同样适用于用户定义的物质库Liu包括在物质库Li中的情况。在这种情况下，物质估计器214可以从属于第一物质库Li1的子类C3和属于用户定义的物质库的子类C3中估计在可能包含在样本SP中的物质之中各自具有相对高准确度的多个物质。注意，在存在准确度相对相等的多个子类C3作为可能包含在样本SP中的物质、并且难以使用子类C3确定优性或劣性的情况下，可以从子类C3所属的超类C1或中间类C2(来代替子类C3)中估计可能包含在样本SP中的物质。

此外，物质估计器214将所估计的子类C3与物质库Li进行核对，以估计子类C3所属的中间类C2和超类C1。指示估计结果的结果的电信号被输入到UI控制器215。

-UI控制器215-

UI控制器215使显示器22分层显示由物质估计器214估计的子类C3和子类C3所属的超类C1。作为要在显示器22上显示的内容，可以如图13A和13B所示显示示出子类C3和超类C1之间的分层关系的树结构，或者可以在如稍后将描述的图16A至16H所例示的分层结构中仅显示与特定子类C3相关的结构。

此外，当中间类C2被设置在超类C1和子类C3之间时，UI控制器215还可以基于从物质估计器214输入的电信号来显示子类C3所属的中间类C2。如在图13B的下部所示的输出D4中，在指示各个类之间的包含关系的状态下，UI控制器215可以使显示器22显示由物质估计器214估计的子类C3、子类C3所属的中间类C2和中间类C2所属的超类C1作为分析结果。

如在物质库Li的描述中所提到的，将超类C1与补充描述D1相关联地存储。因此，根据本实施例的UI控制器215可以接收显示器22上所显示的超类C1中的一个选择，并且使显示器22显示与所选择的超类C1相关联的补充描述D1。此外，UI控制器215可以接收显示器22上所显示的子类C3中的一个选择，并且使显示器22显示与所选择的子类C3所属的超类C1相关联的补充描述D1。

也就是说，根据本实施例的UI控制器215可以在已经选择了超类C1的情况下使显示器22显示与预定超类C1相关联的补充描述D1，并且即使在已经选择了属于该超类C1的子类C3的情况下也使显示器22显示相同的补充描述D1。这里，在补充描述D3也存储在子类C3中的情况下，如图13B所示，UI控制器215可以显示与超类C1相关的补充描述D1以及与子类C3相关的补充描述D3这两者。

这同样适用于设置了中间类C2的情况。如在图13B的下部所示的输出D4中，UI控制器215可以使显示器22显示通过将与超类C1相关的补充描述D1以及与中间类C2相关的补充描述D2进行组合而获得的文本数据作为补充描述。

此外，UI控制器215可以使显示器22显示由物质估计器214估计的子类C3以及识别信息D5，该识别信息D5指示该子类C3属于第一物质库Li1、第二物质库Li2和用户定义的物质库Liu中的哪个。如图13B所示，显示器22可以将识别信息D5与诸如分析结果和补充描述等的信息显示为一个集合。

-库生成器216-

库生成器216基于用户的操作输入来生成用户定义的物质库。库生成器216可以设置超类C1、中间类C2和子类C3各自的名称和分层信息，并且设置与超类C1相关的补充描述D1、与中间类C2相关的补充描述D2以及与子类C3相关的补充描述D3。由库生成器216生成的用户定义的物质库Liu存储在副存储装置21c中，并且根据需要由物质估计器214等读取和使用。这里，对于超类C1、中间类C2和子类C3，可以登记由用户唯一定义的定义，或者其一部分可以从现有标准中引用。用户可以任意地添加和编辑类之间的分层结构以及与各个类相关联的补充描述。此外，指示由特性提取器213提取的特性Ch的信息(例如物质的构成)可以直接登记在超类C1、中间类C2和子类C3中的任一个中，或者被自动设置为初始值。此外，当通过机器学习估计物质时，可以使用由用户登记的特性Ch来进行训练。结果，即使对于现有标准中不存在的用户特定物质，也可以进行适当的估计。

<控制流程的具体示例>

图14是示出分析观察装置A的基本操作的流程图。此外，图15是示出由控制器21进行的样本SP的分析过程的流程图。

首先，在图14的步骤S1中，观察光学系统9在第二模式下搜索分析对象。在该步骤S1中，控制器21基于由用户输入的操作，在调整诸如第二照相机93的曝光时间和由第二照相机93生成的图像数据的亮度(诸如由光纤线缆C3引导的照明光等)等的条件的同时，在样本SP的部分中搜索要由分析光学系统7分析的部分(分析对象)，。此时，控制器21根据需要存储由第二照相机93生成的图像数据。

在随后的步骤S2中，控制器21基于由用户输入的操作而接收从第二模式切换到第一模式的指示。然后，模式切换器211操作滑动机构65以使观察光学系统9和分析光学系统7一体地滑动，从而执行从第二模式到第一模式的切换。

在随后的步骤S3中，作为存储部的主存储装置21b从副存储装置21c等读取物质库Li。该步骤S3是本实施例中的“读取步骤”的示例。此外，作为读取步骤的步骤S3可以在处理步骤S4的中间执行。读取步骤S3可以在稍后将描述的步骤S41至S46中至少早于步骤S43进行。

在随后的步骤S4中，在模式切换完成之后，由谱获取器212、特性提取器213和物质估计器214进行样本SP的成分分析。此外，在该步骤S4中也执行UI控制器215对显示器22的控制。步骤S4是本实施例中的“处理步骤”的示例。具体地，在作为处理步骤的步骤S4中进行的处理包括图15中的步骤S41至S46。

首先，在步骤S41中，谱获取器212使发射器71发射激光，并使第一检测器77A和第二检测器77B接收由该发射生成的等离子体光。第一检测器77A和第二检测器77B生成强度分布谱，该强度分布谱是针对等离子体光的各个波长的强度分布。由谱获取器212获取由第一检测器77A和第二检测器77B生成的强度分布谱。步骤S41是本实施例中的“获取步骤”的示例。

在随后的步骤S42中，特性提取器213基于由谱获取器212获取的强度分布谱来提取样本SP中所包含的物质的特性Ch。在该示例中，特性提取器213提取样本SP的构成元素和该构成元素的含量作为物质的特性Ch。该提取可以基于各种物理模型来进行，可以通过校准曲线图来进行，或者可以使用诸如多元回归分析等的统计方法来进行。步骤S42是本实施例中的“提取步骤”的示例。

在随后的步骤S43中，物质估计器214基于由特性提取器213提取的物质的特性Ch来估计样本SP中所包含的物质的类型(特别地，用激光照射的物质的类型)。该估计可以通过物质估计器214将物质的特性Ch与物质库Li进行核对来进行。此时，基于在物质库Li中分类为子类C3的各种类型的物质的准确度(相似度)和由特性提取器213提取的构成元素的含量，以准确度的降序估计子类C3中的两个或多于两个。步骤S43是本实施例中的“估计和识别步骤”的示例。

在随后的步骤S44中，物质估计器214搜索与在步骤S43中识别的各个子类C3相对应的中间类C2和超类C1。物质估计器214将待搜索的各个子类C3以及所搜索到的中间类C2和超类C1收集为一个集合，并且从存储在物质库Li中的分层结构中设置需要在显示器22上显示的数据。

在随后的步骤S45中，UI控制器215读取与在步骤S44中分组为一个集合的子类C3、中间类C2和超类C1各自的各个类相关联的补充描述D1、D2和D3。UI控制器215组合所读取的补充描述D1至D3以创建需要在显示器22上显示的文本数据。注意，当与子类C3相关联的补充描述D3为空时(当尚未设置补充描述D3时)，UI控制器215仅组合与中间类C2相关联的补充描述D2以及与超类C1相关联的补充描述D1以创建文本数据。如果与中间类C2相关联的补充描述D2也为空，则UI控制器215仅使用与超类C1相关联的补充描述D1来生成文本数据。

在随后的步骤S46中，UI控制器215在显示器22上显示各种类型的数据。步骤S46是本实施例中的“显示步骤”的示例。在该步骤S46中，在显示器22上不仅显示在步骤S44中设置的分层结构，而且显示各种用户界面，诸如用于接收用户的操作输入的图标等。在下文中，将参考图16A至16H描述要在显示器22上显示的用户界面。

-用户界面的具体示例-

图16A至16H是示出显示器22的显示画面的图。在紧接在步骤S45至步骤S46之后的定时，UI控制器215使显示器22如图16A所示显示指示由特性提取器213提取的特性Ch的第一信息Vd1、指示由物质估计器214估计的物质的类型的第二信息Vd2、以及指示所估计的物质的分层结构的第三信息Vd3。

在图16A所示的示例中，显示样本SP包含铁、铬及镍的事实以及指示铁含量为74％、铬含量为17％、且镍含量为9％的数值数据作为第一信息Vd1。这里，在第一信息Vd1的下方显示接收利用鼠标31的点击操作等的第一图标Ic1。尽管省略了细节，但是可以通过点击具有注释“检测设置...”的第一图标Ic1来改变与由特性提取器213进行的处理相关的设置。

此外，接收利用鼠标31的点击操作等的第二图标Ic2进一步显示在第一图标Ic1的下方。如图16B所示，指示由谱获取器212获取的强度分布谱和从强度分布谱提取的特性Ch的第四信息Vd4可以通过操作具有注释“谱”的第二图标Ic2而显示在显示器22上。在图中所示的示例中，可以看出强度分布谱分别在与铁相对应的波长λ1、与铬相对应的波长λ2以及与镍相对应的波长λ3处具有峰。

返回到图16A，在第一信息Vd1的左侧显示物质的超类C1是“不锈钢”的事实作为第二信息Vd2。此外，在第二信息Vd2下方以“奥氏体”、“沉淀硬化”和“奥氏体”的顺序显示属于超类C1的中间类C2，作为第三信息Vd3。该顺序等于与各个中间类C2相对应的子类C3的准确度的顺序。在该示例中，建议作为中间类C2的“奥氏体”包括比属于“沉淀硬化”的子类C3更准确的子类C3以及比属于“沉淀硬化”的子类C3更不准确的子类C3这两者。在图中所示的示例中，具有相对高准确度的子类C3包括SUS302等，具有中等准确度的子类C3包括SUS631等，并且具有相对低准确度的子类C3包括SUS304、SUS321和SUS305等(未示出)。

这里，可以首先点击显示在诸如“奥氏体”等的中间类C2左侧的第五图标Ic5，以获知子类C3的细节。第五图标Ic5是用于切换属于中间类C2并且子类C3所属的“第二中间类”的显示和不显示的图标，并且由UI控制器215显示在显示器22上，特别是在第三信息Vd3的显示栏中。第五图标Ic5是本实施例中的“第二图标”的示例。

第二中间类是通过细分中间类C2所获得的类。当该第二中间类被进一步细分时，可以获得该示例中的子类C3。注意，第二中间类不是必需的。此外，可以设置属于第二中间类的第三中间类，或者可以设置属于第三中间类的附加中间类。子类C3可以与以这种方式设置的中间类的最低层相关联。注意，可以仅针对一些子类C3设置中间类、第二中间类、第三中间类和附加中间类。子类C3所属的中间类的存在或不存在以及要细分的中间类的数量可以根据子类C3而不同。也就是说，当SUS300、SUS301和SUS303Se被设置为子类C3时，可以针对被称为SUS300和SUS301的子类C3来设置被称为“奥氏体”的中间类C2，并且可以针对SUS303Se来设置被称为“SUS303系列”的第二中间类以及被称为“奥氏体”的中间类C2。由于以这种方式根据子类C3的性质等来使子类C3所属的中间类的存在或不存在以及要细分的中间类的数量不同，因此可以更适当地向用户通知作为分析对象的样本SP所属的类的品种和总称。

这里，当操作位于布置在图16A的上部的“奥氏体”左侧的第五图标Ic5时，属于“奥氏体”的第二中间类可以显示在显示器22中，特别是如图16C所示的第三信息Vd3的显示栏中。在该示例中，“SUS300系列”被显示为第二中间类。此外，如图16C所示，当超类C1扩展到中间类C2和第二中间类时，第二信息Vd2的显示也改变。在图中所示的示例中，将作为中间类C2的“奥氏体”属于作为超类C1的“不锈钢”的事实以及作为第二中间类的“SUS300系列”属于作为中间类C2的“奥氏体”的事实显示在显示器22上作为第二信息Vd。注意，如图16C所示，上述识别信息可以在各种显示栏中显示为高于超类C1的类。在图中所示的示例中，识别信息在第二信息Vd2上方被示为“已使用库”，但是识别信息可以并入第三信息Vd3的显示栏中。识别信息可以用作高于超类C1的顶级类。

然后，第六图标Ic6进一步显示在被显示为“SUS300系列”的第二中间类的左侧。第六图标Ic6是用于在属于第二中间类的子类C3的显示和不显示之间切换的图标，并且由UI控制器215显示在显示器22上。

当操作第六图标Ic6时，如图16D所示，属于“SUS300系列”的子类C3可以显示在显示器22中，特别是第三信息Vd3的显示栏中。具体地，如图16D所示，根据本实施例的UI控制器215可以在显示器22上，特别是在第三信息Vd3的显示栏中，显示子类C3所属的超类C1、中间类C2和第二中间类以及当操作第六图标Ic6时所显示的子类C3。此外，如同一图中所示，子类C3所属的超类C1等的细节也反映在第二信息Vd2的显示内容中。在图中所示的示例中，具有相对高准确度的“SUS302”和具有相对低准确度的“SUS303Se”被显示为子类C3。

此外，在第三信息Vd3下方显示接收利用鼠标31的点击操作的第三图标Ic3。当操作具有注释“显示描述性文本”的第三图标Ic3时，可以在显示器22上显示上述步骤S45中所创建的文本数据。

这里，图16E示出了从图16C所示的状态(未显示子类C3的状态)操作第三图标Ic3时的显示画面。图16F示出了从图16D所示的状态(显示子类C3的状态)操作第三图标Ic3时的显示画面。各个显示画面示出了指示通过组合各个类的补充描述D1至D3所获得的文本数据的第五信息Vd5。

这里，例如，如参考图13B所述，当与子类C3相关联的补充描述D3为空时，除了如图16E和16F所示的第二信息Vd之外，从未显示子类C3的状态接收第三图标Ic3的操作时的显示画面以及从显示子类C3的状态接收第三图标Ic3的操作时的显示画面是相同的。在这种情况下，通过组合与超类C1相关联的补充描述D1、与中间类C2相关联的补充描述D2和与第二中间类相关联的补充描述而获得的文本数据作为第五信息Vd5显示在显示器22上。另一方面，在已经设置了与子类C3相关联的补充描述D3的情况下，也在当从显示子类C3的状态显示第五信息Vd5时的显示画面上显示与子类C3相关联的补充描述。

此外，在第三图标Ic3的右侧显示接收利用鼠标31的点击操作的第四图标Ic4。当接收到第四图标Ic4的操作时，UI控制器215将显示器22的显示内容从图16A或16B至16F所示的显示画面切换到图16G所示的显示画面。

具体地，当接收到第四图标Ic4的操作时，UI控制器215使显示器22显示指示用于选择超类C1到子类C3的分类标准的界面的第六信息Vd6。在该第六信息Vd6中，显示被配置为选择例示第一标准或第二标准的“JIS”、“ISO”、“EN”、“ANSI”和“用户定义”的多个第七图标Ic7。

例如，如果点击了布置在注释“JIS”左侧的第七图标Ic7，则选择“JIS”作为第一标准，从而进行使用根据“JIS”生成的第一物质库Li1的处理。在这种情况下，如图16A等所示，指示“JIS”被选择的识别信息可以叠加并显示在第四图标Ic4上。

此外，当点击布置在注释“用户定义”左侧的第七图标Ic7时，选择由用户唯一定义的标准，从而进行使用由用户设置的用户定义的库的处理。例如，可以通过操作具有注释“编辑”(其细节被省略)的第八图标Ic8来设置用户定义的库。此外，通过操作具有注释“存储”的第九图标Ic9来存储第七图标Ic7的操作状态和用户定义的库的设置。当点击具有注释“返回”的第十图标Ic10时，UI控制器215将显示器22的显示内容从图16G所示的显示画面切换到图16A或16B至16F所示的显示画面。

注意，在第六信息Vd6中，也可以通过操作多个第七图标Ic7中的两个或多于两个来选择两个或多于两个标准。例如，当除了“JIS”作为第一标准之外还选择“ISO”作为第二标准时，进行使用根据“JIS”生成的第一物质库Li1和根据“ISO”生成的第二物质库Li2的处理。在这种情况下，如图16H所示，指示“JIS”和“ISO”这两者都被选择的“JIS+ISO”的识别信息D5可以叠加并显示在第四图标Ic4上。此外，在这种情况下，不仅作为基于“JIS”的超类C1的“不锈钢”，而且作为基于“ISO”的超类C1的“ISO/TS 15510”的类也同时显示在第三信息Vd3中。这些超类C1的顺序可以按照准确度的降序设置。此外，当用户定义的库被选择时，UI控制器215可以显示指示由用户唯一定义的标准(诸如“用户定义”等)被选择的信息作为要叠加在第四图标Ic4上的识别信息D5。注意，响应于切换第七图标Ic7的选择，物质估计器214可以从属于所选标准的子类C3中重新估计与物质的特性Ch相对应的子类C3，并且用重新估计的内容更新第三信息Vd3中所显示的信息。

<物质的直观掌握>

如上所述，如图13B的输出D4和图16D的第三信息Vd3所示，根据本实施例，子类C3连同超类C1一起显示在显示器22上。因此，不仅可以用子类C3掌握物质的特定类型，而且可以通过超类C1掌握物质的一般类型、性质和特性等。结果，用户可以直观地掌握样本SP是什么种类的物质。

此外，如图16D所示，由于使用被配置为在子类C3的显示和不显示之间切换的第六图标Ic6，因此可以提供可以更直观地操作的界面。此外，如“SUS302”和“SUS303Se”所示，子类C3按照准确度的顺序布置，因此，用户可以直观地掌握物质类型属于哪个子类C3。

此外，如图13A、13B和16A等所示，除了超类C1和子类C3之外，还准备了中间类C2，因此，可以更精细地分类物质。此外，通过针对不希望这种详细分类的用户操作第五图标Ic5来进行中间类C2的不显示，因此，可以提供可以更直观地操作的界面并提高可用性。

此外，如图13A、13B、16G和16H所示，由于准备了多个物质库Li1和Li2，因此可以提供更灵活的分类系统。此外，即使当作为实践使用的标准由于行业或文化的差异而不同时，也可以使用适合于用户的库并满足广泛的需要。此外，由于识别信息D5显示在显示器22上以叠加并显示在第四图标Ic4等上，因此用户可以容易地掌握已经用作分类系统的基础的任何物质库Li。结果，可以帮助用户的直观理解。

此外，由于除了预定物质库Li1和Li2之外还准备了用户定义的物质库，因此可以提供更灵活的分类系统并满足广泛的需要。

此外，如图13B、16E和16F所示，显示器22显示与所选择的超类C1或所选择的子类C3所属的超类C1相关联的补充描述D1。因此，用户可以掌握与超类C1相关的信息，诸如物质的一般类型、性质和特性等。结果，在使得用户能够掌握样本SP是什么种类的物质方面存在优点。

Claims (11)

1.一种分析装置，用于向分析对象发射主电磁波或主射线以生成强度分布谱，并且基于所述强度分布谱进行所述分析对象的成分分析，所述分析装置包括：

存储部，用于读出物质库，在所述物质库中，物质的类型各自与该物质的特性相关联；以及

处理器，用于基于所述物质库执行处理，

其中，

所述物质库通过存储以下项的分层信息来配置：

超类，其各自表示所述物质的总称，以及

子类，其分别表示属于所述超类的多个物质的类型，以及

所述处理器包括：

谱获取器，用于获取所述强度分布谱；

特性提取器，用于基于所述谱获取器所获取的强度分布谱来提取作为所述分析对象中的构成成分所包括的特性；

物质估计器，用于基于所述特性提取器所提取的特性和所述存储部所读出的物质库，从所述子类中估计所述物质的类型；以及

用户界面控制器，用于使显示器以分层方式显示所述物质估计器从所述子类中估计的物质的类型和该物质的类型所属的超类。

2.根据权利要求1所述的分析装置，其中，

所述物质估计器从所述子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及

所述用户界面控制器使所述显示器显示：

按照所述准确度的降序布置的分别与所述多个物质相对应的子类，

用于在所述子类的显示和不显示之间切换的图标，以及

所述子类所属的超类。

3.根据权利要求2所述的分析装置，其中，

所述物质库是通过将表示属于所述超类的多个品种并且所述子类中的至少一部分子类所属的中间类的分层信息连同所述超类和所述子类的分层信息一起存储来配置的，以及

所述用户界面控制器使所述显示器显示：

所述子类所属的中间类，以及

第二图标，用于在所述中间类的显示和不显示之间切换。

4.根据权利要求2所述的分析装置，其中，

所述存储部读出以下项作为所述物质库：

根据第一标准创建的第一物质库，以及

根据第二标准创建的第二物质库，

所述物质估计器从属于所述第一物质库的子类和属于所述第二物质库的子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及

所述用户界面控制器使所述显示器将所述物质估计器所估计的子类连同指示该子类属于所述第一物质库和所述第二物质库中的哪个的识别信息一起显示。

5.根据权利要求1所述的分析装置，其中，

所述存储部读取以下项作为所述物质库：

根据第一标准创建的第一物质库，以及

基于用户的操作输入创建的用户定义的物质库，

所述物质估计器从属于所述第一物质库的子类和属于所述用户定义的物质库的子类中估计能够包含在所述分析对象内的物质中的各自具有相对高准确度的多个物质，以及

所述用户界面控制器使所述显示器将所述物质估计器所估计的子类连同指示该子类属于所述第一物质库和所述用户定义的物质库中的哪个的识别信息一起显示。

6.根据权利要求1所述的分析装置，其中，

所述物质库是通过将所述超类和与该超类所表示的物质的总称相关的补充描述彼此相关联地存储来配置的，以及

所述用户界面控制器接收对所述显示器上所显示的超类其中之一的选择，并且使所述显示器显示与所选择的超类相关联的补充描述。

7.根据权利要求6所述的分析装置，其中，

所述用户界面控制器接收对所述显示器上所显示的子类其中之一的选择，并且使所述显示器显示与所选择的子类所属的超类相关联的补充描述。

8.根据权利要求1所述的分析装置，还包括：

发射器，用于向所述分析对象发射主电磁波或主射线；以及

检测器，用于接收在用所述主电磁波或所述主射线照射所述分析对象的情况下在所述分析对象中生成的副电磁波，并且生成强度分布谱，所述强度分布谱是针对所述副电磁波的各个波长的强度分布，

其中，所述谱获取器获取所述检测器所生成的强度分布谱。

9.根据权利要求1所述的分析装置，其中，

所述特性提取器提取包含在所述物质中的元素的类型和所述元素的含有率作为该物质的特性。

10.根据权利要求1所述的分析装置，其中，

所述特性提取器提取所述物质中的分子结构作为该物质的特性。

11.一种分析方法，用于使用包括处理器和用于存储信息的存储部的分析装置，通过向分析对象发射主电磁波或主射线来生成强度分布谱，并且基于所述强度分布谱来进行所述分析对象的成分分析，所述分析方法包括：

读取步骤，用于通过所述存储部读出物质库，在所述物质库中，物质的类型各自与该物质的特性相关联；以及

处理步骤，用于通过所述处理器基于所述物质库执行处理，

其中，

所述物质库通过存储以下项的分层信息来配置：

超类，其各自表示所述物质的总称，以及

子类，其分别表示属于所述超类的多个物质的类型，以及

所述处理步骤包括：

获取步骤，用于获取所述强度分布谱；

提取步骤，用于基于在所述获取步骤中获取的强度分布谱来提取作为所述分析对象的构成成分而包括在所述分析对象中的特性；

估计步骤，用于基于在所述提取步骤中提取的特性和在所述读取步骤中读出的物质库，从所述子类中估计所述物质的类型；以及

显示步骤，用于使显示器以分层方式显示在所述估计步骤中从所述子类估计的物质的类型和该物质的类型所属的超类。

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