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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgenfluoreszenzanalysator und ein Verfahren der Röntgenfluoreszenzanalyse zur Ausführung einer Röntgenfluoreszenzanalyse oder dgl. der Oberfläche einer Probe.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Die Röntgenfluoreszenzanalyse dient zur qualitativen oder quantitativen Analyse einer Probe, wobei die Probe mit einem von einer Röntgenstrahlungsquelle emittierten Röntgenstrahl bestrahlt wird, um mit einem Röntgenstrahlungsdetektor einen von der Probe emittierten charakteristischen Röntgenstrahl (fluoreszierender Röntgenstrahl) zu erkennen und um ein Energiespektrum des charakteristischen Röntgenstrahls zu erhalten. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglicht die zerstörungsfreie und rasche Analyse der Probe und wird deshalb in breitem Umfang im Fertigungsprozess-Management, in der Qualitätskontrolle oder dgl. eingesetzt. In den vergangen Jahren sind Präzision und Empfindlichkeit der Röntgenfluoreszenzanalyse verbessert worden, was die Messung von Spurenbestandteilen ermöglicht.
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Deshalb ist zu erwarten, dass sich die Röntgenfluoreszenzanalyse noch stärker als eine Analysetechnik zur Detektion vor allem schädlicher Substanzen in einem Material, einem elektronischen Verbundbauelement oder dgl. durchsetzt.
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Übrigens ist es bei der herkömmlichen Röntgenfluoreszenzanalyse erforderlich, den Brennfleck manuell einzustellen (Höheneinstellung), während eine Probe optisch betrachtet wird, so dass der Abstand zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle (Höhe in z-Richtung) einen konstanten Wert hat, was die Arbeitseffizienz verringert. Deshalb wird eine Technologie zum koaxialen Einstellen der Röntgenstrahlungsquelle und eines optischen Systems offenbart, so dass die Brennfleckeinstellung für eine Probe durch das optische System automatisch erfolgt (siehe ungeprüfte
japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 10-274518 (Bezugszeichen
39 in
1)).
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Außerdem ist es bei der herkömmlichen Röntgenfluoreszenzanalyse erforderlich, eine Position der Röntgenbestrahlung einzustellen, indem die Probe in der Vorrichtung in x-y-Richtung bewegt wird, während die Probe optisch betrachtet wird, was ebenfalls die Arbeitseffizienz senkt. Deshalb wird eine Technologie zur Bestrahlung der Probe mit einem Laserstrahl offenbart, der von einem in der Nähe der Röntgenstrahlungsquelle angeordneten Laser emittiert wird, so dass die Position der Röntgenbestrahlung als Laser-Fleck mit dem bloßen Auge erkennbar ist, was die Positionierung vereinfacht (siehe ungeprüfte
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-329944 (Bezugszeichen
9 in
1)).
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Wenn jedoch die in der ungeprüften
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2006-329944 beschriebene Technologie angewendet wird, wenn der Laserstrahl auch dann emittiert wird, während die Probe optisch betrachtet wird, kann der Laserstrahl einen hellen Fleck bilden, der die Beobachtung stört oder die Augen eines Bedieners ermüdet. Außerdem ist der der Arbeitsgang für das manuelle Abschalten des Lasers in diesem Fall umständlich und verringert die Arbeitseffizienz.
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Wenn andererseits der Abstand zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle durch ein automatisches Scharfeinstellungsgerät eingestellt wird, ergibt sich ein Problem, weil der Einstellungsbereich aufgrund der Brennweite schmal (10 mm-Bereich) ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der oben genannten Probleme erarbeitet worden und es ist ihre Aufgabe, einen Röntgenfluoreszenzanalysator und ein Verfahren der Röntgenfluoreszenzanalyse bereitzustellen, die eine hervorragende Arbeitseffizienz haben und eine Probe zuverlässig messen können.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe enthält ein Röntgenfluoreszenzanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Bestrahlungspunktes auf einer Probe mit Strahlung; einen Röntgenstrahlungsdetektor zum Erkennen eines charakteristischen Röntgenstrahls und eines gestreuten Röntgenstrahls, die von der Probe erzeugt werden, um ein Signal mit der Energieinformation des charakteristischen Röntgenstrahls und des gestreuten Röntgenstrahls auszugeben; einen Analysator zum Analysieren des Signals; einen Probentisch, auf dem die Probe anzuordnen ist; einen Antriebsmechanismus, der die Probe auf dem Probentisch und die Strahlungsquelle sowie den Röntgenstrahlungsdetektor relativ zueinander bewegen kann; ein Gehäuse, das zumindest die Strahlungsquelle, den Probentisch und den Antriebsmechanismus aufnimmt; eine Tür zum Öffnen und Schließen einer Öffnung zum Einbringen und Entnehmen der Probe in das und aus dem Gehäuse; einen Höhenmessmechanismus, der die Höhe der Probe im Bestrahlungspunkt messen kann; eine Steuereinheit des Antriebsmechanismus zum Starten des Antriebsmechanismus auf Basis der gemessenen Höhe im Bestrahlungspunkt, um den Abstand zwischen der Probe und der Bestrahlungsquelle sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor einzustellen; eine Lasereinheit zum Bestrahlen des Bestrahlungspunktes mit einem Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Lichtes; eine Tür-Offen/Geschlossen-Detektoreinheit zum Erkennen des offenen bzw. geschlossenen Zustands der Tür; eine Laser-Startsteuereinheit zum Starten der Lasereinheit, damit sie den sichtbaren Laserstrahl emittiert, wenn die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür offen ist, und zum Abschalten der Lasereinheit, wenn die Tür-Offen/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür geschlossen ist; und eine Startsteuereinheit für den Höhenmessmechanismus zum Starten des Höhenmessmechanismus, um die Höhe des Bestrahlungspunktes zu messen, wenn die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür offen ist.
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Dadurch wird bei offener Tür und auf dem Probentisch angeordneter Probe der Laserstrahl im Bereich des sichtbaren Lichtes abgestrahlt und somit kann der Bestrahlungspunkt mit bloßem Auge als Laserfleck erkannt werden, so dass die Positionierung der Probe vereinfacht wird. Da ferner die Bestrahlung mit dem sichtbaren Laserstrahl nach der Positionierung der Probe beendet wird, gelangt der helle Fleck des sichtbaren Laserstrahls nicht in die Augen des Bedieners, wenn die Probe nach der Positionierung betrachtet wird. Die Betrachtung wird somit nicht gestört oder die Augen des Bedieners ermüden nicht.
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Die Lasereinheit kann auch als der Höhenmessmechanismus fungieren.
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Auf diese Weise können durch Verwenden des emittierten Laserstrahls zum Messen der Höhe im Bestrahlungspunkt Höheninformationen gleichzeitig mit der Bestrahlung des Laserflecks zur Positionierung erhalten werden. Es ist deshalb nicht erforderlich, den Abstand zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle manuell einzustellen, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird. Da außerdem die Bestrahlung des Laserflecks und die Messung der Höheninformation durch eine einzige Lasereinheit erfolgen, kann die Vorrichtung kompakt und von einfachem Aufbau sein und der Einstellbereich für den Abstand zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle kann erweitert werden.
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Die Laser-Startsteuereinheit kann die Lasereinheit zum Messen der Höhe im Bestrahlungspunkt mit dem Laserstrahl im Bereich des sichtbaren Lichtes starten, wenn die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür geschlossen ist, und wenn erkannt wird, dass der Antriebsmechanismus gestartet worden ist, und die Lasereinheit stoppen, wenn erkannt wird, dass der Antriebsmechanismus abgeschaltet worden ist.
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Wenn sich bei diesem Aufbau die Probe in mindestens einer der X-, Y- und Z-Richtung bewegt, wird der Abstand zwischen der Probe und der Strahlungsquelle sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor neu eingestellt. Wenn der Abstand oder der Brennfleck um nur eine geringe Änderung des Bestrahlungspunktes variiert, wenn die Probe bewegt wird, wie z. B. im Fall einer Probe mit einer unregelmäßigen Oberfläche, wird deshalb der Abstand oder der Brennfleck automatisch eingestellt, so dass die Röntgenanalyse exakt ausgeführt wird.
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Die Lasereinheit kann eine erste Lasereinheit zum Emittieren des Laserstrahls im sichtbaren Bereich des Lichtes und eine zweite Lasereinheit zum Emittieren eines Laserstrahls im unsichtbaren Bereich des Lichtes ohne den sichtbaren Laserstrahl enthalten, wobei die zweite Lasereinheit auch als der Höhenmessmechanismus fungieren kann, und die Laser-Startsteuereinheit kann die erste Lasereinheit starten, damit sie den sichtbaren Laserstrahl emittiert, wenn die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür offen ist, und die erste Lasereinheit abschalten, wenn die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit erkennt, dass die Tür geschlossen ist.
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Wenn bei diesem Aufbau die Tür geöffnet ist, wird der Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Lichtes emittiert, und somit kann der Bestrahlungspunkt als ein Laserfleck mit bloßem Auge betrachtet werden, so dass die Positionierung der Probe vereinfacht werden kann. Wenn andererseits die Tür geschlossen ist, um die Probe nach der Positionierung zu betrachten, dient der unsichtbare Laserstrahl, der vom Bediener nicht wahrgenommen wird, zur Höhenmessung. Die Höhe kann also gemessen werden, ohne die Betrachtung zu stören und die Augen des Bedieners zu ermüden.
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Die Antriebsmechanismus-Steuereinheit kann den Antriebsmechanismus stoppen, wenn die Höhe im Bestrahlungspunkt einen vorgegebenen Schwellenwert oder oder einen kleineren Wert erreicht.
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Wenn bei diesem Aufbau der Bestrahlungspunkt (nämlich die Oberfläche der Probe) einer Komponente des Röntgenfluoreszenzanalysators (Strahlungsquelle, Röntgenstrahlungsdetektor oder dgl.) zu nahe kommt, wird die Bewegung der Probe angehalten. Deshalb ist es möglich, eine Fehlfunktion zu vermeiden, da die Probe keine Komponente des Röntgenfluoreszenzanalysators berührt oder damit zusammenstößt.
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Es wird bevorzugt, dass die optische Achse der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung koaxial mit der optischen Achse der Lasereinheit verläuft und dass die Strahlung und der Laserstrahls im sichtbaren Bereich des Lichtes, der von der Lasereinheit emittiert wird, die Probe bestrahlen.
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Selbst wenn sich bei diesem Aufbau die Bestrahlungsposition der Strahlung aus einer Standardposition auf die Höhe im Bestrahlungspunkt verschiebt, ändert sich die optische Achse der Lasereinheit nicht. Deshalb kann der Laserfleck für die Positionierung im Bestrahlungspunkt genau bestrahlt werden.
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Vorzugsweise enthält der Röntgenfluoreszenzanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin: ein Auflichtsystem zum Betrachten der Probe; einen Brennfleck-Verschiebemechanismus zum Verschieben des Brennflecks des Auflichtsystems; und eine Brennflecksteuereinheit des Auflichtsystems zum Starten des Brennfleck-Verschiebemechanismus auf Basis der vom Höhenmessmechanismus gemessenen Höhe im Bestrahlungspunkt, um die Brennfleckposition des Auflichtsystems einzustellen.
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Bei diesem Aufbau kann eine Änderung der Brennfleckposition des Auflichtsystems aufgrund der Bewegung der Probe automatisch auf Basis der Höhe im Bestrahlungspunkt eingestellt werden. Der Bediener braucht deshalb die Brennfleckeinstellung des Auflichtsystems nicht manuell auszuführen, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird.
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Es wird bevorzugt, dass eine optische Achse der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung, eine optische Achse des Auflichtsystems und eine optische Achse der Lasereinheit koaxial miteinander verlaufen und dass die Strahlung und der von der Lasereinheit emittierte Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Lichtes die Probe bestrahlen.
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Selbst wenn sich bei diesem Aufbau die Bestrahlungsposition der Strahlung aus einer Standardposition zur Höhe im Bestrahlungspunkt verschiebt, ändert sich die optische Achse der Lasereinheit nicht. Deshalb kann der Laserfleck für die Positionierung genau im Bestrahlungspunkt bestrahlt werden. Selbst dann, wenn sich außerdem die Bestrahlungsposition der Bestrahlung aus der Standardposition zur Höhe im Bestrahlungspunkt, ändert sich die optische Achse des Auflichtsystems nicht. Deshalb kann die Probe gut betrachtet werden.
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Der Röntgenfluoreszenzanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner enthalten: einen Spiegel zum Einstellen der optischen Achse der Lasereinheit koaxial mit der optischen Achse der Strahlung; und einen Strahlteiler zum Einstellen der optischen Achse der Strahlung, der optischen Achse der Lasereinheit und der optischen Achse des Auflichtsystems koaxial miteinander.
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Bei diesem Aufbau kann der Röntgenfluoreszenzanalysator kompakt und einfach sein.
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Der Höhenmessmechanismus kann die Höhe im Bestrahlungspunkt in einen Zustand messen, in dem sich die Probe auf dem Probentisch befindet.
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Bei diesem Aufbau kann die Höhe im Bestrahlungspunkt in dem Zustand gemessen werden, in dem sich die Probe auf dem Probentisch befindet. Deshalb kann ein Versatz aus einer aktuellen Bestrahlungsposition der Strahlung vermieden werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Detektionsverfahren der Röntgenfluoreszenzanalyse bereitgestellt, das in einem Röntgenfluoreszenzanalysator angewendet wird, mit: einem Probentisch auf dem eine Probe anzuordnen ist; einem Antriebsmechanismus, der die Probe auf dem Probentisch und eine Strahlungsquelle sowie einen Röntgenstrahlungsdetektor relativ bewegen kann; einem Gehäuse, das mindestens die Strahlungsquelle, den Probentisch und den Antriebsmechanismus aufnimmt; und einer Tür, mit der eine Öffnung zum Einbringen und Entnehmen der Probe in das und aus dem Gehäuse geöffnet und geschlossen wird, um einen Bestrahlungspunkt auf der Probe mit Strahlung Strahlungsquelle zu bestrahlen, um einen charakterischen und einen gestreuten Röntgenstrahl zu erkennen, die von der Probe erzeugt werden, wobei der Röntgenstrahlungsdetektor zum Ausgeben eines Signals, das Energieinformationen des charakterischen und des gestreuten Röntgenstrahls enthält, und zum Analysieren des Signals eingerichtet ist, und wobei das Detektionsverfahren der Röntgenfluoreszenzanalyse enthält: einen Schritt zum Steuern des Laser-Starts, um einen Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Lichtes zu emittieren, wenn erkannt wird, dass die Tür geöffnet ist, und zum Stoppen der Emission des sichtbaren Laserstrahls, wenn erkannt wird, dass die Tür geschlossen ist; einen Schritt zum Messen der Höhe im Bestrahlungspunktes, um die Höhe im Bestrahlungspunkt zu messen, wenn erkannt wird, dass die Tür geöffnet ist; und einen Schritt zum Steuern des Starts des Antriebsmechanismus zum Starten des Antriebsmechanismus auf Basis der gemessenen Höhe im Bestrahlungspunkt, um den Abstand zwischen der Probe und der Strahlungsquelle sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor einzustellen.
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Das Detektionsverfahren der Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Schritt zur Brennfleckeinstellung des Auflichtsystems enthalten, um die Brennfleckposition eines Auflichtsystems zum Betrachten der Probe auf Basis der gemessenen Höhe im Bestrahlungspunkt einzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Arbeitseffizienz bei der Röntgenfluoreszenzanalyse hervorragend und die Probe kann zuverlässig gemessen werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Röntgenfluoreszenzanalysators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Strahlungsquelle, eines Auflichtsystems und einer Lasereinheit;
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3 ein Diagramm, das darstellt, wie eine Probe, die Strahlungsquelle und ein Röntgenstrahlungsdetektor relativ bewegt werden;
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4 ein Diagramm, das darstellt, wie eine Brennfleckposition des Auflichtsystems eingestellt wird;
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5 ein Flussdiagramm zur Positionierung und Abstandsmessung durch einen Steuerrechner;
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6 ein Blockdiagramm einer Logikstruktur einer Steuerplatine, die Start und Stopp der Lasereinheit steuert;
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7 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Röntgenfluoreszenzanalysators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ein Flussdiagramm zur Positionierung und Abstandsmessung durch einen Steuerrechner bei der zweiten Ausführungsform; und
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9 ein Blockdiagramm einer Logikstruktur der Steuerplatine, die Start und Stopp der ersten und zweiten Lasereinheit bei der zweiten Ausführungsform steuert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen, auf die in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, ist jede Komponente in geeignet geändertem Maßstab zur Verdeutlichung dargestellt.
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1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Röntgenfluoreszenzanalysators 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Röntgenfluoreszenzanalysator 100 ist z. B. ein energiedispersiver Röntgenfluoreszenzanalysator, der einen Probentisch 1, auf dem eine Probe S angeordnet ist, eine Röntgenröhre (Strahlungsquelle) 2, einen Röntgenstrahlungsdetektor 3, einen Analysator 4, ein Auflichtsystem 5, eine Brennfleck-Verschiebemechanismus 6, eine Lasereinheit 7, einen Messkopf-Antriebsmechanismus 8 und einen Steuerrechner 9 (entsprechend der ”Steuereinheit für den Antriebsmechanismus”, der ”Laser-Startsteuereinheit”, der ”Startsteuereinheit für den Höhenmessmechanismus” und der ”Brennflecksteuereinheit für das Auflichtsystem” in den Ansprüchen) enthält.
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Außerdem hat jede Komponente des Röntgenfluoreszenzanalysators 100 (mit Ausnahme des Steuerrechners 9) eine Konstruktion, die eine Röntgenstrahlen-Leckage aus der Vorrichtung nach außen verhindert. Ferner ist ein Gehäuse 10 mit einer Öffnung 10a vorgesehen, so dass die Probe S durch die Öffnung 10a in das Gehäuse 10 eingebracht und daraus entnommen werden kann. Die Öffnung 10a ist mit einer Tür 20 versehen, die die Öffnung 10a öffnet und schließt. Der offene oder geschlossene Zustand der Tür 20 wird von einer Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit 21 erkannt, die aus einem Tür-Offen-/Geschlossen-Sensor und dgl. gebildet ist. Die Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit 21 ist mit dem Steuerrechner 9 verbunden und die Detektionsinformationen der Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit 21 werden an den Steuerrechner 9 geschickt. Als der Tür-Offen-/Geschlossen-Sensor kann ein Photomikrosensor verwendet werden. Außerdem ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, einen Aufbau vorzusehen, bei dem das Innere des Röntgenfluoreszenzanalysators 100 dekomprimiert werden kann, oder einen Aufbau ohne Druckanpassung. Die Röntgenröhre 2 ist über dem Probentisch 1 angeordnet und bestrahlt einen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S mit einem primären Röntgenstrahl (Strahlung) X1. Die Röntgenröhre 2 emittiert z. B. als einen primären Röntgenstrahl X1 einen Röntgenstrahl, der aufgrund der Tatsache erzeugt wird, dass durch ein Filament (positive Elektrode) der Röhre erzeugte Thermoelektronen von einer zwischen dem Filament (positive Elektrode) und einem Ziel (negative Elektrode) angelegten Spannung beschleunigt werden, so dass sie aus einem Fenster einer Berylliumfolie oder dgl. gegen das Ziel aus W (Wolfram), Mo (Molybdän), Cr (Chrom) oder dgl. prallen.
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Der Röntgenstrahlungsdetektor 3 ist über dem Probentisch 1 und im Abstand zur Röntgenröhre 2 angeordnet. Der Röntgenstrahlungsdetektor 3 erkennt einen charakterischen und einen gestreuten Röntgenstrahl, die von der Probe S erzeugt werden, und gibt ein Signal aus, das Energieinformationen des charakterischen und des gestreuten Röntgenstrahls enthält. Der Röntgenstrahlungsdetektor 3 enthält z. B. ein Halbleiter-Detektionselement (z. B. Si (Silizium), bei dem es sich um eine Diode mit Stiftstruktur handelt) (nicht dargestellt), die an einem Einfallfenster des Röntgenstrahls angeordnet ist; wenn ein Röntgenphoton eintritt, wird ein Stromimpuls entsprechend des einen Röntgenphotons erzeugt. Der momentane Stromwert des Stromimpulses ist proportional zur Energie des einfallenden charakterischen Röntgenstrahls. Ferner ist der Röntgenstrahlungsdetektor 3 so eingestellt, dass er den im Halbleiter-Detektionselement erzeugten Stromimpuls in einen Spannungsimpuls wandelt, den Spannungsimpuls verstärkt und als ein Signal ausgibt.
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Der Analysator 4 ist mit dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 verbunden und analysiert das oben genannte Signal. Der Analysator 4 ist z. B. ein Impulshöhenanalysator (Mehrkanalanalysator), um die Impulshöhe des Spannungsimpulses aus dem Signal zur Erzeugung eines Energiespektrums zu erhalten.
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Das Auflichtsystem 5 ist ein optisches System mit einem optischen Mikroskop und dgl., das ein Bild der Probe S, die von einem Beleuchtungsmittel wie einer Glühlampe (nicht dargestellt) beleuchtet wird, als Bilddaten anzeigen kann. Das Auflichtsystem 5 ist über dem Probentisch 1 und im Abstand zur Röntgenröhre 2 angeordnet. Das Auflichtsystem 5 besteht z. B. aus einem Spiegel 5a, einem Strahlteiler 5b, einem optischen Mikroskop und einer Auflichtkamera, die ein vergrößertes Bild der Probe S über den Strahlteiler 5b erfassen und aufnehmen kann. Ferner wird das Bildlicht der Probe S entlang der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 gesendet und vom Strahlteiler 5b in seitlicher Richtung und weiter durch den Spiegel 5a nach oben reflektiert, so dass es von unten in das optische Mikroskop und die Auflichtkamera eintritt.
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Der Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 bewegt das Auflichtsystem 5 in Richtung der optischen Achse, um die Brennfleckposition zu verschieben. Die Bewegung des Auflichtsystems 5 durch Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 kann mittels eines Aktors, wie einer Kugelspindel oder eines Riemens, erfolgen, der mit dem Auflichtsystem 5 und dem Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 verbunden oder in diese integriert ist, und durch den Antrieb eines Schrittmotors oder dgl.
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Die Lasereinheit 7 ist über dem Probentisch 1 und unter der Röntgenröhre 2 sowie im Abstand zur Röntgenröhre 2 angeordnet. Die Lasereinheit 7 kann einen Laserstrahl im sichtbaren Bereich des Lichtes in seitlicher Richtung emittieren, um eine Probenhöhe T in jedem beliebigen Bestrahlungspunkt P1 auf der Probe S zu messen. Wie in 2 dargestellt enthält die Lasereinheit 7 z. B. einen Licht emittierenden Abschnitt 7a, der aus einem Halbleiter-Laserelement besteht, einen Licht empfangenden Abschnitt 7b, der aus einem CCD besteht, einen optischen positionsempfindlichen Detektor (position sensitive detector; PSD) oder einen linearen Bildsensor und eine Lichtprojektionslinse und eine Lichtempfangslinse (nicht dargestellt). Als Lasereinheit 7 kann ein reflektierender Sensortyp verwendet werden, der mittels Triangulation (triangulationsbasierter Laserversatzsensor) arbeitet. Der Laserversatzsensor ist auf dem Markt verfügbar. Es sei darauf hingewiesen, dass mit ”sichtbarem” Licht Licht mit einer Wellenlänge gemäß Definition der JIS-28120 gemeint ist, bei der die untere Wellenlängengrenze 360 bis 400 nm und die obere Wellenlängengrenze 760 bis 830 nm beträgt.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist hier die optische Achse des Auflichtsystems 5 so eingestellt, dass das Licht vom Spiegel 5a reflektiert wird und der Strahlteiler 5b koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 verläuft. Analog ist die optische Achse eines primären Laserstrahls L1 so eingestellt, dass das Licht von einem Spiegel 5c nach unten koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 reflektiert wird. Mit anderen Worten, der Strahlteiler 5b und der Spiegel 5c sind auf der optischen Achse des primären Laserstrahls L1 angeordnet, so dass die optische Achse des primären Laserstrahls L1 und die optische Achse des Auflichtsystems 5 koaxial zur optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 werden. Es ist zu beachten, dass der Strahlteiler 5b und der Spiegel 5c beweglich sind und aus dem Weg (optische Achse) des primären Röntgenstrahls X1 herausbewegt werden können, während die Analyse durch den Röntgenstrahl ausgeführt wird.
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Auf diese Weise wird der Bestrahlungspunkt P1 mit dem primären Laserstrahl L1 bestrahlt. Wenn ferner der Bestrahlungspunkt P1 mit dem primären Laserstrahl L1 bestrahlt wird, wird ein sekundärer Laserstrahl L2 erzeugt, der zum Licht empfangenden Abschnitt 7b zurückkehrt. Deshalb können durch Erkennen eines Abtastzustands des sekundären Laserstrahls L2 Abstandsinformationen (Höhe T der Probe S vom Probentisch 1 aus) erhalten werden, die an den Steuerrechner 9 geschickt werden. Es ist zu beachten, dass die optische Achse des sekundären Laserstrahls L2 gegenüber der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 versetzt ist, so dass das Licht in den Licht empfangenden Abschnitt 7b eintritt, ohne den Strahlteiler 5b zu passieren, damit die Laserinstensität des von der Probe S zurückkommenden sekundären Laserstrahls L2 nicht gedämpft wird.
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Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform der Probentisch 1 ein XY-Tisch ist, der waagrecht in zweidimensionaler Richtung in dem Zustand beweglich ist, in dem sich die Probe S auf dem Probentisch 1 befindet. Andererseits wird eine relative Bewegung der Probe S in Höhenrichtung (Z-Richtung) durch den Antriebsmechanismus 8 des Messkopfes ausgeführt. Mit anderen Worten, die Röntgenröhre 2, der Röntgenstrahlungsdetektor 3, der Analysator 4, das Auflichtsystem 5, der Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 und die Lasereinheit 7 sind integral in einem Messkopf 11 eingebaut und der Antriebsmechanismus 8 des Messkopfes kann sich durch den Messkopf 11 in der Ausbreitungsrichtung des primären Röntgenstrahls X1 (Höhenrichtung (Z-Richtung)) bewegen. Wenn der Messkopf 11 vorwärts und rückwärts in Z-Richtung relativ zum Probentisch 1 bewegt wird, wird deshalb der Abstand zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 eingestellt. Die Bewegung des Probentisches 1 und die Bewegung des Messkopfes 11 durch den Messkopf-Antriebsmechanismus 8 kann mittels eines Aktors, wie einer Kugelspindel oder eines Riemens, erfolgen, der damit verbunden oder darin integriert ist, und durch den Antrieb eines Schrittmotors oder dgl. Der Probentisch 1 und der Messkopf-Antriebsmechanismus 8 entsprechen dem ”Antriebsmechanismus” in den Ansprüchen.
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Der Steuerrechner 9 enthält eine Steuerhaupteinheit 9a, die die Intensität des Röntgenstrahls entsprechend einem specifischen Element aus einem Energiespektrum bestimmt, das vom Analysator 4 geschickt wird, eine Anzeigeeinheit 9b, die das Analyseergebnis auf Basis der Intensität des Röntgenstrahls anzeigt, und einen Bedienungsabschnitt 9c zur Eingabe verschiedener Anweisungen wie der Position des Bestrahlungspunktes P1 oder der Bedingungen für die Analyse. Außerdem hat die Steuerhaupteinheit 9a auch die Funktion der Kommunikationssteuerung mit dem Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 und dem Messkopf-Antriebsmechanismus 8. Die Steuerhaupteinheit 9a enthält eine CPU, einen ROM, einen RAM, ein Aufzeichnungsmedium wie eine Festplatte, die hinreichend bekannt sind, sowie eine Steuerplatine 9d zum Starten und Stoppen der Lasereinheit 7.
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Der Steuerrechner 9 stellt außerdem den Abstand zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 ein, wie in 3 dargestellt ist. Zunächst erhält der Steuerrechner 9 Informationen zur Höhe T von der Lasereinheit 7. Wenn ferner die Höhe T kleiner ist als die Höhe einer Standard-Bestrahlungsposition P2 des primären Röntgenstrahls X1, startet der Steuerrechner 9 den Messkopf-Antriebsmechanismus 8, um die Abstandsdifferenz D zwischen T und P2 aufzuheben. Damit wird der Bestrahlungspunkt P1 auf P2 ausgerichtet.
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Die Standard-Bestrahlungsposition P2 ist hier ein Schnittpunkt der Bestrahlungsachse des primären Röntgenstrahls X1 von der Röntgenröhre 2 und der Richtung des Röntgenstrahlungsdetektors 3 (bei maximaler Empfindlichkeit). Ferner wird die Standard-Bestrahlungsposition P2 (ihre Höhe) im Voraus im Steuerrechner 9 gespeichert.
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Des Weiteren stellt der Steuerrechner 9 gleichzeitig auch die Brennfleckposition des Auflichtsystems 5 auf Basis der von der Lasereinheit 7 erhaltenen Höhe T ein wie in 4 dargestellt. Mit anderen Worten, der Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 wird zum Einstellen der Brennfleckposition des Auflichtsystems 5 gestartet, um die oben genannte Abstandsdifferenz D aufzuheben. Auf diese Weise braucht der Bediener die Brennfleckposition des Auflichtsystems 5 zum Betrachten der Probe S nicht manuell einzustellen. Die Startsteuerung des Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 durch den Steuerrechner 9 kann z. B. durch Bestimmen einer Position ausgeführt werden, in der ein Bildkontrast des Auflichtsystems 5 als die Brennfleckposition das Maximum wird.
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Es ist zu beachten, dass der Steuerrechner 9 die Standard-Bestrahlungsposition P2 im Voraus auch als eine Ausgangsposition (nicht dargestellt) des Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 speichert und die Höhe T auf Basis einer Verschiebung des Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 aus der Ausgangsposition bestimmen kann, während das Auflichtsystem 5 auch als Abstandsmessmittel fungieren kann. Die Verschiebung des Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 kann durch die Berechnung beispielsweise der Anzahl der Eingangsimpulse des Antriebs-Schrittmotors oder die Anzahl der Ausgangsimpulse eines Codierers bestimmt werden. Ferner ist der Steuerrechner 9 dazu eingerichtet, einen Parameter wie den Bestrahlungsabstand des Röntgenstrahls gemäß der Differenz D, die aus der vom Auflichtsystem 5 als das Abstandsmessmittel bestimmten Höhe T berechnet wird, zu korrigieren, der zur quantitativen Berechnung im Steuerrechner 9 verwendet wird.
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Es ist zu beachten, dass der Brennfleck-Verschiebemechanismus 6 und der Messkopf-Antriebsmechanismus 8 vom Steuerrechner 9 gleichzeitig oder unabhängig voneinander gesteuert werden können.
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Im Folgenden wird die Röntgenstrahlanalyse mittels des Röntgenfluoreszenzanalysators 100 anhand von 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das die vom Steuerrechner 9 ausgeführte Steuerung (Flussdiagramm zur Positionierung und Abstandsmessung) darstellt.
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Zunächst erhält der Steuerrechner 9 Detektionsinformationen von der Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit 21 und bestimmt, ob die Tür 20 offen ist (Schritt S1). Wenn die Tür 20 offen ist, bedeutet dies, dass der Bediener eine neue Probe S auf den Probentisch 1 legt. Deshalb wird die Bestimmung in Schritt S1 mit ”Ja” beantwortet, der Steuerrechner 9 startet die Lasereinheit 7, so dass der Bestrahlungspunkt P1 mit dem sichtbaren Laserstrahl bestrahlt wird (Schritt S3). Die Lasereinheit 7 empfängt den sekundären Laserstrahl L2, der vom Bestrahlungspunkt P1 erzeugt wird, erhält Abstandsinformationen (Höhe T der Probe S ab dem Probentisch 1) und sendet die Informationen an den Steuerrechner 9.
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Der Steuerrechner 9 berechnet die Differenz D auf Basis der erhaltenen Information zur Höhe T im Bestrahlungspunkt P1, und startet den Messkopf-Antriebsmechanismus 8, so dass die Differenz D aufgehoben wird (Schritt S5). Auf diese Weise wird der Bestrahlungspunkt P1 auf P2 ausgerichtet und der Abstand zwischen der Probe S und der Strahlungsquelle 2 eingestellt. Gleichzeitig startet der Steuerrechner 9 den Brennfleck-Verschiebemechanismus 6, so dass die Differenz D aufgehoben wird, und stellt den Brennfleck des Auflichtsystems 5 ein (Schritt S5). Nach Abschluss von Schritt S5 geht der Prozessfluss zu Schritt S1 zurück.
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Wenn danach die Tür 20 geschlossen ist, bedeutet dies, dass die Anordnung der Probe S auf dem Probentisch 1 abgeschlossen ist und der Bediener die Oberfläche der Probe S durch das Auflichtsystem 5 betrachtet, um den Punkt der Röntgenanalyse zu kontrollieren. Wenn der Laserstrahl im Bereich des sichtbaren Lichtes in dieser Zeitspanne emittiert wird, bildet der Laserstrahl einen hellen Fleck und stört die Betrachtung oder ermüdet die Augen des Bedieners. Wenn deshalb die Bestimmung in Schritt S1 mit ”Nein” beantwortet wird, stoppt der Steuerrechner 9 die Lasereinheit 7, so dass die Abstrahlung des sichtbaren Laserstrahls abgeschaltet wird (Schritt S7).
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Danach bestimmt der Steuerrechner 9, ob sich die Probe S in mindestens einer der X-, Y- oder Z-Richtung bewegt hat oder nicht (Schritt S9). Wenn sich die Probe S in mindestens einer der X-, Y- oder Z-Richtung bewegt hat, bedeutet dies, dass der Bediener den Punkt der Röntgenstrahlanalye während der Betrachtung der Oberfläche der Probe S durch das Auflichtsystem 5 bewegt hat. Es ist deshalb erforderlich, den Abstand und den Brennfleck, die in den obigen Schritten S3 und S5 eingestellt wurde, neu einzustellen. Wenn die Bestimmung in Schritt S9 mit ”Ja” beantwortet wird, geht deshalb der Prozessfluss zu Schritt S3 zurück, in dem der Steuerrechner 9 den Abstand und den Brennfleck neu einstellt. Es ist zu beachten, dass bestimmt werden kann, ob die Probe S durch den Aktorantrieb, wie einen Schrittmotor, zum Starten des Probentisches 1 und Messkopf-Antriebsmechanismus 8 bewegt worden ist oder nicht.
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Wenn die Probe S nach dem Schließen der Tür 20 bewegt wird, betrachtet der Bediener die Oberfläche der Probe S, wobei er den hellen Fleck des sichtbaren Laserstrahls sieht. Im Vergleich zu dem Fall jedoch, in dem die Tür 20 erstmals zum Einbringen der Probe S auf den Probentisch 1 geöffnet wird, ist der Bewegungsbetrag der Probe S gering. Deshalb ist die Zeitspanne, in der der sichtbare Laserstrahl zu sehen ist, kurz und der Bediener wird kaum beeinflusst.
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Wenn dagegen die Bestimmung in Schritt S9 mit ”Nein” beantwortet wird, bedeutet dies, dass ein neuer Punkt der Röntgenstrahlanalyse festgelegt worden ist. Deshalb wird der Prozess beendet, wenn der Bediener die Anweisung ”Ende der Positionierung” über den Bedienungsabschnitt 9c gibt (”Ja” in Schritt S11). Wenn die Bestimmung in Schritt S11 mit ”Nein” beantwortet wird, bedeutet dies, dass die Positionierung nicht abgeschlossen ist, und der Prozessfluss geht zu Schritt S1 zurück.
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Wie oben beschrieben ist der Prozessfluss für die Positionierung und Abstandsmessung beendet und die Röntgenstrahlanalyse kann ausgeführt werden. Die Röntgenstrahlanalyse selbst ist eine bekannte Technik. Zuerst emittiert die Röntgenröhre 2 den primären Röntgenstrahl X1 zur Probe S, und der erzeugte charakterische Röntgenstrahl und der gestreute Röntgenstrahl werden vom Röntgenstrahlungsdetektor 3 erkannt. Der Röntgenstrahlungsdetektor 3, der den Röntgenstrahl erkannt hat, sendet das Signal an den Analysator 4. Der Analysator 4 extrahiert das Energiespektrum aus dem Signal und gibt es an den Steuerrechner 9 aus. Die Steuerhaupteinheit 9a bestimmt die Intensität des Röntgenstrahls entsprechend einem spezifischen Element aus dem vom Analysator 4 empfangenen Energiespektrum, und das Resultat der Analyse wird auf der Anzeigeeinheit 9b angezeigt.
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6 ist ein Blockdiagramm der Logikstruktur der Steuerplatine 9d, die Start und Stopp der Lasereinheit 7 steuert. Die Steuerplatine 9d enthält drei Transistoren 91 bis 93, von denen jeder aus einer OR-Schaltung besteht. Die Ausgaben der Transistoren 91 und 92 werden an den Transistor 93 geliefert. Der Transistor 91 erhält eine Eingabe, deren Wert ”1” dem offenen Zustand der Tür 20 entspricht, und einen Eingabe, deren Wert ”1” dem Zustand entspricht, in dem eine Bewegung (Verschiebung) der Probe S in der X-Richtung erfolgt ist. Außerdem erhält der Transistor 92 Eingaben, deren Wert ”1” dem Zustand entspricht, in dem eine Bewegung (Verschiebung) der Probe S in der Y- bzw. in der Z-Richtung erfolgt ist.
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Wenn die Tür 20 geöffnet und sich die Probe S in mindestens einer der X-, Y- und Z-Richtung bewegt hat, gibt deshalb der Transistor 93 das Signal (”1”) zum Starten der Lasereinheit 7 aus.
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Es sei darauf hingewiesen, dass Start und Stopp der Lasereinheit 7 mittels der oben genannten Steuerplatine 9d ausgeführt oder die jeweilige Bedingung durch Software bestimmt werden kann.
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Wie oben beschrieben wird beim Röntgenfluoreszenzanalysator gemäß dieser Ausführungsform der primäre Laserstrahl L1, d. h. sichtbares Licht, emittiert, wenn die Tür 20 offen und die Probe S auf dem Probentisch 1 im Gehäuse 10 angeordnet ist. Deshalb kann der Bestrahlungspunkt P1 als ein Laserfleck mit bloßem Auge erkannt werden und die Positionierung der Probe S wird erleichtert. Da ferner die Emission des primären Laserstrahls L1 nach der Positionierung der Probe S abgeschaltetet wird, gelangt der helle Fleck des sichtbaren Laserstrahls nicht in die Augen des Bedieners, wenn er die Probe nach der Positionierung betrachtet. Somit wird die Betrachtung nicht gestört oder die Augen des Bedieners ermüden nicht.
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Indem ferner der emittierte primäre Laserstrahl L1 zum Messen der Höhe T im Bestrahlungspunkt P1 dient, können Informationen über die Höhe T gleichzeitig mit der Bestrahlung des Laserflecks für die Positionierung erhalten werden. Somit braucht der Abstand zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle nicht manuell eingestellt zu werdenh und die Arbeiteffizienz wird verbessert. Da außerdem die Laserfleckbestrahlung und die Messung der Höhe T mittels einer einzigen Lasereinheit 7 ausgeführt werden, wird die Vorrichtung kompakt und einfach, und der Einstellbereich des Abstands zwischen der Probe und der Röntgenstrahlungsquelle wird erweitert (100 mm-Bereich).
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Indem außerdem gleichzeitig die Brennfleckposition des Auflichtsystems 5 auf Basis der erhaltenen Informationen über die Höhe T eingestellt wird, braucht der Bediener den Brennfleck des Auflichtsystems 5 nicht manuell einzustellen.
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Durch Messen der Höhe T mittels der Lasereinheit 7 kann die Höhe T der Probe S außerdem auf eine berührungslose Weise korrekt gemessen werden. Da ferner die Höhe T der Probe S in dem Zustand gemessen wird, in dem sich die Probe S auf dem Probentisch 1 befindet (Zustand für die Röntgenstrahlanalyse), kann der Abstand zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 während der Analyse genauer bestimmt werden.
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Wenn sich ferner die Probe S in mindestens einer der X-, Y- und Z-Richtung bewegt, können durch Neueinstellen des Abstands zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie des Röntgenstrahlungsdetektors 3 und des Brennflecks des Auflichtsystems 5 der Abstand und der Brennfleck automatisch eingestellt werden, so dass die Röntgenstrahlanalyse selbst dann genau ausgeführt werden kann, wenn sich der Abstand oder der Brennfleck ändern, wenn die Probe bewegt wird, um den Bestrahlungspunkt geringfügig zu verschieben, wie im Fall einer Probe mit einer unregelmäßigen Oberfläche.
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Es ist zu beachten, dass vorzugsweise der Steuerrechner (Steuereinheit des Antriebsmechanismus) 9 die Steuerung des Stoppens der Antriebsmechanismen 1 und 8 ausführt, wenn die Höhe T im Bestrahlungspunkt P1 einen vorgegebenen Schwellenwert oder einen kleineren Wert annimmt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Probe S mit einer Komponente, wie dem Auflichtsystem 5 oder der Röntgenröhre 2, in Kontakt kommt.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Probe S außerdem relativ bewegt, so dass die Differenz D aufgehoben und die Probe S mit dem primären Röntgenstrahl X1 in der Standard-Bestrahlungsposition P2 bestrahlt wird. Um die Röntgenstrahlanalyse einfacher (schneller) ausführen zu können, ist es auch möglich, nur die Berechnung der Differenz D ohne relative Bewegung der Probe S auszuführen. In diesem Fall wird die Probe S nicht relativ bewegt, sondern mit dem primären Röntgenstrahl X1 im Bestrahlungspunkt P1 (Höhe T) bestrahlt. Der Steuerrechner 9 korrigiert einen zur Berechnung der quantitativen Analyse verwendeten Parameter gemäß der Differenz D aus den Impulshöhendaten des vom Analysator 4 zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Energiespektrums und berechnet die Intensität des Röntgenstrahls mit dem korrigierten Wert entsprechend einem spezifischen Element. Es erübrigt sich festzustellen, dass die Brennfleckposition des Auflichtsystems 5 auf Basis der Differenz D justiert werden kann.
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Wenn hier die Bestrahlungsposition des primären Röntgenstrahls X1 aus der Standard-Bestrahlungsposition P2 auf die Höhe im Bestrahlungspunkt P1 geändert wird, ändern sich der Abstand zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Bestrahlungspunkt P1, der Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 und der Winkel zwischen der Richtung des Röntgenstrahlungsdetektors 3 (Dektektionsrichtung) und dem Bestrahlungspunkt P1. Dementsprechend ändern sich die Energiedichte und die Bestrahlungszone des primären Röntgenstrahls X1, der die Probe S bestrahlt. Insbesondere ändern sich die Intensitäten des fluoreszierenden Röntgenstrahls und des von der Probe S gestreuten Röntgenstrahls oder die Intensitäten des fluoreszierenden Röntgenstrahls des vom Röntgenstrahlungsdetektor 3 erkannten gestreuten Röntgenstrahls. Durch Korrigieren von Parametern, wie dem Abstand zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Bestrahlungspunkt P1, dem Abstand zwischen dem Bestrahlungspunkt P1 und dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 und dem Winkel zwischen der Richtung des Röntgenstrahlungsdetektors 3 und dem Bestrahlungspunkt P1 (im Folgenden auch als Korrekturparameter bezeichnet) kann deshalb die quantitative Analyse genau ausgeführt werden.
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Der Steuerrechner 9 kann außerdem die Höhe T in jedem Bestrahlungspunkt P1 speichern. Dabei können durch Bewegen des Probentisches 1, während der primäre Laserstrahl L1 die Probe S bestrahlt, Daten der Höhe T in zweidimensionaler Richtung der Probe S sowie die Höhenänderung in zweidimensionaler Richtung der Probe (unregelmäßige Form) erhalten werden.
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Nachfolgend wird ein Röntgenfluoreszenzanalysator 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Röntgenfluoreszenzanalysators 102 darstellt. Der Röntgenfluoreszenzanalysator 102 ist identisch mit dem Röntgenfluoreszenzanalysator 100 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass eine zweite Lasereinheit 7x zu den Komponenten des Röntgenfluoreszenzanalysators 100 hinzugefügt wird und dass der Steuerungsfluss (zur Positionierung und Abstandsmessung), der von einem Steuerrechner 9x ausgeführt wird, verschieden ist. Deshalb sind gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen oder Symbolen gekennzeichnet, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet werden kann. Um außerdem den Unterschied zur zweiten Lasereinheit 7x zu verdeutlichen, wird die Lasereinheit 7 als ”erste Lasereinheit 7” Die erste Lasereinheit 7 emittiert den Laserstrahl mit Licht im sichtbaren Bereich, während die zweite Lasereinheit 7x einen Laserstrahl im Bereich des unsichtbaren Lichtes emittiert. Unsichtbares Licht bedeutet Licht mit einer Wellenlänge außerhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Die zweite Lasereinheit 7x kann den gleichen Aufbau wie die erste Lasereinheit 7 haben (Laserversatzsensor und dgl.).
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In 7 ist die zweite Lasereinheit 7x über der Lasereinheit 7 und unter der Röntgenröhre 2 angeordnet. Die zweite Lasereinheit 7x kann den unsichtbaren Laserstrahl in seitlicher Richtung emittieren, und die optische Achse des unsichtbaren Laserstrahls ist so eingestellt, dass der unsichtbare Laserstrahl von einem Spiegel 5d nach unten reflektiert wird, so dass er koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls X1 verläuft. Mit anderen Worten, der Spiegel 5d ist auf der optischen Achse des primären Laserstrahls L1 angeordnet, so dass die optische Achse des unsichtbaren Laserstrahls koaxial mit der optischen Achse des primären Röntgenstrahls K1 wird. Der Spiegel 5d ist beweglich und kann aus dem Weg (optische Achse) des primären Röntgenstrahls X1 herausbewegt werden, während die Analyse durch den Röntgenstrahl ausgeführt wird.
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Wenn bei der zweiten Ausführungsform die Tür 20 offen und die Probe S auf dem Probentisch 1 angeordnet ist, emittiert die erste Lasereinheit 7 den sichtbaren Laserstrahl auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Der Bestrahlungspunkt P1 kann deshalb als Laserfleck mit bloßem Auge erkannt werden. Andererseits wird die zweite Lasereinheit 7x zur Neueinstellung des Abstands zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 dem Brennfleck des Auflichtsystems 5 verwendet, wenn sich die Probe S in mindestens einer der X-, Y- und Z-Richtung bewegt, nachdem die Tür 20 geschlossen worden ist. Mit anderen Worten, der oben genannte Abstand wird mittels des Laserstrahls im Bereich des unsichtbaren Lichtes gemessen, während der Bediener die Probe betrachtet. Deshalb können der Abstand und der Brennfleck neu eingestellt warden, wobei verhindert wird, dass der helle Fleck des sichtbaren Laserstrahls in die Augen des Bedieners gelangt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Messen des Abstands (Höhe T) durch die zweite Lasereinheit 7x das gleiche ist wie das oben bei der ersten Lasereinheit 7 beschriebene.
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8 zeigt den Steuerungsfluss (Fluss zur Positionierung und Abstandsmessung) des Steuerrechners 9x der zweiten Ausführungsform.
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Zunächst erhält der Steuerrechner 9x Detektionsinformationen von der Tür-Offen-/Geschlossen-Detektoreinheit 21 und bestimmt, ob die Tür 20 offen ist (Schritt S101). Wenn die Bestimmung in Schritt S101 mit ”Ja” beantwortet wird, startet der Steuerrechner 9x die erste Lasereinheit 7, so dass der Bestrahlungspunkt P1 mit dem sichtbaren Laserstrahl bestrahlt wird (Schritt S103). Die erste Lasereinheit 7 empfängt den sekundären Laserstrahl L2, der vom Bestrahlungspunkt P1 erzeugt wird und erhält Abstandsinformationen (Höhe T der Probe S ab dem Probentisch 1), die an den Steuerrechner 9x gesendet werden.
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Der Steuerrechner 9x berechnet die Differenz D auf Basis der erhaltenen Information zur Höhe T im Bestrahlungspunkt P1 und startet den Messkopf-Antriebsmechanismus 8, so dass die Differenz D aufgehoben wird (Schritt S105). Auf diese Weise wird der Bestrahlungspunkt P1 auf P2 ausgerichtet und der Abstand zwischen der Probe S und der Strahlungsquelle 2 eingestellt. Gleichzeitig startet der Steuerrechner 9x den Brennfleck-Verschiebemechanismus 6, so dass die Differenz D aufgehoben wird, und stellt den Brennfleck des Auflichtsystems 5 ein (Schritt S105), Nach Abschluss von Schritt S105 geht der Prozessfluss zu Schritt S101 zurück.
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Wenn die Bestimmung in Schritt S101 mit ”Nein” beantwortet wird, stoppt der Steuerrechner 9x die erste Lasereinheit 7 und die Abstrahlung des sichtbaren Laserstrahls (Schritt S107).
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Prozessfluss der Schritte S101 bis S107 der gleiche ist wie der der Schritte S1 bis S7 der ersten Ausführungsform.
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Danach bestimmt der Steuerrechner 9x, ob sich die Probe S in mindestens einer der X-, Y- oder Z-Richtung bewegt hat oder nicht (Schritt S109). Wenn die Bestimmung in Schritt S109 mit ”Ja” beantwortet wird, startet der Steuerrechner 9x die zweite Lasereinheit 7x, so dass der unsichtbare Laserstrahl einen neuen Bestrahlungspunkt P1 bestrahlt, nachdem die Probe S bewegt worden ist (Schritt S111). Die zweite Lasereinheit 7x empfängt den sekundären Laserstrahl L2 im Bereich des unsichtbaren Lichtes, der vom Bestrahlungspunkt P1 erzeugt wird, und erhält Informationen zum Abstand (Höhe T der Probe S ab dem Probentisch 1), die an den Steuerrechner 9x gesendet werden.
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Der Steuerrechner 9x berechnet die Differenz D auf Basis der erhaltenen Informationen über die Höhe T im Bestrahlungspunkt P1 und startet den Messkopf-Antriebsmechanismus 8, so dass die Differenz D aufgehoben wird (Schritt S105). Auf diese Weise wird der Bestrahlungspunkt P1 auf P2 ausgerichtet und der Abstand zwischen der Probe S und der Strahlungsquelle 2 wird neu eingestellt. Gleichzeitig startet der Steuerrechner 9x den Brennfleck-Verschiebemechanismus 6, um die Differenz D aufzuheben und den Brennfleck des Auflichtsystems 5 einzustellen (Schritt S105). Nach Abschluss von Schritt S105 geht der Prozessfluss zu Schritt S101 zurück.
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Wenn wie oben beschrieben die Bestimmung in Schritt S109 mit ”Ja” beantwortet wird, wird die zweite Lasereinheit 7x anstelle der ersten Lasereinheit 7 gestartet. Selbst wenn der Bediener den Punkt der Röntgenstrahlanalyse ändert, während er die Oberfläche der Probe S mittels des Auflichtsystems 5 betrachtet, wird kein heller Fleck durch den sichtbaren Laserstrahl erzeugt und damit eine Beeinflussung des Bedieners ausgeschlossen. Außerdem erfolgen die Neusteinstellungen des Abstands zwischen der Probe S und der Röntgenröhre 2 sowie dem Röntgenstrahlungsdetektor 3 und dem Brennfleck des Auflichtsystems 5 mittels des unsichtbaren Laserstrahls. Deshalb braucht der Bediener die Neueinstellungen ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform nicht manuell auszuführen.
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Wenn andererseits die Bestimmung in Schritt S109 mit ”Nein” beantwortet wird, bedeutet dies, dass ein neuer Punkt der Röntgenstrahlanalyse festgelegt worden ist. Deshalb gibt der Bediener die Anweisung ”Ende der Positionierung” über den Bedienungsabschnitt 9c gibt (”Ja” in Schritt S115) und beendet den Prozess. Wenn die Bestimmung in Schritt S115 mit ”Nein” beantwortet wird, bedeutet dies, dass die Positionierung nicht abgeschlossen ist, und der Prozessfluss geht zu Schritt S101 zurück.
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9 ist ein Blockdiagramm der Logikstruktur der Steuerplatine 9d, die Start und Stopp der ersten Lasereinheit 7 und der zweiten Lasereinheit 7x der zweiten Ausführungsform steuert. Die Steuerplatine 9d enthält zwei Transistoren 95 und 96, von denen jeder aus einer OR-Schaltung besteht, einen Transistor 97, der aus einer AND-Schaltung besteht, und eine Diode 98. Eine Ausgabe des Transistors 95 und eine Eingabe mit dem Wert ”1” entsprechend einem Zustand, in dem eine Bewegung (Verschiebung) der Probe S in der X-Richtung erfolgt ist, werden an den Transistor 96 geliefert. Außerdem werden Ausgaben des Transistors 96 und der Diode 98 an den Transistor 97 geliefert. Es ist zu beachten, dass die Diode 98 ein Element zum Invertieren der Signallogik ist.
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Die Eingabe mit dem Wert ”1” entsprechend dem offenen Zustand der Tür 20 wird direkt als Bedingung zum Ansteuern des EIN-/AUS-Signals der ersten Lasereinheit 7 verwendet und an die Diode 98 geschickt. Der Transistor 95 erhält Eingaben, deren Wert ”1” angibt, wo Bewegungen (Verschiebungen) der Probe S in der Y- bzw. in der Z-Richtung stattgefunden haben.
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Wenn die Tür 20 geöffnet ist, wird deshalb die erste Lasereinheit 7 gestartet (”1”). Wenn sich andererseits die Probe S in mindestens einer der X-, Y- und Z-Richtung bewegt hat und die Tür 20 geschlossen ist, gibt der Transistor 98 das Signal (”1”) zum Starten der zweiten Lasereinheit 7x aus.
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Es sei darauf hingewiesen, dass Start und Stopp der ersten Lasereinheit 7 und der zweiten Lasereinheit 7x mittels der oben genannten Steuerplatine 9d ausgeführt oder die jeweiligen Bedingungen durch Software bestimmt werden können.
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Es ist zu beachten, dass der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, die auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird beispielsweise der triangulationsbasierte Laserversatzsensor als die Lasereinheit verwendet, die als der Höhenmessmechanismus für die Probe S fungiert, aber es kann auch ein linearer Regressions-Laserversatzsensor verwendet werden. Im Fall des linearen Regressions-Laserversatzsensors wird der sekundäre Laserstrahl auf derselben Achse wie der primäre Laserstrahl zurückgeschickt. Deshalb kann die Spiegelfläche verkleinert und der Einstellmechanismus vereinfacht werden.
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Außerdem sind bei den obigen Ausführungsformen der Strahlteiler 5b und der Spiegel 5c beweglich und können aus dem Pfad des primären Röntgenstrahls Xq1 herausbewegt werden, während die Analyse ausgeführt wird, so dass der primäre Röntgenstrahl die Probe bestrahlen kann, ohne dass die Intensität gedämpft wird. Jedoch können in dem Fall, in dem ein Zustand der Probe in Echtzeit betrachtet wird, während der primäre Röntgenstrahl emittiert wird, die Positionen des Strahlteilers 5b und des Spiegel 5c fest sein. In diesem Fall sind die Dicken des Strahlteilers 5b und des Spiegels 5c so eingestellt, dass der primäre Röntgenstrahl den Strahlteiler 5b und den Spiegel 5c passiert, wobei er so wenig wie möglichl gedämpft wird. Auf diese Weise kann der Zustand der Probe in Echtzeit betrachtet werden, während der primäre Röntgenstrahl emittiert wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Lasereinheit vorzugsweise auch als der Höhenmessmechanismus verwendet wird, aber es kann auch ein Ultraschallsensor verwendet werden.
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Außerdem wird bei den obigen Ausführungsformen das Innere des Gehäuses für die Analyse dekomprimiert, aber für die Ausführung der Analyse muss kein Vakuum (bzw. dekomprimierter Zustand) vorgesehen werden.
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Ferner ist der Röntgenfluoreszenzanalysator gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen ein energiedispersiver Röntgenfluoreszenzanalysator, kann aber auch z. B. ein wellenlängendispersiver Röntgenfluoreszenzanalysator oder ein energiedispersives Elektronenrasterspektrometer (SEM-EDS) sein, das ein sekundäres Elektronenbild erfassen kann, indem ein Elektronenstrahl als zu bestrahlende Strahlung verwendet wird.
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Außerdem wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Halbleiterdetektor als der Röntgenstrahlungsdetektor verwendet, aber es kann ein Proportionalzähler verwendet werden und die vorliegende Erfindung kann für ein Fluoreszent-Röntgen-Dickenmessgerät angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 10-274518 [0004]
- JP 2006-329944 [0005, 0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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