DE102014202519A1

DE102014202519A1 - Röntgendatenverarbeitungsvorrichtung, Röntgendatenverarbeitungsverfahren und Röntgendatenverarbeitungsprogramm

Info

Publication number: DE102014202519A1
Application number: DE102014202519.2A
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Matsushita; Takuto Sakumura; Yasukazu NAKAYE
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2014-08-21
Also published as: CN103995013B; US20140236523A1; GB2511417A; CN103995013A; JP5914381B2; JP2014159973A; GB201400730D0; GB2511417B; US10209375B2

Abstract

Eine Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlen mehrfacher Wellenlängen ermittelt werden. Die Vorrichtung beinhaltet eine Verwaltungseinheit 210 zum Empfangen und Verwalten von Röntgendaten, die durch einen Detektor detektiert werden, eine Berechnungseinheit 230, die einen Detektionsbetrag von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten berechnet, die durch höherenergetische Röntgenstrahlen verursacht wird, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite erhalten werden, und den Niederenergieseitendaten, welche unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgendaten ermittelt werden, und eine Korrektureinheit 250 zum Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags. Die Vorrichtung kann ein Restbild einer Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite zurückbleibt, entfernen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Röntgendatenverarbeitungsvorrichtungen, Röntgendatenverarbeitungsverfahren und Röntgendatenverarbeitungsprogramme zum Verarbeiten der Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenwellen mehrerer Wellenlängen ermittelt werden.
Beschreibung verwandten Stands der Technik
In den letzten Jahren werden Techniken zum simultanen Messen von Diffraktionsröntgenwellen unter Verwendung von Röntgenquellen mehrerer Wellenlängen studiert (z.B. siehe Patentdokument 1). Das Wellenlängenunterscheidungs-Röntgendiffraktometer, das in Patentdokument 1 beschrieben wird, bestrahlt eine Probe mit charakteristischen Röntgenwellen verschiedener Wellenlängen, von Mo-Strahlung, Cu-Strahlung und dergleichen, die aus Röntgenstrahlungserzeugungsquellen erzeugt sind, und detektiert die charakteristischen, durch die Probe diffraktierten Röntgenwellen mit einem Röntgendetektor. Jedes Pixel dieses Röntgendetektors empfängt die Röntgenstrahlung und gibt ein Impulssignal entsprechend der Wellenlänge der Röntgenstrahlung aus, und eine Diskriminierungsschaltung unterscheidet das Ausgabesignal des Pixels für jede Wellenlänge der charakteristischen Röntgenstrahlung und gibt das resultierende Signal aus.
Andererseits ist bekannt, dass eine Ladungsteilung auftritt, wenn eine Röntgenwelle durch eine Mehrzahl von Pixeln detektiert wird. Das Röntgenteilen bezieht sich auf ein Phänomen, dass ein Schwanz auf einer niedrigeren Energieseite durch die erzeugten Ladungen erzeugt wird, der eine Mehrzahl von Pixeln überspannt. Konventioneller Weise, um den Effekt eines solchen Ladungsteilens zu minimieren, sind Versuche unternommen worden, das Ladungsteilen durch Verbessern der Hardwareseite zu eliminieren, wie etwa durch Verwendung eines Detektors mit einem Sensor, der mit einer Rille oder einem TSV (Durch-Siliziumoxidurchgang, Through Silica Via) versehen ist, oder durch Verwenden eines Detektors, der für jedes Einfallsereignis mit einer reduzierten Zählrate feststellt. ? In einer allgemeinen Methodologie wird das Ladungsteilen auf der Hardware-Seite entfernt, weil das Ladungsteilen die Messung einer ursprünglichen Röntgenwellenenergie unterbricht.
Darüber hinaus ist bei Verwendung eines Detektors, der keine Energiediskriminierungsfunktion aufweist und für Anwendungen des Empfangens mehrerer Wellenlängen ungeeignet ist, ein Verfahren vorgeschlagen worden, um den Effekt des Ladungsteilens zu vermeiden, indem ein Intensitätsverhältnis in Bezug auf einen Pixel um die ermittelten Diffraktionsröntgendaten verwendet wird (siehe beispielsweise Nicht-Patentdokument 1, Seiten 64–67).
Während für einen Null-dimensionalen Detektor ein, einer Mehrfachwellenlängeneingabe entsprechender Detektor produziert worden ist, kann, weil es keine angrenzende Detektionseinheit gibt, der Nulldimensional-Detektor mehrere Wellenlängendaten basierend auf einer Differenz zwischen den ermittelten Röntgendiffraktionsdaten trennen und wird durch Ladungsteilen nicht beeinträchtigt.
Patentdokument
[Patentdokument 1]

Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-13463

Nicht-Patentdokument
[Nicht-Patentdokument 1]

Shinya Nakajima, "Evaluation test of broadband X-ray imaging spectrograph (XRPIX) using SOI techniques and study on performance improvement", Kyoto Universität, Masterarbeit, 27. Januar 2011.

Wenn Röntgenstrahlen simultan unter Verwendung von Röntgenquellen mehrerer Wellenlängen durch das in Patentdokument 1, wie oben Bezug genommen, beschriebene Diskriminierungsröntgen-Diffraktometer gemessen werden, kann eine Mehrzahl von Datenteilen, basierend auf Röntgenwellen verschiedener Wellenlängen simultan durch eine Messung in Bezug auf jedes Pixel erfasst werden. Darüber hinaus können die Daten der Berechnung von Röntgenwellen verschiedener Wellenlängen effizient unter Verwendung des Gesamtbereichs einer Lichtempfangsoberfläche eines zweidimensionalen Detektors erfasst werden.
Jedoch verbleibt beim Versuch der Analyse einer Röntgenwelle auf einer Niederenergieseite unter Verwendung eines solchen Messverfahrens ein Restbild auf einer Höherenergieseite, aufgrund des Effekts des Ladungsteilens und somit kann eine Hochpräzisionsanalyse nicht durchgeführt werden. 13A und 13B zeigen ein durch eine Mo-Strahlenquelle erzeugtes Brechungsbild bzw. ein durch eine Cu-Strahlenquelle erzeugtes Brechungsbild, die jeweils unter Verwendung des konventionellen Verfahrens erhalten sind (in Patentdokument 1 beschriebenes Messverfahren). In 13A wird das Diffraktionsbild durch die Cu-Bestrahlung nicht detektiert, während in 13B ein Restbild eines durch die Mo-Strahlung erzeugten Diffraktionspunkts mit dem durch die Cu-Strahlung erzeugten Diffraktionsbild überlappend verbleibt. Auf dieser Weise verbleibt das Restbild, weil eine Scheinintensität einer Röntgenstrahlung auf einer höher-energetischen Seite an einer Niederenergieregion aufgrund von Ladungsteilen ansteigt und ein Restbild in peripheren Pixeln zurücklässt.
Darüber hinaus kann beim Versuch, das Restbild unter Verwendung des Stand der Technik zu entfernen, ein Pixel, auf das mehrere Wellenlängen simultan einfallend sind, als Diffraktionsröntgenstrahlen nicht prozessiert werden. Daher wird als ein Ergebnis des Subtrahierens eines Hintergrunds entsprechend dem Restbild die Gesamtintensität verloren gehen.
Wie oben beschrieben, ist konventioneller Weise ein Detektor, der eine Mehrzahl von Detektionsanteilen umfasst, die alle eine Energiediskriminierungsfunktion aufweisen, niemals bei Anwendungen zum Empfangen mehrerer Wellenlängen verwendet worden. Daher wird angenommen, dass Daten einfach durch Subtrahieren der auf einer Höherenergieseite ermittelte Diffraktionsdaten von den Diffraktionsdaten auf einer Niederenergieseite getrennt werden könnnen. Jedoch wird ein Bild, das ein Restbild aufweist, erhalten, weil es tatsächlich einen Einfluss von Ladungsteilen gibt.
Im Gegensatz dazu können im Verfahren zum Vermeiden des Effekts von Ladungsteilen unter Verwendung eines Intensitätsverhältnisses in Bezug auf einen Pixel um Diffraktionsröntgendaten herum Daten nicht durch ein einzelnes Pixel getrennt werden. Ein Detektor für Röntgendiffration, der eine einfallende Mehrfachwellenlängen-Röntgenstrahlung unter Verwendung eines oder mehrerer dimensionaler Detektoren genau trennt, ist noch nicht in praktische Verwendung gekommen, und daher ist das Problem noch nicht aufgetreten, dass mehrere einfallende Wellenlängen nicht genau durch einen solchen Detektor getrennt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht worden und stellt eine Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung, eine Röntgendaten-Verarbeitungsverfahren und ein Röntgendaten-Verarbeitungsprogramm bereit, die zum Entfernen eines Restbildes einer Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite in der Lage sind, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, beim Detektieren einer Mehrfachwellenlängen-Röntgenstrahlung.

(1) Um den oben beschriebenen Zweck zu erfüllen, ist die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung zum Prozessieren von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlung mehrerer Wellenlängen ermittelt wird, wobei die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung umfasst: eine Verwaltungseinheit, die konfiguriert ist, Röntgendaten zu empfangen und zu verwalten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsanteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, einen Detektionsbetrag von Ladungsteilungsereignissen in den Niederenergieseitendaten zu berechnen, das durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht wird, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite erhalten werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgendaten erhalten werden; und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, die Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags zu rekonfigurieren.

Auf diese Weise kann der durch das Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag für jeden Detektionsbereich aufgehoben werden, und kann ein Restbild von Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden. Als Ergebnis schneidet auch bei Messungen, in welchen Röntgenstrahlen mehrerer Wellenlängen eingegeben werden, die Genauigkeit der Analyse im Vergleich mit der Analysegenauigkeit bei Einzelwellenlängenmessung vorteilhaft ab. Man beachte, dass die Rekonfiguration der Niederenergieseitendaten beispielsweise durch Subtrahieren eines Detektionsbetrags von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten, die durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht sind, durchgeführt wird. Das Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten enthält auch das Durchführen von Abgleich in Bezug auf die gesamte Höherenergieseite und Niederenergieseite, um direkt den Detektionsbetrag auf der Niederenergieseite zu berechnen.

(2) In der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung berechnet die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen Detektionsbetrag, der durch Ladungsteilen verursacht wird, aus einem Verhältnis oder einer Differenz zwischen den in den Niederenergieseitendaten enthaltenen Höherenergieseitendaten und den Niederenergieseitendaten.

Somit kann der Effekt durch Ladungsteilen unter Verwendung eines Verhältnisses oder einer Differenz zwischen den Niederenergieseitendaten und den Höherenergieseitendaten evaluiert werden. Darüber hinaus kann eine Röntgenprofilform aufgrund von Ladungsteilen reproduziert werden, wobei eine Pixelform und dergleichen berücksichtigt wird.

(3) In der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung berechnet die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag mit einer Wahrscheinlichkeit entsprechend dem Detektor und einer Einfalls-Röntgenwellenlänge.

Somit kann der Effekt durch Ladungsteilen durch Berechnen, basierend auf einer Formel, evaluiert werden. Darüber hinaus kann eine Röntgenprofilform aufgrund von Ladungsteilen reproduziert werden, wobei eine Pixelform und dergleichen berücksichtigt wird.

(4) In der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung berechnet die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag unter Verwendung eines vorab vorbereiteten tatsächlichen Messwerts. Somit kann die Wahrscheinlichkeit, dass Ladungen erzeugt werden, entsprechend einem Detektor und einem auf einer Höherenergieseite vorliegenden Peak evaluiert werden und kann der Effekt durch Ladungsteilen genau berechnet werden.
(5) In der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung optimiert die Berechnungseinheit, wenn es drei oder mehr Typen von einfallender Röntgenstrahlenergie gibt, einen akkumulierten Fehler und berechnet den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag. Somit kann in Bezug auf das Messergebnis durch Röntgenquellen von drei oder mehr Wellenlängen der Effekt des Ladungsteilens genau evaluiert werden.
(6) In der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwaltet die Verwaltungseinheit Röntgendiffraktionsdaten, die mit einer Mo-Bestrahlungsquelle und einer Cu-Strahlungsquelle gemessen werden, und durch einen Schwellenwert zum Trennen jeder Strahlungsquelle getrennt werden, berechnet die Berechnungseinheit für den Ladungsteilerteil einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag, welcher mit der Mo-Strahlungsquelle verknüpft ist, und subtrahiert die Korrektureinheit den Detektionsbetrag, der durch Ladungsteilen verursacht ist, der aus den Röntgendiffraktionsdaten der Cu-Bestrahlungsquelle berechnet wird. Somit kann ein Ergebnis des simultanen Durchführens einer Röntgendiffrationsmessung mit als die Strahlungsquellen verwendeten Mo und Cu genau analysiert werden.
(7) Das Röntgendaten-Verarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Röntgendaten-Verarbeitungsverfahren zum Verarbeiten von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlen mehrerer Wellenlängen erhalten werden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen und Verwalten von Röntgendaten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsanteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; Berechnen eines Detektionsbetrags von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten, die durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht werden, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite ermittelt werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgenstrahlungsdaten erhalten werden; und Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags. Somit kann ein Restbild der Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden.
(8) Das Röntgendaten-Verarbeitungsprogramm der vorliegenden Erfindung ist ein Röntgendaten-Verarbeitungsprogramm zum Verarbeiten von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlen mehrerer Wellenlänge ermittelt werden, wobei das Programm einen Computer veranlasst, die Prozesse auszuführen: Empfangen und Verwalten von Röntgendaten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsanteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; Berechnen eines Detektionsbetrags von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten, welche durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht werden, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite erhalten werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgendaten erhalten werden; und Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags. Somit kann ein Restbild der Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag berechnet werden und kann ein Restbild von Röntgenstrahlen auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines Röntgenstrahlungs-Diffraktionssystems der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das hauptsächlich die Konfiguration eines Röntgenstrahldetektors und einer Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung zeigt.
3A ist eine perspektivische und Querschnittsansicht, welche die Struktur des Röntgenstrahldetektors zeigt.
3B ist eine perspektivische Ansicht und Querschnittsansicht, welche die Struktur des Röntgenstrahldetektors zeigen.
3C ist eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht, welche die Struktur des Röntgenstrahldetektors zeigen.
4 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration des Röntgenstrahldetektors zeigt.
5A ist ein schematisches Diagramm, welches die Detektion einer Röntgenstrahlung zeigt, wenn ein Ladungsteilen nicht auftritt.
5B ist ein schematisches Diagramm, welches die Detektion einer Röntgenstrahlung zeigt, wenn Ladungsteilen auftritt.
6 ist eine Ansicht, welche die Messdaten zeigt, wenn Ladungsteilen nicht auftritt, und wenn Ladungsteilen auftritt.
7 ist eine Ansicht, die Messdaten (integrierter Wert) zeigt, wenn Ladungsteilen nicht auftritt, und wenn Ladungsteilen auftritt.
8 ist ein Blockdiagramm, das hauptsächlich die Konfiguration der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung zeigt.
9 ist eine Ansicht, welche die Messdaten (integrierter Wert) zeigt, wenn Ladungsteilen auftritt.
10 ist ein schematisches Diagramm, das ein Diffraktionsbild auf jeder Stufe zeigt.
11 ist ein Graph, der ein Beispiel der Beziehung zwischen einer Position und Energie zeigt, wenn Ladungsteilen auftritt.
12 ist ein Graph zum Vergleichen der Detektionsbeträge, die durch Ladungsteilen verursacht werden, die in Bezug auf die zwei Verfahren berechnet werden.
13A ist eine Ansicht, die ein Diffraktionsbild zeigt, das durch eine Mo-Strahlungsquelle erzeugt wird, das durch ein konventionelles Verfahren erhalten wird.
13B ist eine Ansicht, die ein Diffraktionsbild zeigt, das durch eine Cu-Strahlungsquelle erzeugt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als Nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Für das einfache Verständnis der Beschreibung sind in jeder Zeichnung dieselben Bezugszeichen denselben Komponenten zugeordnet, und deren wiederholte Erläuterung wird weggelassen.
(Gesamtkonfiguration)
1 ist ein schematisches Diagramm, welches die Konfiguration eines Röntgendiffrationssystems 10 zeigt, das zum simultanen Messen unter Verwendung einer Mehrfachwellenlängen-Strahlungsquelle in der Lage ist. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Röntgendiffrationssystem 10 eine Röntgenstrahlungsquelle 20, eine Probe S, einen Röntgenstrahldetektor 100 und eine Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200.
Die Röntgenstrahlungsquelle 20 erzeugt eine Röntgenstrahlung, beispielsweise indem ein Elektronenstrahl, der aus einem Filament, welches eine Kathode ist, emittiert wird, veranlasst wird, mit einem Rotorziel, das eine Antikathode ist, zu kollidieren. Die aus der Röntgenstrahlungsquelle 20 emittierte Röntgenstrahlung ist ein sogenannter punktfokussierter Röntgenstrahl mit einer kreisförmigen oder rechteckigen gepunkteten Querschnittsform.
Auf der Umfangsoberfläche des Rotorziels wird eine Mehrzahl von Typen von Metallen vorgesehen (z.B. Mo und Cu) verschiedener Atomnummern. Wenn eine Elektron mit einem Cu-Ziel kollidiert, wird eine, einen Cu-Kα-Strahl (Wellenlänge ist 1,542 Å) enthaltene Röntgenstrahlung, der ein charakteristischer Strahl ist, emittiert, während, wenn ein Elektron mit einem Mo-Ziel kollidiert, eine, einen Mo-Kα-Strahl (Wellenlänge ist 0,711 Å), der ein charakteristischer Strahl ist, enthaltene Röntgenstrahlung emittiert wird. In der aus dem Rotorziel emittierten Röntgenstrahlung werden der Cu-Kα-Strahl und der Mo-Kα-Strahl, die charakteristische Röntgenstrahlungen verschiedener Zielmaterialien sind, gemischt.
Die Probe S wird durch eine Probenhaltervorrichtung gehaltert. Die Probenhaltervorrichtung beinhaltet einen einfachen Halterungsstand ohne beweglichen Teil, ein Drei-Achsen-Goniometer, ein Vier-Achsen-Goniometer oder dergleichen. Die Probenhaltervorrichtung wird anhand der Charakteristika der Probe S und des Messtyps festgelegt. Der Röntgenstrahldetektor 100 detektiert eine Diffraktions-Röntgenstrahlung, die durch die Probe S gebrochen wird. Die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 prozessiert Röntgendiffraktionsdaten der gemessenen Röntgenstrahlung und zeigt das Messergebnis an. Die Details des Röntgenstrahldetektors 100 und der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 werden später beschrieben. Man beachte, dass, obwohl zu verarbeitende Röntgendaten keine Diffraktions-Röntgenstrahlungsdaten sein müssen, die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 zur Verarbeitung der Diffraktions-Röntgendaten geeignet ist.
(Konfiguration von Röntgenstrahldetektor und Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtungen)
2 ist ein Blockdiagramm, das hauptsächlich die Konfiguration des Röntgenstrahldetektors 100 und der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 zeigt. Der Röntgenstrahldetektor 100 beinhaltet eine Mehrzahl von Röntgenstrahlempfangspixeln 110 und ist beispielsweise ein zweidimensionaler Halbleiterdetektor. Die Mehrzahl von Pixeln 110 ist zweidimensional ausgerichtet und regulär angeordnet. Man beachte, dass der Detektor nicht auf den zweidimensionalen Halbleiterdetektor beschränkt ist, sondern ein eindimensionaler Halbleiterdetektor sein kann.
Eine Diskriminierungsschaltung 120 ist individuell mit der Mehrzahl von Pixeln 110 verbunden und weiterhin ist eine Zählereinheit 130 individuell mit der Diskriminierungsschaltung 120 verbunden. Eine Zählerausleseschaltung 150 ist mit jeder Zählereinheit 130 verbunden.
Die Diskriminierungsschaltung 120 diskriminiert und gibt ein Impulssignal des Pixels 110 für jede Röntgenstrahlungswellenlänge aus. Die Zählereinheit 130 zählt die jeweilige Anzahl von Signalen, die für jede Wellenlänge durch die Diskriminierungsschaltung 120 diskriminiert werden. Die Zählereinheit 130 beinhaltet beispielsweise dieselbe Zahl von Zählerschaltungen wie die Anzahl von Diskriminierungen, so dass die Zählereinheit 130 die Anzahl von Impulssignalen zählen kann, welche jeweils durch die Diskriminierungsschaltung 120 unterschieden werden.
Das Ausgabesignal der Zählerausleseschaltung 150 wird über eine Kommunikationsleitung an die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 übertragen. Die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 ist beispielsweise ein Persönlicher Computer. Der Persönliche Computer beinhaltet eine CPU zur Berechnung und Steuerung, einen Speicher zum Speichern von Daten, in einer vorgegebenen Region innerhalb des Speichers gespeicherte System-Software und in einer anderen vorgegebenen Region innerhalb des Speichers gespeicherte Anwendungsprogramm-Software und dergleichen.
Mit der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 ist eine Tastatur oder dergleichen als eine Eingabeeinheit 300 verbunden, die eine Anwendereingabe empfängt. Ein Anwender kann über die Eingabeeinheit 300 beispielsweise Messergebnisse anzeigen und Korrektur anweisen. Darüber hinaus ist eine Ausgabeeinheit 400, wie etwa eine Anzeige oder ein Drucker, mit der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 verbunden. Die Ausgabeeinheit 400 gibt Messergebnisse in Übereinstimmung mit einer Anweisung aus der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 aus.
Jede der 3A bis 3C ist eine perspektivische und Querschnittsansicht, welche die Struktur des Röntgenstrahldetektors 100 zeigt. Wie in 3A und 3B gezeigt, beinhaltet der Röntgenstrahldetektor 100 die Mehrzahl von Pixeln 110 auf der Oberfläche und beinhaltet einen Auslesechip 140 auf der Rückseite der Pixel 110. Darüber hinaus, wie in 3C gezeigt, sind die Pixel 110 und der Auslesechip 140 miteinander durch Bump-Bondierung 113 verbunden. Auf dem Auslesechip 140 sind die Diskriminierungsschaltung 120 und die Zählereinheit 130 montiert.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Röntgenstrahldetektors 100 zeigt. Jede der Mehrzahl von Pixeln 110 ist hauptsächlich aus Halbleiter, wie etwa Silizium, gebildet und gibt ein Impulssignal als eine Akkumulierung der Anzahl von Röntgenstrahlphotonen aus, die die Ladungen sind, welche gemäß der Wellenlängen (Energie) einer Röntgenstrahlung erzeugt sind. Beispielsweise gibt jedes aus der Mehrzahl von Pixeln 110 bei Empfang eines Röntgenstrahlungsphotons eines CuKα-Strahls eine schwache Wellenform einer Wellenhöhe V1 aus, während beim Empfang eines Röntgenstrahlungsphotons eines MoKα-Strahls jedes der Mehrzahl von Pixeln 110 eine Spitzenwellenform einer Wellenhöhe V2 ausgibt. V1 < V2 gilt, weil die Energie des Röntgenstrahlungsphotons eine Relation von CuKα < MoKα aufweist.
Die Diskriminierungsschaltung 120 ist eine Schaltung zum Diskriminieren, für jede Wellenlänge, des Ausgangssignals jedes Pixels 110, das mit einer verschiedenen Wellenhöhe für jede Wellenlänge (d.h. für jede Energie) ausgegeben wird, und gibt das Ergebnissignal aus. Die Diskriminierungsschaltung 120 beinhaltet: einen Verstärker 121 zur Signalverstärkung; eine Wellenform-Formungsschaltung 122, welche die Spitzenwellenform zu einer Spitzenwellenform formt, die für die Zähler 131 und 132 geeignet ist; und zwei Komparatoren 123 und 124. Spannungen Va und Vb werden an den Referenzspannungsanschluss jeder der Komparatoren 123 bzw. 124 angelegt.
Die Spannungen Va und Vb weisen eine Beziehung von V1 < Va < V2 und Vb < V1 auf. Entsprechend gibt der Komparator 123 ein Ausgabesignal (MoKα-Strahl) der Wellenlänge V2 größer Va aus. Andererseits gibt der Komparator 124 sowohl Höhe V1 (CuKα-Strahl) als auch Höhe V2 (MoKα-Strahl), die größer sind als Vb, aus.
Die Zählereinheit 130 beinhaltet die Zähler 131 und 132, die mit den individuellen Ausgangsanschlüssen der Komparatoren 123 und 124 verbunden sind. Jedes Mal, wenn ein Signal an die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren 123 und 124 ausgegeben wird, zählen die entsprechenden Zähler 131 und 132 dieses Ausgangssignal und geben eine Zählernummer innerhalb einer vorbestimmten Zeit als ein Ausgangssignal aus. Der Zähler 131 gibt eine Anzahlnummer der Wellenhöher V2 aus, während der Zähler 132 eine Zählanzahl ausgibt, die durch Addieren einer Zählanzahl der Wellenhöhe V1 zur Zählanzahl der Wellenhöhe V2 ermittelt wird.
Die Zählerausleseschaltung 150 bestimmt die Zähleranzahl der Wellenhöhe V2 aus der Zähleranzahl des Zählers 131 und berechnet die Zähleranzahl der Wellenhöhe V1 aus dem Wert, der durch Subtrahieren der Zähleranzahl (V2) des Zählers 131 von der Zähleranzahl (V1 + V2) des Zählers 132 ermittelt wird. Dann gibt die Zählerausleseschaltung 150 aus, wie viele Impulse der Wellenhöhe V1 (CuKα-Strahl) im Pixel 110 an der Matrixadresse (i, j) gezählt worden sind, und wie viele Impulse der Wellenhöhe V2 (MoKα-Strahl) im Pixel 110 an der Matrixadresse (i, j) gezählt worden sind. Dieses Ausgangssignal wird an die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 gesendet.
Auf diese Weise können die Messdaten, basierend auf Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen, simultan durch eine Messung erfasst werden. Somit kann Verschwendung von Energie an der Röntgen-Strahlungsquelle verhindert werden und kann Erschöpfung des Ziels in einem kurzen Zeitraum verhindert werden. Darüber hinaus können die Messdaten, basierend auf jeder dem Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen, in einem kurzen Zeitraum erfasst werden.
(Ladungsteilen)
Die Ladungen (Elektronen oder Löcher), die während der Detektion eines Diffraktionsröntgenstrahls erzeugt werden und dann die Mehrzahl von Pixeln 111 überspannen, werden als die Daten auf einer Niederenergieseite detektiert. Dieses Phänomen wird als Ladungsteilen bezeichnet. Aus dem Röntgenstrahldetektor 100 an die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 gesendete Rohdaten werden durch Ladungsteilen beeinträchtigt.
5A und 5B sind schematische Diagramme, welche die Detektion einer Röntgenstrahlung zeigen, wenn kein Ladungsteilen auftritt, bzw. wenn Ladungsteilen auftritt. Wie in 5A gezeigt, wenn eine Röntgenstrahlung auf nur ein einzelnes Pixel 110 einfällt, tritt Ladungsteilen nicht auf und somit ist eine genaue Messung möglich. Jedoch, wie in 5B gezeigt, wird eine Wolke von Ladung, die in der Umgebung der Oberfläche des Röntgenstrahldetektors 100 erzeugt wird, expandiert, bevor eine Elektrode erreicht wird, was zum Ladungsteilen führt. Aufgrund des zwischen zwei Pixeln 110 auftretenden Ladungsteilens wird auch ein durch ein Pixel 110 detektierter Peak abgesenkt und ein niedriger Peak durch das andere Pixel 110 detektiert.
Als Nächstes werden diese an Messdaten verglichen. 6 ist eine Ansicht, welche die Messdaten zeigt, wenn Ladungsteilen nicht auftritt, und wenn Ladungsteilen auftritt. 7 ist eine Ansicht, welche die Messdaten (integrierter Wert) zeigt, wenn das Ladungsteilen nicht auftritt bzw. wenn das Ladungsteilen auftritt. Tatsächlich aus dem Röntgenstrahldetektor 100 gesendete Daten sind der in 7 gezeigte integrierte Wert.
In sowohl 6 als auch 7 werden ideale Messdaten, wenn ein Ladungsteilen nicht auftritt, durch P1 repräsentiert, und werden tatsächliche Messdaten, wenn Ladungsteilen auftritt, durch P2 repräsentiert. Im Vergleich mit den idealen Messdaten sind die Daten zwischen Peaks der tatsächlichen Messdaten um den Ladeteilungsteil hoch. Man beachte, dass H und L einen Schwellenwert auf einer höheren Seite bzw. einen Schwellenwert auf einer niedrigeren Seite repräsentieren, wenn die Energie in der Diskriminierungsschaltung 120 unterschieden wird.
Wenn die Größe eines Röntgenstrahls hinreichend kleiner als die Größe eines Pixels ist und der Röntgenstrahl nur auf eine Umgebung des Zentrums eines Pixels einfällt, wird das Profil von P1 dargestellt. Weil jedoch der Effekt des Ladungsteilens mit der Dicke eines Sensors differiert, beeinflusst die Dicke auch das Profil.
(Konfiguration der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung)
8 ist ein Blockdiagramm, das hauptsächlich die Konfiguration der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 zeigt. Die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 beinhaltet eine Verwaltungseinheit 210, eine Ladeteilungs-Bereichsberechnungseinheit 230, eine Korrektureinheit 250 und eine Analyseeinheit 270.
Die Verwaltungseinheit 210 empfängt und verwaltet die Röntgen-Diffraktionsdaten, die durch den Röntgenstrahldetektor 100 detektiert werden, und durch den Schwellenwert der Energie getrennt sind. Beispielsweise bestimmt die Verwaltungseinheit 210 eine Diffraktionsröntgenintensität für jede Wellenlänge in Assoziation mit der Adresse (i, j) des Pixels 110 und speichert die resultierenden Daten. Die Verwaltungseinheit 210 kann in Übereinstimmung mit einer Anweisung eines Anwenders die Ausgabeeinheit 400 veranlassen, die Daten sowohl der Diffraktionsbilder des Diffraktions-Röntgenbilds der Cu-Bestrahlungsquelle als auch des Diffraktions-Röntgenbilds der Mo-Bestrahlungsquelle anzuzeigen. Die Verwaltungseinheit 210 kann entweder eines der Diffraktionsbilder anzeigen und kann auch beide Bilder simultan anzeigen.
Die Ladungsteilungs-Bereichsberechnungseinheit 230 berechnet einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag aus den auf einer Höherenergieseite der Röntgendiffraktionsdaten vorhandenen Diffraktionsdaten. Aus den auf einer Höherenergieseite der Röntgendiffraktionsdaten vorhandenen Diffraktionsdaten wird ein durch Ladungsteilen verursachter Detektionsbetrag berechnet. In diesem Fall berechnet die Ladungsteilungs-Bereichsberechnungseinheit 230 vorzugsweise für jedes Pixel eines Detektors einen Detektionsbetrag, der mit Ladungsteilen verlinkt ist, durch Überlappen einer Spitze, von der angenommen wird, aufgrund des Ladungsteilens detektiert zu werden, welches aus einem Peak erzeugt wird, das auf einer Höherenergieseite vorhanden ist. Somit kann der Effekt des Ladungsteilens genauer evaluiert werden als beim Evaluieren durch eine lineare Funktion. Darüber hinaus kann die Röntgenprofilform aufgrund von Ladungsteilen reproduziert werden, ohne von der Form und dergleichen eines Pixels abzuhängen. Man beachte, dass die Details des Evaluierungsverfahrens des Ladungsteilens später beschrieben werden.
Aus einem Verhältnis, einer Differenz oder dergleichen zwischen Diffraktionsdaten auf einer Höherenergieseite, die auf einer Niederenergieseite vorhanden sind, und den auf der Niederenergieseite vorhandenen Diffraktionsdaten kann der durch Ladungsteilen, das sich auf die Höherenergieseite bezieht, verursachte Detektionsbetrag berechnet werden.
9 ist eine Ansicht, die Messdaten P2 (integrierter Wert) zeigt, wenn ein Ladungsteilen auftritt. In Bezug auf die Niederenergieseitendaten sind Charakteristikdaten T2, die einen Ladungsteilungs-Anteil beinhalten, als eine Kurve mit einem großen Gradienten (Absolutwert) relativ zu Charakteristikdaten T1 gezeigt, die keinen Ladungsteilungs-Anteil enthalten. Darüber hinaus sind auch in Bezug auf die Höherenergieseitendaten Charakteristikdaten R2, die einen Ladungsteilungs-Anteil beinhalten, als eine Kurve mit einem großen Gradienten (Absolutwert) relativ zu Charakteristikdaten R1, welche den Ladungsteilungs-Anteil nicht enthalten, gezeigt.
Wenn Röntgenstrahlen mehrfacher Wellenlängen auf dasselbe Pixel einfallen, kann ein Zählwert A der Diffraktionsröntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, der in den Niederenergieseitendaten enthalten ist, nicht durch einfache Subtraktion eines detektierten Werts berechnet werden. Wenn die Subtraktion eines detektierten Wertes einfach durchgeführt wird, dient eine Zählwertdifferenz B, welche den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag beinhaltet, als ein verbleibendes Diffraktionsbild auf einer Niederenergieseite, es gibt jedoch keine Maßnahmen, diese Zählwertdifferenz B zu berechnen. Entsprechend, wenn mehrere Wellenlängen auf dasselbe Pixel einfallend sind, kann der Zählwert A der Diffraktions-Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, der in der Niederenergieseitendaten enthalten ist, nicht berechnet werden.
In einem solchen Fall kann durch Berechnen, aus den Höherenergieseitendaten, eines Verhältnisses oder einer Differenz zwischen einem Zählwert C der Niederenergieseitendaten und dem Zählwert A der in dem Zählwert C enthaltenen Höherenergieseitendaten der Niederenergieseitendaten der Zählwert A der Höherenergieseitendaten, die in den Niederenergieseitendaten enthalten sind, abgeschätzt werden. Beispielsweise kann der Zählwert A der Höherenergieseitendaten aus der Höherenergieseitendaten und einem numerischen Wert abgeschätzt werden, der aus einer Formel ermittelt wird, oder aus den Charakteristikdaten jedes Pixels, die vorab durch tatsächliche Messungen vorbereitet sind.
Die Korrektureinheit 250 rekonfiguriert ein Bild auf der Niederenergieseite durch Subtrahieren des berechneten Detektionsbetrags, der durch Ladungsteilen verursacht ist, aus den Daten einer Niederenergieseite der Röntgendiffraktionsdaten. Somit kann der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag aufgehoben werden und ein Restbild einer Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, kann entfernt werden. Als Ergebnis schneidet auch bei der Messung unter Verwendung von Strahlungsquellen mehrerer Wellenlängen die Analyse-Genauigkeit im Vergleich zur Genauigkeit einer Analyse bei Messung unter Verwendung einer einzelnen Bestrahlungsquelle vorteilhaft ab.
Darüber hinaus berechnet die Korrektureinheit 250 aus einem tatsächlichen Messwert einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag und rekonfiguriert ein Bild auf einer Niederenergieseite. Somit kann der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag aufgehoben werden und kann das Restbild einer Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden. Dann können Diffraktionsröntgenstrahlen mehrerer Wellenlängen simultan gemessen werden und diese Wellenlängen können von den Daten innerhalb eines einzelnen Pixels getrennt werden.
Die Analyseeinheit 270 berechnet eine Beziehung zwischen der Wellenlänge, dem Brechungswinkel und der Intensität der Diffraktions-Röntgenstrahlung, basierend auf einer Position in der Ebene der Diffraktions-Röntgenstrahlung, welche der Röntgenstrahldetektor 100 detektiert, und auf einem Intensitätszählwert für jede Wellenlänge der Diffraktions-Röntgenstrahlung, welche die Zählerausleseschaltung 150 berechnet hat. Das heißt, dass die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 berechnet, unter welchem Brechungswinkel und bei wie vielen Intensitäts-Zählungen eine Röntgenstrahlung einer spezifischen Wellenlänge brach. Somit kann ein, eine Beziehung zwischen einem Brechungswinkel und einer Brechungsintensität repräsentierendes Profil für jede Wellenlänge einer Diffraktions-Röntgenstrahlung erfasst werden und kann weiter auf der Ausgabeeinheit 400 angezeigt werden.
(Betrieb der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung)
Der Betrieb der wie oben beschrieben konfigurierten Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 wird beschrieben. Zuerst empfängt die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 die Röntgendiffraktionsdaten, welche durch den Röntgenstrahldetektor 100 detektiert werden und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden. Dann berechnet die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag, der aus einem auf einer Höherenergieseite der Röntgendiffraktionsdaten vorhandenen Peak erzeugt wird. Als Nächstes subtrahiert die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag, der aus den Daten auf einer Niederenergieseite der Röntgendiffraktionsdaten berechnet wird. Auf diese Weise kann ein Restbild der Röntgenstrahlung auf einer Höherenergieseite, das in Daten auf einer Niederenergieseite verbleibt, entfernt werden. Man beachte, dass unter Verwendung eines tatsächlichen Messwertes, der vorab vorbereitet wird, der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag von den Daten auf einer Niederenergieseite der Diffraktionsdaten subtrahiert werden kann. Auf diese Weise werden Daten auf einer Niederenergieseite aus dem durch Ladungsteilen verursachten berechneten Detektionsbetrag rekonfiguriert.
10 ist ein schematisches Diagramm, das ein Diffraktionsbild auf jeder Stufe zeigt. Zwei Bilder werden durch Unterscheidung durch die Diskriminierungsschaltung 120 ausgegeben. Nach Nehmen einer Differenz der zwei Ausgabebilder verbleibt eine Diffraktion von Mo auf der Cu-Bildseite (auf einer Niederenergieseite). Jedoch, wie oben beschrieben, wird das Restbild durch Berechnen und Korrigieren des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags verschwinden. Auf diese Weise nimmt die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung an, dass Ladungsteilung an Daten auftritt, statt den Effekt des Ladungsteilens während der Detektion zu entfernen. Wenn nicht dieses Verfahren verwendet wird, kann ein Teil, bei dem eine Diffraktion von Hochenergie und eine Diffraktion von Niederenergie miteinander überlappen, nicht getrennt werden. Brechungen, die nicht miteinander überlappen, können selbst ohne Verwendung dieses Verfahrens getrennt werden. Man beachte, dass der Betrieb der Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200, wie oben beschrieben, durch Ausführen eines Programmes durchgeführt wird.
(Berechnungsverfahren des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags)
Nachfolgend wird ein Berechnungsverfahren des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags beschrieben. Der Röntgenstrahldetektor 100 kann simultan Diffraktionsdaten auf einer Höherenergieseite und Diffraktionsdaten auf einer Niederenergieseite ermitteln. Aus dem ermittelten Intensitätsverhältnis oder der Differenz zwischen den Diffraktionsdaten auf einer Höherenergieseite, die auf einer Niederenergieseite vorliegen, und den auf einer Niederenergieseite vorliegenden ermittelten Diffraktionsdaten berechnet die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 den Detektionsbetrag von Ladungsteilungsereignissen, die durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht werden, und korrigiert die Röntgendiffraktionsdaten.
Man beachte, dass nur mit den Diffraktionsdaten auf einer Niederenergieseite nicht festgestellt werden kann, ob die Diffraktionsdaten die Diffraktionsdaten auf einer Höherenergieseite oder die Diffraktionsdaten auf einer Niederenergieseite sind. Daher wird unter Verwendung der Diffraktionsdaten auf einer Höherenergieseite ein Zielpixel identifiziert und wird in Bezug auf dieses Zielpixel ein Verhältnis oder eine Differenz berechnet. Als Ergebnis kann der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag berechnet werden.
Die Beispiele des Verfahrens zum Evaluieren genauen Ladungsteilens aus einem Röntgenstrahlungs-Intensitätsverhältnis oder Differenz beinhalten ein Verfahren zum Abgleichen des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags mit angenommenen Diffraktionsdaten, so dass eine Lösung einer Formel einen aus dem Verhältnis oder der Differenz berechneten Schätzwert passiert. Durch Berechnen des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags auf diese Weise wird auch ein Effekt erhalten, dass eine durch Ladungsteilen verursachte Röntgenprofilform reproduziert werden kann, abhängig nicht nur von genauer Evaluierung, sondern von der Form und dergleichen eines Pixels.
Andererseits mag auch ein Verfahren zum Berechnen des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags unter Verwendung eines tatsächlichen Messwertes verwendet werden, der vorab vorbereitet wird. In diesem Fall passt der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag zu angenommenen Diffraktionsdaten, so dass ein tatsächlicher Messwert einen aus dem Verhältnis oder der Differenz berechneten Schätzwert passiert.
(Formel-verwendendes Verfahren)
Ein Verfahren zum Berechnen des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags unter Verwendung der oben beschriebenen Formel wird beschrieben. Die Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung 200 berechnet aus den auf einer Höherenergieseite vorhandenen Diffraktionsdaten den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag und korrigiert die Röntgendiffraktionsdaten.
Zu dieser Zeit, wie in Formel (1) unten gezeigt, gibt es auch ein Verfahren zum Berechnen einer linearen Funktion einer Differenz zwischen der Energie eines Peaks, der auf einer Höherenergieseite vorhanden ist, und einer Zielenergie. Man beachte, dass die Zielenergie eine Energie ist, mit der versucht wird, den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag zu berechnen. [Formel 1]

I(E):: eine Intensität bei einem gewissen Energieschwellenwert E eines Röntgenprofils
A, B:: eine Realkonstante, die durch eine Röntgenintensität und dergleichen bestimmt ist.
E_peak:: eine Original-Peak-Energie, welche durch Ladungsteilen nicht beeinträchtigt ist.

Jedoch wird, um das Ladungsteilen zu evaluieren, wie in Formel (2) gezeigt, ein Verfahren zum Überlagern, für jedes Pixel des Röntgenstrahldetektors 100 von Diffraktionsdaten, von denen angenommen wird, dass sie aufgrund des Ladungsteilens von auf einer Höherenergieseite vorhandenen Diffraktionsdaten detektiert werden, bevorzugt. Durch Berechnen des durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrags auf diese Weise wird ein solcher Effekt auch erhalten, dass eine durch Ladungsteilen verursachte Röntgenprofilform reproduziert werden kann, ohne nicht nur von der genauen Evaluierung, sondern auch von der Form und dergleichen eines Pixels abhängig zu sein. [Formel 2]

I(E):: eine Intensität bei einem gewissen Energieschwellenwert E eines Röntgenprofils
A, B, C:: eine Realkonstante, die durch eine Röntgenintensität und dergleichen bestimmt ist.
E_peak:: eine Original-Peak-Energie, welche durch Ladungsteilen nicht beeinträchtigt ist.
E_cs:: eine durch Ladungsteilen verursachte Schein-Energie
P_cs(E_cs):: eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Zielpixel eine Ladung entsprechend E_cs einfängt
ΔS:: die Fläche einer Region, wo eine durch Ladungsteilen verursachte Scheinenergie um ΔE variiert.

Im Verfahren nach Formel (1) wird ein Ladungsteilen als eine einfache lineare Funktion gehandhabt, während ein Verfahren von Formel (2) eine Integration als Überlagerung von Peaks, die alle unterschiedliche Zentrumsenergie aufweisen, durchgeführt wird. Für ein Zielpixel kann mit einem Produkt einer Wahrscheinlichkeit P_cs(E_cs), dass eine Ladung von E_cs erzeugt wird und eine kleine Fläche ΔS, wo die Ladung von E_cs erzeugt wird, wenn eine Röntgenstrahlung einfällt, eine Röntgenprofilform, welche den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag reflektiert, reproduziert werden, ohne von der Form und dergleichen eines Pixels abzuhängen. In Bezug auf ein gewisses Zielpixel entspricht E_cs = 0 einem Fall, bei dem alle Ladungen durch die benachbarten Pixel erfasst werden, während E_cs = E_peak einem Fall entspricht, bei dem das Zielpixel alle Ladungen einfängt.
Wie oben beschrieben, wird in Formel (2) für jedes Pixel des Röntgenstrahldetektors 100 der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag unter der Annahme berechnet, dass die als zu detektieren angenommene Diffraktion als ein Ergebnis auftritt, und mit einer Wahrscheinlichkeit entsprechend dem Röntgenstrahldetektor 100 und einer auf einer Höherenergieseite vorhandenen Diffraktion. Somit kann der Effekt durch Ladungsteilen genau unter Verwendung einer Wahrscheinlichkeit berechnet werden, dass Ladungen (Elektronen oder Löcher) erzeugt werden.
11 ist ein Graph, der ein Beispiel der Beziehung zwischen einer Position und Energie zeigt, wenn Ladungsteilen auftritt. 11 zeigt Ladungsteilen, wenn ein Pixel sich über 100 µm erstreckt (ab der Position von –50 µm bis zur Position von 50 µm). Auf diese Weise variiert die Wahrscheinlichkeit, dass die Ladungen erzeugt werden, für jedes Pixel abhängig vom Röntgenstrahldetektor 100, und ein solcher Effekt wird in Formel (2) evaluiert.
In Formel (2) wird der durch Ladungsteilen verursachte Detektionsbetrag durch Anpassen einer Summe einer Original-Intensität eines Peaks und dem durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag an tatsächliche Diffraktionsdaten berechnet. Spezifisch können die Koeffizienten A, B und C in den Formeln durch Angleichen berechnet werden.
12 ist ein Graph zum Vergleichen der durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbeträge, die in Bezug auf zwei Verfahren berechnet werden. Wie in 12 gezeigt, weist ein Messwiderstand Q0 eine Röntgenprofilform auf, die zwei Peaks (die Mo-Strahlungsquelle, die Cu-Strahlungsquelle), Ladungsteilen und elektrisches Rauschen beinhaltet. Wenn der Mo-Strahlungsquellenanteil und dessen Ladungsteilungsanteil durch das Verfahren unter Verwendung von Formel (1) evaluiert werden, wird ein berechneter Wert Q1 ermittelt, wo eine Abweichung gegenüber dem Messwert auf einer Niederenergieseite auftritt. Andererseits, wenn der Mo-Strahlungsquellenanteil und der Ladeteilungsanteil desselben durch das Verfahren unter Verwendung von Formel (2) evaluiert werden, wird ein berechneter Wert Q2 ermittelt, welcher, selbst auf einer Niederenergieseite, zum Messwert Q0 passt.
(In Fällen, bei denen drei oder mehr Arten von Strahlungsquellen verwendet werden)
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden zwei Arten von Strahlungsquellen von hauptsächlich Mo und Cu verwendet, aber drei oder mehr Arten von Strahlungsquellen können verwendet werden. In diesem Fall überlagert vorzugsweise die Ladungsteilungsanteil-Berechnungseinheit 230, wenn es zwei oder mehr Peaks auf einer Höherenergieseite gibt, für jedes Pixel eines Detektors Peaks, die als zu detektieren angenommen werden, aufgrund des Ladungsteilens, das verursacht wird, von jedem der auf einer Höherenergieseite vorhandenen Peaks, justiert einen für alle auf einer Höherenergieseite vorhandenen Peaks akkumulierten Fehler und berechnet den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag. Somit kann in Bezug auf die Messergebnisse durch drei oder mehr Typen von Strahlungsquellen verschiedener Wellenlängen das Strahlungsteilen genau evaluiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-13463 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Shinya Nakajima, "Evaluation test of broadband X-ray imaging spectrograph (XRPIX) using SOI techniques and study on performance improvement", Kyoto Universität, Masterarbeit, 27. Januar 2011 [0007]

Claims

Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung zum Prozessieren von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlung mehrerer Wellenlängen ermittelt wird, umfassend: eine Verwaltungseinheit, die konfiguriert ist, Röntgendaten zu empfangen und zu verwalten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsenteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, einen Detektionsbetrag von Ladungsteilungsereignissen in den Niederenergieseitendaten zu berechnen, das durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht wird, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite erhalten werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgendaten erhalten werden; und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, die Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags zu rekonfigurieren.
Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen Detektionsbetrag, der durch Ladungsteilen verursacht wird, aus einem Verhältnis oder einer Differenz zwischen den in den Niederenergieseitendaten enthaltenen Höherenergieseitendaten und den Niederenergieseitendaten berechnet.
Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag berechnet, mit einer Wahrscheinlichkeit entsprechend dem Detektor und einer Einfalls-Röntgenwellenlänge.
Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit für jeden Detektionsanteil des Detektors einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag unter Verwendung eines vorab vorbereiteten tatsächlichen Messwerts berechnet.
Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Berechnungseinheit, wenn es drei oder mehr Typen von einfallender Röntgenstrahlenergie gibt, einen akkumulierten Fehler optimiert und den durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag berechnet.
Röntgendaten-Verarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verwaltungseinheit Röntgendiffraktionsdaten, die mit einer Mo-Bestrahlungsquelle und einer Cu-Strahlungsquelle gemessen werden, und durch einen Schwellenwert zum Trennen jeder Strahlungsquelle getrennt werden, verwaltet, wobei die Berechnungseinheit für den Ladungsteileranteil einen durch Ladungsteilen verursachten Detektionsbetrag, welcher mit der Mo-Strahlungsquelle verknüpft ist, berechnet; und wobei die Korrektureinheit den Detektionsbetrag subtrahiert, der durch Ladungsteilen verursacht ist, der aus den Röntgendiffraktionsdaten der Cu-Bestrahlungsquelle berechnet wird.
Röntgendaten-Verarbeitungsverfahren zum Verarbeiten von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlen mehrerer Wellenlängen erhalten werden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen und Verwalten von Röntgendaten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsanteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; Berechnen eines Detektionsbetrags von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite ermittelt werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgenstrahlungsdaten erhalten werden, wobei die Ladungsteilungsereignisse durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht werden,; und Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags.
Röntgendaten-Verarbeitungsprogramm zum Verarbeiten von Röntgendaten, die durch simultanes Messen von Röntgenstrahlen mehrerer Wellenlänge ermittelt werden, wobei das Programm einen Computer veranlasst, die Prozesse auszuführen: Empfangen und Verwalten von Röntgendaten, die durch einen Detektor mit einer Mehrzahl von angrenzenden Detektionsanteilen detektiert werden, und durch einen Energieschwellenwert getrennt werden; Berechnen eines Detektionsbetrags von Ladungsteilungsereignissen in Niederenergieseitendaten, basierend auf den Höherenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Höherenergieseite erhalten werden, und den Niederenergieseitendaten, die unter Verwendung eines Schwellenwerts auf einer Niederenergieseite der empfangenen Röntgendaten erhalten werden, wobei die Ladungsteilungsereignisse durch Höherenergie-Röntgenstrahlung verursacht werden; und Rekonfigurieren der Niederenergieseitendaten unter Verwendung des berechneten Detektionsbetrags.