JP2002022846A - エネルギー分散型x線分析装置 - Google Patents

エネルギー分散型x線分析装置

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JP2002022846A
JP2002022846A JP2000204073A JP2000204073A JP2002022846A JP 2002022846 A JP2002022846 A JP 2002022846A JP 2000204073 A JP2000204073 A JP 2000204073A JP 2000204073 A JP2000204073 A JP 2000204073A JP 2002022846 A JP2002022846 A JP 2002022846A
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ray
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Haruo Takahashi
春男 高橋
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Seiko Instruments Inc
セイコーインスツルメンツ株式会社
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    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
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    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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    • G01N2223/07Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076X-ray fluorescence

Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線計数部の信号処理時間を最適化すること
で、効率良く測定を行うことができるエネルギー分散型
X線分析装置を提供すること。 【解決手段】 エネルギー分散型X線検出器部と、エネ
ルギー分散型X線検出器からの信号を解析し、エネルギ
ー毎の頻度分布すなわちエネルギースペクトラムを生成
するX線計数部と、データ処理、ユーザインターフェイ
スなどを行うデータ制御部を備える。そして、該エネル
ギー分散型X線分析装置のX線計数部は、1回のX線入
射あたりの処理時間が異なる信号処理方法と、入射した
X線のエネルギーにより、どの方法の結果を用いるかを
選択する機能を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー分散型
X線分析装置のX線計数回路技術に関する。

【0002】

【従来の技術】エネルギー分散型X線分析装置のX線計
数部において、入射したX線と実際に計数されたX線の
割合を示す計数効率と、得られたエネルギースペクトラ
ム上でのエネルギー分解能は相反する要素であり、それ
ぞれの装置の性能により絶対値の差はあるものの、エネ
ルギー分解能を良くすると計数効率が悪化し、計数効率
を良くするとエネルギー分解能が悪化するという関係に
ある。その理由は以下の通りである。良好なエネルギー
分解能を得るためには、より多くの情報量が必要にな
る。それはすなわち、X線の入射1回あたりの処理時間
がより多く必要になることを意味する。処理時間内に次
のX線が入射した場合は、あとから入射したX線の情報
により、前に入射したX線の情報が乱されるのでその2
つの信号は捨てることになる。X線の入射はランダムな
現象なので、分解能を良くするために処理時間を長くす
ることは、処理中に次のX線が入射し、データを捨てる
確率が増えることになり、計数効率の悪化をもたらす。
そのため、用途に応じてエネルギー分解能と計数効率の
バランスが適当な処理時間を選択することになる。

【0003】従来のエネルギー分散型X線分析装置にお
いて、この処理時間すなわち、エネルギー分解能と計数
効率のバランスは、検出可能なエネルギー領域の全般に
渡り同一であった。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
応用において、全ての領域について同等のエネルギー分
解能を要求しない場合が多々ある。そのような場合、応
用上関心のないエネルギー領域や、特性X線のエネルギ
ーが離れている等の理由でエネルギー分解能が悪くても
応用上問題のないエネルギー領域の、本来なら長い処理
時間をかける必要のない信号も計数効率の悪化に寄与す
ることになり、測定に不必要に長い時間がかかってしま
うという問題点があった。本発明では、この点に着目
し、X線計数部の信号処理時間を最適化することで、効
率良く測定を行うことができるエネルギー分散型X線分
析装置を提供することを課題とする。

【0005】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明に係るエネルギー分散型X線分析装置は、X
線を検出し、検出したX線のエネルギー情報を含む信号
を出力するエネルギー分散型X線検出器部と、エネルギ
ー分散型X線検出器からの信号を解析し、エネルギー毎
の頻度分布すなわちエネルギースペクトラムを生成する
X線計数部と、データ処理、ユーザインターフェイスな
どを行うデータ制御部を備える。そして、該エネルギー
分散型X線分析装置のX線計数部は、1回のX線入射あ
たりの処理時間が異なる信号処理方法と、入射したX線
のエネルギーにより、どの方法の結果を用いるかを選択
する機能を備える。

【0006】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるエネルギー分
散型X線分析装置の一例の詳細を図面に基づいて説明す
る。はじめに図1に基づきエネルギー分散型X線分析装
置全体の動作の概要を示し、次に図2、図3に基づきX
線計数部の詳細な実施例を述べることにする。

【0007】半導体検出器1にX線が入射すると、総電
荷量が入射したX線のエネルギーに比例する電流パルス
が発生する。検出器部には発生した電流パルスを電圧パ
ルスに変換するプリアンプ2が組み込まれており、X線
計数部3には電圧パルスが入力されるようになってい
る。X線計数部では、1つの入力に対して、複数の信号
処理系5が同時に動作しているが、これらはそれぞれ異
なった処理時間を持っており、処理時間が長い系ほど良
好なエネルギー分解能が得られるが、時間的に隣り合っ
たパルスと重畳する確率は高い。これらの信号処理系か
らの出力は信号選択部6に送られ、最も処理時間の短
い、すなわち最も早く結果の得られる信号処理系の出力
値に基づき、どの信号処理系の値を用いるかを決定す
る。決定の基準となるデータ、すなわちエネルギーと用
いる信号処理系の対応を示すデータは、データ処理部4
から設定することができる。また、応用が限定されてい
るエネルギー分散型X線分析装置であれば、データ処理
部を介さずに固定された判断基準をX線計数部で持つ実
施形態も可能である。

【0008】このようにして選択された、ある特定の信
号処理系のデータがマルチチャンネルアナライザー7に
送られる。このプロセスを繰り返すことで、検出器に入
射したX線のエネルギースペクトルが得られ、データ処
理部4で目的に応じて処理される。以上が、本発明によ
るエネルギー分散型X線分析装置の動作の概略である。

【0009】次に、本発明によるエネルギー分散型X線
分析装置の、X線のエネルギーに応じて信号処理方法を
選択することが可能なX線計数部の詳細な説明を行う。
図2に本発明に係るエネルギー分散型X線分析装置に含
まれるX線計数部の実施形態の一例を示す。この例で
は、信号の質を劣化させることなく複数の信号処理系で
扱うことができる点や、エネルギーの大きさに応じて処
理を分岐する機能の実現しやすさを考慮して、デジタル
信号処理を用いたシステムを説明するが、複数のアナロ
グの波形整形回路と制御回路を応用しても実現可能であ
り、本発明の変形例と考えることができる。

【0010】信号入力部21から入力された検出器部から
の信号は、バッファアンプ8で受け取られ、低域濾波回
路9で不要な高周波成分を取り除いた後、アナログ−デ
ジタル変換機10にてサンプリングされ、これ以降では入
力信号はデジタルデータの数列として扱われる。上記サ
ンプリングされた数列は、プロセッサ11に取り込まれ、
プロセッサ内部でX線入射の検出、エネルギーの解析方
法の選択が行われ、最終的にエネルギーが求められる。
デュアルポートメモリ13では、プロセッサが出力したX
線のエネルギーが属する階級をメモリ上のアドレスで表
現し、該アドレスに入射したX線の個数を記録すること
でエネルギースペクトラムを構成する。インターフェイ
ス回路12はデュアルポートメモリ13に蓄えられたデータ
のやり取りや、エネルギー領域と信号処理方法の対応の
設定情報をやり取りするために用いられる。

【0011】プロセッサ内部の処理の一実施例を模式的
に示したのが、図3である。信号取り込み部23から、ア
ナログ−デジタル変換機10でサンプリングされたデータ
が取り込まれると、高分解能処理系14と高速処理系15の
2系統のデジタルフィルターにより処理される。入力さ
れた信号は同時に、ピーク検出及びエネルギー領域を判
定するためのブロック16にも送られる。このブロックで
は、入力信号の変化のパターンを見ることでピークを検
出し、同時にフィルター長2乃至4程度の応答の短いデ
ジタルフィルター処理を行うことで、エネルギーを判定
している。判定されたエネルギーは、エネルギー領域と
処理方法の対応データ29と比較し、高分解能処理系14
か、高速処理系15のどちらの出力を用いるかを選択す
る。判定された結果は、パイルアップ監視ブロック17に
知らされる。パイルアップ監視ブロック17では、ピーク
が検出された信号の前後の、それぞれの信号処理系のフ
ィルター長に相当する時間間隔内にピークが検出されな
いかを監視する。前記時間間隔内に次のピークが検出さ
れると、それは前のピークと重畳していることになり、
データは無効化される。選択された信号処理系の処理時
間内に次のピークが検出されなかった場合は、ピーク検
出及びエネルギー領域を判定するためのブロック16は、
選択した信号処理に応じたタイミングで、出力値をデュ
アルポートメモリとのインターファイス部24に送り、ス
ペクトラムデータを蓄積する。

【0012】ここで説明した実施例では、信号処理系が
2系統であるが、必要に応じて複数系統の処理系を実装
することも可能である。

【0013】また、前述の例ではエネルギーに対して信
号処理方法が一意に決まるように説明したが、あるエネ
ルギー領域では必ず良好なエネルギー分解能が得られる
信号処理方法を選択し、それ以外のエネルギー領域で
は、パイルアップがない場合は良好なエネルギー分解能
が得られる信号処理方法を用い、エネルギー分解能が低
い信号処理方法を用いることで前のピークとの重畳を避
けることができる場合にのみ、エネルギー分解能が低い
すなわち処理時間の短い信号処理方法を用いるといった
ような変形も可能である。

【0014】本発明の作用を説明するために、図4をも
とに簡単な例を挙げる。図4は、同一の入力に対して2つ
の異なる信号処理を行った様子を示す図である。図4(b)
は図4(a)に比べて、一パルスあたりの処理時間は長い
が、得られる結果のエネルギー分解能に優れる処理を表
している。図4(a)、(b)ともに横軸は時間で、縦軸は信
号処理の出力を表す。このグラフ上での1つのピークが
X線の1回の入射を表し、ピークの高さが入射したX線
のエネルギーの大きさを表している。つまり、この図に
表されている範囲では2回のX線の入射があり、1つ目の
ピーク25及びピーク27よりも2つ目のピーク26及びピー
ク28のほうが、高いエネルギーである。例えば、高い方
のピーク26及びピーク28に対応するエネルギー領域で
は、それほど分解能を必要としないような場合を考え
る。従来の方法では、最も良好なエネルギー分解能を必
要とする領域にあわせて、図4(b)のような処理方法を選
択し、結果としてあまりエネルギー分解能を必要として
いないピーク28もピーク27と重畳してしまい、有効なデ
ータにならなかった。本発明によるエネルギー分散型X
線分析装置を用いれば、図4(a)、(b)の両方の信号処理
をおこない、エネルギーのあとから入ったエネルギーの
高いX線については図4(a)の信号処理方法を選択するこ
とができ、有効なデータとすることができる。

【0015】

【発明の効果】本発明による蛍光X線分析装置では、X
線のエネルギーにより信号処理方法を切り替えることが
可能となる。それにより、エネルギー分解能が重要な領
域とそうでない領域を分け、分解能が重要ではない領域
での信号処理時間を減らすことが可能となる。それによ
り、効率の良い測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明のエネルギー分散型X線分析装置の概略
を表すブロック図である。

【図2】本発明のエネルギー分散型X線分析装置のX線計
数部の実施例を表す図である。

【図3】図2で表した実施例の、プロセッサ(11)内部の
処理の概念を表す図である。

【図4】(a)は、同一の入力に対して2つの異なる信号処
理を行った様子を示す図である。(b)は、同一の入力に
対して2つの異なる信号処理を行った様子を示す図であ
り、一パルスあたりの処理時間は長いが、得られる結果
のエネルギー分解能に優れる処理を表している。

【符号の説明】

1 検出器部 3 X線計数部 6 信号選択部 7 マルチチャンネルアナライザー 8 バッファアンプ 9 低域濾波器 10 アナログ−デジタルコンバーター 14 高分解能信号処理系 15 高速信号処理系

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を検出し、検出したX線のエネルギ
    ー情報を含む信号を出力するエネルギー分散型X線検出
    器部と、エネルギー分散型X線検出器からの信号を解析
    し、エネルギー毎の頻度分布すなわちエネルギースペク
    トラムを生成するX線計数部と、データ処理、ユーザイ
    ンターフェイスなどを行うデータ制御部を備えるエネル
    ギー分散型X線分析装置に関するものであり、複数の信
    号処理方法と、X線のエネルギーに応じて前記処理方法
    を選択する選択手段とを持つことにより、X線のエネル
    ギーに応じて自動的に信号処理方法を選択可能なX線計
    数部を持つことを特徴とするエネルギー分散型X線分析
    装置。
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