JP2004093510A - 分析結果表示方法、ｘ線分析装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能な、分析結果表示方法を提供する。
【解決手段】透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数をマルチチャンネルアナライザ等の計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリーに記憶される。Ｘ線分析装置１は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する。
【選択図】 図１
【解決手段】透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数をマルチチャンネルアナライザ等の計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリーに記憶される。Ｘ線分析装置１は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置における分析結果の表示方法、該方法に使用するＸ線分析装置、及びコンピュータをＸ線分析装置の一部として機能させるためのコンピュータプログラムに関し、特に得られた透過Ｘ線画像のコントラストを改善するための分析結果表示方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線分析装置においては、Ｘ線発生器から被照射体に対してＸ線を照射し、被照射体を透過して得られる透過Ｘ線を分析し、透過Ｘ線画像を表示装置に表示するようになっている。図１２は従来のＸ線分析装置の概要を示す模式図である。Ｘ線分析装置１００は被照射体（以下、試料という）２２６ａにＸ線を照射して、照射後のＸ線を分析する分析部２００、分析部２００から得られたデータを処理するデータ処理部２２０、及びデータ処理部２２０で処理されたデータを表示するコンピュータ２１０から構成される。
【０００３】
Ｘ線コントローラ２２１ｂの制御に従いＸ線発生器２２１で発生したＸ線（一次Ｘ線）は、Ｘ線導管２２１ａにより集光された後、Ｘ線導管２２１ａ端部に形成される真空領域２２５及びＸ線遮蔽壁２２４ａに貼り渡されたレジンフィルム２２４を経て、試料ステージ２２６に載置された試料２２６ａを照射する。
【０００４】
２２７はステージコントローラであり、コンピュータ２１０のジョイスティック等の入力部からの指示に従い、モータを制御して試料ステージ２２６を上下方向（Ｚ軸方向）及び前後左右方向（Ｘ、Ｙ軸方向）へ移動させる。試料ステージのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報は、ステージコントローラ２２７からデータ処理部２２０へ出力される。
【０００５】
試料ステージ２２６の下側であって、Ｘ線発生器２２１から照射されるＸ線ビームの照射方向の延長上には、試料２２６ａを透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器２２８が固設されている。透過Ｘ線検出器２２８は例えばＮａＩ（ＴＩ）シンチレータ及び光電子増倍管等が用いられる。シンチレータにて吸収されたエネルギーに比例した強度の光は、電子に変換され光電子増倍管により増幅の後、電気信号（パルス）としてデータ処理部２２０へ出力される。データ処理部２２０は、透過Ｘ線検出器２２８から出力されたパルス数をカウンタ２２０ａによって計数する。そして、ステージコントローラ２２７から得られるＸＹ座標値と共に透過Ｘ線の計数値（パルス数）がコンピュータ２１０へ出力される。
【０００６】
以上の処理を試料全域について座標値ＸＹを逐次変更させながら計数値（パルス数）を取得する。コンピュータ２１０は得られた計数値を８ビット２５６階調の明度値に変換し、透過Ｘ画像を生成する。得られた透過Ｘ線画像はコンピュータ２１０の表示装置に表示され、観察者は試料の透過Ｘ線画像を確認することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１７５６４８号公報
【特許文献２】
特開平８−１５１８７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の透過Ｘ線分析装置では透過Ｘ線に係るパルスを全て計数し、その計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成しているため、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合は、透過Ｘ線画像のコントラストを高くすることができず、被照射体中のクラックまたは異常物等を検出することが困難であった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数し、計数された出力レベルに対応する計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出して、透過Ｘ線画像を生成することにより、透過Ｘ線画像等の透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能な、分析結果表示方法、該方法に使用するＸ線分析装置、及びコンピュータをＸ線分析装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、被照射体が存在する場合の基準計数値を予め記憶しておき、これと被照射体が存在する場合の計数値とを比較して、最適な出力レベルの計数値のみを抽出することにより、効果的に透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能なＸ線分析装置を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、被照射体の種類または元素の入力を受け付け、この受け付けた種類または元素に応じて最適な範囲の出力レベルの計数値のみを抽出することにより、効果的に透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能なＸ線分析装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分析結果表示方法は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置における分析結果の表示方法において、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数ステップと、計数ステップにより計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出ステップと、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成ステップと、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示ステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るＸ線分析装置は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置において、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数手段と、計数手段により計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出手段と、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成手段と、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数をマルチチャンネルアナライザ等の計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリーに記憶される。Ｘ線分析装置は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力するようにしたので、出力レベル全域を計数して画像を生成する従来の方法と比較して、コントラストの改善を図ることが可能となる。これにより、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合であっても、該被照射体中のクラックまたは異物等を容易に検出することが可能となる。
【００１５】
本発明に係るＸ線分析装置は、第２発明において、被照射体が存在しない場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記抽出手段は、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値との差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にあっては、被照射体が存在しない状態で、計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を予め記憶しておく。そして、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値とを比較する。比較した結果その差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、透過Ｘ線量の変化量の大きい範囲についてのみ、計数値が抽出されて画像が生成されるので、バックグラウンドのノイズを消去でき効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００１７】
本発明に係るＸ線分析装置は、第２発明において、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルと、被照射体の種類または主成分を受け付ける受付手段と、前記受付手段により受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、前記抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索する検索手段とをさらに備え、前記抽出手段は、前記検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してあることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明にあっては、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルを予め用意しておく。この抽出範囲テーブルには例えば、被照射体の主成分がＣａの場合抽出範囲は４．０３８ｋｅｖ〜７ｋｅｖ等と予め抽出する範囲が記憶されている。Ｘ線分析装置は、被照射体の種類または主成分を受け付け、受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索し、検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。例えば、被照射体元素がＣａと入力された場合、出力レベルの範囲が４．０３８ｋｅｖ〜７ｋｅｖに対応して計数された計数値が抽出される。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、予め観察者から入力された情報に基づいて計数値が抽出されて画像が生成されるので、効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００１９】
本発明に係るコンピュータプログラムは、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器に接続されるコンピュータの表示装置に分析結果を表示させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記透過Ｘ線検出器から出力された透過Ｘ線の出力レベルに対応する計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出させる抽出ステップと、コンピュータに、抽出させた各出力レベルの計数値の合計値を明度値へ変換させる変換ステップと、コンピュータに、変換させた明度値に基づき透過Ｘ線画像を生成させる生成ステップとを実行させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係るＸ線分析装置の概要を示す模式図である。Ｘ線分析装置１は被照射体（以下、試料という）２６ａにＸ線を照射して、照射後のＸ線を分析する分析部２０、分析部２０から得られたデータを処理するデータ処理部２、及びデータ処理部２で処理されたデータを表示するコンピュータ１０から構成される。以下に、分析部２０のハードウェア構成について説明する。分析部２０は、Ｘ線発生器２１、撮像器（ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ））２２、透過Ｘ線検出器２８，Ｘ線コントローラ２１ｂ、及び試料ステージ２６等から構成される。Ｘ線コントローラ２１ｂの制御に従いＸ線発生器２１で発生したＸ線（一次Ｘ線）は、ガラス管等のＸ線導管２１ａにより集光された後、Ｘ線導管２１ａの下端に形成される真空領域２５、及びＸ線導管２１ａと交差する方向に設けられるＸ線遮蔽壁２４ａに貼り渡されるレジンフィルム２４を経て、試料ステージ２６に載置された試料２６ａを照射する。なお、本実施例では、Ｘ線導管２１ａを用いて説明するが、本件はこれに限定されるものではなく、コリメータ等を用いて集光することも可能である。
【００２１】
２２ａは顕微鏡でありその一端を真空領域２５に臨ませており、試料２６ａから得られる光学的像はその他端に接続される撮像器（以下、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）という）２２により電気信号に変換され、ディジタル信号に変換された後、コンピュータ１０へ試料２６ａの画像データが出力される。
【００２２】
試料ステージ２６の下側であって、Ｘ線発生器２１から照射されるＸ線ビームの照射方向の延長上には、試料２６ａを透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器２８が固設されている。透過Ｘ線検出器２８は例えばＮａＩ（ＴＩ）シンチレータ及び光電子増倍管等が用いられる。シンチレータにて吸収されたエネルギーに比例した強度の光は、電子に変換され光電子増倍管により電気信号（パルス）として図示しないアンプにより増幅された後、透過Ｘ線のエネルギーに応じたパルスがデータ処理部２へ出力される。
【００２３】
２７はステージコントローラであり、コンピュータ１０のジョイスティック等の入力部からの指示に従い、モータを制御して、試料ステージ２６を上下方向（Ｚ軸方向）及び左右方向（Ｘ、Ｙ軸方向）へ移動させる。試料ステージのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報は、ステージコントローラ２７からデータ処理部２へ出力される。すなわち、ＣＣＤ２２から出力される画像データ、及び透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線に係る信号は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報に対応づけられてデータ処理部２またはコンピュータ１０へ出力される。
【００２４】
続いて、データ処理部２及びコンピュータ１０のハードウェア構成について説明する。図２はＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。コンピュータ１０はバス１７を介してＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１、記憶部１５、入力部１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、画像メモリ１９、表示装置（以下、表示部という）１４、通信部１６等が接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１１は、バス１７及び通信部１６を介してＸ線分析装置１の上述したようなハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ハードディスク等の記憶部１５に格納された制御プログラム１５Ｐに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ１２は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。観察者の入力部１３からの画像取込指示があった場合、ＣＰＵ１１はＣＣＤ２２に対して画像の取り込み信号を出力する。ＣＣＤ２２に蓄積された電荷は電気信号としてＡ／Ｄ変換器２２１に出力され、Ａ／Ｄ変換器２２１によりディジタル信号に変換された画像データはＲＧＢ各成分のデータとして画像メモリ１９に記憶され、また液晶ディスプレイ等の表示部１４へ出力される。
【００２６】
画像メモリ１９はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、複数領域のフレームバッファを有し、ＣＣＤ２２から取り込まれた画像データ（第１画像データ）は第１のフレームバッファに記憶される。後述する処理により生成された、透過Ｘ線像に係る画像データ（第２画像データ）は第２のフレームバッファに記憶される。
【００２７】
入力部１３はキーボード、マウス、及びジョイスティック等で構成され、操作信号をＣＰＵ１１へ出力する。時計部１８は時間情報をＣＰＵ１１へ出力し、ＣＰＵ１１は時計部１８から出力される時間情報に基づいて各種ハードウェアの同期タイミングをとる。また、表示部１４はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、またはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等のディスプレイで構成され、画像メモリ１９のフレームバッファから読み出された画像データを表示出力する。通信部１６はデータ処理部２との間で情報の送受信を行う。
【００２８】
続いて、データ処理部２を説明する。図に示すように透過Ｘ線検出器２８にはパルスプロセッサ２８１、計数手段としてのマルチチャンネルアナライザ（以下、ＭＣＡという）２８２、及びスペクトルメモリ２８３が接続されている。透過Ｘ線検出器２８を構成するシンチレータ（図示せず）にて吸収されたエネルギーレベルに比例した強度の光は、光電子増倍管（図示せず）により電子に変換され電気信号（パルス）として図示しないアンプにより増幅された後、パルスプロセッサ２８１を経てＭＣＡ２８２に入力される。
【００２９】
ＭＣＡ２８２は透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線のエネルギーに対応するパルス数、すなわちパルスの波高毎にパルスの数を計数する。ＭＣＡ２８２は例えば、出力されるパルスの波高が０ｖ〜Ｎｖまでのパルスを受け付ける。ＭＣＡ２８２のメモリ数が１０２４チャンネルの装置にＮｖのパルスが入力された場合、１０２４番目のチャンネルの計数が１増え、Ｎ／２ｖのパルスなら５１２番目のチャンネルの計数が１増える。このようにして透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数が計数され、計数後の出力レベルに対応する計数値はスペクトルメモリ２８３にいったん保存された後、通信インターフェース２００を介してコンピュータ１０へ出力される。
【００３０】
図３は透過Ｘ線スペクトルの特性図である。縦軸は計数値であり、横軸は透過Ｘ線のエネルギー（ｋｅｖ）を示している。なお、実際に得られる横軸データはＭＣＡ２８２のチャンネル番号（増幅後のパルスの波高電圧（Ｖ）レベル）の離散的なデータであるが、説明を容易にするため、横軸のスケールを透過Ｘ線のエネルギー（ｋｅｖ）に変換して計数値を波形表示している。実線で表されるグラフはＣａを主成分とする試料２６ａを分析した場合に得られる透過Ｘ線エネルギーレベルに対応する計数値を示し、点線で表されるグラフは試料が存在しない場合に分析される透過Ｘ線量に対応する計数値を示す。透過Ｘ線量Ｉは、照射Ｘ線強度をＩ０とした場合、下記の式１で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−試料密度×試料厚み×質量吸収係数）…式１
【００３１】
質量吸収係数は照射Ｘ線のエネルギーによって決まる値であり、一般に照射Ｘ線のエネルギーが高くなった場合、質量吸収係数は小さくなる。質量吸収係数が小さくなった場合、透過Ｘ線量は多くなる。また、試料２６ａ中に含まれる元素により決定される特定のエネルギーで、質量吸収係数が大きくなる。この特定エネルギーを吸収端といい、例えば、Ｃａの場合４．０８３ｋｅｖのエネルギーを超えた場合、質量吸収係数が約１０倍大きくなる。従って、試料２６ａがＣａを主成分とする場合、４．０８３ｋｅｖ〜７ｋｅｖの領域を抽出範囲として透過Ｘ線画像を生成することにより、Ｃａのコントラストを向上させることが可能になる。
【００３２】
抽出範囲の決定は、スペクトルが急激に変化する範囲に着目して決定する、試料が存在しない場合と比較して計数値が所定の閾値以上相違する範囲に決定する、または試料２６ａの主成分または種類を受け付けて予め登録している範囲を読み出して決定する処理などが考えられる。なお、試料の主成分、種類を受け付けて範囲を決定する処理については実施の形態２において説明する。
【００３３】
抽出する範囲が決定した後、ＣＰＵ１１は試料ステージ２６を所定範囲のＸＹ座標値内で動作させ、スペクトルメモリ２８３からの出力される抽出範囲内の出力レベルに応じた計数値をＸＹ座標値に対応させてＲＡＭ１２に記憶する。上述の例では４．０８３ｋｅｖ〜７ｋｅｖに対応する計数値のみをＸＹ座標値に対応させて記憶する。
【００３４】
ＣＰＵ１１は全ての座標値について走査が終了した後、ＲＡＭ１２に記憶した計数値を読み出してヒストグラムを生成する。ＣＰＵ１１は、生成したヒストグラムに基づいて、各Ｘ、Ｙ座標値における計数値を８ビット２５６階調の明度値へ変換して画像データを生成する。生成された透過Ｘ線画像に係る画像データ（第２の画像データ）は画像メモリ１９の第２フレームバッファに記憶される。ＣＰＵ１１は第２フレームバッファから生成した透過Ｘ線画像を読み出して表示部１４へ出力する。
【００３５】
以上の構成において、本発明の処理を、フローチャートを用いて説明する。図４及び図５は抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、試料２６ａを試料ステージ２６上に載置しない状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ４１）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに対応した計数値を受け付け（ステップＳ４２）、記憶部１５に出力レベルに対応させて基準計数値を記憶させる（ステップＳ４３）。
【００３６】
次に試料２６ａを試料ステージ２６に載置した状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ４４）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに応じた計数値を受け付け（ステップＳ４５）、記憶部１５に出力レベルに対応させて計数値を記憶させる（ステップＳ４６）。ＣＰＵ１１は記憶部１５に記憶した基準計数値及び計数値を読み出し、特定の出力レベル（上述の例では１０２４のメモリアドレス中、一のアドレス）における計数値と基準計数値との差を求め、その絶対値が、予め記憶部１５に記憶された閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４７）。
【００３７】
差の絶対値が閾値以上である場合は（ステップＳ４７でＹＥＳ）、コントラストを得やすい領域であると判断して、その特定の出力レベルにフラグをセットする（ステップＳ４８）。一方、差の絶対値が閾値以上でない場合は（ステップＳ４７でＮＯ）、コントラストを得にくい領域であると判断して、ステップＳ４８の処理をスキップする。その後ＣＰＵ１１は全ての出力レベルについてステップＳ４７の処理を行ったか否かを判断し（ステップＳ５１）、全ての出力レベル（上述の例では１０２４全てのメモリアドレス）についての処理が終了していない場合は（ステップＳ５１でＮＯ）、ステップＳ４７へ移行し他の出力レベルについてステップＳ４７の処理を実行する。
【００３８】
全ての出力レベルについて処理が終了したと判断した場合は（ステップＳ５１でＹＥＳ）、フラグがセットされた出力レベルを抽出し（ステップＳ５２）、抽出した範囲の出力レベルを記憶する（ステップＳ５３）。以上の処理により、抽出すべき範囲を決定することができる。なお、本実施の形態においては抽出範囲の決定に際し、特定のＸＹ座標値１点についてＸ線を照射して透過Ｘ線を分析するようにしたが、これに限らず複数のＸＹ座標値について分析を行って抽出範囲を求め、その平均をとることにより最終的な抽出範囲を決定するようにしても良い。
【００３９】
図６及び図７は抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。試料２６ａを試料ステージ２６に載置した状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ６１）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに応じた計数値を受け付ける（ステップＳ６２）、ＲＡＭ１２に出力レベルに対応した計数値を一時的に記憶する。ＣＰＵ１１はステップＳ５３にて記憶した抽出範囲を記憶部１５から読み出す（ステップＳ６３）。
【００４０】
ＣＰＵ１１は抽出範囲に係る出力レベルの計数値のみを、ＲＡＭ１２に記憶した出力レベルに対応する計数値から抽出して、記憶部１５に記憶する（ステップＳ６４）。ＣＰＵ１１は記憶部１５に記憶した各出力レベルの計数値を読み出し、計数値の合計値を算出する（ステップＳ６５）。ＣＰＵ１１は座標値メモリ２７１から試料ステージ２６の座標値データを取得し（ステップＳ６６）、取得した座標値データに対応させて合計値をＲＡＭ１２に記憶する（ステップＳ６７）。
【００４１】
ＣＰＵ１１は分析範囲の全てについて分析を行ったか否かを判断し（ステップＳ６８）、全ての範囲について分析が終了していない場合は（ステップＳ６８でＮＯ）、試料ステージを制御して（ステップＳ６９）、他の座標値についてステップＳ６２〜Ｓ６７の処理を同様に行う。一方、全ての分析範囲全ての分析が終了した場合は（ステップＳ６８でＹＥＳ）、ＲＡＭ１２に記憶した全ての各座標値データの合計値を読み出し（ステップＳ７１）、合計値を２５６階調の明度値へ変換する処理を行う（ステップＳ７２）。具体的には各合計値の内、最大合計値と最小合計値との差を求め、その差と階調２５６との比を求め、求めた比を各合計値に乗ずることにより明度値へ変換する。
【００４２】
変換後の明度値は、座標値データと対応づけられて記憶部１５に記憶され、これにより透過Ｘ線画像の生成処理が終了する（ステップＳ７３）。最後に、ＣＰＵ１１は透過Ｘ線画像を表示部へ出力する（ステップＳ７４）。
【００４３】
実施の形態２
実施の形態２は抽出範囲の決定を、観察者が入力した試料２６ａの主成分または試料の種類に基づいて行う方法に関する。
【００４４】
図８は実施の形態２に係るＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。記憶部１５には、試料２６ａの主成分または種類に対応させて出力エネルギーの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブル１５１が用意されている。図９は抽出範囲テーブル１５１のレコードレイアウトを示す説明図である。
【００４５】
抽出範囲テーブル１５１の主成分フィールドには分析対象である試料２６ａの主成分元素が記憶されている。これに対応して抽出範囲フィールドには抽出すべき出力レベルの範囲が記憶されている。例えば、試料２６ａの主成分がＦｅである場合、Ｆｅの吸収端は７．１１１ｋｅｖであることから、抽出範囲は７．１１１ｋｅｖから１１ｋｅｖとなる。また種類フィールドには試料２６ａの種類が記憶されている。例えば試料２６ａが化粧品Ａである場合、抽出範囲は１．２ｋｅｖ〜３．５ｋｅｖとなる。なお、これらのデータは入力部１３から観察者が自由に入力して登録することが可能である。ＣＰＵ１１は入力部１３から試料２６ａの主成分、または種類を受け付けた場合、ＳＱＬ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｑｕｅｒｙ Ｌａｎｇｕａｇｅ）を用いて抽出範囲テーブル１５１に対して、検索処理を実行し、検索した抽出範囲に基づいて透過Ｘ線画像を生成する。
【００４６】
図１０は実施の形態２に係る抽出範囲決定処理の手順を示すフローチャートである。まず、試料２６ａの主成分または種類の情報を入力部１３から受け付ける（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ１１は入力部１３から試料２６ａの主成分または種類の情報が入力された場合は、この情報を基に抽出範囲テーブル１５１を検索し（ステップＳ１０２）、対応する抽出範囲を読み出す（ステップＳ１０３）。ＣＰＵ１１は読み出された抽出範囲の情報をＲＡＭ１２に記憶する（ステップＳ１０４）。これにより抽出範囲が決定したので、実施の形態１で述べたステップＳ６１以降の処理を同様に行い、透過Ｘ線画像を得ることができる。
【００４７】
実施の形態３
図１１は実施の形態３に係るＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るコンピュータ１０を実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態３のようにコンピュータ１０にプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００４８】
図１１に示すコンピュータ１０に、計数値を抽出させ、明度値へ変換させ、透過Ｘ線画像を生成させるプログラムが記録された記録媒体１ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）がコンピュータ１０の記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムはコンピュータ１０のＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明のコンピュータ１０として機能する。
【００４９】
実施の形態２及び３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリに記憶される。Ｘ線分析装置は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力するようにしたので、出力レベル全域を計数して画像を生成する従来の方法と比較して、コントラストの改善を図ることが可能となる。これにより、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合であっても、該被照射体中のクラックまたは異物等を容易に検出することが可能となる。
【００５１】
また、本発明にあっては、被照射体が存在しない状態で、計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を予め記憶しておく。そして、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値との差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、透過Ｘ線量の変化量の大きい範囲についてのみ、計数値が抽出されて画像が生成されるので、バックグラウンドのノイズを消去でき効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００５２】
さらに、本発明にあっては、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルを予め用意しておく。Ｘ線分析装置は、被照射体の種類または主成分を受け付け、受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索し、検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、予め観察者から入力された情報に基づいて計数値が抽出されて画像が生成されるので、効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の概要を示す模式図である。
【図２】Ｘ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】透過Ｘ線スペクトルの特性図である。
【図４】抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係るＸ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図９】抽出範囲テーブルのレコードレイアウトを示す説明図である。
【図１０】実施の形態２に係る抽出範囲決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３に係るＸ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のＸ線分析装置の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線分析装置
２１ Ｘ線発生器
２２ ＣＣＤ
２６ 試料ステージ
２６ａ 試料（被照射体）
２８ 透過Ｘ線検出器
１０ コンピュータ
２ データ処理部
２０ 分析部
１ａ 記録媒体
１３ 入力部
１４ 表示部（表示装置）
２８１ パルスプロセッサ
２８２ ＭＣＡ
２８３ スペクトルメモリ
１５１ 抽出範囲テーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置における分析結果の表示方法、該方法に使用するＸ線分析装置、及びコンピュータをＸ線分析装置の一部として機能させるためのコンピュータプログラムに関し、特に得られた透過Ｘ線画像のコントラストを改善するための分析結果表示方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線分析装置においては、Ｘ線発生器から被照射体に対してＸ線を照射し、被照射体を透過して得られる透過Ｘ線を分析し、透過Ｘ線画像を表示装置に表示するようになっている。図１２は従来のＸ線分析装置の概要を示す模式図である。Ｘ線分析装置１００は被照射体（以下、試料という）２２６ａにＸ線を照射して、照射後のＸ線を分析する分析部２００、分析部２００から得られたデータを処理するデータ処理部２２０、及びデータ処理部２２０で処理されたデータを表示するコンピュータ２１０から構成される。
【０００３】
Ｘ線コントローラ２２１ｂの制御に従いＸ線発生器２２１で発生したＸ線（一次Ｘ線）は、Ｘ線導管２２１ａにより集光された後、Ｘ線導管２２１ａ端部に形成される真空領域２２５及びＸ線遮蔽壁２２４ａに貼り渡されたレジンフィルム２２４を経て、試料ステージ２２６に載置された試料２２６ａを照射する。
【０００４】
２２７はステージコントローラであり、コンピュータ２１０のジョイスティック等の入力部からの指示に従い、モータを制御して試料ステージ２２６を上下方向（Ｚ軸方向）及び前後左右方向（Ｘ、Ｙ軸方向）へ移動させる。試料ステージのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報は、ステージコントローラ２２７からデータ処理部２２０へ出力される。
【０００５】
試料ステージ２２６の下側であって、Ｘ線発生器２２１から照射されるＸ線ビームの照射方向の延長上には、試料２２６ａを透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器２２８が固設されている。透過Ｘ線検出器２２８は例えばＮａＩ（ＴＩ）シンチレータ及び光電子増倍管等が用いられる。シンチレータにて吸収されたエネルギーに比例した強度の光は、電子に変換され光電子増倍管により増幅の後、電気信号（パルス）としてデータ処理部２２０へ出力される。データ処理部２２０は、透過Ｘ線検出器２２８から出力されたパルス数をカウンタ２２０ａによって計数する。そして、ステージコントローラ２２７から得られるＸＹ座標値と共に透過Ｘ線の計数値（パルス数）がコンピュータ２１０へ出力される。
【０００６】
以上の処理を試料全域について座標値ＸＹを逐次変更させながら計数値（パルス数）を取得する。コンピュータ２１０は得られた計数値を８ビット２５６階調の明度値に変換し、透過Ｘ画像を生成する。得られた透過Ｘ線画像はコンピュータ２１０の表示装置に表示され、観察者は試料の透過Ｘ線画像を確認することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１７５６４８号公報
【特許文献２】
特開平８−１５１８７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の透過Ｘ線分析装置では透過Ｘ線に係るパルスを全て計数し、その計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成しているため、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合は、透過Ｘ線画像のコントラストを高くすることができず、被照射体中のクラックまたは異常物等を検出することが困難であった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数し、計数された出力レベルに対応する計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出して、透過Ｘ線画像を生成することにより、透過Ｘ線画像等の透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能な、分析結果表示方法、該方法に使用するＸ線分析装置、及びコンピュータをＸ線分析装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、被照射体が存在する場合の基準計数値を予め記憶しておき、これと被照射体が存在する場合の計数値とを比較して、最適な出力レベルの計数値のみを抽出することにより、効果的に透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能なＸ線分析装置を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、被照射体の種類または元素の入力を受け付け、この受け付けた種類または元素に応じて最適な範囲の出力レベルの計数値のみを抽出することにより、効果的に透過Ｘ線画像のコントラストを改善することが可能なＸ線分析装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分析結果表示方法は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置における分析結果の表示方法において、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数ステップと、計数ステップにより計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出ステップと、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成ステップと、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示ステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るＸ線分析装置は、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置において、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数手段と、計数手段により計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出手段と、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成手段と、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数をマルチチャンネルアナライザ等の計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリーに記憶される。Ｘ線分析装置は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力するようにしたので、出力レベル全域を計数して画像を生成する従来の方法と比較して、コントラストの改善を図ることが可能となる。これにより、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合であっても、該被照射体中のクラックまたは異物等を容易に検出することが可能となる。
【００１５】
本発明に係るＸ線分析装置は、第２発明において、被照射体が存在しない場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記抽出手段は、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値との差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にあっては、被照射体が存在しない状態で、計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を予め記憶しておく。そして、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値とを比較する。比較した結果その差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、透過Ｘ線量の変化量の大きい範囲についてのみ、計数値が抽出されて画像が生成されるので、バックグラウンドのノイズを消去でき効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００１７】
本発明に係るＸ線分析装置は、第２発明において、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルと、被照射体の種類または主成分を受け付ける受付手段と、前記受付手段により受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、前記抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索する検索手段とをさらに備え、前記抽出手段は、前記検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してあることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明にあっては、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルを予め用意しておく。この抽出範囲テーブルには例えば、被照射体の主成分がＣａの場合抽出範囲は４．０３８ｋｅｖ〜７ｋｅｖ等と予め抽出する範囲が記憶されている。Ｘ線分析装置は、被照射体の種類または主成分を受け付け、受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索し、検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。例えば、被照射体元素がＣａと入力された場合、出力レベルの範囲が４．０３８ｋｅｖ〜７ｋｅｖに対応して計数された計数値が抽出される。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、予め観察者から入力された情報に基づいて計数値が抽出されて画像が生成されるので、効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００１９】
本発明に係るコンピュータプログラムは、被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器に接続されるコンピュータの表示装置に分析結果を表示させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記透過Ｘ線検出器から出力された透過Ｘ線の出力レベルに対応する計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出させる抽出ステップと、コンピュータに、抽出させた各出力レベルの計数値の合計値を明度値へ変換させる変換ステップと、コンピュータに、変換させた明度値に基づき透過Ｘ線画像を生成させる生成ステップとを実行させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係るＸ線分析装置の概要を示す模式図である。Ｘ線分析装置１は被照射体（以下、試料という）２６ａにＸ線を照射して、照射後のＸ線を分析する分析部２０、分析部２０から得られたデータを処理するデータ処理部２、及びデータ処理部２で処理されたデータを表示するコンピュータ１０から構成される。以下に、分析部２０のハードウェア構成について説明する。分析部２０は、Ｘ線発生器２１、撮像器（ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ））２２、透過Ｘ線検出器２８，Ｘ線コントローラ２１ｂ、及び試料ステージ２６等から構成される。Ｘ線コントローラ２１ｂの制御に従いＸ線発生器２１で発生したＸ線（一次Ｘ線）は、ガラス管等のＸ線導管２１ａにより集光された後、Ｘ線導管２１ａの下端に形成される真空領域２５、及びＸ線導管２１ａと交差する方向に設けられるＸ線遮蔽壁２４ａに貼り渡されるレジンフィルム２４を経て、試料ステージ２６に載置された試料２６ａを照射する。なお、本実施例では、Ｘ線導管２１ａを用いて説明するが、本件はこれに限定されるものではなく、コリメータ等を用いて集光することも可能である。
【００２１】
２２ａは顕微鏡でありその一端を真空領域２５に臨ませており、試料２６ａから得られる光学的像はその他端に接続される撮像器（以下、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）という）２２により電気信号に変換され、ディジタル信号に変換された後、コンピュータ１０へ試料２６ａの画像データが出力される。
【００２２】
試料ステージ２６の下側であって、Ｘ線発生器２１から照射されるＸ線ビームの照射方向の延長上には、試料２６ａを透過した透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器２８が固設されている。透過Ｘ線検出器２８は例えばＮａＩ（ＴＩ）シンチレータ及び光電子増倍管等が用いられる。シンチレータにて吸収されたエネルギーに比例した強度の光は、電子に変換され光電子増倍管により電気信号（パルス）として図示しないアンプにより増幅された後、透過Ｘ線のエネルギーに応じたパルスがデータ処理部２へ出力される。
【００２３】
２７はステージコントローラであり、コンピュータ１０のジョイスティック等の入力部からの指示に従い、モータを制御して、試料ステージ２６を上下方向（Ｚ軸方向）及び左右方向（Ｘ、Ｙ軸方向）へ移動させる。試料ステージのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報は、ステージコントローラ２７からデータ処理部２へ出力される。すなわち、ＣＣＤ２２から出力される画像データ、及び透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線に係る信号は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の位置情報に対応づけられてデータ処理部２またはコンピュータ１０へ出力される。
【００２４】
続いて、データ処理部２及びコンピュータ１０のハードウェア構成について説明する。図２はＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。コンピュータ１０はバス１７を介してＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１、記憶部１５、入力部１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、画像メモリ１９、表示装置（以下、表示部という）１４、通信部１６等が接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ１１は、バス１７及び通信部１６を介してＸ線分析装置１の上述したようなハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ハードディスク等の記憶部１５に格納された制御プログラム１５Ｐに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ１２は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。観察者の入力部１３からの画像取込指示があった場合、ＣＰＵ１１はＣＣＤ２２に対して画像の取り込み信号を出力する。ＣＣＤ２２に蓄積された電荷は電気信号としてＡ／Ｄ変換器２２１に出力され、Ａ／Ｄ変換器２２１によりディジタル信号に変換された画像データはＲＧＢ各成分のデータとして画像メモリ１９に記憶され、また液晶ディスプレイ等の表示部１４へ出力される。
【００２６】
画像メモリ１９はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、複数領域のフレームバッファを有し、ＣＣＤ２２から取り込まれた画像データ（第１画像データ）は第１のフレームバッファに記憶される。後述する処理により生成された、透過Ｘ線像に係る画像データ（第２画像データ）は第２のフレームバッファに記憶される。
【００２７】
入力部１３はキーボード、マウス、及びジョイスティック等で構成され、操作信号をＣＰＵ１１へ出力する。時計部１８は時間情報をＣＰＵ１１へ出力し、ＣＰＵ１１は時計部１８から出力される時間情報に基づいて各種ハードウェアの同期タイミングをとる。また、表示部１４はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、またはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等のディスプレイで構成され、画像メモリ１９のフレームバッファから読み出された画像データを表示出力する。通信部１６はデータ処理部２との間で情報の送受信を行う。
【００２８】
続いて、データ処理部２を説明する。図に示すように透過Ｘ線検出器２８にはパルスプロセッサ２８１、計数手段としてのマルチチャンネルアナライザ（以下、ＭＣＡという）２８２、及びスペクトルメモリ２８３が接続されている。透過Ｘ線検出器２８を構成するシンチレータ（図示せず）にて吸収されたエネルギーレベルに比例した強度の光は、光電子増倍管（図示せず）により電子に変換され電気信号（パルス）として図示しないアンプにより増幅された後、パルスプロセッサ２８１を経てＭＣＡ２８２に入力される。
【００２９】
ＭＣＡ２８２は透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線のエネルギーに対応するパルス数、すなわちパルスの波高毎にパルスの数を計数する。ＭＣＡ２８２は例えば、出力されるパルスの波高が０ｖ〜Ｎｖまでのパルスを受け付ける。ＭＣＡ２８２のメモリ数が１０２４チャンネルの装置にＮｖのパルスが入力された場合、１０２４番目のチャンネルの計数が１増え、Ｎ／２ｖのパルスなら５１２番目のチャンネルの計数が１増える。このようにして透過Ｘ線検出器２８から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数が計数され、計数後の出力レベルに対応する計数値はスペクトルメモリ２８３にいったん保存された後、通信インターフェース２００を介してコンピュータ１０へ出力される。
【００３０】
図３は透過Ｘ線スペクトルの特性図である。縦軸は計数値であり、横軸は透過Ｘ線のエネルギー（ｋｅｖ）を示している。なお、実際に得られる横軸データはＭＣＡ２８２のチャンネル番号（増幅後のパルスの波高電圧（Ｖ）レベル）の離散的なデータであるが、説明を容易にするため、横軸のスケールを透過Ｘ線のエネルギー（ｋｅｖ）に変換して計数値を波形表示している。実線で表されるグラフはＣａを主成分とする試料２６ａを分析した場合に得られる透過Ｘ線エネルギーレベルに対応する計数値を示し、点線で表されるグラフは試料が存在しない場合に分析される透過Ｘ線量に対応する計数値を示す。透過Ｘ線量Ｉは、照射Ｘ線強度をＩ０とした場合、下記の式１で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−試料密度×試料厚み×質量吸収係数）…式１
【００３１】
質量吸収係数は照射Ｘ線のエネルギーによって決まる値であり、一般に照射Ｘ線のエネルギーが高くなった場合、質量吸収係数は小さくなる。質量吸収係数が小さくなった場合、透過Ｘ線量は多くなる。また、試料２６ａ中に含まれる元素により決定される特定のエネルギーで、質量吸収係数が大きくなる。この特定エネルギーを吸収端といい、例えば、Ｃａの場合４．０８３ｋｅｖのエネルギーを超えた場合、質量吸収係数が約１０倍大きくなる。従って、試料２６ａがＣａを主成分とする場合、４．０８３ｋｅｖ〜７ｋｅｖの領域を抽出範囲として透過Ｘ線画像を生成することにより、Ｃａのコントラストを向上させることが可能になる。
【００３２】
抽出範囲の決定は、スペクトルが急激に変化する範囲に着目して決定する、試料が存在しない場合と比較して計数値が所定の閾値以上相違する範囲に決定する、または試料２６ａの主成分または種類を受け付けて予め登録している範囲を読み出して決定する処理などが考えられる。なお、試料の主成分、種類を受け付けて範囲を決定する処理については実施の形態２において説明する。
【００３３】
抽出する範囲が決定した後、ＣＰＵ１１は試料ステージ２６を所定範囲のＸＹ座標値内で動作させ、スペクトルメモリ２８３からの出力される抽出範囲内の出力レベルに応じた計数値をＸＹ座標値に対応させてＲＡＭ１２に記憶する。上述の例では４．０８３ｋｅｖ〜７ｋｅｖに対応する計数値のみをＸＹ座標値に対応させて記憶する。
【００３４】
ＣＰＵ１１は全ての座標値について走査が終了した後、ＲＡＭ１２に記憶した計数値を読み出してヒストグラムを生成する。ＣＰＵ１１は、生成したヒストグラムに基づいて、各Ｘ、Ｙ座標値における計数値を８ビット２５６階調の明度値へ変換して画像データを生成する。生成された透過Ｘ線画像に係る画像データ（第２の画像データ）は画像メモリ１９の第２フレームバッファに記憶される。ＣＰＵ１１は第２フレームバッファから生成した透過Ｘ線画像を読み出して表示部１４へ出力する。
【００３５】
以上の構成において、本発明の処理を、フローチャートを用いて説明する。図４及び図５は抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、試料２６ａを試料ステージ２６上に載置しない状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ４１）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに対応した計数値を受け付け（ステップＳ４２）、記憶部１５に出力レベルに対応させて基準計数値を記憶させる（ステップＳ４３）。
【００３６】
次に試料２６ａを試料ステージ２６に載置した状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ４４）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに応じた計数値を受け付け（ステップＳ４５）、記憶部１５に出力レベルに対応させて計数値を記憶させる（ステップＳ４６）。ＣＰＵ１１は記憶部１５に記憶した基準計数値及び計数値を読み出し、特定の出力レベル（上述の例では１０２４のメモリアドレス中、一のアドレス）における計数値と基準計数値との差を求め、その絶対値が、予め記憶部１５に記憶された閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４７）。
【００３７】
差の絶対値が閾値以上である場合は（ステップＳ４７でＹＥＳ）、コントラストを得やすい領域であると判断して、その特定の出力レベルにフラグをセットする（ステップＳ４８）。一方、差の絶対値が閾値以上でない場合は（ステップＳ４７でＮＯ）、コントラストを得にくい領域であると判断して、ステップＳ４８の処理をスキップする。その後ＣＰＵ１１は全ての出力レベルについてステップＳ４７の処理を行ったか否かを判断し（ステップＳ５１）、全ての出力レベル（上述の例では１０２４全てのメモリアドレス）についての処理が終了していない場合は（ステップＳ５１でＮＯ）、ステップＳ４７へ移行し他の出力レベルについてステップＳ４７の処理を実行する。
【００３８】
全ての出力レベルについて処理が終了したと判断した場合は（ステップＳ５１でＹＥＳ）、フラグがセットされた出力レベルを抽出し（ステップＳ５２）、抽出した範囲の出力レベルを記憶する（ステップＳ５３）。以上の処理により、抽出すべき範囲を決定することができる。なお、本実施の形態においては抽出範囲の決定に際し、特定のＸＹ座標値１点についてＸ線を照射して透過Ｘ線を分析するようにしたが、これに限らず複数のＸＹ座標値について分析を行って抽出範囲を求め、その平均をとることにより最終的な抽出範囲を決定するようにしても良い。
【００３９】
図６及び図７は抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。試料２６ａを試料ステージ２６に載置した状態で、Ｘ線発生器２１を動作させ、Ｘ線を試料ステージ２６に向けて照射する（ステップＳ６１）。ＣＰＵ１１はスペクトルメモリ２８３から出力される出力レベルに応じた計数値を受け付ける（ステップＳ６２）、ＲＡＭ１２に出力レベルに対応した計数値を一時的に記憶する。ＣＰＵ１１はステップＳ５３にて記憶した抽出範囲を記憶部１５から読み出す（ステップＳ６３）。
【００４０】
ＣＰＵ１１は抽出範囲に係る出力レベルの計数値のみを、ＲＡＭ１２に記憶した出力レベルに対応する計数値から抽出して、記憶部１５に記憶する（ステップＳ６４）。ＣＰＵ１１は記憶部１５に記憶した各出力レベルの計数値を読み出し、計数値の合計値を算出する（ステップＳ６５）。ＣＰＵ１１は座標値メモリ２７１から試料ステージ２６の座標値データを取得し（ステップＳ６６）、取得した座標値データに対応させて合計値をＲＡＭ１２に記憶する（ステップＳ６７）。
【００４１】
ＣＰＵ１１は分析範囲の全てについて分析を行ったか否かを判断し（ステップＳ６８）、全ての範囲について分析が終了していない場合は（ステップＳ６８でＮＯ）、試料ステージを制御して（ステップＳ６９）、他の座標値についてステップＳ６２〜Ｓ６７の処理を同様に行う。一方、全ての分析範囲全ての分析が終了した場合は（ステップＳ６８でＹＥＳ）、ＲＡＭ１２に記憶した全ての各座標値データの合計値を読み出し（ステップＳ７１）、合計値を２５６階調の明度値へ変換する処理を行う（ステップＳ７２）。具体的には各合計値の内、最大合計値と最小合計値との差を求め、その差と階調２５６との比を求め、求めた比を各合計値に乗ずることにより明度値へ変換する。
【００４２】
変換後の明度値は、座標値データと対応づけられて記憶部１５に記憶され、これにより透過Ｘ線画像の生成処理が終了する（ステップＳ７３）。最後に、ＣＰＵ１１は透過Ｘ線画像を表示部へ出力する（ステップＳ７４）。
【００４３】
実施の形態２
実施の形態２は抽出範囲の決定を、観察者が入力した試料２６ａの主成分または試料の種類に基づいて行う方法に関する。
【００４４】
図８は実施の形態２に係るＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。記憶部１５には、試料２６ａの主成分または種類に対応させて出力エネルギーの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブル１５１が用意されている。図９は抽出範囲テーブル１５１のレコードレイアウトを示す説明図である。
【００４５】
抽出範囲テーブル１５１の主成分フィールドには分析対象である試料２６ａの主成分元素が記憶されている。これに対応して抽出範囲フィールドには抽出すべき出力レベルの範囲が記憶されている。例えば、試料２６ａの主成分がＦｅである場合、Ｆｅの吸収端は７．１１１ｋｅｖであることから、抽出範囲は７．１１１ｋｅｖから１１ｋｅｖとなる。また種類フィールドには試料２６ａの種類が記憶されている。例えば試料２６ａが化粧品Ａである場合、抽出範囲は１．２ｋｅｖ〜３．５ｋｅｖとなる。なお、これらのデータは入力部１３から観察者が自由に入力して登録することが可能である。ＣＰＵ１１は入力部１３から試料２６ａの主成分、または種類を受け付けた場合、ＳＱＬ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｑｕｅｒｙ Ｌａｎｇｕａｇｅ）を用いて抽出範囲テーブル１５１に対して、検索処理を実行し、検索した抽出範囲に基づいて透過Ｘ線画像を生成する。
【００４６】
図１０は実施の形態２に係る抽出範囲決定処理の手順を示すフローチャートである。まず、試料２６ａの主成分または種類の情報を入力部１３から受け付ける（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ１１は入力部１３から試料２６ａの主成分または種類の情報が入力された場合は、この情報を基に抽出範囲テーブル１５１を検索し（ステップＳ１０２）、対応する抽出範囲を読み出す（ステップＳ１０３）。ＣＰＵ１１は読み出された抽出範囲の情報をＲＡＭ１２に記憶する（ステップＳ１０４）。これにより抽出範囲が決定したので、実施の形態１で述べたステップＳ６１以降の処理を同様に行い、透過Ｘ線画像を得ることができる。
【００４７】
実施の形態３
図１１は実施の形態３に係るＸ線分析装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るコンピュータ１０を実行させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態３のようにコンピュータ１０にプレインストールして提供することも、またＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の可搬型記録媒体で提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを回線経由で搬送波として伝搬させて提供することも可能である。以下に、その内容を説明する。
【００４８】
図１１に示すコンピュータ１０に、計数値を抽出させ、明度値へ変換させ、透過Ｘ線画像を生成させるプログラムが記録された記録媒体１ａ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ又はＤＶＤ−ＲＯＭ等）がコンピュータ１０の記憶部１５にインストールされている。かかるプログラムはコンピュータ１０のＲＡＭ１２にロードして実行される。これにより、上述のような本発明のコンピュータ１０として機能する。
【００４９】
実施の形態２及び３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明にあっては、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数手段により計数する。計数手段には、出力レベル毎にパルス数が計数され計数値がメモリに記憶される。Ｘ線分析装置は、計数手段により計数した出力レベルに対応する計数値のなかから、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成し、生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力するようにしたので、出力レベル全域を計数して画像を生成する従来の方法と比較して、コントラストの改善を図ることが可能となる。これにより、被照射体が軽元素で構成されている場合、または原子番号が近い元素同士で構成されている被照射体の場合であっても、該被照射体中のクラックまたは異物等を容易に検出することが可能となる。
【００５１】
また、本発明にあっては、被照射体が存在しない状態で、計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を予め記憶しておく。そして、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値との差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、透過Ｘ線量の変化量の大きい範囲についてのみ、計数値が抽出されて画像が生成されるので、バックグラウンドのノイズを消去でき効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる。
【００５２】
さらに、本発明にあっては、被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルを予め用意しておく。Ｘ線分析装置は、被照射体の種類または主成分を受け付け、受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索し、検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する。そして、他の座標値ＸＹについても同様の範囲にて計数値を抽出し、この抽出した各ＸＹ座標値の計数値に基づき透過Ｘ線画像を生成して表示する。これにより、予め観察者から入力された情報に基づいて計数値が抽出されて画像が生成されるので、効果的にコントラストの改善を図ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線分析装置の概要を示す模式図である。
【図２】Ｘ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】透過Ｘ線スペクトルの特性図である。
【図４】抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】抽出範囲を決定する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】抽出範囲を決定した後の透過Ｘ線画像生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係るＸ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図９】抽出範囲テーブルのレコードレイアウトを示す説明図である。
【図１０】実施の形態２に係る抽出範囲決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３に係るＸ線分析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のＸ線分析装置の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線分析装置
２１ Ｘ線発生器
２２ ＣＣＤ
２６ 試料ステージ
２６ａ 試料（被照射体）
２８ 透過Ｘ線検出器
１０ コンピュータ
２ データ処理部
２０ 分析部
１ａ 記録媒体
１３ 入力部
１４ 表示部（表示装置）
２８１ パルスプロセッサ
２８２ ＭＣＡ
２８３ スペクトルメモリ
１５１ 抽出範囲テーブル
Claims (5)
- 被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置における分析結果の表示方法において、
透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数ステップと、
計数ステップにより計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出ステップと、
抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成ステップと、
生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示ステップと
を備えることを特徴とする分析結果表示方法。 - 被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器を備えるＸ線分析装置において、透過Ｘ線検出器から出力される透過Ｘ線の出力レベルに対応するパルス数を計数する計数手段と、
計数手段により計数された計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出する抽出手段と、
抽出した出力レベルに対応する計数値に基づいて、透過Ｘ線画像を生成する生成手段と、
生成した透過Ｘ線画像を表示装置へ出力する表示手段と
を備えることを特徴とするＸ線分析装置。 - 被照射体が存在しない場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する基準計数値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記抽出手段は、記憶した出力レベルに対する基準計数値と、被照射体が存在する場合に、前記計数手段により計数される出力レベルに対応する計数値との差が所定の閾値を超える範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してある
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線分析装置。 - 被照射体の種類または主成分に応じた出力レベルの抽出範囲を記憶した抽出範囲テーブルと、
被照射体の種類または主成分を受け付ける受付手段と、
前記受付手段により受け付けた被照射体の種類または主成分に基づいて、前記抽出範囲テーブルから抽出範囲を検索する検索手段とをさらに備え、
前記抽出手段は、前記検索した抽出範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出するよう構成してある
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線分析装置。 - 被照射体に対してＸ線を照射するＸ線発生器、及び被照射体を透過する透過Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出器に接続されるコンピュータの表示装置に分析結果を表示させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、前記透過Ｘ線検出器から出力された透過Ｘ線の出力レベルに対応する計数値から、所定範囲の出力レベルに対応する計数値を抽出させる抽出ステップと、
コンピュータに、抽出させた各出力レベルの計数値の合計値を明度値へ変換させる変換ステップと、
コンピュータに、変換させた明度値に基づき透過Ｘ線画像を生成させる生成ステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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| JP2014117568A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Toshiba Corp | Ｘ線ｃｔ装置及び画像処理装置及び画像処理プログラム |
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-
2002
- 2002-09-03 JP JP2002258233A patent/JP4073275B2/ja not_active Expired - Fee Related
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