JP2009025241A - 蛍光ｘ線分析装置及び蛍光ｘ線分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光Ｘ線分析装置を提供する。
【解決手段】試料１０からの蛍光Ｘ線を測定する測定装置２と、試料１０全体及び試料１０の測定箇所の画像データをそれぞれ取得する撮像装置３と、試料１０全体及び測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理する管理部１３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蛍光Ｘ線分析装置及び蛍光Ｘ線分析方法に関する。

例えば半導体やストレージの分野における局所の材料分析や不良箇所の解析、生物分野における細胞表面の化学状態の分析に適用可能な分析装置の一つとして、蛍光Ｘ線分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光Ｘ線分析装置は、１次Ｘ線を試料に照射し、それによって試料から放出される固有の２次Ｘ線（蛍光Ｘ線）を検出し、試料の構成元素や内部構造等を分析する。

蛍光Ｘ線分析装置において、試料ステージの開口（Ｘ線照射口）の下には、試料のＸ線が照射される箇所の位置決めをするために使用される撮像素子が設けられている。この撮像素子により取得された画像データをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）上のモニタで見ながら、試料の測定箇所の位置調整が行われる。

従来、蛍光Ｘ線の測定結果を管理する際には、試料の測定箇所の画像データを識別子（ＩＤ）として利用し、測定結果とリンクさせて保存・管理していた。しかしながら、試料の測定箇所の画像データを利用するだけでは、試料によっては画像データ同士の識別が困難なため、画像データをＩＤとした測定結果同士の識別が困難な場合がある。
特開２００３−１４９１８２号公報

本発明の目的は、蛍光Ｘ線の測定結果同士を容易に識別可能な蛍光Ｘ線分析装置及び蛍光Ｘ線分析方法を提供することである。

本願発明の一態様によれば、（イ）試料からの蛍光Ｘ線を測定する測定装置と、（ロ）試料全体及び試料の測定箇所の画像データをそれぞれ取得する撮像装置と、（ハ）試料全体及び測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理する管理部とを備える蛍光Ｘ線分析装置が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）試料からの蛍光Ｘ線を測定するステップと、（ロ）試料全体の画像データを取得するステップと、（ハ）試料の測定箇所の画像データを取得するステップと、（ニ）試料全体及び測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理するステップとを含む蛍光Ｘ線分析方法が提供される。

本発明によれば、蛍光Ｘ線の測定結果同士を容易に識別可能な蛍光Ｘ線分析装置及び蛍光Ｘ線分析方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、図１に示すように、試料１０からの蛍光Ｘ線を測定する測定装置２と、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データをそれぞれ取得する撮像装置３と、試料１０全体及び試料１０の測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）１とを備える。

ＣＰＵ１は、撮像制御部１１、測定制御部１２及び管理部１３を備える。撮像制御部１１は、撮像装置３による撮像を制御する信号を撮像装置３に出力するモジュールである。測定制御部１２は、測定装置２による測定を制御する信号を測定装置２に出力するモジュールである。管理部１３は、試料１０全体及び試料１０の測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理するモジュールである。

ＣＰＵ１には、測定装置２及び撮像装置３の他、画像データ記憶装置４、測定結果記憶装置５、入力装置６、出力装置７、主記憶装置８及びプログラム記憶装置９等が接続されている。

測定装置２は、蛍光Ｘ線を検出して試料１０を構成する元素の種類や含有量を測定する。測定装置２は、図２に示すように、ステージ２２と、ステージ２２に載置された試料１０に対しＸ線（１次Ｘ線）を照射するＸ線源２３と、試料１０からの蛍光Ｘ線（２次Ｘ線）を検出する検出器２４と、ステージ２２、Ｘ線源２３及び検出器２４を収納する筐体２１とを備える。筐体２１の一部、例えば、筐体２１の上部には、試料１０を出し入れし、Ｘ線の漏洩を防ぐ開閉可能なカバー２５が設けられている。カバー２５は、使用者が手動で開閉しても、或いは測定制御部１２により制御し自動的に開閉させても良い。

ステージ２２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に駆動可能である。ステージ２２には、試料１０を撮像し、試料１０にＸ線を照射する等の目的で開口部（Ｘ線照射口）２２ａが設けられている。開口部２２ａの代わりに、Ｘ線を透過し且つ透明なガラス板を配置したり、開口部２２ａと試料１０の間にフィルム等の部材を配置しても良い。

Ｘ線源２３としては、例えば電子線を発射する電子銃と、電子線を所定の１次Ｘ線に変えて発射するターゲットを含むＸ線管等が使用可能である。Ｘ線源２３は、測定制御部１２により制御されてステージ２２の開口部２２ａを介して試料１０に１次Ｘ線を照射する。検出器２４は、１次Ｘ線で励起され試料１０から放出された蛍光Ｘ線等の２次Ｘ線を検出する。検出器２４により検出された２次Ｘ線はＣＰＵ１において分析される。図示を省略するが、真空ポンプやシャッター等必要な部品が測定装置２に設けられているのは勿論である。

撮像装置３は、測定装置２内に配置された第１の撮像素子３ｘ及び第２の撮像素子３ｙを備える。第１の撮像素子３ｘ及び第２の撮像素子３ｙとしては、ＣＣＤ等がそれぞれ使用可能である。第１の撮像素子３ｘは、例えば測定装置２内のステージ２２上に配置される。第１の撮像素子３ｘは、試料１０全体の画像データを取得する。図２において、第１の撮像素子３ｘは、試料１０を真上から撮像するように試料１０位置の真上に配置されているが、試料１０を斜めから撮像するように試料１０位置の真上からずらして配置しても良い。

第２の撮像素子３ｙは、例えば測定装置２内のステージ２２の下に配置される。第２の撮像素子３ｙは、ステージ２２に設けられた開口部２２ａを介して試料１０のＸ線が照射される箇所（測定箇所）の画像データを取得する。

なお、第１の撮像素子３ｘ及び第２の撮像素子３ｙを筐体２１の外に配置し、筐体２１にガラス窓等を設け、ガラス窓等を通して試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データをそれぞれ撮像しても良い。

図１に示した画像データ記憶装置４は、第１の撮像素子３ｘ及び第２の撮像素子３ｙによりそれぞれ撮像した試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データ等をＡ／Ｄ変換後、多値階調データ又は２値データとして記憶する。

管理部１３は、画像データ記憶装置４から、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データを読み出し、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データの両方をＩＤとして、測定装置２による測定結果に対応付けて管理する。管理部１３は、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データの両方がＩＤとして対応付けされた測定結果を測定結果記憶装置５に記憶させる。

入力装置６としては、例えばキーボード、マウス又はマイク等が使用可能である。入力装置６には、測定装置２による測定の指示、第１の撮像素子３ｘ及び第２の撮像素子３ｙによる撮像の指示等が入力される。

出力装置７としては、プリンタ、液晶ディスプレイ又はＣＲＴディスプレイ等を用いることができる。出力装置７は、測定結果記憶装置５に記憶された、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データの両方が対応づけされた測定結果を出力する。出力形式としては、図３に示すように、試料１０全体の画像データＤ１及び試料１０の測定箇所の画像データＤ２を測定結果Ｄ０と共に添付した報告書１００をモニタに表示したり、或いは印刷することができる。

図１に示した主記憶装置８としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープ等が採用可能である。半導体メモリとしては、例えば、ＲＯＭ及びＲＡＭが採用可能である。ＲＯＭは、ＣＰＵ１において実行されるプログラムを格納しているプログラム記憶装置９等として機能させることが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。ＲＡＭは、ＣＰＵ１におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることが可能である。

次に、本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置を用いた蛍光Ｘ線分析方法を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１１において、試料１０をステージ２２上に載置し、カバー２５を閉める。そして、第１の撮像素子３ｘが試料１０全体の画像データを取得する。取得された試料１０全体の画像データは、画像データの要素となる各画素のデータをＡ／Ｄ変換後、多値階調データ又は２値データとして画像データ記憶装置４に格納される。

（ロ）ステップＳ１２において、第２の撮像素子３ｙが、試料１０の測定箇所の画像データを取得する。取得された試料１０の測定箇所の画像データは、各画素のデータをＡ／Ｄ変換後、多値階調データ又は２値データとして画像データ記憶装置４に格納される。

（ハ）ステップＳ１３において、測定装置２が、試料１０に対してＸ線測定を行う。測定結果は、測定結果記憶装置５に格納される。

（ニ）ステップＳ１４において、管理部１３が、画像データ記憶装置４から読み出した試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データの両方をＩＤとして、測定結果記憶装置５から読み出した測定結果と対応付けて、測定結果記憶装置５に記憶させる。出力装置７が、測定結果記憶装置５に記憶された、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データが対応づけされた測定結果を出力する。

本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置及び蛍光Ｘ線分析方法によれば、試料１０の測定箇所の画像データに加えて、試料１０全体の画像データをＩＤとして、測定結果と対応付けて管理・保存することにより、画像データによるＩＤ機能が向上し他の画像データとの識別が容易となるので、測定結果を容易に識別することが可能となる。

なお、図４に示した手順は一例であって特に限定されず、例えばステップＳ１１において試料１０全体の画像データを取得する手順、ステップＳ１２において試料１０の測定箇所の画像データを取得する手順、ステップＳ１３において試料１０に対してＸ線測定を行う手順が互いに入れ替わっても良い。

また、図４に示した一連の手順、即ち：試料１０からの蛍光Ｘ線を測定するステップ；試料１０全体の画像データを取得するステップ；試料１０の測定箇所の画像データを取得するステップ；試料１０の測定を行うステップ；試料１０全体及び測定箇所の画像データをそれぞれ測定結果と対応付けて管理するステップ；等は、図４と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した蛍光Ｘ線分析装置を制御して実行出来る。

このプログラムは、本発明の蛍光Ｘ線分析装置を構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置９に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を蛍光Ｘ線分析装置のプログラム記憶装置９に読み込ませることにより、本発明の実施の形態の一連の手順を実行することができる。

ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスクなどが「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。例えば、蛍光Ｘ線分析装置の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）および光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。

フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、また光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムをプログラム記憶装置９にインストールすることができる。また、所定のドライブ装置を接続することにより、例えばＲＯＭや、磁気テープ装置を用いることもできる。さらに、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置９に格納することが可能である。

また、図５に示すように、試料１０全体を撮像する第１の撮像素子３ｘが、測定装置２の外部に配置されていても良い。試料１０又は第１の撮像素子３ｘを移動させて、試料１０の任意の表面を撮像することができ、試料１０の複数の表面を多面的に撮像することもできる。図５に示した蛍光Ｘ線分析装置によれば、第１の撮像素子３ｘによる撮像の自由度を向上することができる。

図５に示した蛍光Ｘ線分析装置を用いた蛍光Ｘ線分析方法では、第１の撮像素子３ｘが試料１０全体の画像データを取得した後に、試料１０を測定装置２にセットし、第２の撮像素子３ｙが試料１０の測定箇所の画像データを取得すれば良い。

また、図６に示すように、撮像装置３が、反射経路を切り換え可能なように配置された第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ及び１つの撮像素子３ｅを備えていても良い。第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの配置又は角度を移動することにより、反射経路を切り換えることにより、撮像素子３ｅは、試料１０全体の画像データ及び試料１０の測定箇所の画像データを選択的に時分割で撮像可能である。撮像素子３ｅは、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより反射された試料１０全体の画像データを取得し、これと異なるタイミングで、試料１０の測定箇所の画像データを第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを用いずに直接取得する。図６に示した蛍光Ｘ線分析装置によれば、１つの撮像素子３ｅにより試料１０の測定箇所の画像データのみならず試料１０全体の画像データも時分割で取得できるので、安価な構成とすることができる。また、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの配置により、種々の角度から試料１０全体の画像データを取得することができる。

図６に示した蛍光Ｘ線分析装置を用いた蛍光Ｘ線分析方法では、撮像素子３ｅが試料１０全体を撮像できるように第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを設定しておき、撮像素子３ｅが第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより反射された試料１０全体を撮像した後に、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを切り替えて、撮像素子３ｅが試料１０の測定箇所を直接撮像すれば良い。

また、図６に示したステージ２２の下に配置した撮像素子３ｅをステージ２２の上面に配置し、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの配置を変更することにより、撮像素子３ｅが、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを用いずに試料１０全体の画像データを直接取得し、第１〜第４の反射鏡３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより反射された試料１０の測定箇所の画像データを取得するようにしても良い。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、蛍光Ｘ線分析法の方式には、分光結晶を用いた波長分散型と半導体検出器を用いたエネルギー分散型があるが、本発明はいずれの方式にも適用可能である。

更に、実施の形態では、蛍光Ｘ線分析装置について例示したが、試料をステージに載置して測定を行う種々の測定装置（分析装置）に適用できることは、上記説明から容易に理解できるであろう。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析装置の測定装置及び撮像装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る撮像素子により撮像した報告書の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の蛍光Ｘ線分析装置の他の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の蛍光Ｘ線分析装置の更に他の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２…測定装置
３…撮像装置
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…第１〜第４の反射鏡
３ｅ，３ｘ，３ｙ…撮像素子
４…画像データ記憶装置
５…測定結果記憶装置
６…入力装置
７…出力装置
８…主記憶装置
９…プログラム記憶装置
１０…試料
１１…撮像制御部
１２…測定制御部
１３…管理部
２１…筐体
２２…ステージ
２２ａ…開口部
２３…Ｘ線源
２４…検出器
２５…カバー
１００…報告書

Claims (8)

1. 試料からの蛍光Ｘ線を測定する測定装置と、
   前記試料全体及び前記試料の測定箇所の画像データをそれぞれ取得する撮像装置と、
   前記試料全体及び前記測定箇所の画像データをそれぞれ前記測定結果と対応付けて管理する管理部
   とを備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
2. 前記撮像装置が、
   前記試料全体の画像データを取得する第１の撮像素子と、
   前記測定箇所の画像データを取得する第２の撮像素子
   とを備えることを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
3. 前記第１の撮像素子が前記測定装置の外部に配置され、
   前記第２の撮像装置が前記測定装置の内部に配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
4. 前記撮像装置が、
   前記測定装置の内部に、反射経路を切り換え可能なように配置された複数の反射鏡と、
   前記試料全体の画像データ及び前記測定箇所の画像データを、互いに異なるタイミングでそれぞれ取得する撮像素子
   とを備え、前記撮像素子が、前記複数の反射鏡により設定された反射経路を介して前記試料全体の画像データを取得し、前記反射経路を切り換えて、前記複数の反射鏡を介さずに、前記測定箇所の画像データを直接取得することを特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
5. 試料からの蛍光Ｘ線を測定するステップと、
   前記試料全体の画像データを取得するステップと、
   前記試料の測定箇所の画像データを取得するステップと、
   前記試料全体及び前記測定箇所の画像データをそれぞれ前記測定結果と対応付けて管理するステップ
   とを含むことを特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
6. 互いに異なる撮像素子を用いて、前記試料全体及び前記測定箇所の画像データをそれぞれ取得することを特徴とする請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
7. 前記試料全体の画像データを取得するステップが、前記測定装置の外部に配置された撮像素子で前記試料全体の画像データを取得し、
   前記測定箇所の画像データを取得するステップが、前記測定装置内に配置された撮像素子で前記測定箇所の画像データを取得する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の蛍光Ｘ線分析方法。
8. 反射経路を切り換え可能なように配置された複数の反射鏡を用いて、撮像素子が前記試料全体の画像データを取得し、
   前記反射経路を切り換えて、前記複数の反射鏡を用いずに前記撮像素子が直接前記試料全体の画像データを取得する
   ことを特徴とする請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析方法。

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