JP2010060389A - Particle analyzer, data analyzer, x-ray analyzer, particle analysis method and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、特性X線を用いて元素分析を行うX線分析に関し、より詳しくは、元素分析結果の結果に基づいて、自動粒子解析により検出された試料中の粒子を適切に区分する粒子解析装置、データ解析装置、X線分析装置、粒子解析方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to X-ray analysis that performs elemental analysis using characteristic X-rays, and more specifically, particle analysis that appropriately classifies particles in a sample detected by automatic particle analysis based on the results of elemental analysis results. The present invention relates to an apparatus, a data analysis apparatus, an X-ray analysis apparatus, a particle analysis method, and a computer program.
X線分析は、電子線又はX線等の放射線を物質に照射し、物質から発生する特性X線を検出し、特性X線のスペクトルから物質に含有される元素を同定する分析手法である。また、放射線をビーム状になした放射線ビームを走査しながら試料に照射し、試料上の各点に放射線ビームが照射されたときの特性X線を夫々に分析することにより、試料に含有される元素の分布を得ることも行われる。特許文献1には、試料に対して電子線を走査することにより、試料に含まれる物質の分布を測定する技術が開示されている。
X-ray analysis is an analysis method in which a substance such as an electron beam or X-ray is irradiated on a substance, characteristic X-rays generated from the substance are detected, and elements contained in the substance are identified from the spectrum of the characteristic X-rays. In addition, the sample is irradiated by irradiating the sample with a radiation beam in the form of a beam, and each point on the sample is analyzed for characteristic X-rays when irradiated with the beam. An elemental distribution is also obtained.
物質に照射する放射線がX線の場合は、特性X線は蛍光X線と呼ばれ、X線分析装置は蛍光X線分析装置として提供される。また、物質に照射する放射線を電子線としたX線分析装置には、電子顕微鏡に付属し、電子線源を電子顕微鏡と共用しているものがある。またX線分析装置には、特性X線を半導体検出器で検出し、特性X線のエネルギーに比例した電流を発生させ、発生した電流を選別して測定するエネルギー分散型X線分析装置と、特性X線を分光器で分光した上で測定する波長分散型X線分析装置とがある。エネルギー分散型X線分析装置(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)の略称としてはEDS又はEDXが用いられ、波長分散型X線分析装置(Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer)の略称としてはWDS又はWDXが用いられるが、以下では、EDS及びWDSを用いる。 When the radiation applied to the substance is X-rays, the characteristic X-rays are called fluorescent X-rays, and the X-ray analyzer is provided as a fluorescent X-ray analyzer. Some X-ray analyzers that use an electron beam as a radiation for irradiating a substance are attached to an electron microscope and share an electron beam source with the electron microscope. The X-ray analyzer includes an energy dispersive X-ray analyzer that detects characteristic X-rays with a semiconductor detector, generates a current proportional to the energy of the characteristic X-ray, and selects and measures the generated current; There is a wavelength dispersive X-ray analyzer that measures characteristic X-rays after spectroscopic analysis. EDS or EDX is used as an abbreviation for Energy Dispersive X-ray Spectrometer, and WDS or WDX is used as an abbreviation for Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer. In the following, EDS and WDS are used.
走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)とEDSとを組み合わせた装置では、SEMとEDSとを組み合わせて測定を行う方法として、自動粒子解析がある。自動粒子解析では、一旦試料のSEM画像を取得し、SEM画像中で周囲と輝度が異なる粒子を検出し、各粒子に再度電子線を照射して各粒子からの特性X線を検出し、各粒子に含有される元素の定性・定量分析を行う。粒子の実体は、試料の表面に付着した微粒子、又は試料中の含有物等である。自動粒子解析の結果としては、各粒子について、粒子の形状(アスペクト比)、粒子から発生した特性X線のスペクトル、粒子に含まれる元素の種類及び含有量等の特性データが得られる。
自動粒子解析では、通常、試料中に多数の粒子が検出され、各粒子に含有される元素として複数の元素が同定される。ここで、粒子の面積又は特定元素の含有量等、注目する特性データを限定すれば、特性データの値に基づいて粒子を区分して判断できるように識別表示することが可能である。しかしながら、複数の特性データの内でどの特性データに注目すれば良いのかは決定していない場合が多く、また試料が多種類の元素を含む場合は、多数の特性データが粒子間で少しずつ異なる結果が得られ、どのような基準で区分・識別表示を行えば良いかを定めることは困難である。従って、実際には、自動粒子解析の結果から試料中の粒子に対して客観的に意味のある区分・識別表示を行うことは困難である。 In automatic particle analysis, a large number of particles are usually detected in a sample, and a plurality of elements are identified as elements contained in each particle. Here, if the characteristic data of interest such as the area of the particle or the content of the specific element is limited, it is possible to identify and display the particles so that the particles can be classified and determined based on the value of the characteristic data. However, there are many cases where it is not determined which characteristic data should be focused on among a plurality of characteristic data, and when the sample contains many kinds of elements, many characteristic data are slightly different among particles. The result is obtained, and it is difficult to determine what criteria should be used for classification and identification display. Therefore, in practice, it is difficult to perform objectively meaningful classification / identification display on the particles in the sample from the result of the automatic particle analysis.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特性X線の検出結果に対して多変量解析を行うことにより、自動粒子解析の結果から試料中の粒子を適切に区分・識別表示することができる粒子解析装置、データ解析装置、X線分析装置、粒子解析方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to perform multivariate analysis on the detection result of characteristic X-rays, so that the result of automatic particle analysis An object of the present invention is to provide a particle analysis device, a data analysis device, an X-ray analysis device, a particle analysis method, and a computer program that can appropriately classify and identify particles.
本発明に係る粒子解析装置は、試料に含まれる複数の粒子の夫々に放射線ビームを照射することによって各粒子から発生する特性X線を分析した結果に基づいて、試料に含まれる複数の粒子を解析する粒子解析装置において、複数の粒子の夫々について、特性X線を分析することによって得られた複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数を記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する複数の粒子の夫々に係る前記含有量又は前記カウント数に基づいて、クラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類する分類手段とを備えることを特徴とする。 The particle analysis apparatus according to the present invention analyzes a plurality of particles contained in a sample based on the result of analyzing characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of the plurality of particles contained in the sample with a radiation beam. In the particle analysis device to analyze, for each of a plurality of particles, the content of a plurality of elements obtained by analyzing the characteristic X-rays or the count number of the characteristic X-ray spectrum corresponding to each of the plurality of elements is stored. And a classifying unit that classifies the plurality of particles into a plurality of groups by performing cluster analysis based on the content or the count number of each of the plurality of particles stored in the storage unit. It is characterized by providing.
本発明に係る粒子解析装置は、前記記憶手段が記憶する複数の粒子の夫々に係る前記含有量又は前記カウント数に対して主成分分析を行うことにより、各粒子について複数の主成分得点を求める主成分分析手段を更に備え、前記分類手段は、前記主成分分析手段が求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うように構成してあることを特徴とする。 The particle analysis apparatus according to the present invention obtains a plurality of principal component scores for each particle by performing principal component analysis on the content or the count number relating to each of the plurality of particles stored in the storage unit. The apparatus further comprises principal component analysis means, wherein the classification means is configured to perform cluster analysis on a plurality of principal component scores relating to each of the plurality of particles obtained by the principal component analysis means. To do.
本発明に係るデータ解析装置は、試料に含まれる複数の粒子の夫々に放射線ビームを照射することによって各粒子から発生する特性X線の検出結果を解析するデータ解析装置において、放射線ビームの照射によって各粒子から発生した特性X線の検出結果を解析することにより、試料に含まれる複数の粒子の夫々に含まれる複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数を求める手段と、該手段が求めた前記含有量又は前記カウント数に基づいて複数の粒子を解析する処理を行う本発明に係る粒子解析装置とを備えることを特徴とする。 A data analysis apparatus according to the present invention is a data analysis apparatus that analyzes a detection result of characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of a plurality of particles included in a sample with a radiation beam. By analyzing the detection result of the characteristic X-rays generated from each particle, the content of a plurality of elements contained in each of the plurality of particles contained in the sample, or the characteristic X-ray spectrum corresponding to each of the plurality of elements A means for obtaining a count number, and a particle analyzer according to the present invention for performing a process of analyzing a plurality of particles based on the content or the count number obtained by the means are provided.
本発明に係るX線分析装置は、試料に放射線を照射することによって試料から発生する特性X線を利用して試料を分析するX線分析装置において、試料に放射線ビームを照射する照射手段と、試料の画像を取得する手段と、該手段が取得した画像中で周囲と輝度が異なる閉鎖領域に対応する複数の粒子を試料中から検出する手段と、該手段が検出した各粒子に対して、前記照射手段から放射線ビームを照射させる手段と、放射線ビームの照射によって各粒子から発生する特性X線を検出する手段と、該手段による特性X線の検出結果を解析する本発明に係るデータ解析装置とを備えることを特徴とする。 An X-ray analyzer according to the present invention is an X-ray analyzer that analyzes a sample using characteristic X-rays generated from the sample by irradiating the sample with radiation, and an irradiation unit that irradiates the sample with a radiation beam; Means for acquiring an image of the sample, means for detecting a plurality of particles corresponding to a closed region having different brightness from the surroundings in the image acquired by the means, and for each particle detected by the means, A means for irradiating a radiation beam from the irradiation means, a means for detecting characteristic X-rays generated from each particle by irradiation of the radiation beam, and a data analysis apparatus according to the present invention for analyzing a detection result of characteristic X-rays by the means It is characterized by providing.
本発明に係る粒子解析方法は、試料に含まれる複数の粒子の夫々に放射線ビームを照射することによって各粒子から発生する特性X線を分析した結果に基づき、記憶部及び演算部を備えたコンピュータを用いて、試料に含まれる複数の粒子を解析する粒子解析方法において、複数の粒子の夫々について、特性X線を分析することによって得られた複数の元素の含有量を記憶部で記憶し、演算部で、記憶部が記憶する複数の粒子の夫々に係る複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数に対して、主成分分析を行うことにより、各粒子について複数の主成分の主成分得点を求め、演算部で、求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類することを特徴とする。 A particle analysis method according to the present invention is a computer including a storage unit and a calculation unit based on a result of analyzing characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of a plurality of particles contained in a sample with a radiation beam. In the particle analysis method for analyzing a plurality of particles contained in a sample, the content of a plurality of elements obtained by analyzing characteristic X-rays for each of the plurality of particles is stored in a storage unit, By performing principal component analysis on the content of a plurality of elements related to each of a plurality of particles stored in the storage unit or the count number of the characteristic X-ray spectrum corresponding to each of the plurality of elements in the calculation unit A plurality of principal component scores of a plurality of principal components are obtained for each particle, and a cluster analysis is performed on the plurality of principal component scores for each of the obtained plurality of particles in the calculation unit, whereby a plurality of particles are duplicated. Characterized in that it classified to the group.
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、試料に含まれる複数の粒子の夫々に放射線ビームを照射することによって各粒子から発生する特性X線を分析して得られた各粒子における複数の元素の含有量に基づき、試料に含まれる複数の粒子を解析する処理を実行させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、複数の粒子の夫々に係る複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数に対して、主成分分析を行うことにより、各粒子について複数の主成分の主成分得点を求めるステップと、求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類するステップとを含む処理を実行させることを特徴とする。 The computer program according to the present invention allows a computer to analyze a characteristic X-ray generated from each particle by irradiating each of the plurality of particles contained in the sample with a radiation beam, and to obtain a plurality of elements in each particle. In a computer program for executing a process of analyzing a plurality of particles contained in a sample based on the content, the content of a plurality of elements related to each of the plurality of particles or a characteristic corresponding to each of the plurality of elements By performing principal component analysis on the count number of the X-ray spectrum, obtaining a principal component score of a plurality of principal components for each particle, and a plurality of principal component scores for each of the obtained plurality of particles And performing a process including a step of classifying a plurality of particles into a plurality of groups by performing cluster analysis. That.
本発明においては、試料に含まれる複数の粒子の夫々に放射線ビームを照射することによって各粒子から発生する特性X線を検出し、特性X線を分析することによって各粒子に含有される複数の元素の含有量、又は各元素に対応する特性X線のカウント数を求め、元素の含有量又は元素に対応するカウント数に基づいたクラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類する。これにより、注目する特性データや明確な基準がなくとも試料中の複数の粒子を分類することができる。 In the present invention, a characteristic X-ray generated from each particle is detected by irradiating each of a plurality of particles included in the sample with a radiation beam, and a plurality of particles contained in each particle are analyzed by analyzing the characteristic X-rays. Classify multiple particles into multiple groups by calculating elemental content or counts of characteristic X-rays corresponding to each element and performing cluster analysis based on elemental content or counts corresponding to the element To do. Thereby, it is possible to classify a plurality of particles in a sample without having noticed characteristic data or a clear standard.
また本発明においては、試料中の複数の粒子に含有される複数の元素の含有量、又は各元素に対応する特性X線のカウント数に対して、主成分分析を行い、主成分分析により得られた各粒子に係る複数の主成分得点を用いてクラスター分析を行う。主成分分析を行うことにより、クラスター分析で利用するための成分として、各元素の含有量よりも粒子の組成の違いを顕著に表すことができる主成分を導くと共に、独立成分の数を減らすことができる。 In the present invention, the principal component analysis is performed on the content of a plurality of elements contained in the plurality of particles in the sample or the characteristic X-ray count corresponding to each element, and the principal component analysis is performed. Cluster analysis is performed using a plurality of principal component scores related to each particle. Performing principal component analysis leads to principal components that can represent the difference in particle composition more significantly than the content of each element as a component to be used in cluster analysis, and to reduce the number of independent components Can do.
本発明にあっては、試料中の複数の粒子に含有される複数の元素の含有量に基づいたクラスター分析を行うことにより、試料に含まれる多数の粒子の夫々が多種類の元素を含み、粒子を区分・識別表示する基準が不明である場合であっても、一つのグループ内に組成が近い粒子を集めた複数のグループに多数の粒子を適切に分類することが可能となる。アルミニウム合金等の材料においては、本発明により、材料内に偏在する各種の化合物の分布、又はクラスター分析の結果を示す特性図を求めることが可能となり、材料の製造条件を変えながら本発明により材料を分析することにより、適切な製造条件を求めることも可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。 In the present invention, by performing a cluster analysis based on the content of a plurality of elements contained in a plurality of particles in the sample, each of a large number of particles contained in the sample contains many types of elements, Even when the criteria for classifying / identifying and displaying the particles are unknown, it is possible to appropriately classify a large number of particles into a plurality of groups in which particles having similar compositions are collected in one group. In materials such as aluminum alloys, according to the present invention, it is possible to obtain a characteristic diagram showing the distribution of various compounds unevenly distributed in the material or the results of cluster analysis. By analyzing the above, the present invention has an excellent effect, such as being able to obtain appropriate production conditions.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明のX線分析装置の構成を示すブロック図である。本発明のX線分析装置は、SEMとEDSとを組み合わせた装置である。X線分析装置は、平面状の試料Sに電子線(放射線ビーム)を照射する電子銃(照射手段)11と、電子線の方向を定める電子線走査コイル12と、電子銃11及び電子線走査コイル12の動作を制御するSEM制御部15とを備えている。SEM制御部15からの制御信号に従って、電子銃11が電子線を放出し、電子線走査コイル12が電子線の方向を順次変更することにより、電子線は試料S上を走査しながら試料Sに照射される。X線分析装置は、試料Sに電子線が照射されることによって発生する反射電子又は二次電子を検出する電子検出器13を備え、電子検出器13はSEM画像を生成するSEM画像処理部14に接続されている。電子線が試料Sを走査することに同期して、電子検出器13は、検出した電子の強度を示す信号をSEM画像処理部14へ順次入力する。SEM画像処理部14は、順次入力された信号に基づいて、試料S上の点に対応する画素の輝度を電子検出器13が検出した電子の強度に応じた値とした試料SのSEM画像を生成する処理を行う。SEM画像処理部14は、液晶ディスプレイ等の表示部を備えており、生成したSEM画像を表示部に表示することができる。またSEM画像処理部14は、SEM画像に対して画像処理を行うことにより、試料Sに含まれる粒子を検出する処理を行い、そして、SEM制御部15は、検出した各粒子に電子線を照射させるための処理を行う。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the X-ray analyzer of the present invention. The X-ray analyzer of the present invention is a device combining SEM and EDS. The X-ray analyzer includes an electron gun (irradiation means) 11 that irradiates a planar sample S with an electron beam (radiation beam), an electron
X線分析装置は、試料Sに電子線が照射されることによって試料Sから発生する特性X線を検出するX線検出器21を備え、X線検出器21はマルチチャネルアナライザ(MCA)22に接続されている。X線検出器21は、検出素子としてSi素子等の半導体検出素子を用いた構成となっており、検出した特性X線のエネルギーに比例した電流値のパルス電流を発生し、発生したパルス電流をMCA22へ入力する。MCA22は、X線検出器21からのパルス電流を電流値に応じて選別し、各電流値のパルス電流をカウントする。このMCA22の処理により、特性X線のエネルギーとカウント数との関係、即ち特性X線のスペクトルが得られる。MCA22は、X線データ解析部23に接続されており、特性X線の検出結果である特性X線のスペクトルをX線データ解析部23へ入力する。X線データ解析部23は、MCA22から入力された特性X線のスペクトルに基づいて、特性X線を発生した元素の定性・定量分析を行う。X線分析装置は、更に本発明の粒子解析装置3を備え、粒子解析装置3は、SEM画像処理部14及びX線データ解析部23に接続されている。粒子解析装置3及びX線データ解析部23の組み合わせは、本発明のデータ解析装置に対応する。
The X-ray analyzer includes an
図2は、本発明の粒子解析装置3の構成を示すブロック図である。粒子解析装置3は、パーソナルコンピュータ(PC)等の汎用コンピュータを用いて構成されており、演算を行うCPU(演算部)31と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するRAM32と、光ディスク等の記録媒体Dから情報を読み取るCD−ROMドライブ等のドライブ部33と、ハードディスク等の記憶部34とを備えている。CPU31は、記録媒体Dから本発明のコンピュータプログラム30をドライブ部33に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム30を記憶部34に記憶させる。CPU31は、必要に応じてコンピュータプログラム30を記憶部34からRAM32へロードし、ロードしたコンピュータプログラム30に従って粒子解析装置3に必要な処理を実行する。また粒子解析装置3は、X線データ解析部23及びSEM画像処理部14に接続されたインタフェース部35を備えている。更に粒子解析装置3は、使用者が操作することによる各種の処理指示等の情報が入力されるキーボード又はポインティングデバイス等の入力部36と、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示部37とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
なお、コンピュータプログラム30は、図示しない通信ネットワークを介して粒子解析装置3に接続された図示しない外部のサーバ装置から粒子解析装置3へダウンロードされて記憶部34に記憶される形態であってもよい。また粒子解析装置3は、外部からコンピュータプログラム30を受け付けるのではなく、コンピュータプログラム30を記録したROM等の記録手段を内部に備えた形態であってもよい。
The
次に、以上の構成でなるX線分析装置が行う処理を説明する。図3は、X線分析装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。まずX線分析装置は、試料SのSEM画像を取得する処理を行う(S1)。ステップS1では、SEM制御部15が電子銃11及び電子線走査コイル12の動作を制御することにより、試料Sを走査しながら電子線を試料Sに照射し、電子検出器13は、試料Sからの反射電子又は二次電子を検出し、検出結果をSEM画像処理部14へ入力し、SEM画像処理部14は、電子検出器13からの検出結果に基づいて、2次元状のSEM画像を生成する。
Next, processing performed by the X-ray analysis apparatus having the above configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of processing performed by the X-ray analysis apparatus. First, the X-ray analyzer performs processing for acquiring an SEM image of the sample S (S1). In step S1, the
SEM画像処理部14は、次に、生成したSEM画像に基づいて、試料Sに含まれる複数の粒子を検出する処理を行う(S2)。ステップS2では、SEM画像処理部14は、所定の閾値を境にしてSEM画像を二値化し、二値化したSEM画像中で輝度が閾値以上である画素が集積した閉鎖領域を抽出することにより、閉鎖領域に対応する試料S上の部分である粒子を検出する。なお、SEM画像中の輝度に所定の範囲を指定し、輝度が当該所定の範囲内である画素が集積した閉鎖領域を抽出することにより、閉鎖領域に対応する試料S上の部分である粒子を検出するようにしてもよい。更に、SEM画像処理部14は、検出した複数の粒子の夫々に粒子番号を付加し、各粒子の形状を測定し、各粒子の形状及び位置情報を粒子番号に関連付けて記憶する。
Next, the SEM
図4は、二値化したSEM画像の例を示す模式図である。図4中でPで示した部分が粒子であり、SEM画像中の他の部分よりも高輝度の画素が集積した部分に対応する。粒子の実体は、試料Sの表面に付着した微粒子、試料Sに含まれる不純物が凝集したもの、又は試料S中の母材と異なる相の部分等である。これらの粒子は、SEM画像中で周囲の母材よりも高輝度となり、高輝度の閉鎖領域を抽出することにより、粒子を検出することができる。なお、二値化を行うための輝度の閾値は、予めSEM画像処理部14が記憶している。SEM画像処理部14は、使用者から受け付けた指示に応じて閾値を変更することができる形態であってもよい。またSEM画像処理部14は、周囲の母材よりも輝度が低い閉鎖領域に対応する粒子を検出する形態であってもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a binarized SEM image. The part indicated by P in FIG. 4 is a particle, and corresponds to a part where pixels having higher luminance than other parts in the SEM image are integrated. The substance of the particle is a fine particle adhering to the surface of the sample S, an aggregate of impurities contained in the sample S, or a portion of a phase different from the base material in the sample S. These particles have higher luminance than the surrounding base material in the SEM image, and the particles can be detected by extracting a closed region with high luminance. Note that the SEM
X線分析装置は、次に、検出した複数の粒子の夫々に電子線を照射し、各粒子から発生する特性X線を検出する(S3)。ステップS3では、SEM画像処理部14は検出した各粒子の試料S上での位置を示す位置情報をSEM制御部15へ入力し、SEM制御部15は、位置情報に従って電子銃11及び電子線走査コイル12の動作を制御することにより、試料Sに含まれる複数の粒子の夫々に順に電子線を照射させる。電子線の照射の際、SEM制御部15は、電子線で粒子内を走査してもよく、粒子内の代表的な点に電子線を照射してもよい。X線検出器21は、電子線の照射によって各粒子から発生する特性X線を検出し、MCA22は、各粒子から発生した特性X線のスペクトルをX線データ解析部23へ入力する。
Next, the X-ray analyzer irradiates each of the detected plurality of particles with an electron beam to detect characteristic X-rays generated from each particle (S3). In step S3, the SEM
図5は、特性X線のスペクトルの例を示す特性図である。図中の横軸はX線検出器21が検出した特性X線のエネルギーを示す。図中の縦軸はカウント数を示し、X線検出器21が検出した各エネルギーの特性X線の強度に対応する。スペクトルに含まれるピークに対応するエネルギー値は、特性X線を放出した元素に固有の値であり、ピークに対応するエネルギー値を求めることにより、粒子に含まれる元素を同定することができる。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of a spectrum of characteristic X-rays. The horizontal axis in the figure indicates the energy of characteristic X-rays detected by the
X線データ解析部23は、次に、各粒子から発生した特性X線のスペクトルを解析することによって、各粒子に含まれる元素の同定、及び各元素の含有量の算出を行う元素分析を実行する(S4)。X線データ解析部23は、元素毎に特性X線の標準データを記録したデータベースを予め記憶している。ステップS4では、X線データ解析部23は、データベース中の特性X線の標準データと、得られた特性X線のスペクトルとを比較し、特性X線のスペクトルに含まれるピークに対応するエネルギー値に基づいて、各粒子に含まれる元素を同定する。またX線データ解析部23は、各元素に対応するピークのカウント数に基づいて、各粒子に含有される各元素の含有量を質量%で算出する。X線データ解析部23は、各粒子に含有される各元素の含有量からなる分析結果を粒子解析装置3へ入力する。ステップS2〜S4の処理は、自動粒子解析の処理に相当する。なお、粒子解析装置3へ入力される分析結果は、各元素に対応するピークのカウント数であってもよい。
Next, the X-ray
粒子解析装置3は、X線データ解析部23から入力された分析結果をインタフェース部35で受け付け、CPU31は、受け付けた分析結果を記憶部34に記憶させる(S5)。またSEM画像処理部14は、各粒子の形状を示す形状情報及び各粒子の位置情報を粒子解析装置3へ入力し、CPU31は、分析結果と合わせて形状情報及び位置情報を記憶部34に記憶させる。
The
図6は、記憶部34が記憶する分析結果の例を示す図表である。図6には、粒子数がL(Lは自然数)であり、X線データ解析部23が分析した元素の数がM(Mは自然数)である例を示している。複数の粒子の夫々は粒子番号で区別されており、各粒子番号に関連付けて、粒子の形状を示すアスペクト比及び円相当径が記録されている。また各粒子番号に関連付けて、元素1から元素Mまでの各元素が粒子に含まれる含有量が質量%の単位で記録されている。
FIG. 6 is a chart illustrating an example of analysis results stored in the
粒子解析装置3のCPU31は、次に、RAM32にロードしたコンピュータプログラム30に従って、記憶部34に記憶した各粒子に係る各元素の含有量に対して主成分分析を行う(S6)。主成分分析は、M種類の元素の含有量であるM個の要素を合成し、新たな成分を生成する処理である。ステップS6では、CPU31は、各元素の含有量の全粒子に亘った平均値を計算し、各元素の含有量の標準偏差を計算し、各粒子に係る各元素の含有量を、(偏差/標準偏差)に変換する。この処理により、低濃度の元素の含有量と高濃度の元素の含有量とを対等に評価することができる。CPU31は、更に、(偏差/標準偏差)に変換したL個の粒子の夫々に係るM個の元素の含有量に対して、主成分分析を行うことにより、各粒子に係る第1主成分得点から第N主成分得点までの主成分得点を計算する。ここで、NはM以下の自然数である。なお、CPU31は、各元素の含有量を(偏差/標準偏差)に変換せずに主成分分析を行う処理を行ってもよい。この場合は、各元素の含有量の違いに応じた評価を行うことができる。
Next, the
図7は、主成分分析の結果の例を示す図表である。各粒子番号に関連付けて、第1主成分得点から第N主成分得点までの主成分得点が求められている。求められた主成分得点は、粒子中の元素の含有量から求められた量であるので、粒子の組成を表す成分である。ステップS6の主成分分析の目的の一つはM個の元素の含有量よりも成分を減らすことにあるので、NはMよりも小さい値にする。このように、主成分分析を行うことにより、複数の元素の含有量から、粒子の組成の違いをより顕著に表すことができる主成分を導くと共に、粒子の組成を表す独立成分の数を減らすことができる。Nの値は、予め定めてあってもよい。また、主成分として、固有値が1以上である主成分を選択する等、固有値が所定の値以上となる主成分を求めることによって、Nの値を定めても良い。また、主成分として、寄与率が所定の値以上となる主成分を求めることによって、Nの値を定めても良い。また、主成分として、第1主成分からの累積寄与率が所定の値になるまでの主成分を求めることによって、Nの値を定めてもよい。 FIG. 7 is a chart showing an example of the result of the principal component analysis. In association with each particle number, principal component scores from the first principal component score to the Nth principal component score are obtained. Since the obtained main component score is an amount obtained from the content of the element in the particle, it is a component representing the composition of the particle. Since one of the purposes of the principal component analysis in step S6 is to reduce the components rather than the content of M elements, N is set to a value smaller than M. In this way, by performing principal component analysis, a principal component that can more significantly represent the difference in particle composition is derived from the content of a plurality of elements, and the number of independent components that represent the particle composition is reduced. be able to. The value of N may be determined in advance. Further, the value of N may be determined by obtaining a principal component having an eigenvalue of a predetermined value or more, such as selecting a principal component having an eigenvalue of 1 or more as the principal component. Further, the value of N may be determined by obtaining a principal component having a contribution ratio equal to or greater than a predetermined value as the principal component. Further, as the main component, the value of N may be determined by obtaining the main component until the cumulative contribution rate from the first main component reaches a predetermined value.
粒子解析装置3のCPU31は、次に、RAM32にロードしたコンピュータプログラム30に従って、L個の粒子に係るN個の主成分得点に対して、クラスター分析を行う(S7)。粒子解析装置3は、ステップS7で、クラスター分析の手法として階層型クラスター分析を使用する。階層型クラスター分析では、L個の粒子の夫々を、N個の主成分得点を夫々独立な座標軸上の座標としたN次元空間上の点として表し、初期状態では各一個の粒子が属するL個のクラスターがあるとし、N次元空間内でのクラスター間の距離を計算し、計算した距離が最も近いクラスターを一つのクラスターに併合し、クラスター数が1になるまで距離の計算及びクラスターの併合を繰り返す。本発明の粒子解析装置3では、階層型クラスター分析のアルゴリズムとしてWard法を使用する。ステップS7では、CPU31は、階層型クラスター分析を行うことにより、N次元空間内で距離が近いクラスターを順に併合する過程を記録したクラスター樹形図を生成し、生成したクラスター樹形図を記憶部34に記憶させる。
Next, the
図8は、クラスター樹形図の例を示す模式図である。図中の縦軸は粒子番号を示し、図中の横軸は、一つのクラスターに併合した二つのクラスター間の距離に対応する。クラスター樹形図中で線が互いにつながっている粒子番号は、N次元上の点で表された粒子が一つのクラスターに含まれていることを示す。一つのクラスターに含まれた複数の粒子は、クラスターに含まれない他の粒子に比べて、N個の主成分得点が互いにより近い粒子であり、また主成分得点は粒子の組成を表す成分であるので、一つのクラスターに含まれた複数の粒子は互いに組成が近い粒子である。即ち、クラスター分析により得られるクラスターは、組成が互いに近い粒子を集めることによって複数の粒子を分類したグループに相当する。例えば、クラスター樹形図上でクラスター数又はクラスター間の距離を指定すれば、夫々に一又は複数の粒子が含まれる複数のクラスターが指定され、組成に応じて複数の粒子を分類した複数のグループが得られる。従って、ステップS7のクラスター分析の処理により、試料Sに含まれる複数の粒子を組成に応じて複数のグループに分類することができる。粒子解析装置3は、例えば、クラスターを順次併合していく各段階における各クラスターに含まれる粒子の粒子番号を記録することにより、クラスター樹形図を記録する。なお、CPU31は、ステップS7で、クラスター数が所定数となった段階でクラスター分析を停止する処理を行ってもよい。ステップS7の処理が終了した後は、X線分析装置は、処理を終了する。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a cluster tree diagram. The vertical axis in the figure indicates the particle number, and the horizontal axis in the figure corresponds to the distance between two clusters merged into one cluster. In the cluster dendrogram, particle numbers whose lines are connected to each other indicate that particles represented by N-dimensional points are included in one cluster. A plurality of particles included in one cluster are particles whose N principal component scores are closer to each other than other particles not included in the cluster, and the principal component scores are components representing the composition of the particles. Therefore, a plurality of particles included in one cluster are particles having a composition close to each other. That is, a cluster obtained by cluster analysis corresponds to a group in which a plurality of particles are classified by collecting particles having similar compositions. For example, if you specify the number of clusters or the distance between clusters on the cluster dendrogram, multiple clusters each containing one or more particles are specified, and multiple groups that classify multiple particles according to composition Is obtained. Therefore, a plurality of particles included in the sample S can be classified into a plurality of groups according to the composition by the cluster analysis process in step S7. The
(実施例)
次に、本発明を用いて実際の試料を分析した実施例を示す。試料Sとしてアルミニウム合金を用いた。より詳しくは、試料Sは、ダイカスト用アルミニウム合金として知られているAl−Si−Cu系のADC12である。このアルミニウム合金は、自動車部品、機械部品又は家庭用器具等に幅広く利用されており、Si含有量が多すぎると光沢が出にくくなり、茶色に近い色になりやすい。またCuを含有させることにより機械的性質が向上し、Pbを含有させることにより切削性が向上する。またMnを含有させることにより、Al−Si−Fe−Mnの金属間化合物が生成し、伸度、衝撃強度及び切削性が低下する。このように、アルミニウム合金は添加される元素によって特性が変化するので、元素の濃度管理は製品の品質を管理する観点から重要である。
(Example)
Next, examples of analyzing actual samples using the present invention will be described. As the sample S, an aluminum alloy was used. More specifically, the sample S is an Al—Si—Cu-based
試料Sは、アルミニウム合金のインゴットを樹脂に包埋し、切断後、表面を研磨仕上げすることにより形成した。この試料Sに対して、本発明のX線分析装置により、分析を行った。ステップS2〜S4の自動粒子解析により、254×190μmの領域から875個の粒子が検出され、また粒子に含有される元素としてC,O,Mg,Al,Si,V,Cr,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Sn,Pb等の元素が検出された。この内、Alは試料Sの主成分元素であり、その他が添加元素である。検出された粒子は、アルミニウム合金内に偏在する金属間化合物であり、周囲とは異なった組成を有する部分であると考えられる。添加元素の内、含有量の多いMg,Si,V,Cr,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Sn,Pbの11種類の元素の含有量を用いてステップS6の主成分分析の処理を行った。即ち、本実施例ではL=875、M=11とした。 The sample S was formed by embedding an aluminum alloy ingot in a resin, and cutting and then polishing the surface. This sample S was analyzed by the X-ray analyzer of the present invention. By the automatic particle analysis in steps S2 to S4, 875 particles are detected from a region of 254 × 190 μm, and the elements contained in the particles are C, O, Mg, Al, Si, V, Cr, Mn, Fe, Elements such as Ni, Cu, Zn, Sn, and Pb were detected. Among these, Al is a main component element of the sample S, and the other is an additive element. The detected particles are intermetallic compounds unevenly distributed in the aluminum alloy, and are considered to be portions having a composition different from that of the surroundings. Among the additive elements, the principal component analysis process of step S6 is performed using the contents of 11 kinds of elements such as Mg, Si, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sn, and Pb having a large content. went. That is, in this embodiment, L = 875 and M = 11.
図9は、実施例における主成分分析の結果を示す図表である。図中には、第1主成分から第6主成分までを求めた結果を示す。本実施例では、累積寄与率が70%強となる第6主成分までを求め、変数として用いた。また図9中には、各元素の含有量が各主成分に含まれる割合を示している。第1主成分は、Cr,Mn,Feの割合が高く、Cr−Mn−Feリッチな組成を示す指標であると考えられる。また第2主成分は、Mg,Cuの割合が高く、Mg−Cuリッチな組成を示す指標であると考えられ、第3主成分は、Sn,Pbの割合が高く、Sn−Pbリッチな組成を示す指標であると考えられる。このような第1〜第6主成分に対応する各粒子の主成分得点を用いて、ステップS7のクラスター分析を行った。即ち、本実施例ではN=6とした。 FIG. 9 is a chart showing the results of principal component analysis in the example. In the figure, the results obtained from the first principal component to the sixth principal component are shown. In this example, the sixth principal component having a cumulative contribution rate of slightly over 70% was obtained and used as a variable. Moreover, in FIG. 9, the ratio in which content of each element is contained in each main component is shown. The first main component is considered to be an index showing a high Cr—Mn—Fe ratio and a Cr—Mn—Fe rich composition. In addition, the second main component is considered to be an index showing a high Mg—Cu ratio and a Mg—Cu rich composition, and the third main component has a high Sn, Pb ratio and a Sn—Pb rich composition. It is considered to be an index indicating Using the principal component score of each particle corresponding to the first to sixth principal components, the cluster analysis in step S7 was performed. That is, in this embodiment, N = 6.
図10は、実施例におけるクラスター分析の結果を示すクラスター樹形図を示す模式図である。図中の縦軸は粒子番号を示し、横軸は一つのクラスターに併合した二つのクラスター間の距離に対応する。図中に破線で示すように、本実施例では、クラスター分析の結果から、クラスター数を9とした段階のデータを処理結果として取り出した。即ち、本発明の処理により、875個の粒子を組成の違いによって9個のグループに分類した。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a cluster tree diagram showing the results of cluster analysis in the example. The vertical axis in the figure indicates the particle number, and the horizontal axis corresponds to the distance between two clusters merged into one cluster. As indicated by a broken line in the figure, in this example, data at a stage where the number of clusters was 9 was extracted as a processing result from the result of cluster analysis. That is, according to the treatment of the present invention, 875 particles were classified into 9 groups according to the difference in composition.
図11は、実施例における分類結果を示す図表である。各クラスターをクラスター番号で示し、各クラスターに含まれる粒子数を示している。また各クラスターに分類された粒子のアスペクト比及び円相当径の平均値を示している。更に、各クラスターに分類された粒子に含まれる各元素の含有量の平均値を示している。 FIG. 11 is a chart showing the classification results in the examples. Each cluster is indicated by a cluster number, and the number of particles contained in each cluster is indicated. Moreover, the average value of the aspect ratio and equivalent circle diameter of the particles classified into each cluster is shown. Furthermore, the average value of the content of each element contained in the particles classified into each cluster is shown.
図12は、実施例におけるクラスター分析の結果を3次元分布で示す特性図である。図12は、6個の主成分得点で座標が定められる6次元上の点で表した粒子を3次元空間に投影した図である。図中のX軸、Y軸、Z軸は夫々第1主成分、第2主成分、第3主成分に対応する。各粒子を表す座標点の形状は、各粒子が分類されたクラスターに応じて異なる形状にしている。図12に示す如きクラスター及び粒子の分布図を得ることにより、各クラスターの分布状態と各粒子の分布状態とに偏りがあることが確認できる。 FIG. 12 is a characteristic diagram showing the results of cluster analysis in the example as a three-dimensional distribution. FIG. 12 is a diagram in which particles represented by six-dimensional points whose coordinates are determined by six principal component scores are projected onto a three-dimensional space. The X axis, Y axis, and Z axis in the figure correspond to the first principal component, the second principal component, and the third principal component, respectively. The shape of the coordinate point representing each particle is different depending on the cluster into which each particle is classified. By obtaining a distribution diagram of clusters and particles as shown in FIG. 12, it can be confirmed that there is a bias between the distribution state of each cluster and the distribution state of each particle.
図13は、実施例におけるクラスター分析の結果を2次元分布で示す特性図である。図13は、6個の主成分得点で座標が定められる6次元上の点で表した粒子を、第1主成分及び第3主成分の軸をXY軸とした平面に投影した図である。図中の横軸は第1主成分を示し、右側であるほど粒子がCr−Mn−Feリッチであることを示している。図中の縦軸は第3主成分を示し、上側であるほど粒子がSn−Pbリッチであることを示している。図中に示しように、875個の粒子が、組成の近いものを集めた9個のクラスターに分類されている。なおクラスター2は、図中では他のクラスターに埋もれてはいるが、1個の粒子からなるクラスターである。クラスター5に分類される粒子は元素組成が平均的であり、クラスター4,8に分類される粒子はSn−Pbリッチであり、クラスター6,9に分類される粒子はCr−Mn−Feリッチであり、クラスター2に分類される粒子はVリッチであり、クラスター3に分類される粒子はNiリッチであり、クラスター5に分類される粒子はSiリッチである。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the results of cluster analysis in the example in a two-dimensional distribution. FIG. 13 is a diagram in which particles represented by six-dimensional points whose coordinates are determined by six principal component scores are projected on a plane with the axes of the first principal component and the third principal component as the XY axes. The horizontal axis in the figure indicates the first main component, and the right side indicates that the particles are rich in Cr—Mn—Fe. The vertical axis in the figure indicates the third main component, and the higher the value is, the more the particles are Sn-Pb rich. As shown in the figure, 875 particles are classified into 9 clusters, each of which has a similar composition. The
以上詳述した如く、本発明においては、試料Sに含まれる多数の粒子に含有される複数の元素の含有量に対して主成分分析を行い、主成分分析により得られた各粒子に係る複数の主成分得点を用いて階層型クラスター分析を行うことにより、試料Sに含まれる多数の粒子を組成に応じた複数のグループに分類することができる。試料Sに含まれる多数の粒子の夫々が多種類の元素を含み、粒子を分類する基準が不明である場合であっても、本発明により、一つのグループ内に組成が近い粒子を集めた複数のグループに多数の粒子を適切に分類することが可能となる。アルミニウム合金等の材料においては、本発明により、材料内に偏在する各種の化合物の材料内での分布とクラスター分布を示す特性図とを求めることができる。材料内に偏在する各種の化合物は、強度又は切削性等の材料の特性に影響する。温度条件等の材料の製造条件を変えながら本発明により材料を分析することにより、製造条件に応じた化合物の分布の変化又はクラスター分布を示す特性図の変化を知ることができ、材料に所望の特性をもたらす化合物の分布又はクラスター分布を示す特性図が得られる材料の製造条件を求めることも可能となる。 As described above in detail, in the present invention, a principal component analysis is performed on the contents of a plurality of elements contained in a large number of particles contained in the sample S, and a plurality of particles related to each particle obtained by the principal component analysis are analyzed. By performing a hierarchical cluster analysis using the principal component scores, a large number of particles contained in the sample S can be classified into a plurality of groups according to the composition. Even when a large number of particles included in the sample S contain many types of elements and the criteria for classifying the particles are unknown, a plurality of particles having similar compositions in one group are collected according to the present invention. It becomes possible to appropriately classify a large number of particles into the groups. In materials such as aluminum alloys, the present invention makes it possible to obtain distributions of various compounds unevenly distributed in the materials and characteristic diagrams showing cluster distributions. Various compounds unevenly distributed in the material affect the properties of the material such as strength or machinability. By analyzing the material according to the present invention while changing the manufacturing conditions of the material such as the temperature conditions, it is possible to know the change in the distribution of the compound or the change in the characteristic diagram showing the cluster distribution according to the manufacturing conditions, and the material It is also possible to determine the production conditions of the material from which a characteristic diagram showing the distribution or cluster distribution of the compound that provides the characteristics can be obtained.
なお、本実施の形態においては、階層型クラスター分析のアルゴリズムとしてWard法を使用した形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、階層型クラスター分析のアルゴリズムとしてその他の手法を用いた形態であってもよい。また本実施の形態においては、クラスター分析の方法として階層型クラスター分析を行う形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、階層型クラスター分析以外の方法でクラスター分析を行う形態であってもよい。また本実施の形態においては、各粒子における各元素の含有量に対して主成分分析を行った上でクラスター分析を行う形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、各元素の含有量に対して直接にクラスター分析を行う形態であってもよい。また本実施の形態においては、各粒子における各元素の含有量に基づいて粒子を分類する処理を行う形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、各元素に対応する特性X線スペクトルのカウント数に基づいて粒子を分類する処理を行う形態であってもよい。 In this embodiment, the Ward method is used as the hierarchical cluster analysis algorithm. However, the present invention is not limited to this, and other methods are used as the hierarchical cluster analysis algorithm. It may be in the form. Further, in the present embodiment, the form of performing the hierarchical cluster analysis is shown as the cluster analysis method, but the present invention is not limited to this, and the form of performing the cluster analysis by a method other than the hierarchical cluster analysis is shown. There may be. Further, in the present embodiment, a mode in which cluster analysis is performed after principal component analysis is performed on the content of each element in each particle is shown, but the present invention is not limited to this, and each element is not limited to this. Alternatively, the cluster analysis may be performed directly on the content of. Further, in the present embodiment, an embodiment has been shown in which a process for classifying particles based on the content of each element in each particle is shown, but the present invention is not limited to this, and the characteristic X corresponding to each element The form which performs the process which classifies particle | grains based on the count number of a line spectrum may be sufficient.
また本実施の形態においては、本発明のX線分析装置はSEMにEDSが付属した形態を示したが、これに限るものではなく、本発明のX線分析装置は、SEMではなく透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)にEDSが付属した形態であってもよい。この形態の場合は、X線分析装置は、試料SのTEM画像を取得し、取得したTEM画像に対して画像処理を行うことにより試料S中の粒子を検出する処理を行う。また本発明のX線分析装置は、放射線ビームとして電子線ではなくX線を用いた形態であってもよい。この形態の場合は、X線分析装置は、X線の照射手段及び光学顕微鏡を備え、光学顕微鏡を用いて試料Sを撮影した光学画像を取得し、取得した光学画像に対して画像処理を行うことにより試料S中の粒子を検出し、各粒子にX線ビームを照射することによって、本発明を実行する。また本実施の形態においては、X線分析装置としてEDSを用いた形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、X線分析装置としてWDSを用いた形態であってもよい。 In the present embodiment, the X-ray analyzer of the present invention is shown in the form in which the EDS is attached to the SEM. However, the present invention is not limited to this, and the X-ray analyzer of the present invention is not a SEM but a transmission electron. The form which attached EDS to the microscope (TEM: Transmission Electron Microscope) may be sufficient. In the case of this form, the X-ray analyzer acquires a TEM image of the sample S and performs a process of detecting particles in the sample S by performing image processing on the acquired TEM image. Further, the X-ray analyzer of the present invention may be in the form of using X-rays instead of electron beams as a radiation beam. In this embodiment, the X-ray analyzer includes an X-ray irradiation unit and an optical microscope, acquires an optical image obtained by photographing the sample S using the optical microscope, and performs image processing on the acquired optical image. Thus, the present invention is implemented by detecting particles in the sample S and irradiating each particle with an X-ray beam. In the present embodiment, an EDS is used as an X-ray analyzer, but the present invention is not limited to this, and an embodiment using WDS as an X-ray analyzer may be used.
また本実施の形態においては、粒子解析装置3は、PCを用いて構成され、元素分析の結果を内部の記憶部34に記憶した上で処理を実行する形態を示したが、これに限るものではなく、粒子解析装置3は、PC外の記憶手段に元素分析の結果を記憶させ、記憶手段の記憶内容に基づいた処理を実行する形態であってもよい。また本実施の形態においては、X線データ解析部23と粒子解析装置3とが分離した構成を示したが、本発明の構成はこれに限るものではない。例えば、本発明の構成は、X線データ解析部23及び粒子解析装置3の機能を、一台のコンピュータで実現したデータ解析装置で実現する構成であってもよい。また本発明の構成は、データ解析装置に更にMCA22の機能をも一体にした構成であってもよい。また本実施の形態においては、本発明の粒子解析装置3又はデータ解析装置は、SEMを用いたX線分析装置に組み込まれた形態を示したが、本発明の構成はこれに限るものではなく、本発明の粒子解析装置3又はデータ解析装置はSEMから独立した構成であってもよい。この形態の場合は、粒子解析装置3又はデータ解析装置は、SEM及びEDSでの測定データを通信ネットワーク又は記録媒体を用いて入力され、入力された測定データを解析する処理を行う。
Further, in the present embodiment, the
11 電子銃
12 電子線走査コイル
13 電子検出器
14 SEM画像処理部
15 SEM制御部
21 X線検出器
22 MCA
23 X線データ解析部
3 粒子解析装置
30 コンピュータプログラム
31 CPU
34 記憶部
35 インタフェース部
S 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
23 X-ray
34
Claims (6)
複数の粒子の夫々について、特性X線を分析することによって得られた複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数を記憶する記憶手段と、
該記憶手段が記憶する複数の粒子の夫々に係る前記含有量又は前記カウント数に基づいて、クラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類する分類手段と
を備えることを特徴とする粒子解析装置。 In a particle analysis apparatus for analyzing a plurality of particles contained in a sample based on a result of analyzing characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of the plurality of particles contained in the sample with a radiation beam,
Storage means for storing the content of a plurality of elements obtained by analyzing characteristic X-rays for each of a plurality of particles, or the count number of characteristic X-ray spectra corresponding to each of the plurality of elements;
Classifying means for classifying the plurality of particles into a plurality of groups by performing cluster analysis based on the content or the count number of each of the plurality of particles stored in the storage means, Particle analyzer.
前記分類手段は、前記主成分分析手段が求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うように構成してあること
を特徴とする請求項1に記載の粒子解析装置。 A principal component analysis means for obtaining a plurality of principal component scores for each particle by performing principal component analysis on the content or the count number of each of the plurality of particles stored in the storage means;
2. The particle according to claim 1, wherein the classifying unit is configured to perform cluster analysis on a plurality of principal component scores relating to each of the plurality of particles obtained by the principal component analyzing unit. Analysis device.
放射線ビームの照射によって各粒子から発生した特性X線の検出結果を解析することにより、試料に含まれる複数の粒子の夫々に含まれる複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数を求める手段と、
該手段が求めた前記含有量又は前記カウント数に基づいて複数の粒子を解析する処理を行う請求項1又は2に記載の粒子解析装置と
を備えることを特徴とするデータ解析装置。 In a data analysis apparatus for analyzing a detection result of characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of a plurality of particles contained in a sample with a radiation beam,
By analyzing the detection result of the characteristic X-rays generated from each particle by irradiation of the radiation beam, it corresponds to the content of a plurality of elements contained in each of the plurality of particles contained in the sample, or to each of the plurality of elements. Means for determining the count of the characteristic X-ray spectrum;
A data analysis apparatus comprising: the particle analysis apparatus according to claim 1 or 2 that performs a process of analyzing a plurality of particles based on the content or the count number obtained by the means.
試料に放射線ビームを照射する照射手段と、
試料の画像を取得する手段と、
該手段が取得した画像中で周囲と輝度が異なる閉鎖領域に対応する複数の粒子を試料中から検出する手段と、
該手段が検出した各粒子に対して、前記照射手段から放射線ビームを照射させる手段と、
放射線ビームの照射によって各粒子から発生する特性X線を検出する手段と、
該手段による特性X線の検出結果を解析する請求項3に記載のデータ解析装置と
を備えることを特徴とするX線分析装置。 In an X-ray analyzer for analyzing a sample using characteristic X-rays generated from the sample by irradiating the sample with radiation,
An irradiation means for irradiating the sample with a radiation beam;
Means for obtaining an image of the sample;
Means for detecting from the sample a plurality of particles corresponding to a closed region having a brightness different from that of the surroundings in the image acquired by the means;
Means for irradiating each particle detected by the means with a radiation beam from the irradiation means;
Means for detecting characteristic X-rays generated from each particle by irradiation of a radiation beam;
An X-ray analysis apparatus comprising: the data analysis apparatus according to claim 3 that analyzes a detection result of characteristic X-rays by the means.
複数の粒子の夫々について、特性X線を分析することによって得られた複数の元素の含有量を記憶部で記憶し、
演算部で、記憶部が記憶する複数の粒子の夫々に係る複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数に対して、主成分分析を行うことにより、各粒子について複数の主成分の主成分得点を求め、
演算部で、求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類すること
を特徴とする粒子解析方法。 Based on the result of analyzing characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of a plurality of particles contained in the sample with a radiation beam, a plurality of particles contained in the sample are included using a computer having a storage unit and a calculation unit. In the particle analysis method for analyzing particles of
For each of a plurality of particles, the content of a plurality of elements obtained by analyzing characteristic X-rays is stored in a storage unit,
By performing principal component analysis on the content of a plurality of elements related to each of a plurality of particles stored in the storage unit or the count number of the characteristic X-ray spectrum corresponding to each of the plurality of elements in the calculation unit , Find principal component scores of multiple principal components for each particle,
A particle analysis method characterized by classifying a plurality of particles into a plurality of groups by performing cluster analysis on a plurality of principal component scores relating to each of the obtained plurality of particles in an arithmetic unit.
コンピュータに、
複数の粒子の夫々に係る複数の元素の含有量、又は複数の元素の夫々に対応する特性X線スペクトルのカウント数に対して、主成分分析を行うことにより、各粒子について複数の主成分の主成分得点を求めるステップと、
求めた複数の粒子の夫々に係る複数の主成分得点に対してクラスター分析を行うことにより、複数の粒子を複数のグループに分類するステップと
を含む処理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。 Included in the sample based on the content of multiple elements in each particle obtained by analyzing characteristic X-rays generated from each particle by irradiating each of the multiple particles contained in the sample with a radiation beam on a computer In a computer program for executing a process of analyzing a plurality of particles,
On the computer,
By performing principal component analysis on the content of a plurality of elements related to each of a plurality of particles or the count number of the characteristic X-ray spectrum corresponding to each of the plurality of elements, Obtaining a principal component score;
A computer program that executes a process including: classifying a plurality of particles into a plurality of groups by performing cluster analysis on a plurality of principal component scores relating to each of the plurality of particles obtained.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011257288A (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Fujitsu Ltd | Spectral analysis method and spectral analysis device |
CN104380088A (en) * | 2012-06-28 | 2015-02-25 | Fei公司 | Cluster analysis of unknowns in sem-eds dataset |
JP2018194539A (en) * | 2017-02-06 | 2018-12-06 | Jfeスチール株式会社 | Deposit particle size distribution evaluation method, and manufacturing method of steel plate |
JPWO2018042752A1 (en) * | 2016-08-31 | 2019-06-24 | 株式会社堀場製作所 | Signal analysis apparatus, signal analysis method, computer program, measurement apparatus and measurement method |
JP2019120622A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 日本製鉄株式会社 | Particulate classification device, quality evaluation device, electron beam device, particulate classification method, quality evaluation method, and program |
US10386307B2 (en) | 2014-06-05 | 2019-08-20 | Satake Corporation | Method of creating quality grade discrimination criteria in granular material appearance quality grade discrimination device |
CN110954447A (en) * | 2019-12-11 | 2020-04-03 | 中国建材检验认证集团股份有限公司 | Quantitative determination method, device and system for volume mixing amount of components in physical mixture |
JP2021071446A (en) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 国立大学法人大阪大学 | Particle analysis method, machine learning device, particle analysis device, and particle analysis system |
EP4174480A1 (en) * | 2021-11-02 | 2023-05-03 | Jeol Ltd. | Phase analyzer, sample analyzer, and analysis method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0821808A (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Jeol Ltd | Analysis position determining method |
JP2000235009A (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-29 | Jeol Ltd | Particle analyzing device by means of electron probe microanalyzer |
JP2001027621A (en) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Jeol Ltd | Electronic probe microanalyzer |
JP2003240739A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | Horiba Ltd | X-ray analyzer having region division support function in composition distribution |
JP2007155515A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Jeol Ltd | Method and device for analyzing particle |
-
2008
- 2008-09-02 JP JP2008225288A patent/JP2010060389A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0821808A (en) * | 1994-07-06 | 1996-01-23 | Jeol Ltd | Analysis position determining method |
JP2000235009A (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-29 | Jeol Ltd | Particle analyzing device by means of electron probe microanalyzer |
JP2001027621A (en) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Jeol Ltd | Electronic probe microanalyzer |
JP2003240739A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | Horiba Ltd | X-ray analyzer having region division support function in composition distribution |
JP2007155515A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Jeol Ltd | Method and device for analyzing particle |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6013020289; I.Bondarenko et al.: 'Hierarchical cluster analysis with stopping rules built on Akaike's information criterion for aeroso' Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems Vol.22 No.1, 1994, pp.87-95 * |
JPN6013020290; Paul C.Bernard et al.: 'Classification of estuarine particles using automated electron microprobe analysis and multivariate' Environmental Science & Technology Vol.20 No.5, 1986, pp.467-473 * |
JPN6013020291; 遠藤茂寿 他: '主成分分析法による粒子形状の分類' 化学工学論文集 Vol.8 No.4, 1982, pp.476-480 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011257288A (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Fujitsu Ltd | Spectral analysis method and spectral analysis device |
CN104380088A (en) * | 2012-06-28 | 2015-02-25 | Fei公司 | Cluster analysis of unknowns in sem-eds dataset |
US10386307B2 (en) | 2014-06-05 | 2019-08-20 | Satake Corporation | Method of creating quality grade discrimination criteria in granular material appearance quality grade discrimination device |
JPWO2018042752A1 (en) * | 2016-08-31 | 2019-06-24 | 株式会社堀場製作所 | Signal analysis apparatus, signal analysis method, computer program, measurement apparatus and measurement method |
JP2018194539A (en) * | 2017-02-06 | 2018-12-06 | Jfeスチール株式会社 | Deposit particle size distribution evaluation method, and manufacturing method of steel plate |
JP2019120622A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 日本製鉄株式会社 | Particulate classification device, quality evaluation device, electron beam device, particulate classification method, quality evaluation method, and program |
JP7020120B2 (en) | 2018-01-09 | 2022-02-16 | 日本製鉄株式会社 | Particle separator, quality evaluation device, electron beam device and program |
JP7306631B2 (en) | 2019-11-01 | 2023-07-11 | 国立大学法人大阪大学 | Particle analysis method, machine learning device, particle analysis device, and particle analysis system |
JP2021071446A (en) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 国立大学法人大阪大学 | Particle analysis method, machine learning device, particle analysis device, and particle analysis system |
CN110954447A (en) * | 2019-12-11 | 2020-04-03 | 中国建材检验认证集团股份有限公司 | Quantitative determination method, device and system for volume mixing amount of components in physical mixture |
CN110954447B (en) * | 2019-12-11 | 2022-07-29 | 中国建材检验认证集团股份有限公司 | Quantitative determination method, device and system for volume mixing amount of components in physical mixture |
EP4174480A1 (en) * | 2021-11-02 | 2023-05-03 | Jeol Ltd. | Phase analyzer, sample analyzer, and analysis method |
JP7442487B2 (en) | 2021-11-02 | 2024-03-04 | 日本電子株式会社 | Phase analyzer, sample analyzer, and analysis method |
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