JP2012058146A - Ｘ線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折させてスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出し、除去する。
【解決手段】試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、前記エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部と、前記ベースラインの傾きから前記エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備え、前記分析部は、抽出された前記カソードルミネッセンス成分を前記エネルギー分布スペクトルから除去する。
【選択図】図１

Description

本発明はＸ線検出システムに関し、特に、試料から放出される特性Ｘ線を回折格子により回折Ｘ線としてイメージセンサ上に結像させてスペクトルを分析するＸ線検出システムに関する。

試料に電子線などの荷電粒子線を照射すると、該試料から特性Ｘ線が発生する。この特性Ｘ線を検出器で検出し、試料の組成を計測する手法はエネルギー分散型Ｘ線分光と呼ばれている。

この手法では、特性Ｘ線が試料を構成する元素の特有なエネルギーを持つことを利用している。単位時間当たりのＸ線発生個数をＸ線のエネルギー毎に計数して試料の元素組成等の情報を得ている。ここで、Ｘ線を検出する手段として、シリコンやゲルマニウム等の半導体結晶を用いた半導体検出素子を用いるのが一般的である。

一方、試料に電子線などの荷電粒子線を照射して発生した特性Ｘ線を回折格子に入射すると、回折Ｘ線が分離される。この回折Ｘ線をＸ線用ＣＣＤイメージセンサで検出し、画像化する手法も存在している。

この手法を実現する装置としては、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された試料から放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子に導くＸ線集光ミラーと、Ｘ線集光ミラーにより集光された特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、を備えて構成されている。

この種のＸ線検出システムについては、以下の特許文献１にも記載されている。

特開２００２−３２９４７３号公報

以上のようなＸ線検出システムにより、酸化物・窒素物等の化合物を試料として電子線を照射すると、軟Ｘ線である特性Ｘ線以外に、特性Ｘ線とは波長が異なるカソードルミネッセンス（ＣＬ）と呼ばれる発光が発生することがある。

このようなカソードルミネッセンスなどの存在により、イメージセンサで得られる採取スペクトルの分析が困難になっている。

しかし、イメージセンサで得られる採取スペクトルの各ピークが、測定対象の回折Ｘ線（軟Ｘ線）であるか、あるいや、カソードルミネッセンスであるかは、イメージセンサの受光結果からは容易に判別することができないため、これらを判断可能なシステムは存在していなかった。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出できるＸ線検出システムを実現することである。

また、本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出し、検出したカソードルミネッセンスを除去できるＸ線検出システムを実現することである。

すなわち、上記の課題を解決する本願発明は、以下のそれぞれに述べるようなものである。

（１）請求項１記載の発明は、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、前記エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部と、前記ベースラインの傾きから前記エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備えたことを特徴とする。

（２）請求項２記載の発明は、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、前記エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部と、前記ベースラインの傾きから前記エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備え、前記分析部は、抽出された前記カソードルミネッセンス成分を前記エネルギー分布スペクトルから除去する、たことを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の成分を検知する画像処理部と、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、前記イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無から前記イメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備えたことを特徴とする。

（４）請求項４記載の発明は、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の成分を検知する画像処理部と、前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、前記イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無から前記イメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備え、前記画像処理部は、前記カソードルミネッセンス抽出部により抽出された前記カソードルミネッセンスの領域のイメージを画像処理により除去し、該画像処理後のイメージを前記回折Ｘ線の採取スペクトルとして前記分析部に供給する、ことを特徴とする。

（５）請求項５記載の発明は、上記（３）−（４）において、前記カソードルミネッセンス抽出部は、前記エネルギー分散方向と直交する方向における前記イメージ中の異なる領域間での比較により、エネルギー分散方向の成分の有無を判断する、ことを特徴とする。

（６）請求項６記載の発明は、上記（５）において、前記イメージセンサは、前記エネルギー分散方向と直交する方向（光広がり方向）において、受光すべき領域より小さく構成され、露光時間内に前記光広がり方向に移動しつつ受光する、ことを特徴とする。

（７）請求項７記載の発明は、上記（４）において、前記画像処理部は、前記イメージに含まれる軟Ｘ線成分を検出すると共に、前記カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去による該軟Ｘ線成分の減衰量を検出し、該減衰量が一定に達した時点で、前記カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去を停止する、ことを特徴とする。

これらの発明によると、以下のような効果を得ることができる。

（１）この発明では、試料から放出される特性Ｘ線を回折格子により回折Ｘ線としてイメージセンサ上に結像させてスペクトルを分析するＸ線検出システムにおいて、イメージセンサで検出された回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成し、このエネルギー分布スペクトルのベースラインの傾きを抽出し、このベースラインの傾きからエネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出している。

この結果、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出することができる。

（２）この発明では、試料から放出される特性Ｘ線を回折格子により回折Ｘ線としてイメージセンサ上に結像させてスペクトルを分析するＸ線検出システムにおいて、イメージセンサで検出された回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成し、このエネルギー分布スペクトルのベースラインの傾きを抽出し、このベースラインの傾きからエネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出し、抽出されたカソードルミネッセンス成分をエネルギー分布スペクトルから除去する。

この結果、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出し、検出したカソードルミネッセンスを除去することができる。

（３）この発明では、試料から放出される特性Ｘ線を回折格子により回折Ｘ線としてイメージセンサ上に結像させてスペクトルを分析するＸ線検出システムにおいて、イメージセンサで検出された回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の特定の成分を検知し、イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無からイメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出している。

この結果、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出することができる。

（４）この発明では、試料から放出される特性Ｘ線を回折格子により回折Ｘ線としてイメージセンサ上に結像させてスペクトルを分析するＸ線検出システムにおいて、イメージセンサで検出された回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の特定の成分を検知し、イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無からイメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出し、抽出されたカソードルミネッセンスの領域のイメージを画像処理により除去し、該画像処理後のイメージを回折Ｘ線の採取スペクトルとして分析してエネルギー分布スペクトルを生成する。

この結果、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出し、検出したカソードルミネッセンスを除去することができる。

（５）上記（３）（４）において、エネルギー分散方向と直交する方向におけるイメージ中の異なる領域間での比較により、エネルギー分散方向の成分の有無を判断することで、迅速に判断することができる。

（６）上記（５）において、イメージセンサは、エネルギー分散方向と直交する方向（光広がり方向）において受光すべき領域より小さく構成されていて、露光時間内に光広がり方向に移動しつつ受光することで、小サイズイメージセンサを用いることが可能になり、、迅速に判断することができる。

（７）上記（４）において、カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去による軟Ｘ線成分の減衰量を検出し、該減衰量が一定に達した時点で、カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去を停止することで、本来の測定対象の信号レベルを一定以上に適切に保ちつつ、カソードルミネッセンスを除去することが可能になる。

本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの特性を示す説明図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の画像形成装置を実施するための形態（実施形態）を詳細に説明する。

〈第１実施形態〉
まず図１〜図２を参照して第１実施形態のＸ線検出システムの構成を説明する。

なお、この図１においては、鏡筒や架台などの各部を保持するための既知の基本的部材、真空を保持する機構部分などについては省略し、実施形態の特徴部分の配置を中心に示した斜視図の状態でＸ線検出システムを示している。また、図２では、ブロック図に近い状態でＸ線検出システムを示している。

電子線照射部１０は、走査電子顕微鏡の鏡筒部分に設けられ、試料２０に対して電子線を照射する。

Ｘ線集光ミラー部３０は、試料２０から放出される特性Ｘ線を、２枚のミラー３４ａと３４ｂとで集光させて回折格子５０に導く。ここで、Ｘ線集光ミラー部３０で集光させることにより、回折格子５０に入射する特性Ｘ線の強度を増加させて、測定時間の短縮、スペクトルのＳ／Ｎ比を向上させることができる。なお、ここでは、説明のため、ミラー３４ａと３４ｂとがむき出しの状態になっているが、これに限定されず、ミラー３４ａと３４ｂとを一体保持するミラー外部筐体のような筒状の構造体が存在していてもよい。

回折格子５０は、Ｘ線集光ミラー部３０により集光された特性Ｘ線を受けて、エネルギーに応じて回折状態が異なる回折Ｘ線を生じさせる。この回折格子５０は、収差補正のために不等間隔の溝が形成されており、このような不等間隔回折格子は、大きな入射角（回折格子面（図１のＹ軸）に平行に近い角度）で入射させたとき、回折光の焦点をローランド円上ではなく、光線にほぼ垂直な平面（イメージセンサ６０の受光面：図１のＸＺ平面））上に作るように設計される。

イメージセンサ６０は、回折Ｘ線を検出するため、軟Ｘ線に感度を有するＸ線用のＣＣＤカメラあるいはＸ線用のＣＭＯＳカメラである。望ましくは、背面照射型のＸ線用ＣＣＤカメラで構成されている。このイメージセンサ６０は、その受光面が回折Ｘ線の結像面に一致するように位置調整がなされる。

分析部８０は、イメージセンサ６０で検出された回折Ｘ線の採取スペクトルを分析して、ある値のエネルギーのＸ線が何個検出されたかを意味するエネルギー分布スペクトルを生成する波形分析装置である。

なお、この分析部８０は、イメージセンサ６０で検出された採取スペクトルのイメージデータを画像処理する画像処理部８１と、採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成するスペクトル分析部８２と、エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部８３と、ベースラインの傾きからエネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するＣＬ抽出部８４と、を備えて構成されている。

表示部９０は分析部８０での分析結果であるエネルギー分布スペクトルやその他の各種情報を視覚的に表示するディスプレイである。

なお、分析部８０と表示部９０とは、コンピュータ装置及びエネルギー分布スペクトルを算出するコンピュータプログラムとで構成することも可能である。

また、このＸ線検出システムにおける回折格子５０およびその周辺の構成の詳細については、本件出願人が別途特許出願した特開２００２−３２９４７３号公報に記載されている。また、イメージセンサ６０で得られた回折Ｘ線の処理システムについては、既知のものを使用することができるため、詳細な説明を省略する。

以上のようなＸ線検出システムでは、電子線照射部１０から試料２０に対して電子線を照射し、試料２０で発生した特性Ｘ線をＸ線集光ミラー部３０により集光させて、回折格子５０に入射させる。そして、回折格子５０は、エネルギーに応じて回折状態が異なる回折Ｘ線を生じさせる。そして、この回折Ｘ線は、イメージセンサ６０で露光処理される。

そして、分析部８０は、イメージセンサ６０の出力を分析して、ある値のエネルギーのＸ線が何個検出されたかを意味するエネルギー分布スペクトルを生成し、表示部９０に表示する。

ここで、カソードルミネッセンスが存在していない状態では、図３（ａ）に示すように、ピークが無い部分では水平なベースラインが存在しており、そのベースラインに対して試料２０を構成する元素に応じてエネルギーとレベルとが異なるピークが表れる。そして、このピークのエネルギーとレベルとから、試料２０を構成する元素を特定することができる。

ここで、試料２０からカソードルミネッセンス発生していると、回折格子５０で全反射に近い状態で反射されて、回折Ｘ線と共にイメージセンサ６０に入射する。このようにカソードルミネッセンスがイメージセンサ６０に入射している状態では、エネルギー分布スペクトルのベースラインは、図３（ｂ１）や図３（ｃ１）に示すように、傾きのある状態になる。なお、カソードルミネッセンスがイメージセンサ６０の受光面でどのような状態であるかにより、図３（ｂ１）や図３（ｃ１）のベースラインの傾きの状態は変化することがある。

そこで、ベース抽出部８３は、スペクトル分析部８２で生成されたエネルギー分布スペクトルのピーク部分のみのデータを生成し、エネルギー分布スペクトル全体のデータからピーク部分のみのデータを差し引くことにより、図３（ｂ２）や図３（ｃ２）のように、エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出する。

ここで、ＣＬ抽出部８４は、ベースラインの傾きに含まれる領域（図３（ｂ２）と図３（ｃ２）におけるハッチング部分）からエネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出する。

なお、ＣＬ抽出部８４は、得られたベースラインのデータを、一次関数の最小二乗法によって誤差を算出し、その誤差をパラメータとして、ある一定以上であると、カソードルミネッセンスが発生すると認識する。

そして、スペクトル分析部８２は、エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分（図３（ｂ２）と図３（ｃ２）におけるハッチング部分）を、カソードルミネッセンスの影響を受けたエネルギー分布スペクトル（図３（ｂ１）と図３（ｃ１））から差し引くことで、カソードルミネッセンスの影響を除去した状態のエネルギー分布スペクトル（図３（ａ）相当）を抽出する。

このようにして、スペクトル分析部８２は、カソードルミネッセンスの有無情報、カソードルミネッセンスの影響を受けた状態のエネルギー分布スペクトル、カソードルミネッセンスの影響を受けた状態のエネルギー分布スペクトルのベースライン、カソードルミネッセンスの影響を除去した状態のエネルギー分布スペクトル、のいずれかを表示部９０に表示する。また、これら複数を並べて表示しても、あるいはこれらを順次表示してもよい。

以上のように、この実施形態では、電子線を照射した試料２０からの特性Ｘ線を回折格子５０により回折させてイメージセンサ６０でスペクトルを採取するシステムにおいて、採取スペクトル中にカソードルミネッセンスが含まれているかを検出することと、除去することができる。

〈第２実施形態〉
この第２実施形態において、以上の第１実施形態との違いは、図４に示すように、画像処理部８１からＣＬ抽出部８４がカソードルミネッセンスの抽出を行い、画像処理部８１はカソードルミネッセンスが除去された状態の採取スペクトルのイメージをスペクトル分析部８２に供給する構成になっている。すなわち、ＣＬ抽出部８４は、イメージセンサ６０で検出された回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の特定の成分を検知し、イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無からイメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出する。その他の構成、および、基本的動作は第１実施形態と同じである。

以上のようなＸ線検出システムでは、電子線照射部１０から試料２０に対して電子線を照射し、試料２０で発生した特性Ｘ線を回折格子５０に入射させる。そして、回折格子５０は、特性Ｘ線を受けて、エネルギーに応じて回折状態が異なる回折Ｘ線を生じさせる。そして、この回折Ｘ線は、イメージセンサ６０で露光処理される。

そして、分析部８０は、イメージセンサ６０の出力を分析して、ある値のエネルギーのＸ線が何個検出されたかを意味するエネルギー分布スペクトルを生成し、表示部９０に表示する。

ここで、カソードルミネッセンスが存在していない状態では、図５（ａ）に示すように、エネルギー分散方向（Ｚ方向）にピークを有する状態で、光広がり方向（Ｘ方向）に一様な回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージが生じている。そして、この回折Ｘ線のイメージを分析部８０で分析することにより、エネルギー分布スペクトルを得ている。

ここで、試料２０からカソードルミネッセンス発生していると、回折格子５０で全反射に近い状態で反射されて、回折Ｘ線と共にイメージセンサ６０に入射し、図５（ｂ）のように、回折Ｘ線ののイメージとは異なるパターンのイメージが重畳される。

ここで、回折Ｘ線のイメージはＸ方向のスジ状のパターンであったのに対し、カソードルミネッセンスによるイメージは、高エネルギー側の一点から低エネルギー側へ放射状に広がるパターンが一般的である。

そこで、イメージセンサ６０で得られた採取スペクトルのイメージを画像処理部８１で処理する際に、ＣＬ抽出部８４は、このイメージに含まれるＸ方向とＹ方向のベクトル比をパラメータとして、Ｚ方向が一定以上になった場合にはカソードルミネッセンスが発生していると判断する。なお、カソードルミネッセンスが存在しなければＺ方向のベクトルが発生しないため、Ｚ方向のベクトルが発生していればカソードルミネッセンスを検出したと判断してもよい。

〈第３実施形態〉
この第３実施形態では、装置構成は図４の第２実施形態の場合と基本的に同じである。ただし、イメージセンサ６０として、回折Ｘ線のイメージを一度に受光するフルサイズの大きさではなく、エネルギー分散方向（Ｚ方向）には回折Ｘ線のイメージの範囲（図６の６２）と同じであるものの、光広がり方向（Ｘ方向）には回折Ｘ線のイメージの範囲（図６の６２）よりも小さい大きさのセンサ６３を備え、駆動機構６１の働きによって、露光時間内に光広がり方向（Ｘ方向）にセンサ６３を移動しつつ受光する構成になっている。

このようなイメージセンサ６０を用いた場合は、いずれかの位置における採取スペクトルのイメージ（図６（ａ）、（ｂ））から、第２実施形態と同様にＸ方向ベクトルとＺ方向ベクトルの比、あるいは、Ｚ方向ベクトルの存在により、ＣＬ抽出部８４がカソードルミネッセンスの存在を検出する。

また、センサ６３を移動させて全範囲の採取スペクトルのイメージを取得してから第２実施形態と同様にＸ方向ベクトルとＺ方向ベクトルの比、あるいは、Ｚ方向ベクトルの存在により、ＣＬ抽出部８４がカソードルミネッセンスの存在を検出してもよい。

〈第４実施形態〉
この第４実施形態では、装置構成は図４の第２−第３実施形態の場合と基本的に同じである。また、イメージセンサ６０として、第３実施形態と同様に、回折Ｘ線のイメージを一度に受光するフルサイズの大きさではなく、エネルギー分散方向（Ｚ方向）には回折Ｘ線のイメージの範囲（図６の６２）と同じであるものの、光広がり方向（Ｘ方向）には回折Ｘ線のイメージの範囲（図６の６２）よりも小さい大きさのセンサ６３を備え、駆動機構６１の働きによって、露光時間内に光広がり方向（Ｘ方向）にセンサ６３を移動しつつ受光する構成になっている。

このようなイメージセンサ６０を用いた場合は、複数の異なる位置における採取スペクトルのイメージ（図７（ａ）の６３ａと６３ｂ、あるいは、図７（ｂ）の６３ａと６３ｂ）間で、画像処理により差分を抽出する。カソードルミネッセンスの無い状態の図７（ａ）の６３ａと６３ｂでは、ほぼ同一のイメージであり、差分は殆ど生じない。一方、カソードルミネッセンスの影響がある状態の図７（ｂ）の６３ａと６３ｂでは、カソードルミネッセンスの部分が異なっており、差分が発生する。そこで、ＣＬ抽出部８４は、画像処理された差分が一定以上の大きさであれば、カソードルミネッセンスを検出したと判断してもよい。この場合は、２箇所の部分イメージ間の差分画像処理と結果判断であり、高速に処理を実行することができる。

〈第５実施形態〉
この第５実施形態では、装置構成は図４の第２−第４実施形態の場合と基本的に同じである。

この第５実施形態では、イメージセンサ６０のビニングと呼ばれる隣接画素の電荷を加算する機能を用いる。ここでは、Ｚ方向の全画素を加算し、Ｘ方向には１〜数画素程度を加算し、このように加算した結果を１つの画素データ（ビニングデータ）として扱う。図８（ａ）（ｂ）の１つのハッチングで囲まれた範囲が、以上のビニング処理で加算する範囲である。このようにして、エネルギー分散方向の全画素を加算し、光広がり方向に複数個のビニングデータが得られる。

ここで、カソードルミネッセンスの影響のない図８（ａ）の場合には、各ビニングデータが同じであり、比較しても差が殆ど生じない。一方、カソードルミネッセンスの影響がある図８（ｂ）の場合には、各ビニングデータがに違いが生じていて、比較しても差が検出される。このビニングデータの差からカソードルミネッセンスの発生をＣＬ抽出部８４が判断する。

なお、この第５実施形態の処理では、ビニング処理はイメージセンサ６０が有する機能であり、かつ、簡単なビニングデータの比較でカソードルミネッセンスの判断が可能になる。そして、以上の実施形態のようなベクトル算出の画像処理が必要ないため、高速に判断することが可能になる。なお、第２−第３実施形態で説明した小サイズのセンサ６３を使用する場合でも、このビニング処理を適用することが可能である。

〈第６実施形態〉
以上の第２実施形態に関連し、イメージセンサ６０で得られた採取スペクトルのイメージを画像処理部８１で処理する際に、ＣＬ抽出部８４は、このイメージに含まれるＸ方向とＹ方向のベクトル比をパラメータとして、Ｚ方向が一定以上になった場合にはカソードルミネッセンスが発生していると判断すると共に、カソードルミネッセンスが発生する位置（領域）を特定する。

そして、画像処理部８１では、採取スペクトルのイメージ（図９（ａ））から、ＣＬ抽出部８４によって特定されたカソードルミネッセンスの領域の画像データを除去した状態のイメージを再構築する（図９（ｂ））。そして、このカソードルミネッセンスの領域が除去された採取スペクトルのイメージによって、スペクトル分析部８２がエネルギー分布スペクトルを生成する。

これにより、カソードルミネッセンスの影響を排除した状態で、エネルギー分布スペクトルを生成することが可能になる。

〈第７実施形態〉
以上の第２実施形態に関連し、ＣＬ抽出部８４は、採取スペクトルのイメージに含まれるＸ方向とＹ方向のベクトル比をパラメータとして、カソードルミネッセンスが発生していな領域を特定して、画像処理部８１に通知する。

ここで、画像処理部８１は、エネルギー分散方向（Ｚ方向）の全画素を長手方向、光広がり方向（Ｘ方向）１〜数画素を短手方向として、カソードルミネッセンスが発生していない領域（図１０（ａ）の（１））を基準領域として抽出する。

そして、この基準領域（図１０（ｂ）の（１））と隣接する同じ大きさの処理対象領域（図１０（ｂ）の（２））との間でＡＮＤ処理を行う。さらに、基準領域（図１０（ｂ）の（１））と、先ほどの処理対象領域の隣の同じ大きさの処理対象領域（図１０（ｂ）の（３））との間でＡＮＤ処理を行う。このように、全領域に対して、基準領域と処理対象領域とでＡＮＤ処理を繰り返す。

このＡＮＤ処理により、カソードルミネッセンスが存在しない部分では、そのまま出力される。一方、カソードルミネッセンスが存在する部分では、出力が表れないため、カソードルミネッセンスが削除された状態になる。

なお、（ｎ）番目の処理対象領域でＡＮＤ処理により出力が“０”となる場合には、両側に隣接する（ｎ−１）と（ｎ＋１）の処理対象領域のデータの平均値を代入して、イメージを再構築してもよい。

これにより、カソードルミネッセンスの影響を排除した状態で、エネルギー分布スペクトルを生成することが可能になる。

〈第８実施形態〉
以上の第１〜第７実施形態において、カソードルミネッセンスの検出手法と除去手法を説明してきた。このカソードルミネッセンスの検出と除去とを具体的に実行する手順を以下に説明する。

まず、電子線照射部１０から試料２０に対して電子線を照射し、試料２０で発生した特性Ｘ線を回折格子５０に入射させ、回折格子５０で生成された回折Ｘ線がイメージセンサ６０で露光処理される（図１１中のステップＳ１０１）。

ここで、ＣＬ抽出部８４によってカソードルミネッセンスの検出がなされ（図１１中のステップＳ１０２）、カソードルミネッセンスが検出されなければ（図１１中のステップＳ１０２でＮＯ）、スペクトル分析部８２で採取スペクトルのイメージからエネルギー分布スペクトルが生成される（図１１中のステップＳ１０４）。

一方、カソードルミネッセンスが検出されれば（図１１中のステップＳ１０２でＹＥＳ）、画像処理部８１あるいスペクトル分析部８２でカソードルミネッセンスが除去される（図１１中のステップＳ１０３）。なお、この状態で更に、カソードルミネッセンスの検出（図１１中のステップＳ１０２）と、カソードルミネッセンスの除去（図１１中のステップＳ１０３）とが、カソードルミネッセンスが検出されなくなる（図１１中のステップＳ１０２でＮＯ）まで、繰り返される。

これにより、カソードルミネッセンスの影響を排除した状態で、エネルギー分布スペクトルを生成することが可能になる。

〈第９実施形態〉
この第９実施形態は、上述した第８実施形態のカソードルミネッセンスの検出と除去とを具体的に実行する手順の改良である。

まず、電子線照射部１０から試料２０に対して電子線を照射し、試料２０で発生した特性Ｘ線を回折格子５０に入射させ、回折格子５０で生成された回折Ｘ線がイメージセンサ６０で露光処理される（図１２中のステップＳ２０１）。

ここで、ＣＬ抽出部８４によってカソードルミネッセンスの検出がなされ（図１２中のステップＳ２０２）、カソードルミネッセンスが検出されなければ（図１２中のステップＳ２０２でＮＯ）、スペクトル分析部８２で採取スペクトルのイメージからエネルギー分布スペクトルが生成される（図１２中のステップＳ２０５）。

一方、カソードルミネッセンスが検出されれば（図１２中のステップＳ２０２でＹＥＳ）、カソードルミネッセンスの除去の影響による本来の測定対象である軟Ｘ線成分の減衰量を検出し、本来の測定対象である軟Ｘ線成分の減衰量が閾値未満であれば（図１２中のステップＳ２０３で＜閾値）、画像処理部８１あるいスペクトル分析部８２でカソードルミネッセンスが除去される（図１２中のステップＳ２０４）。ここで、閾値は、カソードルミネッセンスの除去の具合と、本来の軟Ｘ線の割合とから、使用者が任意に定めることができる。

なお、この状態で、カソードルミネッセンスの検出（図１２中のステップＳ２０２）と、本来の測定対象である軟Ｘ線成分の減衰量が検知（図１２中のステップＳ２０３）と、カソードルミネッセンスの除去（図１２中のステップＳ２０４）とが、カソードルミネッセンスが検出されなくなる（図１２中のステップＳ２０２でＮＯ）か本来の測定対象である軟Ｘ線成分の減衰量が閾値に達する（図１２中のステップＳ２０３で＞閾値）まで、繰り返される。

このように、本来の軟Ｘ線の減衰量が一定に達した時点で、カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去を停止することで、本来の測定対象の信号レベルを一定以上に保つことが可能になる。そして、このような適正な状態で、カソードルミネッセンスの影響を排除した状態で、エネルギー分布スペクトルを生成することが可能になる。

１０ 電子線照射部
２０ 試料
３０ Ｘ線集光ミラー部
４０ Ｘ線集光ミラー調整部
５０ 回折格子
６０ イメージセンサ
８０ 分析部
９０ 表示部

Claims (7)

1. 試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、
   電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、
   前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、
   前記エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部と、
   前記ベースラインの傾きから前記エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線検出システム。
2. 試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、
   電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、
   前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、
   前記エネルギー分布スペクトルのベースラインを抽出するベース抽出部と、
   前記ベースラインの傾きから前記エネルギー分布スペクトルに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、を備え、
   前記分析部は、
   抽出された前記カソードルミネッセンス成分を前記エネルギー分布スペクトルから除去する、
   たことを特徴とするＸ線検出システム。
3. 試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、
   電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、
   前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の成分を検知する画像処理部と、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、
   前記イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無から前記イメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線検出システム。
4. 試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、
   電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、
   前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルのイメージを分析して、該イメージに含まれるエネルギー分散方向の成分を検知する画像処理部と、
   前記イメージセンサで検出された前記回折Ｘ線の採取スペクトルを分析してエネルギー分布スペクトルを生成する分析部と、
   前記イメージ中のエネルギー分散方向の成分の有無から前記イメージに含まれるカソードルミネッセンス成分を抽出するカソードルミネッセンス抽出部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、
   前記カソードルミネッセンス抽出部により抽出された前記カソードルミネッセンスの領域のイメージを画像処理により除去し、該画像処理後のイメージを前記回折Ｘ線の採取スペクトルとして前記分析部に供給する、
   ことを特徴とするＸ線検出システム。
5. 前記カソードルミネッセンス抽出部は、前記エネルギー分散方向と直交する方向における前記イメージ中の異なる領域間での比較により、エネルギー分散方向の成分の有無を判断する、
   ことを特徴とする請求項３−４に記載のＸ線検出システム。
6. 前記イメージセンサは、
   前記エネルギー分散方向と直交する方向（光広がり方向）において、受光すべき領域より小さく構成され、露光時間内に前記光広がり方向に移動しつつ受光する、
   ことを特徴とする請求項５記載のＸ線検出システム。
7. 前記画像処理部は、
   前記イメージに含まれる軟Ｘ線成分を検出すると共に、前記カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去による該軟Ｘ線成分の減衰量を検出し、該減衰量が一定に達した時点で、前記カソードルミネッセンスの領域のイメージの除去を停止する、
   ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検出システム。