JP2013224923A - X線複合装置 - Google Patents

X線複合装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013224923A
JP2013224923A JP2013007385A JP2013007385A JP2013224923A JP 2013224923 A JP2013224923 A JP 2013224923A JP 2013007385 A JP2013007385 A JP 2013007385A JP 2013007385 A JP2013007385 A JP 2013007385A JP 2013224923 A JP2013224923 A JP 2013224923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
sample
rays
analysis
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013007385A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013224923A5 (ja
JP6036321B2 (ja
Inventor
Masanari Sasaki
勝成 佐々木
Yukihiro Hara
幸寛 原
Kiyoshi Akiyama
皖史 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rigaku Denki Co Ltd, Rigaku Corp filed Critical Rigaku Denki Co Ltd
Priority to JP2013007385A priority Critical patent/JP6036321B2/ja
Publication of JP2013224923A publication Critical patent/JP2013224923A/ja
Publication of JP2013224923A5 publication Critical patent/JP2013224923A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6036321B2 publication Critical patent/JP6036321B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40Imaging
    • G01N2223/419Imaging computed tomograph
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions

Abstract

【課題】一台でX線CT撮影および蛍光X線による元素分析を行うことができるX線複合装置を提供する。
【解決手段】X線複合装置100は、コーンビームX線を発生させるX線源110と、コーンビームX線が照射される試料Sを保持する試料台150と、X線源と試料台150との間で、用途に応じてコーンビームX線を絞り平行X線を形成することができるコリメータ部130、140と、試料Sを透過したコーンビームX線を検出する二次元検出器170と、試料Sから放射された蛍光X線を検出する蛍光X線検出器176と、を備え、X線CT撮影に用いられる場合には、コーンビームX線を試料に照射し、蛍光X線分析に用いられる場合には、コリメータ部130、140により形成された平行X線を試料Sに照射する。
【選択図】図1

Description

本発明は、X線CT撮影とX線回折による構造解析または蛍光X線による元素分析を1台の装置で行うことができるX線複合装置に関する。
X線CTは、被検体の周囲360°からX線を照射し、被検体に一部吸収されて減衰した透過X線を検出器で記録して画像を再構成する技術である。また、X線回折は、X線が結晶格子によって回折される現象である。従来、X線CTとX線回折とを組み合わせた技術が開示されている(特許文献1および特許文献2参照)。
特許文献1には、放射光施設で投影像を拡大し高分解能のCT撮影を達成するX線回折を用いるX線CT装置が提案されている。特許文献1記載のX線CT装置は、白色X線を被検体に照射し、被検体を透過した白色X線を第一単結晶の非対称反射により希望するX線エネルギー値に単色化し、同時に投影像の拡大を行う。そして、さらに反射された投影像を第二単結晶以降の非対称反射により更に拡大するとともに不要な低周波・高周波をカットし、最終的に希望する領域の単色X線のみを大きく拡大する。
また、特許文献2には、X線回折を利用して物体内の高コントラスト像を一度に、かつ容易に得ることのできる非破壊分析装置が提案されている。特許文献2記載の非破壊分析装置は、単色平行X線を物体に照射し、所定厚さを有する透過型結晶分析体に物体からの屈折X線等を入射させ、位相コントラスト像を撮影する。そして、この非破壊分析装置にX線CT技術を導入することで新たな非破壊分析画像を得ることも可能となっている。
また、特許文献3には、X線ビームを放射するX線源と、2次元X線検出器と、各位置でお互いに相対的に位置させるゴニオメーターと、2次元検出器からのインプットを処理し、2次元検出器からのインプットと、X線源、X線検出器および試料の相対的位置に基づいて、試料の情報をアウトプットするコンピュータを含むイメージシステムが開示されている。そして、このイメージシステムでは、X線回折を測定して試料の角度分散X線回折を実行でき、2次元X線検出器を用いてコンピュータトモグラフィモードも実行できる。
特開平2−248899号公報 特開2003−329617号公報 特開2011−169900号公報
上記のように、特許文献1、2では、X線CTの機能を向上させるためにX線回折を応用する技術が開示されている。しかしながら、これらの装置の目的はX線CT撮影であり、X線CT撮影とX線回折による構造解析とをそれぞれ行うことではない。また、特許文献3では、X線CT撮影とX線回折による構造解析とをそれぞれ行える装置が記載されているが、蛍光X線による元素分析を行うことはできない。
一方、材料分野では、たとえば電子部品に用いられるセラミックスでクラックの発生箇所を特定するとともに、手間をかけずに発生箇所の構造解析も効率的に行いたいというユーザの要望がある。また、材料中に混入した異物が表面に表れている場合には、異物の箇所を特定するとともに、効率的に異物の元素分析を行いたいという場合もある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、1台で効率よくX線CT撮影および蛍光X線による元素分析を行うことができるX線複合装置を提供することを目的とする。
(1)上記の目的を達成するため、本発明に係るX線複合装置は、コーンビームX線を発生させるX線源と、前記コーンビームX線が照射される試料を保持する試料台と、前記X線源と前記試料台との間で、用途に応じて前記コーンビームX線を絞り平行X線を形成することができるコリメータ部と、前記試料を透過したコーンビームX線を検出する二次元検出器と、前記試料から放射された蛍光X線を検出する蛍光X線検出器と、を備え、X線CT撮影に用いられる場合には、前記コーンビームX線を試料に照射し、蛍光X線分析に用いられる場合には、前記コリメータ部により形成された平行X線を試料に照射することを特徴としている。
このように、本発明のX線複合装置は、X線源と試料台との間でX線を絞り平行X線を形成するコリメータ部を備えている。そして、X線CT撮影に用いられる場合には、コリメータ部を機能させずコーンビームX線を試料に照射し、蛍光X線分析に用いられる場合には、コリメータ部を機能させて平行X線を試料に照射する。これにより、1台のX線複合装置でX線CT撮影および蛍光X線による元素分析を行うことができ、各用途のために別の装置を使う場合に比べてユーザの手間を省くことができる。
(2)また、本発明に係るX線複合装置は、前記試料を透過したコーンビームX線または前記試料により回折されたX線を検出する二次元検出器、を更に備え、X線回折分析に用いられる場合には、前記コリメータ部により形成された平行X線を試料に照射することを特徴としている。
これにより、1台のX線複合装置でX線CT撮影および蛍光X線による元素分析だけでなくX線回折による構造解析をも行うことができ、各用途のための試料の設置等のユーザの手間を省くことができる。また、1台のスペースで3台分の効果が得られ、省スペース化を達成することができる。
(3)また、本発明に係るX線複合装置は、前記コリメータ部が、X線回折分析または蛍光X線分析に用いられる場合に平行X線を形成可能な孔を有することを特徴としている。このように、用途に応じてコリメータ部の孔の大きさを変更することができるため、X線CT撮影に用いられる場合には、コリメータ部を機能させずコーンビームX線を試料に照射することができ、X線回折または蛍光X線分析に用いられる場合には、コリメータ部を機能させて概略平行X線を試料に照射することが可能になる。
(4)また、本発明に係るX線複合装置は、前記コリメータ部が、孔の大きさを調整できる2つのスリットを重ねて設置することにより構成されることを特徴としている。X線CT撮影とそれ以外の用途に応じて容易にスリット孔の大きさを調整することが可能になる。
(5)また、本発明に係るX線複合装置は、前記コーンビームX線の照射経路に対して進出退避可能であって、所定値以上の波長のX線成分を遮蔽するCT用フィルタを更に備え、前記CT用フィルタは、主にアルミニウムまたはベリリウムにより構成されていることを特徴としている。このようにCT用フィルタは、X線CT撮影に用いられる場合に所定値以上の波長のX線成分を遮蔽する。これにより、被検体に吸収されるX線の照射量を減らすことができ、X線照射による影響を低減することができる。さらに、不要な照射により生じる散乱線を省くことによりCT撮影像のコントラストを高めることができる。なお、CT用フィルタは、所定値以下のエネルギーのX線を選択的に減衰させるCT用アブソーバとして機能する。また、所定値以上の波長のX線成分を遮蔽するとは、実質的には、所定値以上の波長のX線成分の多くを遮蔽することを意味する。
主にアルミニウムまたはベリリウムにより構成されているとは、所定値以上の波長のX線を遮蔽するというCT用フィルタの機能を達成する程度にアルミニウムまたはベリリウムを含んでいることを意味する。なお、不要な照射により生ずる散乱線を省くことだけを目的とする場合には、イットリウム、モリブデン、またはイットリウムおよびモリブデンを含む材料で形成されたCT用フィルタを用いてもよい。
(6)また、本発明に係るX線複合装置は、前記コーンビームX線の照射経路に対して進出退避可能であって、特定の波長のX線を遮蔽する回折用フィルタを更に備え、前記回折用フィルタは、主にジルコニウム、ハフニウム、ロジウムまたはニッケルにより構成されていることを特徴としている。このように回折用フィルタは、X線回折分析に用いられる場合に特定の波長のX線を遮蔽する。これにより、たとえばKβ線を低く抑えて不要な回折像が生じることを防止できる。なお、主にジルコニウム、ハフニウム、ロジウムまたはニッケルにより構成されているとは、特定の波長のX線を遮蔽するという回折用フィルタの機能を達成する程度にジルコニウム、ハフニウム、ロジウムまたはニッケルを含んでいることを意味する。
(7)また、本発明に係るX線複合装置は、前記コーンビームX線の照射経路上に、前記CT用フィルタまたは回折用フィルタを切り替えるフィルタ切替部を更に備えることを特徴としている。これにより、用途に応じたフィルタの切り替えが容易になる。
(8)また、本発明に係るX線複合装置は、X線CT撮影を行う場合には、前記X線源が150kV以下のX線を発生させ、X線回折による構造解析または蛍光X線分析を行う場合には、前記X線源が100kV以下のX線を発生させるように、印加電圧を調整可能であることを特徴としている。
たとえば、本発明のX線複合装置は、X線源の管電圧を調整する操作を受け付ける操作部を有しており、ユーザの操作により管電圧を調整できる構成としてもよい。また、X線複合装置は、X線CT撮影時とX線回折分析時等で自動的に管電圧を切り替える構成であってもよい。
(9)また、本発明に係るX線複合装置は、前記試料台を移動させることで、X線CT撮影用の試料位置から、X線回折分析用または蛍光X線分析用の試料位置に前記試料を移動可能にする移動機構を更に備えることを特徴としている。
これにより、試料をX線CT撮影して得られた結果から、さらに分析を望む試料の部分を特定し、試料を試料台から外すことなく、その部分をX線回折分析または蛍光X線分析できる位置に、試料を移動させることが可能となる。なお、X線CT撮影用の試料位置とは、コーンビームX線を照射できる試料の位置をいい、X線回折分析用または蛍光X線分析用の試料位置とは、前記平行X線を少なくとも一部に当てることができる試料の位置をいう。移動機構は、これらの位置をカバーできる範囲にわたって試料台を移動させることができる。
本発明によれば、1台のX線複合装置で効率よくX線CT撮影と蛍光X線分析を行うことができ、各用途のために別の装置を使う場合に比べてユーザの手間を省くことができる。また、1台のスペースで2台または3台分の作業が可能となり、省スペース化を達成することができる。
本発明に係るX線複合装置の構成の一例を示す斜視図である(実施形態1)。 本発明に係るX線複合装置を用いて行うX線CT撮影の態様を示す図である。 本発明に係るX線複合装置を用いて行うX線回折分析の態様を示す図である。 本発明に係るX線複合装置を用いて行う蛍光X線分析の態様を示す図である。 本発明に係るX線複合装置の構成の一例を示す斜視図である(実施形態2)。 試料の正面、平面および側面のそれぞれのCT断面画像を示す図である。 試料の3D画像を示す図である。 試料を示す写真である。 X線CT撮影した試料を示す各断面図である。 試料における低密度の構造部分のみを取出した3D画像を示す図である。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
(第1の実施形態)
図1は、X線複合装置100の構成の一例を示す斜視図である。図1に示すように、X線複合装置100は、X線源110、リボルバ式のフィルタ切替部120、電動スリット130、140、試料台150、2θ機構160、ビームストッパ165、二次元検出器170、カメラ173および蛍光X線検出器176から構成されている。図1では、X線の照射経路Tの照射方向を矢印で示している。
X線源110は、所定の管電圧が印加されることによりX線を発生させる。ターゲットには、たとえばモリブデン、タングステン、銀、銅等を用いる。印加する電圧は、ユーザの操作により、調整可能となっている。X線CT撮影を行う場合には、150kV程度、X線回折分析を行う場合には100kV程度の印加電圧が好適である。
リボルバ式のフィルタ切替部120は、リボルバ部123および複数のフィルタ126を備えている。リボルバ部123は、フィルタ設置用孔125にフィルタ126を保持している。リボルバ式のフィルタ切替部120は、ユーザの操作を受けて図1のA方向にリボルバ部123を回転することによりX線の照射経路上のフィルタを変換することが可能となっている。このようにしてX線の照射経路上にセットされたフィルタ126により、不要なX線が遮蔽される。また、X線をフィルタ126に通す必要がない場合には、フィルタ126を保持しないフィルタ設置用孔125をX線の照射経路にセットすることによりX線を透過させることが可能である。なお、フィルタ切替部は、必ずしもリボルバ式である必要はなく、用途に応じX線の照射経路上でフィルタの交換ができるものであればよい。たとえば、フィルタ切替部は、ユーザがフィルタを差し込むことでフィルタ交換できる形式であってもよい。
フィルタ126には、CT用フィルタ126aおよび回折用フィルタ126bの2種類がある。CT用フィルタ126aとしては、たとえば厚さ1〜2mm程度のアルミニウムフィルタや厚さ3〜10mm程度のベリリウムフィルタが用いられる。また、回折用フィルタとしては、たとえばジルコニウム、ハフニウム、ロジウム、ニッケル等で構成されたKβフィルタを用いることができる。リボルバ式のフィルタ切替部120は、これらの複数のフィルタを保持しておき、用途に応じてフィルタを切り替えることが可能である。たとえば、モリブデンをターゲットとして発生させたX線に対しては、これに対応させてジルコニウムのフィルタをセットすることができる。
2つの電動スリット130、140(コリメータ部)は、X線源110から照射されたX線の照射経路上に設けられている。電動スリット130は、ユーザの操作を受けて電動で上下に移動する上下スリット131、132、および左右に移動する左右スリット133、144を有している。また、電動スリット140も、同様に、上下スリット131、132および左右スリット133、144を有している。
電動スリット130、140は、それぞれユーザの操作を受けて上下スリットおよび左右スリットの開閉が可能となっている。これにより、電動スリット130、140は、スリットの隙間を4方向から調整し、X線源110と試料台150との間でX線を絞り平行X線を形成することが可能になっている。たとえば、X線複合装置100がX線CT撮影に用いられる場合には、スリットを広く開けてコーンビームX線を試料に照射し、X線回折分析または蛍光X線分析に用いられる場合には、スリットを狭くして概略平行X線を試料に照射することができる。その結果、1台のX線複合装置100でX線CT撮影、X線回折分析および蛍光X線分析を行うことができ、各用途のために別の装置を使う場合に比べてユーザの手間を省くことができる。また、1台のスペースで3台分の効果が得られ、省スペース化を達成することができる。なお、電動スリット130、140によるスリットの開閉に換えて、ピンホールスリットを電動で照射経路に対して進出退避させてもよいし、ユーザにより着脱することとしてもよい。
試料台150は、X線が照射される試料を保持するX線照射経路上に試料Sを固定する台である。試料台150は、移動機構(図示せず)に連結され、ユーザの操作によりxyz方向への平行移動およびφ軸回転(図中のB方向への回転移動)が可能となっており、これにより試料Sの位置調整(ポジショニング、センタリング)が可能となっている。また、X線CT撮影の際には、撮影に同期して試料台150は360°のφ軸回転を行う。また、試料台150は、2θ機構160上に設置されており、X線回折分析において必要がある場合には二次元検出器170の移動に伴って回転するように設計されている。
上記の移動機構を用いて、試料SをX線CT撮影して得られた結果から、さらに分析を望む試料Sの部分を特定し、試料Sを試料台150から外すことなく、その部分をX線回折分析または蛍光X線分析できる位置に、試料Sを移動させることが可能となる。したがって、移動機構により、試料SにコーンビームX線を照射できる位置から平行X線を少なくとも一部に当てることができる位置まで試料台150を自在に移動させることができる。たとえば、CT像により試料S内部に異質な領域が見つかった場合には、上記の移動機構を用いて、その領域に平行X線が当たるように試料SをXYZ方向に移動させ、X線回折分析または蛍光X線分析を行う。そして、試料台150の面上で試料を90°回転させ、その位置での試料Sについて分析を行うことができる。このようにして、X線CT撮影後に、続けてX線回折分析または蛍光X線分析を行うことが可能である。
2θ機構160は、その上に試料台150および二次元検出器170が設置されており、X線回折分析の際には、ブラッグ角を維持しながら、試料Sおよび二次元検出器をC方向に回転移動させる。ビームストッパ165は、X線回折分析または蛍光X線分析の際にダイレクトビームを止めるためのものである。ビームストッパ165は、試料と二次元検出器170との間のX線のダイレクトビーム上(入射X線経路の直線上)に設置可能である。ビームストッパ165は、ユーザの操作に応じ、X線回折分析または蛍光X線分析を行う際には、ダイレクトビーム上に移動し、X線CT撮影の際には撮影の障害にならないようにX線の照射範囲から退避する。
二次元検出器170は、試料Sの透過X線を検出するCT用検出器としてだけでなく、試料Sによる回折X線を検出する回折用検出器としても機能する併用検出器である。二次元検出器170は、試料Sに対してX線源110の反対側に設けられている。検出面は、入射X線の経路に対して垂直である。二次元検出器170は、ユーザの操作によりE方向に移動可能であり、試料Sまでの距離を調整し、CT撮影像の拡大および縮小が可能である。上述の通り、二次元検出器170は、2θ機構160に連結しており、X線回折分析を行う場合には、これらと連動し試料Sに伴って移動する。
カメラ173は、光学CCDカメラであり、試料Sの位置を確認できる位置に備えられている。カメラ173は、試料Sに向けられ、試料Sを映す。カメラ173で撮影された試料の画像は、モニター(図示せず)に表示される。表示の倍率は、20〜300倍で可変である。ユーザは、モニターを見ながら試料Sの微調整を行うことができる。蛍光X線検出器176は、エネルギー分散型のX線検出器であり、計数しているX線に対してエネルギー分解能力を有する半導体検出器等を使用している。蛍光X線検出器176は、試料Sから放射された蛍光X線を検出する。蛍光X線検出器176は、放射された蛍光X線を検出しやすい位置に設置されている。
このように構成されたX線複合装置100の使用方法について以下に説明する。図2は、X線複合装置100を用いて行うX線CT撮影の態様を示す図である。まず、試料台150に試料Sを固定する。試料Sのサイズは、□30mm以下が好適である。X線複合装置100に適した試料Sとしては、たとえば電子部品や骨があげられる。電子部品については、内部のクラックや異物を検出しつつ、その周辺の構造解析や元素分析を行うことが可能である。また、骨の透視像を観察しつつ、骨の配向を測定することも可能である。
試料Sを固定したら、X線CT撮影に適したフィルタをセットする。X線CT撮影をする場合には、リボルバ式のフィルタ切替部120にCT用フィルタ126aをセットし、CT用フィルタ126aをX線照射経路上に移動させる。CT用フィルタ126aは、所定値以上の波長のX線成分を遮蔽する。CT用フィルタ126aとしては、厚さ1〜2mm程度のアルミニウムや厚さ3〜10mm程度のベリリウムのフィルタを用いるのが好適である。
次に、電動スリット130、140の上下スリット131、132、141、142および左右スリット133、134、143、144を開いてコーンビームを試料Sに照射できるように各スリットの間隔を調整する。このとき試料台150の位置を調整して、試料Sが一回転したときに二次元検出器170により十分に撮像できる位置に調整しておく。一方、二次元検出器170と試料Sとの間隔を調整し、ビームストッパ165を退避させる。そして、所定の管電圧によりX線を発生させて試料Sに照射し、二次元検出器170で透過X線すなわち透視像CTを検出する。このようにして、X線CT撮影を行う。
次にX線回折分析を行う場合について説明する。図3は、X線複合装置100を用いて行うX線回折分析の態様を示す図である。まず、試料台150に試料Sを固定する。試料Sを固定したら、X線回折分析に適したフィルタをセットする。このとき、リボルバ式のフィルタ切替部120に設置する回折用フィルタ126bには、Kβフィルタを用いるのが好適である。Kβフィルタとしては、たとえばジルコニウム、ハフニウム、ロジウムまたはニッケルのフィルタが挙げられる。
次いで、電動スリット130、140の上下スリット131、132、141、142を狭めて平行X線を試料Sに照射できるように調整する。また、試料台150の位置を試料Sに入射X線が当たる位置に調整しておく。一方、二次元検出器170と試料Sとの間隔を調整して、所望の回折線を検出できるようにしておく。ビームストッパ165は、ダイレクトビームの照射経路上に設置する。そして、所定の管電圧によりX線を発生させて試料Sに照射し、二次元検出器170で回折X線DFを検出する。このようにして、X線回折分析を行う。
次に蛍光X線分析を行う場合について説明する。図4は、X線複合装置100を用いて行う蛍光X線分析の態様を示す図である。このとき、フィルタは特にセットする必要はない。
まず、電動スリット130、140の上下スリット131、132、141、142および左右スリット133、134、143、144を狭めて平行X線を試料Sに照射できるように調整する。また、試料台150の位置を試料Sに入射X線が当たる位置に調整しておく。一方、試料Sに対する蛍光X線検出器176との間隔を調整して、蛍光X線を検出できるようにしておく。ビームストッパ165は、ダイレクトビームの照射経路上に設置する。そして、所定の管電圧によりX線を発生させて試料Sに照射し、蛍光X線検出器176で蛍光X線FLを検出する。このようにして、蛍光X線分析を行う。
(第2の実施形態)
上記の実施形態では、コーンビームと平行X線とを切り替えるコリメータ部として電動スリット130、140を用いているが、X線照射経路上に対して進出および退避可能なコリメータ230を用いてもよい。図5は、電動スリット130、140に換えてコリメータ230を用いるX線複合装置200を示す斜視図である。図5では、X線の照射経路Tの照射方向を矢印で示している。
図5に示すように、X線複合装置200は、電動スリット130、140に換えてコリメータ230を備えている。コリメータ230は、コーンビームX線の照射経路上で平行X線を形成することが可能である。コリメータ230は、たとえばユーザの操作により図5中のF方向に進出および退避が可能になっている。
このようにコリメータ230を進出退避させることにより、スリットの開閉の調整等の手間が省ける。このようにコリメータ部は、X線回折または蛍光X線分析に用いられる場合に、X線を絞って平行X線を形成する機能を有していればよい。したがって、上記の例では電動式で進出退避可能なコリメータ230が用いられているが、ユーザにより着脱が可能なコリメータであってもよい。
(応用例の手順)
X線複合装置100を用いた応用例を説明する。以下のように、図1に示すX線複合装置100を用い、試料についてX線回折測定結果または蛍光X線分析結果から同定された成分情報をCT画像上にマッピングできる。
まず、上下スリット131、132、141、142および左右スリット133、134、143、144を開いてコーンビームX線を試料Sに照射できるように各スリットの間隔を調整する。そして、試料S全体をコーンビームX線CT撮影する。コーンビームを用いることで試料全体の3次元情報が分かる。
X線CT撮影を終えたら、PCでCTソフトを実行し、X線CTデータをCTソフト上でX線CT画像を観察し、成分分析が必要な箇所をCTソフト上で指定する。たとえば、マウスでCT画像上の関心領域をクリックする。
CTソフト上で特定された位置をX線回折分析または蛍光X線分析が可能なように、試料Sを移動させ、光学系をセットする。また、スリット、フィルタ等をX線回折分析に適した形状に変更する。測定準備ができたら、X線を照射し、X線回折測定を実施する。その結果、特定箇所の配向性等を検知することができる。X線複合装置100では、3つの機能が一つの装置に備わるため、従来法に比べ試料Sを取りかえて位置合わせする手間が省ける。
次に、スリット、フィルタ等を蛍光X線分析に適した形状に変更し、X線を照射し、蛍光X線分析を実施する。その結果として、特定箇所の元素を検知することができる。このようにして行なったX線回折測定結果および蛍光X線分析結果から同定された成分情報をCTソフト上にマッピングする。たとえば、CTの3D画像上に成分毎に色分けをして合成することができる。このようにして、3次元的に密度の違う部分がどう分布しているかが分かる。
(第1の応用例)
上記のような方法は、3次元非破壊検査に好適である。工業材料の場合、たとえば製造段階で異物が混入する場合があり、異物を発見し、異物の位置、成分を特定することは品質管理上重要である。
図6は、試料(壁材500)の正面、平面および側面のそれぞれのCT断面画像を示す図である。図6に示すように、X線CT画像では密度に応じた濃淡画像が得られ、密度の3次元的な位置関係を測定できる。図6によれば、密度の高い材料510が表面を覆うように分布している様子が観察できる。
図7は、試料(壁材500)の3D画像を示す図である。3D画像では、特定材量の3次元的な分布を観察できる。CT断面画像で確認された密度の高い材料510は、表面を均一に覆っている訳ではなく、分布があることが3D画像から確認できる。
このケースでは、さらにたとえば、上記表面を覆っている材料の成分を同定するために、CT画像において特定の領域のX線回折分析、蛍光X線分析を行うことが有効である。上記の例では、表面を覆っている密度の高い材料510の部分を分析している。
このようにして、X線複合装置100は、X線CT機能、X線回折分析機能および蛍光X線分析機能を1台の装置に組み合わせることで、測定結果を用いて3次元的位置情報、成分、組成情報を容易にマッピングできる。なお、X線CTを用いずに透過像を用いることも考えられるが、透過像の場合、画面の濃淡が密度分布によるものか、空間的に厚いからなのか判断がつかない。これに対し、X線複合装置100であれば確実に密度分布を検出することができる。
(第2の応用例)
X線複合装置100を用いれば、内部構造についても容易に推定することができる。たとえば3D画像上で特定の位置を指定し、X線回折分析または蛍光X線分析でその位置の材料および構造を特定し、これと同じ材料および構造を有する箇所を3D画像で表示することも可能である。
図8は、試料(かんざしの玉600)を示す写真である。図8に示すように玉600をコーンビームX線でX線CT撮影すると、内部の密度分布を測定することができる。図9は、X線CT撮影した試料(玉600)を示す各断面図である。図9では、正面から奥にわたる断面ごとの図を、各段について左から右にかつ上段から下段の順番で示している。
X線複合装置100では、3D画像として表示された玉600の表面上で、たとえば低密度の構造部分610が指定されると、その指定した低密度の構造部分610のみを内部構造も含め取り出し、その状態で表示できる。図10は、試料における低密度の構造部分のみを取出した3D画像を示す図である。なお、図8〜10に示す例は別の装置を用いて分析、表示したものであるが(「材料化学から見る美術工芸と文化財の美」、北田正弘著、内田学発行、P4−7から引用)、X線複合装置100を用いることで容易に同等の分析を行うことができる。
110 X線源
120 フィルタ切替部
123 リボルバ部
125 フィルタ設置用孔
126 フィルタ
126a CT用フィルタ
126b 回折用フィルタ
130、140 電動スリット(コリメータ部)
131、132、141、142 上下スリット
133、134、143、144 左右スリット
150 試料台
160 2θ機構
165 ビームストッパ
170 二次元検出器
173 カメラ
176 蛍光X線検出器
230 コリメータ(コリメータ部)
S 試料

Claims (9)

  1. コーンビームX線を発生させるX線源と、
    前記コーンビームX線が照射される試料を保持する試料台と、
    前記X線源と前記試料台との間で、用途に応じて前記コーンビームX線を絞り平行X線を形成することができるコリメータ部と、
    前記試料を透過したコーンビームX線を検出する二次元検出器と、
    前記試料から放射された蛍光X線を検出する蛍光X線検出器と、を備え、
    X線CT撮影に用いられる場合には、前記コーンビームX線を試料に照射し、蛍光X線分析に用いられる場合には、前記コリメータ部により形成された平行X線を試料に照射することを特徴とするX線複合装置。
  2. 前記試料を透過したコーンビームX線または前記試料により回折されたX線を検出する二次元検出器、を更に備え、
    X線回折分析に用いられる場合には、前記コリメータ部により形成された平行X線を試料に照射することを特徴とする請求項1記載のX線複合装置。
  3. 前記コリメータ部は、X線回折分析または蛍光X線分析に用いられる場合に平行X線を形成可能な孔を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載のX線複合装置。
  4. 前記コリメータ部は、孔の大きさを調整できる2つのスリットを重ねて設置することにより構成されることを特徴とする請求項3記載のX線複合装置。
  5. 前記コーンビームX線の照射経路に対して進出退避可能であって、所定値以上の波長のX線成分を遮蔽するCT用フィルタを更に備え、
    前記CT用フィルタは、主にアルミニウムまたはベリリウムにより構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のX線複合装置。
  6. 前記コーンビームX線の照射経路に対して進出退避可能であって、特定の波長のX線を遮蔽する回折用フィルタを更に備え、
    前記回折用フィルタは、主にジルコニウム、ハフニウム、ロジウムまたはニッケルにより構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のX線複合装置。
  7. 前記コーンビームX線の照射経路上に、前記CT用フィルタまたは回折用フィルタを切り替えるフィルタ切替部を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のX線複合装置。
  8. X線CT撮影を行う場合には、前記X線源が150kV以下のX線を発生させ、X線回折による構造解析または蛍光X線分析を行う場合には、前記X線源が100kV以下のX線を発生させるように、印加電圧を調整可能であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずかに記載のX線複合装置。
  9. 前記試料台を移動させることで、X線CT撮影用の試料位置から、X線回折分析用または蛍光X線分析用の試料位置に前記試料を移動可能にする移動機構を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のX線複合装置。
JP2013007385A 2012-03-23 2013-01-18 X線複合装置 Active JP6036321B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013007385A JP6036321B2 (ja) 2012-03-23 2013-01-18 X線複合装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012068002 2012-03-23
JP2012068002 2012-03-23
JP2013007385A JP6036321B2 (ja) 2012-03-23 2013-01-18 X線複合装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013224923A true JP2013224923A (ja) 2013-10-31
JP2013224923A5 JP2013224923A5 (ja) 2015-02-26
JP6036321B2 JP6036321B2 (ja) 2016-11-30

Family

ID=49211818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013007385A Active JP6036321B2 (ja) 2012-03-23 2013-01-18 X線複合装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8971483B2 (ja)
JP (1) JP6036321B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015531480A (ja) * 2012-09-07 2015-11-02 カール・ツァイス・エックス−レイ・マイクロスコピー・インコーポレイテッドCarl Zeiss X−Ray Microscopy, Inc. 共焦点x線蛍光・x線コンピュータ断層撮影複合システムおよび方法
JP2017156328A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. X線検査装置

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105264360B (zh) * 2013-04-04 2019-04-26 伊利诺斯工具制品有限公司 螺旋计算机断层成像
WO2015031675A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 The Regents Of The University Of California Nanoparticle assisted scanning focusing x-ray fluorescence imaging and enhanced treatment
JP2016099308A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 株式会社日立ハイテクサイエンス 蛍光x線分析装置及び蛍光x線分析方法
CN104634797A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 重庆大学 扇形平面/锥形束ct多转台同步扫描装置与方法
US10180404B2 (en) * 2015-04-30 2019-01-15 Shimadzu Corporation X-ray analysis device
US9939393B2 (en) * 2015-09-28 2018-04-10 United Technologies Corporation Detection of crystallographic properties in aerospace components
CN106896122B (zh) 2015-12-18 2019-07-30 清华大学 液体检测方法和系统
US11051772B2 (en) * 2016-04-08 2021-07-06 Rensselaer Polytechnic Institute Filtration methods for dual-energy X-ray CT
JP6775035B2 (ja) * 2016-06-05 2020-10-28 シグレイ、インコーポレイテッド X線顕微鏡検査のための方法および装置
US10352881B2 (en) * 2016-12-27 2019-07-16 Malvern Panalytical B.V. Computed tomography
CN107315019A (zh) * 2017-07-25 2017-11-03 清华大学 射线透射和荧光ct成像系统和成像方法
US10845491B2 (en) 2018-06-04 2020-11-24 Sigray, Inc. Energy-resolving x-ray detection system
GB2591630B (en) 2018-07-26 2023-05-24 Sigray Inc High brightness x-ray reflection source
CN112823280A (zh) 2018-09-07 2021-05-18 斯格瑞公司 用于深度可选x射线分析的系统和方法
CN110376226B (zh) * 2019-07-03 2021-01-08 浙江大学 一种涡轮发动机转子裂纹扩展特征确定方法
WO2021046059A1 (en) 2019-09-03 2021-03-11 Sigray, Inc. System and method for computed laminography x-ray fluorescence imaging
US11175243B1 (en) 2020-02-06 2021-11-16 Sigray, Inc. X-ray dark-field in-line inspection for semiconductor samples
JP7395775B2 (ja) 2020-05-18 2023-12-11 シグレイ、インコーポレイテッド 結晶解析装置及び複数の検出器素子を使用するx線吸収分光法のためのシステム及び方法
JP2023542674A (ja) 2020-09-17 2023-10-11 シグレイ、インコーポレイテッド X線を用いた深さ分解計測および分析のためのシステムおよび方法
WO2022126071A1 (en) 2020-12-07 2022-06-16 Sigray, Inc. High throughput 3d x-ray imaging system using a transmission x-ray source
US11817231B2 (en) * 2021-08-16 2023-11-14 Carl Zeiss Smt Gmbh Detection system for X-ray inspection of an object
US11885755B2 (en) 2022-05-02 2024-01-30 Sigray, Inc. X-ray sequential array wavelength dispersive spectrometer

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04175648A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Horiba Ltd 螢光x線分析装置
JPH07128263A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Rigaku Ind Co X線分析装置
JPH07318518A (ja) * 1994-05-27 1995-12-08 Kobe Steel Ltd 全反射蛍光x線分析方法及びその装置
JP2829469B2 (ja) * 1992-10-11 1998-11-25 株式会社堀場製作所 螢光x線分析装置のシャッター開閉制御機構
JP2853261B2 (ja) * 1989-05-16 1999-02-03 三菱マテリアル株式会社 金属分析方法および分析装置
JP2004138461A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Tohken Co Ltd X線顕微検査装置
JP2005062042A (ja) * 2003-08-15 2005-03-10 Sony Corp X線断層撮像装置及び方法
WO2008068044A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Universiteit Gent Method and system for computed tomography using transmission and fluorescence measurements
JP2011169900A (ja) * 2010-02-16 2011-09-01 Panalytical Bv X線回折及びコンピュータトモグラフィ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02248899A (ja) 1989-03-22 1990-10-04 Nippon Steel Corp X線の拡大・単色化装置及びこの装置を利用したx線ct装置
JP4498663B2 (ja) 2001-07-11 2010-07-07 学校法人東京理科大学 透過型結晶分析体の厚さ設定方法
WO2004078043A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-16 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Method and imaging system for imaging the spatial distribution of an x-ray fluorescence marker
JP2007309685A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Nec Electronics Corp 検査装置及び検査方法
EP2893331B1 (en) * 2012-09-07 2020-01-15 Carl Zeiss X-Ray Microscopy, Inc. Combined confocal x-ray fluorescence and x-ray computerised tomographic system and method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2853261B2 (ja) * 1989-05-16 1999-02-03 三菱マテリアル株式会社 金属分析方法および分析装置
JPH04175648A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Horiba Ltd 螢光x線分析装置
JP2829469B2 (ja) * 1992-10-11 1998-11-25 株式会社堀場製作所 螢光x線分析装置のシャッター開閉制御機構
JPH07128263A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Rigaku Ind Co X線分析装置
JPH07318518A (ja) * 1994-05-27 1995-12-08 Kobe Steel Ltd 全反射蛍光x線分析方法及びその装置
JP2004138461A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Tohken Co Ltd X線顕微検査装置
JP2005062042A (ja) * 2003-08-15 2005-03-10 Sony Corp X線断層撮像装置及び方法
WO2008068044A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Universiteit Gent Method and system for computed tomography using transmission and fluorescence measurements
JP2011169900A (ja) * 2010-02-16 2011-09-01 Panalytical Bv X線回折及びコンピュータトモグラフィ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015531480A (ja) * 2012-09-07 2015-11-02 カール・ツァイス・エックス−レイ・マイクロスコピー・インコーポレイテッドCarl Zeiss X−Ray Microscopy, Inc. 共焦点x線蛍光・x線コンピュータ断層撮影複合システムおよび方法
US9739729B2 (en) 2012-09-07 2017-08-22 Carl Zeiss X-ray Microscopy, Inc. Combined confocal X-ray fluorescence and X-ray computerised tomographic system and method
JP2017156328A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. X線検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20130251100A1 (en) 2013-09-26
US8971483B2 (en) 2015-03-03
JP6036321B2 (ja) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6036321B2 (ja) X線複合装置
US9383324B2 (en) Laboratory X-ray micro-tomography system with crystallographic grain orientation mapping capabilities
JP7020169B2 (ja) X線撮影システム
EP3026429B1 (en) X-ray fluorescence analyzer and x-ray fluorescence analyzing method
TW201602567A (zh) 使用多光源/多偵測器於高通量x光拓樸量測
JP3834652B2 (ja) X線回折顕微鏡装置およびx線回折顕微鏡装置によるx線回折測定方法
US8901510B2 (en) Particle beam device having a detector arrangement
Bortel et al. Measurement of synchrotron-radiation-excited Kossel patterns
JP5081556B2 (ja) デバイシェラー光学系を備えたx線回折測定装置とそのためのx線回折測定方法
JP5489412B2 (ja) 蛍光x線分析機能付き高分解能x線顕微装置
JP5487519B2 (ja) 産業用x線ct装置および撮像方法
WO2014041675A1 (ja) X線撮像装置及びx線撮像方法
JP4894359B2 (ja) X線断層撮像装置及びx線断層撮像方法
JP2011064662A (ja) 透視用テーブル付ct装置
WO2020246220A1 (ja) 放射線撮影システム及び拡大吸収コントラスト画像生成方法
Egbert et al. High-resolution X-ray computed tomography for materials research
JP2012007935A (ja) X線回折装置
JP6491873B2 (ja) X線検査装置
JP6789591B2 (ja) 放射線位相撮像装置
US20230251213A1 (en) LABORATORY-BASED 3D SCANNING X-RAY LAUE MICRO-DIFFRACTION SYSTEM AND METHOD (LAB3DuXRD)
JP4699780B2 (ja) Tr方式コンピュータ断層撮影装置及び放射線検出装置
He et al. X-ray lens of monolithic polycapillaries for macromolecular crystallography
KR102469666B1 (ko) X선 검사 장치
JP2003075371A (ja) X線顕微ct装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141226

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151013

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160330

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6036321

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

SG99 Written request for registration of restore

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316G99

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

SG99 Written request for registration of restore

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316G99

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S803 Written request for registration of cancellation of provisional registration

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316805

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S803 Written request for registration of cancellation of provisional registration

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316805

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250