JP2014077714A - X線分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料28にX線を照射したときに試料28から出るX線をX線検出器57によって検出するX線分析装置である。このX線分析装置は交換可能な部品34、35、36、37、27、26、52、53、54、55、56を備えている。このX線分析装置は、交換可能な部品に付けられており交換可能な部品の種類を示す符号が付けられたラベル70と、交換可能な部品及びラベル70を撮影するカメラ16と、ラベル70に付された符号に基づいて交換可能な部品の種類を演算によって特定するCPU及び画像認識ソフトを有する。
【選択図】図3
Description
また、センサ及びそのセンサから延びる通信ケーブルを用いないので、通信ケーブルによって規定される特別な位置ばかりでなく、新しい取付個所に取付けられる部品を容易に追加的に認識することができる。
また、従来のX線分析装置では、システムの稼動状況を確認するために開閉扉の適所に鉛入りガラスから成る視認用の窓を設けていたが、本発明のX線分析装置では、カメラによってシステムが撮影されるので、そのような窓が不要となり、コストダウンが可能である。
また、従来のX線分析装置では、システムの稼動状況を確認するために開閉扉の適所に鉛入りガラスから成る視認用の窓を設けていたが、本発明のX線分析装置では、カメラによってシステムが撮影されるので、そのような窓が不要となり、コストダウンが可能である。
以下、本発明に係るX線分析装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
X線測定系2は、X線を遮蔽できるX線シールドケース14と、そのシールドケース14の中に設置された測定動作系15と、シールドケース14の天井に近い位置に設置されたカメラ16と、シールドケース14の天井に設けられた照明装置、例えばLED(Light Emitting Diode)照明装置17とを有している。カメラ16は、撮影した画像内の位置を2次元座標内の座標値として特定できる機能を持ったカメラである。このようなカメラは一般的なCCD(Charge Coupled Device/電荷結合素子)カメラや、いわゆるWEB(ウエブ)カメラ等を用いて構成できる。
入射側アーム23は入射光学系33を支持している。入射光学系33は、X線管34と、CBO(Cross Beam Optics)ユニット35と、入射側第1光学素子36と、入射スリットボックス37とを有している。X線管34は内部にX線源であるX線焦点Fを有している。
CBOユニット35は、測定の種別(例えば、粉末測定、小角散乱測定、微小部測定、インプレーン測定等)のそれぞれに対応した強度及び断面形状のX線を形成するためのユニットである。CBOユニット35は内部に多層膜ミラーを有している。CBOユニット35の中には多層膜ミラーの位置を調整するモータが内蔵されている。そのモータの出力軸の回転を制御するためのドライバがインターフェース基板47に内蔵されている。そのモータと基板47内のドライバは通信線である通信ケーブル48によって接続されている。
(1)選択スリットBB
(2)選択スリットPB
(3)選択スリットSA
(4)選択スリットMA
入射側第1光学素子36は素子ベース42の上に着脱可能に取付けられる。入射側第1光学素子36としては、例えば、次のX線光学要素が適用される。
(1)2結晶モノクロメータGe(220)×2
(2)2結晶モノクロメータGe(400)×2
(3)4結晶モノクロメータGe(220)×4
(4)4結晶モノクロメータGe(400)×4
(5)ソーラスリットOpen
(6)ソーラスリット5deg
(7)ソーラスリット2.5deg
(8)In-plane PSC(Parallel Slit Collimator)1.0deg
(9)In-plane PSC 0.5deg
(10)In-plane PSC 0.15deg
入射スリットボックス37はスリット挿入口43を有している。このスリット挿入口43には長手制限スリット44を挿入することができる。長手制限スリット44と成り得る部品としては、例えば、次のスリットがある。
(1)長手制限スリット0.5mm
(2)長手制限スリット2mm
(3)長手制限スリット5mm
(4)長手制限スリット10mm
(5)長手制限スリット15mm
図3において、受光側アーム24は受光光学系51を支持している。受光光学系51は、第1受光スリットボックス52と、受光側第2光学素子53と、受光側第3光学素子54と、第2受光スリットボックス55と、アッテネータボックス56と、X線検出器57とを有している。
第1受光スリットボックス52は受光スリット及びそのスリット開閉用のモータを内蔵している。また、第1受光スリットボックス52はスリット挿入口60を有している。このスリット挿入口60にKβフィルタ61を挿入することができる。
受光側第2光学素子53は、RODアダプタ(受光光学素子アダプタ)62の上に着脱可能に取付けられている。受光側第2光学素子53としては、例えば、次のX線光学要素が適用される。
(1)PSA(Parallel Slit Analyzer)Open
(2)PSA1.0deg
(3)PSA0.5deg
(4)PSA0.114deg
(5)PSA0.05deg
(6)Vacuum Path
なお、RODアダプタ62の上にPSAを取付けないで空間のままにすることもある。
受光側第3光学素子54は、RPSアダプタ(受光平行スリットアダプタ)63の上に着脱可能に取付けられている。受光側第3光学素子54としては、例えば、次のX線光学要素が適用される。
(1)ソーラスリット5deg
(2)ソーラスリット2.5deg
(3)In-plane PSA(Parallel Slit Analyzer)1.0deg
(4)In-plane PSA 0.5deg
(5)In-plane PSA 0.114deg
なお、RPSアダプタ63それ自体を設けないことがある。また、RPSアダプタ63上にソーラスリットやIn-plane PSAを取付けないで空間のままにすることがある。
第2受光スリットボックス55の内部には受光スリットが設けられている。また、第2受光スリットボックス55の内部にはスリットを開閉するためのモータが設けられている。また、第2受光スリットボックス55にはスリット挿入口64が設けられている。このスリット挿入口64に高さ制限スリット65を挿入することができる。スリット挿入口64に高さ制限スリット65が挿入されないこともある。
アッテネータボックス56の内部にはアッテネータが設けられている。また、アッテネータボックス56の内部にはアッテネータの種類を切り換えるためのモータが設けられている。
本実施形態では図3の測定動作系15において、部品を適宜に交換することにより、各種の測定を行うことができる。例えば、集中法測定、反射率測定、小角散乱測定、微小部測定、その他の種々の測定を行うことができる。これらの測定を行うためには光学部品を適宜に交換して最適な光学系を構成する。例えば、集中法測定、反射率測定及び小角散乱測定を行う場合には、図3に示す測定動作系15において、以下の表に示す光学部品が選択的に用いられる。
以上のように、本実施形態のX線分析装置では、測定の種別に応じて光学部品を交換する必要がある。光学部品の交換は本実施形態ではオペレータの手作業によって行われる。光学部品を交換した際には、その光学部品が正しい種類かどうか、その光学部品が正しい位置に取付けられたかどうか、等を検査する必要がある。そのような検査の際には、まず、光学部品の種類及びその光学部品が取付けられるべき位置が正しく認識されなければならない。以下、本実施形態における光学部品の種類及び位置の認識方法について説明する。
図1において、制御装置3の構成要素であるメモリ11は適宜の構造の記憶媒体、例えば、ハードディスク、半導体メモリによって形成されている。記憶媒体自体は1つでも複数でも良い。メモリ11内には、画像認識用のアプリケーションソフト74、ガイダンス用アプリケーションソフト75、及びX線測定用アプリケーションソフト76がインストール、すなわち記憶されている。また、メモリ11内に部品データベース77及び測定種別―使用部品データベース78が記憶されている。
以下、説明を分かり易くするために、各光学部品及び各アタッチメントに割り当てられる標識を具体例を挙げて説明する。なお、例示する標識は、説明を分かり易くするための単なる一例であり、実際には必要に応じた他の適切な標識が選択される。説明のための標識の具体例は次の通りである。
また、中央の2文字「01」、「02」は、それぞれのアタッチメントの種類名を表している。アタッチメントの種類名に対する標識の文字は、予め、アプリケーションソフトに定義されている。
また、中央の2文字「03」、「04」、……は、それぞれの部品の種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「51」〜「54」は、それぞれの部品種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「55」〜「64」は、それぞれの部品種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「65」〜「69」は、それぞれの部品種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「70」は、この部品がKβフィルタであることを表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「71」〜「76」は、それぞれの部品種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「77」〜「81」は、それぞれの部品種類名を表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
また、中央の2文字「82」は、この部品が高さ制限スリットであることを表している。種類名と2文字の標識との対応関係は、予め、アプリケーションソフトにデータテーブル等として定義されている。
以下、図3及び図4に示された測定動作系15に取付けられている交換可能な部品(すなわち、光学部品及びアタッチメント)の認識処理について図6のシーケンスチャートを用いて説明する。
本実施形態の画像認識アプリケーションソフト74(図1)は、上記の光学部品の種類及び位置の認定処理に加えて、部品の取付方向の認定処理を実現することができる。すなわち、CPU8は図4において、個々の光学部品及びアタッチメントに付けられたラベル70の長方形状の枠73の長手方向が図4の左右方向に延在しているか、あるいは図4の前後方向(左右方向に直角の方向)に延在しているかを、個々の光学部品及び個々のアタッチメントごとに判定する。
本実施形態の画像認識アプリケーションソフト74(図1)は、上記の光学部品の種類及び位置の認定処理、並びに上記の光学部品の取付方向の認識処理に加えて、交換可能な部品及びアタッチメントの所定基準位置からの距離を演算する機能を持っている。
図4において、ゴニオメータ25の中心部分にZ軸ステージ22が設けられている。このZ軸ステージ22は、試料28の上下位置を調整するために上下駆動装置29によって駆動されて上下方向(図4の紙面を貫通する方向)へ平行移動する。Z軸ステージ22の上面にはラベル70が付けられている。このラベル70には図5(a)及び図5(b)に示すような長方形の枠73が付けられている。この枠73は、直線的に長さを持った標識又は平面的に広さを持った標識として機能する。直線的に長さを持った標識は枠73の長辺部分又は短辺部分である。平面的に広さを持った標識は、枠73によって囲まれた領域の面積である。
図5(a)及び図5(b)を用いて説明したように、本実施形態では、交換可能な各部品に付けられたラベル70に表示されている標識をカメラ16で撮影して得られた画像に基づいて、そのラベル70が付された部品の種類名が何であるか、及びその部品がどの位置に配置されるべきかの情報を、図1の制御装置3によって、具体的には画像認識アプリケーション74に従って機能するCPU8によって求めることにした。
以上に説明したように、本実施形態によれば、通信線によって信号を伝送する光センサ等を用いて部品の種類を識別するのではなく、光学部品やアタッチメントに付けたラベルの標識をカメラで撮影して得た画像の解析によって光学部品等の種類を認識するようにしたので、ラベルに付ける標識を適切に決めることにより、認識できる部品の種類を増やすことができる。
(1) 以上の実施形態では、ラベル70に付ける6桁の符号に部品の種別情報と部品を取付けるべき位置の情報の両方を含ませた。これに代えて、ラベル70に部品の種別情報及び部品を置くべき位置の情報のいずれか一方を含ませることもできる。この構成によれば、CPU8(図1参照)は、カメラ16によってラベル70を撮影することにより、部品やアタッチメントの種別だけを認識したり、その部品等を置くべき位置だけを認識したりすることができる。
図9は、本発明に係るX線分析装置の他の実施形態を示している。本実施形態の全体的な構成は図1に示した実施形態と同じである。但し、図1における画像認識アプリケーションソフト74が実現する機能は、本実施形態の場合は既述した第1の実施形態と異なっている。
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、交換可能な部品は図3や図9に示したX線管34、CBOユニット35、入射側第1光学素子36、入射スリットボックス37、第1受光スリットボックス52、受光側第2光学素子53、受光側第3光学素子54、第2受光スリットボックスス55、及びアッテネータボックス56の各部品に限られず、必要に応じて用いられる他の任意の光学部品とすることができる。
Claims (15)
- 試料にX線を照射したときに当該試料から出るX線をX線検出器によって検出するX線分析装置であって、交換可能な部品を備えたX線分析装置において、
前記交換可能な部品に設けられた標識と、
前記交換可能な部品及び前記標識を撮影するカメラと、
前記交換可能な部品の種類名を前記カメラによって撮影された前記標識の画像に基づいて演算によって特定する部品種類演算手段と
を有することを特徴とするX線分析装置。 - 試料にX線を照射したときに当該試料から出るX線をX線検出器によって検出するX線分析装置であって、交換可能な部品を備えたX線分析装置において、
前記交換可能な部品に設けられた標識と、
前記交換可能な部品及び前記標識を撮影するカメラと、
前記交換可能な部品が取付けられるべき位置を前記カメラによって撮影された前記標識の画像に基づいて演算によって特定する部品位置演算手段と
を有することを特徴とするX線分析装置。 - 前記標識は、(1)前記交換可能な部品に付けられたラベルに付けられた符号であるか、(2)前記交換可能な部品自体の形状であるか、(3)前記交換可能な部品に付けられた色であるか、(4)前記交換可能な部品に付けられたラベルの色であるか、(5)前記交換可能な部品に直接に記載された符号であるか、又は(6)前記交換可能な部品に刻印によって直接に記載された符号であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のX線分析装置。
- 前記交換可能な部品は、X線光学部品及び/又はアタッチメントであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のX線分析装置。
- 互いに直交する2方向を識別できる図柄と、
当該図柄に基づいて前記交換可能な部品の方向を演算によって特定する部品方向演算手段と
を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載のX線分析装置。 - 前記互いに直交する2方向を識別できる図柄は長方形の枠であることを特徴とする請求項5記載のX線分析装置。
- 前記カメラの撮影画像内の基準点に対する前記交換可能な部品の特定点までの距離を演算する部品距離演算手段を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のX線分析装置。
- 前記交換可能な部品には長方形の枠が付けられており、当該交換可能な部品の特定点は前記長方形の枠の対角線の交点であることを特徴とする請求項7記載のX線分析装置。
- 前記交換可能な部品には長方形の枠が付けられており、当該交換可能な部品の特定点は前記長方形の枠の角部であることを特徴とする請求項7記載のX線分析装置。
- 前記交換可能な部品は直線的に長さを持った標識又は平面的に広さを持った標識を有しており、さらに
前記直線的に長さを持った標識の長さの変化又は前記平面的に広さを持った標識の面積の変化を演算し、この長さの変化又は面積の変化に基づいて前記交換可能な部品の前記カメラに対する前後方向の位置の変化を演算によって求める部品のZ位置演算手段を有することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1つに記載のX線分析装置。 - 前記部品種類演算手段による演算結果に基づいて前記交換可能な部品の種類が正しいかどうかを判定する演算手段を有することを特徴とする請求項1記載のX線分析装置。
- 前記部品位置演算手段による演算結果に基づいて前記交換可能な部品の位置が正しいかどうかを判定する演算手段を有することを特徴とする請求項2記載のX線分析装置。
- 前記部品方向演算手段による演算結果に基づいて前記交換可能な部品の方向が正しいかどうかを判定する演算手段を有することを特徴とする請求項5記載のX線分析装置。
- 前記部品距離演算手段による演算結果に基づいて前記交換可能な部品の距離が正しいかどうかを判定する演算手段を有することを特徴とする請求項7記載のX線分析装置。
- 前記部品のZ位置演算手段による演算結果に基づいて前記交換可能な部品の前後方向位置が正しいかどうかを判定する演算手段を有することを特徴とする請求項10記載のX線分析装置。
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