JP2018194491A - Ｘ線分析方法及びｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な試料断層像を短時間に得ることのできるＸ線分析方法を提供する。【解決手段】試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角ΦＮを得る工程と、前記試料面内回転角ΦＮの状態で、前記試料を傾けながら透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係を得る工程と、前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率ＴＳとなるような試料傾斜角ψＮを選定する工程と、前記試料を回転させながら、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、を有することを特徴とするＸ線分析方法を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線分析方法及びＸ線分析装置に関するものである。

試料等の内部構造を分析する方法として、Ｘ線ＣＴ（X-ray Computed Tomography）法やＸ線ラミノグラフィー法がある。

Ｘ線ＣＴ法は、分析対象となる試料にＸ線を照射し、試料面内回転角Φを回転させながら試料の様々な方向からの投影像を取得し、その投影像を解析することにより、試料の断層像を取得する分析方法である（例えば、非特許文献１）。Ｘ線ＣＴ法は改良された様々な装置や方法が提案されており（例えば、特許文献１）、医療用によく利用されている。これは、Ｘ線ＣＴ法は、試料の回転に対してＸ線の透過や吸収が一様な、円柱状あるいは球状の試料を得意としており、医療用は人体のように前記形状が多いことが挙げられる。これに対し、電気・電子産業用においては、分析対象となる試料は、プリント基板のようにＸ線ＣＴ法が不得意とする平板形状の試料が多いことから、医療用ほど活用が進んでいない。

このため、Ｘ線ＣＴ法が不得意とする平板形状の試料における断層像取得方法として、Ｘ線ラミノグラフィー法が提案されている（例えば、非特許文献２）。Ｘ線ＣＴ法とＸ線ラミノグラフィー法とは、いずれも試料にＸ線を照射した状態で、試料面内回転角Φを回転させて、試料の様々な方向からの投影像を取得し、その投影像を解析することにより試料の断層像を取得する点は同じである。Ｘ線ＣＴ法とＸ線ラミノグラフィー法との相違点は、Ｘ線ラミノグラフィー法においては、分析対象となる試料をＸ線源方向（試料傾斜角ψ方向）に傾斜させるのに対して、Ｘ線ＣＴ法では傾斜させない（ψ＝０°）点である。

特開平３−２０９１１９号公報 特表２００９−５０５０８３号公報 特表２０１６−５３３４８１号公報

G．N．Hounsfield，’Computerized transverse axial scanning (tomography)．1．Description of system．’British Journal of Radiology 46，1016 (1973)． S．Gondrom et al．’X-ray computed laminography：an approach of computed tomography for applications with limited access’190，141 (1999)． L．Helfen et al．’On the implementation of computed laminography using synchrotron radiation’82，063702 (2011)．

このように、Ｘ線ラミノグラフィー法では、設定された試料傾斜角ψで傾けた状態で試料を回転させて分析を行う。実際のＸ線ラミノグラフィー法による分析では、試料傾斜角ψは、過去の経験等に基づき、例えば、３水準を選び、この３水準の条件における測定により得られた試料断層像のうち、最も良好なものをその試料の試料断層像としていた。具体的には、試料傾斜角ψをψ_Ｎ−１０°、ψ_Ｎ、ψ_Ｎ＋１０°の３水準を選び、それぞれの試料傾斜角ψについて試料断層像を得て、その中から最も良好なものをその試料の試料断層像としていた。尚、試料傾斜角ψにおいて選ばれる水準は、５水準であってもよく、それ以上であってもよい。

より詳細に説明すると、Ｘ線ラミノグラフィー法により試料断層像を得る際には、まず、試料位置調整を行う。具体的には、試料投影像を確認しながら、試料にＸ線が照射されるように並進Ｘ軸と並進Ｙ軸を調整し、更に、試料の外形と照射Ｘ線の傾きがなくなるように傾きＲｘ軸と傾きＲｙ軸を調整する。次に、選ばれた試料傾斜角ψにおいて、試料回転角Φを０°から３６０°まで回転させ、例えば、０．１°ごとに３６００枚の試料投影像を取得する。次に、試料投影像について、傾斜を考慮したフィルタ補正逆投映（ＦＢＰ：filtered back projection）法により解析することにより試料断層像を得ることができる。

上記のように試料傾斜角ψを３水準に設定した場合には、各々の試料傾斜角ψにおいて上記の工程を行うことにより、各々の試料断層像を取得する。この後、得られた３つの試料断層像の中から最も良好なものをその試料の試料断層像として選択する。

ところで、Ｘ線ラミノグラフィー法では、試料傾斜角ψは、試料断層像の画質に非常に大きな影響を及ぼすが、複数の試料傾斜角ψにおいて測定を実施すると、試料断層像を得るために多大な時間を要してしまう。特に、測定者が熟練していない場合には、試料傾斜角ψの水準数が多くなることから、更に時間を要する。また、設定された複数の試料傾斜角ψにより得られた試料断層像の中から最も良好なものを選択するため、得られた試料断層像は、その試料の最も良い試料断層像ではなく、より良い試料断層像が得られる可能性がある。

このため、より良好な試料断層像を短時間に得ることのできるＸ線分析方法が求められていた。

本実施の形態の一観点によれば、試料を試料設置部に設置し、前記試料にＸ線源よりＸ線を照射し、前記試料を透過したＸ線の２次元画像をＸ線検出器において検出するＸ線分析方法において、前記試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを得る工程と、前記試料面内回転角Φ_Ｎの状態で、前記試料を傾けながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、得られた前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率Ｔ_Ｓとなるような試料傾斜角ψ_Ｎを選定する工程と、前記試料を前記試料傾斜角ψ_Ｎで傾けた状態で、前記試料を回転させながら、前記試料を透過したＸ線を検出することにより、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、を有することを特徴とする。

開示のＸ線分析方法によれば、良好な試料断層像を短時間に得ることができる。

第１の実施の形態におけるＸ線分析装置の構造図 第１の実施の形態におけるＸ線分析方法のフローチャート 試料１００Ａにおける試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料１００Ａにおける試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料傾斜角ψを変化させた場合の試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料面内回転角Φを変化させた場合の試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの相関図 データ欠損率の説明図（１） データ欠損率の説明図（２） データ欠損率の説明図（３） 試料１００Ａにおける試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの相関図 第２の実施の形態におけるＸ線分析方法のフローチャート 試料１００Ｂにおける試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料１００Ｂにおける試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料１００Ｂにおける試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの相関図 試料１００Ｃにおける試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料１００Ｃにおける試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの相関図 試料１００Ｃにおける試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの相関図

発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
（Ｘ線分析装置）
第１の実施の形態におけるＸ線分析装置について説明する。本実施の形態におけるＸ線分析装置は、図１に示されるように、Ｘ線源１０、Ｘ線検出器２０、試料が設置される試料設置部３０、制御部５０等を有している。

Ｘ線源１０において発生したＸ線は、試料設置部３０における試料台３１の上に設置された分析対象となる試料１００に照射される。Ｘ線源１０において発生したＸ線は、白色Ｘ線でも、単色器により分光された単色Ｘ線であってもよく、また、平行Ｘ線でも、発散Ｘ線であってもよい。

Ｘ線検出器２０は、２次元検出器であって、試料１００を透過したＸ線の２次元画像を検出するものであり、Ｘ線検出器２０において検出されたＸ線に基づき試料投影像を得ることができる。試料設置部３０は、並進Ｘ軸調整ステージ３２、並進Ｙ軸調整ステージ３３、傾きＲｘ軸調整ステージ３４、傾きＲｙ軸調整ステージ３５、試料面内回転角Φステージ３６、試料傾斜角ψ調整ステージ３７等を有している。

試料台３１の上に設置された分析対象となる試料の位置や傾きは、並進Ｘ軸調整ステージ３２、並進Ｙ軸調整ステージ３３、傾きＲｘ軸調整ステージ３４、傾きＲｙ軸調整ステージ３５により調整することができる。

試料面内回転角Φステージ３６は、試料台３１の上に設置された分析対象となる試料を回転させるものであり、試料面内回転角Φステージ３６を回転させることにより、試料の様々な方位からの試料投影像を取得することができる。試料傾斜角ψ調整ステージ３７は、より高画質な試料断層像を得るためのものであり、試料傾斜角ψ調整ステージ３７により、所望の試料傾斜角ψに設定して測定を行う。

制御部５０は、本実施の形態におけるＸ線分析装置の制御等を行うものであり、制御部５０の中には、本実施の形態におけるＸ線分析方法に関する解析や演算を行う解析部５１が設けられている。

（Ｘ線分析方法）
次に、本実施の形態におけるＸ線分析方法について説明する。本実施の形態におけるＸ線分析方法は、Ｘ線ラミノグラフィー法において、良好な試料断層像を短時間に得ることができるものである。具体的には、最適な試料断層像を得ることのできる試料傾斜角ψを選定し、その試料傾斜角ψにより試料断層像を得ることにより、良好な試料断層像を短時間に得ることができるものである。

本実施の形態におけるＸ線分析方法について、図２に示すフローチャートに基づき説明する。尚、本実施の形態におけるＸ線分析方法における制御等は、制御部５０において行われる。また、Ｘ線源１０において発生させるＸ線は、３０ｋｅＶの単色で、平行なＸ線である。本実施の形態においては、分析対象となる試料１００は、大きさが５ｍｍ×１０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのＳｉチップである試料１００Ａの場合について説明する。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、試料台３１の上に設置された分析対象となる試料１００Ａの位置調整を行う。具体的には、並進Ｘ軸調整ステージ３２、並進Ｙ軸調整ステージ３３、傾きＲｘ軸調整ステージ３４、傾きＲｙ軸調整ステージ３５により、試料台３１の上に設置された分析対象となる試料１００Ａの並進Ｘ軸、並進Ｙ軸、傾きＲｘ軸、傾きＲｙ軸の調整を行う。この調整では、分析対象となる試料１００Ａの中心線が、試料面内回転角Φの回転軸と一致するように、試料１００Ａの並進Ｘ軸、並進Ｙ軸、傾きＲｘ軸、傾きＲｙ軸の調整を行う。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を得るための測定を行う。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６を−９０°≦Φ＜９０°の範囲で回転させて、試料１００ＡのＸ線透過率Ｔを測定する。Ｘ線透過率Ｔの測定は、Ｘ線検出器２０を用いて測定してもよく、また、Ｘ線検出器２０とは別に、Ｘ線透過率Ｔを測定するＸ線検出器を設け、このＸ線検出器により測定を行ってもよい。このようにして得られた試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を図３に示す。この関係は、図３に示されるように０°を中心に対称である。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、Ｘ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φ_Ａを選定する。図３に示される試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係に基づくならば、Ｘ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φは、約−２６°と約２６°であり、０°を軸に対称であることから、最小となる試料面内回転角Φ_Ａを２６°とする。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、試料面内回転角Φ_Ａが２６°の場合における試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を得るための測定を行う。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角をΦ_Ａ、即ち、２６°にした状態で、試料傾斜角ψ調整ステージ３７により、試料傾斜角ψを変化させてＸ線透過率Ｔの測定を行う。このようにして得られた試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を図４に示す。試料傾斜角ψ調整ステージ３７により変化させる試料傾斜角ψは、分析対象となる試料１００Ａによって変えてもよく、０°以上４５°以下であってもよく、０°以上３０°以下であってもよく、または、０°以上１０°以下等であってもよい。図４では、試料傾斜角ψ調整ステージ３７により変化させる試料傾斜角ψが、０°以上１０°以下の場合を示す。

次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、予め定めておいたＸ線透過率Ｔ_Ｓとなる試料傾斜角ψ_Ａを選定する。本実施の形態においては、Ｘ線透過率Ｔ_Ｓは１０％であるものとする。具体的に、試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係においては、Ｘ線透過率Ｔ_Ｓが１０％となる試料傾斜角は約４°である。従って、試料傾斜角ψ_Ａを４°とする。尚、試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係において、Ｘ線透過率Ｔ_Ｓ以上、即ち、１０％以上のものであって、Ｘ線透過率Ｔ_Ｓに最も近い試料傾斜角ψを試料傾斜角ψ_Ａとしてもよい。このＸ線透過率Ｔ_Ｓは、試料投影像から試料断層像を導出するに際し、使用可否判断の基準となる値であり、例えば、５％〜２０％の範囲内の値である。

次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、選定された試料傾斜角ψ_Ａにおいて、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを回転させて、Ｘ線検出器２０により、所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを０°≦Φ＜３６０°の範囲で回転させて、０．１°ごとに３６００枚の試料投影像を得る。

次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、ステップ１１２において得られた試料投影像に基づき、傾斜を考慮したＦＢＰ法等で解析することにより、所望の試料断層像を得る。

以上の工程により、本実施の形態におけるＸ線分析方法を行うことができる。

次に、本実施の形態におけるＸ線分析方法により、良好な試料断層像を短時間に得ることができることについて説明する。図５は、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を示すものであり、図３における試料傾斜角ψ＝０°の場合の他、試料傾斜角ψ＝３°、４°の場合の結果を加えたものを示す。また、図６は、試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を示すものであり、図４における試料面内回転角Φ＝２６°の場合の他、試料面内回転角Φ＝０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°の場合の結果を加えたものを示す。

ところで、Ｘ線ラミノグラフィー法等によるＸ線分析では、データ欠損が生じることが知られている。データ欠損率は、試料傾斜角ψで試料面内回転角Φを変化させた場合のＸ線透過率Ｔとの関係、及び、試料面内回転角Φで試料傾斜角ψを変化させた場合のＸ線透過率Ｔとの関係が、できるだけ多い方が、より正確なデータ欠損率を導出することができる。しかしながら、このような関係を測定する場合、測定データが増加すると分析時間が増加してしまう。

本実施の形態においては、図３及び図４のように１つの試料傾斜角ψにおける試料面内回転角Φの依存性を測定し、１つの試料面内回転角Φにおける試料傾斜角ψの依存性を測定している。これは、試料傾斜角ψ_Ａの選定において影響を与えない程度の僅かな誤差でデータ欠損率Ｌを導出可能なためである。

例えば、図５において、試料傾斜角ψ＝４°における試料面内回転角Φの依存データが必要な場合には、まず、図４に基づき、試料傾斜角ψ＝４°におけるＸ線透過率Ｔが約１１％であることを確認する。次に、図３に基づき、Ｔ＝１１％と試料傾斜角ψ＝０°におけるΦ依存データの交点（Φ、Ｔ）＝（約４４°、１１％）及び（約−４４°、１１％）を得る。−４４°≦Φ≦４４°の領域ではＴ＝１１％、Φ＞４４°あるいはΦ＜−４４°の領域ではψ＝０°におけるΦ依存データを用いることにより、所望となるψ＝４°における試料面内回転角Φの依存データを得ることができる。図５に示した実際の結果を見ることで、その妥当性を確認することができる。

同様に、図６において、試料面内回転角Φ＝６０°における試料傾斜角ψの依存データが必要な場合には、まず、図３に基づき、試料面内回転角Φ＝６０°におけるＸ線透過率Ｔが約１８％であることを確認する。次に、図４に基づき、Ｔ＝１８％と試料面内回転角Φ＝２６°におけるψ依存データの交点（ψ、Ｔ）＝（約５°、１８％）を得る。ψ≦５°の領域では、Ｔ＝１８％、ψ＞５°の領域では、試料面内回転角Φ＝２６°におけるψ依存データを用いることにより、所望となる試料面内回転角Φ＝６０°における試料傾斜角ψの依存データを得ることができる。図６に示した実際の結果を見ることで、その妥当性を確認することができる。上記記載の方法により、Ｘ線透過率Ｔが１０％未満と１０％以上となる測定条件を明確に区別することができる。

次に、データ欠損率Ｌの導出について、より詳細に示す。図７は、Ｘ線ＣＴ法により測定し、データ欠損のない（完全データの）場合における極座標表示ラドン空間（ｘ、Φ）を示しており、この領域はπｘ^２ｚで表される。即ち、この領域の全てが試料投影像で満たされた場合、データ欠損率Ｌは０となる。

図８は、Ｘ線が試料により吸収されることにより、ある試料面内回転角の角度範囲Φ_Ｗにおいて、試料投影像のデータが用いることができないデータ欠損領域を示しており、この領域は、πｘ^２ｚΦ_Ｗ／１８０°で表される。図３に示される−９０°≦Φ≦９０°の範囲においては、Ｘ線透過率Ｔが１０％未満となる−４０°≦Φ≦４０°がデータ欠損領域となる。従って、試料面内回転角の角度範囲Φ_Ｗ＝８０°がデータ欠損領域となる。よって、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０は、８０°／１８０°より４４．４％となる。

図９は、試料傾斜角ψの場合におけるデータ欠損領域を示しており、この領域はπｚ^３tan^２ψ／１２で表される。Ｘ線ラミノグラフィー法においては、投影面が傾斜しているため、試料投影像で極座標表示ラドン空間の全てを満たすことができない。即ち、試料傾斜角ψが増加するほど、試料の形状に関係なくデータ欠損領域が増加することになる。データ欠損率Ｌ_ψは、ｚ^２tan^２ψ／１２ｘ^２で表される。ｘやｚの値は、Ｘ線検出器２０の大きさ（横サイズ：１０ｍｍ、縦サイズ：１０ｍｍ)を用いることができる。ｘ＝横サイズ／２＝５ｍｍ、ｚ＝縦サイズ＝１０ｍｍを代入することにより、試料傾斜角ψ＝４°におけるデータ欠損率Ｌ_ψの値は、０．２％となる。

ｘとｚの値に関しては、Ｘ線検出器２０のサイズに比べて、分析対象となる試料のサイズが十分小さい場合には、試料投影像から試料断層像を導出する場合に用いられる実際の画像サイズを用いてもよい。このような試料においては、ψ＝０°の場合では、図８に示したＸ線の試料吸収の影響だけを考慮すればよく、また、ψ≧４°の場合では、図９に示した試料傾斜の影響だけを考慮すればよい。しかしながら、０°＜ψ＜４°の領域においては双方の影響を考慮する必要があり、特に、双方の影響が重複する領域に注意する必要がある。ψ＜４°においては、試料傾斜によるデータ欠損領域のうち、Ｘ線の試料吸収と重複している領域は、πｚ^３tan^２ψ／１２×（Φ／１８０°）により導出することができる。以上のようにして導出した結果が図１０である。

図１０に示されるように、試料傾斜角ψが４°の場合にデータ欠損率Ｌが最も低くなっており、試料傾斜角ψが４°の場合について測定を行うことにより、良好な試料断層像を短時間に得ることができる。本実施の形態におけるＸ線分析方法によれば、前述したように、３水準から５水準の測定を行う場合の約１／３〜１／５に時間を短縮することができる。

尚、図１に示されるＸ線分析装置は、並進Ｘ軸調整ステージ３２、並進Ｙ軸調整ステージ３３、傾きＲｘ軸調整ステージ３４、傾きＲｙ軸調整ステージ３５、試料面内回転角Φステージ３６、試料傾斜角ψ調整ステージ３７等を有している。しかしながら、本実施の形態におけるＸ線分析方法は、試料傾斜角ψを調整する試料傾斜角ψ調整ステージ３７を有していないＸ線分析装置を用いて行うことも可能である。

一般的に、傾きＲｘ軸、傾きＲｙ軸、試料面内回転角Φの回転軸を有するＸ線分析装置では、傾きＲｘ軸と傾きＲｙ軸とを組み合わせることにより、所望の試料傾斜角ψとなるように調整することが可能である。例えば、Φ＝０°において、傾きＲｘと試料傾斜角ψとが同じ方向に動くとすると、ψ＝５°にする場合には、Ｒｘ＝５°、Ｒｙ＝０°にすればよい。Φ＝９０°において、ψ＝５°にする場合には、Ｒｘ＝０°、Ｒｙ＝５°にすればよい。同様に、Φ＝４５°において、ψ＝５°にする場合には、Ｒｘ＝３．４５°、Ｒｙ＝３．４５°にすればよい。これらを一般化すると、Ｒｘ＝arctan（cosΦtanψ）、Ｒｙ＝arctan（sinΦtanψ）となる。

従って、試料傾斜角ψ調整ステージ３７を有していないＸ線分析装置においても、傾きＲｘ軸調整ステージ３４及び傾きＲｙ軸調整ステージ３５により、傾きＲｘ及び傾きＲｙを調整することにより、所望となる試料傾斜角ψとなるように調整することが可能である。尚、この場合には、試料傾斜角ψとなるように調整するための動作は複雑となり、調整には時間を要する。

また、Ｘ線源１０は、３０ｋｅＶの単色Ｘ線の場合について説明したが、分析対象となる試料の形状によっては、これよりも低エネルギーＸ線や高エネルギーＸ線を用いてもよく、更には、白色Ｘ線を用いてもよい。また、Ｘ線源１０から出射されるＸ線は平行Ｘ線の場合について説明したが、発散Ｘ線であってもよい。発散Ｘ線の場合、Φ回転が１８０°では、Ｘ線ＣＴ法でも極座標表示ラドン空間の全てを満たすことができずにデータ欠損領域が発生するが、例えば、Φ回転を２００°にすることにより、データ欠損領域が発生することを防ぐことができる。

また、本実施の形態におけるＸ線分析装置では、Ｘ線検出器２０である１つの２次元検出器の他に、別の０次元検出器（シンチレーション検出器、ＰＩＮフォトダイオード検出器、イオンチャンバ（電離箱）等）を用いてもよい。このような別の０次元検出器を用いてステップ１０４やステップ１０８を行うことにより、本実施の形態におけるＸ線分析方法をより短時間で行うことができる。

本実施の形態においては、試料１００Ａの場合における試料面内回転角Φ_Ａ、試料傾斜角ψ_Ａの場合について説明したが、一般化した場合に、試料面内回転角Φ_Ｎ、試料傾斜角ψ_Ｎと考えてもよい。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態におけるＸ線分析方法について説明する。本実施の形態におけるＸ線分析方法は、試料がＸ線ＣＴ法による分析が向いているか、Ｘ線ラミノグラフィー法による分析が向いているか判断をして、向いている方法により分析を行うことにより、良好な試料断層像を得ることができるものである。尚、Ｘ線ラミノグラフィー法による分析については、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態におけるＸ線分析方法について、図１１に示すフローチャートに基づき説明する。

最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）において、試料台３１の上に設置された分析対象となる試料の位置調整を行う。具体的には、並進Ｘ軸調整ステージ３２、並進Ｙ軸調整ステージ３３、傾きＲｘ軸調整ステージ３４、傾きＲｙ軸調整ステージ３５により、試料台３１の上に設置された分析対象となる試料の並進Ｘ軸、並進Ｙ軸、傾きＲｘ軸、傾きＲｙ軸の調整を行う。この調整では、分析対象となる試料の中心線が、試料面内回転角Φの回転軸と一致するように、試料の並進Ｘ軸、並進Ｙ軸、傾きＲｘ軸、傾きＲｙ軸の調整を行う。

次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）において、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を得るための測定を行う。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６を−９０°≦Φ＜９０°の範囲で回転させて、試料のＸ線透過率Ｔを測定する。Ｘ線透過率Ｔの測定は、Ｘ線検出器２０を用いて測定してもよく、また、Ｘ線検出器２０とは別に、Ｘ線透過率Ｔを測定するＸ線検出器を設け、このＸ線検出器により測定を行ってもよい。

次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）において、Ｘ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを選定する。

次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）において、試料面内回転角Φ_Ｎの場合における試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を得るための測定を行う。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角をΦ_Ｎにした状態で、試料傾斜角ψ調整ステージ３７により、試料傾斜角ψを変化させてＸ線透過率Ｔの測定を行う。

次に、ステップ２１０（Ｓ２１０）において、予め定めておいたＸ線透過率Ｔ_Ｓとなる試料傾斜角ψ_Ｎを選定する。

次に、ステップ２１２（Ｓ２１２）において、ステップ２０４及びステップ２０８において得られた結果に基づき、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０、及び、試料傾斜角ψ＝ψ_Ｎにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｎを導出する。これらのデータ欠損率の導出は、試料投影像を極座標で表示した極座標表示ラドン空間、または、このラドン空間のフーリエ変換により得ることが可能な周波数空間のいずれか一方の空間において実施する。

次に、ステップ２１４（Ｓ２１４）において、Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０であるか否かの判断を行う。Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０の場合には、ステップ２１６に移行し、Ｌ_Ｎ≧Ｌ_０の場合には、ステップ２２０に移行する。

ステップ２１６（Ｓ２１６）では、選定された試料傾斜角ψ_Ｎにおいて、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを回転させて、Ｘ線検出器２０により、所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを０°≦Φ＜３６０°の範囲で回転させて、０．１°ごとに３６００枚の試料投影像を得る。

次に、ステップ２１８（Ｓ２１８）において、ステップ２１６において得られた試料投影像に基づき、傾斜を考慮したＦＢＰ法等で解析することにより、所望の試料断層像を得る。

ステップ２２０（Ｓ２２０）では、試料傾斜角ψ＝０°において、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを回転させて、Ｘ線検出器２０により、所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。具体的には、試料面内回転角Φステージ３６により、試料面内回転角Φを０°≦Φ＜１８０°の範囲で回転させて、０．１°ごとに１８００枚の試料投影像を得る。Ｘ線ＣＴ法においては、試料面内回転角Φが０°〜１８０°の範囲と１８０°〜３６０°の範囲では、試料面内回転角Φの依存性は同じであることから、Ｘ線ラミノグラフィー法の場合の半分の範囲の試料面内回転角Φにおける測定でよい。

次に、ステップ２２２（Ｓ２２２）において、ステップ２１６において得られた試料投影像に基づき、ＦＢＰ法等で解析することにより、所望の試料断層像を得る。

以上により、本実施の形態におけるＸ線分析方法を行うことができる。尚、試料面内回転角Φ_Ｎ、試料傾斜角ψ_Ｎは、一般化された試料の値である。

次に、具体的に、試料が、試料１００Ａ、試料１００Ｂ、試料１００Ｃの場合について具体的に説明する。

（試料１００Ａ）
次に、本実施の形態におけるＸ線分析方法により、試料１００Ａについて分析を行った場合について説明する。具体的には、Ｘ線源１０において発生させるＸ線は、３０ｋｅＶの単色で、平行なＸ線であり、分析対象となる試料１００Ａは大きさは５ｍｍ×１０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのＳｉチップである。

試料１００Ａについて、図１１に示すフローチャートに基づき分析を行った場合について説明する。

最初に、ステップ２０２を行った後、ステップ２０４により、図３に示されるように、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２０６で、図３に基づき試料１００ＡのＸ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φ_Ａを２６°に選定する。

次に、ステップ２０８を行い、図４に示されるように、試料面内回転角Φ_Ａが２６°の場合における試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２１０で、図４に基づき予め定めておいたＸ線透過率Ｔ_Ｓとなる試料傾斜角ψ_Ａを４°に選定する。

次に、ステップ２１２では、ステップ２０４及びステップ２０８において得られた結果に基づき、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０、及び、試料傾斜角ψ＝ψ_Ａにおけるデータ欠損率Ｌ_Ａを導出する。図１０は、図３及び図４より導出した試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの関係を示すものである。図１０に基づくならば、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０＝４４．４％であり、試料傾斜角ψ＝ψ_Ａにおけるデータ欠損率Ｌ_Ａ＝０．２％である。

次に、ステップ２１４では、Ｌ_Ａ＜Ｌ_０であるか否かの判断をするが、Ｌ_Ａ＜Ｌ_０であることから、ステップ２１６で試料傾斜角ψ_Ａにおける所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。この後、ステップ２１８で傾斜を考慮したＦＢＰ法等で解析することにより、試料１００Ａの所望の試料断層像を得る。

（試料１００Ｂ）
次に、本実施の形態におけるＸ線分析方法により、試料１００Ｂについて分析を行った場合について説明する。具体的には、Ｘ線源１０において発生させるＸ線は、３０ｋｅＶの単色で、平行なＸ線であり、分析対象となる試料１００Ｂは大きさが６ｍｍ×６ｍｍ、厚さが２ｍｍのＳｉチップである。

試料１００Ｂについて、図１１に示すフローチャートに基づき分析を行った場合について説明する。

最初に、ステップ２０２を行った後、ステップ２０４により、図１２に示されるように、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２０６で、図１２に基づき試料１００ＢのＸ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φ_Ｂを４５°に選定する。

次に、ステップ２０８を行い、図１３に示されるように、試料面内回転角Φ_Ｂが４５°の場合における試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２１０で、図１３に基づき予め定めておいたＸ線透過率Ｔ_Ｓとなる試料傾斜角ψ_Ｂを１６°に選定する。

次に、ステップ２１２では、ステップ２０４及びステップ２０８において得られた結果に基づき、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０、及び、試料傾斜角ψ＝ψ_Ｂにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｂを導出する。図１４は、図１２及び図１３より導出した試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの関係を示すものである。図１４に基づくならば、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０＝１１．１％であり、試料傾斜角ψ＝ψ_Ｂにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｂ＝２．７％である。

次に、ステップ２１４では、Ｌ_Ｂ＜Ｌ_０であるか否かの判断をするが、Ｌ_Ｂ＜Ｌ_０であることから、ステップ２１６で試料傾斜角ψ_Ｂにおける所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。この後、ステップ２１８で傾斜を考慮したＦＢＰ法等で解析することにより、試料１００Ｂの所望の試料断層像を得る。

（試料１００Ｃ）
次に、本実施の形態におけるＸ線分析方法により、試料１００Ｃについて分析を行った場合について説明する。具体的には、Ｘ線源１０において発生させるＸ線は、３０ｋｅＶの単色で、平行なＸ線であり、分析対象となる試料１００Ｃは大きさが５．５ｍｍ×５．５ｍｍ、厚さが４ｍｍのＳｉチップである。

試料１００Ｃについて、図１１に示すフローチャートに基づき分析を行った場合について説明する。

最初に、ステップ２０２を行った後、ステップ２０４により、図１５に示されるように、試料面内回転角ΦとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２０６で、図１５に基づき試料１００ＣのＸ線透過率Ｔが最小となる試料面内回転角Φ_Ｃを４５°に選定する。

次に、ステップ２０８を行い、図１６に示されるように、試料面内回転角Φ_Ｃが４５°の場合における試料傾斜角ψとＸ線透過率Ｔとの関係を得て、ステップ２１０で、図１３に基づき予め定めておいたＸ線透過率Ｔ_Ｓとなる試料傾斜角ψ_Ｃを３２°に選定する。

次に、ステップ２１２では、ステップ２０４及びステップ２０８において得られた結果に基づき、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０、及び、試料傾斜角ψ＝ψ_Ｃにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｃを導出する。図１７は、図１５及び図１６より導出した試料傾斜角ψとデータ欠損率Ｌとの関係を示すものである。図１７に基づくならば、試料傾斜角ψ＝０°におけるデータ欠損率Ｌ_０＝２．２％であり、試料傾斜角ψ＝ψ_Ｃにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｃ＝１３．０％である。

次に、ステップ２１４では、Ｌ_Ｃ＜Ｌ_０であるか否かの判断をするが、Ｌ_Ｃ＜Ｌ_０ではないことから、ステップ２２０で試料傾斜角ψ＝０°における所定の試料面内回転角Φの複数の試料投影像を得る。この後、ステップ２２２でＦＢＰ法等で解析することにより、試料１００Ｃの所望の試料断層像を得る。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
試料を試料設置部に設置し、前記試料にＸ線源よりＸ線を照射し、前記試料を透過したＸ線の２次元画像をＸ線検出器において検出するＸ線分析方法において、
前記試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、
得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを得る工程と、
前記試料面内回転角Φ_Ｎの状態で、前記試料を傾けながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、
得られた前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率Ｔ_Ｓとなるような試料傾斜角ψ_Ｎを選定する工程と、
前記試料を前記試料傾斜角ψ_Ｎで傾けた状態で、前記試料を回転させながら、前記試料を透過したＸ線を検出することにより、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、
取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、
を有することを特徴とするＸ線分析方法。
（付記２）
前記試料傾斜角ψ_Ｎを選定する工程の後、
前記試料傾斜角ψ_Ｎにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｎ、及び、前記試料傾斜角が０°の場合におけるデータ欠損率Ｌ_０を導出する工程と、
前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較する工程を有し、Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角ψ_Ｎで試料を傾けた状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程、及び、前記試料の断層像を得る工程を行うことを特徴とする付記１に記載のＸ線分析方法。
（付記３）
前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較する工程において、Ｌ_Ｎ≧Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角が０°の状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、
取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、
を有することを特徴とする付記２に記載のＸ線分析方法。
（付記４）
試料に照射されるＸ線を出射するＸ線源と、
前記試料が設置される試料設置部と、
前記試料を透過したＸ線の２次元画像を検出するＸ線検出器と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得て、
得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを得て、
前記試料面内回転角Φ_Ｎの状態で、前記試料を傾けながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得て、
得られた前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率Ｔ_Ｓとなるような試料傾斜角ψ_Ｎを選定し、
前記試料を前記試料傾斜角ψ_Ｎで傾けた状態で、前記試料を回転させながら、前記試料を透過したＸ線を検出することにより、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、
取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る制御を行うことを特徴とするＸ線分析装置。
（付記５）
前記制御部は、
前記試料傾斜角ψ_Ｎにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｎ、及び、前記試料傾斜角が０°の場合におけるデータ欠損率Ｌ_０を導出し、
前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較して、Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角ψ_Ｎで試料を傾けた状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、前記試料の断層像を得る制御を行うことを特徴とする付記４に記載のＸ線分析装置。
（付記６）
前記制御部は、
Ｌ_Ｎ≧Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角が０°の状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、
取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得ることを特徴とする付記５に記載のＸ線分析装置。

１０ Ｘ線源
２０ Ｘ線検出器
３０ 試料設置部
３１ 試料台
３２ 並進Ｘ軸調整ステージ
３３ 並進Ｙ軸調整ステージ
３４ 傾きＲｘ軸調整ステージ
３５ 傾きＲｙ軸調整ステージ
３６ 試料面内回転角Φステージ
３７ 試料傾斜角ψ調整ステージ
５０ 制御部
５１ 解析部
１００ 試料

Claims (6)

1. 試料を試料設置部に設置し、前記試料にＸ線源よりＸ線を照射し、前記試料を透過したＸ線の２次元画像をＸ線検出器において検出するＸ線分析方法において、
   前記試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、
   得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを得る工程と、
   前記試料面内回転角Φ_Ｎの状態で、前記試料を傾けながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得る工程と、
   得られた前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率Ｔ_Ｓとなるような試料傾斜角ψ_Ｎを選定する工程と、
   前記試料を前記試料傾斜角ψ_Ｎで傾けた状態で、前記試料を回転させながら、前記試料を透過したＸ線を検出することにより、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、
   取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、
   を有することを特徴とするＸ線分析方法。
2. 前記試料傾斜角ψ_Ｎを選定する工程の後、
   前記試料傾斜角ψ_Ｎにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｎ、及び、前記試料傾斜角が０°の場合におけるデータ欠損率Ｌ_０を導出する工程と、
   前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較する工程を有し、Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角ψ_Ｎで試料を傾けた状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程、及び、前記試料の断層像を得る工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析方法。
3. 前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較する工程において、Ｌ_Ｎ≧Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角が０°の状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得する工程と、
   取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る工程と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のＸ線分析方法。
4. 試料に照射されるＸ線を出射するＸ線源と、
   前記試料が設置される試料設置部と、
   前記試料を透過したＸ線の２次元画像を検出するＸ線検出器と、
   制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記試料を回転させながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料面内回転角Φと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得て、
   得られた前記試料面内回転角ΦとＸ線透過率との関係に基づき、Ｘ線透過率が最小となる試料面内回転角Φ_Ｎを得て、
   前記試料面内回転角Φ_Ｎの状態で、前記試料を傾けながら前記試料を透過したＸ線の透過率を測定することにより、試料傾斜角ψと前記試料を透過したＸ線透過率との関係を得て、
   得られた前記試料傾斜角ψとＸ線透過率との関係に基づき、所定のＸ線透過率Ｔ_Ｓとなるような試料傾斜角ψ_Ｎを選定し、
   前記試料を前記試料傾斜角ψ_Ｎで傾けた状態で、前記試料を回転させながら、前記試料を透過したＸ線を検出することにより、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、
   取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得る制御を行うことを特徴とするＸ線分析装置。
5. 前記制御部は、
   前記試料傾斜角ψ_Ｎにおけるデータ欠損率Ｌ_Ｎ、及び、前記試料傾斜角が０°の場合におけるデータ欠損率Ｌ_０を導出し、
   前記データ欠損率Ｌ_Ｎと前記データ欠損率Ｌ_０とを比較して、Ｌ_Ｎ＜Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角ψ_Ｎで試料を傾けた状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、前記試料の断層像を得る制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のＸ線分析装置。
6. 前記制御部は、
   Ｌ_Ｎ≧Ｌ_０の場合には、前記試料傾斜角が０°の状態で、前記試料の２次元の試料投影像を取得し、
   取得された前記試料投影像に基づき、前記試料の断層像を得ることを特徴とする請求項５に記載のＸ線分析装置。
   
   

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