JP2019074423A - 処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

処理装置、方法およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2019074423A
JP2019074423A JP2017201173A JP2017201173A JP2019074423A JP 2019074423 A JP2019074423 A JP 2019074423A JP 2017201173 A JP2017201173 A JP 2017201173A JP 2017201173 A JP2017201173 A JP 2017201173A JP 2019074423 A JP2019074423 A JP 2019074423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
intensity data
correction
unit area
distribution
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
JP2017201173A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6873414B2 (ja
Inventor
拓人 作村
Takuto Sakumura
拓人 作村
保一 中江
Yasuichi Nakae
保一 中江
一之 松下
Kazuyuki Matsushita
一之 松下
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 JP2017201173A priority Critical patent/JP6873414B2/ja
Priority to DE102018124991.8A priority patent/DE102018124991A1/de
Priority to CN201811193575.4A priority patent/CN109668918B/zh
Priority to US16/161,847 priority patent/US10748253B2/en
Publication of JP2019074423A publication Critical patent/JP2019074423A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6873414B2 publication Critical patent/JP6873414B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating 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
    • G01N23/20—Investigating 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
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/056—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection diffraction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/10—Different kinds of radiation or particles
    • G01N2223/101—Different kinds of radiation or particles electromagnetic radiation
    • G01N2223/1016—X-ray
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/401—Imaging image processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/50—Detectors
    • G01N2223/501—Detectors array
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image

Abstract

【課題】外周の強度分布の歪みを補正可能にする処理装置および方法、プログラムを提供する。【解決手段】Ｘ線強度データの外周補正を可能にする処理装置２００であって、一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する算出部２２０と、拡張率に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成する第１の機能生成部２３０と、を備える。このように、一様なＸ線照射をしたときの強度分布に基づいて外周補正を可能にすることで、外周の強度分布の歪みを補正可能にできる。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大できる。そして、複数の検出器を合わせてモジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できる。【選択図】図５

Description

本発明は、Ｘ線強度データの外周補正を可能にする処理装置、方法およびプログラムに関する。
近年、半導体のセンサ層の背面に縦横にピクセルがタイリングされ、そのピクセルの背面に読み出しチップが設けられたハイブリッド型ピクセルアレイ検出器が開発されている。例えばピクセルサイズが１００μｍほどで構成された検出器は高い位置分解能を有しており、回折Ｘ線の測定には有効である。
このようなハイブリッド型ピクセルアレイ検出器では、ノイズ対策またはリーク電流対策のために外周部にガードリングのパターンを形成するのが一般的である（特許文献１参照）。その構造のためＸ線の検出面では電界に沿って外側に感度域が広がり、ピクセルがタイリングされた領域はこの感度域より狭くなる。そして、センサ層内の外周部の電界が歪んでいるため、外周部の等電位面は曲面である（非特許文献１参照）。結果として外周部のピクセルは検出面の広い面積をカバーしており、検出面上のピクセル位置より外側の信号がピクセルに入る。
一方、これまでに読み出しチップ間のギャップにより計数値が他の位置の計数値に比べて異なる傾向が生じるという現象に対して、仮想ピクセルを設定し、乱雑さを与えて計数値を仮想ピクセルに分配するアルゴリズムが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−５７２８１号公報 特開２０１７−９５０３号公報
Juan Pablo Balbuena Valenzuela, "Development of innovative silicon radiation detectors - TDX", P115-116
上記のようにハイブリッド型ピクセルアレイ検出器では、検出面上のピクセル位置より外側の信号がピクセルに入るため、外周部の強度補正が必要となる。また、検出器を並べて大面積化しようとすると、検出器の外周部分が不感領域となってしまいギャップが生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外周部の強度分布の歪みを補正可能にする処理装置および方法、プログラム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、本発明の処理装置は、Ｘ線強度データの外周補正を可能にする処理装置であって、一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する算出部と、前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成する第１の機能生成部と、を備えることを特徴としている。
このように、一様なＸ線照射をしたときの強度分布に基づいて外周補正を可能にすることで、外周側の強度分布の歪みを補正可能にできる。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大できる。そして、複数の検出器を合わせてモジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できる。
（２）また、本発明の処理装置は、前記算出部が、内側の単位領域で検出されたＸ線強度データに対する前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの比を用いて前記拡張率を算出することを特徴としている。これにより、外周側に特有の電位勾配により生じる歪みを補正可能にできる。
（３）また、本発明の処理装置は、前記算出部が、前記内側の単位領域で検出されたＸ線強度データとして、内側に配置された特定範囲の単位領域で検出されたＸ線強度データの平均値を用いることを特徴としている。これにより、信頼の高いデータを用いて外周部の歪みを測る基準を生成できる。
（４）また、本発明の処理装置は、前記一様なＸ線照射を検出した強度分布を前記分配機能で補正して得られた強度分布に対して、一様性補正機能を生成する第２の機能生成部を更に備えることを特徴としている。このように外周補正後に一様性補正を行うことで、１回の一様性補正で効率的に補正機能を生成できる。
（５）また、本発明の処理装置は、前記分配機能を用いて、測定により検出された強度分布を外周補正する補正部を更に備えることを特徴としている。これにより、外周側の強度分布の歪みを補正できる機能を用いて測定データを補正できる。
（６）また、本発明の処理装置は、前記補正部が、乱雑さを与えて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを分配することを特徴としている。これにより、分配に自然な統計変動を与えることができ、単位領域の境界付近における分配の影響を低減することができる。
（７）また、本発明の処理装置は、前記補正部が、一様性補正機能を用いて、前記外周補正をした強度分布を一様性補正することを特徴としている。これにより、外周補正および一様性補正を行うことができる。
（８）また、本発明の処理装置は、前記測定により検出された強度分布が、単結晶の回折測定で得られたデータであることを特徴としている。これにより、拡張された広い範囲で同時に単結晶の複数の回折スポットを測定することができる。
（９）また、本発明の方法は、Ｘ線強度データの外周補正を可能にする方法であって、一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出するステップと、前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成するステップと、を含むことを特徴としている。これにより、外周部の強度分布の歪みを補正可能にできる。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大でき、モジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できる。
（１０）また、本発明のプログラムは、Ｘ線強度データの外周補正を可能にするプログラムであって、一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する処理と、前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴としている。これにより、外周部の強度分布の歪みを補正可能にできる。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大でき、モジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できる。
本発明によれば、Ｘ線検出器の外周部の強度分布の歪みを補正可能にする。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大できる。そして、複数の検出器を合わせてモジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できる。
本発明のＸ線検出システムの構成の一例を示す概略図である。 検出器モジュールおよびＸ線データ処理装置の構成を示すブロック図である。 Ｘ線検出器の構成を示す断面図である。 検出器モジュールの一部の構成を示す側面図である。 本発明の処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の補正機能の生成方法を示すフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）それぞれＸ線検出器の外周部におけるピクセルと拡張率の一例を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）それぞれＸ線検出器の外周部におけるピクセルと拡張率の一例を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）それぞれ補正前および補正後のＸ線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。
（システム全体の構成）
図１は、Ｘ線検出システム１０の構成の一例を示す概略図である。図１に示すようにＸ線検出システム１０は、Ｘ線源２０、試料Ｓ、検出器モジュール５０および処理装置２００で構成されている。
Ｘ線源２０は、例えば、陰極であるフィラメントから放射された電子束を対陰極であるロータターゲットに衝突させてＸ線を発生させる。Ｘ線源２０から放射されるＸ線は、いわゆるポイントフォーカスのＸ線ビームである。
ロータターゲットの外周面には、例えば、ＭｏまたはＣｕのような金属が設けられている。Ｍｏターゲットに電子が衝突したとき、特性線であるＭｏＫα線（波長０．７１１Å）を含むＸ線が放射される。Ｃｕターゲットに電子が衝突したとき、特性線であるＣｕＫα線（波長１．５４２Å）を含むＸ線が放射される。
試料Ｓは、試料支持装置により支持されている。検出器モジュール５０は、例えば試料Ｓで回折された回折Ｘ線または蛍光Ｘ線を検出する。処理装置２００は、検出された計数値を処理し、検出結果を出力する。検出器モジュール５０および処理装置２００の詳細については、後述する。
（検出器モジュールの構成）
図２は、検出器モジュール５０および処理装置２００の構成を示すブロック図である。検出器モジュール５０は、Ｘ線の検出面に平行に整列された複数のＸ線検出器１００を備えている。Ｘ線検出器１００は、例えばフォトンカウンティング方式のピクセルアレイ型の２次元半導体検出器であり、Ｘ線の入射側にＸ線受光用のセンサ層１１０、その背面にはＲＯＩＣ層１６０を備えている。なお、Ｘ線検出器１００は、２次元半導体検出器に限られず、１次元半導体検出器であってもよい。
センサ層１１０で生じた信号はＲＯＩＣ層１６０で読み出される。ＲＯＩＣ層１６０は、複数のピクセル１２０、分別回路１３０、カウンタ部１４０、カウンタ読み出し回路１５０を有している。センサ層１１０に対し、複数のピクセル１２０が２次元的にアレイ化されてタイリングされており、一律の形状で原則規則的に配列されている。分別回路１３０は、複数のピクセル１２０の個々に接続されており、さらにはカウンタ部１４０が、分別回路１３０の個々に接続されている。カウンタ読み出し回路１５０は、各カウンタ部１４０に接続されている。なお、ピクセルは検出の単位領域であって、ストリップであってもよい。
分別回路１３０は、ピクセル１２０のパルス信号をＸ線波長ごとに分別して出力する。カウンタ部１４０は、分別回路１３０によって波長毎に分別された信号のそれぞれの個数を計数する。カウンタ部１４０は、例えば、分別回路１３０によって分別された数のパルス信号をそれぞれカウントできるように分別数と同じ数のカウンタ回路を内蔵する。カウンタ読み出し回路１５０の出力信号は、エネルギーの閾値により分離されたＸ線の強度分布データとして処理装置２００に通信線を通して伝送される。なお、データは、無線や媒体によって処理装置２００に伝達されてもよい。
処理装置２００は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、サーバまたは回路で構成されており、ＰＣであることが好ましい。ＰＣは、例えば、演算制御するためのＣＰＵ、データを記憶するためのメモリ、メモリ内の所定領域に記憶されたシステムソフト、およびメモリ内の他の所定領域に記憶されたアプリケーションプログラムソフト、等によって構成されている。
処理装置２００には、ユーザの入力を受け付ける入力部３００としてキーボード等が接続されている。また、処理装置２００には、ディスプレイやプリンタ等の出力部４００が接続されている。出力部４００は、処理装置２００からの指示に従って測定結果を出力する。
（センサ層および強度分布の歪み）
図３は、センサ層１１０の構成を示す断面図である。図３に示す例では、センサ層１１０は、入射層１１５、Ｎ＋層１１７、Ｎバルク層１１８およびＰ＋層１１９を備えている。入射層１１５は、Ｘ線が入射する表面を被覆する層である。Ｎ＋層１１７は不純物の多いＮ型半導体、Ｎバルク層１１８は不純物の少ないＮ型半導体、Ｐ＋層は不純物の多いＰ型半導体で形成されている。Ｎバルク層１１８が有感領域を形成しており、この層に入射したＸ線により信号が生じ、各Ｐ＋層は生じた信号をピクセル１２０に伝達する。センサ層１１０の表面の中央であれば、Ｘ線が入射した位置のピクセル１２０に信号が伝達される。
しかし、センサ層１１０の外周部にはガードリング１２５が形成されており、ガードリング１２５はセンサ層１１０の外周側を囲って形成されている。その構造のためＮバルク層１１８内で外周部の電界が歪んでおり、外周部の等電位面は入射層１１５方向に凸な曲面を形成している。そして、入射層１１５では、電界に沿ってピクセル１２０の投影領域の外側に感度域が広がっている。図３では、一点鎖線は、等電位面を示しており、この一点鎖線に示されるような電位勾配が起きているため、結果的に破線で示すように外周部のピクセル１２０がカバーする感度域が増え、そのままでは外周部のＸ線の強度分布が歪んで検出される。
したがって、ピクセルに入ってくるピクセルより外側の信号に対し外周補正が必要となる。その場合、上記のようにこのままでは強度分布が歪むが、この感度域のＸ線の強度分布を適正に補正できれば、むしろ検出領域を外周側に拡張できる。しかし、単なる強度補正ではＸ線画像が歪む。これに対し、画像サイズの拡張をすれば適正に補正されたＸ線画像が得られる。例えば、１ピクセルを一辺１００μｍの正方形で構成した場合、感度域を３００μｍ分外側に拡張できるということになれば３ピクセル分の位置精度が向上する。なお、強度分布の補正方法の詳細は後述する。
センサ層１１０が厚いほど高エネルギーのＸ線の感度が向上するため、上記の補正は、センサ層１１０が厚いほど効果が顕著になる。例えば、厚さ３００μｍより厚さ１ｍｍのＸ線検出器の方が補正すべき歪みが大きくなる。センサ層の厚さが３００μｍ以上ある場合には１ピクセル以上のずれが生じるため、特に外周補正の効果が高い。
（検出器間のギャップ）
検出領域を外周側に拡張できるということは、複数のＸ線検出器１００を合わせてモジュール化したときに検出器間の検出不能なギャップを低減できることを意味する。図４は、検出器モジュール５０の一部の構成を示す側面図である。図４は、Ｘ線検出器１００を整列して配置したときの検出器間を部分的に拡大している。図４に示すように、Ｘ線検出器１００を２台並べて、基板１７０上に配置すると端部が互いに当たるのを防止するため、互いのセンサ層１１０に隙間を空けて設けられている。その結果、ピクセル間ではｄ１の隙間が空いている。これを上記のように外周部の感度領域を拡張することで、検出領域の隙間をｄ２にまで縮めることができる。すなわち、物理的なピクセルの配置よりも実際には感度領域を広くとれるので隙間を狭くできる。
（処理装置の構成）
図５は、処理装置２００の構成を示すブロック図である。処理装置２００は、測定データ管理部２１０、算出部２２０、第１の機能生成部２３０、第２の機能生成部２４０、記憶部２５０および補正部２６０を備えており、Ｘ線の強度分布の外周補正を可能にする。外周補正は、Ｘ線強度データの測定と同時（リアルタイム）に処理できる。
測定データ管理部２１０は、Ｘ線検出器１００でピクセルごとに検出された計数値を受け取り、管理する。例えば、測定データ管理部２１０は、ピクセル１２０の番地（ｉ，ｊ）に関連付けて、そのピクセルで検出されたＸ線の計数値を記憶する。
算出部２２０は、一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周部のピクセルで検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する。本来一様なＸ線を照射した場合には一様な強度分布が得られるはずであるという仮定に基づいて外周部のピクセルで生じる強度の増加分を外周側への拡張分と考えて拡張率を算出する。なお、Ｘ線強度データは、２次元検出器で検出されたデータであることが好ましいが、１次元検出器で検出されたものであってもよい。したがって、計算対象となる強度分布のデータは、１方向または２方向に整列する複数のピクセルで検出されたＸ線強度データである。
算出部２２０は、内側のピクセルで検出されたＸ線強度データに対する外周側のピクセルで検出されたＸ線強度データの比を用いて拡張率を算出することが好ましい。これにより、外周部に特有の電位勾配により生じる歪みを補正可能にできる。なお、内側のピクセルとは、外周部における電界の歪みの影響を受けない中央寄りの位置のピクセルを指す。
算出部２２０は、内側のピクセルで検出されたＸ線強度データとして、内側に配置された特定範囲のピクセルで検出されたＸ線強度データの平均値を用いることが好ましい。例えば、中央付近のピクセルのＸ線強度データを用いることができる。これにより、信頼の高いデータを用いて外周部の歪みを測る基準を生成できる。
第１の機能生成部２３０は、拡張率に基づいて、外周側のピクセルで検出されたＸ線強度データを外側のピクセルへ分配する分配機能を生成する。分配機能は、具体的には各ピクセルに対するＸ線強度データを変換するためのテーブルで特定でき、テーブルとして記憶できる。このように、一様なＸ線照射をしたときの強度分布に基づいて外周補正を可能にすることで、外周部の強度分布の歪みを補正可能にできる。その結果、Ｘ線強度データの検出領域を拡大できる。
第２の機能生成部２４０は、一様なＸ線照射を検出した強度分布を分配機能で補正して得られた強度分布に対して、一様性補正機能を生成する。このように外周補正機能に加えて一様性補正の機能を追加できる。一様性補正機能は、具体的には各ピクセルに対するＸ線強度データを変換するためのテーブルで特定でき、テーブルとして記憶できる。この結果、Ｘ線強度データの分配後、１回の一様性補正で効率的に補正できる。なお、球面補正機能の生成を加えてもよい。
記憶部２５０は、分配機能および一様性補正機能を記憶する。分配機能は、分配前のピクセルの位置およびＸ線強度データの入力に対して分配後のピクセルの位置およびＸ線強度データを出力する。具体的には分配を可能にするための変換テーブルであることが好ましい。また、外周付近にあるピクセルについてのみ変換可能にしてもよい。分配前のピクセルは実体ピクセルのみで構成され、分配後のピクセルは実体ピクセルのみならず外周部に設けられた仮想ピクセルを含む。一様性補正機能は、分配後のピクセル位置およびＸ線強度データの入力に対して、各ピクセルの位置およびそのＸ線強度データを一様性補正したデータを出力する。
補正部２６０は、分配機能を用いて測定により検出された強度分布を外周補正する。これにより、外周側の強度分布の歪みを補正できる機能を用いて測定データを補正できる。測定により検出されたＸ線強度データは、単結晶の回折測定で得られたデータであることが好ましい。これにより、広い範囲で同時に単結晶の複数の回折スポットを測定することができる。粉末だと強度補正で影響はないが、単結晶の場合には検出面を広げられるという効果が発揮できる。
また、補正部２６０は、外周補正がなされたデータに対して一様性補正を行う一様性補正部を更に備えることが好ましい。このように外周補正後に一様性補正を行うことで効率的に補正できる。
また、補正部２６０は、乱雑さを与えて、外周側のピクセルで検出されたＸ線強度データを分配することが好ましい。これにより、分配に自然な統計変動を与えることができ、ピクセルの境界付近における分配の影響を低減することができる。
また、補正部２６０は、乱雑さとして、計数値を分割するときの境界にその計数値の標準偏差に比例する数値を最大幅とするずれを与えることが好ましい。これにより、ピクセルごとに計数値に応じた適度な乱雑さを与えることができる。すなわち、実体ピクセルの計数値の平方根に一定の係数を掛けた数値に−１以上１以下の乱数を掛けてずれを算出するのが好ましい。このような算出により、容易に乱雑さを与えた計数値を算出できる。
具体的には次のような分配比を算出することができる。例えば計数値を２／３の領域と１／３の領域に分配する際に、以下のように面積比率に標準偏差に比例するランダムなずれσ１を与える。これにより、計数値に乱雑性を与えて標準偏差を拡大するとともに、総計数を保存することができる。なお、数式（１）の２／√ｎの２は一定の係数であり、測定ごとに値をかえてもよい。
（補正機能の生成方法）
図６は、補正機能の生成方法を示すフローチャートである。まず、Ｘ線検出器に対して一様なＸ線を照射する（ステップＳ１）。得られた強度分布のうち外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する（ステップＳ２）。拡張率を用いて外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する機能を生成する（ステップＳ３）。一様照射の強度分布を外周補正したデータを用いて一様性補正の機能を生成する（ステップＳ４）。得られた外周補正と一様性補正の補正機能を記憶する（ステップＳ５）。このようにして測定された強度分布に対し外周補正および一様性補正を行うことができる。なお、処理装置２００のこれらの機能は、メモリおよびプロセッサにより実現可能である。
（外周補正の原理）
外周補正の分配機能の原理を説明する。まず、簡単のため１次元検出器での分配を考える。このとき最も外側のピクセルでのＸ線強度データが中央付近のピクセルのＸ線強度データのｎ倍である場合、その強度比からずれている距離が分かる。それにより、強度の勾配を持たせて仮想ピクセルにＸ線強度データを分配できる。例えば１００００になるはずの強度が１１５００だったら、そのピクセルは外側に１．１５伸びていると仮定し、強度の分配をすることができる。この場合０．１５分を外側のピクセルに分配し、分配されたピクセルの強度が外側に１．２５伸びていると仮定できるとすれば、０．１５と０．２５はさらに外側のピクセルに分配される。これを繰り返せば、分配機能を決定できる。
次に、２次元検出器の場合を説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれＸ線検出器の外周部におけるピクセルと拡張率の一例を示す模式図である。図７（ａ）に示す例では、実線で描かれたピクセルが実体ピクセル１２０を示している。また、破線で描かれたピクセルは、仮想ピクセル５２０を示している。測定により得られる強度分布のデータでは、実体ピクセル１２０にそのＸ線強度データが対応しており、仮想ピクセル５２０のデータは存在しない。仮想ピクセル５２０は感度域が及ぶ範囲まで仮想的に設けられる。
図７（ａ）に示す例では、一様なＸ線を照射した際の各実体ピクセル１２０に対するＸ線強度データがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｄ＋α、Ｄ＋β、Ｅ、Ｅ＋α、Ｆ、Ｊで表されている。これらのデータについては、例えばＪ＝１倍（基準）、Ｆ＝１．５倍、Ｅ＝２倍、Ｄ＝２．５倍、Ｃ≒１．５×１．５倍、Ｂ≒２×２倍、Ａ≒２．５×２．５倍としてデータを拡張し分配することができる。なお、配置の対称性から一様照射に対して同じ強度値になる場合には同じ記号でＸ線強度データが表されている。
なお、一様照射は、理想的には単位面積あたりの計数が等しくなる照射をいい、「対称性により同じ強度値になる」とは、この理想的な場合を指す。各ピクセルの倍率を実際に求める際には、統計誤差が生じるが、十分に大きな計数で測定を行い、統計誤差が十分小さくなる条件で倍率を決定すればよい。すなわち、測定の結果、収束する値を推定でき、上記の例の同じ記号で表されるピクセルの値は同じになる。このような値の決定方法は、一様性補正で係数を決定する際にも行われている。
図７（ｂ）では、図７（ａ）で示された実体ピクセル１２０の強度分布をもとに一点鎖線で示す拡張ピクセル５３０の大きさを決定している。このようにして計算された拡張ピクセル５３０は実体ピクセル１２０および仮想ピクセル５２０と重複する。この重複分に応じたＸ線強度データを実体ピクセル１２０および仮想ピクセル５２０へ分配する分配方法を決めることができる。このような分配機能は、例えばテーブルによって特定することができ、テーブルのデータとして記憶できる。
（アーチ形の拡張ピクセル）
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれＸ線検出器の外周部におけるピクセルと拡張率の一例を示す模式図である。図８（ｂ）の曲線の一点鎖線で示すように、有感領域の等電位面が検出面側に凸な曲面であることに基づいて角に近い拡張ピクセル６３０（図８（ｂ）の例では角に近い４つの区画）をアーチ形に見積もることもできる。この場合には角側に歪んだ曲線で区画された拡張ピクセル６３０と重複する実体ピクセル１２０および仮想ピクセル５２０にＸ線強度データを分配する分配機能を生成できる。なお、上記の曲線の形状は、センサ層１１０内に生じる電界に基づいてあらかじめ決定できる。
（実施例）
上記の方法を用いて実際にＸ線画像を撮影し、外周補正を行った。図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ補正前および補正後のＸ線画像を示す図である。図中のＸ線画像ではいずれも斜めの直線として現れた強度分布が測定されている。それぞれ強度分布として現れた直線の中央寄りの部分をもとに強度分布の境界に沿って外周側へ基準の直線Ｌ１、Ｌ２を伸ばした。その結果、図９（ａ）に示すように、補正前のＸ線画像では、外周部の領域Ｃ１において直線Ｌ１から強度分布の境界が乖離しており、強度分布が歪んでいることが分かる。一方、図９（ｂ）に示すように、補正後のＸ線画像では、外周部の領域Ｃ２において直線Ｌ２と強度分布の境界が一致したままであり、外周補正により強度分布の歪みが補正されたことが分かる。
１０ Ｘ線検出システム
２０ Ｘ線源
Ｓ 試料
５０ 検出器モジュール
１００ Ｘ線検出器
１１０ センサ層
１１５ 入射層
１１７ Ｎ＋層
１１８ Ｎバルク層
１１９ Ｐ＋層
１２０ ピクセル（実体ピクセル）
１２５ ガードリング
１３０ 分別回路
１４０ カウンタ部
１５０ カウンタ読み出し回路
１６０ ＲＯＩＣ層
２００ 処理装置
２１０ 測定データ管理部
２２０ 算出部
２３０ 第１の機能生成部
２４０ 第２の機能生成部
２５０ 記憶部
２６０ 補正部
３００ 入力部
４００ 出力部
５２０ 仮想ピクセル
５３０、６３０ 拡張ピクセル

Claims (10)

  1. Ｘ線強度データの外周補正を可能にする処理装置であって、
    一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する算出部と、
    前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成する第１の機能生成部と、を備えることを特徴とする処理装置。
  2. 前記算出部は、内側の単位領域で検出されたＸ線強度データに対する前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの比を用いて前記拡張率を算出することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
  3. 前記算出部は、前記内側の単位領域で検出されたＸ線強度データとして、内側に配置された特定範囲の単位領域で検出されたＸ線強度データの平均値を用いることを特徴とする請求項２記載の処理装置。
  4. 前記一様なＸ線照射を検出した強度分布を前記分配機能で補正して得られた強度分布に対して、一様性補正機能を生成する第２の機能生成部を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の処理装置。
  5. 前記分配機能を用いて、測定により検出された強度分布を外周補正する補正部を更に備え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処理装置。
  6. 前記補正部は、乱雑さを与えて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを分配することを特徴とする請求項５記載の処理装置。
  7. 前記補正部は、一様性補正機能を用いて、前記外周補正をした強度分布を一様性補正することを特徴とする請求項５または請求項６記載の処理装置。
  8. 前記測定により検出された強度分布は、単結晶の回折測定で得られたデータであることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の処理装置。
  9. Ｘ線強度データの外周補正を可能にする方法であって、
    一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出するステップと、
    前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成するステップと、を含むことを特徴とする方法。
  10. Ｘ線強度データの外周補正を可能にするプログラムであって、
    一様なＸ線照射を検出した強度分布に基づいて、外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データの拡張率を算出する処理と、
    前記拡張率に基づいて、前記外周側の単位領域で検出されたＸ線強度データを外側の単位領域へ分配する分配機能を生成する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
JP2017201173A 2017-10-17 2017-10-17 処理装置、方法およびプログラム Active JP6873414B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017201173A JP6873414B2 (ja) 2017-10-17 2017-10-17 処理装置、方法およびプログラム
DE102018124991.8A DE102018124991A1 (de) 2017-10-17 2018-10-10 Verarbeitungseinrichtung, Verfahren und Programm
CN201811193575.4A CN109668918B (zh) 2017-10-17 2018-10-12 处理装置、方法以及记录介质
US16/161,847 US10748253B2 (en) 2017-10-17 2018-10-16 Processing apparatus, method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017201173A JP6873414B2 (ja) 2017-10-17 2017-10-17 処理装置、方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019074423A true JP2019074423A (ja) 2019-05-16
JP6873414B2 JP6873414B2 (ja) 2021-05-19

Family

ID=65910259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017201173A Active JP6873414B2 (ja) 2017-10-17 2017-10-17 処理装置、方法およびプログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10748253B2 (ja)
JP (1) JP6873414B2 (ja)
CN (1) CN109668918B (ja)
DE (1) DE102018124991A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4307015A1 (en) * 2022-07-12 2024-01-17 Canon Medical Systems Corporation Photon counting detector (pcd) apparatus and overlapping micro-pixel summing method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543393A (ja) * 1999-04-26 2002-12-17 ディレクト レディオグラフィ コーポレーション デジタル画像システムにおける利得補正係数の算出方法
JP2005324015A (ja) * 2005-04-26 2005-11-24 Konica Minolta Holdings Inc 放射線画像処理方法および放射線画像処理装置
JP2008229102A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Fujifilm Corp 放射線画像撮影方法および放射線画像撮影装置
US20110235940A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Varian Medical Systems, Inc. Transient pixel defect detection and correction
JP2013201649A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Toshiba Corp Ｘ線画像検出装置
JP2014020925A (ja) * 2012-07-18 2014-02-03 Rigaku Corp Ｘ線分析装置、ｘ線分析システム、ｘ線分析方法およびｘ線分析プログラム
JP2014228441A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 株式会社島津製作所 放射線撮像装置
JP2014535039A (ja) * 2011-09-30 2014-12-25 アナロジック コーポレイション 光子数の補正方法および装置｛ｐｈｏｔｏｎｃｏｕｎｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ｝
WO2016063586A1 (ja) * 2014-10-24 2016-04-28 株式会社リガク データ処理装置、各ピクセルの特性を求める方法ならびにデータ処理の方法およびプログラム
JP2017009503A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社リガク Ｘ線データ処理装置、その方法およびプログラム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043322A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Hitachi Medical Corp Ｘ線内容量検査装置
US6928144B2 (en) 2003-08-01 2005-08-09 General Electric Company Guard ring for direct photo-to-electron conversion detector array
JP4253335B2 (ja) * 2006-07-13 2009-04-08 株式会社東芝 カーネル関数値を用いた、画像の平均値シフトによるフィルタリングとクラスタリングの方法及び装置
KR100818988B1 (ko) * 2006-09-05 2008-04-04 삼성전자주식회사 영상신호 처리 방법 및 장치
CN101639936A (zh) * 2009-04-28 2010-02-03 北京捷科惠康科技有限公司 一种x射线图像增强方法及系统
JP5198420B2 (ja) * 2009-12-18 2013-05-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ 画像処理装置、及び、測定／検査システム、並びに、プログラム
CN102711616B (zh) * 2010-01-15 2014-10-08 株式会社岛津制作所 放射线断层摄影装置
US8294094B1 (en) * 2011-08-16 2012-10-23 Hermes Microvision Inc. Method and apparatus for reducing substrate edge effect during inspection
US9147232B1 (en) * 2014-03-26 2015-09-29 Eastman Kodak Company Reducing halo artifacts in electrophotographic printing systems
US10497154B2 (en) * 2016-06-06 2019-12-03 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Systems and methods for automated sinogram completion, combination, and completion by combination

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543393A (ja) * 1999-04-26 2002-12-17 ディレクト レディオグラフィ コーポレーション デジタル画像システムにおける利得補正係数の算出方法
JP2005324015A (ja) * 2005-04-26 2005-11-24 Konica Minolta Holdings Inc 放射線画像処理方法および放射線画像処理装置
JP2008229102A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Fujifilm Corp 放射線画像撮影方法および放射線画像撮影装置
US20110235940A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Varian Medical Systems, Inc. Transient pixel defect detection and correction
JP2014535039A (ja) * 2011-09-30 2014-12-25 アナロジック コーポレイション 光子数の補正方法および装置｛ｐｈｏｔｏｎｃｏｕｎｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ｝
JP2013201649A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Toshiba Corp Ｘ線画像検出装置
JP2014020925A (ja) * 2012-07-18 2014-02-03 Rigaku Corp Ｘ線分析装置、ｘ線分析システム、ｘ線分析方法およびｘ線分析プログラム
JP2014228441A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 株式会社島津製作所 放射線撮像装置
WO2016063586A1 (ja) * 2014-10-24 2016-04-28 株式会社リガク データ処理装置、各ピクセルの特性を求める方法ならびにデータ処理の方法およびプログラム
JP2017009503A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社リガク Ｘ線データ処理装置、その方法およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US20190114746A1 (en) 2019-04-18
CN109668918A (zh) 2019-04-23
JP6873414B2 (ja) 2021-05-19
CN109668918B (zh) 2022-07-29
US10748253B2 (en) 2020-08-18
DE102018124991A1 (de) 2019-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5914381B2 (ja) Ｘ線データ処理装置、ｘ線データ処理方法およびｘ線データ処理プログラム
EP2702449B1 (en) System and method for correction of geometric distortion of multi-camera flat panel x-ray detectors
JP2017092820A (ja) 放射線撮像装置およびフォトンカウンティングの方法
US20150131783A1 (en) Radiation detection system and radiation imaging apparatus
CN108474861A (zh) 放射线摄像装置
JP2008510132A (ja) 放射線検出器用の抗散乱グリッド
JP2017026524A (ja) 放射線測定装置及び放射線測定方法
CN106290428B (zh) X射线数据处理装置、其方法以及程序
Aamir et al. Pixel sensitivity variations in a CdTe-Medipix2 detector using poly-energetic x-rays
JP2019074423A (ja) 処理装置、方法およびプログラム
CN106290433B (zh) X射线数据处理装置及其方法以及程序
US20190245000A1 (en) Detector
JP2002034961A (ja) 放射線撮影装置及び放射線撮影方法
US20140133637A1 (en) Image processing apparatus, image processing method, radiation imaging system, and storage medium
US20130020489A1 (en) Coincidence determination method and apparatus for pet device
TW200408373A (en) Method for calibrating the intensity profile for a movable x-ray source
JPH095445A (ja) 放射線像撮像装置
Youn et al. Energy calibration of energy-resolved photon-counting pixel detectors using laboratory polychromatic x-ray beams
JP2016180625A (ja) 放射線検出装置、入出力較正方法、及び入出力較正プログラム
JP5441850B2 (ja) 画像処理装置及び方法、並びに放射線撮影システム
US20130119258A1 (en) Method and apparatus for the detection of x-ray quants
JP2015021752A (ja) 放射線撮像装置、その製造方法及び放射線検査装置
Christensen et al. Spectral correction algorithm for multispectral CdTe x-ray detectors
US20230204522A1 (en) Radiation imaging apparatus, image processing apparatus, operation method for radiation imaging apparatus, and non-transitory computer readable storage medium
JP2021056138A (ja) 放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191010

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201111

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: 20210323

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210412

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6873414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

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