JP2019184249A - Particle generation source analysis system, particle generation source analysis method, and program - Google Patents

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Abstract

To evaluate adequately a generation source of particulate substances.SOLUTION: A particle generation source analysis device 300 constructs a classifier that classifies fine particles either as those from one or multiple predetermined generation sources or as those from generation sources other than the one or multiple predetermined generation sources (neither from the one or multiple generation sources) on the basis of the attributes of fine particles including their components (constituent elements) obtained using sample particles that are the fine particles collected at the one or multiple predetermined generation sources. Then, using the classifier, the particle generation source analysis device 300 obtains information on the generation source of the fine particles whose generation source is unknown.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、粒子発生源解析システム、粒子発生源解析方法、及びプログラムに関し、特に、粒子状物質の発生源(排出源)を解析するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a particle generation source analysis system, a particle generation source analysis method, and a program, and is particularly suitable for use in analyzing a generation source (discharge source) of particulate matter.

直径(粒子径)が10μm以下の微粒子を浮遊粒子状物質(suspended particulate matter:SPM)と呼ぶ。浮遊粒子状物質は、大気中を長時間浮遊し、人間の体内にも侵入して人体に影響を及ぼすことが知られている。特に粒径が2.5μm以下の微粒子(この粒子はPM2.5と呼ばれる)は、人体に対しその影響を強く及ぼすことが懸念されている。そこで、このような粒子状物質の発生源を特定するための技術が求められている。粒子状物質の発生源を特定することにより、粒子状物質の影響を低減するための対策を講じることが可能になるからである。大気中の粒子状物質の発生源は、土壌や海洋等の自然発生源に加え、工場や自動車等の人為的排出源があり、様々である。従って、粒子状物質群の発生源を正確に知るために、粒子状物質ごとに、その発生源を解析することが求められる。   Fine particles having a diameter (particle diameter) of 10 μm or less are called suspended particulate matter (SPM). It is known that suspended particulate matter floats in the atmosphere for a long time and enters the human body to affect the human body. In particular, there is a concern that fine particles having a particle size of 2.5 μm or less (this particle is called PM2.5) strongly influences the human body. Therefore, a technique for specifying the generation source of such particulate matter is required. This is because it is possible to take measures to reduce the influence of particulate matter by specifying the source of particulate matter. There are various sources of particulate matter in the atmosphere, including natural sources such as soil and the ocean, and human sources such as factories and automobiles. Accordingly, in order to accurately know the generation source of the particulate matter group, it is required to analyze the generation source for each particulate matter.

この種の技術として、非特許文献1、2に記載の技術がある。
非特許文献1では、粒子が存在する領域に対して、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)による元素マッピングを行う。次に、この領域における全イオン像に対して二値化処理を行うことにより各粒子状物質の形状を特定する。そして、粒子状物質毎に検出されたイオンから質量スペクトルを作成し、この質量スペクトルを用いてウォード法によるクラスター分析を行う。そして、各クラスターの組成を見積もって、各クラスターの起源を特定する。
As this type of technology, there are technologies described in Non-Patent Documents 1 and 2.
In Non-Patent Document 1, element mapping is performed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) on a region where particles are present. Next, the shape of each particulate matter is specified by performing binarization processing on all ion images in this region. Then, a mass spectrum is created from the ions detected for each particulate matter, and cluster analysis is performed by the Ward method using this mass spectrum. Then, the composition of each cluster is estimated to identify the origin of each cluster.

また、非特許文献2には、以下の技術が開示されている。まず、粒子状物質のX線スペクトルを測定する。そして、X線スペクトルから、各元素についての特性X線強度を求め、この特性X線強度を基に、Median法によるクラスター分析を行う。その際、各元素の特性X線強度を全体の強度で割った値の対数値を、各粒子の組成を表す化学組成指標として求める。このようにして得られた化学組成指標を、元素毎に平均が0(ゼロ)、標準偏差が1となるように標準化した上で、クラスター分析を行う。そして、各クラスターに含まれる粒子状物質の代表的な形状と、X線スペクトルにより各クラスターに分類された粒子状物質の発生源とを推定する。   Non-Patent Document 2 discloses the following technique. First, the X-ray spectrum of the particulate matter is measured. Then, the characteristic X-ray intensity for each element is obtained from the X-ray spectrum, and cluster analysis is performed by the Median method based on the characteristic X-ray intensity. At that time, a logarithmic value of a value obtained by dividing the characteristic X-ray intensity of each element by the total intensity is obtained as a chemical composition index representing the composition of each particle. The chemical composition index thus obtained is standardized so that the average is 0 (zero) and the standard deviation is 1 for each element, and then cluster analysis is performed. And the typical shape of the particulate matter contained in each cluster and the generation source of the particulate matter classified into each cluster by the X-ray spectrum are estimated.

特開2017−72593号公報JP 2017-72593 A

間山憲仁,外9名、「高分解能飛行時間型二次イオン質量分析法を用いた微粒子粒別起源解析法の開発」、第52回真空に関する連合講演会プロシーディングス、J.Vac.Soc.Jpn、Vol.55、No.3、2012Norihito Mayama, 9 others, “Development of origin analysis method for fine particles using high-resolution time-of-flight secondary ion mass spectrometry”, Proceedings of the 52nd Joint Lecture on Vacuum, J. Vac. Soc. Jpn, Vol. 55, no. 3, 2012 冨安文武乃進,外5名、「電子線マイクロアナライザーを用いた地下街浮遊粒子状物質の粒別起源解析」、日本化学学会誌、1996、(5)、p.500−507Takenobu Suyasu, 5 others, "Analysis of particle-by-grain origin of suspended particulate matter using an electron microanalyzer", Journal of the Chemical Society of Japan, 1996, (5), p. 500-507

しかしながら、非特許文献1、2に記載の技術では、クラスター分析を行う。即ち、非特許文献1、2に記載の技術では、特定の期間(例えば或る特定の1日)に捕集した粒子状物質のそれぞれについての質量スペクトルやX線スペクトルを得て、質量スペクトルやX線スペクトルを用いて、各粒子状物質をクラスタリングすることにより、各粒子状物質の発生源を解析する。尚、クラスタリングとは、分類対象のデータの集合を類似度によって部分集合に分割することを指す。   However, in the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2, cluster analysis is performed. That is, in the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2, a mass spectrum or an X-ray spectrum is obtained for each particulate matter collected during a specific period (for example, a specific day), and the mass spectrum or The generation source of each particulate matter is analyzed by clustering each particulate matter using the X-ray spectrum. Note that clustering refers to dividing a set of data to be classified into subsets based on similarity.

従って、どのような粒子状物質を捕集してクラスタリングしたかによって、クラスタリングの結果が変わり得る。その結果、粒子状物質の発生源の解析結果も変わり得る。即ち例えば、或る特定の日に捕集した粒子状物質を用いた場合と、その1日とその次の日との2日間に捕集した粒子状物質を用いた場合とでは、クラスタリングの結果が変わり得る。また、クラスタリングの精度も、どのような粒子状物質を捕集してクラスタリングしたかに依存する。
以上のように、従来の技術では、粒子状物質の発生源を適切に評価することが容易ではないという問題点がある。
Therefore, the result of clustering may vary depending on what particulate matter is collected and clustered. As a result, the analysis result of the particulate matter generation source can also change. That is, for example, when the particulate matter collected on a specific day is used, and when the particulate matter collected on two days, the first day and the next day, is used as a result of clustering. Can change. The accuracy of clustering also depends on what particulate matter is collected and clustered.
As described above, the conventional technique has a problem that it is not easy to appropriately evaluate the source of the particulate matter.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質の発生源を適切に評価することができるようにすることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above problems, and it aims at enabling it to evaluate the generation source of a particulate matter appropriately.

本発明の粒子発生源解析システムは、大気中に存在する微粒子の発生源を解析する粒子発生源解析システムであって、複数のサンプル粒子の属性に基づく情報であるサンプル粒子属性情報を用いて、分類器を構成するための情報である分類器情報を導出する分類器構築手段と、1つまたは複数の解析対象粒子の前記属性に基づく情報である解析対象粒子属性情報と、前記分類器情報とを前記分類器に入力し、当該分類器による分類の結果に基づいて、当該解析対象粒子の発生源に関する情報を導出する発生源解析手段と、を有し、前記サンプル粒子は、予め定められた発生源で捕集された微粒子であり、前記予め定められた発生源の数は、1つ又は複数であり、前記解析対象粒子は、その発生源が未知の微粒子であり、前記属性は、微粒子の構成元素を含み、前記分類器は、微粒子の前記属性に基づく情報から、個々の当該微粒子を、前記予め定められた発生源の少なくとも何れか1つに属することと、前記予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類することを特徴とする。   The particle generation source analysis system of the present invention is a particle generation source analysis system that analyzes a generation source of fine particles existing in the atmosphere, and uses sample particle attribute information that is information based on attributes of a plurality of sample particles. Classifier construction means for deriving classifier information that is information for configuring a classifier, analysis target particle attribute information that is information based on the attribute of one or a plurality of analysis target particles, and the classifier information Source analysis means for deriving information on the generation source of the analysis target particle based on the result of classification by the classifier, and the sample particle is predetermined. Fine particles collected by a generation source, the predetermined number of generation sources is one or more, the analysis target particle is a fine particle whose generation source is unknown, and the attribute is a fine particle of The classifier includes, based on the information based on the attributes of the fine particles, the individual fine particles belonging to at least one of the predetermined generation sources, and the predetermined generation sources. It is characterized in that it is classified into either one of those not belonging to any of the above.

本発明の粒子発生源解析方法は、大気中に存在する微粒子の発生源を解析する粒子発生源解析方法であって、複数のサンプル粒子の属性に基づく情報であるサンプル粒子属性情報を用いて、分類器を構成するための情報である分類器情報を導出する分類器構築工程と、1つまたは複数の解析対象粒子の前記属性に基づく情報である解析対象粒子属性情報と、前記分類器情報とを前記分類器に入力し、当該分類器による分類の結果に基づいて、当該解析対象粒子の発生源に関する情報を導出する発生源解析工程と、を有し、前記サンプル粒子は、予め定められた発生源で捕集された微粒子であり、前記予め定められた発生源の数は、1つ又は複数であり、前記解析対象粒子は、その発生源が未知の微粒子であり、前記属性は、微粒子の構成元素を含み、前記分類器は、微粒子の前記属性に基づく情報から、個々の当該微粒子を、前記予め定められた発生源の少なくとも何れか1つに属することと、前記予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類するものであることを特徴とする。   The particle generation source analysis method of the present invention is a particle generation source analysis method for analyzing a generation source of fine particles existing in the atmosphere, using sample particle attribute information which is information based on attributes of a plurality of sample particles, A classifier construction step for deriving classifier information which is information for configuring a classifier, analysis target particle attribute information which is information based on the attribute of one or a plurality of analysis target particles, and the classifier information; And a source analysis step of deriving information on the source of the particle to be analyzed based on the result of classification by the classifier, and the sample particles are predetermined. Fine particles collected by a generation source, the predetermined number of generation sources is one or more, the analysis target particle is a fine particle whose generation source is unknown, and the attribute is a fine particle Constituent elements of The classifier includes, based on the information based on the attribute of the fine particles, each of the fine particles belonging to at least one of the predetermined generation sources and any of the predetermined generation sources. It is characterized in that it is classified into either one of those that do not belong.

本発明のプログラムは、前記粒子発生源解析システムの各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする   The program of the present invention causes a computer to function as each means of the particle generation source analysis system.

本発明によれば、粒子状物質の発生源を適切に評価することができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately evaluate the source of particulate matter.

図1は、粒子発生源解析システムの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a particle generation source analysis system. 図2は、質量スペクトルの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a mass spectrum. 図3は、平均信号強度とデータNoとの関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between average signal strength and data No. 図4は、分類器を構築する際の粒子発生源解析装置(分類器構築部)の処理の一例を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of processing of the particle generation source analyzer (classifier construction unit) when constructing a classifier. 図5は、解析対象粒子の発生源を解析する際の粒子発生源解析装置(発生源解析部)の処理の一例を説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of processing of the particle generation source analysis device (generation source analysis unit) when analyzing the generation source of the analysis target particles. 図6は、各発生源におけるリジェクト率の一例を表形式で示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a rejection rate in each generation source in a table format.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。尚、本実施形態では、粒子状物質を必要に応じて微粒子と称する。また、本実施形態では、直径(粒子径)が10μm以下の微粒子を測定対象とする。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the particulate matter is referred to as fine particles as necessary. In this embodiment, fine particles having a diameter (particle diameter) of 10 μm or less are measured.

<概要>
本実施形態では、予め定めた1つ又は複数の発生源において複数の微粒子を捕集し、当該捕集した微粒子のそれぞれについて、成分(構成元素)、m/zの信号強度、及び粒子径を測定する。ここで、予め定める発生源としては、例えば、工場が挙げられる。複数の工場が集合した区域から発生源を定める場合、例えば、当該複数の工場を複数の発生源として定めることができる。また、或る1つの工場の複数の個所(例えば煙突や煙道)を複数の発生源として定めることができる。また、これらの発生源を組み合わせたものを複数の発生源として定めることができる。尚、予め定める発生源は、工場に限定されず、例えば、自動車等であってもよい。ただし、予め定める発生源は、自然発生源以外の発生源(人為的発生源)であることが好ましい。
<Overview>
In the present embodiment, a plurality of fine particles are collected at one or a plurality of predetermined generation sources, and for each of the collected fine particles, a component (constituent element), a signal intensity of m / z, and a particle diameter are set. taking measurement. Here, as a predetermined generation source, a factory is mentioned, for example. When determining a generation source from an area where a plurality of factories are gathered, for example, the plurality of factories can be determined as a plurality of generation sources. Further, a plurality of locations (for example, a chimney or a flue) in a certain factory can be defined as a plurality of generation sources. A combination of these sources can be defined as a plurality of sources. The predetermined generation source is not limited to a factory, and may be, for example, an automobile. However, the predetermined generation source is preferably a generation source (artificial generation source) other than the natural generation source.

詳細は後述するが、本実施形態では、このような発生源が既知である微粒子の情報として、成分(構成元素)、m/zの信号強度、及び粒子径の情報を用いて、分類器を構築する。分類器は、発生源が未知の微粒子の属性に基づく情報から、当該微粒子を、予め定められた発生源の少なくとも何れか1つと、予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類するためのものである。本実施形態では、この分類器を用いて、微粒子の未知の発生源を推定する。   Although details will be described later, in the present embodiment, a classifier is used by using information on components (constituent elements), m / z signal intensity, and particle diameter as information on fine particles whose source is known. To construct. Based on the information based on the attribute of the fine particle whose source is unknown, the classifier determines whether the fine particle belongs to at least one of the predetermined source and none of the predetermined source. It is for classifying either. In this embodiment, an unknown generation source of fine particles is estimated using this classifier.

<粒子発生源解析システム>
図1は、粒子発生源解析システムの構成の一例を示す図である。
図1において、本実施形態の粒子発生源解析システムは、分級器100と、分析装置200と、粒子発生源解析装置300と、を有する。
<Particle generation source analysis system>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a particle generation source analysis system.
In FIG. 1, the particle generation source analysis system of the present embodiment includes a classifier 100, an analysis device 200, and a particle generation source analysis device 300.

<<分級器100>>
分級器100は、様々な粒子径の微粒子を含むガスを吸引し、粒子径に応じて微粒子を分級し、分級器100内に設置されたフィルタ110によって、分級後の微粒子を捕集する。分級器100として、例えば、特許文献1に記載のバーチャルインパクタを用いることにより実現することができる。また、分級器100内に設定されるフィルタ110も、例えば、特許文献1に記載のフィルタを用いることができる。このように、分級器100は、公知の技術で実現することができるので、その詳細な説明を省略する。
<< Classifier 100 >>
The classifier 100 sucks a gas containing fine particles having various particle sizes, classifies the fine particles according to the particle size, and collects the classified fine particles by the filter 110 installed in the classifier 100. As the classifier 100, it is realizable by using the virtual impactor of patent document 1, for example. Moreover, the filter described in patent document 1 can also be used for the filter 110 set in the classifier 100, for example. As described above, the classifier 100 can be realized by a known technique, and thus detailed description thereof is omitted.

<<分析装置200>>
分析装置200は、1粒子解析を行うための装置である。即ち、分析装置200は、分級器100で捕集された微粒子毎に、当該微粒子の情報として、成分(構成元素)、m/zの信号強度、及び粒子径を含む情報を得るための装置である。分析装置200として、例えば、特許文献1に記載の分析装置を用いることにより実現される。特許文献1には、分析装置の一例として、FIB−EB−TOF−SIMS装置を用いることが記載されている。FIB−EB−TOF−SIMS装置は、FIB−TOF−SIMS(FIB-Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry)装置に電子ビーム照射器を併載したものに対応する。
<< Analyzer 200 >>
The analysis apparatus 200 is an apparatus for performing single particle analysis. That is, the analyzer 200 is an apparatus for obtaining information including the component (constituent element), the m / z signal intensity, and the particle diameter as information on the fine particles collected by the classifier 100. is there. The analyzer 200 is realized by using, for example, the analyzer described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes using an FIB-EB-TOF-SIMS device as an example of an analysis device. The FIB-EB-TOF-SIMS apparatus corresponds to an FIB-TOF-SIMS (FIB-Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry) apparatus mounted with an electron beam irradiator.

図1において、分析装置200は、チャンバー210と、試料台215と、電子ビーム照射器220と、集束イオンビーム照射器230と、質量分析計240と、二次電子検出器250と、を有する。試料台215は、チャンバー210内に設けられる。   In FIG. 1, the analysis apparatus 200 includes a chamber 210, a sample stage 215, an electron beam irradiator 220, a focused ion beam irradiator 230, a mass spectrometer 240, and a secondary electron detector 250. The sample stage 215 is provided in the chamber 210.

図1に示すように、微粒子Pが表面上に捕集されたフィルタ110が試料台215の上に固定される。
試料台215の略鉛直上方に、質量分析計240が配設される。また、電子ビーム照射器220及び集束イオンビーム照射器230は、試料台215の任意の高さにおいて、微粒子260の表面の同一地点に電子ビーム及び集束イオンビームをそれぞれ照射できるように、質量分析計240を挟んで、試料台215に対して左右対称な関係となる位置に配設される。例えば、電子ビーム照射器220及び集束イオンビーム照射器230は、水平に設置された試料台215に対して、伏角が45°となる方向から、微粒子Pにビームを照射するように配設される。
As shown in FIG. 1, the filter 110 in which the fine particles P are collected on the surface is fixed on the sample stage 215.
A mass spectrometer 240 is disposed substantially vertically above the sample stage 215. In addition, the electron beam irradiator 220 and the focused ion beam irradiator 230 can be used to irradiate the electron beam and the focused ion beam to the same spot on the surface of the fine particle 260 at any height of the sample stage 215, respectively. The sample plate 215 is disposed at a position that is symmetrical with respect to the sample table 215 with the 240 therebetween. For example, the electron beam irradiator 220 and the focused ion beam irradiator 230 are arranged so as to irradiate the fine particles P with a beam from a direction in which the dip angle is 45 ° with respect to the horizontally placed sample stage 215. .

1粒子解析を行う際には、まず、チャンバー210内が真空にされる。そして、フィルタ110上の微粒子Pに対して電子ビーム照射器220から電子ビームを走査しながら照射する。電子ビームの照射により微粒子Pから発生した二次電子が、二次電子検出器250によって検出され、当該微粒子PのSEM像(SEMの反射電子像)が生成される。   When performing single particle analysis, the chamber 210 is first evacuated. The fine particles P on the filter 110 are irradiated while scanning with an electron beam from the electron beam irradiator 220. Secondary electrons generated from the fine particles P by the electron beam irradiation are detected by the secondary electron detector 250, and an SEM image of the fine particles P (a reflected electron image of the SEM) is generated.

分析装置200には、SEM像におけるフィルタ110の表面と分析対象の微粒子Pとの組成コントラストの差等に基づいて、当該微粒子Pを自動的に認識する機能が搭載されている。SEM像が生成されると、当該SEM像に基づいて、当該機能によって自動的に、フィルタ110上の複数の微粒子Pの中から、分析対象である1つの微粒子Pが特定される。このとき、SEM像に基づいて、特定した分析対象である微粒子Pの粒子径が測定され得る。尚、ユーザがSEM像を観察しながら試料台215を適宜移動させることにより、分析対象である1つの微粒子Pが手動で特定されてもよい。   The analyzer 200 is equipped with a function of automatically recognizing the fine particles P based on the difference in composition contrast between the surface of the filter 110 and the fine particles P to be analyzed in the SEM image. When the SEM image is generated, one fine particle P to be analyzed is automatically identified from the plurality of fine particles P on the filter 110 based on the SEM image. At this time, based on the SEM image, the particle diameter of the specified fine particle P that is the analysis target can be measured. Note that one fine particle P to be analyzed may be manually specified by appropriately moving the sample stage 215 while observing the SEM image.

そして、特定した微粒子Pに対して、SIMS分析が行われる。即ち、集束イオンビーム照射器230から集束イオンビームを照射し、当該集束イオンビームの照射により微粒子Pから発生した二次イオンを、質量分析計240により検出する。   Then, SIMS analysis is performed on the identified fine particles P. That is, a focused ion beam is irradiated from the focused ion beam irradiator 230, and secondary ions generated from the fine particles P by the irradiation of the focused ion beam are detected by the mass spectrometer 240.

質量分析計240は、飛行時間型質量分析計であり、加速した二次イオンを内部に設けられる二次イオン検出器241で検出することにより、その飛行時間から、当該二次イオンの質量電荷比m/zを測定することができる。尚、飛行時間型質量分析計では、プラスイオンとマイナスイオンとはそれぞれ別々に測定される(ポジティブモード/ネガティブモード)。当該測定結果に基づいて、微粒子Pの質量スペクトルを得ることができる。   The mass spectrometer 240 is a time-of-flight mass spectrometer, and by detecting the accelerated secondary ions with the secondary ion detector 241 provided therein, the mass-to-charge ratio of the secondary ions is determined from the time of flight. m / z can be measured. In a time-of-flight mass spectrometer, positive ions and negative ions are measured separately (positive mode / negative mode). Based on the measurement result, the mass spectrum of the fine particles P can be obtained.

1つの微粒子Pに対して質量分析計240による質量分析が終了したら、SEM像に基づいてフィルタ110上の他の微粒子Pを選択し、当該他の微粒子Pに対して、同様に、SIMS分析を行う。当該処理を繰り返し行うことにより、捕集した微粒子Pの粒子群に対して、微粒子P毎の成分、m/zの信号強度、及び粒子径を求めることができる。   When mass analysis by the mass spectrometer 240 is completed for one particle P, another particle P on the filter 110 is selected based on the SEM image, and SIMS analysis is similarly performed on the other particle P. Do. By repeating this process, the component for each fine particle P, the signal intensity of m / z, and the particle diameter can be obtained for the collected particle group of fine particles P.

本実施形態では、分類器を作成する際には、予め定めた1つ又は複数の発生源から複数の微粒子Pを捕集し、捕集した微粒子Pのそれぞれについて、SEM像と、二次イオンの質量電荷比m/zとの測定を分析装置200で行う。一方、発生源が未知の微粒子の発生源を、分類器を用いて推定する際には、発生源を推定したい微粒子Pが存在する任意の場所で微粒子Pを捕集し、捕集した微粒子Pのそれぞれについて、SEM像と、二次イオンの質量電荷比m/zとの測定を分析装置200で行う。   In this embodiment, when creating a classifier, a plurality of fine particles P are collected from one or more predetermined generation sources, and an SEM image and a secondary ion are collected for each of the collected fine particles P. The mass to charge ratio m / z is measured by the analyzer 200. On the other hand, when estimating the generation source of the fine particles whose source is unknown using the classifier, the fine particles P are collected at an arbitrary place where the fine particles P whose generation source is to be estimated exist, and the collected fine particles P For each of these, measurement of the SEM image and the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions is performed by the analyzer 200.

以上のように分析装置200として、特許文献1に記載の分析装置を用いることができる。このように分析装置200は、公知の技術で実現することができるので、その詳細な説明を省略する。   As described above, the analyzer described in Patent Document 1 can be used as the analyzer 200. Thus, since the analyzer 200 can be realized by a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

<<粒子発生源解析装置300>>
粒子発生源解析装置300は、発生源が既知の微粒子の情報(成分(構成元素)、m/zの信号強度、及び粒子径を含む情報)を用いて分類器を構築する機能と、この分類器を用いて微粒子の(未知の)発生源を推定する機能とを有する。粒子発生源解析装置300のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及び各種のインターフェースを有する情報処理装置、又は専用のハードウェアを用いることにより実現される。以下に、粒子発生源解析装置300の機能的な構成の一例を説明する。
<< Particle generation source analyzer 300 >>
The particle generation source analysis apparatus 300 has a function of constructing a classifier using information on fine particles whose generation source is known (information including components (constituent elements), m / z signal intensity, and particle diameter), and this classification. And a function of estimating the (unknown) generation source of fine particles using a vessel. The hardware of the particle generation source analysis device 300 is realized by using, for example, an information processing device having a CPU, ROM, RAM, HDD, and various interfaces, or dedicated hardware. Hereinafter, an example of a functional configuration of the particle generation source analyzer 300 will be described.

粒子発生源解析装置300は、分類器構築部310と、発生源解析部320と、を有する。分類器構築部310は、分類器を構築する機能を実現する部分であり、発生源解析部320は、発生源が未知の微粒子の発生源を推定する機能を実現する部分である。尚、以下の説明では、発生源が既知の微粒子を必要に応じてサンプル粒子と称し、発生源が未知の微粒子を必要に応じて解析対象粒子と称する。
(分類器構築部310)
分類器構築部310は、データ前処理部311と、次元圧縮部312と、分類器情報導出部313と、分類器情報記憶部314と、を有する。
The particle generation source analysis apparatus 300 includes a classifier construction unit 310 and a generation source analysis unit 320. The classifier construction unit 310 is a part that realizes a function of constructing a classifier, and the source analysis unit 320 is a part that realizes a function of estimating a generation source of fine particles whose source is unknown. In the following description, fine particles whose source is known are referred to as sample particles as necessary, and fine particles whose source is unknown are referred to as analysis target particles as necessary.
(Classifier construction unit 310)
The classifier construction unit 310 includes a data preprocessing unit 311, a dimension compression unit 312, a classifier information deriving unit 313, and a classifier information storage unit 314.

((データ前処理部311))
データ前処理部311は、サンプル粒子(発生源が既知の微粒子P)の質量スペクトルを分類器の作成に資する質量スペクトルに変換する機能と、変換後の質量スペクトルからノイズとなる質量スペクトルを除去する機能とを有する。
データ前処理部311は、画像取得部311aと、粒子サイズ導出部311bと、スペクトル取得部311cと、スペクトル再構成部311dと、スペクトル規格化部311eと、スペクトル標準化部311fと、スペクトル平均値導出部311gと、ノイズ除去部311hとを有する。
((Data preprocessing unit 311))
The data preprocessing unit 311 removes the mass spectrum that becomes noise from the converted mass spectrum and the function of converting the mass spectrum of the sample particles (fine particles P whose generation source is known) into a mass spectrum that contributes to the creation of the classifier. With functions.
The data preprocessing unit 311 includes an image acquisition unit 311a, a particle size derivation unit 311b, a spectrum acquisition unit 311c, a spectrum reconstruction unit 311d, a spectrum normalization unit 311e, a spectrum normalization unit 311f, and a spectrum average value derivation. Part 311g and noise removing part 311h.

[画像取得部311a]
画像取得部311aは、分析装置200で得られた、複数のサンプル粒子に対するSEM像を取得する。ここで、予め定められた1つ又は複数の発生源のそれぞれにおいてサンプル粒子が捕集される。従って、予め定められた1つ又は複数の発生源毎にSEM像が少なくとも1つ得られる。サンプル粒子の数が多いほど、分類器の精度を高めることができるので好ましい。
[Image Acquisition Unit 311a]
The image acquisition unit 311a acquires SEM images for the plurality of sample particles obtained by the analyzer 200. Here, sample particles are collected at each of one or more predetermined sources. Therefore, at least one SEM image is obtained for each of one or more predetermined generation sources. A larger number of sample particles is preferable because the accuracy of the classifier can be increased.

[粒子サイズ導出部311b]
粒子サイズ導出部311bは、画像取得部311aにより取得されたSEM像に基づいて、当該SEM像に含まれる各サンプル粒子の大きさを導出する。本実施形態では、SEM像において微粒子Pが存在しているピクセルの数を、当該微粒子Pの大きさとする。粒子サイズ導出部311bは、画像取得部311aにより取得された全てのSEM像のそれぞれについて、当該SEM像に含まれる各サンプル粒子の大きさを導出する。
[Particle size deriving unit 311b]
The particle size deriving unit 311b derives the size of each sample particle included in the SEM image based on the SEM image acquired by the image acquiring unit 311a. In the present embodiment, the number of pixels in which the fine particles P are present in the SEM image is the size of the fine particles P. The particle size deriving unit 311b derives the size of each sample particle included in the SEM image for each of all the SEM images acquired by the image acquiring unit 311a.

[スペクトル取得部311c]
スペクトル取得部311cは、分析装置200で得られた、各サンプル粒子に対する二次イオンの質量電荷比m/zおよびこのm/zに検出された信号強度を質量スペクトルとして取得する。前述したように、質量分析計240では、SEM像に含まれる微粒子Pを選択し、選択した微粒子Pに対する二次イオンの質量電荷比m/zを測定する。従って、SEM像に含まれる微粒子Pと、当該微粒子Pに対する二次イオンの質量電荷比m/zおよび信号強度とは相互に関連付けられた状態になっている。また、前述したように、予め定められた1つ又は複数の発生源毎にSEM像が少なくとも1つ得られる。従って、スペクトル取得部311cは、これらのSEM像に含まれる各サンプル粒子に対する二次イオンの質量電荷比m/zを測定する。一つの微粒子Pに属する質量スペクトルが複数存在する場合は、これらの質量スペクトル全てを積算して微粒子Pの質量スペクトルとする。
[Spectrum acquisition unit 311c]
The spectrum acquisition unit 311c acquires the mass-to-charge ratio m / z of secondary ions for each sample particle and the signal intensity detected at the m / z obtained by the analyzer 200 as a mass spectrum. As described above, the mass spectrometer 240 selects the fine particles P included in the SEM image, and measures the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions with respect to the selected fine particles P. Therefore, the fine particles P included in the SEM image, the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions with respect to the fine particles P, and the signal intensity are in a mutually correlated state. As described above, at least one SEM image is obtained for each of one or more predetermined generation sources. Therefore, the spectrum acquisition unit 311c measures the mass-to-charge ratio m / z of secondary ions for each sample particle included in these SEM images. When there are a plurality of mass spectra belonging to one fine particle P, all these mass spectra are integrated to obtain the mass spectrum of the fine particle P.

[スペクトル再構成部311d]
スペクトル再構成部311dは、スペクトル取得部311cにより取得された、各サンプル粒子に対する二次イオンの質量スペクトルに基づいて、各サンプル粒子を特徴付けるデータを導出する。このデータは、例えば、いずれかの微粒子Pにおいて有意に(例えばS/Nが3超)検出されたm/zおよびこのm/zに検出された信号強度として抽出される。即ち、スペクトル再構成部311dは、スペクトル取得部311cにより取得された質量スペクトルのうち、有意なm/zおよびこのm/zに検出された信号強度から質量スペクトルを再構成する。図2は、抽出されたm/zをネガティブモード、ポジティブモード別にまとめて並べて質量スペクトルを再構成した結果の一例を示す図である。本実施形態では、ネガティブモード、ポジティブモード各々について52のm/zが抽出された。従って、この例では、データの次元は、104次元である。前述したように本実施形態では、ネガティブモードとポジティブモードとのそれぞれにおいて、比m/zが測定される。図2に示す例では、抽出されたm/zを順次、1,2、・・・と番号付けしており、1〜52の範囲の番号がネガティブモードにおける測定結果に対応し、53〜104の範囲の番号がポジティブモードにおける測定結果に対応する。尚、m/zによって、微粒子Pの成分(構成元素)を含む情報が特定される。
[Spectrum reconstruction unit 311d]
The spectrum reconstruction unit 311d derives data characterizing each sample particle based on the mass spectrum of the secondary ions for each sample particle acquired by the spectrum acquisition unit 311c. This data is extracted, for example, as m / z detected in any of the fine particles P (for example, S / N is more than 3) and the signal intensity detected at this m / z. That is, the spectrum reconstruction unit 311d reconstructs a mass spectrum from the significant m / z and the signal intensity detected at this m / z among the mass spectra acquired by the spectrum acquisition unit 311c. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a result of reconstructing a mass spectrum by extracting and arranging extracted m / z according to a negative mode and a positive mode. In this embodiment, 52 m / z was extracted for each of the negative mode and the positive mode. Therefore, in this example, the dimension of data is 104 dimensions. As described above, in this embodiment, the ratio m / z is measured in each of the negative mode and the positive mode. In the example shown in FIG. 2, the extracted m / z is sequentially numbered 1, 2,..., And the numbers in the range 1 to 52 correspond to the measurement results in the negative mode, and 53 to 104. The number in the range corresponds to the measurement result in the positive mode. Note that the information including the component (constituent element) of the fine particle P is specified by m / z.

[スペクトル規格化部311e]
本実施形態では104次元の質量スペクトルが測定されるものとしているので、質量スペクトルの(上に凸の)ピークにおける信号強度の値を要素とする104次元のベクトルが得られる。尚、質量スペクトルにおいて信号強度の値が0(ゼロ)の領域に対応する要素の値は0(ゼロ)になる。以下の説明では、サンプル粒子から得られるこのようなベクトルを必要に応じてサンプル粒子強度ベクトルと称する。また、サンプル粒子強度ベクトルの各要素を必要に応じて強度値と称する。
[Spectrum normalization unit 311e]
In the present embodiment, since a 104-dimensional mass spectrum is measured, a 104-dimensional vector having a signal intensity value at a peak (convex upward) of the mass spectrum as an element is obtained. In the mass spectrum, the value of the element corresponding to the region where the signal intensity value is 0 (zero) is 0 (zero). In the following description, such a vector obtained from sample particles will be referred to as a sample particle intensity vector as necessary. Each element of the sample particle intensity vector is referred to as an intensity value as necessary.

サンプル粒子の大きさにより、質量スペクトルの信号強度の水準が変わる。そこで、スペクトル規格化部311eは、スペクトル再構成部311dにより再構成された各質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象であるサンプル粒子の大きさで規格化する(質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象であるサンプル粒子の大きさに応じて変更する)。具体的にスペクトル規格化部311eは、質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象であるサンプル粒子の大きさで割る。尚、前述したように本実施形態では、SEM像において微粒子が存在しているピクセルの数を、当該微粒子の大きさとする。このようにして、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルが、サンプル粒子のそれぞれについて得られる。   Depending on the size of the sample particles, the level of the signal intensity of the mass spectrum changes. Therefore, the spectrum normalization unit 311e normalizes the intensity value in each mass spectrum reconstructed by the spectrum reconstruction unit 311d with the size of the sample particle that is the measurement target of the mass spectrum (intensity value in the mass spectrum). Is changed according to the size of the sample particle that is the measurement target of the mass spectrum). Specifically, the spectrum normalization unit 311e divides the intensity value in the mass spectrum by the size of the sample particle that is the measurement target of the mass spectrum. Note that, as described above, in the present embodiment, the number of pixels in which fine particles are present in the SEM image is the size of the fine particles. In this way, sample particle intensity vectors normalized by the size of the fine particles are obtained for each of the sample particles.

[スペクトル標準化部311f]
サンプル粒子強度ベクトルは104次元のベクトルであるが、次元毎(要素毎)に値の水準にばらつきがある。そこで、スペクトル標準化部311fは、全ての次元(要素)において、平均が0(ゼロ)、標準偏差が1となるように、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルのそれぞれを標準化する。尚、標準偏差に代えて分散を用いてもよい。
[Spectrum standardization unit 311f]
The sample particle intensity vector is a 104-dimensional vector, but the value level varies for each dimension (each element). Therefore, the spectrum standardization unit 311f standardizes each sample particle intensity vector normalized by the size of the fine particles so that the average is 0 (zero) and the standard deviation is 1 in all dimensions (elements). . Note that variance may be used instead of the standard deviation.

サンプル粒子強度ベクトルを特定する変数をiとして(この変数iは、サンプル粒子、質量スペクトルを特定する変数でもある)、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiを、以下の(1)式で表す。(1)式において、Tは、転置を表す(このことは、その他の式においても同じである)。尚、本実施形態では、列ベクトルを以下の(2)式のように表記し、行ベクトルを以下(3)式のように表記するものとする。 Assuming that a variable for specifying a sample particle intensity vector is i (this variable i is also a variable for specifying a sample particle and a mass spectrum), a sample particle intensity vector x i normalized by the size of a fine particle is expressed by the following ( 1) It represents with a formula. In the formula (1), T represents transposition (this is the same in other formulas). In this embodiment, the column vector is expressed as the following equation (2), and the row vector is expressed as the following equation (3).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

また、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiの次元(要素)を特定する変数をjとし、サンプル粒子強度ベクトルxiの数をNteacherとする(即ち、Nteacher個のサンプル粒子のそれぞれについて質量スペクトルを測定したものとする)。そうすると、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiの要素毎の平均値μj及び標準偏差σjは、それぞれ、以下の(4)式、(5)式で表される。 Further, j is a variable for specifying the dimension (element) of the sample particle intensity vector x i normalized by the size of the fine particles, and N teacher is the number of the sample particle intensity vectors x i (that is, N teacher pieces). It is assumed that a mass spectrum is measured for each sample particle). Then, the average value μ j and the standard deviation σ j for each element of the sample particle intensity vector x i normalized by the size of the fine particles are expressed by the following expressions (4) and (5), respectively.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

スペクトル標準化部311fは、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiの同じ次元の要素xijについて、(4)式及び(5)式の計算を行うことにより、平均μjが0(ゼロ)、標準偏差σjが1となるように、当該要素xijの値を標準化する。スペクトル標準化部311fは、このような補正を、104次元のそれぞれについて個別に行う。このようにして、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiのそれぞれが標準化される。このようにして得られるベクトルziは、以下の(6)式及び(7)式のように表される。 The spectrum normalization unit 311f calculates the average μ j by performing the calculations of the expressions (4) and (5) for the element x ij of the same dimension of the sample particle intensity vector x i normalized by the size of the fine particles. The value of the element x ij is standardized so that 0 (zero) and the standard deviation σ j are 1. The spectrum standardization unit 311f individually performs such correction for each of the 104 dimensions. In this way, each of the sample particle intensity vectors x i normalized by the size of the fine particles is standardized. The vector z i obtained in this way is expressed by the following equations (6) and (7).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

[スペクトル平均値導出部311g]
スペクトル平均値導出部311gは、スペクトル標準化部311fにより導出されたベクトルziのそれぞれについて、ネガティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値とを導出する。
図3は、各ベクトルziにおける、ネガティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値の一例を示す図である。図3の縦軸の平均信号強度は、ネガティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値、又はポジティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値を表す。図3の横軸のデータNoは、ベクトルzi(即ち、サンプル粒子)を特定する番号を表す。図3(a)は、全てのベクトルzi(サンプル粒子)における平均信号強度を示す図であり、図3(b)は、図3(a)のデータNoが1〜100の部分を拡大して示す図である。尚、図2(a)は、図3におけるデータNoが7のサンプル粒子に対する質量スペクトルであり、図2(b)は、図3におけるデータNoが66のサンプル粒子に対する質量スペクトルである。
[Spectrum average value deriving unit 311g]
The spectrum average value deriving unit 311g, for each of the vectors z i derived by the spectrum standardizing unit 311f, the average value of the dimension (element) corresponding to the negative mode and the value of the dimension (element) corresponding to the positive mode. The average value of is derived.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an average value of dimensions (elements) corresponding to the negative mode and an average value of dimensions (elements) corresponding to the positive mode in each vector z i . The average signal intensity on the vertical axis in FIG. 3 represents an average value of dimensions (elements) corresponding to the negative mode or an average value of dimensions (elements) corresponding to the positive mode. Data No. on the horizontal axis in FIG. 3 represents a number that identifies the vector z i (that is, the sample particle). FIG. 3A is a diagram showing the average signal intensity in all the vectors z i (sample particles), and FIG. 3B is an enlarged view of the data Nos. 1 to 100 in FIG. FIG. 2A is a mass spectrum for the sample particle with data No. 7 in FIG. 3, and FIG. 2B is a mass spectrum for the sample particle with data No. 66 in FIG.

[ノイズ除去部311h]
ノイズ除去部311hは、スペクトル標準化部311fにより導出されたベクトルziのそれぞれについて、ネガティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値との少なくとも何れか一方が閾値(>0)を上回る場合、当該ベクトルziをノイズとして処理対象から除外する。閾値は、例えば、可及的にノイズとなるベクトルziのみを除外できるように試行錯誤して予め決定する。
[Noise removal unit 311h]
For each of the vectors z i derived by the spectrum standardization unit 311f, the noise removal unit 311h calculates the average value of each dimension (element) corresponding to the negative mode and the value of each dimension (element) corresponding to the positive mode. If at least one of the average value exceeds the threshold (> 0), the vector z i is excluded from the processing target as noise. The threshold value is determined in advance by trial and error so that, for example, only the vector z i that causes noise can be excluded as much as possible.

図3(b)において、閾値を5とすると、データNoが34、66、73、82のベクトルzi(サンプル粒子)が処理対象から除外される。データNoが66のサンプル粒子に対する質量スペクトルは、図2(b)に示すように、ネガティブモードに対応する領域において大きく振動しており、ノイズであることが分かる。図3(b)に示すように、データNoが66のベクトルzi(サンプル粒子)に対する平均信号強度は閾値である5を上回る。このため、データNoが66のベクトルzi(サンプル粒子)は、処理対象から除外される。 In FIG. 3B, when the threshold value is 5, the vector z i (sample particle) having the data numbers of 34, 66, 73, and 82 is excluded from the processing target. As shown in FIG. 2B, the mass spectrum for the sample particle with data No. 66 is greatly oscillated in the region corresponding to the negative mode, and is found to be noise. As shown in FIG. 3B, the average signal intensity for the vector z i (sample particle) with data No. 66 exceeds the threshold value of 5. For this reason, the vector z i (sample particle) having the data No. 66 is excluded from the processing target.

この場合、ノイズ除去部311hは、ベクトルziの再導出の指示をスペクトル標準化部311fに行う。この指示を受けたスペクトル標準化部311fは、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiのうち、ノイズとして処理対象から除去されたベクトルziに対応するサンプル粒子強度ベクトル以外のもののそれぞれを標準化したものを、前述したのと同様にしてベクトルziとして再導出する。そして、スペクトル標準化部311fは、再導出したベクトルziを次元圧縮部312に出力する。 In this case, the noise removal unit 311h instructs the spectrum standardization unit 311f to re-derived the vector z i . Upon receipt of this instruction, the spectrum standardization unit 311f includes samples other than the sample particle intensity vector corresponding to the vector z i removed from the processing target as noise among the sample particle intensity vectors x i normalized by the size of the fine particles. A standardized version of each is re-derived as a vector z i in the same manner as described above. Then, the spectrum standardization unit 311f outputs the re-derived vector z i to the dimension compression unit 312.

一方、スペクトル標準化部311fにより導出されたベクトルziのそれぞれについて、ネガティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値との何れもが閾値(>0)を上回らない場合、ノイズ除去部311hは、前述したベクトルziの再導出の指示をスペクトル標準化部311fに行わずに、スペクトル標準化部311fにより導出されたベクトルziをそのまま次元圧縮部312出力する。 On the other hand, for each of the vectors z i derived by the spectrum standardization unit 311f, the average value of each dimension (element) corresponding to the negative mode, and the average value of each dimension (element) corresponding to the positive mode, If any of the above does not exceed the threshold (> 0), the noise removal unit 311h does not instruct the spectrum standardization unit 311f to instruct the re-derivation of the vector z i described above, and the vector z derived by the spectrum standardization unit 311f. i is directly output to the dimension compression unit 312.

((次元圧縮部312))
質量スペクトルにおいて、発生源に関わらず多くの微粒子Pで同じような値をとる成分(構成元素)がある。この場合、ベクトルziの、このような成分に対応する次元(要素)を考慮しなくても、分類器における分類の精度に大きく影響しない。そこで、本実施形態では、次元圧縮部312は、ノイズ除去部311hから出力されたベクトルziに対して主成分分析を行い、当該主成分分析の結果に基づいて、当該ベクトルziの次元を圧縮する(当該ベクトルziの次数を減らす)。
((Dimension compression unit 312))
In the mass spectrum, there are components (constituent elements) that have the same value for many fine particles P regardless of the generation source. In this case, even if the dimension (element) corresponding to such a component of the vector z i is not considered, the accuracy of classification in the classifier is not greatly affected. Therefore, in the present embodiment, the dimension compression unit 312 performs a principal component analysis on the vector z i output from the noise removal unit 311h, and based on the result of the principal component analysis, the dimension of the vector z i is calculated. Compress (reduce the order of the vector z i ).

ノイズ除去部311hから出力されたベクトルziに対して主成分分析を行うと、以下の(8)式に示す主成分ベクトルw1〜w104が得られる。 When principal component analysis is performed on the vector z i output from the noise removing unit 311h, principal component vectors w 1 to w 104 shown in the following equation (8) are obtained.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

そうすると、ノイズ除去部311hから出力されたベクトルziのそれぞれについて、以下の(9)式に示すように、第1主成分yi1〜第104主成分yi104が得られる。 Then, for each of the vectors z i output from the noise removing unit 311h, the first principal component y i1 to the 104th principal component y i104 are obtained as shown in the following equation (9).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

次元圧縮部312は、主成分ベクトルw1〜w104および第1主成分yi1〜第104主成分yi104のうち、主成分ベクトルw1〜wsおよび第1主成分yi1〜第s主成分yisを選択する。sは、例えば、分類器における分類の精度が可及的に高くなるように試行錯誤して予め決定される。尚、ノイズ除去部311hから出力されるベクトルziのそれぞれに対しsの値として同じ値を用いる。
以上のようにしてノイズ除去部311hから出力されたベクトルziから、以下の(10)式に示すように、ベクトルziの第1主成分〜第s主成分を要素とする特徴ベクトルyiが得られる。即ち、元のベクトルziが持つ情報のうち、分類器の構築に資する情報を可及的に保持しつつ、元のベクトルziよりも低次元に圧縮された特徴ベクトルyiが得られる。
The dimension compression unit 312 includes principal component vectors w 1 to w s and first principal components y i1 to s-th principal among principal component vectors w 1 to w 104 and first principal components y i1 to 104th principal components y i104. Select component y is . For example, s is determined in advance by trial and error so that the accuracy of classification in the classifier is as high as possible. Note that the same value is used as the value of s for each of the vectors z i output from the noise removing unit 311h.
From the vector z i output from the noise removing unit 311h as described above, as shown in the following equation (10), the feature vector y i having the first principal component to the s-th principal component of the vector z i as elements. Is obtained. That is, among the information held by the original vector z i, while retaining the information that contributes to the construction of classifier as possible, feature vector y i which has been compressed in the low-dimensional can be obtained than the original vector z i.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

((分類器情報導出部313))
特徴ベクトルyiは、発生源が既知であるサンプル粒子毎に得られる(変数iは、サンプル粒子を特定する変数である)。1つの発生源を1つのクラスとし、当該クラスをCk(k=1,2,・・・,n)と表記する。また、各クラスCkに属するサンプル粒子の数をNkと表記する(Nkは、各クラスCkに属する特徴ベクトルyiの数でもある)。また、全てのサンプル粒子の(相互に異なる)発生源の総数をnと表記する(nをカウントする際に同じ発生源を重複してカウントしないものとする)。そうすると、各クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)は、以下の(11)式のように表される。
((Classifier information deriving unit 313))
A feature vector y i is obtained for each sample particle whose source is known (variable i is a variable that identifies the sample particle). One source is defined as one class, and the class is denoted as C k (k = 1, 2,..., N). The number of sample particles belonging to each class C k is denoted as N k (N k is also the number of feature vectors y i belonging to each class C k ). In addition, the total number of (different from each other) sources of all the sample particles is expressed as n (the same source is not counted twice when n is counted). Then, the feature vector y i (k) belonging to each class C k is expressed as the following equation (11).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

分類器情報導出部313は、クラスCkのそれぞれについて、当該クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の重心bkを導出する。本実施形態では、重心bkを平均値とする場合を例に挙げて説明する。そうすると、分類器情報導出部313は、以下の(12)式により、特徴ベクトルyi (k)の重心bkを導出する。 Classifier information deriving unit 313, for each class C k, derives the center of gravity b k feature vector y i belonging to the class C k (k). In the present embodiment, a case where the center of gravity b k is an average value will be described as an example. Then, the classifier information deriving unit 313 derives the center of gravity b k of the feature vector y i (k) by the following equation (12).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

尚、重心bkは、平均値に限定されず、例えば、中央値等の代表値を用いてもよい。
分類器情報導出部313は、クラスCkのそれぞれについて、当該クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の分散varkを導出する。分散varkとして、例えば、ユークリッド距離に基づく分散vark (EUC)、又はマハラノビス距離に基づく分散vark (MAH)を採用することができる。ユークリッド距離に基づく分散vark (EUC)は、以下の(13)式で表され、マハラノビス距離に基づく分散vark (MAH)は、以下の(14)式で表される。
The center of gravity b k is not limited to an average value, and a representative value such as a median value may be used, for example.
The classifier information deriving unit 313 derives the variance var k of the feature vector y i (k) belonging to the class C k for each class C k . As the variance var k , for example, a variance var k (EUC) based on the Euclidean distance or a variance var k (MAH) based on the Mahalanobis distance can be employed. The variance var k (EUC) based on the Euclidean distance is expressed by the following equation (13), and the variance var k (MAH) based on the Mahalanobis distance is expressed by the following equation (14).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

尚、(14)式において、Skは、クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)から得られる分散共分散行列である。(yi (k)−bk)Sk -1(yi (k)−bkTの部分が、マハラノビス距離の2乗に対応する。このように、マハラノビス距離には、分散共分散行列による除算が含まれる。このため、特徴ベクトルyi (k)における値の広がり(バラツキの度合い)が次元によって異なる場合には、マハラノビス距離の方がユークリッド距離よりも、各次元を公平に取り扱うことができる。
以上のようにして、クラスCk(発生源)のそれぞれについて、重心bkおよび分散varkが得られる。
In Equation (14), S k is a variance covariance matrix obtained from the feature vector y i (k) belonging to the class C k . The portion of (y i (k) −b k ) S k −1 (y i (k) −b k ) T corresponds to the square of the Mahalanobis distance. Thus, the Mahalanobis distance includes division by the variance-covariance matrix. For this reason, when the value spread (degree of variation ) in the feature vector y i (k) differs depending on the dimension, the Mahalanobis distance can be treated more fairly than the Euclidean distance.
As described above, the center of gravity b k and the variance var k are obtained for each of the classes C k (sources).

((分類器情報記憶部314))
分類器情報記憶部314は、分類器情報導出部313により導出された、各クラスCkの重心bkおよび分散varkを記憶する。
((Classifier information storage unit 314))
The classifier information storage unit 314 stores the centroid b k and variance var k of each class C k derived by the classifier information deriving unit 313.

(発生源解析部320)
発生源解析部320は、画像取得部321と、粒子サイズ導出部322と、質量電荷比取得部323と、スペクトル再構成部324と、スペクトル標準化部326と、次元圧縮部327と、判別関数導出部328と、発生源導出部329と、表示部330と、を有する。
(Source analysis unit 320)
The source analysis unit 320 includes an image acquisition unit 321, a particle size derivation unit 322, a mass-to-charge ratio acquisition unit 323, a spectrum reconstruction unit 324, a spectrum normalization unit 326, a dimension compression unit 327, and a discriminant function derivation. A unit 328, a source derivation unit 329, and a display unit 330.

((画像取得部321))
画像取得部321は、分析装置200で得られた、解析対象粒子に対するSEM像を取得する。尚、前述したように解析対象粒子は、発生源が未知の微粒子である。また、このSEM像に含まれる解析対象粒子の数は1つであっても、複数であってもよい。このSEM像に含まれる解析対象粒子の数が複数である場合には、複数の解析対象粒子のそれぞれについて、粒子サイズ導出部322、質量電荷比取得部323、スペクトル再構成部324、スペクトル規格化部325、スペクトル標準化部326、次元圧縮部327、判別関数導出部328、発生源導出部329、及び表示部330の処理が個別に行われる。
((Image acquisition unit 321))
The image acquisition unit 321 acquires an SEM image for the analysis target particle obtained by the analysis apparatus 200. As described above, the analysis target particle is a fine particle whose generation source is unknown. Further, the number of analysis target particles included in this SEM image may be one or plural. When there are a plurality of analysis target particles included in the SEM image, for each of the plurality of analysis target particles, a particle size deriving unit 322, a mass-to-charge ratio acquisition unit 323, a spectrum reconstruction unit 324, and a spectrum normalization are performed. The processing of the unit 325, the spectrum normalization unit 326, the dimension compression unit 327, the discriminant function derivation unit 328, the source derivation unit 329, and the display unit 330 is performed individually.

((粒子サイズ導出部322))
粒子サイズ導出部311bは、画像取得部311aにより取得されたSEM像に基づいて、当該SEM像に含まれる解析対象粒子の大きさを導出する。前述したように本実施形態では、SEM像において微粒子Pが存在しているピクセルの数を、当該微粒子Pの大きさとする。
((Particle size deriving unit 322))
The particle size deriving unit 311b derives the size of the analysis target particle included in the SEM image based on the SEM image acquired by the image acquiring unit 311a. As described above, in the present embodiment, the size of the fine particles P is the number of pixels in which the fine particles P are present in the SEM image.

((スペクトル取得部323))
スペクトル取得部323は、分析装置200で得られた、解析対象粒子に対する二次イオンの質量電荷比m/zおよびこのm/zに検出された信号強度を質量スペクトルとして取得する。
((スペクトル再構成部324))
スペクトル再構成部324は、スペクトル取得部323により取得された質量スペクトルのうち、有意なm/zおよびこのm/zに検出された信号強度から質量スペクトルを再構成する。
((Spectrum acquisition unit 323))
The spectrum acquisition unit 323 acquires the mass-to-charge ratio m / z of secondary ions with respect to the analysis target particle and the signal intensity detected at the m / z obtained by the analyzer 200 as a mass spectrum.
((Spectrum reconstruction unit 324))
The spectrum reconstruction unit 324 reconstructs a mass spectrum from the significant m / z and the signal intensity detected at the m / z among the mass spectrum acquired by the spectrum acquisition unit 323.

((スペクトル規格化部325))
前述したように本実施形態では104次元の質量スペクトルが測定されるものとしているので、質量スペクトルの(上に凸の)ピークにおける信号強度の値を要素とする104次元のベクトルが得られる。以下の説明では、解析対象粒子から得られるこのようなベクトルを必要に応じて解析対象粒子強度ベクトルと称する。また、解析対象粒子強度ベクトルの各要素を必要に応じて強度値と称する。
((Spectrum normalization unit 325))
As described above, since a 104-dimensional mass spectrum is measured in this embodiment, a 104-dimensional vector having a signal intensity value at a peak (convex upward) of the mass spectrum as an element is obtained. In the following description, such a vector obtained from the analysis target particle is referred to as an analysis target particle intensity vector as necessary. Each element of the analysis target particle intensity vector is referred to as an intensity value as necessary.

スペクトル規格化部325は、スペクトル再構成部324により導出された質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象である解析対象粒子の大きさで規格化する(質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象である解析対象粒子の大きさに応じて変更する)。具体的にスペクトル規格化部325は、質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象である解析対象粒子の大きさで割る。このようにして解析対象粒子の大きさで規格化された解析対象粒子強度ベクトルXを、以下の(15)式で表す。   The spectrum normalization unit 325 normalizes the intensity value in the mass spectrum derived by the spectrum reconstruction unit 324 with the size of the analysis target particle that is the measurement target of the mass spectrum (the intensity value in the mass spectrum is It is changed according to the size of the particle to be analyzed, which is the measurement target of the mass spectrum). Specifically, the spectrum normalization unit 325 divides the intensity value in the mass spectrum by the size of the analysis target particle that is the measurement target of the mass spectrum. The analysis target particle intensity vector X normalized by the size of the analysis target particle in this way is expressed by the following equation (15).

Figure 2019184249
Figure 2019184249

((スペクトル標準化部326))
分類器(各クラスCkの重心bkおよび分散vark)は、サンプル粒子強度ベクトルに基づいて構築されるため、解析対象粒子強度ベクトルを、サンプル粒子強度ベクトルを基準として取り扱う必要がある。そこで、スペクトル標準化部326は、スペクトル標準化部311fで導出された平均値μjおよび標準偏差σjを用いて、以下の(16)式の計算を行うことにより、ベクトルZを導出する。即ち、スペクトル標準化部326は、スペクトル規格化部325により解析対象粒子の大きさで規格化された解析対象粒子強度ベクトルXの要素X1〜X104の値を、スペクトル標準化部311fで導出された平均値μjおよび標準偏差σjに基づいて標準化した値を要素とするベクトルZを導出する。
((Spectrum standardization unit 326))
Since the classifier (the center of gravity b k and the variance var k of each class C k ) is constructed based on the sample particle intensity vector, the analysis target particle intensity vector needs to be handled with reference to the sample particle intensity vector. Therefore, the spectrum standardization unit 326 derives the vector Z by calculating the following equation (16) using the average value μ j and the standard deviation σ j derived by the spectrum standardization unit 311f. That is, the spectrum standardization unit 326 derives the values of the elements X 1 to X 104 of the analysis target particle intensity vector X normalized by the size of the analysis target particle by the spectrum normalization unit 325 by the spectrum standardization unit 311f. A vector Z having a value normalized based on the average value μ j and the standard deviation σ j as an element is derived.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

((次元圧縮部327))
次元圧縮部327は、スペクトル標準化部326で導出されたベクトルZと、次元圧縮部312で導出された主成分ベクトルw1〜wsとを用いて、以下の(17)式の計算を行うことにより、ベクトルZの第1主成分〜第s主成分を要素とする特徴ベクトルYに導出する。
((Dimension compression unit 327))
The dimension compression unit 327 calculates the following equation (17) using the vector Z derived by the spectrum standardization unit 326 and the principal component vectors w 1 to w s derived by the dimension compression unit 312. Thus, a feature vector Y having the first principal component to the s-th principal component of the vector Z as elements is derived.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

((判別関数導出部328))
判別関数導出部328は、スペクトル標準化部326により導出された、特徴ベクトルYと、分類器情報記憶部314により記憶された、各クラスCkの重心bkおよび分散varkとを用いて、各クラスCkに対する判別関数hk(Y)の値を導出する。或るクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値は、特徴ベクトルYが、当該クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)に類似するか否かを判別するための指標となる値である。
((Discriminant function deriving unit 328))
The discriminant function deriving unit 328 uses the feature vector Y derived by the spectrum standardization unit 326 and the centroid b k and variance var k of each class C k stored by the classifier information storage unit 314 to The value of the discriminant function h k (Y) for class C k is derived. The value of the discriminant function h k (Y) for a certain class C k is a value serving as an index for discriminating whether or not the feature vector Y is similar to the feature vector y i (k) belonging to the class C k. It is.

分類器情報導出部313により、ユークリッド距離に基づく分散vark (EUC)が導出される場合((13)式を参照)、判別関数hk(Y)は、以下の(18)式で表される。一方、分類器情報導出部313により、マハラノビス距離に基づく分散vark (MAH)が導出される場合((14)式を参照)、判別関数hk(Y)は、以下の(19)式で表される。 When the classifier information deriving unit 313 derives the variance var k (EUC) based on the Euclidean distance ( see equation (13)), the discriminant function h k (Y) is expressed by the following equation (18). The On the other hand, when the classifier information deriving unit 313 derives the variance var k (MAH) based on the Mahalanobis distance (see equation (14)), the discriminant function h k (Y) is expressed by the following equation (19): expressed.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

このように(18)式及び(19)式は、解析対象粒子の特徴ベクトルYと、サンプル粒子の特徴ベクトルyi (k)の重心bkとの距離の2乗を、分散vark (EUC)、vark (MAH)で割った値である。分散vark (EUC)、vark (MAH)は、特徴ベクトルyi (k)の重心bkからの散らばりの平均を表し、クラスCkの(データ空間における)大きさに対応する。従って、判別関数hk(Y)は、クラスCkの大きさに応じた尺度で、解析対象粒子の特徴ベクトルYが、サンプル粒子の特徴ベクトルyi (k)の重心bkからどの程度離れているのかを表す。(18)式及び(19)式に示す例では、判別関数hk(Y)の値が大きい場合、解析対象粒子の特徴ベクトルYは、サンプル粒子の特徴ベクトルyi (k)の重心bkから離れていることを表す。また、各クラスCkにおける判別関数hk(Y)の値をそのまま比較することができる。即ち、或るクラスCkにおける判別関数hk(Y)の値の方が、別の或るクラスCkにおける判別関数hk(Y)の値よりも大きい場合、解析対象粒子の特徴ベクトルYは、前者のクラスCkよりも後者のクラスCkに類似することになる。 In this way, the equations (18) and (19) express the square of the distance between the feature vector Y of the particle to be analyzed and the centroid b k of the feature vector y i (k) of the sample particle as the variance var k (EUC ) , Var k (MAH) . The variances var k (EUC) and var k (MAH) represent the average of the scattering from the centroid b k of the feature vector y i (k) , and correspond to the size of the class C k (in data space). Accordingly, the discriminant function h k (Y) is a scale corresponding to the size of the class C k , and how far the feature vector Y of the particle to be analyzed is from the center of gravity b k of the feature vector y i (k) of the sample particle. Indicates whether or not In the examples shown in the equations (18) and (19), when the value of the discriminant function h k (Y) is large, the feature vector Y of the particle to be analyzed is the centroid b k of the feature vector y i (k) of the sample particle. Indicates that you are away from In addition, the value of the discriminant function h k (Y) in each class C k can be compared as it is. That is, when towards the value of the discriminant function h k (Y) at a certain class C k is greater than the value of the discriminant function h k (Y) in the class C k another certain feature vector Y of the analyzed particles It will be similar to the latter class C k than the former class C k.

((発生源導出部329))
発生源導出部329は、判別関数導出部328により全てのクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が導出されると、以下の(20)式のように、当該判別関数hk(Y)の値が、閾値Tを上回るか否かを判定する。
((Source Deriving Unit 329))
When the discriminant function derivation unit 328 derives the values of the discriminant function h k (Y) for all classes C k , the source derivation unit 329 calculates the discriminant function h k ( It is determined whether or not the value of Y) exceeds a threshold value T.

Figure 2019184249
Figure 2019184249

発生源導出部329は、クラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が、閾値Tを上回らない場合、解析対象粒子の特徴ベクトルYは、当該クラスCkに類似すると判断し、当該クラスCkに対応する発生源を、当該解析対象粒子の発生源の候補とする。発生源導出部329は、解析対象粒子の発生源の候補が得られた場合、当該発生源の候補の情報を表示部330に出力する。解析対象粒子の発生源の候補として複数の候補が得られた場合、発生源導出部329は、解析対象粒子の特徴ベクトルYと当該複数の候補の重心との距離または当該距離の指標をそれぞれ導出し、当該距離または当該距離の指標が最小となる1つの候補の情報を表示部330に出力することができる。尚、距離の指標としては、例えば、ユークリッド距離の2乗またはマハラノビス距離の2乗を用いることができる。このようにすれば、平方根の計算を行わずに済むので好ましいが、距離そのもの(例えば、ユークリッド距離またはマハラノビス距離)を用いてもよい。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、発生源導出部329は、それら複数の候補の情報を表示部330に出力してもよい。 When the value of the discriminant function h k (Y) for the class C k does not exceed the threshold T, the generation source deriving unit 329 determines that the feature vector Y of the analysis target particle is similar to the class C k , and A generation source corresponding to C k is set as a candidate generation source of the analysis target particle. When the generation source candidate of the analysis target particle is obtained, the generation source deriving unit 329 outputs information on the generation source candidate to the display unit 330. When a plurality of candidates are obtained as the generation source candidates of the analysis target particle, the generation source deriving unit 329 derives the distance between the feature vector Y of the analysis target particle and the centroid of the plurality of candidates or an index of the distance, respectively. Then, it is possible to output information on one candidate that minimizes the distance or the index of the distance to the display unit 330. As the distance index, for example, the square of the Euclidean distance or the square of the Mahalanobis distance can be used. This is preferable because it is not necessary to calculate the square root, but the distance itself (for example, the Euclidean distance or the Mahalanobis distance) may be used. However, it is not always necessary to do this, and the generation source deriving unit 329 may output information on the plurality of candidates to the display unit 330.

また、発生源導出部329は、判別関数導出部328により導出された全てのクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が閾値Tを上回る場合、解析対象粒子の特徴ベクトルYをリジェクトする。即ち、発生源導出部329は、当該解析対象粒子の発生源は、予め定められた1つ又は複数の発生源とは異なる発生源であると判断し、そのことを示す情報を表示部330に出力する。 In addition, when the value of the discriminant function h k (Y) for all classes C k derived by the discriminant function deriving unit 328 exceeds the threshold value T, the source derivation unit 329 rejects the feature vector Y of the analysis target particle. . That is, the generation source derivation unit 329 determines that the generation source of the analysis target particle is a generation source different from the one or more predetermined generation sources, and displays information indicating that on the display unit 330. Output.

ここで、閾値Tを大きくし過ぎると、解析対象粒子の発生源が、予め定められた発生源であると判定され易くなる。従って、実際には、予め定められた発生源と異なる発生源の解析対象粒子であっても、予め定められた発生源であると誤判定される虞がある。逆に、閾値Tを小さくし過ぎると、解析対象粒子の発生源が、予め定められた発生源と異なる発生源であると判定され易くなる。従って、実際には、予め定められた発生源の解析対象粒子であっても、予め定められた発生源と異なる発生源であると誤判定される虞がある。閾値Tは、例えば、このような観点から、誤判定の割合が可及的に小さくなるように試行錯誤して予め決定する。   Here, if the threshold value T is excessively increased, the generation source of the analysis target particle is easily determined to be a predetermined generation source. Therefore, in fact, there is a possibility that even a particle to be analyzed of a generation source different from a predetermined generation source may be erroneously determined to be a predetermined generation source. On the other hand, if the threshold value T is too small, it is easy to determine that the generation source of the analysis target particle is a generation source different from the predetermined generation source. Therefore, in fact, there is a possibility that even a particle to be analyzed of a predetermined generation source may be erroneously determined as a generation source different from the predetermined generation source. For example, the threshold value T is determined in advance from such a viewpoint by trial and error so that the misjudgment rate becomes as small as possible.

尚、データ前処理部311と同様に、発生源解析部320においても、スペクトル標準化部326により導出されたベクトルZについて、ネガティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値との少なくとも何れか一方が閾値(>0)を上回るか否かを判定してもよい。スペクトル標準化部326により導出されたベクトルZについて、ネガティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値との少なくとも何れか一方が閾値(>0)を上回る場合、発生源導出部329は、ベクトルZ(解析対象粒子)はノイズであるとして、質量スペクトルにノイズが含まれているために解析対象粒子の発生源を特定することができないことを示す情報を表示部330に出力してもよい。   Similar to the data preprocessing unit 311, the source analysis unit 320 also uses the average value of each dimension (element) corresponding to the negative mode and the positive mode for the vector Z derived by the spectrum standardization unit 326. It may be determined whether or not at least one of the average values of the dimensions (elements) corresponding to 1 exceeds a threshold value (> 0). For the vector Z derived by the spectrum standardization unit 326, at least one of the average value of each dimension (element) corresponding to the negative mode and the average value of each dimension (element) corresponding to the positive mode When the value exceeds the threshold value (> 0), the generation source deriving unit 329 determines that the vector Z (particle to be analyzed) is noise, and the noise is included in the mass spectrum, so that the source of the particle to be analyzed is specified. Information indicating that it cannot be performed may be output to the display unit 330.

以上のように本実施形態では、判別関数導出部328及び発生源導出部329で行われる処理のロジックが分類器となる。即ち、このロジックに、スペクトル標準化部326により導出された、特徴ベクトルYと、分類器情報記憶部314により記憶された、各クラスCkの重心bkおよび分散varkとを入力することにより、解析対象粒子が、予め定められた発生源の少なくとも1つ、又は予め定められた発生源と異なる発生源に分類され、その結果を示す情報が得られる。 As described above, in the present embodiment, the processing logic performed by the discriminant function deriving unit 328 and the source deriving unit 329 is a classifier. That is, by inputting the feature vector Y derived by the spectrum standardization unit 326 and the centroid b k and variance var k of each class C k stored in the classifier information storage unit 314 to this logic, The analysis target particles are classified into at least one of the predetermined generation sources or a generation source different from the predetermined generation source, and information indicating the result is obtained.

((表示部330))
表示部330は、発生源導出部329から出力された情報を表示する。
((Display unit 330))
The display unit 330 displays the information output from the source derivation unit 329.

<動作フローチャート>
次に、図4のフローチャートを参照しながら、分類器を構築する際の粒子発生源解析装置300(分類器構築部310)の処理の一例を説明する。
まず、ステップS401において、画像取得部311aは、分析装置200で得られた、複数のサンプル粒子に対するSEM像を取得する。
次に、ステップS402において、粒子サイズ導出部311bは、ステップS401で取得されたSEM像に含まれる各サンプル粒子の大きさを導出する。
<Operation flowchart>
Next, an example of processing of the particle source analysis device 300 (classifier construction unit 310) when constructing a classifier will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S401, the image acquisition unit 311a acquires SEM images for a plurality of sample particles obtained by the analyzer 200.
Next, in step S402, the particle size deriving unit 311b derives the size of each sample particle included in the SEM image acquired in step S401.

次に、ステップS403において、スペクトル取得部311cは、各サンプル粒子に対する質量スペクトルを取得する。
次に、ステップS404において、スペクトル再構成部311dは、ステップS403で取得された、各サンプル粒子に対する質量スペクトルを再構成する。
Next, in step S403, the spectrum acquisition unit 311c acquires a mass spectrum for each sample particle.
Next, in step S404, the spectrum reconstruction unit 311d reconstructs the mass spectrum for each sample particle acquired in step S403.

次に、ステップS405において、スペクトル規格化部311eは、ステップS404で再構成された各質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象であるサンプル粒子の大きさで規格化し、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiを導出する。
次に、ステップS406において、スペクトル標準化部311fは、(4)式〜(7)式の計算を行うことにより、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルxiのそれぞれを標準化して、ベクトルziを導出する。
Next, in step S405, the spectrum normalization unit 311e normalizes the intensity value in each mass spectrum reconstructed in step S404 with the size of the sample particle that is the measurement target of the mass spectrum, and the size of the fine particle. in deriving the sample particle strength vectors x i which are standardized.
Next, in step S406, the spectrum standardization unit 311f standardizes each of the sample particle intensity vectors x i normalized by the size of the fine particles by performing the calculations of equations (4) to (7). Deriving a vector z i .

次に、ステップS407において、スペクトル平均値導出部311gは、ステップS406で導出されたベクトルziのそれぞれについて、ネガティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値とを導出する。
次に、ステップS408において、ノイズ除去部311hは、測定モード毎の各次元(要素)の値の平均値(ネガティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する各次元(要素)の値の平均値との少なくとも何れか一方)が閾値(>0)を上回るベクトルziが(1つ以上)あるか否かを判定する。この判定の結果、測定モード毎の各次元(要素)の値の平均値が閾値を上回るベクトルziが(1つも)ない場合、ノイズ除去部311hは、ステップS406で導出されたベクトルzi(の全て)を次元圧縮部312に出力する。そして、処理は、ステップS409を省略して後述するステップS410に進む。一方、測定モード毎の各次元(要素)の値の平均値が閾値を上回るベクトルziがある場合、処理はステップS409に進む。
Next, in step S407, the spectrum average value deriving unit 311g obtains the average value of the dimension (element) value corresponding to the negative mode and the dimension corresponding to the positive mode for each of the vectors z i derived in step S406. The average value of the (element) values is derived.
Next, in step S408, the noise removal unit 311h corresponds to the average value of each dimension (element) for each measurement mode (the average value of each dimension (element) corresponding to the negative mode and the positive mode. It is determined whether or not there is a vector z i (at least one of the average value of each dimension (element)) exceeding a threshold (> 0) (one or more). As a result of this determination, if there is no vector z i (there is no vector) in which the average value of each dimension (element) for each measurement mode exceeds the threshold value, the noise removal unit 311h determines the vector z i (in step S406). Are all output to the dimension compression unit 312. And a process abbreviate | omits step S409 and progresses to step S410 mentioned later. On the other hand, if there is a vector z i in which the average value of each dimension (element) for each measurement mode exceeds the threshold, the process proceeds to step S409.

ステップS409において、ノイズ除去部311hは、測定モード毎の各次元(要素)の値の平均値が閾値を上回るベクトルziを処理対象から除外する。そして、スペクトル標準化部311fは、微粒子の大きさで規格化されたサンプル粒子強度ベクトルのうち、処理対象から除去されたベクトルziに対応するサンプル粒子強度ベクトル以外のものそれぞれを標準化してベクトルziを再導出する。そして、スペクトル標準化部311fは、再導出したベクトルziを次元圧縮部312に出力する。そして、処理は、ステップS410に進む。
ステップS410において、次元圧縮部312は、ノイズ除去部311hから出力されたベクトルziに対して主成分分析を行い、主成分分析の結果に基づいて、主成分ベクトルw1〜w104および第1主成分yi1〜第104主成分yi104のうち、主成分ベクトルw1〜wsおよび第1主成分yi1〜第s主成分yisを選択し、ベクトルziの第1主成分〜第s主成分を要素とする特徴ベクトルyiを導出する。
In step S409, the noise removing unit 311h excludes the vector z i whose average value of each dimension (element) for each measurement mode exceeds the threshold from the processing target. Then, the spectrum standardization unit 311f standardizes each of the sample particle intensity vectors normalized by the size of the fine particles, other than the sample particle intensity vector corresponding to the vector z i removed from the processing target, to obtain the vector z Re-derived i . Then, the spectrum standardization unit 311f outputs the re-derived vector z i to the dimension compression unit 312. Then, the process proceeds to step S410.
In step S410, the dimension compressing unit 312 performs principal component analysis on the vector z i output from the noise removing unit 311h, and based on the result of the principal component analysis, the principal component vectors w 1 to w 104 and the first The principal component vectors w 1 to w s and the first principal component y i1 to the sth principal component y is selected from the principal components y i1 to 104th principal component y i104 , and the first principal component to the first principal component of the vector z i are selected. The feature vector y i having the s principal component as an element is derived.

次に、ステップS411において、分類器情報導出部313は、クラスCkのそれぞれについて、当該クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の重心bkと分散varkとを導出する((12)式〜(14)式を参照)。
最後に、ステップS412において、分類器情報記憶部314は、ステップS411で導出された、各クラスCkの重心bkおよび分散varkを記憶する。
Next, in step S411, the classifier information deriving unit 313 derives the centroid b k and the variance var k of the feature vector y i (k) belonging to the class C k for each class C k ((12 ) Formula to (14) formula).
Finally, in step S412, the classifier information storage unit 314 stores the centroid b k and variance var k of each class C k derived in step S411.

次に、図5のフローチャートを参照しながら、解析対象粒子の発生源を解析する際の粒子発生源解析装置300(発生源解析部320)の処理の一例を説明する。尚、ここでは、処理対象の解析対象粒子が1つである場合を例に挙げて説明する。例えば、SEM像に含まれる解析対象粒子が複数である場合には、ステップS502〜S515の処理を、解析対象粒子のそれぞれについて行えばよい。   Next, an example of processing of the particle generation source analysis apparatus 300 (generation source analysis unit 320) when analyzing the generation source of the analysis target particle will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, a case where there is one analysis target particle to be processed will be described as an example. For example, when there are a plurality of analysis target particles included in the SEM image, the processes of steps S502 to S515 may be performed for each of the analysis target particles.

まず、ステップS501において、画像取得部321は、解析対象粒子に対するSEM像を取得する。
次に、ステップS502において、粒子サイズ導出部311bは、ステップS501で取得されたSEM像に含まれる解析対象粒子の大きさを導出する。
First, in step S501, the image acquisition unit 321 acquires an SEM image for the analysis target particle.
Next, in step S502, the particle size deriving unit 311b derives the size of the analysis target particle included in the SEM image acquired in step S501.

次に、ステップS503において、スペクトル取得部323は、解析対象粒子に対する質量スペクトルを取得する。
次に、ステップS504において、スペクトル再構成部324は、ステップS503で取得された、解析対象粒子に対する質量スペクトルを再構成する。
Next, in step S503, the spectrum acquisition unit 323 acquires a mass spectrum for the analysis target particle.
Next, in step S504, the spectrum reconstruction unit 324 reconstructs the mass spectrum for the analysis target particle acquired in step S503.

次に、ステップS505において、スペクトル規格化部325は、ステップS504で導出された質量スペクトルにおける強度値を、当該質量スペクトルの測定対象である解析対象粒子の大きさで規格化し、微粒子の大きさで規格化された解析対象粒子強度ベクトルXを導出する。
次に、ステップS506において、スペクトル標準化部326は、ステップS406またはS409で導出された平均値μjおよび標準偏差σjを用いて(16)式の計算を行うことにより、解析対象粒子強度ベクトルXを標準化して、ベクトルZを導出する。
Next, in step S505, the spectrum normalization unit 325 normalizes the intensity value in the mass spectrum derived in step S504 with the size of the analysis target particle that is the measurement target of the mass spectrum, and uses the size of the fine particle. A normalized analysis target particle intensity vector X is derived.
Next, in step S506, the spectrum standardization unit 326 calculates the equation (16) using the average value μ j and the standard deviation σ j derived in step S406 or S409, thereby analyzing the particle size vector X to be analyzed. To derive a vector Z.

次に、ステップS507において、次元圧縮部327は、スペクトル標準化部326で導出されたベクトルZと、次元圧縮部312で導出された主成分ベクトルw1〜wsとを用いて(17)式の計算を行うことにより、ベクトルZの第1主成分〜第s主成分を要素とする特徴ベクトルYを導出する。
次に、ステップS508において、判別関数導出部328は、予め定められたクラスCk(発生源)のうち、未選択のクラスCkを1つ選択する。
Next, in step S507, the dimension compressing unit 327 uses the vector Z derived by the spectrum standardizing unit 326 and the principal component vectors w 1 to w s derived by the dimension compressing unit 312 to By performing the calculation, a feature vector Y whose elements are the first principal component to the s-th principal component of the vector Z is derived.
Next, in step S508, the discriminant function deriving unit 328 selects one unselected class C k from among the predetermined classes C k (generation sources).

次に、ステップS509において、判別関数導出部328は、ステップS507で導出された特徴ベクトルYと、ステップS508で選択されたクラスCkの重心bk及び分散varkと用いて、(13)式又は(14)式の計算を行うことにより、ステップS508で選択されたクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値を導出する。クラスCkの重心bkおよび分散varkは、図4のフローチャートのステップS412で記憶されている。 Next, in step S509, the discriminant function deriving unit 328 uses equation (13) using the feature vector Y derived in step S507, the centroid b k and the variance var k of the class C k selected in step S508. Alternatively, the value of the discriminant function h k (Y) for the class C k selected in step S508 is derived by calculating the equation (14). The center of gravity b k and the variance var k of the class C k are stored in step S412 of the flowchart of FIG.

次に、ステップS510において、発生源導出部329は、ステップS508で選択されたクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が閾値Tを上回るか否かを判定する。この判定の結果、ステップS508で選択されたクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が閾値Tを上回る場合、処理は、ステップS511を省略して後述するステップS512に進む。一方、ステップS508で選択されたクラスCkに対する判別関数hk(Y)の値が閾値Tを上回らない場合、処理は、ステップS511に進む。 Next, in step S510, the source deriving unit 329 determines whether or not the value of the discriminant function h k (Y) for the class C k selected in step S508 exceeds a threshold value T. As a result of this determination, if the value of the discriminant function h k (Y) for the class C k selected in step S508 exceeds the threshold value T, the process skips step S511 and proceeds to step S512 described later. On the other hand, if the value of the discriminant function h k (Y) for the class C k selected in step S508 does not exceed the threshold value T, the process proceeds to step S511.

ステップS511において、発生源導出部329は、ステップS508で選択されたクラスCkに対応する発生源を、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補とする。そして、処理は、ステップS512に進む。
ステップS512において、発生源導出部329は、予め定められたクラスCk(発生源)の全てが選択されたか否かを判定する。この判定の結果、予め定められたクラスCkの全てが選択されていない場合、処理は、ステップS508に戻る。そして、予め定められた全てのクラスCkに対応する発生源が、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補であるか否かが特定されるまで、ステップS508〜S512の処理が繰り返し実行される。
In step S511, the generation source deriving unit 329 sets the generation source corresponding to the class C k selected in step S508 as the generation source candidate of the analysis target particle to be processed. Then, the process proceeds to step S512.
In step S512, the generation source deriving unit 329 determines whether or not all of the predetermined classes C k (generation sources) have been selected. As a result of the determination, if all of the class C k a predetermined is not selected, the process returns to step S508. Then, the processes in steps S508 to S512 are repeatedly executed until it is specified whether or not the generation sources corresponding to all the predetermined classes C k are the generation target candidates of the analysis target particles to be processed. The

そして、予め定められたクラスCkの全てが選択されると、処理は、ステップS513に進む。ステップS513において、発生源導出部329は、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補が(1つ以上)あったか否かを判定する。この判定の結果、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補がある場合、処理は、ステップS514に進む。ステップS514において、表示部330は、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補の情報を表示する。尚、((発生源導出部329))の項で説明したように、解析対象粒子の発生源の候補として複数の候補が得られた場合、発生源導出部329は、解析対象粒子の特徴ベクトルYと当該複数の候補の重心との距離または距離の指標をそれぞれ導出し、当該距離または距離の指標が最小となる1つの候補の情報を表示部330に出力することができる。
一方、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補が(1つも)ない場合、処理は、ステップS515に進む。ステップS515において、表示部330は、処理対象の解析対象粒子の発生源は、予め定められた発生源とは異なる発生源であることを示す情報を表示する。
When all classes C k predetermined is selected, the process, the program goes on to Step S513. In step S513, the generation source deriving unit 329 determines whether or not there are (one or more) generation source candidates for the analysis target particles to be processed. As a result of the determination, if there is a candidate for the generation source of the analysis target particle to be processed, the process proceeds to step S514. In step S514, the display unit 330 displays information on generation source candidates of the analysis target particles to be processed. As described in the section of ((source generation unit 329)), when a plurality of candidates are obtained as generation source candidates for the analysis target particle, the generation source derivation unit 329 displays the feature vector of the analysis target particle. A distance or an index of distance between Y and the centroids of the plurality of candidates can be derived, and information on one candidate that minimizes the distance or the index of distance can be output to the display unit 330.
On the other hand, if there is no candidate for the generation source of the analysis target particle to be processed, the process proceeds to step S515. In step S515, the display unit 330 displays information indicating that the generation source of the analysis target particle to be processed is a generation source different from the predetermined generation source.

<実施例>
次に、本実施形態の粒子発生源解析システムの実施例を説明する。本実施例では、7つの工場A〜Gが集合した区域において、工場A〜Gを既知の発生源とし、工場A〜Gで捕集したサンプル粒子を用いて、分類器(各クラスCkの重心bkおよび分散vark)を構築した。その際、次元圧縮部312において、第1主成分yi1〜第9主成分yi9を選択するものとした。また、特徴ベクトルyi (k)の分散varkとして、マハラノビス距離に基づく分散vark (MAH)((14)式)を用いると共に、判別関数hk(Y)として(19)式を用いることとした。また、閾値Tとして4.0を用いることとした。
<Example>
Next, an example of the particle generation source analysis system of this embodiment will be described. In this embodiment, in the area where seven factories A to G are gathered, factories A to G are used as known sources, and sample particles collected at factories A to G are used to classify the classifiers (for each class C k . The centroid b k and variance var k ) were constructed. At that time, the dimension compression unit 312 selects the first principal component y i1 to the ninth principal component y i9 . In addition, the variance var k (MAH) (Equation (14) ) based on the Mahalanobis distance is used as the variance var k of the feature vector y i (k), and the equation (19) is used as the discriminant function h k (Y). It was. In addition, 4.0 is used as the threshold T.

以上のようにして分類器を構築した後、図6に示す各箇所で捕集した微粒子の発生源を粒子発生源解析装置300により解析し、その結果から得られる発生源と、当該解析対象粒子の実際の発生源とが合うかどうかを調査した。即ち、本来は、発生源が未知の微粒子を解析対象粒子として、その発生源を粒子発生源解析装置300により解析するが、本実施例では、粒子発生源解析装置300の性能を確かめるため、捕集箇所が工場A〜Gの各微粒子も解析対象粒子として、粒子発生源解析装置300により解析する。尚、図6の各箇所で捕集された微粒子の個数は、それぞれ500〜3000個であった。その結果の一例を図6に示す。   After the classifier is constructed as described above, the generation source of the fine particles collected at each location shown in FIG. 6 is analyzed by the particle generation source analyzer 300, and the generation source obtained from the result and the analysis target particle We investigated whether it matched with the actual source of. That is, originally, a fine particle whose source is unknown is set as an analysis target particle, and the source is analyzed by the particle source analysis device 300. In this embodiment, in order to confirm the performance of the particle source analysis device 300, The fine particles collected at the factories A to G are also analyzed by the particle generation source analyzer 300 as analysis target particles. The number of fine particles collected at each location in FIG. 6 was 500 to 3000, respectively. An example of the result is shown in FIG.

図6において、境界Hは、工場A〜Gが集合した区域の境界のうち、風向きが区域の内側から外側に向かう方向の領域を指す。境界Iは、工場A〜Gが集合した区域の境界のうち、風向きが区域の外側から内側に向かう方向の領域を指す。外部J、Kは、工場A〜Gが集合した区域よりも外側にある発生源を指す。外部J、Kからは、工場A〜Gが集合した区域とは無関係の排ガスが排出されている。   In FIG. 6, the boundary H indicates a region in which the wind direction is from the inside to the outside of the area among the boundaries of the area where the factories A to G gather. The boundary I refers to an area in the direction in which the wind direction is from the outside to the inside of the area among the boundaries of the area where the factories A to G are gathered. External J and K refer to the source outside the area where factories A to G gather. Exhaust gases unrelated to the area where the factories A to G gather are discharged from the external J and K.

また、リジェクト率とは、或る(1つの)捕集箇所において捕集した複数の微粒子のうち、粒子発生源解析装置300による解析の結果、予め定められた何れの発生源(工場A〜工場G)も発生源の候補とならなかった微粒子の数の割合を百分率で表したものである。
前述したように本実施例では、工場A〜Gで捕集されたサンプル粒子を用いて分類器が構築される。従って、工場A〜Gで捕集された微粒子については、リジェクト率が小さいほど、粒子発生源解析装置300による解析の精度が高いことになる。一方、工場A〜Gとは異なる場所(境界H〜I、外部J〜K)で捕集された微粒子については、リジェクト率が大きいほど、粒子発生源解析装置300による解析の精度が高いことになる。
Further, the rejection rate refers to any source (factory A to factory) determined in advance as a result of analysis by the particle source analysis device 300 among a plurality of fine particles collected at a certain (one) collection point. G) also represents the percentage of the number of fine particles that did not become a generation source candidate as a percentage.
As described above, in this embodiment, the classifier is constructed using the sample particles collected in the factories A to G. Therefore, for the fine particles collected in the factories A to G, the smaller the rejection rate, the higher the accuracy of analysis by the particle source analysis device 300. On the other hand, for fine particles collected at different locations from the factories A to G (boundaries H to I, external J to K), the accuracy of analysis by the particle source analysis device 300 is higher as the rejection rate is larger. Become.

図6を参照すると、工場A〜Gで捕集された微粒子については、リジェクト率が小さく、工場A〜Gとは異なる場所(境界H〜I、外部J〜K)で捕集された微粒子については、リジェクト率が大きくなっていることが分かる。境界Hにおける風向きは、区域の内側から外側に向かう方向であり、境界Iにおける風向きは、区域の外側から内側に向かう方向であるので、境界Iに比べて境界Hでは、工場A〜Gを排出源とする微粒子が捕集される可能性が高い。境界Hにおけるリジェクト率が小さな値となっているのは、このことに対応する。   Referring to FIG. 6, the fine particles collected at factories A to G have a small rejection rate, and the fine particles collected at locations different from factories A to G (boundaries H to I, external J to K). Shows that the rejection rate is increasing. Since the wind direction at the boundary H is a direction from the inside to the outside of the area, and the wind direction at the boundary I is a direction from the outside to the inside of the area, the factories A to G are discharged at the boundary H compared to the boundary I. There is a high possibility of collecting fine particles as a source. The low rejection rate at the boundary H corresponds to this.

尚、工場A〜Gにおけるリジェクト率は、本来は0(ゼロ)になるが、工場A〜Gにおけるリジェクト率が0(ゼロ)になるように閾値Tを定めると、粒子発生源解析装置300において、実際には工場A〜Gとは異なる場所(境界H〜I、外部J〜K)で捕集された解析対象粒子(境界H〜I、外部J〜K)の発生源が、工場A〜Gであると誤判定する可能性が高くなる。このため、工場A〜Gにおけるリジェクト率が低くなることと、境界H〜I及び外部J〜Kにおけるリジェクト率が高くなることとの双方を両立するように、閾値Tを定めることが好ましい。ただし、工場A〜Gを排出源とする微粒子を見逃したくない場合には、閾値Tを大きくし、逆に、境界H〜I及び外部J〜Kを排出源とする微粒子を見逃したくない場合には、閾値Tを小さくする等、目的に応じて閾値Tを適宜定めることができる。このように、工場A〜Gにおけるリジェクト率は0(ゼロ)にならなくてよい。   In addition, the rejection rate in the factories A to G is originally 0 (zero), but if the threshold value T is determined so that the rejection rate in the factories A to G becomes 0 (zero), in the particle source analysis apparatus 300 Actually, the generation source of the analysis target particles (boundary HI, external J to K) collected in a place (boundary HI, external J to K) different from the factory A to G is the factory A to The possibility of misjudging to be G increases. For this reason, it is preferable to determine the threshold value T so as to satisfy both the reduction of the rejection rate in the factories A to G and the increase of the rejection rate in the boundaries H to I and the external J to K. However, when it is not desired to overlook the fine particles whose emission sources are the factories A to G, the threshold value T is increased, and conversely, when the fine particles whose emission sources are the boundaries H to I and the external J to K are not desired to be missed. The threshold value T can be appropriately determined according to the purpose, such as reducing the threshold value T. Thus, the rejection rate in factories A to G does not have to be 0 (zero).

<まとめ>
以上のように本実施形態では、粒子発生源解析装置300は、予め定められた1つ又は複数の発生源で捕集した微粒子であるサンプル粒子を用いて、微粒子の属性としてその成分(構成元素)を含む属性から、当該微粒子を、予め定められた1つ又は複数の発生源の少なくとも何れか1つと、予め定められた1つ又は複数の発生源以外の発生源(予め定められた1つ又は複数の発生源の何れでもない)との何れか一方に分類する分類器を構築する。そして、粒子発生源解析装置300は、分類器を用いて、発生源が未知の微粒子の発生源に関する情報を得る。従って、発生源が未知の微粒子の発生源を解析する度に、解析結果が変わることを抑制することができる。よって、微粒子の発生源を適切に評価することができる。また、微粒子を、予め定められた1つ又は複数の発生源の少なくとも何れか1つと、予め定められた1つ又は複数の発生源以外の発生源との何れか一方に分類し、全ての発生源を個々に特定しない。一般環境で捕集される微粒子の発生源の数は膨大な数であるので、これら全ての発生源を特定せず、予め定められた1つ又は複数の発生源でなければ、その他の発生源であるものとする。従って、例えば、知りたい発生源が特定されている場合、一般環境で捕集された複数の微粒子のうち、どの位の数の微粒子が、当該発生源を発生源としているのかを簡便に判定することができる。
<Summary>
As described above, in the present embodiment, the particle source analysis apparatus 300 uses sample particles that are fine particles collected by one or more predetermined generation sources, and uses the component (constituent element) as an attribute of the fine particles. ) From the attribute including the at least one of one or more predetermined generation sources and a generation source other than the one or more predetermined generation sources (predetermined one Or a classifier that is classified into either one of a plurality of generation sources). Then, the particle generation source analysis apparatus 300 obtains information on the generation source of fine particles whose generation source is unknown using a classifier. Therefore, it is possible to suppress the analysis result from changing every time the generation source of fine particles whose generation source is unknown is analyzed. Therefore, the generation source of fine particles can be appropriately evaluated. In addition, the fine particles are classified into at least one of one or more predetermined generation sources and one of the generation sources other than the one or more predetermined generation sources, and all generations are classified. Do not specify individual sources. Since the number of generation sources of fine particles collected in the general environment is enormous, it is not possible to specify all these generation sources. Suppose that Therefore, for example, when the source to be known is specified, it is simply determined how many of the plurality of fine particles collected in the general environment have the source as the source. be able to.

<変形例>
本実施形態では、分析装置200が、SEM像と二次イオンの質量電荷比m/zとの測定までを行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、分析装置200は、SEM像から微粒子の粒子径を導出することと、二次イオンの質量電荷比m/zから質量スペクトルを導出することとの少なくとも何れか一方を行ってもよい。
<Modification>
In the present embodiment, the case where the analysis apparatus 200 performs measurement up to the SEM image and the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions has been described as an example. However, this is not always necessary. For example, the analyzer 200 derives the particle diameter of the fine particles from the SEM image and derives the mass spectrum from the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions. At least one of them may be performed.

また、本実施形態では、分級器100が、バーチャルインパクタである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、特許文献1に記載されているように、分級器100は、バーチャルインパクタに限定されず、ポータブルインパクタ等であってもよい。その他、非特許文献1、2に記載の手法で微粒子を捕集してもよい。   In the present embodiment, the case where the classifier 100 is a virtual impactor has been described as an example. However, as described in Patent Document 1, the classifier 100 is not limited to a virtual impactor, and may be a portable impactor or the like. In addition, fine particles may be collected by the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2.

また、本実施形態では、分析装置200が、FIB−EB−TOF−SIMS装置である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、微粒子P毎に、その成分、m/zの信号強度、及び粒子径等、微粒子Pの成分(構成元素)および当該成分(構成元素)の属性を求めるための情報を測定することができれば、分析装置200は、FIB−EB−TOF−SIMS装置に限定されない。例えば、特許文献1に記載のように、分析装置200として、SEM−EDX(SEM-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)装置を用いてもよい。また、分析装置200として、FIB−EB−TOF−SIMS装置とSEM−EDX装置とを組み合わせてもよい。その他、分析装置200として、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いてもよい。   Moreover, in this embodiment, the case where the analyzer 200 is a FIB-EB-TOF-SIMS device has been described as an example. However, for each fine particle P, if the component, the signal intensity of m / z, the particle diameter, etc. can be measured, information for determining the component (constituent element) of the fine particle P and the attribute of the component (constituent element) can be measured. The analysis apparatus 200 is not limited to the FIB-EB-TOF-SIMS apparatus. For example, as described in Patent Document 1, an SEM-EDX (SEM-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) apparatus may be used as the analysis apparatus 200. Further, as the analysis apparatus 200, a FIB-EB-TOF-SIMS apparatus and a SEM-EDX apparatus may be combined. In addition, as the analyzer 200, EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) may be used.

また、本実施形態では、スペクトル平均値導出部311gは、スペクトル標準化部311fにより導出されたベクトルziのそれぞれについて、ネガティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値と、ポジティブモードに対応する次元(要素)の値の平均値とを導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、平均値以外の中央値等の代表値を用いてもよい。
また、本実施形態では、分類器情報導出部313が、クラスCkのそれぞれについて、当該クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の分散varkを導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、分散に替えて標準偏差を導出してもよい。
また、本実施形態では、分類器構築部310と発生源解析部320とを同一の装置(粒子発生源解析装置300)で実現する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、分類器構築部310と発生源解析部320とを別々の装置で実現してもよい。
Further, in the present embodiment, the spectrum average value deriving unit 311g corresponds to the average value of the dimension (element) value corresponding to the negative mode and the positive mode for each of the vectors z i derived by the spectrum standardizing unit 311f. The case of deriving the average value of the dimensions (elements) to be performed has been described as an example. However, a representative value such as a median value other than the average value may be used.
Further, in the present embodiment, the classifier information deriving unit 313, for each class C k, and the case of deriving the variance var k feature vector y i belonging to the class C k (k) is described as an example . However, the standard deviation may be derived instead of the variance.
Further, in the present embodiment, the case where the classifier construction unit 310 and the generation source analysis unit 320 are realized by the same device (particle generation source analysis device 300) has been described as an example. However, the classifier construction unit 310 and the source analysis unit 320 may be realized by separate devices.

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

<請求項との関係>
以下に、請求項と実施形態との対応関係の一例を説明する。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、変形例等において説明した通りである。
(請求項1)
分類器構築手段は、例えば、分類器構築部310を用いることにより実現される。
サンプル粒子の属性は、例えば、二次イオンの質量電荷比m/zによって特定される、微粒子Pの成分(構成元素)を含む情報により実現される。
サンプル粒子属性情報は、例えば、特徴ベクトルyiにより実現される。
発生源解析手段は、例えば、発生源解析部320を用いることにより実現される。
解析対象粒子属性情報は、例えば、特徴ベクトルYにより実現される。
分類器情報は、例えば、各クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の重心bkと分散varkにより実現される。
解析対象粒子の発生源に関する情報は、例えば、処理対象の解析対象粒子の発生源の候補の情報と、処理対象の解析対象粒子の発生源が予め定められた発生源とは異なる発生源であることを示す情報により実現される。
分類器は、例えば、判別関数導出部328及び発生源導出部329で行われる処理のロジックにより実現される。
(請求項2)
第1の規格化手段は、例えば、スペクトル規格化部311eを用いることにより実現される。
サンプル粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルは、例えば、サンプル粒子強度ベクトルにより実現される。
サンプル粒子の大きさを表す情報は、例えば、SEM像においてサンプル粒子が存在しているピクセルの数により実現される。
第1の標準化手段は、例えば、スペクトル標準化部311fを用いることにより実現される。
前記第1の規格化手段により規格化された前記ベクトルであって、複数の前記サンプル粒子に対する前記ベクトルの相互に対応する前記要素の値の代表値及びバラツキ値は、例えば、サンプル粒子強度ベクトルの要素毎の平均値μj及び標準偏差σjにより実現される。
第2の規格化手段は、例えば、スペクトル規格化部325を用いることにより実現される。
前記解析対象粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルは、例えば、解析対象粒子強度ベクトルにより実現される。
解析対象粒子の大きさを表す情報は、例えば、SEM像において解析対象粒子が存在しているピクセルの数により実現される。
第2の標準化手段は、例えば、スペクトル標準化部326を用いることにより実現される。
(請求項3)
第1の次元圧縮手段は、例えば、次元圧縮部312を用いることにより実現される。
当該ベクトルの主成分ベクトルは、例えば、主成分ベクトルw1〜w104により実現される。また、当該ベクトルの主成分は、例えば、第1主成分yi1〜第104主成分yi104により実現される。
主成分から予め定められた数の主成分ベクトルおよび主成分を選択することは、例えば、主成分ベクトルw1〜w104から、主成分ベクトルw1〜wsを選択することと、第1主成分yi1〜第104主成分yi104から、第1主成分yi1〜第s主成分yisを選択することにより実現される。
選択した主成分の値を要素とするベクトルは、例えば、特徴ベクトルyi((10)式)により実現される。
第2の次元圧縮手段は、例えば、次元圧縮部327を用いることにより実現される。
前記第1の次元圧縮手段により選択された主成分ベクトルは、例えば、主成分ベクトルw1〜wsを用いることにより実現される。
前記解析対象粒子の前記属性に基づく値を要素とするベクトルは、例えば、ベクトルZ((16)式)を用いることにより実現される。
前記解析対象粒子の前記属性に基づく値を要素とするベクトルの主成分への変換は、例えば、(17)式により実現され、当該主成分の値を要素とするベクトルは、例えば、特徴ベクトルYにより実現される。
(請求項4)
分類器情報導出手段は、例えば、分類器情報導出部313を用いることにより実現される。
同一の前記予め定められた発生源で捕集された前記サンプル粒子のそれぞれに対する前記ベクトルの重心及びバラツキ値は、例えば、各クラスCkに属する特徴ベクトルyi (k)の重心bkと分散varkとにより実現される。
(請求項5)
評価手段は、例えば、判別関数導出部328を用いることにより実現される。
発生源解析手段は、例えば、発生源導出部329を用いることにより実現される。
(請求項8)
前記サンプル粒子の質量スペクトルにおいてピークを示す信号強度の値は、例えば、サンプル粒子強度ベクトルの要素の値(強度値)に基づく値により実現される。
前記解析対象粒子の質量スペクトルにおいてピークを示す信号強度の値は、例えば、解析対象粒子強度ベクトルの要素の値(強度値)に基づく値により実現される。
(請求項9)
スペクトル代表値導出手段は、例えば、スペクトル平均値導出部311gを用いることにより実現される。
ノイズ除去手段は、例えば、ノイズ除去部311hを用いることにより実現される。
<Relationship with Claims>
Below, an example of the correspondence between a claim and an embodiment is explained. Note that the description of the claims is not limited to the description of the embodiment, as described in the modification.
(Claim 1)
The classifier construction unit is realized by using the classifier construction unit 310, for example.
The attribute of the sample particle is realized, for example, by information including the component (constituent element) of the fine particle P specified by the mass-to-charge ratio m / z of the secondary ions.
The sample particle attribute information is realized by, for example, a feature vector y i .
The source analysis means is realized by using the source analysis unit 320, for example.
The analysis target particle attribute information is realized by, for example, the feature vector Y.
The classifier information is realized by, for example, the centroid b k and the variance var k of the feature vector y i (k) belonging to each class C k .
The information on the generation source of the analysis target particle is, for example, a generation source different from the generation source information of the analysis target particle to be processed and the generation source in which the generation source of the analysis target particle to be processed is predetermined. This is realized by information indicating this.
The classifier is realized by, for example, logic of processing performed by the discriminant function deriving unit 328 and the generation source deriving unit 329.
(Claim 2)
The first normalization unit is realized by using, for example, a spectrum normalization unit 311e.
The vector whose element is a value based on the attribute of the sample particle is realized by a sample particle intensity vector, for example.
The information indicating the size of the sample particle is realized by, for example, the number of pixels in which the sample particle exists in the SEM image.
The first standardization unit is realized by using, for example, the spectrum standardization unit 311f.
The vector normalized by the first normalization means, and the representative value and the variation value of the element corresponding to each other for the plurality of sample particles are, for example, a sample particle intensity vector This is realized by the average value μ j and standard deviation σ j for each element.
The second normalization means is realized, for example, by using the spectrum normalization unit 325.
The vector whose element is a value based on the attribute of the analysis target particle is realized by, for example, an analysis target particle intensity vector.
The information indicating the size of the analysis target particle is realized by, for example, the number of pixels in the SEM image where the analysis target particle exists.
The second standardization means is realized by using, for example, the spectrum standardization unit 326.
(Claim 3)
The first dimension compressing means is realized by using, for example, the dimension compressing unit 312.
The principal component vector of the vector is realized by, for example, principal component vectors w 1 to w 104 . The principal components of the vector are realized by, for example, the first principal component y i1 to the 104th principal component y i104 .
Selecting a predetermined number of principal component vectors and principal components from the principal components includes, for example, selecting the principal component vectors w 1 to w s from the principal component vectors w 1 to w 104 , This is realized by selecting the first principal component y i1 to the s-th principal component y is from the component y i1 to the 104th principal component y i104 .
A vector whose element is the value of the selected principal component is realized by, for example, a feature vector y i (Equation (10)).
The second dimension compression unit is realized by using, for example, the dimension compression unit 327.
The principal component vectors selected by the first dimension compression means are realized by using, for example, principal component vectors w 1 to w s .
A vector whose element is a value based on the attribute of the particle to be analyzed is realized by using a vector Z (Equation (16)), for example.
Conversion of a vector whose element is a value based on the attribute of the particle to be analyzed into a principal component is realized by, for example, Expression (17), and a vector whose element is the value of the principal component is, for example, a feature vector Y It is realized by.
(Claim 4)
The classifier information deriving means is realized by using the classifier information deriving unit 313, for example.
Same centroid and the variation value of the vector for each of said predetermined the collected the sample particles at the source, for example, dispersing the centroid b k feature vector y i (k) belonging to each class C k It is realized by var k .
(Claim 5)
The evaluation means is realized by using a discriminant function deriving unit 328, for example.
The source analysis unit is realized by using, for example, the source derivation unit 329.
(Claim 8)
The value of the signal intensity indicating the peak in the mass spectrum of the sample particle is realized by, for example, a value based on the element value (intensity value) of the sample particle intensity vector.
The value of the signal intensity indicating a peak in the mass spectrum of the analysis target particle is realized by, for example, a value based on the value (intensity value) of the element of the analysis target particle intensity vector.
(Claim 9)
The spectrum representative value deriving unit is realized by using, for example, a spectrum average value deriving unit 311g.
The noise removing unit is realized by using, for example, a noise removing unit 311h.

100:分級器、200:分析装置、300:粒子発生源解析装置、310:分類器構築部、311:データ前処理部、312:次元圧縮部、313:分類器情報導出部、314:分類器情報記憶部、320:発生源解析部、321:画像取得部、322:粒子サイズ導出部、323:スペクトル取得部、324:スペクトル再構成部、325:スペクトル規格化部、326:スペクトル標準化部327:次元圧縮部、328:判別関数導出部、329:発生源導出部、330:表示部   100: Classifier, 200: Analyzer, 300: Particle source analyzer, 310: Classifier construction unit, 311: Data preprocessing unit, 312: Dimension compression unit, 313: Classifier information deriving unit, 314: Classifier Information storage unit, 320: generation source analysis unit, 321: image acquisition unit, 322: particle size deriving unit, 323: spectrum acquisition unit, 324: spectrum reconstruction unit, 325: spectrum normalization unit, 326: spectrum standardization unit 327 : Dimension compression unit, 328: Discriminant function deriving unit, 329: Generation source deriving unit, 330: Display unit

Claims (11)

大気中に存在する微粒子の発生源を解析する粒子発生源解析システムであって、
複数のサンプル粒子の属性に基づく情報であるサンプル粒子属性情報を用いて、分類器を構成するための情報である分類器情報を導出する分類器構築手段と、
1つまたは複数の解析対象粒子の前記属性に基づく情報である解析対象粒子属性情報と、前記分類器情報とを前記分類器に入力し、当該分類器による分類の結果に基づいて、当該解析対象粒子の発生源に関する情報を導出する発生源解析手段と、を有し、
前記サンプル粒子は、予め定められた発生源で捕集された微粒子であり、
前記予め定められた発生源の数は、1つ又は複数であり、
前記解析対象粒子は、その発生源が未知の微粒子であり、
前記属性は、微粒子の構成元素を含み、
前記分類器は、微粒子の前記属性に基づく情報から、個々の当該微粒子を、前記予め定められた発生源の少なくとも何れか1つに属することと、前記予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類することを特徴とする粒子発生源解析システム。
A particle source analysis system for analyzing a source of fine particles existing in the atmosphere,
Classifier construction means for deriving classifier information that is information for configuring a classifier using sample particle attribute information that is information based on attributes of a plurality of sample particles;
The analysis target particle attribute information, which is information based on the attribute of one or a plurality of analysis target particles, and the classifier information are input to the classifier, and the analysis target is based on the classification result by the classifier A source analysis means for deriving information on the source of the particles,
The sample particles are fine particles collected at a predetermined source,
The predetermined number of sources is one or more,
The analysis target particles are fine particles whose source is unknown,
The attribute includes a constituent element of the fine particle,
From the information based on the attribute of the fine particles, the classifier belongs to at least one of the predetermined generation sources and belongs to any of the predetermined generation sources. A particle generation source analysis system, characterized in that it is classified into one of the following.
前記分類器構築手段は、前記サンプル粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルを、当該サンプル粒子の大きさを表す情報を用いて規格化することを、前記複数のサンプル粒子のそれぞれについて行う第1の規格化手段と、
前記第1の規格化手段により規格化された前記ベクトルであって、前記複数のサンプル粒子に対する前記ベクトルの相互に対応する前記要素の値の代表値及びバラツキ値を導出し、導出した代表値及びバラツキ値を用いて、当該要素の値を標準化することを、前記要素毎に行う第1の標準化手段と、を更に有し、
前記発生源解析手段は、前記解析対象粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルを、当該解析対象粒子の大きさを表す情報を用いて規格化する第2の規格化手段と、
前記第2の規格化手段により規格化された解析対象粒子の前記ベクトルの要素の値を、前記第1の標準化手段により導出された前記代表値及び前記バラツキ値を用いて標準化することを、前記要素毎に行う第2の標準化手段と、を更に有し、
前記サンプル粒子属性情報は、前記第1の標準化手段により標準化されたベクトルに基づく情報を含み、
前記解析対象粒子属性情報は、前記第2の標準化手段により標準化されたベクトルに基づく情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の粒子発生源解析システム。
The classifier construction unit performs normalization for each of the plurality of sample particles by normalizing a vector having elements based on values based on the attribute of the sample particles using information representing the size of the sample particles. 1 standardization means,
The vector normalized by the first normalization means, wherein a representative value and a variation value of the element corresponding to each other of the vector for the plurality of sample particles are derived, and the derived representative value and First standardization means for performing, for each element, standardizing the value of the element using the variation value;
The source analysis means includes: a second normalization means for normalizing a vector having a value based on an attribute of the analysis target particle as an element using information representing a size of the analysis target particle;
Standardizing the value of the element of the vector of the analysis target particle normalized by the second normalization unit using the representative value and the variation value derived by the first standardization unit, A second standardization means for each element;
The sample particle attribute information includes information based on a vector standardized by the first standardization means,
The particle generation source analysis system according to claim 1, wherein the analysis target particle attribute information includes information based on a vector standardized by the second standardization unit.
前記分類器構築手段は、前記サンプル粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルであって、前記複数のサンプル粒子のそれぞれについてのベクトルに対して主成分分析を行うことにより、当該ベクトルの主成分ベクトルおよび主成分を導出し、当該導出した主成分ベクトルおよび主成分から予め定められた数の主成分ベクトルおよび主成分を選択し、選択した主成分の値を要素とするベクトルである特徴ベクトルを導出する第1の次元圧縮手段を更に有し、
前記発生源解析手段は、前記第1の次元圧縮手段により選択された主成分ベクトルを用いて、前記解析対象粒子の前記属性に基づく値を要素とするベクトルの主成分への変換を行い、当該主成分の値を要素とするベクトルである特徴ベクトルを導出する第2の次元圧縮手段を更に有し、
前記サンプル粒子属性情報は、前記第1の次元圧縮手段により導出された特徴ベクトルを含み、
前記解析対象粒子属性情報は、前記第2の次元圧縮手段により導出された特徴ベクトルを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子発生源解析システム。
The classifier construction unit is a vector whose elements are values based on the attributes of the sample particles, and performs a principal component analysis on the vector for each of the plurality of sample particles, whereby a principal component of the vector A vector and a principal component are derived, a predetermined number of principal component vectors and principal components are selected from the derived principal component vector and principal components, and a feature vector that is a vector having the selected principal component value as an element is obtained. A first dimensional compression means for deriving;
The source analysis means performs conversion to a principal component of a vector whose element is a value based on the attribute of the analysis target particle using the principal component vector selected by the first dimension compression means, and A second dimension compressing means for deriving a feature vector that is a vector having the principal component value as an element;
The sample particle attribute information includes a feature vector derived by the first dimension compression means,
The particle generation source analysis system according to claim 1, wherein the analysis target particle attribute information includes a feature vector derived by the second dimension compression unit.
前記サンプル粒子属性情報は、前記サンプル粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルを含み、
前記解析対象粒子属性情報は、前記解析対象粒子の前記属性に基づく値を要素とするベクトルを含み、
前記分類器構築手段は、同一の前記予め定められた発生源で捕集された前記サンプル粒子のそれぞれに対する前記ベクトルの重心及びバラツキ値を前記分類器情報として導出することを、前記予め定められた発生源のそれぞれについて行う分類器情報導出手段を更に含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の粒子発生源解析システム。
The sample particle attribute information includes a vector whose element is a value based on the attribute of the sample particle,
The analysis target particle attribute information includes a vector whose element is a value based on the attribute of the analysis target particle,
The classifier construction means derives, as the classifier information, the centroid and variation value of the vector for each of the sample particles collected at the same predetermined source as the classifier information. The particle generation source analysis system according to any one of claims 1 to 3, further comprising classifier information deriving means for each of the generation sources.
前記発生源解析手段は、前記解析対象粒子属性情報に含まれる前記ベクトルと、前記分類器情報導出手段により同一の前記予め定められた発生源に対して導出された前記重心及び前記バラツキ値とを用いて、当該ベクトルと当該重心との距離を評価することを、前記予め定められた発生源の少なくとも1つについて行う評価手段と、
前記評価手段による評価の結果に基づいて、前記解析対象粒子を、前記予め定められた発生源の少なくとも何れか1つに属することと、前記予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類する発生源解析手段と、を更に有することを特徴とする請求項4に記載の粒子発生源解析システム。
The source analysis unit includes the vector included in the analysis target particle attribute information, the centroid and the variation value derived for the same predetermined source by the classifier information deriving unit. Using an evaluation means for evaluating the distance between the vector and the center of gravity for at least one of the predetermined sources;
Based on the result of evaluation by the evaluation means, the analysis target particle belongs to at least one of the predetermined generation sources, and does not belong to any of the predetermined generation sources The particle generation source analysis system according to claim 4, further comprising generation source analysis means for classifying the generation source into any one of the following.
前記評価手段は、前記評価を、前記予め定められた発生源の全てについて個別に行うことを特徴とする請求項5に記載の粒子発生源解析システム。   6. The particle generation source analysis system according to claim 5, wherein the evaluation unit individually performs the evaluation for all of the predetermined generation sources. 前記距離は、ユークリッド距離又はマハラノビス距離であることを特徴とする請求項5又は6に記載の粒子発生源解析システム。   The particle generation source analysis system according to claim 5 or 6, wherein the distance is a Euclidean distance or a Mahalanobis distance. 前記サンプル粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルは、前記サンプル粒子の質量スペクトルにおいてピークを示す信号強度の値を要素とするベクトルであり、
前記解析対象粒子の属性に基づく値を要素とするベクトルは、前記解析対象粒子の質量スペクトルにおいてピークを示す信号強度の値を要素とするベクトルであることを特徴とする請求項2〜7の何れか1項に記載の粒子発生源解析システム。
The vector whose element is a value based on the attribute of the sample particle is a vector whose element is a signal intensity value indicating a peak in the mass spectrum of the sample particle,
The vector having the value based on the attribute of the analysis target particle as an element is a vector having a signal intensity value indicating a peak in the mass spectrum of the analysis target particle as an element. The particle source analysis system according to claim 1.
前記サンプル粒子属性情報は、前記サンプル粒子の質量スペクトルであって、ネガティブモードとポジティブモードとのそれぞれで得られる質量スペクトルに基づく情報を含み、
前記分類器構築手段は、前記ネガティブモードで得られる前記質量スペクトルの代表値と、前記ポジティブモードで得られる前記質量スペクトルの代表値とを導出するスペクトル代表値導出手段と、
前記ネガティブモードで得られる前記質量スペクトルの代表値と、前記ポジティブモードで得られる前記質量スペクトルの代表値とに基づいて、前記サンプル粒子の質量スペクトルのうち、前記分類器情報の導出に使用しない質量スペクトルを特定するノイズ除去手段と、を有し、
前記サンプル粒子の質量スペクトルのうち、前記分類器情報の導出に使用しない質量スペクトル以外の質量スペクトルを用いて前記分類器情報を導出することを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の粒子発生源解析システム。
The sample particle attribute information is a mass spectrum of the sample particle, and includes information based on a mass spectrum obtained in each of a negative mode and a positive mode,
The classifier construction means includes a spectrum representative value deriving means for deriving a representative value of the mass spectrum obtained in the negative mode and a representative value of the mass spectrum obtained in the positive mode.
Based on the representative value of the mass spectrum obtained in the negative mode and the representative value of the mass spectrum obtained in the positive mode, the mass not used for deriving the classifier information among the mass spectra of the sample particles Noise removing means for specifying a spectrum,
The classifier information is derived using a mass spectrum other than a mass spectrum that is not used for deriving the classifier information, among the mass spectra of the sample particles. The particle source analysis system described.
大気中に存在する微粒子の発生源を解析する粒子発生源解析方法であって、
複数のサンプル粒子の属性に基づく情報であるサンプル粒子属性情報を用いて、分類器を構成するための情報である分類器情報を導出する分類器構築工程と、
1つまたは複数の解析対象粒子の前記属性に基づく情報である解析対象粒子属性情報と、前記分類器情報とを前記分類器に入力し、当該分類器による分類の結果に基づいて、当該解析対象粒子の発生源に関する情報を導出する発生源解析工程と、を有し、
前記サンプル粒子は、予め定められた発生源で捕集された微粒子であり、
前記予め定められた発生源の数は、1つ又は複数であり、
前記解析対象粒子は、その発生源が未知の微粒子であり、
前記属性は、微粒子の構成元素を含み、
前記分類器は、微粒子の前記属性に基づく情報から、個々の当該微粒子を、前記予め定められた発生源の少なくとも何れか1つに属することと、前記予め定められた発生源の何れにも属さないこととの何れか一方に分類するものであることを特徴とする粒子発生源解析方法。
A particle source analysis method for analyzing a source of fine particles existing in the atmosphere,
A classifier construction step of deriving classifier information that is information for configuring a classifier using sample particle attribute information that is information based on attributes of a plurality of sample particles;
The analysis target particle attribute information, which is information based on the attribute of one or a plurality of analysis target particles, and the classifier information are input to the classifier, and the analysis target is based on the classification result by the classifier A source analysis step for deriving information on the source of the particles,
The sample particles are fine particles collected at a predetermined source,
The predetermined number of sources is one or more,
The analysis target particles are fine particles whose source is unknown,
The attribute includes a constituent element of the fine particle,
From the information based on the attribute of the fine particles, the classifier belongs to at least one of the predetermined generation sources and belongs to any of the predetermined generation sources. A particle generation source analysis method, characterized in that the particle generation source is classified into any one of the following.
請求項1〜9の何れか1項に記載の粒子発生源解析システムの各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。   A program that causes a computer to function as each unit of the particle generation source analysis system according to any one of claims 1 to 9.
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