JP2020201038A - Ｘ線分析装置及びピークサーチ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現可能なＸ線分析装置を提供する。【解決手段】ピークサーチ処理は、粗動スキャン処理Ｓ２３０と、微動スキャン処理Ｓ２６０とを含む。粗動スキャン処理Ｓ２３０は、第１波長範囲についてのプロファイルを取得する。微動スキャン処理Ｓ２６０は、粗動スキャン処理Ｓ２３０により取得されたプロファイルのピーク位置を含む、第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についてのプロファイルを取得する。粗動スキャン処理Ｓ２３０における各計測点での計測時間は、微動スキャン処理Ｓ２６０における各計測点での計測時間よりも短い。【選択図】図９

Description

本開示は、Ｘ線分析装置及びピークサーチ方法に関する。

電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）や蛍光Ｘ線分析装置等のＸ線分析装置において、波長分散型の分光器（ＷＤＳ：Wavelength Dispersive Spectrometer）を備えた装置が知られている。

特開平８−３１３６７号公報（特許文献１）には、波長分散型の分光器を備えるＸ線分析装置において、分光器を用いて分光された特性Ｘ線のスペクトルにおいて強度が最大となる波長（ピーク位置）を正確かつ簡単に求めることができるピークサーチ方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開平８−３１３６７号公報

分光器により分光された特性Ｘ線のスペクトルのプロファイル（以下、単に「プロファイル」と称する場合がある。）からピーク位置を正確に求めることによって、たとえば、試料中の含有元素の濃度を測定する「定量分析」の精度を高めることができる。定量分析においては、目的の元素の濃度を測定するため、当該元素の濃度が既知である標準試料を用いてピーク位置の強度を計測した後、当該元素の濃度が未知である試料について、同じ測定条件下でピーク位置の強度を計測し、それらの強度比によって試料中の当該元素の濃度が測定される。

波長分散型の分光器を用いて得られるプロファイルは、エネルギー分散型の分光器（ＥＤＳ：Energy Dispersive Spectrometer）を用いて得られるプロファイルと比較して、ピークが急峻であり、他の特性Ｘ線のピークと重なりにくいとの特長を有する一方で、分光器の機械的動作（ゴニオメータの動作）の再現性に依存した波長のシフトや、元素の化学結合状態に依存した波長のシフト等の影響を受けやすい。そのため、波長分散型の分光器を備えるＸ線分析装置では、目的の元素に応じて想定されるピーク位置の近傍で分光波長をスキャンし、その結果得られるプロファイルからピーク位置を正確に特定する「ピークサーチ」を行なって分光波長を合わせ込むことが一般的に行なわれている。

ピークサーチでは、検出される特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、ピーク位置近傍のプロファイルを取得するスキャン処理が行なわれる。一例として、予想されるプロファイルの半値幅の数倍程度（たとえば３〜４倍）にスキャン範囲を設定し、そのスキャン範囲を４０点程度に刻んで各点を０．７５秒ずつ計測し、トータルで３０秒程度のスキャン処理が行なわれる。

しかしながら、計測されるＸ線信号の統計的変動により、ピークサーチにおいて得られるプロファイルの形状が変化する場合がある。プロファイルの形状が変化すると、ピーク位置を誤判定する可能性があり、真のピーク位置からずれた分光波長において計測が行なわれると、計測される強度に誤差が生じ、濃度の測定結果に誤差が出る。

統計学的には、強度（検出器による特性Ｘ線のカウント値）の誤差は、σ＝√Ｎ（σは標準偏差、Ｎはカウント数を示す）で示されるため、たとえば、ピーク位置の強度が１００００カウントのプロファイルでは、１σの標準偏差で１００カウントの誤差を含んでおり、１％程度の強度のばらつきが存在する。したがって、本来のピークより強度が１％程度低い波長位置でもピーク位置と判定される可能性があり、このピーク位置の誤差が定量分析の誤差要因となり得る。

統計的変動による誤差を低減するためには、ピークサーチ処理における各計測点での計測時間を大きくする（上記のカウント値を大きくする）ことが有効であるが、仮に、誤差を半減させるためには、各計測点での計測時間を４倍にする必要があり、ピークサーチに要する時間が大幅に増加してしまう。計測時間を伸ばした分だけピークサーチのスキャン範囲を狭めることも考えられるが、スキャン範囲にピークが収まらずにピークサーチが失敗する可能性もある。

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現可能なＸ線分析装置及びピークサーチ方法を提供することである。

本開示におけるＸ線分析装置は、波長分散型の分光器と、分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ処理を実行するように構成された処理装置とを備える。ピークサーチ処理は、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、スペクトルのプロファイルを取得するスキャン処理を含む。スキャン処理は、第１スキャン処理と、第２スキャン処理とを含む。第１スキャン処理は、第１波長範囲についてのプロファイルを取得する。第２スキャン処理は、第１スキャン処理により取得されたプロファイルのピーク位置を含む、第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についてのプロファイルを取得する。第１スキャン処理における所定時間である第１所定時間は、第２スキャン処理における所定時間である第２所定時間よりも短い。

また、本開示におけるピークサーチ方法は、波長分散型の分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ方法であって、第１のステップと、第２のステップとを含む。第１ステップでは、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら第１所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、第１波長範囲についてのスペクトルのプロファイルが取得される。第２ステップでは、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら第２所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、第１ステップにおいて取得されたプロファイルのピーク位置を含む、第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についてのスペクトルのプロファイルが取得される。第１ステップにおける第１所定時間は、第２ステップにおける第２所定時間よりも短い。

上記のＸ線分析装置及びピークサーチ方法においては、スキャン処理が上記のような２段階で行なわれる。第１スキャン処理（第１のステップ）では、各計測点における計測時間が短いので、精度は低いけれども処理時間は短い。第１スキャン処理（第１のステップ）に続く第２スキャン処理（第２のステップ）では、各計測点における計測時間が第１スキャン処理よりも長いけれども、第２波長範囲にスキャン範囲を絞っているので、ピークを外すことなく短時間で高精度の計測が可能である。したがって、このＸ線分析装置及びピークサーチ方法によれば、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現することが可能となる。

本開示の実施の形態に従うＸ線分析装置の一例であるＥＰＭＡの全体構成図である。 特性Ｘ線のプロファイルの一例を示した図である。 図２に示すプロファイルのピーク位置近傍における信号強度を詳細に示す図である。 微動スキャンのスキャン範囲を示す図である。 粗動条件及び微動条件の一例を示す図である。 ピーク位置近傍における信号強度を示す図である。 この実施の形態に従うＥＰＭＡを用いた定量分析の手順の一例を示すフローチャートである。 図７のステップＳ２０及びステップＳ４０において実行される計測処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図８のステップＳ１５０において実行されるピークサーチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ピーク位置近傍における信号強度を示す図である。 変形例におけるピークサーチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。 粗動条件及び微動条件のその他の例を示した図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜Ｘ線分析装置の構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従うＸ線分析装置の一例であるＥＰＭＡの全体構成図である。なお、本開示によるＸ線分析装置は、試料に電子線を照射するＥＰＭＡに限定されるものではなく、試料にＸ線を照射してＷＤＳにより特性Ｘ線を分光する蛍光Ｘ線分析装置であってもよい。

図１を参照して、ＥＰＭＡ１００は、電子銃１と、偏向コイル２と、対物レンズ３と、試料ステージ４と、試料ステージ駆動部５と、複数の分光器６ａ，６ｂを備える。また、ＥＰＭＡ１００は、制御部１０と、データ処理部１１と、偏向コイル制御部１２と、操作部１３と、表示部１４とをさらに備える。電子銃１、偏向コイル２、対物レンズ３、試料ステージ４、及び分光器６ａ，６ｂは、図示しない計測室内に設けられ、Ｘ線の計測中は、計測室内は排気されて真空状態とされる。

電子銃１は、試料ステージ４上の試料Ｓに照射される電子線Ｅを発生する励起源であり、収束レンズ（図示せず）を制御することによって電子線Ｅのビーム電流を調整することができる。偏向コイル２は、偏向コイル制御部１２から供給される駆動電流により磁場を形成する。偏向コイル２により形成される磁場によって、電子線Ｅを偏向させることができる。

対物レンズ３は、偏向コイル２と試料ステージ４上に載置される試料Ｓとの間に設けられ、偏向コイル２を通過した電子線Ｅを微小径に絞る。電子銃１、偏向コイル２、及び対物レンズ３は、試料へ向けて電子線を照射する照射装置を構成する。試料ステージ４は、試料Ｓを載置するためのステージであり、試料ステージ駆動部５により水平面内で移動可能に構成される。

試料ステージ駆動部５による試料ステージ４の駆動、及び／又は偏向コイル制御部１２による偏向コイル２の駆動により、試料Ｓ上における電子線Ｅの照射位置を２次元的に走査することができる。走査範囲が比較的狭いときは、偏向コイル２による走査が行なわれ、走査範囲が比較的広いときは、試料ステージ４の移動による走査が行なわれる。

分光器６ａ，６ｂは、電子線Ｅが照射された試料Ｓから放出される特性Ｘ線を検出するための機器である。この例では、２つの分光器６ａ，６ｂが示されているが、分光器の数は、これに限定されるものではなく、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。各分光器の構成は、分光結晶を除いて同じであり、以下では、各分光器を単に「分光器６」と称する場合がある。

分光器６ａは、分光結晶６１ａと、検出器６３ａと、スリット６４ａとを含んで構成される。試料Ｓ上の電子線Ｅの照射位置と分光結晶６１ａと検出器６３ａとは、図示しないローランド円上に位置している。図示しない駆動機構によって、分光結晶６１ａは、直線６２ａ上を移動しつつ傾斜され、検出器６３ａは、分光結晶６１ａに対する特性Ｘ線の入射角と回折Ｘ線の出射角とがブラッグの回折条件を満たすように、分光結晶６１ａの移動に応じて図示のように回動する。これにより、試料Ｓから放出される特性Ｘ線の波長スキャンを行なうことができる。

分光器６ｂは、分光結晶６１ｂと、検出器６３ｂと、スリット６４ｂとを含んで構成される。分光器６ｂの構成は、分光結晶を除いて分光器６ａと同様であるので、説明を繰り返さない。なお、各分光器の構成は、上記のような構成に限られるものではなく、公知の各種の構成を採用することができる。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory））２２と、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）とを含んで構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御部１０の処理手順が記されたプログラムである。ＲＯＭには、各種演算に用いられる各種テーブル（マップ）も格納されている。制御部１０は、これらのプログラム及びテーブルに従って、ＥＰＭＡ１００における各種処理を実行する。処理については、ソフトウェアによるものに限られず、専用のハードウェア（電子回路）で実行することも可能である。

データ処理部１１も、ＣＰＵと、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）と、各種信号を入出力するための入出力バッファとを含んで構成される（いずれも図示せず）。データ処理部１１は、分析対象のＸ線スペクトルを作成し、これに基づく定性分析を行なう。さらに、データ処理部１１は、測定対象の元素を含む標準試料及び未知試料について、当該元素に対応する特性Ｘ線のピークサーチを行ない、これに基づく定量分析を行なう。なお、データ処理部１１は、制御部１０と一体的に構成してもよい。

偏向コイル制御部１２は、制御部１０からの指示に従って、偏向コイル２へ供給される駆動電流を制御する。予め定められた駆動電流パターン（大きさ及び変更速度）に従って駆動電流を制御することにより、試料Ｓ上において電子線Ｅの照射位置を所望の走査速度で走査することができる。

操作部１３は、ＥＰＭＡ１００に対して分析者が各種指示を与えるための入力機器であり、たとえばマウスやキーボード等によって構成される。表示部１４は、分析者に対して各種情報を提供するための出力機器であり、たとえば、分析者が操作可能なタッチパネルを備えるディスプレイによって構成される。なお、このタッチパネルを操作部１３としてもよい。

＜定量分析方法＞
定量分析では、試料中における目的の元素（以下「対象元素」と称する。）の濃度が測定される。定量分析においては、対象元素の濃度を測定するため、対象元素の濃度が既知である標準試料を用いて、対象元素に対応する特性Ｘ線のピーク位置における強度（以下「ピーク強度」と称する。）を計測した後、対象元素の濃度が未知である試料について、同じ測定条件下でピーク強度を計測し、それらの強度比によって試料中の対象元素の濃度が測定される。

そこで、標準試料及び未知試料の各々について、対象元素に対応する特性Ｘ線のピーク位置を正確に求めることにより、定量分析の精度を高めることができる。波長分散型の分光器を備えるＸ線分析装置では、対象元素に応じて想定されるピーク位置の近傍で分光波長をスキャンし、その結果得られるプロファイルからピーク位置を正確に特定する「ピークサーチ」が行なわれる。

図２は、測定される特性Ｘ線のプロファイルの一例を示した図である。なお、ここで示されるプロファイルは、参考例として、従来手法により得られるものである。図２において、横軸は、検出される特性Ｘ線の波長（分光波長）を示し、縦軸は、検出される特性Ｘ線の信号強度（ｃｐｓ）を示す。

図２を参照して、プロファイルは、定性的には、略正規分布の形状を有する。曲線上の黒点は計測点を示す。すなわち、ピークサーチでは、検出される特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、図示のようなプロファイルを取得するスキャン処理が行なわれる。

この参考例では、過去データ等から予想されるプロファイルの半値幅の数倍程度（たとえば３〜４倍）にスキャン範囲を設定し、そのスキャン範囲を４０点程度に刻んで各点を０．７５秒ずつ計測し、トータルで３０秒程度のスキャン処理を行なったときのものである（以下では、この計測条件を「典型条件」と称する。）。

しかしながら、プロファイルを形成する各計測点での計測値（強度）は、統計的変動（誤差）を含んでおり、この統計的変動により、ピークサーチにおいて得られるプロファイルの形状が変化する場合がある。プロファイルの形状が変化すると、ピーク位置を誤判定する可能性があり、真のピーク位置からずれた分光波長において計測が行なわれると、計測される強度に誤差が生じ、濃度の測定結果に誤差が出る。

図３は、図２に示したプロファイルのピーク位置近傍における信号強度を詳細に示した図である。図３を参照して、ここでは、ピーク位置及びその前後２点の計５点についての信号強度が拡大して示されている。

統計学的には、強度（検出器による特性Ｘ線のカウント値）の誤差は、σ＝√Ｎで示される。この例では、ピーク位置の強度が略１００００カウントであるところ、強度が１００００カウントの測定値は、１σの標準偏差で１００カウントの誤差を含んでおり、１％程度の強度のばらつきが存在する。したがって、本来のピークより強度が１％程度低い波長位置でもピーク位置と判定される可能性がある。

図示の例では、中央の点がピーク位置となっているが、真のピーク位置は、左側２点のいずれか或いはその近傍に存在する可能性もあり、このピーク位置の誤差が定量分析の誤差要因となり得る。

このような統計的変動による誤差を低減するためには、各計測点での計測時間を大きくする（カウント値を大きくする）ことが有効である。しかしながら、仮に、上記の統計的変動による誤差を半減させるには、各計測点での計測時間を４倍にする必要があり、このままではピークサーチに要する時間が大幅に増加してしまう。計測時間を伸ばした分だけスキャン範囲を狭めることも考えられるけれども、スキャン範囲にピークが収まらずにピークサーチが失敗する可能性もある。

そこで、本実施の形態に従うＥＰＭＡ１００では、ピークサーチにおいて行なわれる波長スキャンが「粗動スキャン」と「微動スキャン」との２段階で行なわれる。粗動スキャンは、短時間で大まかなピーク位置（仮ピーク位置）を特定することを目的とする。微動スキャンは、粗動スキャンに続いて実行され、粗動スキャンで得られた仮ピーク位置に基づいて、スキャン範囲を狭めて精度の高いピーク位置を特定することを目的とする。これにより、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現する。

図４は、微動スキャンのスキャン範囲を示す図である。図４を参照して、微動スキャンに先立って行なわれる粗動スキャンでは、たとえば、上述の典型条件と同程度のスキャン範囲（たとえば推定されるプロファイルの半値幅の数倍程度）が設定される。そして、粗動スキャンにより得られるプロファイルから仮ピーク位置（分光波長λｃ）が特定され、粗動スキャンに続いて行なわれる微動スキャンでは、この仮ピーク位置を含む、粗動スキャンよりも狭いスキャン範囲において、精度の高いピークサーチが行なわれる。

図５は、粗動スキャンの測定条件（粗動条件）、及び微動スキャンの測定条件（微動条件）の一例を示した図である。図５を参照して、粗動スキャンでは、たとえば、上記の典型条件と同様にスキャン範囲が４０点に刻まれる。そして、各計測点で０．２５秒ずつ計測が行なわれ、トータルで１０秒のスキャン処理が行なわれる。

一方、粗動スキャンに続いて行なわれる微動スキャンでは、たとえば、粗動スキャンで特定された仮ピーク位置を中央とする５つの計測点において、各計測点で３．０秒ずつ計測が行なわれ、トータルで１５秒のスキャン処理が行なわれる。

したがって、この例では、粗動スキャンと微動スキャンとを合わせた処理時間は、トータルで２５秒となる。なお、参考例として示した典型条件では、スキャン範囲が４０点に刻まれ、各点で０．７５秒ずつ計測が行なわれるため、トータルで３０秒の処理時間となる。このように、本実施の形態に従うＥＰＭＡ１００では、典型条件と同等の処理時間で、粗動スキャン及び微動スキャンの２段階のスキャン処理が実行される。そして、微動スキャンでは、各計測点につき３秒ずつ計測するので、各計測点につき０．７５秒ずつ計測する典型条件で計測が行なわれる場合に比べて、統計的変動による誤差を半減させることができる。

図６は、ピーク位置近傍における信号強度を示した図である。図６を参照して、丸印は、粗動スキャンでの各計測値を示し、三角印は、微動スキャンでの各計測値を示す。粗動スキャンでは、各計測点での計測時間が短いために計測値のばらつきが大きいけれども、大まかなピークプロファイルは得られている。この例では、粗動スキャンにより得られるプロファイルのピーク位置は波長λｃとなっている。

一方、微動スキャンでは、各計測点での計測時間が長いために計測値のばらつきが小さく、この例では、微動スキャンにより得られるプロファイルのピーク位置は、波長λｃよりも一計測間隔分だけ短い波長となっている。微動スキャンにより得られたプロファイルは、上に凸のきれいなプロファイルとなっており、ピーク位置を精度良く特定することができる。

図７は、この実施の形態に従うＥＰＭＡ１００を用いた定量分析の手順の一例を示すフローチャートである。図７を参照して、まず、組成が既知である標準試料の組成条件（標準試料中における対象元素の重量パーセント等）が入力される（ステップＳ１０）。この組成条件は、利用者が操作部１３から入力してもよいし、事前の評価試験等の結果に基づいて予めメモリに記憶しておいてもよい。

次いで、データ処理部１１は、組成条件が入力された標準試料について、対象元素に対応する特性Ｘ線を計測する標準試料計測処理を実行する（ステップＳ２０）。ここで実行される計測処理の詳細については、後ほど詳しく説明する。

ステップＳ２０の標準試料計測処理では、標準試料について、対象元素に対応する特性Ｘ線のピーク強度が計測される。そして、データ処理部１１は、計測された特性Ｘ線の強度を、ステップＳ１０において入力された組成条件を考慮して補正することにより、対象元素についての標準感度を算出する（ステップＳ３０）。

次いで、データ処理部１１は、対象元素を含む未知試料（以下「対象試料」と称する。）について、対象元素に対応する特性Ｘ線を計測する対象試料計測処理を実行する（ステップＳ４０）。ここで実行される計測処理の手順は、ステップＳ２０の標準試料計測処理と同じであり、後ほど詳しく説明する。

ステップＳ４０の対象試料計測処理では、対象試料について、対象元素に対応する特性Ｘ線のピーク強度が計測される。次いで、データ処理部１１は、ステップＳ４０において算出される対象試料についてのピーク強度と、ステップＳ２０において算出される標準試料についてのピーク強度との比（強度比）を算出する（ステップＳ５０）。そして、データ処理部１１は、ステップＳ５０において算出された強度比から、対象試料における対象元素の濃度を算出する（ステップＳ６０）。

図８は、図７のステップＳ２０及びステップＳ４０において実行される計測処理の手順の一例を示すフローチャートである。図８を参照して、まず、試料上の分析位置が設定される（ステップＳ１１０）。次いで、照射装置（電子銃１、偏向コイル２、対物レンズ３）による電子線の照射条件が設定される（ステップＳ１２０）。ここで、図７のステップＳ２０の標準試料計測処理における照射条件と、ステップＳ４０の対象試料計測処理における照射条件とは、同じ条件に設定される。

次いで、対象元素が指定される（ステップＳ１３０）。対象元素の指定は、利用者が操作部１３から行なうことができ、複数指定することもできる。対象元素が指定されると、データ処理部１１は、指定された対象元素に対応する特性Ｘ線のピーク位置（波長）の範囲を設定するとともに、対象元素（対象元素に対応する特性Ｘ線の波長）に適した分光結晶を設定する（ステップＳ１４０）。なお、元素と特性Ｘ線のピーク位置（波長）の範囲との関係、及び、元素（元素に対応する特性Ｘ線の波長）と分光結晶との関係は、予め特定されてメモリに記憶されている。

そして、上記の各種設定が完了すると、データ処理部１１は、ピークサーチ処理を実行する（ステップＳ１５０）。

図９は、図８のステップＳ１５０において実行されるピークサーチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。図９を参照して、データ処理部１１は、粗動スキャンの範囲を設定する（ステップＳ２１０）。この範囲は、たとえば、過去データ等から予想されるプロファイルの半値幅の数倍程度に設定することができる。

次いで、データ処理部１１は、粗動スキャンの計測位置及び計測条件を決定する（ステップＳ２２０）。この例では、図５に示した粗動条件に従って、ステップＳ２１０において設定されたスキャン範囲を４０点で刻むように計測位置（分光波長）が決定され、各計測点での計測時間が０．２５秒に設定される。そして、データ処理部１１は、設定された計測位置及び計測条件に従って粗動スキャン処理を実行する（ステップＳ２３０）。

粗動スキャン処理が実行されると、データ処理部１１は、粗動スキャンによって得られたプロファイルから、仮のピーク位置を検出する（ステップＳ２４０）。具体的には、データ処理部１１は、計測された４０点の計測位置（波長）において強度が最大の位置（波長）を仮のピーク位置として検出する。

仮のピーク位置が検出されると、データ処理部１１は、微動スキャンの計測位置及び計測条件を決定する（ステップＳ２５０）。この例では、図５に示した微動条件に従って、ステップＳ２４０において検出された仮ピーク位置を中央とする前後５点が計測位置として決定され、各計測点での計測時間が３．０秒に設定される。そして、データ処理部１１は、決定された計測位置及び計測条件に従って微動スキャン処理を実行する（ステップＳ２６０）。

微動スキャン処理が実行されると、データ処理部１１は、微動スキャンによって得られたピーク近傍のプロファイルから、ピーク位置を検出する（ステップＳ２７０）。具体的には、データ処理部１１は、計測された５点の計測位置（波長）において強度が最大の位置（波長）をピーク位置として検出する。

なお、上記では、標準試料の測定（図７のステップＳ２０）及び対象試料の測定（ステップＳ４０）の各々においてピークサーチ処理を実行するものとしたが、標準試料の測定において特定されたピーク位置を対象試料の測定に用いてもよい。但し、標準試料の測定と対象試料の測定とで、分光器の機械的動作（ゴニオメータの動作）の再現性に依存した波長のシフトや、元素の化学結合状態に依存した波長のシフト等も起こり得ることから、上記のように、標準試料の測定及び対象試料の測定の各々においてピークサーチを実行するのが望ましい。

このように、この実施の形態においては、ピークサーチの際のスキャン処理が、粗動スキャンと微動スキャンの２段階で行なわれる。粗動スキャンでは、各計測点における計測時間が短いので、精度は低いけれども処理時間は短い。粗動スキャンに続く微動スキャンでは、各計測点における計測時間が粗動スキャンよりも長いけれども、粗動スキャンに基づく仮ピーク位置をもとにスキャン範囲を絞っているので、ピークを外すことなく短時間で高精度の計測が可能である。したがって、この実施の形態によれば、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現することが可能となる。

［変形例］
上記の実施の形態では、微動スキャンにおいて計測される５点の計測位置（波長）において強度が最大の位置（波長）をピーク位置として検出するものとしたが、より高精度にピーク位置を検出するために、微動スキャンの計測結果をスムージング処理してピーク位置を推定してもよい。

図１０は、ピーク位置近傍における信号強度を示した図である。図１０を参照して、丸印は、微動スキャンでの各計測点における計測値を示す。曲線Ｌは、微動スキャンの計測結果を曲線（たとえば二次関数）近似したものである。そして、曲線Ｌが極大をとる位置（波長）をピーク位置として検出してもよい。これにより、ピーク位置をより高精度に検出することができる。

図１１は、変形例におけるピークサーチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、図９に示したフローチャートに対応するものである。図１１を参照して、ステップＳ３１０〜Ｓ３６０，Ｓ３８０の処理は、それぞれ図９のステップＳ２１０〜Ｓ２７０の処理と同じである。

この変形例では、ステップＳ３６０において微動スキャン処理が実行されると、データ処理部１１は、微動スキャンによって得られたプロファイル（計測点５点）を平滑化するスムージング処理を実行する（ステップＳ３７０）。具体的には、データ処理部１１は、微動スキャンにおいて計測された５点について曲線近似（たとえば二次関数で近似）を行ない、平滑化されたプロファイルを作成する。

そして、ステップＳ３８０では、ステップＳ３７０において得られる、平滑化されたプロファイルから、ピーク位置が検出される。

この変形例によれば、微動スキャンにより得られたプロファイルを平滑化することにより、ピーク位置をより高精度に検出することができる。

また、上記の実施の形態では、粗動スキャンにおいて、典型条件に対して各計測点における計測時間を短くすることにより粗動スキャンの処理時間を短縮するものとしたが、その他の変形例として、粗動スキャンの計測点数を減らすことによって粗動スキャンの処理時間の短縮を図ってもよい。

図１２は、粗動条件及び微動条件のその他の例を示した図である。この図１２は、図５に対応するものである。図１２を参照して、粗動スキャンでは、典型条件と同程度のスキャン範囲（プロファイルの半値幅の数倍程度）が設定され、スキャン範囲が２０点（典型条件の半分）に刻まれる。そして、各計測点では、典型条件と同様に０．７５秒ずつ計測が行なわれ、トータルで１５秒のスキャン処理が行なわれる。

一方、微動スキャンでは、たとえば、粗動スキャンで特定された仮ピーク位置を中央とする前後３点と、それら３点のうちの隣接する２点の各中間点とから成る５点が測定位置に設定される。そして、各計測点で３秒ずつ計測が行なわれ、トータルで１５秒のスキャン処理が行なわれる。この微動条件は、図５に示した微動条件と同じである。

この例でも、粗動スキャンと微動スキャンとを合わせた処理時間は、トータルで３０秒となる。したがって、この変形例によっても、典型条件と同等の処理時間で、粗動スキャン及び微動スキャンの２段階のスキャン処理が実行される。そして、微動スキャンでは、各計測点につき３秒ずつ計測するので、典型条件で計測が行なわれる場合に比べて、統計的変動による誤差を半減させることができる。

なお、上記の例では、粗動スキャンにおける各計測点の計測時間は、典型条件と同じとしたが（０．７５秒）、各計測点の計測時間も短くすることにより、処理時間をさらに短縮することも可能である。

［態様］
上述した複数の例示的な実施の形態及びその変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係るＸ線分析装置は、波長分散型の分光器と、分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ処理を実行するように構成された処理装置とを備える。ピークサーチ処理は、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、スペクトルのプロファイルを取得するスキャン処理を含む。スキャン処理は、第１スキャン処理（粗動スキャン）と、第２スキャン処理（微動スキャン）とを含む。第１スキャン処理は、第１波長範囲についてのプロファイルを取得する。第２スキャン処理は、第１スキャン処理により取得されたプロファイルのピーク位置を含む、第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についてのプロファイルを取得する。第１スキャン処理における所定時間である第１所定時間は、第２スキャン処理における所定時間である第２所定時間よりも短い。

第１項に記載のＸ線分析装置においては、スキャン処理が上記のような２段階で行なわれる。第１スキャン処理（粗動スキャン）は、各計測点における計測時間が短いので、精度は低いけれども処理時間は短い。第１スキャン処理（粗動スキャン）に続く第２スキャン処理（微動スキャン）は、各計測点における計測時間が第１スキャン処理よりも長いけれども、第２波長範囲にスキャン範囲を絞っているので、ピークを外すことなく短時間で高精度の計測が可能である。したがって、このＸ線分析装置によれば、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現することが可能となる。

（第２項）第１項に記載のＸ線分析装置において、処理装置は、さらに、第２スキャン処理（微動スキャン）により取得されたプロファイルを平滑化するスムージング処理を実行するように構成されてもよい。

第２項に記載のＸ線分析装置によれば、第２スキャン処理により取得されたプロファイルを平滑化することにより、ピーク位置をより高精度に検出することができる。

（第３項）第１項又は第２項に記載のＸ線分析装置において、第１スキャン処理（粗動スキャン）における所定間隔である第１所定間隔は、第２スキャン処理（微動スキャン）における所定間隔である第２所定間隔よりも大きくてもよい。

第３項に記載のＸ線分析装置によれば、第１スキャン処理に要する処理時間をさらに短縮することができる。

（第４項）第１項から第３項のいずれか１項に記載のＸ線分析装置において、処理装置は、第２スキャン処理（微動スキャン）により取得されたプロファイルのピーク位置における特性Ｘ線の強度を用いて定量分析を実行してもよい。

第４項に記載のＸ線分析装置によれば、ピーク位置を高精度に検出することができるので、定量分析の精度が向上する。

（第５項）第１項から第４項のいずれか１項に記載のＸ線分析装置において、Ｘ線分析装置は、試料へ向けて電子線を照射するように構成された照射装置をさらに備えてもよい。

第５項に記載のＸ線分析装置によれば、ＥＰＭＡにおいて、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現することが可能となる。

（第６項）また、一態様に係るピークサーチ方法は、波長分散型の分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ方法であって、第１のステップと、第２のステップとを含む。第１ステップでは、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら第１所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、第１波長範囲についてのスペクトルのプロファイルが取得される。第２ステップでは、特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように分光器を作動させながら第２所定時間ずつ特性Ｘ線を計測することにより、第１ステップにおいて取得されたプロファイルのピーク位置を含む、第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についてのスペクトルのプロファイルが取得される。第１ステップにおける第１所定時間は、第２ステップにおける第２所定時間よりも短い。

第６項に記載のピークサーチ方法によれば、処理時間を増加させることなく精度の高いピークサーチを実現することが可能となる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電子銃、２ 偏向コイル、３ 対物レンズ、４ 試料ステージ、５ 試料ステージ駆動部、６ａ，６ｂ 分光器、１０ 制御部、１１ データ処理部、１２ 偏向コイル制御部、１３ 操作部、１４ 表示部、２０ ＣＰＵ、２２ メモリ、６１ａ，６１ｂ 分光結晶、６３ａ，６３ｂ 検出器、６４ａ，６４ｂ スリット、１００ ＥＰＭＡ、Ｓ 試料。

Claims (6)

1. 波長分散型の分光器と、
   前記分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ処理を実行するように構成された処理装置とを備え、
   前記ピークサーチ処理は、前記特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように前記分光器を作動させながら所定時間ずつ前記特性Ｘ線を計測することにより、前記スペクトルのプロファイルを取得するスキャン処理を含み、
   前記スキャン処理は、
   第１波長範囲についての前記プロファイルを取得する第１スキャン処理と、
   前記第１スキャン処理により取得された前記プロファイルのピーク位置を含む、前記第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についての前記プロファイルを取得する第２スキャン処理とを含み、
   前記第１スキャン処理における前記所定時間である第１所定時間は、前記第２スキャン処理における前記所定時間である第２所定時間よりも短い、Ｘ線分析装置。
2. 前記処理装置は、さらに、前記第２スキャン処理により取得された前記プロファイルを平滑化するスムージング処理を実行するように構成される、請求項１に記載のＸ線分析装置。
3. 前記第１スキャン処理における前記所定間隔である第１所定間隔は、前記第２スキャン処理における前記所定間隔である第２所定間隔よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載のＸ線分析装置。
4. 前記処理装置は、前記第２スキャン処理により取得された前記プロファイルのピーク位置における前記特性Ｘ線の強度を用いて、前記特性Ｘ線を発生する試料の定量分析を実行する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＸ線分析装置。
5. 試料へ向けて電子線を照射するように構成された照射装置をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線分析装置。
6. 波長分散型の分光器を用いて分光される特性Ｘ線のスペクトルのピーク位置を検出するピークサーチ方法であって、
   前記特性Ｘ線の波長が所定間隔刻みで変化するように前記分光器を作動させながら第１所定時間ずつ前記特性Ｘ線を計測することにより、第１波長範囲についての前記スペクトルのプロファイルを取得する第１ステップと、
   前記特性Ｘ線の波長が前記所定間隔刻みで変化するように前記分光器を作動させながら第２所定時間ずつ前記特性Ｘ線を計測することにより、前記第１ステップにおいて取得された前記プロファイルのピーク位置を含む、前記第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲についての前記プロファイルを取得する第２ステップとを含み、
   前記第１所定時間は、前記第２所定時間よりも短い、ピークサーチ方法。
   

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