JP3333940B2 - Ｘ線を使用して層の厚みを測定する装置の較正装置および較正方法 - Google Patents
Ｘ線を使用して層の厚みを測定する装置の較正装置および較正方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 Ｘ線を使用して物質の厚みすなわち被覆の厚みをゲー
ジ測定するシステムは、多くの文献、特にジニュー（Gi
gnoux）とムレイ（Murray）の米国特許第4574387号に詳
細に発表されている。さらに精度を上げるには、厚みを
検出器出力と関係づける一つの曲線すなわち関数を得る
ために、異なるゲージ厚みを持つ多数の標準器又はこれ
らの組み合わせをビーム中に配置する、曲線あわせとし
ての周知の作業を、これらのゲージを用いてしばしば実
施する必要がある。ビーム中の標準器の各組み合わせに
対して、ゲージの演算手段が、標準器の合計が示す厚み
と、ゲージ検知器から得られる読み取り値とを記憶す
る。次に、厚みの関数として検知器出力が示す全ての点
にわたって、曲線を当てはめる。この「曲線あわせ」と
呼ばれる作業は、面倒でしかもコストがかかるうえに、
別々に使用する10個又は12個にも及ぶ標準器をふくむ標
準マガジンが必要である。再度完全な較正を行う必要が
生ずるのは、調整の目的でＸ線管に供給した高電圧に比
例する電圧をフィードバックするために、分圧器として
使用した高電圧抵抗器のような構成要素の公差が原因
で、Ｘ線管に供給される高電圧が変動することに主たる
原因がある。これらの高電圧抵抗器には、製造に起因す
る公差と、電圧および温度に関する係数とが存在する。
ジ測定するシステムは、多くの文献、特にジニュー（Gi
gnoux）とムレイ（Murray）の米国特許第4574387号に詳
細に発表されている。さらに精度を上げるには、厚みを
検出器出力と関係づける一つの曲線すなわち関数を得る
ために、異なるゲージ厚みを持つ多数の標準器又はこれ
らの組み合わせをビーム中に配置する、曲線あわせとし
ての周知の作業を、これらのゲージを用いてしばしば実
施する必要がある。ビーム中の標準器の各組み合わせに
対して、ゲージの演算手段が、標準器の合計が示す厚み
と、ゲージ検知器から得られる読み取り値とを記憶す
る。次に、厚みの関数として検知器出力が示す全ての点
にわたって、曲線を当てはめる。この「曲線あわせ」と
呼ばれる作業は、面倒でしかもコストがかかるうえに、
別々に使用する10個又は12個にも及ぶ標準器をふくむ標
準マガジンが必要である。再度完全な較正を行う必要が
生ずるのは、調整の目的でＸ線管に供給した高電圧に比
例する電圧をフィードバックするために、分圧器として
使用した高電圧抵抗器のような構成要素の公差が原因
で、Ｘ線管に供給される高電圧が変動することに主たる
原因がある。これらの高電圧抵抗器には、製造に起因す
る公差と、電圧および温度に関する係数とが存在する。
その結果、正確ではあるが極めて高いコストのかかる
高電圧計を用いて、Ｘ線管にかかる電圧を直接測定しな
いことには、Ｘ線管にかかる高電圧の正確な値は、決し
て求まらない。しかし、Ｘ線によるゲージ測定システム
では、Ｘ線管にかかる高電圧変動が、厚み測定の際の精
度損失となって現れる。
高電圧計を用いて、Ｘ線管にかかる電圧を直接測定しな
いことには、Ｘ線管にかかる高電圧の正確な値は、決し
て求まらない。しかし、Ｘ線によるゲージ測定システム
では、Ｘ線管にかかる高電圧変動が、厚み測定の際の精
度損失となって現れる。
再度完全な較正を行う必要は絶対的であって、ゲージ
のＸ線源が故障して取り替えを要するときは、特にそう
である。
のＸ線源が故障して取り替えを要するときは、特にそう
である。
本発明は、完全に較正することを必要とせずに、Ｘ線
管に供給される高電圧を、元の完全な較正のときに供給
されたものと同じ値に復元することで、物質層の厚みを
測定するＸ線によるゲージ測定システムの測定精度を元
どおりに復帰する手段を提供せんとするものである。本
方法を実施するには、２個のサンプルと、Ｘ線管にかか
る高電圧を自動的に制御する手段とが必要である。また
本発明は、必要とする標準器の数を１個又は２個に制限
しても、公知のゲージで得られたのと同じ精度を達成可
能にしようとするものである。
管に供給される高電圧を、元の完全な較正のときに供給
されたものと同じ値に復元することで、物質層の厚みを
測定するＸ線によるゲージ測定システムの測定精度を元
どおりに復帰する手段を提供せんとするものである。本
方法を実施するには、２個のサンプルと、Ｘ線管にかか
る高電圧を自動的に制御する手段とが必要である。また
本発明は、必要とする標準器の数を１個又は２個に制限
しても、公知のゲージで得られたのと同じ精度を達成可
能にしようとするものである。
本発明によれば、層の厚みを測定する装置の較正装置
が提供され、この層の厚みを測定する装置は、厚みを測
定する層に向けて配置されて予め決められたエネルギー
のＸ線を発生するＸ線発生器と、測定する層の厚みの関
数の出力の形になった放射線を受けるように配置した放
射線検知器とから構成され、前記較正装置の特徴は、 ｉ）層が存在しないとき、 ii）第一の予め決まった厚みのサンプル層をつけたと
き、 iii）第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたと
き、および IV）無限厚みのサンプルと同じ効果を発揮する厚みをも
つサンプルをつけたときに、 検知器から得られる出力信号に応じて層からの放射線強
度を測定するための演算手段を有することにある。
が提供され、この層の厚みを測定する装置は、厚みを測
定する層に向けて配置されて予め決められたエネルギー
のＸ線を発生するＸ線発生器と、測定する層の厚みの関
数の出力の形になった放射線を受けるように配置した放
射線検知器とから構成され、前記較正装置の特徴は、 ｉ）層が存在しないとき、 ii）第一の予め決まった厚みのサンプル層をつけたと
き、 iii）第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたと
き、および IV）無限厚みのサンプルと同じ効果を発揮する厚みをも
つサンプルをつけたときに、 検知器から得られる出力信号に応じて層からの放射線強
度を測定するための演算手段を有することにある。
本発明の一実施例では、Ｘ線発生器と放射線検知器と
が層の両側に配置され、その場合の較正比は、第一の予
め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力か
ら、放射線検知器のバックグラウンド出力値を差し引い
たものを分子にもち、また第二の予め決まった厚みのサ
ンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器の
バックグラウンド出力値を差し引いたものを分母にもつ
関数である。
が層の両側に配置され、その場合の較正比は、第一の予
め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力か
ら、放射線検知器のバックグラウンド出力値を差し引い
たものを分子にもち、また第二の予め決まった厚みのサ
ンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器の
バックグラウンド出力値を差し引いたものを分母にもつ
関数である。
本発明の他の実施例では、Ｘ線発生器と検知器手段と
が厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、また蛍光
を発する能力のある別の物質のシートが、層の他の側に
配置される。この場合の較正比は、第一の予め決まった
厚みのサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線
検知器のバックグラウンド出力値を差し引いたものを分
子にもち、また第二の予め決まった厚みのサンプルをつ
けたときの検出器出力から、放射線検知器のバックグラ
ウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数である。
が厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、また蛍光
を発する能力のある別の物質のシートが、層の他の側に
配置される。この場合の較正比は、第一の予め決まった
厚みのサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線
検知器のバックグラウンド出力値を差し引いたものを分
子にもち、また第二の予め決まった厚みのサンプルをつ
けたときの検出器出力から、放射線検知器のバックグラ
ウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数である。
本発明のさらに他の実施例では、Ｘ線発生器と検知器
手段とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、ま
た後方散乱する能力のある別の物資のシートが、層の他
の側に配置される。この場合の較正比は、第一の予め決
まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力から、
放射線検知器のバックグラウンド出力値を差し引いたも
のを分子にもち、また第二の予め決まった厚みのサンプ
ルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器のバッ
クグラウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数で
ある。
手段とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、ま
た後方散乱する能力のある別の物資のシートが、層の他
の側に配置される。この場合の較正比は、第一の予め決
まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力から、
放射線検知器のバックグラウンド出力値を差し引いたも
のを分子にもち、また第二の予め決まった厚みのサンプ
ルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器のバッ
クグラウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数で
ある。
本発明のさらなる実施例では、Ｘ線発生器と放射線検
知器とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、そ
の層の物質は蛍光を発する能力がある。この場合の較正
比は、サンプルが存在しないときの検知器出力から、第
二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの値を差
し引いたものを分子にもち、またサンプルの存在しない
ときの検知器出力から、無限厚みのサンプルについての
放射線検知器の出力を差し引いたものを分母にもつ関数
である。
知器とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、そ
の層の物質は蛍光を発する能力がある。この場合の較正
比は、サンプルが存在しないときの検知器出力から、第
二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの値を差
し引いたものを分子にもち、またサンプルの存在しない
ときの検知器出力から、無限厚みのサンプルについての
放射線検知器の出力を差し引いたものを分母にもつ関数
である。
本発明の他の実施例では、Ｘ線発生器と放射線検知器
とが、厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、その
層の物質は蛍光を発する能力がある。この場合の較正比
は、第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの
検知器出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力
を差し引いたものを分子にもち、また無限厚みのサンプ
ルについての検知器出力から、放射線検知器のバックグ
ラウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数であ
る。
とが、厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、その
層の物質は蛍光を発する能力がある。この場合の較正比
は、第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの
検知器出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力
を差し引いたものを分子にもち、また無限厚みのサンプ
ルについての検知器出力から、放射線検知器のバックグ
ラウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数であ
る。
本発明のさらに他の実施例では、Ｘ線発生器と放射線
検知器とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、
その層の物質は後方散乱する能力がある。この場合の較
正比は、サンプルの存在しないときの検知器出力から、
第二の予め決まった厚みのサンプル値を差し引いたもの
を分子にもち、またサンプルの存在しないときの検知器
出力から、無限厚みのサンプルについての放射線検知器
の出力を差し引いたものを分母にもつ関数である。
検知器とが厚みを測定する層に対し同じ側に配置され、
その層の物質は後方散乱する能力がある。この場合の較
正比は、サンプルの存在しないときの検知器出力から、
第二の予め決まった厚みのサンプル値を差し引いたもの
を分子にもち、またサンプルの存在しないときの検知器
出力から、無限厚みのサンプルについての放射線検知器
の出力を差し引いたものを分母にもつ関数である。
本発明のさらなる実施例では、第一の予め決まった厚
みのサンプルにつき、その厚みを零に等しいとすること
ができる。
みのサンプルにつき、その厚みを零に等しいとすること
ができる。
本発明はまた、層の厚みを測定する装置を較正する方
法をも提供する。この方法は、次のステップを有する。
すなわち、 ｉ）予め決まったエネルギをもつＸ線ビームを、厚みを
測定すべき層に向け、 ii）層の厚みの関数の出力の形の信号として、層から発
生する放射線を検知し、 iii）放射されたビームの強度を、次の場合に数値とし
て測定し、 ａ）層が存在しないとき（I0）、 ｂ）第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたとき
（I1）、 ｃ）第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたとき
（I2）、 そして、 ｄ）無限厚みのサンプルと同じ値を発生する厚みを持
つサンプルをつけたとき（I3）、 そして、前記予め決まったサンプルの厚みを示すととも
に、Ｘ線ビームのエネルギーを変化させることで較正比
をある一定値に維持するところの、放射線強度の少なく
とも一部の測定値あるいは全測定値から、較正比を求め
るものである。
法をも提供する。この方法は、次のステップを有する。
すなわち、 ｉ）予め決まったエネルギをもつＸ線ビームを、厚みを
測定すべき層に向け、 ii）層の厚みの関数の出力の形の信号として、層から発
生する放射線を検知し、 iii）放射されたビームの強度を、次の場合に数値とし
て測定し、 ａ）層が存在しないとき（I0）、 ｂ）第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたとき
（I1）、 ｃ）第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたとき
（I2）、 そして、 ｄ）無限厚みのサンプルと同じ値を発生する厚みを持
つサンプルをつけたとき（I3）、 そして、前記予め決まったサンプルの厚みを示すととも
に、Ｘ線ビームのエネルギーを変化させることで較正比
をある一定値に維持するところの、放射線強度の少なく
とも一部の測定値あるいは全測定値から、較正比を求め
るものである。
本発明の方法は多くのやり方で実施することができる
が、その一つにおいては、Ｘ線発生器と放射線検知器と
を、層の両側に配置する。その場合の較正比は、第一の
予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力
から、放射線線検知器のバックグラウンド出力値を差し
引いたものを分子にもち、また第二の予め決まった厚み
のサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知
器のバックグラウンド出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V1−Vb/V2−Vb）。
が、その一つにおいては、Ｘ線発生器と放射線検知器と
を、層の両側に配置する。その場合の較正比は、第一の
予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力
から、放射線線検知器のバックグラウンド出力値を差し
引いたものを分子にもち、また第二の予め決まった厚み
のサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知
器のバックグラウンド出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V1−Vb/V2−Vb）。
本発明を実施するための他の方法においては、Ｘ線発
生器と検知器手段とを、厚みを測定する層に対し同じ側
に配置し、また蛍光を発する能力のある別の物質のシー
トを、層の他の側に配置する。この場合の較正比は、第
一の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器
出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力を差し
引いたものを分子にもち、また第二の予め決まった厚み
のサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知
器のバックグラウンド出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V1−Vb/V2−Vb）。
生器と検知器手段とを、厚みを測定する層に対し同じ側
に配置し、また蛍光を発する能力のある別の物質のシー
トを、層の他の側に配置する。この場合の較正比は、第
一の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器
出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力を差し
引いたものを分子にもち、また第二の予め決まった厚み
のサンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知
器のバックグラウンド出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V1−Vb/V2−Vb）。
本発明にもとづく他の方法では、Ｘ線発生器と検知器
手段とを、厚みを測定する層に対し同じ側に配置し、ま
た後方散乱が可能な物質のシートを層の他の側に配置す
る。このときの較正比は、第一の予め決まった厚みのサ
ンプルをつけたときの検知器出力から、放射線のバック
グラウンド出力値を差し引いたものを分子にもち、また
第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知
器出力から、放射線のバックグラウンド出力を差し引い
たものを分母にもつ関数である。
手段とを、厚みを測定する層に対し同じ側に配置し、ま
た後方散乱が可能な物質のシートを層の他の側に配置す
る。このときの較正比は、第一の予め決まった厚みのサ
ンプルをつけたときの検知器出力から、放射線のバック
グラウンド出力値を差し引いたものを分子にもち、また
第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知
器出力から、放射線のバックグラウンド出力を差し引い
たものを分母にもつ関数である。
本発明にもとづくさらに他の方法では、Ｘ線発生器と
放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し同じ側に配
置する。層の物質は、蛍光を発する能力がある。この場
合の較正比は、サンプルが存在しないときの検知器出力
から、第二の予め決まった厚みのサンプルについての値
を差し引いたものを分子にもち、またサンプルが存在し
ないときの検知器出力から、無限厚みのサンプルをつけ
たときの放射線検知器出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V0−V2/V0−V3）。
放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し同じ側に配
置する。層の物質は、蛍光を発する能力がある。この場
合の較正比は、サンプルが存在しないときの検知器出力
から、第二の予め決まった厚みのサンプルについての値
を差し引いたものを分子にもち、またサンプルが存在し
ないときの検知器出力から、無限厚みのサンプルをつけ
たときの放射線検知器出力を差し引いたものを分母にも
つ関数である（V0−V2/V0−V3）。
本発明を実施するためのさらなる方法によれば、Ｘ線
発生器と放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し同
じ側に配置する。その層の物質は、蛍光を発する能力が
ある。この場合の較正比は、第一の予め決まった厚みの
サンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器
のバックグラウンド出力を差し引いたものを分子にも
ち、また無限厚みのサンプルをつけたときの検知器出力
から、放射線検知器のバックグラウンド出力を差し引い
たものを分母にもつ関数である（V1−Vb/V3−Vb）。
発生器と放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し同
じ側に配置する。その層の物質は、蛍光を発する能力が
ある。この場合の較正比は、第一の予め決まった厚みの
サンプルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器
のバックグラウンド出力を差し引いたものを分子にも
ち、また無限厚みのサンプルをつけたときの検知器出力
から、放射線検知器のバックグラウンド出力を差し引い
たものを分母にもつ関数である（V1−Vb/V3−Vb）。
本発明を実施するためのさらなる方法においては、Ｘ
線発生器と放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し
同じ側に配置する。その層の物質は、後方散乱が可能で
ある。この場合の較正比は、サンプルの存在しないとき
の検知器出力から第二の予め決まった厚みのサンプル値
を差し引いたものを分子にもち、またサンプルの存在し
ないときの検知器出力から、無限厚みのサンプルをつけ
たときの放射線検知器の出力を差し引いたものを分母に
もつ関数である（V0−V2/V0−V3）。
線発生器と放射線検知器とを、厚みを測定する層に対し
同じ側に配置する。その層の物質は、後方散乱が可能で
ある。この場合の較正比は、サンプルの存在しないとき
の検知器出力から第二の予め決まった厚みのサンプル値
を差し引いたものを分子にもち、またサンプルの存在し
ないときの検知器出力から、無限厚みのサンプルをつけ
たときの放射線検知器の出力を差し引いたものを分母に
もつ関数である（V0−V2/V0−V3）。
本発明を実施するに際して、第一の予め決まったサン
プルの厚みを零とすることもできる。
プルの厚みを零とすることもできる。
次に、添付の図面を参照しつつ、実施例を用いて本発
明を説明する。
明を説明する。
図１は、第１実施例の装置部品の配置を示す概略図で
ある。
ある。
図２は、第２実施例を示す類似の概略図である。
図１に示すとおり、層の厚みは透過法で測定され、Ｘ
線源１が予め決定されたエネルギーの放射ビームを検知
器２に対して放射する。測定する物質層３を放射線源１
と検知器２との間に配置して、層を通過する前で強度I0
を示す放射ビームが層を通過して、強度Ｉで検知器に達
するものとする。本装置には２個の検定板５、６が付属
する。
線源１が予め決定されたエネルギーの放射ビームを検知
器２に対して放射する。測定する物質層３を放射線源１
と検知器２との間に配置して、層を通過する前で強度I0
を示す放射ビームが層を通過して、強度Ｉで検知器に達
するものとする。本装置には２個の検定板５、６が付属
する。
一次近似として、測定層３の厚みｘは次式によってＩ
およびI0と関係づけられる。
およびI0と関係づけられる。
ここに係数ｑは物質中を通過する放射線ビームの光子
の平均自由行程である。
の平均自由行程である。
放射線ビームの強度が変化すると、ＩおよびI0の値も
変化する。このような強度の変化は、ＩとI0について同
じ割合となる。Ｘ線管の電圧エネルギーＥが変化する
と、係数ｑの変化とI0の変化とによって曲線の形が変わ
る。係数ｑはＥに関して次のように変化し、 ｑ〜E3 もしＸ線管の真空中での電子流を一定とすると I0〜E2 となる。
変化する。このような強度の変化は、ＩとI0について同
じ割合となる。Ｘ線管の電圧エネルギーＥが変化する
と、係数ｑの変化とI0の変化とによって曲線の形が変わ
る。係数ｑはＥに関して次のように変化し、 ｑ〜E3 もしＸ線管の真空中での電子流を一定とすると I0〜E2 となる。
測定中は、ＩとI0の両者はＥの二乗で変化する。式
（２）を応用するに際して、Ｅが変化するとｑとＩも変
わるものと想像されるが、I0はＥが変化する前に測定し
たものなので、式中に使用されたI0の値が変わるとは考
えられない。
（２）を応用するに際して、Ｅが変化するとｑとＩも変
わるものと想像されるが、I0はＥが変化する前に測定し
たものなので、式中に使用されたI0の値が変わるとは考
えられない。
この式から、訂正を受けないＥ値の変化が、次の関係
式に従ってｘ値の変化となって現れる。
式に従ってｘ値の変化となって現れる。
dx/x＝ｎ・dE/E ここでｎは３〜13の範囲で変化する。
従ってｘが1000当たり１以上は変化しないようにする
ためには、Ｅが1000当たり1/3から1/13以上は変化しな
いようにすることが必要になる。しかし、これを達成す
ることは困難である。
ためには、Ｅが1000当たり1/3から1/13以上は変化しな
いようにすることが必要になる。しかし、これを達成す
ることは困難である。
一般的には電圧Ｅを一定値に保つために調節系を使用
する。最もありふれた例では、抵抗を利用した分圧器を
用いて電圧を分割し、高電圧を一定に保つため閉ループ
回路でこの電圧を使用する。ここで発生する主たる問題
の一つは、極めて高い電圧測定に使用する抵抗器が温度
変化に極めて鋭敏なことで、そのために電圧を一定に保
つだけでなく、許容範囲を越えてまで電圧を変えるよう
に大きく変化することである。この理由から既知のゲー
ジの中に標準マガジンを充分に準備して、ｘとＩに関す
る曲線、又は関数を、必要に応じてしばしば再決定出来
るようにする。
する。最もありふれた例では、抵抗を利用した分圧器を
用いて電圧を分割し、高電圧を一定に保つため閉ループ
回路でこの電圧を使用する。ここで発生する主たる問題
の一つは、極めて高い電圧測定に使用する抵抗器が温度
変化に極めて鋭敏なことで、そのために電圧を一定に保
つだけでなく、許容範囲を越えてまで電圧を変えるよう
に大きく変化することである。この理由から既知のゲー
ジの中に標準マガジンを充分に準備して、ｘとＩに関す
る曲線、又は関数を、必要に応じてしばしば再決定出来
るようにする。
ここで電圧が変動すると、ＩとI0にも相対的に等しい
変動を生ずることが明らかである。したがって電圧を一
定に保つには、係数ｑを一定に維持する必要があること
も明らかである。
変動を生ずることが明らかである。したがって電圧を一
定に保つには、係数ｑを一定に維持する必要があること
も明らかである。
このことは、ＩとI0との比を測定することで達成でき
る、すなわち標準サンプルによる一定厚みＸについての
透過比を測定することで達成できる。
る、すなわち標準サンプルによる一定厚みＸについての
透過比を測定することで達成できる。
このようにして、Ｘ線管に供給される高電圧の測定に
透過比を使用し、透過比が再び前の値となるまで、閉ル
ープ制御回路を使ってドリフト後の電圧を変化させる。
そのとき、新たな電圧の値は、測定前に発生した電圧に
等しくなる。
透過比を使用し、透過比が再び前の値となるまで、閉ル
ープ制御回路を使ってドリフト後の電圧を変化させる。
そのとき、新たな電圧の値は、測定前に発生した電圧に
等しくなる。
実際上は、電子素子についての制限によって、I0を測
定することは一般に不可能である。その時は、図１に示
すとおり、厚みがそれぞれX1とX2の二つのサンプル４、
５を使用する。エネルギーがドリフトしたのではないか
との疑いがある後での測定値にプライムを付けて示す
と、次の式が得られる。
定することは一般に不可能である。その時は、図１に示
すとおり、厚みがそれぞれX1とX2の二つのサンプル４、
５を使用する。エネルギーがドリフトしたのではないか
との疑いがある後での測定値にプライムを付けて示す
と、次の式が得られる。
ｑを変化させないためには、すなわちｑ＝ｑ′とする
ためには、Ｉの測定値の比が一定となることが必要かつ
十分である。
ためには、Ｉの測定値の比が一定となることが必要かつ
十分である。
I1/I2＝I1′/I2′ この比を較正比と称する。実際上は、較正比の値がド
リフトしたことが分かると、この較正比が元の値に戻る
までＥの値を変えることができる。このようにして、抵
抗分圧器を用いてＥを測定するよりもはるかに正確な手
法で、Ｅの値を一定に維持することができる。また、こ
の比が変化した方向から、Ｅが変化した方向を決定する
こともできる。
リフトしたことが分かると、この較正比が元の値に戻る
までＥの値を変えることができる。このようにして、抵
抗分圧器を用いてＥを測定するよりもはるかに正確な手
法で、Ｅの値を一定に維持することができる。また、こ
の比が変化した方向から、Ｅが変化した方向を決定する
こともできる。
もし放射線ビームの強度I0がＥ値の変動以外の理由で
変化するのなら、このビームの強度I0へ施す修正と、上
述の方法とを組み合わせることができる。
変化するのなら、このビームの強度I0へ施す修正と、上
述の方法とを組み合わせることができる。
零に相当する厚みに較正範囲が到達するような場合で
も、上述の方法はやはり効果的である。この場合は次の
ようになるので、式はいっそう簡単になる。すなわち、 x1＝０のときに、I1＝I0 たとえば図２に示すとおり、Ｘ線蛍光ゲージについて
も、著しくこれに類似した分析が可能になる。
も、上述の方法はやはり効果的である。この場合は次の
ようになるので、式はいっそう簡単になる。すなわち、 x1＝０のときに、I1＝I0 たとえば図２に示すとおり、Ｘ線蛍光ゲージについて
も、著しくこれに類似した分析が可能になる。
つまり、Ｘ線源11で発生した強度I0のＸ線ビームを、
基板14で支持した測定すべき物質層すなわち被覆13にあ
てる。そして強度Ｉの蛍光ビームを検知器12に集める。
図示の好ましい構成では、検知器に集まる蛍光放射線量
を最大にする目的で、ビームを囲む環状構造に検知器を
形成する。サンプル15、16は、同じ物質ではあるが厚み
の異なる二種類の層が基板上に形成されたものである。
基板14で支持した測定すべき物質層すなわち被覆13にあ
てる。そして強度Ｉの蛍光ビームを検知器12に集める。
図示の好ましい構成では、検知器に集まる蛍光放射線量
を最大にする目的で、ビームを囲む環状構造に検知器を
形成する。サンプル15、16は、同じ物質ではあるが厚み
の異なる二種類の層が基板上に形成されたものである。
ＩとI0との関係は、二つの異なる方法によって、層の
厚みｘに依存する。すなわち検知器が補集した蛍光ビー
ムが、基板から放射されたものか、あるいは測定すべき
層から放射されたものかによって変わるからである。
厚みｘに依存する。すなわち検知器が補集した蛍光ビー
ムが、基板から放射されたものか、あるいは測定すべき
層から放射されたものかによって変わるからである。
A.蛍光ビームが測定すべき層から放射されたものである
ときは、次の関係が成立する。
ときは、次の関係が成立する。
Ｉ＝Ｉ∽・（１−ｅ−μｘ） ここでＩ∽は層の厚みが極めて大きいとき（ｘ＝∽）に
得られる強度であり、またμは層の物質と当初のビーム
エネルギーとに関係する特性値である。Ｉ∽が線源強度
I0に比例することは明らかである。
得られる強度であり、またμは層の物質と当初のビーム
エネルギーとに関係する特性値である。Ｉ∽が線源強度
I0に比例することは明らかである。
B.蛍光ビームが基板から放射されたものであるときは、
次の関係式が成立する。
次の関係式が成立する。
Ｉ＝kI0e−μｘ ここでkI0は層が存在しないとき（ｘ＝０）の蛍光ビー
ムの強度である。
ムの強度である。
上述のＡとＢの両方の場合に、異なる厚みx1、x2から
得られる比I1/I2は、係数μの測定に使用できる。
得られる比I1/I2は、係数μの測定に使用できる。
透過ゲージに関して係数ｑの測定で行なったのと類似
した分析を、μと、Ｘ線源から放射された光子エネルギ
ーＥとの関係を示すために行なうことができる。
した分析を、μと、Ｘ線源から放射された光子エネルギ
ーＥとの関係を示すために行なうことができる。
図２の実施例は、Ｘ線の後方散乱を測定に使用するシ
ステムを例示したものである。この時の式は、上述のＡ
とＢに関する式と同じである。
ステムを例示したものである。この時の式は、上述のＡ
とＢに関する式と同じである。
実際には、測定用の放射線に曝されないときでも、全
ての検知器は、バックグラウンド放射線に対してIbで示
される信号を持っている。したがってＩ、I0、Ｉ、I1お
よびI2の全ての値は、バックグラウンド強度値Ibを差し
引いて修正されたものと推定される。
ての検知器は、バックグラウンド放射線に対してIbで示
される信号を持っている。したがってＩ、I0、Ｉ、I1お
よびI2の全ての値は、バックグラウンド強度値Ibを差し
引いて修正されたものと推定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴウエル、ローランド ミッチェル アメリカ合衆国 メリーランド州 20884 ゲイザースバーグ、ブレイラン コート 30 審査官 有家 秀郎 (56)参考文献 特開 昭58−62508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−85308（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 15/02
Claims (9)
- 【請求項１】ｉ）予め決まったエネルギをもつＸ線ビー
ムを、厚みを測定すべき層に向け、 ii）層の厚みの関数の出力の形の信号として、層から発
生する放射線を検知し、 iii）放射された放射線強度を、次の場合に数値として
測定し、 （ａ）層が存在しないとき、 （ｂ）第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたと
き、 （ｃ）第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたと
き、そして、 （ｄ）無限厚みのサンプルと同じ値を発生する厚みを持
つサンプルをつけたとき、 そして、前記予め決まったサンプルの厚みを示すととも
に、Ｘ線ビームのエネルギーを変化させることで、放射
線強度の各測定値間の比である較正比をある一定値に維
持して、放射線強度の少なくとも一部の測定値あるいは
全測定値から、較正比を求めることを特徴とするＸ線を
使用して層の厚みを測定する装置の較正方法。 - 【請求項２】Ｘ線発生器と放射線検知器とを層の両側に
配置し、かつ較正比を、第一の予め決まった厚みのサン
プルをつけたときの検知器出力から、放射線検知器のバ
ックグラウンド出力値を差し引いたものを分子にもち、
また第二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの
検知器出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力
を差し引いたものを分母にもつ関数とすることを特徴と
する請求項１記載のＸ線を使用して層の厚みを測定する
装置の較正方法。 - 【請求項３】Ｘ線発生器と検知器手段とを、厚みを測定
する層に対し同じ側に配置するとともに、蛍光を発する
能力のある別の物質のシートを層の他の側に配置し、か
つ較正比を、第一の予め決まった厚みのサンプルをつけ
たときの検知器出力から、放射線検知器のバックグラウ
ンド出力を差し引いたものを分子にもち、また第二の予
め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力か
ら、放射線検知器のバックグラウンド出力を差し引いた
ものを分母にもつ関数とすることを特徴とする請求項１
記載のＸ線を使用して層の厚みを測定する装置の較正方
法。 - 【請求項４】Ｘ線発生器と検知器手段とを厚みを測定す
る層に対し同じ側に配置するとともに、後方散乱が可能
な物質のシートを層の他の側に配置し、かつ較正比を、
第一の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知
器出力から、放射線のバックグラウンド出力値を差し引
いたものを分子にもち、また第二の予め決まった厚みの
サンプルをつけたときの検知器出力から、放射線のバッ
クグラウンド出力を差し引いたものを分母にもつ関数と
することを特徴とする請求項１記載のＸ線を使用して層
の厚みを測定する装置の較正方法。 - 【請求項５】Ｘ線発生器と放射線検知器とを厚みを測定
する層に対し同じ側に配置するとともに、層の物質に蛍
光を発する能力を持たせ、かつ較正比を、サンプルが存
在しないときの検知器出力から、第二の予め決まった厚
みのサンプルについての値を差し引いたものを分子にも
ち、またサンプルが存在しないときの検知器出力から、
無限厚みのサンプルをつけたときの放射線検知器出力を
差し引いたものを分母にもつ関数とすることを特徴とす
る請求項１記載のＸ線を使用して層の厚みを測定する装
置の較正方法。 - 【請求項６】Ｘ線発生器と放射線検知器とを厚みを測定
する層に対し同じ側に配置するとともに、層の物質に蛍
光を発する能力を持たせ、かつ較正比を、第一の予め決
まった厚みのサンプルをつけたときの検知器出力から、
放射線検知器のバックグラウンド出力を差し引いたもの
を分子にもち、また無限厚みのサンプルをつけたときの
検知器出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力
を差し引いたものを分母にもつ関数とすることを特徴と
する請求項１記載のＸ線を使用して層の厚みを測定する
装置の較正方法。 - 【請求項７】Ｘ線発生器と放射線検知器とを厚みを測定
する層に対し同じ側に配置するとともに、層の物質に後
方散乱の能力を持たせ、かつ較正比を、サンプルの存在
しないときの検知器出力から、放射線検知器のバックグ
ラウンド出力値を差し引いたものを分子にもち、また第
二の予め決まった厚みのサンプルをつけたときの検知器
出力から、放射線検知器のバックグラウンド出力値を差
し引いたものを分母にもつ関数とすることを特徴とする
請求項１又は４記載のＸ線を使用して層の厚みを測定す
る装置の較正方法。 - 【請求項８】第一の予め決まった厚みのサンプルのその
厚みを零とすることを特徴とする請求項１から７までの
いずれか１項記載のＸ線を使用して層の厚みを測定する
装置の較正方法。 - 【請求項９】請求項１から８までのいずれか１項記載の
方法を実施するための較正装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB919113990A GB9113990D0 (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Means of calibrating x-ray gauging systems |
| GB9113990,7 | 1991-06-28 | ||
| PCT/GB1992/001163 WO1993000567A1 (en) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Apparatus and method for calibrating an x-ray layer thickness measuring apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06511313A JPH06511313A (ja) | 1994-12-15 |
| JP3333940B2 true JP3333940B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=10697493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50141093A Expired - Fee Related JP3333940B2 (ja) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Ｘ線を使用して層の厚みを測定する装置の較正装置および較正方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3333940B2 (ja) |
| DE (1) | DE69213940T2 (ja) |
| GB (1) | GB9113990D0 (ja) |
| WO (1) | WO1993000567A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1076222A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-14 | Corus Aluminium Walzprodukte GmbH | X-ray fluorescence measurement of aluminium sheet thickness |
| JP5847674B2 (ja) * | 2012-09-10 | 2016-01-27 | 株式会社東芝 | Ｘ線厚さ計 |
| WO2020160106A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | Ndc Technologies Inc. | Radiation-based thickness gauge |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4803715A (en) * | 1986-10-10 | 1989-02-07 | Process Automation Business, Inc. | Thickness measurement with automatic correction for changes in composition |
-
1991
- 1991-06-28 GB GB919113990A patent/GB9113990D0/en active Pending
-
1992
- 1992-06-26 WO PCT/GB1992/001163 patent/WO1993000567A1/en active IP Right Grant
- 1992-06-26 JP JP50141093A patent/JP3333940B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-26 DE DE69213940T patent/DE69213940T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-26 EP EP92914259A patent/EP0592520B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| GB9113990D0 (en) | 1991-08-14 |
| JPH06511313A (ja) | 1994-12-15 |
| DE69213940D1 (de) | 1996-10-24 |
| EP0592520A1 (en) | 1994-04-20 |
| WO1993000567A1 (en) | 1993-01-07 |
| EP0592520B1 (en) | 1996-09-18 |
| DE69213940T2 (de) | 1997-03-06 |
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