JP3991959B2 - Solid sample surface analyzer - Google Patents
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Description
本発明は、固体試料を放電により発光させて試料からの光を検出し分析を行なう発光分析装置やレーザICP(誘導結合プラズマ)分析装置など、固体試料表面の分析を行なう各種分析装置に関する。 The present invention relates to various types of analyzers for analyzing the surface of a solid sample, such as an emission analyzer and a laser ICP (inductively coupled plasma) analyzer that detect and analyze light from a sample by emitting light by discharge.
固体試料表面分析装置の一例としての発光分析装置は、試料の形状や材質等によって、スパーク放電やアーク放電など放電の仕様を切り替えて放電・分析を行なう。固形の試料を分析する際、試料を分析ギャップに設置して高電流を流し放電するが、試料面の欠陥部に放電を行なうと、発光度合いが正常部とは異なり、正確な分析を行なうことはできない。
試料面の欠陥の有無を検出するには、試料面の予め決められた位置を分析して、その結果により試料の分析位置が欠陥部位であったか否かを判定するか、又は、試料面の予め決められた位置を分析前に反射型センサにより照射して、その入力信号により該当位置が欠陥部位であるか否かを判定する方法がとられている。
An emission analysis apparatus as an example of a solid sample surface analysis apparatus performs discharge and analysis by switching discharge specifications such as spark discharge and arc discharge depending on the shape and material of the sample. When analyzing a solid sample, the sample is placed in the analysis gap and discharged by flowing a high current. However, if a discharge is performed on a defective part of the sample surface, the emission level is different from the normal part, and an accurate analysis is performed. I can't.
In order to detect the presence or absence of a defect on the sample surface, a predetermined position on the sample surface is analyzed, and whether or not the analysis position of the sample is a defective part is determined based on the result, A method is used in which a determined position is irradiated by a reflective sensor before analysis, and whether or not the corresponding position is a defective part is determined by the input signal.
試料面を一度分析し、その結果により欠陥部を検出する場合、欠陥部も正常部も分析しなければならないので、無駄な分析が必要となり、分析時間が長くなってしまう。また、予め決められた位置のみしか判定できないので、分析可能な位置が少なくなってしまうことがある。また、試料面の一部にのみ欠陥があった場合でも、たまたまその欠陥部が予め定められた分析位置であったときには、分析結果を得られないことになる。
反射型センサによる欠陥部の検出は正確性が低い。
このように、従来の方法では試料不良となることが多く、再度試料を採取し再分析の必要があることが多い。
When the sample surface is analyzed once and a defective portion is detected based on the result, both the defective portion and the normal portion must be analyzed. Therefore, useless analysis is required and the analysis time becomes long. In addition, since only a predetermined position can be determined, there are cases where the number of positions that can be analyzed decreases. Even if there is a defect only in a part of the sample surface, if the defective part happens to be at a predetermined analysis position, an analysis result cannot be obtained.
Detection of a defective portion by a reflective sensor has low accuracy.
As described above, the conventional method often results in a defective sample, and it is often necessary to collect the sample again and reanalyze it.
そこで本発明は、試料面の欠陥部を検出して分析の効率を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the efficiency of analysis by detecting a defective portion on a sample surface.
本発明の分析装置は、固体試料表面の分析を行なう分析部と、試料の分析面を撮像して欠陥部を検出する画像解析手段とを備え、前記分析部により分析する際には前記画像解析手段により検出した欠陥部情報に基づいて抽出した分析位置で分析を行なうようにしたことを特徴とするものである。 The analysis apparatus of the present invention includes an analysis unit that analyzes the surface of a solid sample, and image analysis means that detects an image of the analysis surface of the sample and detects a defective portion. When the analysis unit performs analysis, the image analysis is performed. The analysis is performed at the analysis position extracted based on the defect part information detected by the means.
また、その画像解析手段は、例えば撮像部としてCCDカメラを用いて試料面を撮影し、試料面の欠陥部を正常部との輝度の違いにより検出するものとすることができる。 Further, the image analysis means can take a sample surface using a CCD camera as an imaging unit, for example, and detect a defective portion of the sample surface based on a difference in luminance from a normal portion.
分析部により分析を行なう試料の設置位置と前記画像解析手段における撮像時の試料の設置位置は異なったものとし、両試料設置位置間を移送する搬送機構をさらに備え、前記画像解析手段は分析位置の抽出まで行なうものであり、前記搬送機構は、前記画像解析手段により抽出された分析位置で分析を行なうように前記分析部における試料の位置決めも行なうようにするものであることが好ましい。 The installation position of the sample to be analyzed by the analysis unit is different from the installation position of the sample at the time of imaging in the image analysis means, and further includes a transport mechanism for transferring between the two sample installation positions. It is preferable that the transport mechanism is configured to position the sample in the analysis unit so that the analysis is performed at the analysis position extracted by the image analysis means.
試料面を撮像し画像解析により欠陥部を検出し、その欠陥部を避けるように分析位置を抽出して分析するようにしたので、欠陥部を分析することがなくなり、分析時間を短くすることができる。また、分析する位置を試料面の正常部に制限して行なうよう制御するので、欠陥部を有した試料であっても必要最小限の正常部分からも正常な分析結果を得ることが可能となる。 Since the sample surface is imaged and a defective part is detected by image analysis, and the analysis position is extracted and analyzed so as to avoid the defective part, the defect part is not analyzed and the analysis time can be shortened. it can. In addition, since the analysis position is controlled to be limited to the normal portion of the sample surface, it is possible to obtain a normal analysis result from the minimum necessary normal portion even for a sample having a defective portion. .
一実施例として、欠陥を検出するための検出手段として、試料面の画像をCCDカメラを用いて撮影し、その画像の解析処理を行なって正常部と欠陥部との輝度の違いにより欠陥部を検出するものを用い、搬送機構としてロボットアームを用いた発光分析装置を取り挙げて説明する。 As an example, as a detecting means for detecting a defect, an image of the sample surface is taken using a CCD camera, and the analysis process of the image is performed to detect the defective portion due to a difference in luminance between the normal portion and the defective portion. A description will be given by taking an emission analysis apparatus using a detection device and using a robot arm as a transport mechanism.
図1は一実施例を概略的に示す構成図である。
この発光分析装置は、放電用の電極を備えた分析部2と、分析部2の近傍に設けられたCCDカメラ4とランプ6及び遮蔽カバー8とを有する撮像部10と、試料を保持して搬送する搬送機構としてのロボットアーム12と、CCDカメラ4とロボットアーム12及び分析部2に接続されて、CCDカメラ4からの画像データの解析処理を行ない、その結果に基づいてロボットアーム12の動作及び分析部2を制御する制御装置としてのパーソナルコンピュータ14(PC)とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment.
The emission analyzer includes an
撮像部10は、試料面の画像を撮影するためにCCDカメラ4が上向きに設置され、CCDカメラ4の側方には試料面に影ができないよう全面を照射するようにランプ6が設置されている。また、撮影の妨害となる光の入射を防ぐ遮蔽カバー8で撮像部10を囲っている。
CCDカメラ4によって撮影した画像データはパーソナルコンピュータ14に送信される。パーソナルコンピュータ14は、撮像部10から取り込んだ試料表面の画像データを画像解析して試料面全体の欠陥部を検出し、その欠陥部情報に基づいて分析位置を抽出し、抽出した分析位置の座標を基にロボットアーム12を制御して移動させ、試料の位置決めを行なう。
In the imaging unit 10, a
Image data captured by the
パーソナルコンピュータ14は、ロボットアーム12が保持している試料について、欠陥部情報に基づいて抽出した分析位置で分析が行なわれるように、分析部2とロボットアーム12とを制御する。この際、分析位置の座標は、ロボットアーム12の位置座標と関連付けられており、抽出された分析位置を正確に分析することができるようになっている。
The
画像解析は、図2に示されるように行なわれる。(A)は撮像部10から取り込まれた試料表面の画像データである。20は試料面全体、22は欠陥部である。(B)のように試料面20上に複数の分析候補範囲24を設定し、画像解析により各分析候補範囲24が分析に適するかどうかを判定する。この判定は、各分析候補範囲24内における輝度を正常部の輝度と比較し、欠陥部分がその分析候補範囲に占める割合(%)を設定値と比較することで、その分析候補範囲24の適否を判定する。欠陥部が占める割合が設定値以下である分析候補範囲24のうち、お互いが重ならないような範囲24を抽出して、(C)に示されるように分析位置24aとして認識し、その結果に基づいてロボットアーム12を制御する。
Image analysis is performed as shown in FIG. (A) is the image data of the sample surface taken in from the imaging unit 10. 20 is the entire sample surface, and 22 is a defect. A plurality of
分析候補範囲24の設定は、画像解析の結果に基づいて、試料面全体の半径などから分析に最適な位置(半径r)を割り出して決定する。
また、分析位置24aの数、分析位置を設定する半径rや他の分析位置との重なり度、分析位置としての適否の判定基準となる設定値(%)などのパラメータは、オペレータが任意に設定することができる。
The setting of the
Parameters such as the number of
図3は同実施例の構成を概略的に示すブロック図である。
オペレータは試料をロボットアーム12に保持させて、様々なパラメータを設定し、パーソナルコンピュータ14に分析開始を入力する。パーソナルコンピュータ14はオペレータの指示に基づいてロボットアーム12を制御して、撮像部10まで試料を搬送する。撮像部10ではランプ6から試料面全体に光を照射し、その画像をCCDカメラ4で撮影する。撮影された試料面の画像はデータとしてパーソナルコンピュータ14に取り込まれて画像解析が行なわれ、正常部との輝度の違いにより欠陥部が検出される。パーソナルコンピュータ14は、画像解析によって得られた欠陥部情報に基づいて分析位置を抽出し、その分析位置を分析するようにロボットアーム12を分析部2まで移動させて、分析位置での分析を行なうよう制御し、分析データを取り込む。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the embodiment.
The operator holds the sample on the
各分析位置24aの座標は、予めロボットの分析位置と関連付けられており、抽出された分析位置を正確に分析することができる。
一つの分析位置の分析が終了すると、次の分析位置を分析するためにロボットアーム12を制御して試料の位置決めを行ない、その分析位置の分析を行なう。以後、抽出した分析位置全ての分析が終了するまで繰り返し行なう。
The coordinates of each
When the analysis of one analysis position is completed, the
図4は同実施例の動作を改めて概略的に示すフローチャート図である。
試料を保持したロボットアーム12は撮像部10に試料を移動させ、撮像部10で試料面の撮像が行なわれる(ステップS1)。撮像した画像データはパーソナルコンピュータ14に取り込まれ、正常部との輝度の違いにより欠陥部が検出される(ステップS2)。欠陥部の検出により、数箇所の分析位置が抽出される(ステップS3)。パーソナルコンピュータ14はその分析位置の座標に基づいてロボットアーム12を制御し、分析位置を分析するように試料の位置決めを行なう(ステップS4)。試料の位置決めが終わると、分析部2の分析用電極から放電され、分析が行なわれる(ステップS5)。1つの分析位置で分析が終了すると、次の分析位置を分析するようにロボットアーム12を動かし、試料の位置決めを行なって分析する。このように、位置決め、分析の動作をすべての分析位置が分析されるまで繰り返し行ない、すべての分析位置の分析が終了するとその試料の分析を終了する(ステップS6)。
FIG. 4 is a flowchart schematically showing the operation of the embodiment again.
The
試料面の画像取り込みを手動で行なってもよい。その際、CCDカメラ4による画像をパーソナルコンピュータ14のモニタで確認しながら試料面全体がモニタに映るように手動で調整することも可能である。
実施例ではパラメータの全てをオペレータが入力するようにしているが、そのうちのいくつかを自動的に判断して設定するようにしてもよい。例えば、試料面の直径を画像解析により求め、欠陥部を求めた画像解析の結果に基づいて、分析候補範囲24を決める半径rを最多の分析位置24aが得られるようなものになるように判別して、自動で分析が開始できるようにすることができる。
The image acquisition of the sample surface may be performed manually. At that time, it is also possible to manually adjust the entire sample surface to be reflected on the monitor while checking the image from the
In the embodiment, the operator inputs all parameters, but some of them may be automatically determined and set. For example, the diameter of the sample surface is obtained by image analysis, and the radius r determining the
2 分析部
4 CCDカメラ
6 ランプ
8 遮蔽カバー
10 撮像部
12 ロボットアーム
14 パーソナルコンピュータ
20 試料面
22 欠陥部
24 分析候補範囲
24a 分析位置
2 Analyzing
Claims (3)
前記分析部により分析する際には前記画像解析手段により検出された試料面全体の半径に基づいて分析位置を設定する半径を割り出し、その割り出した半径をもつ円周上に複数の分析候補範囲を設定し、前記画像解析手段により検出された欠陥部情報に基づいて前記分析候補範囲のうちから抽出した複数の分析位置で分析を行なうようにしたことを特徴とする発光分析装置。 An analysis unit that analyzes the surface of the solid sample, and an image analysis unit that detects the defective portion by imaging the analysis surface of the sample,
When analyzing by the analysis unit, a radius for setting an analysis position is calculated based on the radius of the entire sample surface detected by the image analysis means, and a plurality of analysis candidate ranges are formed on a circumference having the calculated radius. set, optical emission spectrometer being characterized in that to carry out the analysis in a plurality of analysis location extracted from among the analysis candidate range based on the detected defect information by the image analysis means.
前記画像解析手段は分析位置の抽出まで行なうものであり、
前記搬送機構は、前記画像解析手段により抽出された分析位置で分析を行なうように前記分析部における試料の位置決めも行なうものである請求項1又は2に記載の発光分析装置。 The installation position of the sample to be analyzed by the analysis unit is different from the installation position of the sample at the time of imaging in the image analysis means, and further includes a transport mechanism for transferring between the two sample installation positions,
The image analysis means performs until the analysis position is extracted,
The emission analysis apparatus according to claim 1, wherein the transport mechanism also positions a sample in the analysis unit so as to perform analysis at an analysis position extracted by the image analysis unit.
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