JP4031113B2 - Ｘ線検査方法およびｘ線検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を用いて対象物体を検査する方法およびその方法に使用する装置、即ち、Ｘ線検査方法およびＸ線検査装置に関する。詳しくは、対象物体中における特定の元素の有無を検出するためのＸ線検査方法およびＸ線検査装置に関する。このような方法および装置は、例えば電子部品等の工業用Ｘ線非破壊検査、医療用Ｘ線検査等に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品等の非破壊検査および人体内部の臓器撮影にはＸ線が多く用いられている。Ｘ線による非破壊検査は、Ｘ線を発生して対象物体としての測定試料に照射するＸ線発生・照射器、測定試料を透過したＸ線を検出して透過したＸ線に関するデータを生成するＸ線検出器、およびＸ線検出器により生成された透過したＸ線に関するデータを処理して画像を形成するデータ処理器を備えたＸ線検査装置を用いて実施される。
【０００３】
この装置を用いて測定試料を検査するには、Ｘ線発生・照射器から白色Ｘ線を測定試料に照射し、透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、検出されたデータを処理して測定試料に関するＸ線透過画像を表示する。
このようなＸ線検査の原理は、Ｘ線の透過の程度が測定試料を構成する物質の厚さ、物質の種類等によって異なることに基づくものであり、測定試料内部の欠陥部または内部に存在する異なる物質の形状、寸法、位置等を、透過したＸ線に関するデータに対応する画像（いわゆるＸ線透過画像）のコントラストの違いにより測定試料を破壊することなく知ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来のＸ線検査方法では、Ｘ線発生・照射器から白色Ｘ線を測定試料に照射して、Ｘ線透過の程度で物質内部の欠陥部または異なる物質の形状、寸法、位置等を検知することに関しては、透過画像のコントラストの違いのみに依存している。従って、Ｘ線透過の度合いが似ている周期表で近接する複数の元素で構成される物質の状態を判別したり、複雑に入り組んだ構造を持つ、物質の内部の状態を明らかにすることは極めて困難である。このことを以下に簡単な例を用いて説明する。
【０００５】
図１に模式的断面図で示すように、部分ａ、部分ｂ、部分ｃおよび部分ｄから構成され、それぞれの部分は元素Ａ、元素Ｂおよび／または欠陥部（空隙部）から構成されている厚さ５ｔの測定試料１０における元素Ａの存在を確認するためにＸ線検査する場合を考える。図１では、測定試料１０の厚さ方向にＸ線を照射する。尚、元素ＡのＸ線吸収係数はμ_Aであり、元素ＢのＸ線吸収係数はμ_Bであり、簡単のためにμ_A＝２μ_Bであると仮定する。
【０００６】
従って、試料の上部から強度Ｉ₀のＸ線を照射すると、各部分を透過するＸ線の強度Ｉは以下のように表される：
部分ａ Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（４μ_Bｔ）
部分ｂ Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（μ_Aｔ＋３μ_Bｔ）＝Ｉ₀ｅｘｐ（５μ_Bｔ）
部分ｃ Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（５μ_Bｔ）
部分ｄ Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（μ_Aｔ＋２μ_Bｔ）＝Ｉ₀ｅｘｐ（４μ_Bｔ）
（但し、ｔは、図示するように、測定試料の厚さの１／５である。）
【０００７】
従って、このような各部分における透過したＸ線の強度データを処理して、各データに対応する画像を得ることができる。その画像（透過Ｘ線写真）の例を図２に模式的に示す（測定試料１０を図１の上から見た場合の断面に対応する）。明らかなように、部分ａおよび部分ｄは同じ状態であると判断され、また、部分ｂおよび部分ｃは同じ状態であると判断される。従って、このような検査方法では、Ｘ線透過写真に基づいて元素Ａの正確な状態（例えば元素Ａの有無）を特定することは不可能である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、Ｘ線検査において検出すべき元素の情報に関してより向上した結果を得ることができるＸ線検査方法及びＸ線検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決するために検討した結果、元素のＸ線吸収係数がその元素の吸収端の波長を境にして長波長側のＸ線と短波長側のＸ線で大きく異なることを利用することによって、そのような元素を検出対象として含む対象物体を検査する場合には、そのような元素に関して向上した情報を得ることができることを見いだした。
【００１０】
即ち、本発明は、対象物体としての測定試料中に存在する検出すべき物質を構成する元素の吸収端の波長より長波長の単色Ｘ線を測定試料に照射して得られるＸ線透過データ、および吸収端の波長より短波長の単色Ｘ線を測定試料に照射して得られるＸ線透過データである、吸収端を挟む２種類の波長のＸ線についてのＸ線透過データを差分することにより、測定試料中の検出すべき物質を構成する元素のみの情報を得る、例えばＸ線透過像を得るＸ線検査方法を提供する。
【００１１】
ここで、この情報とは、例えば検出すべき物質を構成する元素の測定試料中の有無または測定試料中の存在位置に関する種々のデータが含まれ、情報を得るとは、例えば、検出すべき物質を構成する元素の位置、分布状態を特定できることが含まれる。従って、検出すべき物質の測定試料における状態を確認することができる。より具体的には、２種類のＸ線透過データを差分した結果を処理して画像にて表示する場合、目視的に検出すべき物質の測定試料における状態を確認することができる。このようなデータから画像を得るための処理、いわゆる画像処理が、一般的に行われていることは周知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。即ち、２種類の波長におけるＸ線透過データを得て、これを差分することを除いた事項、例えばデータの画像処理については一般的に実施されている方法を採用できる。尚、本発明において、検出すべき対象は、測定試料中における元素そのものであってよい。
【００１２】
更に、上述のような２種類の波長の単色Ｘ線を測定試料に照射して所定方向にスキャンさせて２種類のＸ線透過データを得、これらのデータを差分することによりスキャン方向に対して平行な測定試料の断面に関して検出すべき物質を構成する元素に関する情報を得、次に、スキャン方向を変えて測定試料の別の断面に関して検出すべき物質を構成する元素に関する情報を得る。このような操作を繰り返し、画像処理することにより検出される元素が構成する物質の画像を、断面画像、立体画像等として得ることができる。得られたＸ線透過データからこのような断面画像、立体画像等を得る方法自体は既知の画像処理方法を適用できる。
【００１３】
例えば、所定のスキャン幅で異なる波長を有する２種類の単色Ｘ線を用いて、最初に試料をその幅方向でスキャンして、次に試料をその厚さ方向でスキャンしてよく、更に、必要であれば、試料をその奥行き方向でスキャンしてよい。また、試料の表面に沿って試料の周囲で回転するようにスキャンしてよい。更に、これらを適当に組み合わせてもよい。これらのスキャンにより得られた透過Ｘ線データを周知の方法で処理して検査対象の物質を構成する元素の状態をに関する情報、例えば画像を表示できる。
【００１４】
更に、本発明は、Ｘ線発生器、Ｘ線発生器から照射された白色Ｘ線を単色化して、測定試料中の検出対象となる物質を構成する元素の吸収端の波長より長波長の単色Ｘ線と短波長の単色Ｘ線を形成するモノクロメータ、および単色化されたＸ線を測定試料に照射し、測定試料を透過したＸ線を検出して透過Ｘ線に関するデータを発生するＸ線検出器を有して成るＸ線検査装置を提供する。
【００１５】
この装置は、更に、吸収端の波長より長波長の単色Ｘ線を測定試料に照射して得たＸ線透過データと短波長の単色Ｘ線を測定試料に照射して得たＸ線透過データを処理して、例えば画像処理して、測定試料中の検出対象である物質を構成する元素のみの状態に関する情報、例えば検出対象である物質のＸ線透過像を得るＸ線透過データ処理器を備えたＸ線検査装置を提供する。この装置は、画像表示装置を更に有してもよい。
【００１６】
本発明において、モノクロメータは、白色Ｘ線から吸収端を挟んで異なる波長の単色化Ｘ線を発生する必要がある。そのためには、白色Ｘ線がモノクロメータに入射する角度を変えることができるように、Ｘ線発生器、モノクロメータおよび測定試料（必要な場合は測定試料およびＸ線検出器）の少なくとも２つが相対的に移動できるように配置されていればよい。
【００１７】
モノクロメータが異なる波長の単色化Ｘ線を発射する場合、発射される単色化Ｘ線のモノクロメータに対する角度が変わるので、モノクロメータからの単色化Ｘ線が測定試料の同じ箇所を好ましくは同じ角度（例えば直角）で測定試料に入射するように、測定試料も相対的に移動できるようになっているのが好ましい。「相対的に」なる用語は、その要素自体が動く場合の他に、その要素が動かずに他の要素が動くことによって実質的にその要素が動いたことに等しくなる場合をも含む意味で使用している。
【００１８】
具体的には、モノクロメータ自体を回転させて、白色Ｘ線の入射角θ１からθ２になるようにする。モノクロメータの回転に対応させて測定試料も回転させて、単色化Ｘ線が常に測定試料の同じ位置で好ましくは同じ角度（通常直角）で測定試料に当るようにする（後述する図５参照）。
【００１９】
別の態様では、モノクロメータを固定して、Ｘ線発生器および測定試料（必要な場合は測定試料およびＸ線検出器）を回転できるようにしてよい。更に別の態様では、測定試料（必要な場合は測定試料およびＸ線検出器）を固定してモノクロメータおよびＸ線発生器を回転できるようにしてもよい。いずれの態様を選択するかということは、特に限定されるものではないが、一般的には、それぞれの要素の回転を容易にできるか否かにより判断することができる。
【００２０】
本発明の別の態様では、上述のような要素の移動に代えて、Ｘ線発生器と測定試料を結ぶ軸に対して垂直な方向にモノクロメータを平行移動することにより、白色Ｘ線の入射角画θ１からθ２になるようにする。この場合、単色化Ｘ線は、反射角がθ１からθ２に変わっても、測定試料の常に同じ箇所に当るという利点がある。尚、単色化Ｘ線が測定試料に当る角度も同じにするには、測定試料を軸回転できるようにすればよい。
【００２１】
本発明の更に別の態様では、２種のモノクロメータを用いて、これを入れかえることにより、入射角が同じであっても異なる波長の単色化Ｘ線を発生できるように使用してよい。例えば格子間隔を変えた２種類の多層膜をモノクロメータとして使用できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
「発明が解決しようとする課題」の欄にて用いた２種類の元素ＡおよびＢから構成され、部分的に欠陥を持つ試料（図１）について考える。一般的に元素のＸ線吸収係数は、図３に示すように、Ｘ線波長の関数であり、元素固有の吸収端（波長λ０）で不連続に大きく変化することが知られている。元素の吸収端に関しては、ある元素に関して、その吸収端近傍の波長領域において吸収端波長（λ０）より長波長側と短波長側でその元素の線吸収係数が大きく変化するが、他の元素の線吸収係数はほとんど変化しない。
【００２３】
（１）最初に、元素Ａが図３に示すような線吸収特性を有する場合、吸収端波長（λ０）より短波長の単色Ｘ線（波長λ１）を測定試料に照射した場合、元素ＡのＸ線吸収係数はμ_A1であり、元素ＢのＸ線吸収係数はμ_B1であると仮定する。
【００２４】
従って、試料の上部からＸ線（強度Ｉ₀₁）を照射すると、透過するＸ線の強度（Ｉ₁）は以下のようになる：
部分ａ Ｉ₁＝Ｉ₀₁ｅｘｐ（４μ_B1ｔ）
部分ｂ Ｉ₁＝Ｉ₀₁ｅｘｐ（μ_A1ｔ＋３μ_Bｔ）
部分ｃ Ｉ₁＝Ｉ₀₁ｅｘｐ（５μ_B1ｔ）
部分ｄ Ｉ₁＝Ｉ₀₁ｅｘｐ（μ_A1ｔ＋２μ_Bｔ）
（但し、ｔは、図示するように、試料の厚さの１／５である。）
【００２５】
（２）次に、吸収端より長波長の単色Ｘ線（波長λ２）を測定試料に照射した場合、元素ＡのＸ線吸収係数はμ_A2であり、元素ＢのＸ線吸収係数はμ_B2であると仮定する。従って、試料の上部からＸ線（強度Ｉ₀₂）を照射すると、透過するＸ線の強度（Ｉ₂）は以下のようになる：
部分ａ Ｉ₂＝Ｉ₀₂ｅｘｐ（４μ_B2ｔ）
部分ｂ Ｉ₂＝Ｉ₀₂ｅｘｐ（μ_A2ｔ＋３μ_B2ｔ）
部分ｃ Ｉ₂＝Ｉ₀₂ｅｘｐ（５μ_B2ｔ）
部分ｄ Ｉ₂＝Ｉ₀₂ｅｘｐ（μ_A2ｔ＋２μ_B2ｔ）
（但し、ｔは、図示するように、試料の厚さの１／５である。）
【００２６】
ここで、吸収端は元素Ａに固有のものであり、元素Ａの吸収端の両側の波長λ１またはλ２を有する単色Ｘ線を使用しているので、元素Ｂの吸収係数は両波長λ１およびλ２において大差なく、μＢ₁＝μＢ₂としてよい。また、通常、Ｉ₀₁＝Ｉ₀₂＝Ｉ₀である。
【００２７】
これらの２種類のＸ線を照射することにより得られるＸ線透過データを画像処理して得られる画像は、上記Ｉ₁およびＩ₂に対応する画像であり、各部分のＩ₁およびＩ₂の大きさに応じて例えばコントラストの差として画像を表現できる。その画像をＩ₁に付いては図４（ａ）に、また、Ｉ₂に付いては図４（ｂ）に模式的に示している。
【００２８】
（３）次に、得られた２種類の画像データを差分する。即ち、Ｉ₁−Ｉ₂を計算する：
部分ａ Ｉ₁−Ｉ₂＝０
部分ｂ Ｉ₁−Ｉ₂＝Ｉ₀ｅｘｐ（μ_A1ｔ−μ_A2ｔ）
部分ｃ Ｉ₁−Ｉ₂＝０
部分ｄ Ｉ₁−Ｉ₂＝Ｉ₀ｅｘｐ（μ_A1ｔ−μ_A2ｔ）
明らかなように、元素Ａが存在する部分のみ画像データが得られ、元素Ａが存在しない部分については、データが相殺されるので画像データは得られない。このＩ₁−Ｉ₂に対応する画像を図４（ｃ）に模式的に示している。
【００２９】
明らかなように、検出すべき元素Ａが存在する部分ｂおよび部分ｄが、元素Ａが存在しない部分ａおよび部分ｃから区別されている。即ち、本発明のように、検出すべき元素の吸収端を挟んで異なる２種類の波長の単色化Ｘ線を用いてＸ線透過データを得、これらのデータを差分することにより、その元素のみの状態を確認することができる。元素の吸収端は、いずれの波長領域にあってもよいが、一般的には１〜４Å程度の範囲に吸収端が存在するのが好ましい。それは、１Åより短い波長を良好に分光できる適当なモノクロメーターが少ないこと、また、波長が４Åより大きくなるとＸ線強度が小さくなり、Ｘ線が透過しにくいからである。
【００３０】
吸収端の波長（λ０）とλ１またはλ２との差は、検出すべき元素のＸ線透過係数の特性に応じて適当に選択できる。一般的には吸収端の波長に近い波長を選択すると、吸収係数の差が大きいので好ましい。例えば、以下の範囲のλ１およびλ２を選択できる：
【００３１】

【００３２】
尚、元素が有する吸収端は必ずしも１つではなく、複数存在する場合が多い。従って、測定試料が検出すべき元素の他に、周期律表においてその元素に近接する他の元素を含む場合において、複数の吸収端の内、他の元素の線透過係数の変化が大きくない波長領域に存在する吸収端を使用するのが好ましい。
【００３３】
また、場合により、異なる２種類の波長λ₁およびλ₂を使用する場合において、Ｉ₀が異なる（Ｉ₀₁≠Ｉ₀₂）場合には、Ｘ線透過強度を入射Ｘ線強度により規格化した（即ち、Ｉ₁／Ｉ₀₁およびＩ₂／Ｉ₀₂を算出する）データを用いて差分すればよい。本発明においては、このようにデータを規格化してから差分する場合も、差分することに含めている。
【００３４】
このように、元素Ａの吸収端より短波長の単色Ｘ線（波長λ１）と長波長の単色Ｘ線（波長λ２）の強度差が大きい場合は、測定試料に照射されるＸ線の強度（Ｉ₀）が大きく異なる場合がある。その場合、例えば、モノクロメータと測定試料との間に測定試料に入射するＸ線強度をモニターする別のＸ線検出器を用いる。この検出器として、透過型プロポーショナルカウンター、透過型イオンチャンバーあるいは金属箔やポリマー箔からのＸ線散乱モニターが使用できる。先に説明したように、この検出器で検出した、測定試料に入射するＸ線強度で測定試料を透過したＸ線強度を規格化することにより、λ１とλ２が大きく異なる場合でも精度良く元素ＡのみのＸ線透過データを、従って、精度の良い画像を得ることができる。
【００３５】
Ｘ線発生器としては、例えばＸ線管を用いることができる。本発明では、特性Ｘ線ではなく、白色Ｘ線を単色化して利用できるため、強度のより強いＸ線を発生できる回転対陰極のＸ線管を用いるのが好ましい。Ｘ線管の管電圧は、検出したい元素の吸収端波長より短波長のＸ線を発生できれば良いが、白色Ｘ線の最大強度を示す波長と吸収端波長が同じになるように設定するのが好ましい。
【００３６】
Ｘ線管のターゲットとして、材質は特に限定されない。しかし、強度の強い白色Ｘ線を必要とするため、原子番号の大きい元素、例えばモリブテン、タングステン、金、ロジュウムなどを用いるのが好ましい。
【００３７】
モノクロメータは、検出したい元素の吸収端波長近傍の波長のＸ線に単色化できる格子定数を持つものであればよく、通常のＸ線用モノクロメータを使用できる。例えば、検出したい元素の吸収端が約１〜４Åあれば、グラファイト（００２）（格子定数２ｄ＝６．７２Å）、シリコン（１１１）（格子定数２ｄ＝６．２７Å）、フッ化リチウム（２００）（格子定数２ｄ＝４．０３Å）、フッ化リチウム（２２０）（格子定数２ｄ＝２．８５Å）、フッ化リチウム（４２０）（格子定数２ｄ＝１．８０Å）、ゲルマニウム（１１１）（格子定数２ｄ＝６．５３Å）、ＩｎＳｂ（１１１）（格子定数２ｄ＝７．４８Å）等を使用することができる。また、単色化したい波長に応じて多層膜（例えばカーボンと金との多層膜）を用いることもできる。一般的には、反射強度を考慮すると、グラファイト（００２）を用いるのが好ましく、分解能および平行性を考慮すると、Ｓｉ（１１１）を使用するのが好ましい。
【００３８】
また、単色化したいＸ線の波長が短い（例えば０．１Å以下）場合には、例えばＳｉ（３１１）、Ｓｉ（５５３）などを使用できる。また、単色化したいＸ線の波長が長い（例えば１０Å以上）場合には、例えばＫＡＰ［フタル酸水素カリウム（ＫＨＣ₈Ｈ₄Ｏ₄）］（００１）（格子定数２ｄ＝２６．６４Å）、多層膜、回折格子を使用できる。
【００３９】
Ｘ線検出器として、デジタル処理のできる検出器、例えばイメージングプレート、Ｘ線ＣＣＤカメラを使用することができる。
本発明の方法の実施に際して使用する装置としては、吸収端波長の両側でその波長に近い波長を有する単色化Ｘ線を発生させることを除いて、Ｘ線発生器、モノクロメータ、Ｘ線検出器、データ処理器等に関しては、通常のＸ線分析に使用されている既知の装置を使用することができる。
【００４０】
上述のように構成したＸ線検査装置を用いて、図１に示すようなＡおよびＢの２種類の元素で構成され、部分的に欠陥部を持つ測定試料中の元素Ａの状態を確認するためのＸ線検査は、例えば次のように実施できる。
【００４１】
Ｘ線発生器より照射された白色Ｘ線をモノクロメータにより検出対象である元素Ａの吸収端波長より短波長λ１のＸ線に単色化する。その単色化されたＸ線を測定試料に照射し、測定試料を透過するＸ線をＸ線検出器で検出して透過Ｘ線に関するデータを得、それをデータ処理器に送り蓄積する。
【００４２】
次に、Ｘ線発生器、モノクロメータ、ならびに測定試料およびＸ線検出器の３者から選択される２つ、通常、比較的容易に移動できるものを回転させ、Ｘ線発生器から照射された白色Ｘ線を元素Ａの吸収端波長より長波長λ２の単色Ｘ線に単色化し、測定試料に照射する。測定試料を透過するＸ線をＸ線検出器で検出して透過Ｘ線に関するデータを得、それをデータ処理器に送り蓄積する。
波長λ１の場合のデータおよび波長λ２の場合のデータをデータ処理器にて差分処理して、検出対象である元素Ａだけの情報を得ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に基づいてＸ線検査を実施する１つの態様の基本構成をブロック図で模式的に図５に示す。図５に示す態様では、Ｘ線発生器１から照射された白色Ｘ線は、入射角θ１でモノクロメータ２に入射して、モノクロメータ２により単色化される（例えば波長λ１）。単色化されたＸ線は測定試料３に照射され、測定試料を透過したＸ線はＸ線検出器４により検出される。検出された画像はデータ処理器５で画像処理され、表示部６に表示される。
【００４４】
尚、本発明では、単色化Ｘ線の測定試料への入射方向の延長線上に検出すべき元素が存在するか否かを測定することになる。従って、測定試料に照射される単色化Ｘ線の波長が異なる場合であっても、単色化Ｘ線の測定試料に対する入射点および好ましくは入射角は同じであるのが好ましい。一般的に、測定試料に照射される単色化Ｘ線の波長が異なる場合であっても、単色化Ｘ線の測定試料に対する入射点は同じであり、入射角は９０°であるのがより好ましい。例えばθ１およびθ２が大きく異ならない場合には、入射点のみが保持されるように、測定試料を保持しても実用上は差し支えない場合がある。
【００４５】
図示した態様では、モノクロメータ２は、それに入射する白色Ｘ線の入射角をθ１からθ２に変えることにより異なる波長（例えばλ２）の単色化Ｘ線を得ることができるように回転可能である（矢印Ａ参照）。例えば、照射される白色Ｘ線に対してモノクロメータ２の反射面の角度を変えることができるように軸回転可能である。
【００４６】
更に、波長λ２の単色化Ｘ線が測定試料３の実質的に同じ位置において同じ角度で入射するように測定試料３も（必要な場合にはＸ線検出器４と一緒に）回転可能である（矢印Ｂ参照）。例えば、モノクロメータ２への白色Ｘ線の入射点Ｏを中心として、測定試料３とＸ線検出器４を矢印Ｂのように回転させることにより行う。尚、この場合において、Ｘ線発生器１は固定されていてよく、白色Ｘ線を発生してモノクロメータ２に向かって照射する。
【００４７】
別の態様では、モノクロメータ２を固定して、Ｘ線発生器１と測定試料３（および必要な場合にはＸ線検出器４）が回転可能であってもよい。この態様においても、白色Ｘ線のモノクロメータに入射する角度を変えることができ、別の波長λ２の単色化Ｘ線を得ることができる。
【００４８】
更に別の態様では、測定試料３およびＸ線測定器４を固定して、Ｘ線発生器１とＸ線検出器４が回転可能であってもよい。この態様においても、白色Ｘ線のモノクロメータに入射する角度をθ１からθ２に変えることができ、別の波長λ２の単色化Ｘ線を得ることができる。
【００４９】
従って、測定装置を構成するＸ線発生器１、モノクロメータ２および測定試料３（Ｘ線検出器４を含んでよい）の３つの内の少なくともいずれか２つを回転可能にしておけば、モノクロメータに入射する白色Ｘ線の入射角をθ１からθ２に変えることができ、それにより、同じモノクロメータを使用する場合でも、異なる波長の単色化Ｘ線（λ１およびλ２）を得ることができる。この場合、異なる波長の単色化Ｘ線のモノクロメータからの出射角は異なるので、測定試料３を固定しておくと、測定試料への単色Ｘ線の入射の位置および角度が変わるので、これらが変わらないようにするために、同じモノクロメータを使用する場合には、測定試料（Ｘ線測定器を含んでよい）も対応して相対的に回転可能となるようにするのが好ましい。
【００５０】
（実施の形態２）
図６は、本発明を実施する別の態様に使用するＸ線検査装置の基本構成を示すブロック図である。図６において、Ｘ線検査装置を構成するＸ線発生器１、モノクロメータ２、測定試料３、Ｘ線検出器４、データ処理器５および表示部６は実施の形態１で示した図５と同様であるが、Ｘ線発生器１から照射された白色Ｘ線を単色化する方法が異なる。
【００５１】
図６においては、Ｘ線発生器１と測定試料３を結ぶ軸（破線にて示す）に対して垂直な方向に矢印Ｃで示すように、モノクロメータ２を平行移動することにより、白色Ｘ線のモノクロメータへの入射角をθ１からθ２に変えることにより、波長λ１の単色Ｘ線および波長λ２の単色Ｘ線を得ることができる。
【００５２】
例えば、モノクロメータ２を白色Ｘ線の入射角がθ１となって波長λ１の単色Ｘ線の得られる位置へ配置し、波長λ１の場合のＸ線透過データを得る（図６の上部の配置）。その後、波長λ２の単色Ｘ線が得られるようにＸ線発生装置１と測定試料３を結ぶ軸に対して垂直な方向に矢印Ｃで示すようにモノクロメータ２を平行移動して入射角がθ２となるようにし、波長λ２の場合のＸ線透過データを得る（図６の下部の配置）。その際、測定試料３に照射する波長λ２の単色Ｘ線が測定試料３に対して照射される位置および好ましくは角度が、波長λ１の単色Ｘ線の場合と同じになるようにする。例えば、矢印Ｄで示すように、モノクロメータ２への白色Ｘ線の入射点Ｏを中心として、測定試料３とＸ線検出器４を回転させることにより行う。
【００５３】
尚、このような測定試料およびＸ線検出器４の移動は、波長が異なることにより生じる測定試料のＸ線照射状態（位置および角度）の変化が測定結果に与える影響を実質的に無視できるほどに小さい場合には、移動を省略することも可能である。
このようにして得た波長λ１の単色Ｘ線によるＸ線透過データと波長λ２の単色Ｘ線によるＸ線透過データとを差分することにより、検出対象である元素Ａのみの状態に関する情報としてＸ線透過像を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図７は、本発明を実施する更に別の態様に使用するＸ線検査装置の基本構成を示すブロック図である。図７において、Ｘ線発生器１、測定試料３、Ｘ線検出器４、データ処理器５、表示部６は実施の形態２で示した図５と同様であるが、波長λ１とλ２の２種の単色化Ｘ線を得るため、２種のモノクロメータ２−１および２−２を装備している。この２種のモノクロメータはそれぞれ同じＸ線の入射角θで波長λ１とλ２の単色Ｘ線が得られるような格子間隔をもつもので、このようなモノクロメータとして例えば多層膜が用いられる。
【００５５】
具体的には、波長λ１の単色Ｘ線が得るためモノクロメータ２−１を配置してＸ線透過データを得る。その後、波長λ２の単色Ｘ線を得るため、モノクロメータ２−１と同じ位置にモノクロメータ２−２を配置し、Ｘ線透過データを得る。これらのデータを差分することにより検出対象である元素ＡのみのＸ線透過像を得ることができる。この場合では、測定試料３およびＸ線検出器４の位置を変更する必要がないという利点がある。
【００５６】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
図５に示したＸ線検査装置を用いて、ＩＣ内部の電極接合部のＸ線検査を行った。Ｘ線発生器１として、タングステンターゲットの回転対陰極型Ｘ線発生装置を用いた。最大管電圧は１００ＫＶ、最大管電流は１０ｍＡである。モノクロメータ２としてはグラファイト（００２）を、Ｘ線検出器としてはイメージングプレートを使用した。測定試料３であるＩＣにおいては金バンプと金ワイヤーが接続されており、その外部は樹脂でモールドされているため、金バンプと金ワイヤーとの接続状態を外部から確認することはできない。この接続状態を本発明に基づいて検査した。
【００５７】
実施の形態１で述べたＸ線検査方法によりＸ線検査を行った。この検査で検出対象である物質は金バンプと金ワイヤーとの間の接続部であり、その物質を構成する元素は金であり、その他の元素は炭素、水素、酸素などである。そこで、検出対象である元素の吸収端として金のＬ（ＩＩＩ）吸収端を選んだ。
金のＬ（ＩＩＩ）吸収端の波長λ０は１．０４オングストロームであるので、λ０より短波長の単色Ｘ線の波長λ１として１．００オングストロームを、長波長の単色Ｘ線の波長λ２として１．１０オングストロームを選択し、モノクロメータ２を回転して白色Ｘ線の入射角を調節することにより単色化Ｘ線を得る。面間隔ｄ＝３．３５４オングストロームのグラファイト（００２）を使用する。この場合のブラッグ反射角を計算すると、波長λ１のＸ線を得るにはブラッグ反射角はと８．５７゜となり、波長λ２のＸ線の場合は、ブラッグ反射角は９．４４゜となる。
【００５８】
まず、モノクロメータへ入射する白色Ｘ線の入射角θ１が８．５７°となるようにモノクロメータを調整し、モノクロメータからの反射角８．５７°の単色化Ｘ線がＩＣ表面に垂直に当る位置に測定試料をおく。そして、λ１のＸ線を測定試料に照射した後、モノクロメータをＸ線の入射角θ２が９．４４°となるように回転させ、測定試料３、Ｘ線検出器４も反射角の変化に応じて同じ状態でＸ線が入射するように位置を移動させる。λ２のＸ線を測定試料に照射し、検出した２種類の画像データをデータ処理器で差分した結果、金だけのＸ線透過像を得ることができた。
【００５９】
（実施例２）
実施の形態２に示したＸ線検査装置により、ＩＣ内部の電極接合部のＸ線検査を行った。Ｘ線発生器、モノクロメータ、Ｘ線検出器、および測定試料は実施例１と同様のものを使用した。
実施例１と同様に検出対象である元素の吸収端として金のＬ（ＩＩＩ）吸収端を選択し、金のＬ（ＩＩＩ）吸収端より短波長のＸ線λ１を１．００オングストローム、長波長のＸ線λ２を１．１０オングストロームとする。ブラッグ反射角はそれぞれ８．５７゜および９．４４゜である。
【００６０】
まず、モノクロメータへ入射するＸ線の入射角θ１が８．５７°となる位置にモノクロメータを配置し、反射角が８．５７°の位置へ測定試料をおく。測定試料は、反射した単色化Ｘ線が垂直に照射するように調整する。そして、λ１のＸ線を測定試料に照射した後、モノクロメータをＸ線の入射角θ２が９．４４°となるようにＸ線発生器と測定試料を結ぶ軸に対して垂直な方向へ平行移動させる。λ２のＸ線を測定試料に照射し、検出した２種類の画像データをデータ処理器で差分した結果、金だけのＸ線透過像を得ることができた。
【００６１】
（実施例３）
実施の形態３に示したＸ線検査装置により、ＩＣ内部の電極接合部のＸ線検査を行った。Ｘ線発生器、Ｘ線検出器、および測定試料は実施例１と同様のものを使用し、２種類のモノクロメータは白金／カーボンの多層膜（白金層厚：カーボン層厚＝１：２）を用いた。
【００６２】
実施例１に示したように検出対象である元素の吸収端として金のＬ（ＩＩＩ）吸収端を選択し、金のＬ（ＩＩＩ）吸収端より短波長のＸ線λ１を１．００オングストローム、長波長のＸ線λ２を１．１０オングストロームとする。
ブラッグ反射角が２種類のモノクロメータ共に３．００゜となるように多層膜周期を計算したところ、モノクロメータ２−１の多層膜周期（白金層１層とカーボン層１層の和）のは９．５５オングストローム、モノクロメータ２−２の多層膜周期は１０．５１オングストロームとなる。このような多層膜周期をもつ白金／カーボンの多層膜を作製した。層数は５０層とした。。
【００６３】
まず、モノクロメータ２−１をＸ線の入射角３．００°の位置に配置する。測定試料３とＸ線検出器４は反射角３．００°の位置へＸ線が垂直に入射するようにおき、Ｘ線を照射する。モノクロメータ２−１で波長λ１に単色化されたＸ線を測定試料３に照射し、測定試料３を透過したＸ線をＸ線検出器で検出する。その後、モノクロメータ２−１の代わりにモノクロメータ２−２を同位置に配置し、Ｘ線を照射する。モノクロメータ２−２では波長λ２に単色化されたＸ線が得られ、波長λ２の単色Ｘ線を測定試料３に照射し、測定試料３を透過したＸ線をＸ線検出器４で検出し、このデータと波長λ１の単色Ｘ線で得られたデータを差分することにより、金だけのＸ線透過像を得ることができた。
尚、いずれの実施例においても、金だけのＸ線透過像からバンプと金ワイヤーとの接続状態、即ち、接続されているか、あるいは断線しているかを判断することができた。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、測定試料中のある物質が検出対象となる元素に加えて他の元素を含み、その他の物質が検出対象となる元素を含まない場合、検出対象となる元素を含む物質だけの形状、寸法、場所、状態を知ることができる。そのため、検出対象となる元素以外の元素の情報によって、検出対象となる元素のを含む物質の情報が得られ難い場合、本発明により正確に検出対象となる元素を含む物質だけの情報を得ることができる。
【００６５】
実施例において説明した電子部品の内部の接続状態の確認の他、体内における物質の状態の確認にも本発明を適用できる。一例としては、造影剤、例えば硫酸バリウムが内部に存在する臓器のＸ線検査において、バリウムを検出すべき元素として本発明を適用すると、硫酸バリウムを含む臓器の状態を把握できる。また、胆石のような結石の状態をＸ線検査する場合には、カルシウムを検出すべき元素として選択して本発明を適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ＡとＢの２種類の元素で構成され、部分的に欠陥部をもつ測定試料の模式的断面図を示す。
【図２】 図２は、従来のＸ線検査装置を用いて図１の測定試料を検査した場合の透過画像の模式図を示す。
【図３】 図３は、元素の波長と線吸収係数の関係を示す模式的グラフである。
【図４】 図４は、本発明のＸ線検査方法を適用する場合のＸ線透過画像の模式図であり、（ａ）は、波長λ１の場合の模式的Ｘ線透過画像であり、（ｂ）は、波長λ２の場合の模式的Ｘ線透過画像であり、（ｃ）は、これらの画像を差分して得られる模式的Ｘ線透過画像である。。
【図５】 図５は、本発明の実施の形態１のＸ線検査装置の基本構成を示す模式的ブロック図である。
【図６】 図６は、本発明の実施の形態２のＸ線検査装置の基本構成を示す模式的ブロック図である。
【図７】 図７は、本発明の実施の形態３のＸ線検査装置の基本構成を示す模式的ブロック図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線発生器
２ モノクロメータ
２−１ 波長λ１の単色Ｘ線を得るためのモノクロメータ
２−２ 波長λ２の単色Ｘ線を得るためのモノクロメータ
３ 測定試料
４ Ｘ線検出器
５ データ処理器
６ 表示部

Claims (4)

1. 白金／カーボンの第１の多層膜モノクロメータと、白金／カーボンの、前記第１の多層膜モノクロメータと異なる第２の多層膜モノクロメータとを用い、
   前記第１の多層膜モノクロメータにおいて第１の反射角で反射された波長λ１の第１のＸ線を測定対象物（人間を除く）に照射し、前記第２の多層膜モノクロメータにおいて前記第１の反射角で反射された波長λ２の第２のＸ線を前記測定対象物に照射した後、
   前記第１のＸ線の透過データと前記第２のＸ線の透過データとの差分に基づいて測定対象物の所定の元素の情報を得ること
   を含むＸ線検査方法。
2. 白金の層厚とカーボンの層厚が、白金層厚：カーボン層厚＝１：２の関係にあることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査方法。
3. Ｘ線発生器と、
   前記Ｘ線発生器から照射されたＸ線を第１の反射角で反射させて波長λ１の第１のＸ線として測定対象物に照射する白金／カーボンの第１の多層膜モノクロメータと、
   前記Ｘ線発生器から照射されたＸ線を前記第１の反射角で反射させて波長λ２の第２のＸ線として前記測定対象物に照射する、白金／カーボンの、前記第１の多層膜モノクロメータと異なる第２の多層膜モノクロメータと、
   前記測定対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器からのデータを処理するＸ線データ処理器と、を備え、
   前記第１の多層膜モノクロメータと前記第２の多層膜モノクロメータは白金層１層とカーボン層１層の層厚の和が異なること
   を特徴とするＸ線検査装置。
4. 白金の層厚とカーボンの層厚が、白金層厚：カーボン層厚＝１：２の関係にあること
   を特徴とする請求項３に記載のＸ線検査装置。

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