JP4725350B2 - Transmission X-ray measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、被測定物に含まれる複数の元素及び/又は化合物の含有量及び密度、又は厚さを測定するための透過X線測定方法に関する。 The present invention relates to a transmission X-ray measurement method for measuring the content and density or thickness of a plurality of elements and / or compounds contained in an object to be measured.
透過X線を利用した非破壊検査装置や医療用撮影装置が従来より知られている。例えば特許文献1に記載の非破壊検査装置は、基材上又は基材の内部に設けたこの基材とは異なる材料から成る被測定物の厚みを測定する装置であり、被測定物に照射するX線をそのスペクトル全体におけるピークがその被測定物の元素の吸収端近傍の波長になるように設定し、その吸収端近傍波長における透過X線の強度に基づいて被測定物の厚みを算出するようにしている。より詳しく述べると、吸収端の高エネルギー(短波長)側近傍と該吸収端の低エネルギー(長波長)側近傍とにおける基材及び被測定物透過後のX線強度をそれぞれ測定し、それら強度値、吸収端の高エネルギー側近傍における被測定物の線吸収係数、及び吸収端の低エネルギー側近傍における被測定物の線吸収係数から被測定物の厚さを導出している。 Conventionally, nondestructive inspection apparatuses and medical imaging apparatuses using transmitted X-rays are known. For example, the nondestructive inspection apparatus described in Patent Document 1 is an apparatus that measures the thickness of a measurement object made of a material different from the base material provided on or inside the base material, and irradiates the measurement object. The X-ray to be measured is set so that the peak in the entire spectrum is the wavelength near the absorption edge of the element of the object to be measured, and the thickness of the object to be measured is calculated based on the intensity of the transmitted X-ray at the wavelength near the absorption edge Like to do. More specifically, the X-ray intensities after passing through the substrate and the object to be measured in the vicinity of the high energy (short wavelength) side of the absorption edge and in the vicinity of the low energy (long wavelength) side of the absorption edge are measured respectively. The thickness of the measured object is derived from the value, the linear absorption coefficient of the measured object near the high energy side of the absorption edge, and the linear absorption coefficient of the measured object near the low energy side of the absorption edge.
上記従来の透過X線測定方法は基本的に被測定物が既知の1種類の成分(元素)から成ることを前提としている。そのため、例えば配管内や密閉容器内に付着した特定重金属の厚さの測定など特定の目的には有用であるが、被測定物が複数の元素や化合物の混合物であるような場合には適用できない。なお、上記特許文献1には被測定物が合金である場合に、その合金中の特定元素の含有率を求める方法も開示されているが、この方法では、或る特定元素の含有率しか求めることができず他の元素についての含有率は求まらない。また、該方法では物質の単位長さ当たりのX線の減衰割合を表す線吸収係数を用いた式を利用しているため、特定元素以外の元素の密度への影響が考慮されておらず、特定元素の含有率についてもその算出精度が低いものとなってしまう。 The above-mentioned conventional transmission X-ray measurement method is based on the premise that the object to be measured is composed of one known component (element). Therefore, it is useful for specific purposes such as measuring the thickness of specific heavy metals attached to pipes or sealed containers, but cannot be applied when the object to be measured is a mixture of multiple elements or compounds. . In addition, the above Patent Document 1 discloses a method for obtaining the content of a specific element in an alloy when the object to be measured is an alloy. However, in this method, only the content of a specific element is obtained. The content of other elements cannot be obtained. In addition, since the method uses a formula using a linear absorption coefficient representing the attenuation rate of X-rays per unit length of the substance, the influence on the density of elements other than the specific element is not considered, The calculation accuracy of the specific element content is also low.
ところで、透過X線測定装置において試料の或る一箇所だけでなく二次元的な測定を行いたいという要求は強い。従来、二次元測定を行う透過X線分析装置では、透過X線を検出するためにX線写真フィルム、半導体二次元検出器、イメージングプレートなどが利用されているが、こうした検出器では検出される透過X線のエネルギーを弁別することはできないため、被測定物中の物質の密度の大小が信号強度の濃淡として二次元的に表現されるだけである。そのため、こうした装置では、被測定物中の元素の厚みや含有量などを測定することはできない。 By the way, in a transmission X-ray measurement apparatus, there is a strong demand for performing two-dimensional measurement as well as a certain part of a sample. Conventionally, transmission X-ray analyzers that perform two-dimensional measurements use X-ray photographic film, semiconductor two-dimensional detectors, imaging plates, and the like to detect transmitted X-rays, which are detected by such detectors. Since the transmitted X-ray energy cannot be discriminated, the magnitude of the density of the substance in the object to be measured is only two-dimensionally expressed as the intensity of the signal intensity. Therefore, such an apparatus cannot measure the thickness or content of an element in the object to be measured.
医療用の透過X線測定の一部では、被測定物にX線を照射するX線管の管電圧を高低の二段階に変えて二回の測定を実行し、その二回の測定により得られた撮影画像をデータ処理することによりに人体の骨塩(骨の中のミネラル成分)を定量することが行われている。しかしながら、これは複数の元素の混合物の含有量を求めるものであり、元素毎に分離した含有量の測定は行えない。 As part of medical transmission X-ray measurement, the X-ray tube voltage for irradiating the object to be measured with X-ray tube is changed in two steps, high and low, and the measurement is performed twice. Quantification of bone minerals (mineral components in bones) of the human body is performed by processing the captured images. However, this is to obtain the content of a mixture of a plurality of elements, and the content separated for each element cannot be measured.
一方、透過X線顕微鏡では、従来、二つの方法で以て透過X線による二次元画像が取得されている。その一つは、点状光源からのX線を被測定物に照射してその透過X線を二次元検出器で検出する方法である。通常、入射X線として、シンクロトロン放射光(SR光)からフレネルゾーンプレートなどを用いて単色化及び集光を行ったものを用いる。この場合、被測定物に含まれる元素の吸収端に近いエネルギーを持つX線を選択することにより、その元素による透過画像の濃淡を強調することが行われる。しかしながら、この方法でも、被測定物に含まれる各元素の厚さや含有量は得られない。 On the other hand, in a transmission X-ray microscope, conventionally, a two-dimensional image using transmission X-rays is acquired by two methods. One of them is a method of irradiating an object to be measured with X-rays from a point light source and detecting the transmitted X-rays with a two-dimensional detector. Usually, the incident X-rays are monochromatized and condensed using synchrotron radiation (SR light) using a Fresnel zone plate or the like. In this case, by selecting X-rays having energy close to the absorption edge of the element contained in the object to be measured, the density of the transmission image by the element is emphasized. However, even with this method, the thickness and content of each element contained in the object to be measured cannot be obtained.
他の一つの方法は、細い平行光に近いX線束を被測定物に照射して透過したX線を検出し、被測定物を入射X線に垂直な面内で逐次走査して二次元状の透過X線像を取得する方法である。通常、エネルギー弁別のできない検出器を用いるため、被測定物が単一の元素のみで構成されている場合を除き、各元素の厚さや含有量などの情報を得ることはできない。一部では、SR光によるX線を入射X線とし、透過X線の検出に波長分散型検出器によるエネルギー弁別を行い、被測定物に含まれる元素の吸収端近傍のX線強度分布を正確に測定することにより、その元素の化学的結合状態の解析(XAFS)が行われている。しかしながら、この場合、被測定物に含まれる各元素の厚さや含有量の二次元分布を求めるためには、被測定物を入射X線に垂直な面内で走査する必要があり、測定に長い時間を要するとともに、その測定の間の入射X線の安定度が十分でないと測定精度が低下するという問題がある。 Another method is to detect a transmitted X-ray by irradiating the object to be measured with an X-ray bundle close to a thin parallel light, and sequentially scan the object to be measured in a plane perpendicular to the incident X-ray to obtain a two-dimensional shape. This is a method for acquiring a transmission X-ray image of the first. Usually, since a detector that cannot discriminate energy is used, information such as the thickness and content of each element cannot be obtained unless the object to be measured is composed of only a single element. In some cases, X-rays from SR light are used as incident X-rays, and energy discrimination is performed using a wavelength dispersive detector to detect transmitted X-rays, so that the X-ray intensity distribution near the absorption edge of the element contained in the measured object is accurately Measurement of the chemical bonding state of the element (XAFS) is performed. However, in this case, in order to obtain a two-dimensional distribution of the thickness and content of each element contained in the object to be measured, it is necessary to scan the object to be measured in a plane perpendicular to the incident X-ray, which is long for measurement. In addition to the time required, there is a problem that the measurement accuracy decreases if the stability of incident X-rays during the measurement is not sufficient.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第1の目的は、被測定物が種類が既知である複数の元素及び/又は化合物から構成される場合に、各元素及び/又は各化合物の厚さや含有量及び密度を短時間で且つ正確に測定することができる透過X線測定方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide each element and / or compound when the object to be measured is composed of a plurality of elements and / or compounds whose types are known. Another object is to provide a transmission X-ray measurement method capable of accurately measuring the thickness, content and density of each compound in a short time.
また、本発明の第2の目的は、被測定物が種類が既知である複数の元素及び/又は化合物から構成される場合に、各元素の厚さや含有量及び密度の二次元分布を短時間で且つ正確に測定することができる透過X線測定方法を提供することである。 The second object of the present invention is to reduce the two-dimensional distribution of the thickness, content and density of each element in a short time when the object to be measured is composed of a plurality of elements and / or compounds whose types are known. It is another object of the present invention to provide a transmission X-ray measurement method that can measure accurately and accurately.
上記課題を解決するために成された本発明に係る透過X線測定方法は、単一波長ではなく、所定の波長範囲の、波長が連続したX線を被測定物に照射するX線照射手段と、前記被測定物を透過した透過X線を検出するためのエネルギー弁別可能なX線検出器と、該X線検出器による検出信号に基づき透過X線のエネルギーを弁別してX線強度データを求める信号処理回路と、を具備する透過X線測定装置を用い、含有元素及び/又は含有化合物の種類が既知である若しくは推定可能である被測定物の各元素及び/又は各化合物の、厚さ、又は含有量と密度、を測定する透過X線測定方法であって、
所定のエネルギーにおける、実測の透過X線強度比と、被測定物に含まれる全ての元素及び/又は化合物の質量吸収係数と、厚さ、又は重量比と密度で表した理論的透過X線強度比とから成る方程式を、被測定物に含まれる、厚さ又は含有率が未知な元素及び/又は化合物の総数と同数以上立てて連立方程式とし、
前記所定のエネルギーにおけるX線強度比を前記透過X線測定装置により実測し、
該実測により得られた値を前記連立方程式に代入して該連立方程式を解き、解として各元素及び/又は各化合物の、厚さ、又は重量比と全体の密度、を求めることを特徴としている。
The transmitted X-ray measurement method according to the present invention, which is made to solve the above-mentioned problems , is an X-ray irradiation means for irradiating an object to be measured with X-rays having a continuous wavelength in a predetermined wavelength range instead of a single wavelength. An X-ray detector capable of energy discrimination for detecting transmitted X-rays transmitted through the object to be measured; and X-ray intensity data obtained by discriminating transmitted X-ray energy based on a detection signal from the X-ray detector. Thickness of each element and / or each compound of the object to be measured in which the type of the contained element and / or contained compound is known or can be estimated using a transmission X-ray measuring apparatus comprising the signal processing circuit to be obtained Or a transmission X-ray measurement method for measuring content and density,
The measured transmission X-ray intensity ratio at a predetermined energy, the mass absorption coefficient of all elements and / or compounds contained in the object to be measured, and the theoretical transmission X-ray intensity expressed by thickness or weight ratio and density The equation consisting of the ratio and the simultaneous equation is set up to be equal to or more than the total number of elements and / or compounds whose thickness or content is unknown contained in the object to be measured,
The X-ray intensity ratio at the predetermined energy is measured by the transmission X-ray measurement device,
Substituting the values obtained by the actual measurement into the simultaneous equations, solving the simultaneous equations, and obtaining the thickness or weight ratio and the overall density of each element and / or each compound as a solution .
この発明に係る透過X線測定方法の一態様として、前記X線照射手段と前記X線検出器との組み合わせで測定可能なエネルギー範囲において被測定物に含まれる全ての元素及び/又は全ての化合物中の元素が吸収端を持つ場合、各元素の吸収端を挟んだ両側のエネルギーにおける透過X線の実測値の比を前記X線強度比とした連立方程式を用い、被測定物を透過して来た透過X線を前記X線検出器で検出し、それにより得られるX線強度データから前記実測強度比を算出してこれを前記各方程式に適用して、その連立方程式を解くことにより各元素及び/又は各化合物の厚さ、又は重量比と全体の密度、を求めるものとすることができる。 As one aspect of the transmitted X-ray measurement method according to the present invention, all elements and / or all compounds contained in the object to be measured in the energy range measurable by the combination of the X-ray irradiation means and the X-ray detector When the element inside has an absorption edge, use the simultaneous equation with the ratio of the measured values of transmitted X-rays at the energy on both sides across the absorption edge of each element as the X-ray intensity ratio, Each transmitted X-ray is detected by the X-ray detector, and the measured intensity ratio is calculated from the X-ray intensity data obtained thereby, and this is applied to the equations. The thickness or weight ratio of the element and / or each compound and the overall density can be determined.
吸収端は元素に固有のものであるため、或る元素が吸収端を持つ場合、その吸収端よりも僅かに高いエネルギー側と僅かに低いエネルギー側とにおいて透過X線の強度は大きく相違するのに対し、同じエネルギーに対し被測定物を透過しない直接X線の強度はほぼ同じであるとみなせ、これを利用して算出精度が相対的に高い連立方程式を立てることができる。これによれば、透過X線の測定のみを実施すればよいため被測定物を透過しない直接X線の測定が不要であって、そのための測定時間や検出器が不要になる。 Since the absorption edge is unique to an element, when a certain element has an absorption edge, the intensity of transmitted X-rays is greatly different between a slightly higher energy side and a slightly lower energy side than the absorption edge. On the other hand, the intensity of direct X-rays that do not pass through the object to be measured with respect to the same energy can be regarded as substantially the same, and a simultaneous equation with relatively high calculation accuracy can be established using this. According to this, since it is only necessary to measure transmitted X-rays, direct X-ray measurement that does not pass through the object to be measured is unnecessary, and measurement time and a detector for that purpose are not required.
この発明に係る透過X線測定方法の別の態様として、被測定物に含まれる、厚さ又は含有率が未知な元素及び/又は化合物の総数と同数以上の所定のエネルギーにおいて被測定物を透過した透過X線の強度と同エネルギーにおいて被測定物を透過しない直接X線の強度との比を前記X線強度比とした連立方程式を用い、被測定物を透過して来た透過X線と透過しない直接X線をそれぞれ別に前記X線検出器で検出し、それにより得られるX線強度データから前記実測強度比を算出してこれを前記各方程式に適用して、その連立方程式を解くことにより各元素及び/又は各化合物の厚さ、又は重量比と全体の密度、を求めるものとすることができる。 As another aspect of the transmission X-ray measurement method according to the present invention, the object to be measured is transmitted at a predetermined energy equal to or greater than the total number of elements and / or compounds whose thickness or content is unknown. The transmitted X-ray transmitted through the object to be measured using a simultaneous equation in which the ratio of the intensity of the transmitted X-ray and the intensity of the direct X-ray not transmitted through the object to be measured at the same energy is used as the X-ray intensity ratio Direct X-rays that do not pass through are individually detected by the X-ray detector, the measured intensity ratio is calculated from the X-ray intensity data obtained thereby, and applied to the equations to solve the simultaneous equations. Thus, the thickness, weight ratio, and overall density of each element and / or each compound can be obtained.
この場合には、複数のエネルギー(波長)において直接X線の強度と透過X線の強度とを測定する必要があり、各波長における直接X線と透過X線との強度比の相違を利用して、各元素及び/又は各化合物の含有量と密度、又は厚さ、を計算している。そのため、直接X線測定のための測定時間や検出器が別途必要になるものの、吸収端を利用しないので定量可能な元素に殆ど制約がなくなる。 In this case, it is necessary to measure the intensity of the direct X-ray and the intensity of the transmitted X-ray at a plurality of energies (wavelengths), and use the difference in the intensity ratio between the direct X-ray and the transmitted X-ray at each wavelength. The content and density or thickness of each element and / or compound are calculated. Therefore, although a measurement time and a detector for direct X-ray measurement are separately required, there is almost no restriction on elements that can be quantified because the absorption edge is not used.
但し、吸収端を利用した場合のほうが算出精度が高いため、被測定物中に両元素、つまりX線照射手段とX線検出器との組み合わせで測定可能なエネルギー範囲において吸収端を持つ元素と吸収端を持たない元素とが混在している場合には、その元素毎に適用し得る方程式を選んで、そうした方程式を併せた連立方程式を立てるとよい。 However, since the calculation accuracy is higher when the absorption edge is used, both elements in the object to be measured, that is, elements having an absorption edge in the energy range measurable by the combination of the X-ray irradiation means and the X-ray detector, When elements that do not have absorption edges are mixed, an equation that can be applied to each element is selected, and a simultaneous equation that combines these equations may be established.
即ち、前記X線照射手段と前記X線検出器との組み合わせで測定可能なエネルギー範囲において吸収端を持つ元素については、吸収端を挟んだ両側のエネルギーにおける透過X線の実測値の比を前記X線強度比とした方程式を用いる一方、該エネルギー範囲において吸収端を持たない元素については、所定のエネルギーにおいて被測定物を透過した透過X線の強度と同エネルギーにおいて被測定物を透過しない直接X線の強度との比を前記X線強度比とした方程式を用い、それらを併せた、被測定物に含まれる、厚さ又は含有率が未知な元素及び/又は化合物の総数と同数以上の連立方程式を立ててこの解を求めることにより各元素及び/又は各化合物の厚さ、又は重量比と全体の密度、を求めるとよい。
That is, for an element having an absorption edge in an energy range measurable by the combination of the X-ray irradiation means and the X-ray detector, the ratio of the measured values of transmitted X-rays at the energy on both sides across the absorption edge is On the other hand, for an element having no absorption edge in the energy range, an X-ray intensity ratio equation is used. For an element that does not pass through the measured object at the same energy as the transmitted X-ray intensity transmitted through the measured object at a predetermined energy. Using the X-ray intensity ratio as the ratio to the intensity of X-rays, and combining them, the total number of elements and / or compounds with unknown thickness or content contained in the object to be measured It is good to obtain | require the thickness or weight ratio, and the whole density of each element and / or each compound by setting simultaneous equations and calculating | requiring this solution.
また、本発明に係る透過X線測定方法は二次元測定に容易に拡張することができる。即ち、前記X線照射手段は所定の波長範囲の発散X線又は平行束X線を被測定物に照射するものであり、前記X線検出器は前記被測定物を透過した透過X線を検出するためのエネルギー弁別可能な微小X線検出素子が二次元状に配置されたものであり、前記信号処理回路は、該X線検出器による検出信号に基づき各微小検出素子毎に透過X線のエネルギーを弁別してX線強度データを求めるものであって、被測定物の各元素及び/又は各化合物の厚さ、又は含有量と密度、の二次元分布情報を測定するものとすることができる。
Further, the transmission X-ray measurement method according to the present invention can be easily extended to two-dimensional measurement. That is, the X-ray irradiation means irradiates the object to be measured with divergent X-rays or parallel bundle X-rays in a predetermined wavelength range, and the X-ray detector detects transmitted X-rays transmitted through the object to be measured. The X-ray detection elements capable of energy discrimination are arranged two-dimensionally, and the signal processing circuit generates transmission X-rays for each micro-detection element based on a detection signal from the X-ray detector. X-ray intensity data is obtained by discriminating energy, and two-dimensional distribution information of the thickness or content and density of each element and / or each compound of the object to be measured can be measured. .
ここで、発散X線とは点状又はそれに相当する形状のX線照射手段から所定の立体角を以てX線が拡がるように放出される場合をいい、平行束X線とは面状又はそれに相当する形状のX線照射手段からX線が略平行に放出されて殆ど拡がることがない場合をいう。 Here, the divergent X-ray refers to a case where X-rays are emitted from a point-like or equivalent X-ray irradiation means so that the X-rays are spread with a predetermined solid angle, and the parallel bundle X-ray is planar or equivalent. X-rays emitted from the X-ray irradiating means having the shape to be substantially parallel and hardly spread.
本発明に係る透過X線測定方法によれば、被測定物に含まれる複数の元素及び/又は化合物の種類が既知であるか或いは高い確度で推定可能であれば、各元素及び/又は各化合物の含有量及び密度、又は厚さ、を高い精度で以て且つ同時に得ることができる。したがって、被測定物の含有元素や含有化合物の定量分析が効率良く正確に行えるようになり、非破壊検査や医療用など広範な分野に有用である。 According to the transmission X-ray measurement method of the present invention, if the types of a plurality of elements and / or compounds contained in the object to be measured are known or can be estimated with high accuracy, each element and / or each compound Content and density, or thickness can be obtained with high accuracy and at the same time. Therefore, quantitative analysis of the elements and compounds contained in the measurement object can be performed efficiently and accurately, which is useful in a wide range of fields such as nondestructive inspection and medical use.
また、特に本発明に係る二次元の透過X線測定方法によれば、被測定物に照射するX線を二次元的に走査して順次透過X線を検出する必要もないので、この点でも測定時間は短くて済み、そうした短時間の測定でも、被測定物を構成する元素及び/又は化合物の含有量及び密度、又は厚さ、の二次元分布情報を高い精度で以て得ることができる。 In particular, according to the two-dimensional transmission X-ray measurement method according to the present invention, it is not necessary to scan the X-rays irradiated to the object to be measured two-dimensionally and sequentially detect the transmission X-rays. The measurement time is short, and even in such a short measurement, the two-dimensional distribution information of the content and density or thickness of the elements and / or compounds constituting the object to be measured can be obtained with high accuracy. .
本発明に係る透過X線測定方法の一実施例について図面を参照して説明する。図1は本実施例による透過X線測定を行うための透過X線測定装置の全体構成図である。 An embodiment of a transmission X-ray measurement method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a transmission X-ray measurement apparatus for performing transmission X-ray measurement according to this embodiment.
図1において、X線管等のX線源1から出射されたX線2は被測定物3に照射され、被測定物3中を透過した透過X線がX線検出器4に入射する。X線源1は単一波長ではなく所定の波長範囲(換言すると所定のエネルギー範囲)のX線、つまり複数波長のX線を出射可能なものであり、X線検出器4はこの波長範囲に対応した検出が可能なものである。
In FIG. 1,
X線検出器4では入射したX線の波長つまりエネルギーに応じた電気信号が発生し、この検出信号は検出信号処理部5に入力され、まずプリアンプ(前置増幅器)51により増幅される。このときの信号は図1中に示すように階段状の電圧パルス信号となる。この信号の階段の各段の高さが被測定物3に含まれる各元素のエネルギーに対応している。この電圧パルス信号は波形整形回路を含む比例増幅器52に入力され、上記各階段の高さに応じた波高を持つ適当な形状のパルスに成形される。
The
マルチチャンネルアナライザ53は入力されたパルス信号の波高値に応じて各パルスをエネルギー毎に弁別した後に、弁別された各パルスをそれぞれ計数する。このマルチチャンネルアナライザ53の弁別対象のエネルギーは制御部8により設定され、任意のエネルギーの透過X線のX線強度に対応した値をデータ処理部6に出力する。そして、データ処理部6はこのX線強度値の実測データに対し後述するような演算処理を実行することで、被測定物3に含まれる各元素及び/又は各化合物の厚さや含有量及び密度を算出し、その結果を表示部7に表示する。
The
次に、上記構成の透過X線測定装置を用いて、被測定物3に含まれる各種元素及び/又は各種元素の含有量及び密度や厚さを得るための方法について述べる。ここでは、被測定物3が種類が既知である複数の元素、具体的には5種の元素a、b、c、d、eを含んでいるものとする。周知のように、一般に各種の元素はX線に対してそれぞれ固有の吸収端を持つ。上述のようにX線源1は所定波長範囲のX線を出射可能であるが、その波長範囲は限られているため、いま測定対象としている5種の元素a〜eの吸収端波長が照射X線の波長範囲に含まれる場合とそうでない場合とがあり得る。そこで、この両者を分けて考え、前者を第1の測定モード、後者を第2の測定モードと呼ぶ。 Next, a method for obtaining the various elements contained in the DUT 3 and / or the contents, densities, and thicknesses of the various elements using the transmission X-ray measurement apparatus having the above configuration will be described. Here, it is assumed that the DUT 3 includes a plurality of elements whose types are known, specifically, five kinds of elements a, b, c, d, and e. As is well known, various elements generally have their own absorption edge with respect to X-rays. As described above, the X-ray source 1 can emit X-rays in a predetermined wavelength range. However, since the wavelength range is limited, the absorption edge wavelengths of the five elements a to e which are currently measured are irradiated. There are cases where it is included in the wavelength range of X-rays and cases where it is not. Therefore, both are considered separately, and the former is called the first measurement mode and the latter is called the second measurement mode.
[1]第1の測定モード:元素a、b、…、eの吸収端波長が照射X線の波長範囲及びX線検出器の検出可能波長範囲に含まれる場合 [1] First measurement mode: When the absorption edge wavelengths of elements a, b,..., E are included in the wavelength range of irradiated X-rays and the detectable wavelength range of the X-ray detector
図2は1種の元素aについての透過X線のスペクトルの一例を示す図である。この図のように、吸収端波長λaに対応したエネルギーEaの前後で透過X線強度は急激に変化する。一方、吸収端波長は元素に固有のものであるため、元素a以外の他の元素b、c、d、eは同一エネルギーEaにおいて吸収端を持たない。したがって、元素aの吸収端波長λaの前後、つまり吸収端波長λaよりも少しだけ長波長側の波長λa+及び吸収端波長よりも少しだけ短波長側の波長λa-における元素b、c、d、eの透過X線強度の変化は小さい。また、直接X線の強度も殆ど変化しない。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a spectrum of transmitted X-rays for one kind of element a. As shown in this figure, the transmitted X-ray intensity rapidly changes before and after the energy Ea corresponding to the absorption edge wavelength λa. On the other hand, since the absorption edge wavelength is unique to the element, other elements b, c, d, and e other than the element a do not have an absorption edge at the same energy Ea. Therefore, the elements b, c, d, around the absorption edge wavelength λa of the element a, that is, the wavelength λa + slightly longer than the absorption edge wavelength λa and the wavelength λa− slightly shorter than the absorption edge wavelength λa− The change in the transmitted X-ray intensity of e is small. Also, the intensity of direct X-rays hardly changes.
従来より、こうした吸収端前後の透過X線強度の急激な変化を利用してその元素の定量を行う方法が提案されている(例えばカリティ著 、「X線回折要論」、アグネ承風社発行、 p427-p431参照)。この提案の方法では、実測により求めた透過X線のスペクトルにおいて吸収端波長よりも長波長側のカーブと短波長側のカーブとをそれぞれ外挿することにより、長波長側と短波長側との吸収端波長上での仮想的なX線強度をそれぞれ算出する。そして、この実測に基づいた長波長側の仮想的なX線強度と短波長側の仮想的なX線強度との強度比、及び、試料の質量吸収係数を考慮した理論的な値から試料中での元素aの重量比や厚さを推算するようにしている。特許文献1による透過X線測定方法は、基本的にはこの方法を踏襲したものである。
Conventionally, there has been proposed a method for quantifying the element by using such a rapid change in transmitted X-ray intensity before and after the absorption edge (for example, “X-ray diffraction theory” by Karity, published by Agne Jofu Co., Ltd.) P427-p431). In this proposed method, by extrapolating a long wavelength side curve and a short wavelength side curve with respect to the absorption edge wavelength in the transmission X-ray spectrum obtained by actual measurement, the long wavelength side and the short wavelength side are respectively extrapolated. Virtual X-ray intensities on the absorption edge wavelength are respectively calculated. Then, from the theoretical value in consideration of the intensity ratio between the virtual X-ray intensity on the long wavelength side and the virtual X-ray intensity on the short wavelength side based on this measurement, and the mass absorption coefficient of the sample, The weight ratio and thickness of the element a are estimated. Transmission X-ray measuring method according to Patent Document 1 is basically obtained by following the this method.
しかしながら、上記のような方法では、透過X線の検出信号をエネルギー毎に分離する際のエネルギー分解能が十分に高くないと吸収端波長前後での透過X線スペクトルカーブに対し十分な精度の外挿を行うことができず、元素の重量比や厚さの計算に大きな狂いが生じる可能性がある。また、上述したように被測定物に多数の元素が含まれる場合に一度に全ての元素の厚さや含有量及び密度を算出することはできず、しかも正確性に問題がある。 However, in the method as described above, if the energy resolution when separating the transmission X-ray detection signal for each energy is not sufficiently high, extrapolation with sufficient accuracy to the transmission X-ray spectrum curve around the absorption edge wavelength is performed. May not be performed, and the calculation of the weight ratio and thickness of the elements may be greatly distorted. Further, as described above, when a large number of elements are included in the object to be measured, the thickness, content and density of all the elements cannot be calculated at once, and there is a problem in accuracy.
そこで、本実施例による透過X線測定方法では、透過X線スペクトルのカーブの外挿を行って急激な強度変化前後の透過X線強度の吸収端波長上での換算値を用いる代わりに、実際に求めた透過X線強度値をそのまま利用する一方、上記換算により無視していた他の元素の影響も考慮した計算式を用い、各元素について同様の計算式を立ててこれらを連立方程式として解いて複数の元素の含有量や厚さを並行して算出できるようにしている。 Therefore, in the transmission X-ray measurement method according to the present embodiment, instead of using the converted value on the absorption edge wavelength of the transmission X-ray intensity before and after the sudden intensity change by extrapolating the curve of the transmission X-ray spectrum, While using the transmitted X-ray intensity values obtained in the above as they are, using the calculation formulas that take into account the effects of other elements that were ignored by the above conversion, the same calculation formulas were established for each element, and these were solved as simultaneous equations. Thus, the contents and thicknesses of a plurality of elements can be calculated in parallel.
即ち、被測定物に含まれる各元素a、b、…、eのそれぞれについて、吸収端波長のエネルギーよりも少し高いエネルギーにおける透過X線強度と少し低いエネルギーにおける透過X線強度とを実測により求める。例えば元素aに関して言えば、図2に示すように、吸収端波長のエネルギーEaよりも少し高いエネルギーEahの透過X線強度IEahと少し低いエネルギーEalの透過X線強度IEalとを求める。その元素の吸収端波長の前後の波長(エネルギー)におけるX線強度の比IEah/IEalと、その元素の線吸収係数ではなく質量吸収係数を用いて計算できる理論上の透過X線の強度比、さらには共存する他の元素の上記吸収端波長前後における質量吸収係数を用いて計算できる理論上の透過X線の強度比と、から次のような連立方程式を立てることができる。なお、ここでは吸収端波長の前後の波長に対する直接X線のX線強度は殆ど変化せず等しいものとみなしている。 That is, for each of the elements a, b,..., E included in the object to be measured, the transmitted X-ray intensity at an energy slightly higher than the energy at the absorption edge wavelength and the transmitted X-ray intensity at an energy slightly lower are obtained by actual measurement. . For example, it comes to elements a, as shown in FIG. 2, obtaining the transmitted X-ray intensity I Eal of the transmitted X-ray intensity I EAh slightly lower energy Eal slightly higher energy EAh than the energy Ea of the absorption edge wavelength. Theoretical transmitted X-ray intensity that can be calculated using the ratio I Eah / I Eal of the X-ray intensity at wavelengths (energy) before and after the absorption edge wavelength of the element and the mass absorption coefficient instead of the linear absorption coefficient of the element The following simultaneous equations can be established from the ratio and the theoretical ratio of transmitted X-ray intensity that can be calculated using the mass absorption coefficient of the other coexisting elements around the absorption edge wavelength. Here, the X-ray intensity of direct X-rays with respect to wavelengths before and after the absorption edge wavelength hardly changes and is regarded as equal.
[A]各元素の厚さを求めたい場合
各元素a、b、…、eの厚さを求めたい場合には次のような連立方程式を用いる。
ln(IEah/IEal)={(μ/ρ)aEal−(μ/ρ)aEah}・ρata+{(μ/ρ)bEal−(μ/ρ)bEah}・ρbtb+…+{(μ/ρ)eEal−(μ/ρ)eEah}・ρete …(1)
ln(IEbh/IEbl)={(μ/ρ)aEbl−(μ/ρ)aEbh}・ρata+{(μ/ρ)bEbl−(μ/ρ)bEbh}・ρbtb+…+{(μ/ρ)eEbl−(μ/ρ)eEbh}・ρete …(2)
………
ln(IEeh/IEel)={(μ/ρ)aEel−(μ/ρ)aEeh}・ρata+{(μ/ρ)bEel−(μ/ρ)bEeh}・ρbtb+…+{(μ/ρ)eEel−(μ/ρ)eEeh}・ρete …(3)
ここで、
IEah:元素aの吸収端波長のエネルギーよりも少し高いエネルギーの透過X線強度
IEbh:元素bの吸収端波長のエネルギーよりも少し高いエネルギーの透過X線強度
IEeh:元素eの吸収端波長のエネルギーよりも少し高いエネルギーの透過X線強度
IEal:元素aの吸収端波長のエネルギーよりも少し低いエネルギーの透過X線強度
IEbl:元素bの吸収端波長のエネルギーよりも少し低いエネルギーの透過X線強度
IEel:元素eの吸収端波長のエネルギーよりも少し低いエネルギーの透過X線強度
(μ/ρ)aEal:エネルギーEalにおける元素aの質量吸収係数
(μ/ρ)aEah:エネルギーEahにおける元素aの質量吸収係数
(μ/ρ)bEal:エネルギーEalにおける元素bの質量吸収係数
(μ/ρ)bEah:エネルギーEahにおける元素bの質量吸収係数
(μ/ρ)eEal:エネルギーEalにおける元素eの質量吸収係数
(μ/ρ)eEah:エネルギーEahにおける元素eの質量吸収係数
(μ/ρ)aEbl:エネルギーEblにおける元素aの質量吸収係数
(μ/ρ)aEbh:エネルギーEbhにおける元素aの質量吸収係数
(μ/ρ)bEbl:エネルギーEblにおける元素bの質量吸収係数
(μ/ρ)bEbh:エネルギーEbhにおける元素bの質量吸収係数
(μ/ρ)eEbl:エネルギーEblにおける元素eの質量吸収係数
(μ/ρ)eEbh:エネルギーEbhにおける元素eの質量吸収係数
ρa:元素aの密度
ρb:元素bの密度
ρe:元素eの密度
ta:元素aの厚さ
tb:元素bの厚さ
te:元素eの厚さ
[A] When obtaining the thickness of each element When obtaining the thickness of each element a, b,..., E, the following simultaneous equations are used.
ln (I Eah / I Eal) = {(μ / ρ) aEal - (μ / ρ) aEah} · ρ a t a + {(μ / ρ) bEal - (μ / ρ) bEah} · ρ b t b + ... + {(μ / ρ) eEal − (μ / ρ) eEah } · ρ e t e (1)
ln (I Ebh / I Ebl ) = {(μ / ρ) aEbl − (μ / ρ) aEbh } · ρ a t a + {(μ / ρ) bEbl − (μ / ρ) bEbh } · ρ b t b + ... + {(μ / ρ) eEbl − (μ / ρ) eEbh } · ρ e t e (2)
………
ln (I Eeh / I Eel) = {(μ / ρ) aEel - (μ / ρ) aEeh} · ρ a t a + {(μ / ρ) bEel - (μ / ρ) bEeh} · ρ b t b + ... + {(μ / ρ ) eEel - (μ / ρ) eEeh} · ρ e t e ... (3)
here,
I EAh: transmitted X-ray intensity of the absorption edge energy slightly higher than the energy of the wavelength of the element a I Ebh: transmitted X-ray intensity of the slightly higher energy than the energy of the absorption edge wavelength of an element b I Eeh: the absorption edge of the element e transmitted X-ray intensity of energy slightly higher than the energy of the wavelength I Eal: transmitted X-ray intensity of the absorption edge energy slightly lower than the energy of the wavelength of the element a I Ebl: element b energy slightly lower than the energy of the absorption edge wavelength of Intensity of transmitted X-ray I Eel : Transmitted X-ray intensity of energy a little lower than the energy at the absorption edge wavelength of element e
(μ / ρ) aEal : Mass absorption coefficient of element a at energy Eal
(μ / ρ) aEah : Mass absorption coefficient of element a at energy Eah
(μ / ρ) bEal : Mass absorption coefficient of element b at energy Eal
(μ / ρ) bEah : Mass absorption coefficient of element b at energy Eah
(μ / ρ) eEal : Mass absorption coefficient of element e at energy Eal
(μ / ρ) eEah : Mass absorption coefficient of element e at energy Eah
(μ / ρ) aEbl : Mass absorption coefficient of element a at energy Ebl
(μ / ρ) aEbh : Mass absorption coefficient of element a at energy Ebh
(μ / ρ) bEbl : Mass absorption coefficient of element b at energy Ebl
(μ / ρ) bEbh : Mass absorption coefficient of element b at energy Ebh
(μ / ρ) eEbl : Mass absorption coefficient of element e at energy Ebl
(μ / ρ) eEbh : mass absorption coefficient of element e at energy Ebh ρ a : density of element a ρ b : density of element b ρ e : density of element e t a : thickness of element a t b : element b Thickness t e : thickness of element e
[B]元素の重量比を求めたい場合
各元素a、b、…、eの含有量や全体の密度を算出するために重量比を求めたい場合には次のような連立方程式を用いる。
ln(IEah/IEal)=[{(μ/ρ)aEal−(μ/ρ)aEah}・wa+{(μ/ρ)bEal−(μ/ρ)bEah}・wb+…+{(μ/ρ)eEal−(μ/ρ)eEah}・we]・ρmtm …(4)
ln(IEbh/IEbl)=[{(μ/ρ)aEbl−(μ/ρ)aEbh}・wa+{(μ/ρ)bEbl−(μ/ρ)bEbh}・wb+…+{(μ/ρ)eEbl−(μ/ρ)eEbh}・we]・ρmtm …(5)
………
ln(IEeh/IEel)=[{(μ/ρ)aEel−(μ/ρ)aEeh}・wa+{(μ/ρ)bEel−(μ/ρ)bEeh}・wb+…+{(μ/ρ)eEel−(μ/ρ)eEeh}・we]・ρmtm …(6)
ここで、上記[A]で記載した以外のパラメータについて、
wa:元素aの重量比
wb:元素bの重量比
we:元素eの重量比
ρm:混合物(又は化合物)全体の密度
tm:混合物(又は化合物)全体の厚さ
であり、且つ全ての含有元素の重量比の和は1、つまり
wa+wb+…+we=1
である。
[B] When it is desired to obtain the weight ratio of elements In order to obtain the weight ratio in order to calculate the content of each element a, b, ..., e and the overall density, the following simultaneous equations are used.
ln (I Eah / I Eal) = [{(μ / ρ) aEal - (μ / ρ) aEah} · w a + {(μ / ρ) bEal - (μ / ρ) bEah} · w b + ... + {(μ / ρ) eEal - (μ / ρ) eEah} · w e] · ρ m t m ... (4)
ln (I Ebh / I Ebl ) = [{(μ / ρ) aEbl − (μ / ρ) aEbh } · w a + {(μ / ρ) bEbl − (μ / ρ) bEbh } · w b + ... + {(μ / ρ) eEbl - (μ / ρ) eEbh} · w e] · ρ m t m ... (5)
………
ln (I Eeh / I Eel) = [{(μ / ρ) aEel - (μ / ρ) aEeh} · w a + {(μ / ρ) bEel - (μ / ρ) bEeh} · w b + ... + {(μ / ρ) eEel - (μ / ρ) eEeh} · w e] · ρ m t m ... (6)
Here, for parameters other than those described in [A] above,
w a: elemental weight ratio of a w b: weight ratio of the element b w e: elemental weight ratio of e [rho m: mixture (or compounds) overall density t m: a mixture (or compounds) total thickness, and the sum of the weight ratios of all elements contained in 1, ie w a + w b + ... + w e = 1
It is.
[C]元素だけでなく種類が既知である化合物が含まれている場合
いま、被測定物中に種類が既知である化合物、例えば元素aの代わりに化合物aが含まれている場合について考える。ここでいう種類が既知であるとは、その化合物aの構成元素の全ての含有量比及び密度が既知であるということである。この場合、化合物aとその他の含有元素b、c、d、eの厚さ、又は含有量と全体の密度、を同時に定量するためには、例えば化合物aの構成元素がa1、a2、a3であり、それら構成元素の重量wa1、wa2、wa3が既知の場合、前述の各式(1)〜(6)において、(μ/ρ)aの代わりに、
(μ/ρ)a=(μ/ρ)wa1+(μ/ρ)wa2+(μ/ρ)wa3
を代入し、その化合物aの密度ρa、厚さta、重量比waは元素aをそのまま化合物aと読み代える式を立てればよい。但し、
(μ/ρ)a:化合物aの質量吸収係数
(μ/ρ)wa1:構成元素a1の質量吸収係数
(μ/ρ)wa2:構成元素a2の質量吸収係数
(μ/ρ)wa3:構成元素a3の質量吸収係数
wa1+wa2+wa3=1
である。また、前述の元素aの吸収端を利用した式の代わりに、この化合物aに対応する方程式として、化合物aに含まれる全ての元素がa1、a2、a3の吸収端に対応する方程式を立てる必要はなく、そのうちのいずれか1つの元素、例えば元素a1についてのみ吸収端の両側のエネルギーを利用した方程式を立てれば十分である。したがって、X線源1とX線検出器4との組み合わせで測定可能なエネルギー範囲において、吸収端を持つ元素を1つだけ選べばよい。この場合、例えば(1)式は、
ln(IEah/IEal)=[{(μ/ρ)a1Ea1l・wa1+(μ/ρ)a2Ea1l・wa2+(μ/ρ)a3Ea1l・wa3}−{(μ/ρ)a1Ea1h・wa1+(μ/ρ)a2Ea1h・wa2+(μ/ρ)a3Ea1h・wa3}]・ρata+[(μ/ρ)bEal−(μ/ρ)bEah]・ρbtb+…+[(μ/ρ)eEal−(μ/ρ)eEah]・ρete
と変形する。また(2)式、(3)式も同様に変形する。一方(4)式は、
ln(IEah/IEal)=〈[{(μ/ρ)a1Ea1l・wa1+(μ/ρ)a2Ea1l・wa2+(μ/ρ)a3Ea1l・wa3}−{(μ/ρ)a1Ea1h・wa1+(μ/ρ)a2Ea1h・wa2+(μ/ρ)a3Ea1h・wa3}]・wa+{(μ/ρ)bEal−(μ/ρ)bEah}・wb+…+{(μ/ρ)eEal−(μ/ρ)eEah}・we〉・ρmtm
と変形する。また(5)式、(6)式も同様に変形する。
[C] When not only the element but also a compound having a known type is included Now, consider a case in which the compound to be measured includes a compound having a known type, for example, a compound a instead of the element a. The type known here means that the content ratio and density of all the constituent elements of the compound a are known. In this case, in order to simultaneously determine the thickness of the compound a and the other contained elements b, c, d, e, or the content and the overall density, for example, the constituent elements of the compound a are a1, a2, and a3. If the weights w a1 , w a2 , w a3 of these constituent elements are known, in the above formulas (1) to (6), instead of (μ / ρ) a,
(μ / ρ) a = (μ / ρ) wa 1 + (μ / ρ) wa 2 + (μ / ρ) wa 3
Is substituted for the density ρ a , thickness t a , and weight ratio w a of the compound a by formulating the element a as it is as the compound a. However,
(μ / ρ) a: Mass absorption coefficient of compound a
(μ / ρ) w a1 : Mass absorption coefficient of constituent element a1
(μ / ρ) wa2 : Mass absorption coefficient of constituent element a2
(μ / ρ) w a3: the mass absorption coefficient of the constituent elements a3 w a1 + w a2 + w a3 = 1
It is. Further, instead of the above-described equation using the absorption edge of the element a, an equation corresponding to the absorption edge of a1, a2, and a3 must be established for all elements contained in the compound a as an equation corresponding to the compound a. However, it is sufficient to establish an equation using the energy on both sides of the absorption edge only for one of the elements, for example, the element a1. Therefore, only one element having an absorption edge needs to be selected in the energy range measurable by the combination of the X-ray source 1 and the
ln (I Eah / I Eal) = [{(μ / ρ) a1Ea1l · w a1 + (μ / ρ) a2Ea1l · w a2 + (μ / ρ) a3Ea1l · w a3} - {(μ / ρ) a1Ea1h · w a1 + (μ / ρ) a2Ea1h · w a2 + (μ / ρ) a3Ea1h · w a3 }] · ρ a t a + [(μ / ρ) bEal − (μ / ρ) bEah ] · ρ b t b + ... + [(μ / ρ ) eEal - (μ / ρ) eEah] · ρ e t e
And deformed. In addition, equations (2) and (3) are similarly modified. On the other hand, equation (4) is
ln (I Eah / I Eal) = <[{(μ / ρ) a1Ea1l · w a1 + (μ / ρ) a2Ea1l · w a2 + (μ / ρ) a3Ea1l · w a3} - {(μ / ρ) a1Ea1h • w a1 + (μ / ρ) a2Ea1h • w a2 + (μ / ρ) a3Ea1h • w a3 }] • w a + {(μ / ρ) bEal − (μ / ρ) bEah } • w b +… + {(μ / ρ) eEal - (μ / ρ) eEah} · w e> · ρ m t m
And deformed. The equations (5) and (6) are similarly modified.
上記連立方程式におけるパラメータの中で、元素a、b、…、e(又は構成元素a1、a2、a3)について各エネルギーにおける質量吸収係数は既知であり、例えば予めデータベース化して又はテーブル化してメモリ装置に格納しておくことができる。また、元素a、b、…、e(又はいずれかの構成元素a1、a2、a3)の吸収端波長前後の実測による透過X線強度比IEah/IEal、IEbh/IEbl、…、IEeh/IEel等は上述したように実際の測定により得ることができるから既知であるとみなせる。また、元素の重量比を求めたい場合に用いる連立方程式での混合物(又は化合物)全体の厚さtmは、予め別途実測を行うなどにより既知とすることができる。したがって、それら既知の値以外の、各元素及び/又は化合物の厚さ(ta、tb、…、te)や重量比(wa、wb、…、we)及び全体の密度(ρm)などの未知の値は、こうした既知の値を上記連立方程式に代入してこれを解くことにより求めることができる。 Among the parameters in the above simultaneous equations, the mass absorption coefficient at each energy is known for the elements a, b,..., E (or the constituent elements a1, a2, a3). Can be stored. In addition, the measured transmission X-ray intensity ratios I Eah / I Eal , I Ebh / I Ebl ,... Around the absorption edge wavelength of the elements a, b,..., E (or any of the constituent elements a 1, a 2, a 3) Since I Eeh / I Eel and the like can be obtained by actual measurement as described above, it can be regarded as known. In addition, the total thickness t m of the mixture (or compound) in the simultaneous equations used when it is desired to obtain the weight ratio of the elements can be made known by separately measuring in advance. Therefore, the thickness of those other known values, each element and / or compound (t a, t b, ... , t e) and weight ratio (w a, w b, ... , w e) and overall density ( Unknown values such as ρ m ) can be obtained by substituting these known values into the above simultaneous equations and solving them.
上記透過X線測定装置における第1の測定モードでは、上述したように被測定物3に対してX線2を照射してそれに対する透過X線をX線検出器4で検出し、その検出信号により求まる、所定のエネルギーにおけるX線強度を元にデータ処理部6において上記のような連立方程式を解く演算を実行することにより、被測定物3に含まれる各種元素及び/又は化合物の含有量(重量比)及び密度、又は厚さを導出することができる。そして、その算出結果を表示部7に表示することにより測定者に提供する。
In the first measurement mode of the transmission X-ray measurement apparatus, as described above, the
[2]第2の測定モード:元素a、b、…、eの吸収端波長が照射X線の波長範囲又はX線検出器の検出可能波長範囲に含まれない場合 [2] Second measurement mode: When the absorption edge wavelengths of the elements a, b,..., E are not included in the wavelength range of irradiated X-rays or the detectable wavelength range of the X-ray detector
この場合には、上述したように吸収端波長前後の透過X線強度の極端な差を利用することができない。そこで、透過X線の実測強度のみでは定量解析を行うことができず、直接X線の実測強度も利用する。即ち、図1において、透過X線測定の前又は後に同じX線検出器4で直接X線が検出できるように被測定物3を移動した状態で直接X線を測定するか、或いは、X線源1からのX線が被測定物3を透過せずに直接入射する位置に別のエネルギー弁別可能なX線検出器4’を設置しておき、透過X線をX線検出器4で測定するのと並行して直接X線をX線検出器4’で測定する。
In this case, as described above, an extreme difference in transmitted X-ray intensity around the absorption edge wavelength cannot be used. Therefore, quantitative analysis cannot be performed only with the measured intensity of transmitted X-rays, and the measured intensity of X-rays is also directly used. That is, in FIG. 1, X-rays are directly measured while the object to be measured 3 is moved so that X-rays can be directly detected by the
図3は透過X線と直接X線のスペクトルの一例を示す図である。この図のように、被測定物3を透過する際にX線は全般的に吸収を受けるため、透過X線強度は直接X線強度よりも低くなる。被測定物3に含まれる元素の種類が複数である場合、つまり被測定物3が複数の元素の混合物や化合物である場合には、X線の吸収はそれら複数の元素によるそれぞれの吸収が合算されたものとなる。そこで、相異なるエネルギー(図3ではE1、E2)においてそれぞれ直接X線の強度(図3ではI0E1、I0E2)と透過X線の強度(図3ではIE1、IE2)とを実測すれば、各エネルギーにおける透過X線強度と直接X線強度の比(例えばI0E1/IE1)、及び、各元素の質量吸収係数を用いて計算できる理論上の透過X線強度と直接X線強度との比、から次のような連立方程式を立てることができる。X線強度を求めるべきエネルギー値の数は被測定物に含まれる元素の種類と同数以上とする。また、精度を上げるためには複数のエネルギー値はあまり近接していないほうがよい。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a spectrum of transmitted X-rays and direct X-rays. As shown in this figure, since X-rays are generally absorbed when passing through the DUT 3, the transmitted X-ray intensity is lower than the direct X-ray intensity. When there are a plurality of types of elements contained in the device under test 3, that is, when the device under test 3 is a mixture or compound of a plurality of elements, the absorption of X-rays is the sum of the respective absorptions by the plurality of elements. Will be. Therefore, the X-ray intensities (I 0E1 and I 0E2 in FIG. 3) and the transmitted X-ray intensities (I E1 and I E2 in FIG. 3) are measured at different energies (E1 and E2 in FIG. 3), respectively. For example, the ratio of transmitted X-ray intensity and direct X-ray intensity at each energy (for example, I 0E1 / I E1 ) and the theoretical transmitted X-ray intensity and direct X-ray intensity that can be calculated using the mass absorption coefficient of each element From the ratio, the following simultaneous equations can be established. The number of energy values for which the X-ray intensity should be determined is equal to or greater than the number of types of elements included in the object to be measured. In order to increase accuracy, it is better that the plurality of energy values are not very close to each other.
[A]元素の厚さを求めたい場合
各元素a、b、…、eの厚さを求めたい場合には次のような連立方程式を用いる。
ln(I0E1/IE1)=(μ/ρ)aEl・ρata+(μ/ρ)bE1・ρbtb+…+(μ/ρ)eE1・ρete …(7)
ln(I0E2/IE2)=(μ/ρ)aE2・ρata+(μ/ρ)bE2・ρbtb+…+(μ/ρ)eE2・ρete …(8)
………
ln(I0En/IEn)=(μ/ρ)aEn・ρata+(μ/ρ)bEn・ρbtb+…+(μ/ρ)eEn・ρete …(9)
ここで、
I0E1:エネルギーE1における直接X線強度
I0E2:エネルギーE2における直接X線強度
I0En:エネルギーEn(nは被測定物に含まれる元素の種類と同数以上の値)における直接X線強度
IE1:エネルギーE1における透過X線強度
IE2:エネルギーE2における透過X線強度
IEn:エネルギーEnにおける透過X線強度
(μ/ρ)aEl:元素aのエネルギーE1における質量吸収係数
(μ/ρ)bE1:元素bのエネルギーE1における質量吸収係数
(μ/ρ)eE1:元素eのエネルギーE1における質量吸収係数
(μ/ρ)aE2:元素aのエネルギーE2における質量吸収係数
(μ/ρ)bE2:元素bのエネルギーE2における質量吸収係数
(μ/ρ)eE2:元素eのエネルギーE2における質量吸収係数
[A] When the thickness of an element is to be obtained When the thickness of each element a, b,..., E is to be obtained, the following simultaneous equations are used.
ln (I 0E1 / I E1) = (μ / ρ) aEl · ρ a t a + (μ / ρ) bE1 · ρ b t b + ... + (μ / ρ) eE1 · ρ e t e ... (7)
ln (I 0E2 / I E2) = (μ / ρ) aE2 · ρ a t a + (μ / ρ) bE2 · ρ b t b + ... + (μ / ρ) eE2 · ρ e t e ... (8)
………
ln (I 0En / I En) = (μ / ρ) aEn · ρ a t a + (μ / ρ) bEn · ρ b t b + ... + (μ / ρ) eEn · ρ e t e ... (9)
here,
I 0E1: direct energy in E1 X-ray intensity I 0E2: direct X-ray intensity I in the energy E2 0En: Energy En direct X-ray intensity (n types as many more values of elements contained in the object to be measured) in the I E1 : Transmission X-ray intensity at energy E1 I E2 : Transmission X-ray intensity at energy E2 I En : Transmission X-ray intensity at energy En
(μ / ρ) aEl : Mass absorption coefficient of element a at energy E1
(μ / ρ) bE1 : Mass absorption coefficient of element b at energy E1
(μ / ρ) eE1 : Mass absorption coefficient of element e at energy E1
(μ / ρ) aE2 : Mass absorption coefficient of element a at energy E2
(μ / ρ) bE2 : Mass absorption coefficient of element b at energy E2
(μ / ρ) eE2 : Mass absorption coefficient of element e at energy E2
[B]元素の重量比を求めたい場合
ln(I0E1/IEl)={(μ/ρ)aE1・wa+(μ/ρ)bE1・wb+…+(μ/ρ)eE1・we]・ρmtm …(10)
ln(I0E2/IE2)={(μ/ρ)aE2・wa+(μ/ρ)bE2・wb+…+(μ/ρ)eE2・we]・ρmtm …(11)
………
ln(I0En/IEn)={(μ/ρ)aEn・wa+(μ/ρ)bEn・wb+…+(μ/ρ)eEn・we]・ρmtm …(12)
であり、且つ全ての含有元素の重量比の和は1、つまり
wa+wb+…+we=1
である。
[B] When you want to find the weight ratio of elements
ln (I 0E1 / I El) = {(μ / ρ) aE1 · w a + (μ / ρ) bE1 · w b + ... + (μ / ρ) eE1 · w e] · ρ m t m ... (10 )
ln (I 0E2 / I E2) = {(μ / ρ) aE2 · w a + (μ / ρ) bE2 · w b + ... + (μ / ρ) eE2 · w e] · ρ m t m ... (11 )
………
ln (I 0En / I En) = {(μ / ρ) aEn · w a + (μ / ρ) bEn · w b + ... + (μ / ρ) eEn · w e] · ρ m t m ... (12 )
, And the and the sum of the weight ratios of all elements contained in 1, ie w a + w b + ... + w e = 1
It is.
[C]元素だけでなく種類が既知である化合物が含まれている場合
いま、被測定物中に種類が既知である化合物、例えば元素aの代わりに化合物aが含まれている場合を考える。ここでいう種類が既知であるとは、その化合物aの構成元素の全ての含有量比及び密度が既知であるということである。この場合、化合物aとその他の含有元素b、c、d、eの厚さ、又は含有量と全体の密度、を同時に定量するためには、例えば化合物aの構成元素がa1、a2、a3であり、それら構成元素の重量wa1、wa2、wa3が既知の場合、前述の各式(7)〜(12)において、(μ/ρ)aの代わりに、
(μ/ρ)a=(μ/ρ)wa1+(μ/ρ)wa2+(μ/ρ)wa3
を代入し、その化合物aの密度ρa、厚さta、重量比waは元素aをそのまま化合物aと読み代える式を立てる。但し、(μ/ρ)a、(μ/ρ)wa1、(μ/ρ)wa2、(μ/ρ)wa3は前述の定義であり、
wa1+wa2+wa3=1
である。また、前述の元素aの代わりにこの化合物aに対応する方程式の変形を行えばよく、化合物aに含まれる全ての元素a1、a2、a3の種類に対応した数、即ち、3つの方程式を立てる必要はなく、エネルギーと方程式の数は変わらない。この場合、例えば(7)式は、
ln(I0E1/IE1)={(μ/ρ)a1E1・wa1+(μ/ρ)a2E1・wa2+(μ/ρ)a3E1・wa3}・ρata+(μ/ρ)bE1・ρbtb+…+(μ/ρ)eE1・ρete
と変形する。また(8)式、(9)式も同様に変形する。一方、(10)式は、
ln(I0E1/IEl)=[{(μ/ρ)a1E1・wa1+(μ/ρ)a2E1・wa2+(μ/ρ)a3E1・wa3}・wa+(μ/ρ)bE1・wb+…+(μ/ρ)eE1・we]・ρmtm
と変形する。また(11)式、(12)式も同様に変形する。
[C] When not only the element but also a compound with a known type is included Now, consider a case where a compound with a known type, for example, a compound a is included in place of the element a. The type known here means that the content ratio and density of all the constituent elements of the compound a are known. In this case, in order to simultaneously determine the thickness of the compound a and the other contained elements b, c, d, e, or the content and the overall density, for example, the constituent elements of the compound a are a1, a2, and a3. If the weights w a1 , w a2 , w a3 of these constituent elements are known, instead of (μ / ρ) a in the above formulas (7) to (12),
(μ / ρ) a = (μ / ρ) wa 1 + (μ / ρ) wa 2 + (μ / ρ) wa 3
Is substituted for the density ρ a , thickness t a , and weight ratio w a of the compound a by formulating the element a as it is as the compound a. Where (μ / ρ) a, (μ / ρ) wa1 , (μ / ρ) wa2 , and (μ / ρ) wa3 are as defined above,
w a1 + w a2 + w a3 = 1
It is. In addition, the equation corresponding to the compound a may be modified in place of the element a, and the number corresponding to the types of all the elements a1, a2, and a3 contained in the compound a, that is, three equations are established. There is no need, and the number of energies and equations does not change. In this case, for example, Equation (7) is
ln (I 0E1 / I E1 ) = {(μ / ρ) a1E1 · wa 1 + (μ / ρ) a2E1 · wa 2 + (μ / ρ) a3E1 · wa 3 } · ρ a t a + (μ / ρ ) bE1 · ρ b t b + ... + (μ / ρ) eE1 · ρ e t e
And deformed. The equations (8) and (9) are similarly modified. On the other hand, equation (10) is
ln (I 0E1 / I El) = [{(μ / ρ) a1E1 · w a1 + (μ / ρ) a2E1 · w a2 + (μ / ρ) a3E1 · w a3} · w a + (μ / ρ) bE1・ w b + ... + (μ / ρ) eE1・ w e ] ・ ρ m t m
And deformed. The expressions (11) and (12) are similarly modified.
前述したように上記連立方程式におけるパラメータの中で、各種の元素(又は構成元素)の各エネルギーでの質量吸収係数などは既知であり、例えば予めデータベース化して又はテーブル化してメモリ装置に格納しておくことができる。また、各エネルギーにおける直接X線強度及び透過X線強度は上述したように実際の測定により得ることができるから既知であるとみなせる。また、元素の重量比を求めたい場合に用いる連立方程式での混合物(又は化合物)全体の厚さtmは、予め別途実測を行うなどにより既知とすることができる。したがって、各元素及び/又は各化合物の厚さや重量比、密度などの未知の値は、こうした既知の値を上記連立方程式に代入してこれを解くことにより求めることができる。 As described above, among the parameters in the above simultaneous equations, the mass absorption coefficients at various energies of various elements (or constituent elements) are known. For example, they are stored in a memory device in a database or a table in advance. I can leave. Further, since the direct X-ray intensity and the transmitted X-ray intensity at each energy can be obtained by actual measurement as described above, it can be regarded as known. In addition, the total thickness t m of the mixture (or compound) in the simultaneous equations used when it is desired to obtain the weight ratio of the elements can be made known by separately measuring in advance. Therefore, unknown values such as thickness, weight ratio and density of each element and / or each compound can be obtained by substituting these known values into the above simultaneous equations and solving them.
上記透過X線測定装置における第2の測定モードでは、上述したように被測定物3に対してX線2を照射してそれに対する透過X線をX線検出器4で検出するとともに被測定物3を透過しない直接X線をX線検出器4又はX線検出器4’で一斉に検出し、検出信号により求まる、所定のエネルギーにおけるX線強度を元にデータ処理部6において上記のような連立方程式を解く演算を実行することにより、被測定物3に含まれる各種元素及び/又は各種化合物の含有量及び密度や厚さを導出することができる。そして、X線検出器4で得られた検出信号に対応してそれぞれ上記のような定量解析を実行することで、被測定物に含まれる各元素及び/又は各化合物の含有量及び密度や厚さを求め、表示部7に表示することにより測定者に提供する。
In the second measurement mode of the transmission X-ray measurement apparatus, as described above, the
上述したように本実施例の透過X線測定装置では、第1又は第2のいずれかの測定モードを用いて被測定物3に含まれる各種元素の含有量及び密度や厚さを求めることができる。元素の吸収端波長が照射X線の波長範囲に含まれない場合や元素の吸収端波長がX線検出器4の検出可能波長範囲に含まれない場合には第2の測定モードを選択せざるをえないが、第1の測定モードでの測定が可能な場合でも第2の測定モードで測定することはできる。したがって、いずれの測定モードを選択するのかは測定者が決めるようにしておくとよい。但し、第2の測定モードのほうが第1の測定モードよりも適用範囲は広いものの、一般的には第1の測定モードのほうが高い精度が得られる。したがって、第1の測定モードによる測定が可能である場合には、第1の測定モードを実行したほうがよい。即ち、第1の測定モードで測定可能な波長範囲、つまり元素や化合物の種類は予め既知であるから、そうした元素や化合物の含有量及び密度や厚さの定量を行う際には自動的に第1の測定モードを選択し、それに適合しない元素や化合物の含有量及び密度や厚さの定量を行う際には自動的に第2の測定モードを選択するようにするとよい。
As described above, in the transmission X-ray measurement apparatus of this embodiment, the content, density, and thickness of various elements contained in the DUT 3 can be obtained using either the first or second measurement mode. it can. When the absorption edge wavelength of the element is not included in the wavelength range of irradiation X-rays or when the absorption edge wavelength of the element is not included in the detectable wavelength range of the
また、被測定物3に含まれる複数の元素の中で、使用可能なX線の波長範囲に吸収端を持つ元素と持たない元素とが混在する場合には、吸収端を持つ元素についてはより精度の高い第1の測定モードでの方程式を立て、吸収端を持たない元素については第2の測定モードでの方程式を立て、これらを併せて、被測定物に含まれる、厚さ又は含有率が未知な元素及び/又は化合物の総数と同数以上の方程式から成る連立方程式として、これを解くことで未知の値である各元素及び/又は各化合物の厚さ、又は含有量及び密度を求めることができる。例えば、電子デバイスで、Si基板上にAlとCuの薄膜が形成されている場合、大気中ではCuの吸収端測定は容易であるが、SiとAlの吸収端測定は困難である。このような場合に、Cuについては第1の測定モードを適用する一方、SiとAlとについてはそれぞれ第2の測定モードを適用することで、全元素について第2の測定モードを適用する場合に比べて厚さ又は含有量及び密度の算出の精度を高めることができる。 In addition, among the plurality of elements included in the DUT 3, when an element having an absorption edge and an element having no absorption edge are mixed in the usable X-ray wavelength range, the element having an absorption edge is more Establish an equation in the first measurement mode with high accuracy, formulate an equation in the second measurement mode for elements that do not have an absorption edge, and combine them together to determine the thickness or content rate contained in the object to be measured. As a simultaneous equation consisting of equations equal to or greater than the total number of unknown elements and / or compounds, the thickness or content and density of each element and / or compound, which are unknown values, are solved by solving this Can do. For example, in an electronic device, when an Al and Cu thin film is formed on a Si substrate, Cu absorption edge measurement is easy in the atmosphere, but Si and Al absorption edge measurement is difficult. In such a case, the first measurement mode is applied to Cu, while the second measurement mode is applied to Si and Al, respectively, so that the second measurement mode is applied to all elements. Compared with this, the accuracy of calculation of thickness or content and density can be increased.
なお、上述のように第1、第2の測定モードのいずれでも原則としては被測定物3に含まれる元素及び/又は化合物の種類が既知であることを前提としている。即ち、被測定物の製造原料の元素や化合物が既知である(例えばその情報が製造者等から提供されている)場合や、他の何らかの方法により定性分析は終了していて、その既知の元素及び/又は化合物について定量分析を実行したい場合に、本発明の透過X線測定方法を適用する。全ての含有元素及び/又は化合物を把握する方法は特に問わないが、蛍光X線分析や質量分析などを利用することができる。また、含有元素や化合物が確定的に分からない場合でも、含有元素や化合物を推測して上記方法を適用することもできる。この場合、含まれると推測した元素や化合物が実際には被測定物に含まれない場合には、含有量又は厚さがゼロに近い値が導出されるから実用上問題はない。一方、実際には被測定物に含まれる元素や化合物が推測元素や化合物として挙げられていない場合には、それによる誤差が生じる。したがって、被測定物に実際に含まれる元素や化合物は必ず計算対象として挙げておく必要があり、被測定物に含まれない元素や化合物を計算対象として挙げてしまっても問題がない、ということになる。 As described above, in any of the first and second measurement modes, in principle, it is assumed that the types of elements and / or compounds contained in the DUT 3 are known. That is, when the element or compound of the manufacturing raw material of the object to be measured is known (for example, the information is provided by the manufacturer) or the qualitative analysis has been completed by some other method, the known element In addition, the transmission X-ray measurement method of the present invention is applied when it is desired to perform quantitative analysis on a compound. A method for grasping all the contained elements and / or compounds is not particularly limited, but fluorescent X-ray analysis, mass spectrometry, or the like can be used. Even when the contained elements and compounds are not clearly known, the above method can be applied by estimating the contained elements and compounds. In this case, when the element or compound estimated to be included is not actually included in the object to be measured, there is no practical problem because the value of the content or thickness is derived close to zero. On the other hand, if an element or compound contained in the object to be measured is not listed as an inferred element or compound, an error is caused. Therefore, it is necessary to list the elements and compounds that are actually included in the object to be measured, and there is no problem even if elements and compounds that are not included in the object to be measured are listed as objects to be calculated. become.
また、第2の測定モードでは透過X線だけでなく直接X線も測定するが、図3で明らかなように直接X線は途中で殆ど吸収を受けないため強度が大きい。そのため、同じX線検出器4で直接X線も測定する場合には、直接X線が入射したときにX線検出器4での検出信号の飽和が生じないようにX線源1での出射強度を決めてしまうと、透過X線を検出する際のS/Nが悪くなるおそれがある。そこで、直接X線測定時には透過X線測定時よりもX線源1からの出射X線の強度を例えば1/Nに落とすようにし、その代わりにX線検出器4で得られた検出信号をN倍することで全体としてのダイナミックレンジを確保するようにしてもよい。同様に、透過X線をX線検出器4で測定すると同時に別のX線検出器4’で直接X線を測定する場合には、X線検出器4’の前に、強度が例えば1/Nになるようなアパーチャ等のX線減衰手段を設けることで検出強度を落とすようにし、その代わりにX線検出器4’で得られた検出信号をN倍することで全体のダイナミックレンジを確保するようにしてもよい。
Further, in the second measurement mode, not only transmitted X-rays but also direct X-rays are measured, but as shown in FIG. For this reason, when X-rays are directly measured by the
図1の実施例は、X線の通過方向に対する或る1つの領域のみにおいて、被測定物3の1次元的な各元素及び/又は化合物の含有量及び密度、又は厚さを測定するものであり、被測定物3についての二次元的な情報を得るためには、例えば被測定物3を挟むX線源1とX線検出器4とを組として被測定物3の延展方向(図1では紙面に直交する面内)で移動させ、その移動毎に同様の測定を繰り返す必要がある。これに対し、より簡便に短時間で測定を行うための透過X線測定装置を図4を参照して説明する。
The embodiment of FIG. 1 measures the content and density, or thickness of each one-dimensional element and / or compound of the object 3 to be measured only in a certain region with respect to the X-ray passing direction. In order to obtain two-dimensional information about the device under test 3, for example, the X-ray source 1 and the
図4は本発明の他の実施例による透過X線測定装置の概略構成図である。図1に示した装置と同じ又は相当する構成要素には同一符号を付してある。この実施例の透過X線測定装置では、X線管等の微小点焦点X線源11から出射して拡がりつつ進む発散X線12が被測定物13に照射され、被測定物13中を透過した透過X線が平面状の検出面を有する二次元X線検出器14に入射する。二次元X線検出器14は所定の波長範囲のX線を直接的に検出可能な微小X線検出素子を縦横の二次元状に多数配置したものであり、例えば直接X線検出型のCCD素子を用いたCCD検出器などを利用することができる。また、微小点焦点X線源11は上記X線源1と同様に単一波長ではなく所定の波長範囲のX線、つまり複数波長のX線を出射可能なものである。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a transmission X-ray measurement apparatus according to another embodiment of the present invention. Components that are the same as or correspond to those in the apparatus shown in FIG. In the transmission X-ray measurement apparatus of this embodiment, the
二次元X線検出器14において、透過X線が入射した各微小X線検出素子ではそのX線の波長つまりエネルギーに応じた電気信号が発生する。つまり、二次元X線検出器14の検出面上の異なる位置の微小X線検出素子で生成された検出信号は被測定物13の異なる位置に存在する各元素の情報を含む。したがって、ここでは検出信号処理部5は二次元X線検出器14の各微小X線検出素子毎に受光した透過X線の強度に対応した値をデータ処理部6に与える。そして、データ処理部6はこの実測値データに対しそれぞれ演算処理を実行することで、被測定物3に含まれる各元素及び/又は各化合物の厚さや含有量及び密度を微小X線検出素子の位置に対応した微小領域毎に算出し、これを二次元X線元検出器14の検出面の全て(実際には検出信号が得られた範囲のみでよい)について求めて二次元分布情報を作成して表示部7に表示する。
In the two-
二次元X線検出器14の各微小X線検出素子毎に得られる検出信号を元にして得られる実測値データの処理による、被測定物13の各元素及び/又は各化合物の厚さ又は、含有量及び密度の算出方法は既に述べた通りである。なお、この場合、第2の測定モードの直接X線の測定については、被測定物を移動して測定することやX線検出器を別途設ける必要はなく、二次元X線検出器の多数のX線検出素子の中で、X線源からのX線が被測定物を透過することなく直接到達する部分にあるX線検出素子の検出信号を利用することができる。
The thickness of each element and / or each compound of the object to be measured 13 by processing actual measurement data obtained based on the detection signal obtained for each micro X-ray detection element of the two-
なお、図4を見れば明らかなように、被測定物13を透過したX線は二次元X線検出器14の検出面に到達するまでにさらに拡がるため、この検出面には拡大されたX線像が投影されることになる。したがって、定量結果を二次元分布表示する場合にはこうしたサイズの拡大を考慮する必要がある。
As apparent from FIG. 4, the X-rays that have passed through the
また照射X線は発散光束であるため、厳密に言えば、たとえ被測定物13の厚さが均一であったとしても、発散X線12の入射位置によってその透過X線にとっての厚さは変わってくる。つまり、被測定物13の周辺部にゆくほど透過X線にとってのみかけ上の厚さは大きくなる。そこで、前述のように元素及び/又は化合物の含有量及び密度や厚さを計算する際に、こうした位置の相違によるみかけ上の厚さの相違を軽減するような補正処理を行ってもよい。
Further, since the irradiated X-ray is a divergent light beam, strictly speaking, even if the measured
また、二次元分布測定を行うためにX線照射系の構成を図5に示すように変更してもよい。この変形例では、X線源21は面状であって発散光束でなく平行束X線22を出射する。したがって、二次元X線検出器14の検出面には被測定物13のX線像が実物大で投影される。この場合には、被測定物13が均一厚さであるときに、X線の入射位置に拘わらず透過X線にとっての厚さも同一になる。即ち、上記実施例のような見かけ上の厚さの相違が生じないので、そうした厚さの相違を補正しなくても高い精度で以て各元素及び/又は各化合物の厚さや含有量を求めることができる。
Further, the configuration of the X-ray irradiation system may be changed as shown in FIG. 5 in order to perform the two-dimensional distribution measurement. In this modification, the
なお、上記実施例はいずれも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。 It should be noted that any of the above-described embodiments is an example of the present invention, and it is obvious that any changes, modifications, and additions within the scope of the present invention are included in the scope of the claims of the present application.
1、11、21…X線源
2…X線
12…発散X線
22…平行束X線
3、13…被測定物
4、4’…X線検出器
14…二次元X線検出器
5…検出信号処理部
51…プリアンプ
52…比例増幅器
53…マルチチャンネルアナライザ
6…データ処理部
7…表示部
8…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所定のエネルギーにおける、実測の透過X線強度比と、被測定物に含まれる全ての元素及び/又は化合物の質量吸収係数と、厚さ、又は重量比と密度で表した理論的透過X線強度比とから成る方程式を、被測定物に含まれる、厚さ又は含有率が未知な元素及び/又は化合物の総数と同数以上立てて連立方程式とし、
前記所定のエネルギーにおけるX線強度比を前記透過X線測定装置により実測し、
該実測により得られた値を前記連立方程式に代入して該連立方程式を解き、解として各元素及び/又は各化合物の、厚さ、又は重量比と全体の密度、を求めることを特徴とする透過X線測定方法。 Rather than a single wavelength, the predetermined wavelength range, and X-ray irradiation means wavelength irradiates a continuous X-ray to the object to be measured, which can be energy discrimination for detecting transmitted X-rays transmitted through the object to be measured Using a transmission X-ray measurement apparatus comprising: an X-ray detector; and a signal processing circuit for discriminating transmitted X-ray energy based on a detection signal from the X-ray detector to obtain X-ray intensity data. Or a transmission X-ray measurement method for measuring the thickness or the content and density of each element and / or each compound of the measured object whose type of the contained compound is known or can be estimated,
The measured transmission X-ray intensity ratio at a predetermined energy, the mass absorption coefficient of all elements and / or compounds contained in the object to be measured, and the theoretical transmission X-ray intensity expressed by thickness or weight ratio and density The equation consisting of the ratio and the simultaneous equation is set up to be equal to or more than the total number of elements and / or compounds whose thickness or content is unknown contained in the object to be measured,
The X-ray intensity ratio at the predetermined energy is measured by the transmission X-ray measurement device,
Substituting the values obtained by the actual measurement into the simultaneous equations, solving the simultaneous equations, and finding the thickness, weight ratio, and overall density of each element and / or each compound as a solution Transmission X-ray measurement method.
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