JP5956730B2 - X線分析装置及び方法 - Google Patents
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Description
又、透過X線分析及び蛍光X線分析を1つの装置で実施可能な分析装置も開発されている(特許文献1)。
又、特許文献1記載の技術の場合、試料の全面について透過X線分析及び蛍光X線分析を行うが、試料の異物以外の部分については蛍光X線による元素分析は不要であり、分析時間が長くなるので迅速な分析には適さない。
このX線分析装置によれば、透過X線検査部で検出した異物の位置へ正確かつ自動的に第2のX線源からのX線を照射することができ、蛍光X線検査部による異物の元素分析を迅速に行うことができる。
図1は本発明の実施形態に係るX線分析装置1の構成を示すブロック図である。
X線分析装置1は、第1のX線源12と透過X線検出器14とを有する透過X線検査部10と;第2のX線源22と蛍光X線検出器24とを有する蛍光X線検査部20と;試料100を保持する試料ステージ50と;試料ステージ50を、第1のX線源12の照射位置と第2のX線源22の照射位置との間で相対的に移動させる移動機構30と;透過X線検出器14にて試料中に検出された異物101の位置を演算する異物位置演算手段60と;移動機構30を制御する移動機構制御手段61と、を備えている。
又、第2のX線源22は試料100の上方に配置され、X線源22からX線が下方に放出された後、試料100から放出されるX線を試料100上方の蛍光X線検出器24で検出する。蛍光X線検出器24は、X線源22の光軸22cと角度を持った位置上に斜めに配置されている。
異物位置演算手段60、移動機構制御手段61はコンピュータからなり、CPU、ROM、RAM等を含み、所定のコンピュータプログラムを実行可能であると共に、X線源12、22からのX線の照射、透過X線検出器14や蛍光X線検出器24による検出等の全体の処理も行っている。
透過X線検出器14は、複数個の半導体検出素子(固体撮像素子等)を有し、固体撮像素子が2次元アレイ状に並ぶエリアセンサである。各固体撮像素子としては、例えば電荷結合素子(CCD)やCMOSイメージセンサが挙げられる。そして、試料100を透過した透過X線12xは、蛍光板16で蛍光(可視光画像)に変換されて透過X線検出器14で受光されるようになっている。
なお、第1のX線源12から試料100の全体にX線が照射され、その透過X線12xをエリアセンサである透過X線検出器14で検出することで、試料100の面方向の2次元画像が一度に得られるが、例えば透過X線検出器14としてラインセンサを用い、試料100を一方向にスキャンして2次元画像を取得してもよい。
試料ステージ50のうち、X方向に沿う2つの側縁は、断面がL字形の1対のレール31の間に挟まれてレール31上に載置され、レール31に沿って試料ステージ50がX方向に移動可能になっている。又、試料ステージ50の一方にはX方向に沿って貫通孔50aが形成され、貫通孔50aの内部にはネジが切られている。そして、ステッピングモータ32に軸支された送りネジ32Lが貫通孔50aに螺合し、ステッピングモータ32の回転により試料ステージ50をレール31に沿ってX方向に進退させている。
試料ステージ50を載せたレール31の両端には、X方向に垂直(=Y方向)に伸びる架台35が固定され、両架台35はY方向に沿って断面がL字形の1対のレール33の間に挟まれ、レール33に沿って架台35(及び試料ステージ50)がY方向に移動可能になっている。又、架台35の一方にはY方向に沿って貫通孔35aが形成され、貫通孔35aの内部にはネジが切られている。そして、ステッピングモータ34に軸支された送りネジ34Lが貫通孔35aに螺合し、ステッピングモータ34の回転により架台35(及び試料ステージ50)をレール33に沿ってY方向に進退させている。
なお、移動機構30の構成は上記に限られず、試料ステージ50の構成も上記に限られない。
このようにすると、試料ステージ50のZ方向の変位が0となるので、試料ステージ50をXY方向に移動させても、第1のX線源12と試料100とのZ方向の距離h1や、第2のX線源22と試料100とのZ方向の距離h3を予め設定した最適の値から不変とすることができ、測定精度を変動させることがない。又、Z方向への移動機構が不要となる。
このため、個々の固体撮像素子14aのうち、異物101に対応する位置の固体撮像素子14axでは受光量が他の固体撮像素子14aより少なく、異物101が暗部となってコントラストが生じる。従って、コントラストが生じた部分を公知の方法で画像処理することで、試料100表面の異物101の位置を特定することができる。
なお、異物101は広がりを持った領域として特定することができるが、例えば異物101の位置につき公知の輪郭処理を施した後、その輪郭の重心を異物101の位置座標とみなしてもよい。例えば、第2のX線源12の光軸12cと交差する透過X線検出器14上の位置を試料100の中心(原点(0,0))としたとき、異物101の重心の座標(x1、y1)を異物101の位置とみなすことができる。
図4(a)は、試料ステージ50(及び試料100)の位置制御を行わない場合における、第1のX線源12の照射位置12Rと、第2のX線源22の照射位置22Rとの間での試料ステージ50の移動を示す。この場合、照射位置12Rと照射位置22RとをY方向の同じ位置に設定し、試料100の中心に照射位置12Rが来るようにする。そして、照射位置22Rを照射位置12RからX方向に距離L移動した位置に設定すると、試料100の中心に照射位置22Rが一致する。
ところが、異物101(x1,y1)は試料100の中心よりも右上に位置しているため、第2のX線源22の照射位置22R(L,0)と異物101の位置(L+x1,y1)とは一致せず、蛍光X線検査部20にて異物101の元素分析を行えない。
なお、異物101の位置を照射位置(光軸)22cに一致させる方法は上記に限られない。
いま、X線源12と試料100(異物101)とのZ方向の距離をh1とし、X線源12と透過X線検出器14とのZ方向の距離をh2とすると、画像101xは試料100上の異物101をh2/h1倍だけ拡大した像であるから、幾何学的には異物101のX方向の正確な偏移量t1=(h1/h2)×t2となる。従って、異物位置演算手段60は、透過X線検出器14上で得られた画像101xに対し、補正係数(h1/h2)を乗じることで、異物101の位置(x1,y1)×(h1/h2)を精度よく求めることができる。
なお、異物101のY方向に位置についても同様である。
10 透過X線検査部
12 第1のX線源
12c 第1のX線源の光軸
12R 第1のX線源の照射位置
12x 透過X線
14 透過X線検出器
20 蛍光X線検査部
22 第2のX線源
22c 第2のX線源の光軸
22R 第2のX線源の照射位置
22x 第2のX線源からのX線
22y 試料から放出されるX線
24 蛍光X線検出器
30 移動機構
50 試料ステージ
60 異物位置演算手段
61 移動機構制御手段
100 試料
101 異物
Claims (4)
- 所定の光軸でX線を照射する1つの第1のX線源と、前記第1のX線源から試料を透過した透過X線を、ライン状又は2次元アレイ状に並ぶ複数個の固体撮像素子で検出する透過X線検出器とを有する透過X線検査部と、
前記第1のX線源の前記光軸と平行にX線を照射する第2のX線源と、前記第2のX線源からのX線を前記試料に照射したときに該試料から放出されるX線を検出する蛍光X線検出器とを有する蛍光X線検査部と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記試料ステージを、前記第1のX線源の照射位置と、前記第2のX線源の照射位置との間で相対的に、かつ前記光軸に対して垂直方向に移動させる移動機構と、
前記透過X線検出器にて前記試料中に検出された異物の位置を演算する異物位置演算手段と、
前記異物位置演算手段によって演算された前記異物の位置と前記試料の任意の基準位置とのずれ量に基づいて、前記異物の位置が前記第2のX線源の光軸に一致するように前記移動機構を制御する移動機構制御手段と、を備えたX線分析装置。 - 前記第1のX線源及び前記第2のX線源の光軸が平行であり、かつ前記試料ステージの移動方向が前記光軸に対して垂直である請求項1に記載のX線分析装置。
- 前記異物位置演算手段は、前記第1のX線源の前記光軸から前記異物の位置までの当該光軸に垂直な方向に沿う前記透過X線検出器上の距離t2と、前記第1のX線源から前記異物の位置までの前記第1のX線源の前記光軸に平行な距離h1と、前記第1のX線源から前記透過X線検出器の位置までの前記第1のX線源の前記光軸に平行な距離h2と、を算出し、
前記第1のX線源の前記光軸から前記異物の位置までの当該第1のX線源の前記光軸に垂直な方向に沿う距離t1を、t1=(h1/h2)×t2によって演算する請求項1又は2に記載のX線分析装置。 - 所定の光軸でX線を照射する1つの第1のX線源から試料を透過した透過X線を、ライン状又は2次元アレイ状に並ぶ複数個の固体撮像素子で検出する透過X線検出過程と、
前記第1のX線源の照射位置と別の位置で、前記第1のX線源の前記光軸と平行に第2のX線源からX線を前記試料に照射したときに、該試料から放出されるX線を検出する蛍光X線検出過程と、
前記透過X線検出過程にて前記試料中に検出された異物の位置を演算する異物位置演算過程と、
前記蛍光X線検出過程の際に、前記異物位置演算過程で演算された前記異物の位置と前記試料の任意の基準位置とのずれ量に基づいて、前記異物の位置が前記第2のX線源の光軸に一致するように、前記光軸に対して垂直方向に前記試料を移動する試料移動過程と、
を有するX線分析方法。
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