JP6438865B2

JP6438865B2 - 蛍光ｘ線分析装置、蛍光ｘ線分析方法及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP6438865B2
Application number: JP2015172229A
Authority: JP
Inventors: 朋樹青山; 俊行道北
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: JP2017049098A

Description

本発明は、検出した蛍光Ｘ線に基づいて試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置、蛍光Ｘ線分析方法及びコンピュータプログラムに関する。

蛍光Ｘ線分析は、試料に含まれる特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた値を測定し、測定値に基づいて試料を分別することに用いられることがある。測定値は、試料中の特定の元素の含有量若しくは濃度、他の元素との蛍光Ｘ線強度の比、又は試料の膜厚等である。例えば、特定の有害元素の濃度と特定の閾値とを比較し、濃度が閾値未満である場合は試料は良品であると判定し、濃度が閾値以上である場合は試料は不良であると判定する。精度良く測定値を得るためには、測定時間を長くして測定値の誤差を小さくする必要がある。しかしながら、測定前には適切な測定時間は不明であり、精度良く測定を行おうとして測定時間を長くし過ぎることがある。そこで、特許文献１には、蛍光Ｘ線の測定結果に基づいて測定値の誤差を計算し、誤差を含めた測定値を閾値と比較する技術が開示されている。例えば、誤差を考慮した測定値の最大値が閾値未満である場合、又は測定値の最小値が閾値以上である場合に、測定を終了することができる。

特開平８−４３３２９号公報

蛍光Ｘ線分析を用いて試料を分別する場合、試料を分別する精度が悪化するような測定値の範囲がある。例えば、閾値を極端に上回る又は下回る測定値が得られた場合は高い精度で試料を分別することができるものの、閾値に近い測定値が得られた場合は、測定値の誤差のために試料を分別する精度が悪化する。分別の精度が悪化する範囲内の測定値が得られた場合、蛍光Ｘ線分析だけで試料を分別することは危険であり、他の分析方法を併用することが望ましい。しかしながら、従来の測定値と閾値とを比較する方法では、分別の精度が悪化する測定値の範囲があることを考慮した試料の分別が困難である。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、試料分別の精度が悪化する値の範囲がある場合でも測定値に基づいた試料の分別を可能にする蛍光Ｘ線分析装置、蛍光Ｘ線分析方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、蛍光Ｘ線を測定する測定部と、該測定部での測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を計算する計算部とを備え、前記測定部による測定及び前記計算部による計算を繰り返す蛍光Ｘ線分析装置において、第１閾値及び該第１閾値を超過した第２閾値を記憶する記憶部と、前記計算部が前記測定値を計算した後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算する信頼区間計算部と、前記第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定する判定部と、該判定部により複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定する確定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、前記記憶部は、複数の元素の夫々について前記第１閾値及び前記第２閾値を記憶しており、前記計算部は、各元素について前記測定値を計算し、前記判定部は、各元素について記憶されている前記第１閾値及び前記第２閾値に基づいて処理を行うことを特徴とする。

本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、一の元素について、前記第１範囲、前記第２範囲及び前記第３範囲の内の一つ又は二つの特定の範囲に前記信頼区間が含まれていると前記判定部により複数回連続して判定された場合に、前記計算部での処理を終了させる終了部を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る蛍光Ｘ線分析方法は、試料から発生した蛍光Ｘ線を繰り返し測定し、蛍光Ｘ線の測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を繰り返し計算し、前記測定値が計算された後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算し、特定の第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第１閾値を超過する特定の第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定し、複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、蛍光Ｘ線の測定結果をコンピュータに分析させるコンピュータプログラムにおいて、前記測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を繰り返し計算し、前記測定値が計算された後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算し、特定の第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第１閾値を超過する特定の第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定し、複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、試料中の特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値の閾値を二つ定めてあり、蛍光Ｘ線の測定結果から得られた測定値を二つの閾値と比較する。蛍光Ｘ線分析装置は、第１閾値未満の第１範囲と、第１閾値から第２閾値までの第２範囲と、第２閾値を超過する第３範囲とのいずれかに測定値が含まれるかを判定する。例えば、測定値が明らかに小さい範囲を第１範囲とし、測定値が明らかに大きい範囲を第３範囲とすると、測定値が大きすぎず小さ過ぎず、試料の分別の精度が低くなる範囲は、第２範囲に含まれる。測定値が第２範囲に含まれることを判定することにより、測定値が分別の精度が低くなる範囲にあることを明らかにすることができる。

また、本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、複数の元素の夫々について第１閾値及び第２閾値を定めており、各元素について測定値の計算及び判定を実行する。夫々に許容量の異なる複数の元素の測定値に応じて、試料の分別が可能である。

また、本発明においては、蛍光Ｘ線分析装置は、第１範囲、第２範囲及び第３範囲の内の一つ又は二つの特定の範囲に一の元素の測定値が含まれる場合に、処理を終了する。特定の範囲が、有害元素の濃度が高すぎる範囲等、一の元素の測定値に応じて試料が不良と判定されるような範囲である場合、他の元素の測定値がどのような値であっても、試料は不良であると判定される。一の元素の測定値が特定の範囲に含まれる場合に蛍光Ｘ線分析装置の処理を終了することにより、不要な処理が省略され、試料の分別に必要な時間が短縮される。

本発明にあっては、試料中の特定の元素に係る測定値が試料の分別の精度が低くなる範囲にあることを明らかにし、この場合に蛍光Ｘ線分析以外の分析方法を併用することを可能にする。従って、蛍光Ｘ線分析による測定値に試料の分別の精度が悪化する値の範囲がある場合でも、蛍光Ｘ線分析による測定値に基づいて試料の分別が可能になる等、本発明は優れた効果を奏する。

蛍光Ｘ線分析装置の構成を示すブロック図である。情報処理部の構成を示すブロック図である。実施形態１に係る閾値を示す概念図である。制御装置の内部のハードウェア構成例を示すブロック図である。蛍光Ｘ線装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。実施形態２に係る閾値を示す概念図である。実施形態３に係る閾値を示す概念図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、蛍光Ｘ線分析装置の構成を示すブロック図である。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線を試料６へ照射する照射部４と、試料６が保持される試料保持部５と、蛍光Ｘ線を検出する検出器３とを備えている。検出器３には、信号を処理する信号処理部２が接続されている。信号処理部２及び照射部４は、蛍光Ｘ線分析装置全体を制御し、蛍光Ｘ線の測定結果を分析する制御装置１に接続されている。制御装置１は、信号処理部２及び照射部４の動作を制御する。

照射部４は試料６へＸ線を照射し、試料６では蛍光Ｘ線が発生する。検出器３は試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出する。図中には、照射部４から試料６へ照射されるＸ線を破線矢印で示し、蛍光Ｘ線を実線矢印で示している。検出器３は、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した信号を信号処理部２へ出力する。信号処理部２は、検出器３が出力した各値の信号をカウントし、蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線のスペクトルを生成する処理を行う。信号処理部２は、生成した蛍光Ｘ線のスペクトルのデータを制御装置１へ出力する。照射部４、検出部３及び信号処理部２は、本発明における測定部に対応する。なお、図１には試料６が板状の固体である例を示しているが、試料６はどのような形態であってもよい。例えば、試料６は粉末又は液体であってもよい。試料６が粉末又は液体である場合は、試料保持部５は、試料６を収納した試料セルを保持する構成となっている。

制御装置１は、情報処理を行う情報処理部１１、データを記憶する記憶部１２、及び情報を表示する表示部１３を有している。図２は、情報処理部１１の構成を示すブロック図である。蛍光Ｘ線分析装置は、試料６に含まれている有害元素の濃度を定量し、有害元素の濃度が高い場合に試料６が不良であると判定する処理を行う。記憶部１２は、試料６が不良であると判定するための判定基準となる閾値を記憶している。図３は、実施形態１に係る閾値を示す概念図である。図中の縦軸は元素の濃度を示す。本実施形態では、第１閾値と、第１閾値を超過する第２閾値とが定められている。濃度の値の範囲は、第１閾値未満の範囲と、第１閾値以上第２閾値以下の範囲と、第２閾値を超過する範囲とに分けられる。第１閾値未満の範囲は、有害元素の濃度の許容範囲であり、許容範囲内の濃度の有害元素が試料６に含有されることは許容される。第２閾値を超過する範囲は、有害元素の濃度が高すぎるために試料６が不良と判定される不良範囲である。第１閾値から第２閾値までの範囲は、許容範囲と不良範囲との境界に相当する境界範囲である。蛍光Ｘ線分析装置での濃度の定量にはある程度の不確かさがあるので、濃度が境界範囲に含まれる場合は、濃度の値に基づいて良品の試料と不良の試料とを分別する精度が低くなる。このため、境界範囲内の濃度が得られた場合は、他の分析方法を利用してより高精度に試料を分別することが望ましい。

本実施形態での許容範囲は本発明における第１範囲に対応し、境界範囲は第２範囲に対応し、不良範囲は第３範囲に対応する。第１閾値及び第２閾値は、複数の元素の夫々について記憶部１２に記憶されており、不良範囲、境界範囲及び許容範囲の区別も記憶部１２に記憶されている。なお、境界範囲は、第１閾値を超過し第２閾値未満の範囲であってもよく、第１閾値を超過し第２閾値以下の範囲であってもよく、第１閾値以上第２閾値未満の範囲であってもよい。また、記憶部１２には、元素別及び試料６の母材別に第１閾値及び第２閾値が記録されていてもよい。第１閾値及び第２閾値は、複数の元素について同一の値であってもよい。

記憶部１２は、測定された蛍光Ｘ線のスペクトルのデータを記憶する。情報処理部１１は、記憶部１２が記憶しているデータが表す蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、試料６中の各元素の濃度を計算する計算部１１１を有し、計算部１１１での計算結果から、所定の信頼水準での濃度の信頼区間を計算する信頼区間計算部１１２を有している。情報処理部１１は、記憶部１２が記憶している第１閾値及び第２閾値に基づき、信頼区間計算部１１２で計算した濃度の信頼区間が許容範囲、境界範囲及び不良範囲の内のいずれか一つの範囲に含まれるか否かを判定する判定部１１３を有している。濃度の信頼区間が一つの範囲に含まれないと判定部１１３が判定した場合は、計算部１１１が濃度の計算を繰り返す。情報処理部１１は、濃度の信頼区間が一つの範囲に含まれると判定部１１３が判定した場合に２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれていると判定部１１３が判定したか否かを判定する回数判定部１１４を有している。なお、連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれているべき回数は３回以上であってもよい。連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれているべき回数は、記憶部１２が記憶している。回数判定部１１４は、記憶部１２が記憶している回数に基づいて判定を行う。２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれていると判定部１１３が判定したということは無いと回数判定部１１４が判定した場合は、計算部１１１が濃度の計算を繰り返す。

また、情報処理部１１は、２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれていると判定部１１３が判定したと回数判定部１１４が判定した場合に元素の濃度が含まれる範囲を２回連続して濃度の信頼区間が含まれている範囲に確定する確定部１１５を有している。情報処理部１１は、確定部１１５が確定した範囲が不良範囲であるか否かを判定する不良判定部１１６を有し、確定部１１５が確定した範囲が不良範囲であると不良判定部１１６が判定した場合に計算部１１１の処理を終了させる終了部１１８を有している。不良判定部１１６は、記憶部１２が記憶している不良範囲に基づいて判定を行う。情報処理部１１は、確定部１１５が確定した範囲が不良範囲ではないと不良判定部１１６が判定した場合に計算部１１１の処理を終了させるか否かを判定する終了判定部１１７を有している。終了判定部１１７は、濃度が含まれる範囲を確定部１１５が確定していない元素がある場合に、計算部１１１の処理を終了させないと判定し、計算部１１１は濃度の計算を繰り返す。終了判定部１１７は、濃度が含まれる範囲を確定部１１５が確定していない元素が無い場合に、計算部１１１の処理を終了させると判定し、終了部１１８は計算部１１１の処理を終了させる。また、記憶部１２は、測定時間の最大値を記憶している。終了判定部１１７は、測定時間が記憶部１２の記憶している最大値を超過した場合に、計算部１１１の処理を終了させると判定し、終了部１１８は計算部１１１の処理を終了させる。終了部１１８は計算部１１１の処理を終了させた後、情報処理部１１は、分析結果を表示部１３へ出力し、表示部１３は分析結果を表示する。

図４は、制御装置１の内部のハードウェア構成例を示すブロック図である。制御装置１は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成されている。制御装置１は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）１４と、演算に伴って発生する一時的なデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１５と、光ディスク等の記録媒体１００から情報を読み取るドライブ部１６と、ハードディスク等の不揮発性の記憶部１２とを備えている。また制御装置１は、使用者の操作を受け付けるキーボード又はマウス等の操作部１７と、液晶ディスプレイ等の表示部１３と、インタフェース部１８とを備えている。インタフェース部１８には、照射部４及び信号処理部２が接続されている。ＣＰＵ１４は、記録媒体１００に記録されたコンピュータプログラム１２１をドライブ部１６に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム１２１を記憶部１２に記憶させる。コンピュータプログラム１２１は必要に応じて記憶部１２からＲＡＭ１５へロードされ、ＣＰＵ１４は、ロードされたコンピュータプログラム１２１に従って、Ｘ線分析装置に必要な処理を実行する。なお、コンピュータプログラム１２１は、制御装置１の外部からダウンロードされてもよい。制御装置１は、信号処理部２から出力された蛍光Ｘ線のスペクトルのデータをインタフェース部１８で受け付け、記憶部１２に記憶する。また、制御装置１は、インタフェース部１８に接続された照射部４の動作を制御する。

コンピュータプログラム１２１に従ってＣＰＵ１４が必要な処理を実行することにより、情報処理部１１が実現される。記憶部１２は、第１閾値及び第２閾値を記録した閾値データ１２２を記憶している。第１閾値及び第２閾値は、複数の元素の夫々について閾値データ１２２に記録されており、不良範囲、境界範囲及び許容範囲の区別も閾値データ１２２に記録されている。例えば、第１閾値は７００ｐｐｍであり、第２閾値は１３００ｐｐｍである。また、閾値データ１２２には、元素別及び試料６の母材別に第１閾値及び第２閾値が記録されていてもよい。閾値データ１２２は、予め記憶部１２に記憶されていてもよく、使用者が操作部１７を操作することによって第１閾値及び第２閾値が入力され、入力された第１閾値及び第２閾値を記録した閾値データ１２２を記憶部１２が記憶してもよい。

図５は、蛍光Ｘ線装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１４は、コンピュータプログラム１２１を記憶部１２からＲＡＭ１５へロードし、ロードしたコンピュータプログラム１２１に従って以下の処理を実行する。蛍光Ｘ線分析装置は、使用者が操作部１７を操作することによって測定開始の指示を受け付け、蛍光Ｘ線の測定を開始する（Ｓ１）。蛍光Ｘ線の測定では、制御装置１は、照射部４にＸ線を試料６へ照射させ、検出部３は蛍光Ｘ線を検出し、信号処理部２は蛍光Ｘ線のスペクトルを作成し、制御装置１は蛍光Ｘ線のスペクトルのデータを記憶部１２に記憶する。蛍光Ｘ線分析装置は、蛍光Ｘ線の測定を繰り返す。また、制御装置１は、測定開始から経過した蛍光Ｘ線の測定時間を計測する。制御装置１は、コンピュータプログラム１２１に従ってＣＰＵ１４で測定時間を計測してもよく、測定時間を計測するためのハードウェアを備えていてもよい。

ＣＰＵ１４は、予め指定されている複数の元素の中から、一の元素を選択する（Ｓ２）。複数の元素は、濃度を測定すべく指定されており、いずれも試料６に含まれていないことが望ましい有害元素である。複数の元素を指定する情報は、コンピュータプログラム１２１に含まれていてもよく、予め記憶部１２に記憶されていてもよく、操作部１７を使用者が操作することによって入力されてもよい。

ＣＰＵ１４は、次に、蛍光Ｘ線のスペクトルに基づいて、選択された元素の試料中の濃度を計算する（Ｓ３）。Ｓ３で計算する濃度は、本発明における測定値に対応する。例えば、ＣＰＵ１４は、スペクトルのデータを記憶部１２から読み出し、選択された元素に起因するピークをスペクトル中で特定し、元素に起因する蛍光Ｘ線の強度を読み取り、読み取った強度に基づいて元素の濃度を計算する。元素に起因するピークを同定するためのデータは、予め記憶部１２に記憶されている。元素の濃度をＷ、元素に起因する蛍光Ｘ線の強度をＩとして、元素の濃度Ｗを計算するための計算式の一例は下記の（１）式である。
Ｗ＝ａ・Ｉ＋ｂ …（１）

（１）式は、元素の濃度Ｗを計算するための検量線の式であり、（１）式中のａ及びｂは検量線の定数である。検量線の定数ａ及びｂは、コンピュータプログラム１２１に含まれていてもよく、予め記憶部１２に記憶されていてもよい。例えば、Ｓ３では、ＣＰＵ１４は、（１）式に従って元素の濃度Ｗを計算する。

ＣＰＵ１４は、次に、計算した元素の濃度の標準偏差を計算する（Ｓ４）。蛍光Ｘ線の強度をカウント数Ｎで表すと、蛍光Ｘ線の強度を測定した値の真の値に対する理論的な標準偏差σ₀ は、σ₀ ＝（Ｎ）^1/2 で表される。蛍光Ｘ線の強度Ｉを１秒間当たりのカウント数とし、蛍光Ｘ線の測定時間をｔとすると、標準偏差σ₀ は、σ₀ ＝（Ｉ／ｔ）^1/2 で表される。ここで、Ｉの単位はｃｐｓ（counts per second ）であり、ｔの単位は秒である。元素の濃度の標準偏差は、理論的に、蛍光Ｘ線の強度のａ倍となる。従って、元素の濃度の標準偏差をσとすると、元素の濃度の標準偏差σを計算するための計算式の一例は下記の（２）式である。
σ＝ａ・σ₀ ＝ａ・（Ｉ／ｔ）^1/2 …（２）

Ｓ４では、ＣＰＵ１４は、（２）式に従って標準偏差σを計算する。なお、ＣＰＵ１４はその他の方法でσを計算してもよい。例えば、繰り返し測定された蛍光Ｘ線の測定結果に基づいて複数回計算した元素の濃度の値から、標準偏差σを計算してもよい。

ＣＰＵ１４は、次に、所定の信頼水準での濃度の信頼区間を計算する（Ｓ５）。例えば、Ｓ３で計算した元素の濃度をＷとし、Ｓ４で計算した標準偏差σを用いて、信頼水準９９％の信頼区間を、Ｗ−３σ以上Ｗ＋３σ以下とする。また、例えば、複数回計算した元素の濃度の平均値をＷｍとして、信頼水準９９％の信頼区間を、Ｗｍ−３σ以上Ｗｍ＋３σ以下とする。Ｓ５では、ＣＰＵ１４は、濃度の信頼区間内の最小値及び最大値を計算する。なお、その他の計算式で信頼区間を計算してもよい。また、信頼水準を９５％とする等、信頼水準を９９％以外の値とし、信頼水準に応じた計算式により信頼区間を計算してもよい。

ＣＰＵ１４は、次に、濃度の信頼区間が許容範囲、境界範囲及び不良範囲の内のいずれか一つの範囲に含まれるか否かを判定する（Ｓ６）。Ｓ６では、ＣＰＵ１４は、信頼区間の全てがいずれかの範囲に含まれるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ１４は、信頼区間内の最小値及び最大値の両方が同一の範囲内に含まれる場合に、信頼区間が一つの範囲に含まれると判定し、最小値の含まれる範囲と最大値の含まれる範囲とが異なる場合には、信頼区間が一つの範囲に含まれていないと判定する。

濃度の信頼区間が一つの範囲に含まれる場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、直近の２回のＳ６での判定において、２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれているか否かを判定する（Ｓ７）。２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれている場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、元素の濃度が含まれる範囲を、２回連続して濃度の信頼区間が含まれている範囲に確定する（Ｓ８）。ＣＰＵ１４は、確定した範囲を示す情報を元素に関連付けてＲＡＭ１５又は記憶部１２に記憶する。なお、Ｓ７では、連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれている回数を３回以上としてもよい。ＣＰＵ１４は、次に、確定した範囲が不良範囲であるか否かを判定する（Ｓ９）。確定した範囲が不良範囲ではない場合は（Ｓ９：ＮＯ）、ＣＰＵ１４は、指定されている複数の元素の中に未だ濃度が未測定である元素があるか否かを判定する（Ｓ１０）。濃度が未測定の元素がある場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、処理をＳ２へ戻す。この様にして、複数の元素が順次選択され、濃度が測定される。

Ｓ６で濃度の信頼区間が一つの範囲に含まれない場合（Ｓ６：ＮＯ）、又はＳ７で２回連続して濃度の信頼区間が同一の範囲に含まれていない場合は（Ｓ７：ＮＯ）、ＣＰＵ１４は、測定開始から経過した測定時間が所定の最大値を超過したか否かを判定する（Ｓ１１）。測定時間の最大値は、１００秒〜５００秒等、元素によって異なっている。測定時間の最大値は予め記憶部１２に元素別に記憶されており、制御装置１は測定時間を計測している。測定時間が最大値以下である場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ１４は、処理をＳ３へ戻す。この様にして、濃度の信頼区間が２回連続して同一の範囲に含まれるようになるまで、濃度の計算が繰り返される。

Ｓ９で、確定した範囲が不良範囲である場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、Ｓ１０で、濃度が未測定の元素が無い場合（Ｓ１０：ＮＯ）、又はＳ１１で測定時間が最大値を超過している場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、蛍光Ｘ線の測定及び元素の分析を終了する（Ｓ１２）。Ｓ１２では、ＣＰＵ１４は、インタフェース部１８を介して照射部４及び信号処理部２へ制御信号を出力し、照射部４及び信号処理部２の動作を終了させる。この様にして、いずれかの元素の濃度が不良範囲に含まれている場合は、試料６は不良であるので、測定及び分析が終了される。また、測定時間が長すぎる場合も測定が終了される。ＣＰＵ１４は、試料６の分析結果を記憶部１２に記憶し、分析結果を表示部１３に表示させることによって出力する（Ｓ１３）。分析結果には、複数の元素の夫々の濃度が許容範囲又は境界範囲に含まれていることが表される。又は、分析結果には、測定時間が最大値を超過したために測定が終了したことが表される。又は、分析結果には、濃度が不良範囲に含まれている元素があり、このために試料６は不良と判定されることが表される。ＣＰＵ１４は、以上で処理を終了する。なお、蛍光Ｘ線分析装置は、単一の元素について処理を実行することも可能である。また、蛍光Ｘ線分析装置は、分析結果を示すデータを外部へ出力してもよい。また、蛍光Ｘ線分析装置は、Ｓ３〜Ｓ１１の処理の一部又は全部を、複数の元素について並行して実行してもよい。

以上詳述した如く、本実施形態においては、蛍光Ｘ線分析装置は、元素の濃度の閾値を二つ定めてあり、蛍光Ｘ線の測定結果から得られた元素の濃度を二つの閾値と比較する。このため、濃度が明らかに低く元素の含有が許容される許容範囲と、濃度が明らかに高く試料６が不良と判定される不良範囲との間の境界範囲に元素の濃度が含まれることを判定することができる。元素の濃度が境界範囲に含まれる場合は、蛍光Ｘ線分析を利用して試料６を分別する精度が低下するので、元素の濃度が境界範囲に含まれることを判定することにより、試料６を分別する精度が低い状態であることを明らかにすることができる。試料６を分別する精度が低い状態であることが明らかになれば、蛍光Ｘ線分析以外の分析方法を併用して、蛍光Ｘ線分析だけで試料６を分別する危険を回避することができる。一方、元素の濃度が許容範囲又は不良範囲に含まれる場合は、精度良く試料６を分別することができる。従って、本実施形態により、蛍光Ｘ線分析による測定値に試料分別の精度が悪化する値の範囲がある場合でも元素の濃度に基づいた試料の分別が可能になる。

また、本実施形態においては、蛍光Ｘ線分析装置は、元素の濃度の誤差を考慮して濃度の信頼区間を計算し、濃度の信頼区間が複数回連続して同一の範囲に含まれた場合に、元素の濃度が含まれる範囲を確定する。これにより、蛍光Ｘ線の測定結果に基づいた濃度の不確かさを考慮に入れることができ、必要以上に長く測定を繰り返すことを防止することができる。また、本実施形態においては、蛍光Ｘ線分析装置は、複数の元素の夫々について第１閾値及び第２閾値を定めており、各元素について濃度の計算及び判定を実行する。夫々に許容量の異なる複数の元素の量に応じて、試料６の分別が可能である。

また、本実施形態においては、蛍光Ｘ線分析装置は、第２閾値を超過する範囲を、元素の濃度が高すぎるために試料６が不良と判定される不良範囲と規定し、一の元素の濃度が不良範囲に含まれる場合に、蛍光Ｘ線の測定及び元素の分析を終了する。一の有害元素の濃度が第２閾値を超過する場合等、一の元素の濃度が不良範囲に含まれる場合は、他の元素の濃度がどのような濃度であっても、試料６は不良である。このため、一旦一の元素の濃度が不良範囲に含まれることが判定された場合は、試料６の分別のために他の元素を分析する必要が無くなる。本実施形態では、一の元素の濃度が不良範囲に含まれることが判定された場合に蛍光Ｘ線の測定及び元素の分析を終了することによって、不要な測定を省き、試料６の分別に必要な時間を短縮させることができる。

なお、本実施形態では、コンピュータプログラム１２１に従って処理を実行するＣＰＵ１４によって情報処理部１１を実現する形態を示したが、蛍光Ｘ線分析装置は、情報処理部１１の一部又は全部がハードウェアで実現された形態であってもよい。即ち、計算部１１１、信頼区間計算部１１２、判定部１１３、回数判定部１１４、確定部１１５、不良判定部１１６、終了判定部１１７及び終了部１１８の一部又は全部は、ハードウェアで構成されていてもよい。

＜実施形態２＞
本実施形態においては、試料中の濃度が特定の範囲内に含まれている必要のある元素を蛍光Ｘ線分析装置で分析する形態を示す。蛍光Ｘ線分析装置の構成は、実施形態１と同様である。

図６は、実施形態２に係る閾値を示す概念図である。図中の縦軸は元素の濃度を示す。第１閾値と、第１閾値を超過する第２閾値とが定められており、第１閾値未満の範囲と第２閾値を超過する範囲とは不良範囲であり、第１閾値以上第２閾値以下の範囲は許容範囲となっている。図６に示した閾値は、例えば、合金中の特定の元素を分析するための閾値である。ステンレス鋼中のクロムの濃度等、合金中の特定の元素の濃度は、低すぎても高すぎても不適切であり、下限及び上限のある特定の範囲に含まれていることが必要である。このため、第１閾値以上第２閾値以下の範囲は、元素の濃度の許容範囲であり、第１閾値未満の範囲と第２閾値を超過する範囲とは、試料６が不良と判定される不良範囲である。

本実施形態での許容範囲は本発明における第２範囲に対応し、不良範囲は第１範囲及び第３範囲に対応する。第１閾値及び第２閾値は、複数の元素の夫々について閾値データ１２２に記録されており、不良範囲及び許容範囲の区別も閾値データ１２２に記録されている。なお、許容範囲は、第１閾値を超過し第２閾値未満の範囲であってもよく、第１閾値を超過し第２閾値以下の範囲であってもよく、第１閾値以上第２閾値未満の範囲であってもよい。

本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、実施形態１と同様に、図５のフローチャートに示されたＳ１〜Ｓ１３の処理を実行する。即ち、蛍光Ｘ線分析装置は、複数の元素の夫々について、濃度を計算し、濃度の信頼区間を計算し、信頼区間が許容範囲及び二つの不良範囲の内の何れかの範囲に２回連続して含まれる場合に、元素の濃度の含まれる範囲を確定する。分析結果には、複数の元素の夫々の濃度が許容範囲に含まれていることが表される。又は、分析結果には、測定時間が最大値を超過したために測定が終了したことが表される。又は、分析結果には、濃度が不良範囲に含まれている元素があり、このために試料６は不良と判定されることが表される。

以上詳述した如く、本実施形態においては、蛍光Ｘ線分析装置は、第１閾値及び第２閾値によって三つに分けられる濃度の値の範囲の内、第１閾値未満の範囲と第２閾値を超過する範囲とを不良範囲とし、第１閾値から第２閾値までの範囲を許容範囲とする。このため、元素の濃度が低すぎるか又は高すぎる試料６を不良に分別することができ、元素の濃度が低すぎず高すぎず許容される値になっている試料６を良品に分別することができる。例えば、合金等、濃度が特定の範囲内に含まれている必要のある元素を含有する材料について、蛍光Ｘ線分析装置を用いて品質管理を行うことができる。

なお、蛍光Ｘ線分析装置は、実施形態１及び２を組み合わせた形態であってもよい。例えば、記憶部１２が記憶する閾値データ１２２は、ある元素については図３に示すように不良範囲、境界範囲及び許容範囲の区別を規定しており、別の元素については図６に示すように不良範囲及び許容範囲の区別を規定している。蛍光Ｘ線分析装置は、Ｓ１〜Ｓ１３の処理を実行することにより、ある元素については実施形態１と同様の処理を行い、別の元素については実施形態２と同様の処理を行う。この形態では、一つの試料６に関して、濃度が特定の範囲内に含まれている必要のある元素と有害元素とを蛍光Ｘ線分析装置で分析することができる。

＜実施形態３＞
図７は、実施形態３に係る閾値を示す概念図である。図中の縦軸は元素の濃度を示す。一つ閾値が定められており、閾値未満の範囲は許容領域であり、閾値以上の範囲は、試料が不良と判定される不良範囲である。蛍光Ｘ線分析装置の構成は、実施形態１と同様である。本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、実施形態１と同様に、図５のフローチャートに示されたＳ１〜Ｓ１３の処理を実行する。即ち、蛍光Ｘ線分析装置は、複数の元素の夫々について、濃度を計算し、濃度の信頼区間を計算し、信頼区間が許容範囲及び不良範囲の何れか一方の範囲に２回連続して含まれる場合に、元素の濃度の含まれる範囲を確定する。元素の濃度が不良範囲に含まれると確定された場合は、蛍光Ｘ線の測定及び元素の分析が終了される。分析結果には、複数の元素の夫々の濃度が許容範囲に含まれていることが表される。又は、分析結果には、測定時間が最大値を超過したために測定が終了したことが表される。又は、分析結果には、濃度が不良範囲に含まれている元素があり、このために試料６は不良と判定されることが表される。

本実施形態に係る蛍光Ｘ線分析装置は、各元素について単一の閾値を定めている場合においても、一の元素の濃度が不良範囲に含まれる場合に、他の元素の分析を行わずに、蛍光Ｘ線の測定及び元素の分析を終了する。このため、本実施形態においても、蛍光Ｘ線分析装置による不要な測定を省き、試料６の分別に必要な時間を短縮させることができる。

なお、以上の実施形態１〜３においては、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値として濃度を用いる形態を示したが、蛍光Ｘ線分析装置は、測定値として濃度以外の値を計算する形態であってもよい。測定値は、元素の試料６中の含有量、又は試料６の膜厚であってもよい。また、測定値は、特定の元素と他の元素との蛍光Ｘ線強度の比（例えば、カリウムに起因する蛍光Ｘ線の強度と塩素に起因する蛍光Ｘ線の強度との比）であってもよい。また、実施形態１〜３においては、蛍光Ｘ線分析装置の内部に収納した試料６に対して蛍光Ｘ線分析を行う形態を示したが、蛍光Ｘ線分析装置は、試料保持部５を備えておらず、外部にある試料に対してＸ線を照射して蛍光Ｘ線分析を行う形態であってもよい。また、実施形態１〜３においては、主に、制御装置１がコンピュータプログラム１２１を用いて必要な処理を実行する形態を示したが、蛍光Ｘ線分析装置は、制御装置１が実行する処理の一部又は全部がコンピュータプログラム１２１を利用しないハードウェアで実行される形態であってもよい。また、実施形態１〜３においては、蛍光Ｘ線分析装置の各部の制御及び分析を制御装置１で一括して行う形態を示したが、蛍光Ｘ線分析装置は、制御と分析とを別々のコンピュータで実行する形態であってもよい。

１制御装置
１１情報処理部
１１１計算部
１１２信頼区間計算部
１１３判定部
１１５確定部
１１８終了部
１２記憶部
１２１コンピュータプログラム
１２２閾値データ
１３表示部
１４ＣＰＵ
１５ＲＡＭ
１００記録媒体
２信号処理部
３検出部
４照射部
５試料保持部
６試料

Claims

蛍光Ｘ線を測定する測定部と、該測定部での測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を計算する計算部とを備え、前記測定部による測定及び前記計算部による計算を繰り返す蛍光Ｘ線分析装置において、
第１閾値及び該第１閾値を超過した第２閾値を記憶する記憶部と、
前記計算部が前記測定値を計算した後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算する信頼区間計算部と、
前記第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定する判定部と、
該判定部により複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定する確定部と
を備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
前記記憶部は、複数の元素の夫々について前記第１閾値及び前記第２閾値を記憶しており、
前記計算部は、各元素について前記測定値を計算し、
前記判定部は、各元素について記憶されている前記第１閾値及び前記第２閾値に基づいて処理を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
一の元素について、前記第１範囲、前記第２範囲及び前記第３範囲の内の一つ又は二つの特定の範囲に前記信頼区間が含まれていると前記判定部により複数回連続して判定された場合に、前記計算部での処理を終了させる終了部を更に備えること
を特徴とする請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
試料から発生した蛍光Ｘ線を繰り返し測定し、
蛍光Ｘ線の測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を繰り返し計算し、
前記測定値が計算された後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算し、
特定の第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第１閾値を超過する特定の第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定し、
複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定すること
を特徴とする蛍光Ｘ線分析方法。
蛍光Ｘ線の測定結果をコンピュータに分析させるコンピュータプログラムにおいて、
前記測定結果に基づいて、特定の元素に起因する蛍光Ｘ線強度に応じた測定値を繰り返し計算し、
前記測定値が計算された後、前記測定値の所定の信頼水準の信頼区間を計算し、
特定の第１閾値未満の値が含まれる第１範囲、前記第１閾値から前記第１閾値を超過する特定の第２閾値までの値が含まれる第２範囲及び前記第２閾値を超過する値が含まれる第３範囲の内、いずれか一つの範囲に前記信頼区間が含まれているか否かを判定し、
複数回連続して同一の範囲に前記信頼区間が含まれていると判定された場合に、前記測定値の含まれる範囲を確定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。