JP6868468B2 - 画像処理装置、表面分析装置、および画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置、表面分析装置、および画像処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、画像処理装置、表面分析装置、および画像処理方法に関する。
電子プローブマイクロアナライザー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ ＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｅｒ、ＥＰＭＡ）等の表面分析装置により取得した元素マップデータ（元素ごとのＸ線強度または濃度の分布データ）を解析する手法として、相分析が知られている。相分析は、複数の元素の相関関係から化合物の相を抽出し、相ごとの相関を調べる手法である。例えば、特許文献１には、元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを作成する手法が開示されている。
特開２０１５−２１９２１７号公報
図２４は、相マップの一例を示す図である。図２５は、図２４に示す相マップに含まれる各相の元素のＸ線強度のリストである。
図２５に示すように、各相の元素のＸ線強度をリストとして表示した場合、相ごとの元素組成の特徴が把握しづらい。例えば、図２５に示すリストでは、ＳｉのＸ線強度が最も大きいのはどの相なのか、ＡｌのＸ線強度が最も小さいのはどの相なのか、など、各相の元素組成の特徴を把握しづらい。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、各相の元素組成の特徴を把握しやすく表示できる画像処理装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記画像処理装置を含む表面分析装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、各相の元素組成の特徴を把握しやすく表示できる画像処理方法を提供することにある。
本発明に係る画像処理装置は、
元素ごとのＸ線強度の分布または濃度の分布を示す元素マップデータを取得する元素マップデータ取得部と、
前記元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを生成する相マップ生成部と、
前記相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを生成し、表示部に表示させるとともに、前記相マップに含まれる化合物の相の名称を前記表示部に表示させる制御を行う表示制御部と、
を含み、
前記名称は、相に含まれるＸ線強度の割合が大きい複数の元素の元素名と、前記複数の元素のＸ線強度の割合と、を含み、前記複数の元素の各々の前記元素名と前記Ｘ線強度の割合を対として、前記元素名と前記Ｘ線強度の割合が交互に並んでいる。
このような画像処理装置では、相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを表示部に表示させることができる。したがって、ユーザーは、各相の元素組成の特徴を把握しやすい。
本発明に係る画像処理方法は、
元素ごとのＸ線強度の分布または濃度の分布を示す元素マップデータを取得する工程と、
前記元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを生成する工程と、
前記相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを生成し、表示部に表示させるとともに、前記相マップに含まれる化合物の相の名称を前記表示部に表示させる制御を行う工程と、
を含み、
前記名称は、相に含まれるＸ線強度の割合が大きい複数の元素の元素名と、前記複数の元素のＸ線強度の割合と、を含み、前記複数の元素の各々の前記元素名と前記Ｘ線強度の割合を対として、前記元素名と前記Ｘ線強度の割合が交互に並んでいる。
このような画像処理方法では、相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを表示部に表示させることができる。したがって、ユーザーは、各相の元素組成の特徴を把握しやすい。
本実施形態に係る画像処理装置を含む表面分析装置の構成を模式的に示す図。 元素マップデータ取得部が取得した元素マップデータの一例を示す図。 主成分分析の結果を示す表。 第１主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第２主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第３主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第４主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第５主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第６主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第７主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第８主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第９主成分得点についての主成分得点マップデータ。 第１０主成分得点についての主成分得点マップデータ。 主成分得点の散布図の一例を示す図。 主成分得点の散布図を点密度表示で表した図。 主成分得点の散布図上でデータのピーク（密度の高い点）を探す様子を示した図。 図１６で検出したピークの判定を行う様子を示した図。 主成分得点の散布図をグループごとに色分けして示した図。 相マップ生成部で生成された相マップの一例を示す図。 相分析の結果を示す画像。 円グラフの一例を示す図。 本実施形態に係る画像処理装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。 相の各元素のＸ線強度を帯グラフの一例を示す図。 相マップの一例を示す図。 相マップに含まれる各相の元素のＸ線強度のリスト。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 表面分析装置
まず、本実施形態に係る画像処理装置について、図面を参照しながら説明する。ここでは、画像処理装置が表面分析装置に組み込まれている場合について説明する。図１は、本実施形態に係る表面分析装置１０００の構成を示す図である。
表面分析装置１０００は、電子線ＥＢを試料Ｓに照射して電子線ＥＢの照射により試料Ｓから発生する特性Ｘ線を検出し、試料Ｓに含まれている元素の定性分析または定量分析を行うための装置である。また、表面分析装置１０００は、試料Ｓの面分析（マップ分析）を行うことができる。表面分析装置１０００は、例えば、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）である。
表面分析装置１０００は、図１に示すように、表面分析装置本体部１０と、画像処理装置１００と、を含む。
１．１． 表面分析装置本体部
表面分析装置本体部１０は、電子銃１１と、集束レンズ１２と、偏向器１３と、対物レンズ１４と、試料ステージ１５と、二次電子検出器１７と、エネルギー分散型Ｘ線検出器１８と、波長分散型Ｘ線分光器１９と、を含んで構成されている。
電子銃１１は、電子線ＥＢを発生させる。電子銃１１は、所定の加速電圧により加速された電子線ＥＢを試料Ｓに向けて放出する。
集束レンズ１２は、電子銃１１から放出された電子線ＥＢを集束させるためのレンズである。
偏向器１３は、電子線ＥＢを偏向させることができる。偏向器１３に制御回路（図示せず）を介して走査信号が入力されることによって、集束レンズ１２および対物レンズ１４で集束された電子線ＥＢ（電子プローブ）で試料Ｓ上を走査することができる。
対物レンズ１４は、電子線ＥＢを試料Ｓ上で集束させて、電子線ＥＢを電子プローブとして試料Ｓに照射するためのレンズである。
試料ステージ１５は、試料Ｓを支持することができる。試料ステージ１５上には、試料Ｓが載置される。図示はしないが、モーター等の駆動源を備えるステージ移動機構によって、試料ステージ１５を移動させることができる。試料ステージ１５の移動により、試料Ｓ上での分析位置（電子線ＥＢ（電子プローブ）が照射される位置）を移動させることができる。
二次電子検出器１７は、試料Ｓから放出された二次電子を検出するための検出器である。二次電子検出器１７の出力信号から、二次電子像（ＳＥＭ像）を得ることができる。二次電子検出器１７の出力信号は、電子線ＥＢの走査信号に同期した画像データとして、処理部１１０に送られ、記憶部１２４に記録される。
エネルギー分散型Ｘ線検出器１８は、Ｘ線をエネルギーで弁別し、スペクトルを得るための検出器である。エネルギー分散型Ｘ線検出器１８は、電子線ＥＢを試料Ｓに照射した際に発生する特性Ｘ線を検出する。
波長分散型Ｘ線分光器１９は、分光素子（分光結晶）と、Ｘ線検出器と、を含んで構成されている。波長分散型Ｘ線分光器１９では、試料Ｓから発生する特性Ｘ線を、分光素子でのブラッグ反射を利用して特定波長のＸ線に分離し、Ｘ線検出器で検出する。
表面分析装置本体部１０では、試料Ｓのマップ分析（面分析）を行うことができる。具体的には、表面分析装置本体部１０では、試料Ｓの指定範囲を所定のピクセル（単位領域）に区切り、エネルギー分散型Ｘ線検出器１８（または波長分散型Ｘ線分光器１９）によ
って、各ピクセルのＸ線強度を測定することで元素マップデータ（元素の分布の情報）を得ることができる。
元素マップデータは、元素の２次元的な分布の情報を含むデータであり、２次元的な位置（座標）と、各位置でのＸ線の強度の情報を含む。また、各位置でのＸ線の強度を各位置での元素の濃度に変換することで、試料Ｓ上での位置と、各位置での元素の濃度と、を示す元素マップデータを得ることができる。元素マップデータは、元素ごとに得られる。
１．２． 画像処理装置
画像処理装置１００は、元素マップデータを取得し、相分析を行う。そして、画像処理装置１００は、相マップを表示部１２２に表示する。さらに、画像処理装置１００は、相マップに含まれる化合物の相ごとに、元素のＸ線強度を示す円グラフを、表示部１２２に表示する。ここで、相分析とは、複数の元素の相関関係から化合物の相を抽出し、相ごとの相関を調べる手法である。画像処理装置１００は、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等の汎用のコンピューターを用いて構成されている。画像処理装置１００は、処理部１１０と、操作部１２０と、表示部１２２と、記憶部１２４と、を含む。
操作部１２０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部１１０に送る処理を行う。操作部１２０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。
表示部１２２は、処理部１１０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部１２２には、例えば、処理部１１０（相マップ生成部１１４）で生成された相マップ、および相の各元素のＸ線強度を示す円グラフを含む相分析におけるパラメーター等が表示される。また、表示部１２２には、例えば、二次電子像や、元素マップ等が表示される。
記憶部１２４は、処理部１１０が各種の計算処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部１２４は、処理部１１０の作業領域として用いられ、処理部１１０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部１２４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。
処理部１１０は、記憶部１２４に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。処理部１１０は、記憶部１２４に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、元素マップデータ取得部１１２、相マップ生成部１１４、表示制御部１１６として機能する。処理部１１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部１１０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。処理部１１０は、元素マップデータ取得部１１２と、相マップ生成部１１４と、表示制御部１１６と、を含む。
元素マップデータ取得部１１２は、複数の元素マップデータを取得する。例えば、表面分析装置本体部１０での面分析で得られた複数の元素マップデータから、ユーザーがいくつかの元素マップデータを選択すると、元素マップデータ取得部１１２は選択された元素マップデータを記憶部１２４から読み出す。ユーザーは、例えば、表示部１２２に表示された複数の元素マップのなかから元素マップデータを選択することができる。
図２は、元素マップデータ取得部１１２が取得した元素マップデータの一例を示す図である。図２に示す例では、元素マップデータ取得部１１２は、Ａｌ、Ｃａ，Ｏ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｒの元素マップデータを取得している。
相マップ生成部１１４は、元素マップデータ取得部１１２で取得された複数の元素マップデータから相マップを生成する。以下、相マップ生成部１１４における相マップを生成する処理について説明する。
相マップ生成部１１４は、元素マップデータ取得部１１２で取得された元素マップデータに対して主成分分析を行い、元素マップデータのピクセル（単位領域）ごとに主成分得点を求める。
ここで、主成分分析とは、多変量解析の手法の一つであり、多変量のデータからそのデータ群の特徴を表す少数の特徴的な変量（合成変量）を求める手法である。合成変量（主成分）ｕは、下記式で表される。
Figure 0006868468
ただし、Ｎは変量の数、ｉは自然数、ｘは各変量のデータ、ａ１，ａ２，・・・，ａＮ−１，ａＮは合成変量の係数である。
合成変量の係数ａ１，ａ２，・・・，ａＮ−１，ａＮは、合成変量ｕの分散が最大になるように求める。ただし、合成変量の係数は以下の関係を満たす。
Figure 0006868468
合成変量の係数ａ１，ａ２，・・・，ａＮ−１，ａＮを求めるためには、まず、元のデータ群の分散・共分散行列を計算し、その分散・共分散行列の固有値問題を解く。その固有値問題の解である固有値ベクトルが係数ａ１，ａ２，・・・，ａＮ−１，ａＮに対応する。また、得られる主成分はＮ組（もとデータ群の個数と同じ）であり、固有値の大きいものから第１主成分、第２主成分、・・・、第Ｎ主成分と呼ばれる。
相マップ生成部１１４は、元素マップデータ取得部１１２で取得された元素マップデータの全ピクセルのデータ（強度値または濃度値）に対して主成分分析を行う。図３は、主成分分析の結果を示す表である。相マップ生成部１１４が、主成分分析を行った結果、図３に示すように、主成分ごとに、寄与率、累積寄与率、固有値、および固有値ベクトルの情報が得られる。図２に示す１０個の元素マップデータについて主成分分析を行った場合、図３に示すように、第１主成分から第１０主成分の情報が得られる。
相マップ生成部１１４は、図３に示す固有値ベクトルを用いて、各元素マップデータのピクセルごとに主成分得点を求める。これにより、主成分ごとに主成分得点マップデータを作成する。主成分得点は、下記式を利用して求めることができる。
Figure 0006868468
なお、各ピクセルのデータから各元素マップデータの平均値を引いているのは各ピクセルのデータが平均値になるときに主成分得点が原点０になるようにするためである。
例えば、図３に示す主成分分析の結果を用いると、第１主成分において、主成分得点は、下記式により求めることができる。
Figure 0006868468
相マップ生成部１１４は、上記式を用いてピクセルごとに求めた主成分得点のデータから、第１主成分について主成分得点マップデータを作成する。主成分得点マップデータは、ピクセルごとに求めた主成分得点をマップデータ（位置とその位置での主成分得点のデータ）の形式で表したものである。図４は、第１主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。
相マップ生成部１１４は、第２主成分から第１０主成分についても同様に、主成分得点マップデータを作成する。図５は、第２主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図６は、第３主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図７は、第４主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図８は、第５主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図９は、第６主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図１０は、第７主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図１１は、第８主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図１２は、第９主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。図１３は、第１０主成分得点についての主成分得点マップデータを示す図である。
相マップ生成部１１４は、求めた主成分得点をプロットして、主成分得点の散布図を作成する。具体的には、まず、固有値の大きい主成分を選択する。例えば、累積寄与率が所定の値（例えば８０％以上）となるように主成分を選択する。図３に示す例では、第２主成分までで累積寄与率が８０％を超えているため、第１主成分と第２主成分とを選択する。なお、主成分の選択方法はこれに限定されず、例えば、固有値の値が１以上である主成分を選択してもよいし、寄与率が所定の値以上である主成分を選択してもよい。
次に、相マップ生成部１１４は、選択した主成分を用いて、主成分得点の散布図を作成する。相マップ生成部１１４は、例えば、第１主成分と第２主成分を選択した場合、元素
マップデータのピクセルごとの第１主成分得点の値および第２主成分得点の値を、第１主成分得点を横軸とし第２主成分得点を縦軸とした散布図にプロットする。これにより、主成分得点の散布図を作成することができる。図１４は、主成分得点の散布図の一例を示す図である。図１４に示す散布図は、横軸が第１主成分得点であり、縦軸が第２主成分得点である。
なお、ここでは、第１主成分と第２主成分を選択して２次元の散布図を作成する場合について説明したが、第１〜第ｎ主成分（ｎ＜Ｎ）を選択してｎ次元の散布図を作成してもよい。
相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図からピーク位置を検出する。ピーク位置は、主成分得点の散布図上において各クラスタ（グループ）の重心となる位置（各クラスタの代表となる位置）である。例えば、相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図を複数の領域に区分けし、当該領域内のデータ点数をカウントして点密度を求め、点密度に基づいてピーク位置を検出する。また、例えば、隣接する領域のうち点密度が大きい領域をピーク位置の候補とし、ピーク位置の候補から点密度が閾値以上であるピーク位置の候補をピーク位置とする。以下、主成分得点の散布図からピーク位置を検出する処理について詳細に説明する。
まず、主成分得点の散布図を、点密度表示で表す処理を行う。図１５は、主成分得点の散布図を、点密度表示で表した図である。図１５に示す例では、図１４に示す主成分得点の散布図を１００×１００の領域に区切り、各領域内のデータ点数をカウントして各領域内に含まれるデータ点数（点密度）を表したものである。図１５では、点密度（データ点数）を、濃淡で表している。
相マップ生成部１１４は、まず、図１６に示すように、点密度表示で表された散布図を横軸方向にサーチし、ピーク位置を探す。相マップ生成部１１４は、横軸方向にサーチする際には左右の領域に比べてデータ点数が多い領域をピーク位置とみなす。図１７は、点密度表示で表された散布図のデータの一部である。図１７に示す数値は、データ点数に対応している。
横軸方向のサーチでピーク位置とみなされた領域が見つかると、相マップ生成部１１４は、横軸方向のサーチでピーク位置とみなされた領域を通るように散布図を縦軸方向にサーチしピーク位置を探す。縦軸方向にサーチする際には上下の領域に比べてデータ点数が多い領域をピーク位置とみなす。相マップ生成部１１４は、横軸方向のサーチでピーク位置とみなされた領域と、縦軸方向のサーチでピーク位置とみなされた領域とが重なった場合に、その領域（図１７の左下斜線でハッチングされた領域）をピーク位置の候補とする。
相マップ生成部１１４は、上記の処理を、点密度表示で表された散布図の全領域について行い、ピーク位置の候補となる領域を探す。図１７に示す例では、５つの領域がピーク位置の候補の領域である。
なお、相マップ生成部１１４は、ピーク位置の候補となる領域を探す処理を行う前に、点密度表示で表された散布図に対してスムージングをかける処理を行ってもよい。これにより、隣接する２つのピークが同じ値（同じデータ点数）となる可能性を低減させることができる。
次に、相マップ生成部１１４は、上記処理において探索されたピーク位置の候補の絞込みを行う。相マップ生成部１１４は、まず、上記処理において探索されたピーク位置候補
のうち、データ点数が閾値未満のものをピーク位置の候補からはずす。すなわち、相マップ生成部１１４は、ピーク位置の候補から点密度が閾値以上であるピーク位置の候補を選択してピーク位置とする。閾値は、任意に設定することができ、例えば、データ点数の最大値の１／５の値とする。なお、閾値は、データ点数の最大値に応じて設定されてもよい。
また、相マップ生成部１１４は、ピーク位置の候補の近接した範囲（例えばピーク位置の候補から領域５個分の範囲）に当該ピーク位置の候補のデータ点数よりもデータ点数が多い領域がある場合に、当該ピーク位置の候補を、ピーク位置の候補からはずしてもよい。これにより、近接した範囲に複数のピーク位置がある状況を避けることができる。
上記の処理により、相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図からピーク位置を検出することができる。例えば、図１７に示す例では、相マップ生成部１１４が上記の処理を行ってピーク位置の絞り込みを行った結果、左下斜線と右下斜線の両方でハッチングされた領域がピーク位置となる。
相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図から複数のピーク位置を検出する。図１５に示す例では、相マップ生成部１１４は、５個のピーク位置を検出する。
相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図上の各点と各ピーク位置との間の距離を求め、当該距離に基づいて主成分得点の散布図上の各点を複数のグループに分類する。相マップ生成部１１４は、例えば、主成分得点の散布図上の各点を最も距離が小さいピーク位置のグループ（クラスタ）に属するように分類する。
図１８は、主成分得点の散布図を、グループごとに色分けして示した図である。図１８に示す例では、各グループを濃淡の違いで表している。また、図１８に示す「×」は、ピーク位置を表している。相マップ生成部１１４は、主成分得点の散布図上の各点について散布図上での各ピーク位置との間のユークリッド距離を計算し、散布図上の各点を最も距離が短いピークのグループに属させる。図１８に示す例では、相マップ生成部１１４によって５つのピーク位置が検出されているため、相マップ生成部１１４によって主成分得点の散布図上の各点は、５つのグループに分類される。
相マップ生成部１１４は、例えば、主成分得点の散布図上の各点がいずれかのグループに属するように分類する。なお、主成分得点の散布図上のある点が、いずれのピーク位置に対しても距離が所定の値よりも大きい場合には、当該点をいずれのグループにも属しないものとしてもよい。例えば、各ピーク位置のシグマ値のα倍（αは任意の数）より距離が離れている場合には、その点をはずれ値としてどのクラスタにも属さないように設定する。また、散布図上の各点をいずれかのグループに属するように分類するモードと、はずれ値の点をいずれのグループにも属しないものとするモードと、を備えていてもよい。これらのモードは、ユーザーによって切り替え可能となっていてもよい。
相マップ生成部１１４は、分類された結果に基づいて、相マップを作成する。相マップ生成部１１４は、グループごとに色分けされた主成分得点の散布図上の各点を、元素マップデータの対応する各ピクセル（単位領域）に戻し、元素マップデータの形式にする。図１９は、相マップ生成部１１４で作成された相マップの一例を示す図である。相マップは、図１９に示すように、グループ（クラスタ）の分布を表している。
以上の処理により、相マップを生成することができる。
表示制御部１１６は、相分析の結果を示す画像を表示部１２２に表示させる制御を行う
。具体的には、表示制御部１１６は、相マップ生成部１１４で生成された相マップを表示部１２２に表示させる制御を行う。表示制御部１１６は、さらに、生成された相マップに含まれる化合物の相ごとに、元素のＸ線強度を面積として表す円グラフを生成し、表示部１２２に表示させる制御を行う。
図２０は、相分析の結果を示す画像２である。
図２０に示すように、画像２は、相マップ４ａと、パラメーター領域４ｂと、を含む。相マップ４ａとパラメーター領域４ｂ（円グラフ６）とは、１つのウィンドウに並んで表示されている。
パラメーター領域４ｂには、円グラフ６と、相の名前、相の面積、相の面積率、相のなかで最もＸ線強度の高い元素の名前、最もＸ線強度の高い元素のＸ線カウント数（Ｘ線強度）の平均値、最もＸ線強度の高い元素のＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）値などが表示されている。
パラメーター領域４ｂは、相マップに占める面積が大きい相の順に配列されている。すなわち、円グラフ６は、相マップに占める面積が大きい相の順に配列されている。なお、相マップに含まれる化合物の相が多く、円グラフ６を含む各相のパラメーターを表示するパラメーター領域４ｂが単一のウィンドウ内で収まらない場合は、スクロールバーで表示領域を移動させることができる。
図２１は、円グラフ６の一例を示す図である。
円グラフ６は、相の各元素のＸ線強度を表す円グラフである。円グラフ６では、Ｘ線強度が大きい元素ほど、面積が大きくなっている。円グラフ６では、Ｘ線強度の大きい元素から順に時計回りに配置されている。なお、円グラフ６では、所定の割合未満の元素は、１つの項目に纏められている。円グラフ６において、各元素を示す扇形の領域は、元素ごとに異なる色で表示されている。
パラメーター領域４ｂに表示される相の名前は、相に含まれる元素のうちＸ線強度（カウント数）が大きい３つの元素と、これらの元素のＸ線強度の割合と、を並べたものである。パラメーター領域４ｂに表示される相の面積は、相マップにおける相の面積であり、ピクセル数で表される。パラメーター領域４ｂに表示される相の面積率は、相マップの全体の面積（ピクセル数）に対する相の面積の割合である。
２． 画像処理装置の動作
次に、本実施形態に係る画像処理装置１００の動作について説明する。図２２は、本実施形態に係る画像処理装置１００の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、元素マップデータ取得部１１２が、元素ごとに、Ｘ線強度の分布を示す元素マップデータを取得する（Ｓ２）。元素マップデータは、表面分析装置本体部１０で面分析を行った結果得られるデータである。
次に、相マップ生成部１１４が、元素マップデータ取得部１１２が取得した元素マップデータから、相マップを生成する（Ｓ４）。
次に、表示制御部１１６が、相マップ生成部１１４で生成された相マップを表示部１２２に表示させる制御を行う。さらに、表示制御部１１６は、相マップにおける各種パラメーター（パラメーター領域４ｂ）を表示部１２２に表示させる制御を行う（Ｓ６）。このとき、表示制御部１１６は、相マップに含まれる化合物の相ごとに、相の元素のＸ線強度
を示す円グラフを表示部１２２に表示させる制御を行う。この結果、表示部１２２には、図２０に示す相マップ４ａおよびパラメーター領域４ｂが表示される。
３． 特徴
本実施形態に係る画像処理装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
画像処理装置１００は、元素ごとのＸ線強度の分布を示す元素マップデータを取得する元素マップデータ取得部１１２と、元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを作成する相マップ生成部１１４と、相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度を面積として表す円グラフを生成し、表示部１２２に表示させる制御を行う表示制御部１１６と、を含む。そのため、画像処理装置１００では、各元素のＸ線強度を円グラフとして、表示部１２２に表示することができる。したがって、各相の元素組成の特徴を把握しやすい。
画像処理装置１００では、表示制御部１１６は、相マップに含まれる化合物の相ごとに生成した円グラフを、パラメーター領域４ｂにおいて相マップに占める面積が大きい相の順に配列する。そのため、画像処理装置１００では、各相の円グラフを、相マップに占める面積が大きい相の順に配列して表示部１２２に表示することができる。したがって、目的の相の円グラフを探しやすい。
画像処理装置１００では、表示制御部１１６は、Ｘ線強度が所定値未満の複数の元素を、円グラフの１つの項目に纏める。そのため、画像処理装置１００では、Ｘ線強度が所定値未満の複数の元素を円グラフの１つの項目に纏めて表示部１２２に表示することができる。したがって、円グラフに多数の項目（元素）が表示されて煩雑となることがなく、円グラフにおいてＸ線強度の高い注目すべき元素が見やすい。
画像処理装置１００では、表示制御部１１６は、相マップおよび円グラフを並べて表示部１２２に表示させる制御を行う。そのため、画像処理装置１００では、相マップおよび各相の元素のＸ線強度を示す円グラフを並べて表示部１２２に表示することができる。したがって、相マップの各相の元素のＸ線強度を把握しやすい。
表面分析装置１０００は、画像処理装置１００を含むため、相マップおよび各相の元素組成の特徴を把握しやすく表示部１２２に表示することができる。
本実施形態に係る画像処理方法は、元素ごとのＸ線強度の分布を示す元素マップデータを取得する工程と、元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを作成する工程と、相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度を面積として表す円グラフを生成し、表示部１２２に表示させる制御を行う工程と、を含む。そのため、本実施形態に係る画像処理方法では、各元素のＸ線強度を円グラフとして、表示部１２２に表示することができる。したがって、各相の元素組成の特徴を把握しやすい。
４． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、表示制御部１１６は、各元素のＸ線強度を円グラフとして表示部１２２に表示させる制御を行ったが、各元素のＸ線強度に変えて、各元素の濃度（組成）を円グラフとして表示部１２２に表示させる制御を行ってもよい。元素の濃度は、元素のＸ線強度から求めることができる。
また、例えば、上述した実施形態では、表示制御部１１６は各元素のＸ線強度を円グラフとして表示部１２２に表示させる制御を行ったが、表示制御部１１６は図２３に示すように、相の各元素のＸ線強度を帯グラフ８として表示部１２２に表示させる制御を行ってもよい。帯グラフ８は、元素のＸ線強度を面積として表すグラフであり、元素のＸ線強度を長方形で表している。本変形例では、各元素のＸ線強度が帯グラフ８として表示部１２２に表示することができるため、各相の元素組成の特徴を把握しやすい。
上述した実施形態では、表面分析装置１０００が電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）である例について説明したが、本発明に係る表面分析装置は、元素マップデータを取得できる装置であれば特に限定されない。例えば、本発明に係る表面分析装置は、オージェ電子分光装置（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）、Ｘ線光電子分光装置（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ、ＸＰＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳ）が搭載された走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）などであってもよい。
また、例えば、上述した実施形態では、画像処理装置１００が表面分析装置１０００に含まれている例について説明したが、本発明に係る画像処理装置は、表面分析装置に含まれていなくてもよい。例えば、本発明に係る画像処理装置は、例えば、情報記憶媒体に記憶された元素マップデータを読み出すことで、元素マップデータを取得してもよい。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…画像、４ａ…相マップ、４ｂ…パラメーター領域、６…円グラフ、８…帯グラフ、１０…表面分析装置本体部、１１…電子銃、１２…集束レンズ、１３…偏向器、１４…対物レンズ、１５…試料ステージ、１７…二次電子検出器、１８…エネルギー分散型Ｘ線検出器、１９…波長分散型Ｘ線分光器、１００…画像処理装置、１１０…処理部、１１２…元素マップデータ取得部、１１４…相マップ生成部、１１６…表示制御部、１２０…操作部、１２２…表示部、１２４…記憶部、１０００…表面分析装置

Claims (7)

  1. 元素ごとのＸ線強度の分布または濃度の分布を示す元素マップデータを取得する元素マップデータ取得部と、
    前記元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを生成する相マップ生成部と、
    前記相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを生成し、表示部に表示させるとともに、前記相マップに含まれる化合物の相の名称を前記表示部に表示させる制御を行う表示制御部と、
    を含み、
    前記名称は、相に含まれるＸ線強度の割合が大きい複数の元素の元素名と、前記複数の元素のＸ線強度の割合と、を含み、前記複数の元素の各々の前記元素名と前記Ｘ線強度の割合を対として、前記元素名と前記Ｘ線強度の割合が交互に並んでいる、画像処理装置。
  2. 請求項１において、
    前記表示制御部は、前記相マップに含まれる化合物の相ごとに生成した前記グラフを、前記相マップに占める面積が大きい相の順に配列する、画像処理装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記グラフは、円グラフまたは帯グラフである、画像処理装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記表示制御部は、Ｘ線強度または濃度が所定の割合未満の複数の元素を、前記グラフの１つの項目に纏める、画像処理装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記表示制御部は、前記相マップおよび前記グラフを並べて前記表示部に表示させる制御を行う、画像処理装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像処理装置を含む、表面分析装置。
  7. 元素ごとのＸ線強度の分布または濃度の分布を示す元素マップデータを取得する工程と、
    前記元素マップデータから化合物の相の分布を示す相マップを生成する工程と、
    前記相マップに含まれる化合物の相ごとに、各元素のＸ線強度または各元素の濃度を面積として表すグラフを生成し、表示部に表示させるとともに、前記相マップに含まれる化合物の相の名称を前記表示部に表示させる制御を行う工程と、
    を含み、
    前記名称は、相に含まれるＸ線強度の割合が大きい複数の元素の元素名と、前記複数の元素のＸ線強度の割合と、を含み、前記複数の元素の各々の前記元素名と前記Ｘ線強度の割合を対として、前記元素名と前記Ｘ線強度の割合が交互に並んでいる、画像処理方法。
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