JP7217018B2 - X線測定装置およびシステム - Google Patents
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Description
(システム)
図1は、本発明に係るシステムの概略を示す図である。図1に示すように、本実施形態のシステム1は、X線回折装置2と、制御装置3と、表示装置4と、入力装置5とを有している。X線回折装置2は試料にX線を照射したときにその試料から出るX線、例えば回折X線をX線検出器によって検出する測定系である。
図2は、X線回折装置2を示す斜視図である。X線回折装置2は、X線を遮蔽できるX線シールドケース14と、そのX線シールドケース14の中に設置された測定動作系15とを有している。
次に、取付けられる対象部品について例を挙げて説明する。
試料台部は、アタッチメントベース27、アタッチメントヘッド28、試料板26で構成される。アタッチメントベース27は、上下の駆動機構、揺動機構、回転機構などが付設されている。アタッチメントベース27は、装置本体に含まれるアタッチメントベース取付部22に取り付けられており、アタッチメントベース取付部22は、ゴニオメータ25の中心部分に設けられている。アタッチメントヘッド28には、形状の異なる試料板26の取付け(ガラス試料板、ウェハ試料板、キャピラリ)が可能であり、かつ、並進機構、揺動機構などが付設されている。アタッチメントベース27が上下方向Cに駆動することでアタッチメントヘッド28および試料板26が上下に移動する。
入射側アーム23は、X線管34および入射光学系部品群33を支持している。入射光学系部品群33は、CBO(Cross Beam Optics)ユニット35と、入射側第1光学素子ユニットと、入射スリットボックス37とを備えている。
CBOユニット35は、測定の種別(例えば、粉末測定、小角散乱測定、微小部測定、インプレーン測定等)のそれぞれに対応した強度および断面形状のX線を形成するためのユニットである。CBOユニット35は内部に多層膜ミラーを有している。
入射側第1光学素子ユニットは、入射素子ベース36および入射側第1光学素子42を備えている。入射素子ベース36は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル48が接続される。通信ケーブル48の装置本体側のコネクタには、入射素子ベース36の取付けの適否を表示する入射素子ベース用表示部としてLEDランプが設けられている。
A IPS(Incident Parallel Slit)アダプタ(入射平行スリットアダプタ)
B 4結晶モノクロメータ
C 2結晶モノクロメータ
入射側第1光学素子42としては、発生したX線の発散を抑えるためのソーラースリットや、インプレーン測定用に平行ビームを形成するためのインプレーンPSC(Parallel Slit Collimator)が複数用意されている。なお、入射側第1光学素子ユニットは、設けられないことがある。
入射スリットボックス37は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル48が接続される。通信ケーブル48の装置本体側のコネクタには、入射スリットボックス37の取付けの適否を表示する入射スリットボックス用表示部としてLEDランプが設けられている。
図2に示すように、受光側アーム24は受光光学系部品群51、アッテネータボックス56およびX線検出器ユニットを支持している。受光光学系部品群51は、第1受光スリットボックス52と、受光側第1光学素子ユニットと、受光側第2光学素子ユニットとを備えている。
受光スリットボックス52は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル69が接続される。通信ケーブル69の装置本体側のコネクタには、受光スリットボックス52の取付けの適否を表示する入射スリットボックス用表示部としてLEDランプが設けられている。
受光側第1光学素子ユニットは、第1受光素子ベース53および受光側第1光学素子62を備えている。第1受光素子ベース53は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル69が接続される。通信ケーブル69の装置本体側のコネクタには、第1受光素子ベース53の取付けの適否を表示する第1受光素子ベース用表示部としてLEDランプが設けられている。
D RODアダプタ(受光光学素子アダプタ)
E 2結晶アナライザ、4結晶アナライザ
第1受光素子ベース53上には、受光側第1光学素子62が適切に取り付けられているか否かを表示する受光側第1光学素子用表示部62aとしてLEDランプが設けられている。受光側第1光学素子62としては、試料で回折したX線の水平発散を制限するための各種PSAや真空パスが用意されている。
受光側第2光学素子ユニットは、第2受光素子ベース54および受光側第2光学素子63を備えている。第2受光素子ベース54は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル69が接続される。通信ケーブル69の装置本体側のコネクタには、第2受光素子ベース54の取付けの適否を表示する第2受光素子ベース用表示部としてLEDランプが設けられている。
アッテネータボックス56の内部にはアッテネータが設けられている。また、アッテネータボックス56の内部にはアッテネータの種類を切り換えるためのモータが設けられている。アッテネータボックスは、検出器の種類によってそれ自体を設けないことがある。
X線検出器ユニットは、X線検出器ベース57およびX線検出器70を備えている。X線検出器ベース57は、装置本体に取り付けられ、通信ケーブル69が接続される。通信ケーブル69の装置本体側のコネクタには、X線検出器ベース57の取付けの適否を表示するX線検出器ベース用表示部としてLEDランプが設けられている。
上記のようにX線回折装置2へ取り付けられる部品には、所望の測定種別に応じて複数種類の中から取り付けるべき種類を選択できる対象部品と種類の選択ができない非対象部品がある。そして、取り付けられ、測定種別に応じて複数種類の中から取り付けるべき種類を選択できる部品(対象部品)は、ベース部品および機能部品に区分される。ベース部品は、装置本体に取り付けられる部品であり、機能部品は、ベース部品に取り付けられる部品である。
図3は、ベース部品および機能部品の例を示す斜視図である。図3には、入射素子ベース36、入射側第1光学素子42、入射側第1光学素子用表示部42aおよび通信ケーブル48が示されている。図3に示す例では、入射素子ベース36がベース部品であり、入射側第1光学素子42が機能部品である。測定種別に応じて、X線回折装置2の本体には、入射素子ベース36が取り付けられ、入射素子ベース36には入射側第1光学素子42が取り付けられる。
本実施形態では図2に示す測定動作系15において、部品を適宜に交換することにより、各種の測定を行うことができる。例えば、集中法測定、インプレーン測定、小角散乱測定、微小部測定、その他の種々の測定を行うことができる。これらの測定を行うためには光学部品を適宜に交換して最適な光学系を構成する。例えば、集中法測定、インプレーン測定および2次元検出器を用いた小角散乱測定を行う場合には、図2に示す測定動作系15において、以下の表1に示す光学部品が選択的に用いられる。
図1に示すように、制御装置3の構成要素であるメモリ11は適宜の構造の記憶媒体、例えば、ハードディスク、半導体メモリによって形成されている。記憶媒体自体は1つでも複数でも良い。メモリ11内には、センシングおよび表示指示アプリケーションソフト74、ガイダンス用アプリケーションソフト75、およびX線測定用アプリケーションソフト76がインストール、すなわち記憶されている。なお、ソフトウェアは、組み合わせたものをインストールしてもよい。また、メモリ11内に部品データベース77および測定種別-使用部品データベース78が記憶されている。このように、メモリ11は、測定種別と使用すべき部品の対応関係を特定する記憶部として機能する。
図4は、システム1のセンシングおよび表示の制御構成を示すブロック図である。図4に示すように、X線回折装置2は、中央プロセス制御ブロック81、入射側プロセス制御ブロック82、受光側プロセス制御ブロック83および表示部91を備えている。
上記のように構成されたシステム1によるセンシングおよび表示の動作を説明する。図5は、制御装置3の動作を示すフローチャートである。図5に示すように、まず、制御装置3は、内部コントローラ67に対しセンス状況を確認し、センシングの応答があるか否かを判定する(ステップS1)。センシングの応答がない場合には、エラーを表示して(ステップS2)、終了する。センシングの応答がある場合には、管理しているセンシングの状況を更新する(ステップS3)。
上記のようにベース部品の取付け適否は、例えば、X線回折装置2本体においてベース部品に対し電気的に接続するためのコネクタの位置に取付けの適否を表示することが好適である。図8は、コネクタを示す斜視図である。図8に示す例では、各通信ケーブル69は適切に接続されており、コネクタの位置のインターフェース基板68内に設置された緑色のLEDが点灯し、RS1、ROD、RPSおよびDETECTORの取付けが適切であることを示すコネクタの緑色表示C1がなされている。一方、ATTについては通信ケーブルが接続されておらず、コネクタ68aの奥に設置された赤色のLED68bが点灯し、現在の状態が不適切であることを示すコネクタの赤色表示C2がなされている。このようにしてベース部品の取付け適否が可能である。オペレータは、作業時に見やすい位置で、部品の交換時に交換すべき部品または交換した部品の適否を確認できる。
機能部品の取付け適否の表示例としてLEDランプを用いた場合を説明する。図9は、ランプによる点灯例を示す図である。図9に示す例では、アタッチメントベース27、選択スリット41、入射側第1光学素子42、受光側第1光学素子62および受光側第2光学素子63の部品取付けが適切であることが各部品用の表示部であるLEDランプの緑色点灯表示C3がなされている。一方、手差しスリット44およびX線検出器70については、部品が取付けられているものの部品が測定種別に合致しておらず不適切であることがLEDランプの赤色点灯表示C4がなされている。また、フィルタ61については取付けがなされていないため、不適切であることがLEDランプの赤色点灯により表示されている。上記のベース部品および機能部品の取付け適否の表示例はオペレータに分かりやすい点で好適であるが、これに限定されず、表示には様々な色、点滅や明滅が選択されうる。
上記のようにX線回折装置2の各表示部により部品取付けの適否が表示されるが、同時に表示装置4には、各部品の適切な取付けが案内される。図10は、表示画面110の例を示す図である。図10に示すように、例えば「受光スリットボックスを取り外してください」というテキストとともに、光学系の側面図で部品の位置や形を特定することが可能である。このような表示をミラーリングし、X線回折装置2に備え付けられたディスプレイにより表示してもよい。
上記の例では、表示部としてLEDを用いているが、レーザ照射器やプロジェクションマッピングのような光照射器を用いてもよい。図11は、X線測定装置(X線回折装置)2を示す側断面図である。図11では、X線シールドケース14の断面およびその内部の側面が示されている。図11に示すように、X線回折装置2における測定動作系15の外部(例えばX線シールドケース14の内天井または内壁)に光源95、96を設置して装置本体または部品上に適否を表示することができる。
2 X線回折装置(X線測定装置)
3 制御装置
4 表示装置
5 入力装置
8 CPU
11 メモリ
12 バス
14 X線シールドケース
14a 正面扉
15 測定動作系
22 アタッチメントベース取付部
23 入射側アーム
24 受光側アーム
25 ゴニオメータ
26 試料板
27 アタッチメントベース
27a アタッチメントベース用表示部
28 アタッチメントヘッド
28a アタッチメントヘッド用表示部
29 上下駆動装置
31 θ回転系
32 2θ回転系
33 入射光学系部品群
34 X線管
35 CBOユニット
35a CBOユニット用表示部
36 入射素子ベース
36a 入射素子ベース用表示部
37 入射スリットボックス
37a 入射スリットボックス用表示部
40 スリット挿入口
41 選択スリット
41a 選択スリット用表示部
42 入射側第1光学素子
42a 入射側第1光学素子用表示部
43 スリット挿入口
44 手差しスリット
44a 手差しスリット用表示部
47 インターフェース基板
48 通信ケーブル
51 受光光学系部品群
52 受光スリットボックス
53 第1受光素子ベース
54 第2受光素子ベース
56 アッテネータボックス
57 X線検出器ベース
60 フィルタ挿入口
61 フィルタ
61a フィルタ用表示部
62 受光側第1光学素子
62a 受光側第1光学素子用表示部
63 受光側第2光学素子
63a 受光側第2光学素子用表示部
66 LANケーブル
67 内部コントローラ
68 インターフェース基板
68a コネクタ
69 通信ケーブル
70 X線検出器
70a X線検出器用表示部
74 センシングおよび表示指示アプリケーションソフト
75 ガイダンス用アプリケーションソフト
76 X線測定用アプリケーションソフト
77 部品データベース
78 使用部品データベース
81 中央プロセス制御ブロック
82 入射側プロセス制御ブロック
83 受光側プロセス制御ブロック
91 表示部
95、96 光源
A-A θ回転
B-B 2θ回転
C 上下方向
C1~C4 表示
F X線焦点
X0 試料中心線
Claims (8)
- 複数の部品によりX線分析の測定系を構成するX線回折装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に直接または間接的に取り付けられ、測定種別に応じて複数種類の中から取り付けるべき種類を選択できる対象部品および種類の選択ができない非対象部品と、
前記対象部品のうち前記測定種別に適したものが、適切な取付け位置に取り付けられたか否かを前記装置本体上または前記対象部品が取り付けられる取付け対象上に表示する表示部と、を備え、
前記対象部品は、入射光学系、試料台、または受光光学系を構成する光学部品であり、
前記表示部は、前記対象部品のうち前記装置本体に直接取り付けられるベース部品のうち前記測定種別に適したものが、適切な取付け位置に取り付けられたか否かを前記装置本体上に表示し、
前記表示部は、前記対象部品のうち前記装置本体に直接取り付けられるベース部品に取り付けられる機能部品のうち前記測定種別に適したものが、適切な取付け位置に取り付けられたか否かを前記機能部品または前記機能部品が取り付けられる取付け対象上に表示することを特徴とするX線回折装置。 - 前記表示部は、前記装置本体内の電気的に接続するためのコネクタ上に前記ベース部品のうち前記測定種別に適したものが、適切な取付け位置に取り付けられたか否かを表示することを特徴とする請求項1記載のX線回折装置。
- 前記表示部は、前記機能部品に対する前記取付け対象の接続位置近傍であってオペレータの作業位置の正面に前記機能部品のうち前記測定種別に適したものが、適切な取付け位置に取り付けられたか否かを表示することを特徴とする請求項1または請求項2記載のX線回折装置。
- 前記表示部は、ランプであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線回折装置。
- 前記表示部は、光照射器であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のX線回折装置。
- 前記装置本体は、前記装置本体を構成するアームが所定範囲に収まる場合に、前記対象部品の取付けの適否を表示可能にすることを特徴とする請求項5記載のX線回折装置。
- 前記表示部は、前記取付けの適否を光の色、点滅または明滅で表示することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のX線回折装置。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載のX線回折装置と、
測定種別と使用すべき対象部品との対応関係を記憶する記憶部、
選択された測定種別の入力を受け付ける入力部、
前記記憶された対応関係を用い、前記選択された測定種別から決まる前記対象部品の種類とセンサにより検出された前記対象部品の種類とを比較して、前記取り付けられた対象部品の適否を判定する判定部、および
前記判定で得られる適否の表示指示を前記X線回折装置に送信する送信部を有する制御装置と、を備えることを特徴とするシステム。
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