JPH07104293B2 - 単色ｘ線画像計測装置 - Google Patents
単色ｘ線画像計測装置Info
- Publication number
- JPH07104293B2 JPH07104293B2 JP61197124A JP19712486A JPH07104293B2 JP H07104293 B2 JPH07104293 B2 JP H07104293B2 JP 61197124 A JP61197124 A JP 61197124A JP 19712486 A JP19712486 A JP 19712486A JP H07104293 B2 JPH07104293 B2 JP H07104293B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- absorption edge
- sample
- energy
- absorption
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工業材料等の非破壊検査に用いられ、特に材
料内部の化学結合状態を非破壊で計測するに好適な単色
Ｘ線画像計測装置に関する。
料内部の化学結合状態を非破壊で計測するに好適な単色
Ｘ線画像計測装置に関する。
従来、Ｘ線の吸収端を利用する画像計測装置としては、
ニュークリア インスルメンツ アンド メソツズ 22
2（1984年）第319頁から323頁（Nucl Instr and Meth 2
22（1984）pp319〜323において報告されているように、
試料中の特定元素のＸ線吸収端エネルギーの前後の２点
のＸ線透過像の差分から特定元素による画像を描出する
ようになつていた。しかしながら元素のＸ線吸収端のエ
ネルギー値がその元素の結合状態によつて異なる値を有
する点については配慮されていなかつた。
ニュークリア インスルメンツ アンド メソツズ 22
2（1984年）第319頁から323頁（Nucl Instr and Meth 2
22（1984）pp319〜323において報告されているように、
試料中の特定元素のＸ線吸収端エネルギーの前後の２点
のＸ線透過像の差分から特定元素による画像を描出する
ようになつていた。しかしながら元素のＸ線吸収端のエ
ネルギー値がその元素の結合状態によつて異なる値を有
する点については配慮されていなかつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、元素のＸ線吸収端が元素固有の値であ
るとしており、元素の化学結合のちがいによつて吸収端
のエネルギー値が変化することについて配慮されておら
ず、元素分布像の計測が可能となるだけであつた。
るとしており、元素の化学結合のちがいによつて吸収端
のエネルギー値が変化することについて配慮されておら
ず、元素分布像の計測が可能となるだけであつた。
本発明の目的は、対象試料中の元素分布のみならず、試
料内部の特定元素がどのような化学結合状態にあるかを
Ｘ線透過像を計測することによつて求めることにある。
料内部の特定元素がどのような化学結合状態にあるかを
Ｘ線透過像を計測することによつて求めることにある。
吸収端エネルギーと化学結合状態の画像化の関係につい
て簡単に説明すると以下の通りである。
て簡単に説明すると以下の通りである。
化学結合状態（元素の価数）と吸収端の構造には図１に
模式的に示すように、価数が大きくなると吸収端が高エ
ネルギー側にシフトする現象が知られている。これは吸
収端ケミカルシフトと呼ばれている。この起源について
は理論的に解明されているとは言えないが、少なくとも
数多くの元素で現象論的には確認されている。従って、
もしＸ線画像の各点で吸収端エネルギーが求められれ
ば、これから化学状態の画像化が可能である。
模式的に示すように、価数が大きくなると吸収端が高エ
ネルギー側にシフトする現象が知られている。これは吸
収端ケミカルシフトと呼ばれている。この起源について
は理論的に解明されているとは言えないが、少なくとも
数多くの元素で現象論的には確認されている。従って、
もしＸ線画像の各点で吸収端エネルギーが求められれ
ば、これから化学状態の画像化が可能である。
吸収端エネルギーの求め方としては、色々な方法があ
る。
る。
（１）例えば吸収係数が吸収の立上りから最大吸収値の
差の1/2になる位置のＸ線エネルギーをもって吸収端エ
ネルギーとする。
差の1/2になる位置のＸ線エネルギーをもって吸収端エ
ネルギーとする。
（２）第２図（ｂ）に示す様に吸収係数の微分を求める
とその最大値をとるエネルギー位置は上記（１）の方法
とおおよそ一致するが、この微分のピーク位置を吸収端
エネルギーとする。
とその最大値をとるエネルギー位置は上記（１）の方法
とおおよそ一致するが、この微分のピーク位置を吸収端
エネルギーとする。
上記目的は、連続的にエネルギーを変化させ得る単色Ｘ
線を利用し、着目する元素のＸ線吸収端エネルギーの近
傍の相異なる多数のエネルギーの単色Ｘ線による透過像
を計測し、これから透過像各点におけるＸ線吸収係数の
エネルギー依存性を求め、これによつて透過像各点にお
ける吸収端のエネルギー値を得て、このエネルギー値を
画像情報として用いることによつて達成される。
線を利用し、着目する元素のＸ線吸収端エネルギーの近
傍の相異なる多数のエネルギーの単色Ｘ線による透過像
を計測し、これから透過像各点におけるＸ線吸収係数の
エネルギー依存性を求め、これによつて透過像各点にお
ける吸収端のエネルギー値を得て、このエネルギー値を
画像情報として用いることによつて達成される。
この吸収端エネルギーを表示する方法としては、例えば
以下の様な手法がある。もっとも単純な方法としては、
画像を表示するCRTの輝度（明るさ）を吸収端エネルギ
ーに対応させる方法である。具体的には、第２図（ａ）
に示す様に、適当な点を原点に選んで吸収端エネルギー
が高くなるに従って輝度を上げる方法がある。この場合
表示画像としては、二次元面内では試料の位置に相当し
て通常の顕微鏡像と同じであるが、明るさは元素の価数
に従って価数が大きくなるに従って明るく見える像とな
る。従って、目に見える形で化学状態を観察出来る。
以下の様な手法がある。もっとも単純な方法としては、
画像を表示するCRTの輝度（明るさ）を吸収端エネルギ
ーに対応させる方法である。具体的には、第２図（ａ）
に示す様に、適当な点を原点に選んで吸収端エネルギー
が高くなるに従って輝度を上げる方法がある。この場合
表示画像としては、二次元面内では試料の位置に相当し
て通常の顕微鏡像と同じであるが、明るさは元素の価数
に従って価数が大きくなるに従って明るく見える像とな
る。従って、目に見える形で化学状態を観察出来る。
さらに、特定の化学状態の元素の濃度（存在量）を求め
て画像化する方法としては、例えば吸光度が吸収係数と
光学的な厚さ（すなわち存在量）の積になることから、
吸収係数の微分から特定の化学状態における存在量を求
めることが可能である。この場合ある特定の化学状態に
ある元素の分布としては、二次元面内は位置に対応して
画像の輝度を求める化学状態の吸収端の微分係数がピー
クとなるエネルギーにおけるピーク高さに対応させれば
良い。
て画像化する方法としては、例えば吸光度が吸収係数と
光学的な厚さ（すなわち存在量）の積になることから、
吸収係数の微分から特定の化学状態における存在量を求
めることが可能である。この場合ある特定の化学状態に
ある元素の分布としては、二次元面内は位置に対応して
画像の輝度を求める化学状態の吸収端の微分係数がピー
クとなるエネルギーにおけるピーク高さに対応させれば
良い。
この場合、吸収端エネルギーが近接した多種類の化学状
態が混在する試料に対しては有効でない場合があり得
る。その様な場合に有効な手法としては、予め予想され
る化学状態の標準試料に対して吸収スペクトルを求めて
おき、各化学状態毎の存在量を未定係数として当てはめ
る方法がある。具体的には、 （１）先ず第２図（ａ）の様に各標準試料の吸収スペク
トルを求めて、これをμ１（λ）、μ２（λ），・・・
・・・・，μｎ（λ）とする。ここでλはＸ線の波長で
ある。
態が混在する試料に対しては有効でない場合があり得
る。その様な場合に有効な手法としては、予め予想され
る化学状態の標準試料に対して吸収スペクトルを求めて
おき、各化学状態毎の存在量を未定係数として当てはめ
る方法がある。具体的には、 （１）先ず第２図（ａ）の様に各標準試料の吸収スペク
トルを求めて、これをμ１（λ）、μ２（λ），・・・
・・・・，μｎ（λ）とする。ここでλはＸ線の波長で
ある。
（２）試料の各点での吸収係数を測定して、これをμ
（λ，（Ｘ、Ｙ））とする。ここで、X,Yは試料面内で
の位置を表す座標である。ある位置（X,Y）での試料の
吸収係数μは、加法性があるので標準試料の吸収係数の
線型結合で以下の様に書き表される。
（λ，（Ｘ、Ｙ））とする。ここで、X,Yは試料面内で
の位置を表す座標である。ある位置（X,Y）での試料の
吸収係数μは、加法性があるので標準試料の吸収係数の
線型結合で以下の様に書き表される。
μ（λ，（Ｘ、Ｙ））＝ΣAi（X,Y）ｘμｉ（λ） ここで、和は可能な全ての化合物の標準試料に対して行
なう。Ai（X,Y）は未定係数である。第２図（ａ）に示
す様に化合物によって吸収スペクトルが異なることか
ら、波長（エネルギー）を変えて多数のデータμ（λ，
（Ｘ、Ｙ））を測定すれば、上式は唯一解を持つ連立方
程式となり、Ai（X,Y）を求めることが可能である。但
しそのためには少なくとも化合物の種類に等しいかそれ
以上のエネルギー点での画像測定が必要なことは明らか
である。また測定したエネルギーでの吸収係数の連立方
程式は少なくとも化合物の種類だけ独立である様に測定
エネルギーを選ぶ必要はある。更に方程式の数が化合物
の種類を越える場合は、測定に含まれる誤差を考慮し
て、最小自乗法等の手法で未定係数をフィッティングす
ることで問題を解決出来る。
なう。Ai（X,Y）は未定係数である。第２図（ａ）に示
す様に化合物によって吸収スペクトルが異なることか
ら、波長（エネルギー）を変えて多数のデータμ（λ，
（Ｘ、Ｙ））を測定すれば、上式は唯一解を持つ連立方
程式となり、Ai（X,Y）を求めることが可能である。但
しそのためには少なくとも化合物の種類に等しいかそれ
以上のエネルギー点での画像測定が必要なことは明らか
である。また測定したエネルギーでの吸収係数の連立方
程式は少なくとも化合物の種類だけ独立である様に測定
エネルギーを選ぶ必要はある。更に方程式の数が化合物
の種類を越える場合は、測定に含まれる誤差を考慮し
て、最小自乗法等の手法で未定係数をフィッティングす
ることで問題を解決出来る。
ここで求めた係数Ai（X,Y）は容易に理解出来る様に、
各化合物の試料二次元面内での存在量に比例するので、
希望する化合物のみの画像はAi（X,Y）を表示装置で
（X,Y）を座標、Ai（X,Y）をその点での輝度に対応させ
ることで、特定化合物の存在量が明るさに比例する画像
が得られる。
各化合物の試料二次元面内での存在量に比例するので、
希望する化合物のみの画像はAi（X,Y）を表示装置で
（X,Y）を座標、Ai（X,Y）をその点での輝度に対応させ
ることで、特定化合物の存在量が明るさに比例する画像
が得られる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。Ｘ線
発生装置１からのＸ線は分光器２を通ることにより任意
の波長の単色Ｘ線となる。試料透過前後のＸ線強度をＸ
線検出器3,4で検出し、吸収係数を求める。試料を移動
機構５によりX,Y両方向に走査しながらその各点におけ
る吸収係数を測定し、画像処理装置６に入力し、透過像
を形成する。分光器２を走査することにより、エネルギ
ーの異なる多数の透過像が得られる。したがつて透過像
の各点における吸収スペクトルが得られる。本実施例に
おいては吸収スペクトルを微分し、その極大値すなわち
吸収係数における勾配極大の点によつて吸収端エネルギ
ーを定めた。表示画面７にはこのエネルギー値を輝度と
して透過像が表示される。透過像のある場所では走査し
たエネルギー範囲に吸収端が無いことがあるが、その場
所は輝度を零として処理した。本実施例における検出器
3,4は一次元あるいは二次元の検出器としても良い。そ
の場合は試料移動機構５を省くことも出来る。
発生装置１からのＸ線は分光器２を通ることにより任意
の波長の単色Ｘ線となる。試料透過前後のＸ線強度をＸ
線検出器3,4で検出し、吸収係数を求める。試料を移動
機構５によりX,Y両方向に走査しながらその各点におけ
る吸収係数を測定し、画像処理装置６に入力し、透過像
を形成する。分光器２を走査することにより、エネルギ
ーの異なる多数の透過像が得られる。したがつて透過像
の各点における吸収スペクトルが得られる。本実施例に
おいては吸収スペクトルを微分し、その極大値すなわち
吸収係数における勾配極大の点によつて吸収端エネルギ
ーを定めた。表示画面７にはこのエネルギー値を輝度と
して透過像が表示される。透過像のある場所では走査し
たエネルギー範囲に吸収端が無いことがあるが、その場
所は輝度を零として処理した。本実施例における検出器
3,4は一次元あるいは二次元の検出器としても良い。そ
の場合は試料移動機構５を省くことも出来る。
本発明の他の実施例では標準試料によりあらかじめ測定
した吸収端エネルギー値を利用した。実際の試料におけ
るそのエネルギーでの吸収係数の勾配を表示画面の輝度
に対応させることによつて標準試料の化学結合と同一の
化学結合状態にある元素のみの濃度分布を得た。
した吸収端エネルギー値を利用した。実際の試料におけ
るそのエネルギーでの吸収係数の勾配を表示画面の輝度
に対応させることによつて標準試料の化学結合と同一の
化学結合状態にある元素のみの濃度分布を得た。
本発明の他の実施例ではあらかじめいくつかの化学結合
の異なる標準試料について吸収端近傍のスペクトルを測
定しておき、実際のスペクトルに対して濃度比を未知の
パラメータとして当てはめることによつて透過像の各点
において種々の結合状態にあるものの濃度を定めた。本
実施例によれば、吸収端近傍の吸収スペクトルが複雑な
形状であつたり、吸収端エネルギーのちがいが小さいた
めに、複数の相が混在する場合に吸収端の分離が困難な
試料に対しても適用出来るという効果がある。
の異なる標準試料について吸収端近傍のスペクトルを測
定しておき、実際のスペクトルに対して濃度比を未知の
パラメータとして当てはめることによつて透過像の各点
において種々の結合状態にあるものの濃度を定めた。本
実施例によれば、吸収端近傍の吸収スペクトルが複雑な
形状であつたり、吸収端エネルギーのちがいが小さいた
めに、複数の相が混在する場合に吸収端の分離が困難な
試料に対しても適用出来るという効果がある。
本発明の他の実施例では、試料移動機５に試料回転機構
を加えることによつて、多数方向の透過像から計算機ト
モグラフイーの手法を用いて任意断面における吸収係数
の分布を得られるようにした。本実施例によれば、試料
内の化学結合状態の３次元的な分布が測定出来るという
効果がある。
を加えることによつて、多数方向の透過像から計算機ト
モグラフイーの手法を用いて任意断面における吸収係数
の分布を得られるようにした。本実施例によれば、試料
内の化学結合状態の３次元的な分布が測定出来るという
効果がある。
本発明によれば、試料内部の化学結合状態の種類及び特
性の化学結合状態にある元素の分布が非破壊で測定出来
るので、従来のＸ線検査法に比べてより多くの知見が得
られるという効果がある。
性の化学結合状態にある元素の分布が非破壊で測定出来
るので、従来のＸ線検査法に比べてより多くの知見が得
られるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す単色Ｘ線画像計測装置
の側面図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の作用を説明
するための吸収端付近の吸収スペクトルの模式図であ
る。 １……Ｘ線発生装置、２……分光器、３……Ｘ線検出
器、４……Ｘ線検出器、５……試料走査機構、６……画
像処理装置、７……画像表示装置。
の側面図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の作用を説明
するための吸収端付近の吸収スペクトルの模式図であ
る。 １……Ｘ線発生装置、２……分光器、３……Ｘ線検出
器、４……Ｘ線検出器、５……試料走査機構、６……画
像処理装置、７……画像表示装置。
Claims (2)
- 【請求項１】Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、画像処理装置と
から成るＸ線透過像計測装置において、前記Ｘ線源の発
生するＸ線を分光器によって任意の波長の単色Ｘ線と
し、Ｘ線の波長を試料構成元素のＸ線吸収端エネルギー
の近傍で分光器の走査によって変化させ、これによって
透過像の各点における吸収端エネルギーを求め、このエ
ネルギー値を画像化するように構成したことを特徴とす
る単色Ｘ線画像計測装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、特定元素の化学結合状態による吸収端エネルギーの
変化をあらかじめ標準試料により求めておくことによ
り、試料構成元素の特定の化学結合状態にあるものを描
出してその分布を画像化する単色Ｘ線画像計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61197124A JPH07104293B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 単色ｘ線画像計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61197124A JPH07104293B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 単色ｘ線画像計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6353456A JPS6353456A (ja) | 1988-03-07 |
| JPH07104293B2 true JPH07104293B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16369136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61197124A Expired - Lifetime JPH07104293B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 単色ｘ線画像計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104293B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2007122770A1 (ja) * | 2006-04-13 | 2009-08-27 | 株式会社島津製作所 | 透過ｘ線を用いた三次元定量方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2012872C1 (ru) * | 1991-05-14 | 1994-05-15 | Виктор Натанович Ингал | Способ получения изображения внутренней структуры объекта |
| KR102407245B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2022-06-10 | 경북대학교 산학협력단 | 방사광 기반 단색 x-선 대면적 ct 영상 장치 |
| CN116577358B (zh) * | 2023-05-18 | 2024-01-23 | 杭州宇称电子技术有限公司 | 基于x射线k-吸收边的书画文物颜料成像方法及其应用 |
-
1986
- 1986-08-25 JP JP61197124A patent/JPH07104293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２４（１９８６）Ｐ．４５８３−Ｐ．４５８５ |
| ＳＲＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．３（１９９３）Ｐ．２−Ｐ．９ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2007122770A1 (ja) * | 2006-04-13 | 2009-08-27 | 株式会社島津製作所 | 透過ｘ線を用いた三次元定量方法 |
| US7813470B2 (en) | 2006-04-13 | 2010-10-12 | Shimadzu Corporation | Three-dimensional contents determination method using transmitted x-ray |
| JP4614001B2 (ja) * | 2006-04-13 | 2011-01-19 | 株式会社島津製作所 | 透過ｘ線を用いた三次元定量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6353456A (ja) | 1988-03-07 |
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