JPS62285049A - 試料面走査型分析装置による定量分析法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 イ　産業上の利用分野 本発明は電子線マイクロアナライザのような荷電粒子線
による試料面走査型の分析装置による試料の元素分析方
法に関する。

口　従来の技術 電子線マイクロアナライザは試料表面の、きわめて小さ
く限定された局所分析番こ適した装置である。従って電
子線マイクロアナライザは、金属の結晶粒界介在物とか
セラミックス中の添加粒子等、固体試料中に分散する粒
子の形状や分布状態の調査或はそれらの粒子中特定組成
を持った粒子のみを定量するような場合に用いられる。

或は分散粒子が小さく密番こ分散しているような場合、
電子ビームの径を広げて分散粒子と生地の部分の両方を
含む領域を照射し、その領域から放射されるＸ線を行っ
て構成元素の比を求めるような場合にも用いられる。

しかし分散粒子の径が数μｍ以上、粒子間隔も数μｍ以
上と云うような場合には、試料を照射する電子ビームの
径を広くしてＺＡＦ法等を適用して各元素の平均濃度を
求めると云う方法は、ＺＡＦ法のような共存元素相互の
影響を計算する理論が共存元素が均一に混合していると
云うことを前提としたものであるため、原理的Ｇこ適用
不可であり、精度の良い分析結果は得られない。従って
このような場合Ｇこは元素定量分析は試料全体（こつい
ての化学分析とか発光分光分析で行い、分散粒子の形状
とか分布状態を電子線マイクロアナライザによる反射電
子像等で調査し、分散粒子についてＸ線分光でそれが何
者であるかを確認すると云う方法を用いる他なく、２種
類の分析方法及び装置を用いねばならないと云う不便さ
がある。

ハ　発明が解決しようとする問題点 本発明は数μｍ以上の間隔で分散しているような試料に
ついて、電子線マイクロアナライザのような荷電粒子線
で試料面を走査する型の分析装置により分散粒子の形状
、分布状態の観察と分散粒子の定量分析とを共に可能と
する分析方法を提供しようとするものである。

二　問題点解決のための手段 電子線マイクロアナライザのような分析装置を用い、同
一の試料（二ついて、反射電子等の試料面の組成を反映
し得る２次放射を検出して得られる位置分解能の高い試
料向の画像データと、存在が予想される元素の特性Ｘ線
を検出して得られる試料面の画像データを収集し、特性
Ｘ線による画像データをこよって、反射電子等による画
像データから、その特性Ｘ線を放射する元素を含む相を
選別し、反射電子等による画像データからその相の試料
面（こおける面積割合を算出して、試料中の上記元素の
存在量を決定するようＧこした。

ホ　作用 特性Ｘ線による試料向の像は励起によってその特性Ｘ線
を放射する元素の試料面（こおける分布状態を示すが、
特性Ｘ線は試料面における電子ビーム照射領域よりも稍
広がった領域から放射され、るので特性Ｘ線による画像
はその元素を含にだ相の境界がぼやけて幾分広がった形
で画像表示される。従って特性Ｘ線による画像から目的
元素を含む相の面積を求めると実際の面積よりも大きく
見積られ、このような面積からその元素の量を計算する
と実際より多口になる。しかし反射電子等による試料面
の画像は位置分解能が高く鮮鋭で、各相の面積を正確に
決めることができる。このため性Ｘ線像で選別された相
の面積割合によって元素の定量を行うことで正確な定量
分析が行えるのである。

へ　実施例 第１図に本発明方法を実施する装置の一例を示す。Ｓは
試料、Ｂは試料を照射する電子ビーム、Ｋは電子ビーム
Ｂで試料面を走査するための偏向コイル、ＣはＸ線分光
器、ＤＳは試料Ｓから放射される反射電子を検出する反
射電子検出器、ＤｘはＸ線分光器に設けられたＸ線検出
器である。Ｍはメモリで反射電子検出器Ｄｓの検出信号
を試料面の画像データとして記憶し、またＸ線検出器Ｄ
Ｘの出力についても同様（二画像データとして記憶する
。ＶはＣＲＴのような表示装置でメモリＭに格納された
データ等を画像表示する。ＣＰＵは上述装置の駆動制御
、データ処理等を行うコンピュータである。

欠番こ上述装置の用法及び動作を説明する。まず試料面
を電子ビームＢで走査して試料からの反射電子（後方散
乱電子）を検出し、反射電子Ｏこよる試料面の像のデー
タをメモリＲＨこ取込む。このような反射電子による試
料面の像の一例を第２図ａに示す。反射電子は試料を構
成している元素の原子量が大きい程、多く検出されるか
ら成る程度の定性分析機能を有している。第２図ａでは
試料の生地番こ多くの微粒子が散乱している様子が表わ
れている。しかしこのようなデータだけでは、これら多
くの散乱微粒子が如何なるものであるかについての明確
な情報は得られない。次に電子ビームＢを固定し、試料
Ｓの方を駆動して試料向を電子ビームＢで走査し、Ｘ線
検出器Ｄｘの出力を画像データとしてメモリＭ＆こ取込
む。このときＸ線分光器Ｃは第２図ａに表われている散
乱粒子の成るものに含まれていると予想される一つの元
素の特性Ｘ線の波長に合せておく。第１図ではＸ線分光
器Ｃは一個だけ示されているが、電子線マイクロアナラ
イザでは通常複数のＸ線分光器が試料Ｓの周囲に配置さ
れているので、一度に複数種の元素番二ついて上述した
動作を行わせることができる。

第２図すはこのようにして得られた同一試料面の成る元
素Ａの特性Ｘ線（こまって構成された画像で、第２図ａ
との対応関係から第２図ａの画像に表われている粒子の
う′ｔｌＩＡと印したものだけが元素Ａを含んだもので
あることが判る。同様にして第２図ａでＢと印した粒子
は元素Ｂを含にだものである。以上第２図ａ、ｂ両画像
によって分散粒子の組成についての定性的な情報は得ら
れるが、本発明の目的は定量にあるので、欠番こその定
量のためのデータ処理について述べる。

第２図ａでＡと記された粒子を構成している元素Ａの定
量の場合、メモリＭ中の反射電子による画像データを２
値化して分散粒子の部分を１、生地の部分を０として画
像データを作り、この画像データとメモリＭ中の元素Ａ
の特性Ｘ線の画像データとから試料上の同一点番こ対応
するデータを読出し両者の積を算出する。このようにし
て試料面の反射電子像から目的とする元素を含む粒子だ
けが選出される。そこで上記した積が０でない点を１と
して画面全体を二ついてそのような点を計数し、それを
画面の画素数で割算すると、その値は試料面上の分散粒
子Ａの面積割合である。この面積割合Ｏこ元素Ａの特性
Ｘ線強度の実測値から求められた元素Ａの分散粒子内で
の濃度を掛ければ試料中の元素Ａの濃度が求まる。元素
Ｂについても全く同様にして定量をすることができる。

上述したデータ処理の動作において、反射電子による試
料面の像は次のような機能を果している。

反射電子線による像は位置の分解能が優れ、分散粒子の
形状が明確に示されている。これに対して特性Ｘ線番こ
よる像は位置の分解能が低く、像はにじみがあって分散
粒子は見掛上反射電子像の分散粒子より大きく見える。

従って特性Ｘ線像のみを用い、見掛けの散乱粒子の面積
から元素含有量を計算すると元素量を過大に見積ること
Ｇこなる。つまり反射電子像は分散粒子の面積割合を正
確に決定するために用いられているのである。従って組
成の相違が明瞭に表示される場合であれば、反射電子で
なく２次電子昏こよる試料向の像を用いてもよいのであ
る。また反射電子像から散乱粒子の面積割合を算出する
手法は上側Ｇこ限られるものではない。

第３図ａ及びｂはジルコニヤ（Ｚｒ０２＋Ｙ２震 Ｏａ）セラミックをこ改算のためにＡｌ２Ｏ３を添加し
た材料を試料としたもので、ａはＡＩ！のにσ線による
像、ｂは反射電子像で、ｂではＡＩ！による反射電子が
少いのでｐ、ｌ：２ＱＢの部分は黒い粒子となって表わ
れている。またａ、　　ｂ両画像を対比すると、反射電
子ではＡＩ！２０Ｂ以外の分散粒子が存在している０円
で囲んだ）ことが認められる。この場合の試料はジルコ
ニヤに１．２０％のＡＩ！２０Ｂを添加したものである
。Ｉｌｌ’にα線の像からＡｌ！２０８の占める面積割
合を算出すると２゜２％となるがミ反射電子像から求め
てみると面積割合は１．５％となる。これにＡＪＩ’　
２０　Ｂの密度３゜９８とＺｒＯ２の密度５．５６を用
いて、Ａｊ？　２０３の重量％を計算すると１．１８％
となり、正確な定量値が得られていることが判る。

ト　効果 電子線マイクロアナライザのような装置で定量分析を行
う場合、一つの分散粒子についての分析は可能であるが
、試料全体としての定量分析では分散粒子の試料面にお
ける面積割合を求めるか、発光分光分析のような別の装
置番こよる分析を行うかしなければならない。特性Ｘ線
像は分散粒子の像がぼやけていて面積割合が正確に求ま
らず、従って正確な定量もできない。本発明は反射電子
等による明瞭な試料面の像をこまって分散粒子の面積割
合を求めるので、特性Ｘ線だけを用いるのに比し、定量
精度が向上し、一つの分析装置で正確な定量分析ができ
るので、経済的であり、かつ能率的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための分析装置の一例を
示すブロック図、第２図は本発明の詳細な説明する図で
ａは反射電子による試料面の画像、同すは特性Ｘ線によ
る試料面の画像、第３図は試石面の写真の一例で、ａは
特性Ｘ線番こよる画像、ｂは反射電子番こよる画像であ
る。 Ｓ・・・試料、Ｂ・・・電子ビーム、Ｃ・・・Ｘ線分光
器、ＤＳ・・・反射電子検出器、Ｍ・・・画像データを
格納するメモリ。 代理人　弁理士　　縣　　　　　浩　　介（ａ）（ｂ） 第２図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年　９月　５日− 特許庁長官黒田明雄殿　　　　　シー′１、事件の表示
　　昭和６１年特許願第１２８７６５号２、発明の名称 試料面走査型分析装置による定量分析法３、補正する者 事件との関係　　特許出願人 住　所　京都市中京区河原町通二条下ルーツ船人町３７
８番地 名称（＋９９）株式会社島津製作所 代表者西八条　實 ４、代　理　人 ５、補正命令の日付 昭和６１年　８月　６日 ６、補正により増加する発明の数　　　　　０７、補正
の対象 図面　第３図（ａ）、第３図（ｂ） 明細書の第１１頁第１行「写真の一例で、・旧・・・・
・・・・・・・である。」を、 ［−例で、同図ａは特性Ｘ線による画像図、同図すは反
射電子による画像図である。」と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷電粒子線を収束させて試料面を走査する型の分析装置
   を用い、反射電子等の試料面の組成を反映し得る２次放
   射を検出して得られる位置分解能の高い試料面の画像デ
   ータと、特性Ｘ線による試料面の画像データを収集し、
   特性Ｘ線による画像データによつて、反射電子等による
   画像データから上記特性Ｘ線を放射する元素を含む相を
   選別し、反射電子等による上記画像データから上記相の
   試料面における面積割合いを算出して、試料中の上記元
   素の量を求めることを特徴とする試料面走査型分析装置
   による定量分析法。