KR20220004545A - Apparatus for x-ray analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 시료의 조성이나 피복의 막두께를 측정하기 위한 형광 X선 분석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorescent X-ray analyzer for measuring a composition of a sample or a film thickness of a coating.
형광 X선 분석은, 시료에 X선을 조사함으로써 시료에 포함되는 원소를 여기하고, 그 결과 방출되는 원소에 고유의 특성 X선을 분석하는 수법이다. 얻어진 형광 X선 스펙트럼은 X선이 조사된 영역 내에 존재하는 원소의 양의 많고 적음에 관련한 정보를 포함하기 때문에, 적절한 모델로 스펙트럼을 해석함으로써 시료의 조성비나, 다층 구조의 막두께 등을 구할 수 있다. 이러한 분석의 과정은 비(非)파괴 비(非)접촉으로 행할 수 있는 경우도 많기 때문에, JIS H8 501로 정의되어 있는 도금의 막두께 시험 등 공업 제품의 품질 관리에 이용되는 경우가 있다.Fluorescence X-ray analysis is a method of excitation of an element contained in a sample by irradiating X-rays to the sample, and analyzing the characteristic X-rays inherent to the element emitted as a result. Since the obtained fluorescence X-ray spectrum contains information related to the amount of elements present in the area irradiated with X-rays, it is possible to obtain the composition ratio of the sample or the film thickness of the multilayer structure by analyzing the spectrum with an appropriate model. have. Since such an analysis process can be performed non-destructively and non-contact in many cases, it may be used for quality control of industrial products, such as a plating film thickness test defined by JIS H8 501.
형광 X선 분석은 그 원리로부터, X선이 조사된 부위가 분석 대상 영역이 된다. 그 때문에, 조사하는 X선의 조사경을 측정 영역의 크기에 맞추어 적절히 제한하는 것과, X선의 조사 영역에 측정 대상 부위가 올바르게 배치된 상태에서 형광 X선 스펙트럼을 취득하는 것이 필요로 된다.From the principle of fluorescence X-ray analysis, the area irradiated with X-rays becomes an area to be analyzed. Therefore, it is necessary to appropriately limit the irradiation diameter of the X-ray to be irradiated according to the size of the measurement area, and to acquire the X-ray fluorescence spectrum in a state where the measurement target site is correctly arranged in the area to be irradiated with X-rays.
대상 영역에 올바르게 X선이 조사된 상태에서의 형광 X선 스펙트럼을 취득하는 형광 X선 분석 장치로서, 측정 대상의 시료를 직교 2축 또는 3축의 구동이 가능한 시료 스테이지에 얹고, 시료의 측정 부위가 X선 조사 위치에 배치되도록, 시료의 위치를 조절한 후에 시료가 정지(靜止)한 상태에서 측정한다. 이 때, X선 조사 위치를, 시야 중심과 초점을 맞추어 시료를 광학적 수단으로 관찰하는 광학계를 설치하고, 이것을 이용하여 시료를 X선 조사 위치에 조절하는 것도 널리 행해지고 있다. (특허 문헌 1 참조)A fluorescence X-ray analyzer that acquires a fluorescence X-ray spectrum when a target area is correctly irradiated with X-rays. A sample to be measured is placed on a sample stage capable of orthogonal biaxial or triaxial driving, and the measurement site of the sample is After adjusting the position of the sample so as to be disposed at the X-ray irradiation position, the measurement is performed in a state where the sample is stationary. At this time, it is also widely practiced to provide an optical system for observing the sample by optical means by focusing the X-ray irradiation position with the center of the field of view, and using this to adjust the sample to the X-ray irradiation position. (See Patent Document 1)
또, 장척의 시트 형상 시료의 표면에 구비한 피막의 두께를 측정하는 형광 X선 분석 장치의 경우, X선 조사 위치를 통과하도록 시료를 연속적으로 보내면서 측정을 행하고, 측정 시간의 사이에 X선 조사 위치와 통과한 선상의 영역의 평균적인 정보로 하여 분석을 행하는 방법을 취하는 경우도 있다. 상기의 시료 위치를 조정하여, 정지한 상태에서 측정하는 방법과 비교하면, 시료 위치 조정의 시간이 불필요하게 되어 효율적으로 많은 부위를 검사하는 것이 가능하다.Moreover, in the case of a fluorescent X-ray analysis apparatus for measuring the thickness of a film provided on the surface of a long sheet-shaped sample, the measurement is performed while continuously sending the sample so as to pass through the X-ray irradiation position, and X-rays are performed during the measurement period. In some cases, a method of analyzing the irradiation position and the average information of the area on the line that has passed may be taken. Compared with the method of adjusting the position of the sample and measuring in a stationary state, the time for adjusting the position of the sample becomes unnecessary and it is possible to efficiently inspect many sites.
그러나, 이 방식은 장척의 시료에 연속적으로 측정 대상이 분포하는 경우에 적용 가능하며, 단속적으로 다수의 소편의 시료가 보내져 오는 경우에는 적용할 수 없다.However, this method is applicable to a case in which the measurement target is continuously distributed in a long sample, and cannot be applied to a case in which a large number of small samples are intermittently sent.
그래서, 위치 조정의 자동화에 의해 시료 스테이지 상에 배치한 다수의 시료를 자동으로 검지함으로써 측정의 효율화를 행해 왔다.Therefore, measurement efficiency has been improved by automatically detecting a large number of samples arranged on the sample stage by automating the position adjustment.
시료 위치의 자동 조절에는, 몇 개의 어프로치가 있으며, 그 중 하나는, 광학적인 시료 관찰상에 의한 것이다. 전술과 같이 광학적인 시료 관찰 수단을 설치하고, 거기서 얻어진 시료 화상으로 패턴 매칭을 비롯한 화상 처리 기술을 이용하여 조사 위치와 시료의 어긋남을 검지하고, 그 어긋남량에 따라 시료 스테이지를 제어하여, 시료를 X선 조사 위치에 배치하는 것이다.There are several approaches to automatic adjustment of the sample position, one of which is based on an optical sample observation image. The optical sample observation means is provided as described above, and the deviation between the irradiation position and the sample is detected using image processing techniques such as pattern matching with the sample image obtained therefrom, and the sample stage is controlled according to the amount of deviation to collect the sample. It is to be placed at the location of X-ray irradiation.
이 제1의 어프로치는, 광학적인 시료 관찰 수단의 화상과, X선 조사 위치가 일치하고 있는 또는, 상호의 축의 상대 위치를 정확하게 알고 있는 것을 전제로 하고 있다. 그러나, 이러한 상대적인 위치 관계는, 경시(經時) 변화나 열팽창 등의 다양한 요인으로 어긋나는 경우가 있다. 측정 대상이 작아질수록 이, 관찰 광축과 X선 조사축의 어긋남의 영향이 무시할 수 없게 되어 온다.This first approach assumes that the image of the optical sample observation means coincides with the X-ray irradiation position or that the relative positions of the axes of each other are accurately known. However, such a relative positional relationship may be shifted due to various factors, such as time-dependent change and thermal expansion. As the measurement object becomes smaller, the influence of this shift between the observation optical axis and the X-ray irradiation axis cannot be ignored.
이러한 경우, 제2의 어프로치로서 스테이지 좌표와 X선 강도의 관계를 이용하여 시료 위치를 보정하는 방법이 특허 문헌 2에 개시되어 있다.In this case, as a second approach,
상기의 종래 기술에서는, 시료의 위치를 조정하여 시료를 정지한 상태에서 측정하는 공정이며, 시료의 위치 조정에 필요로 하는 시간이 있기 때문에 다수의 시료를 단시간에 검사하기 위해서는 과제가 있었다. 또, 고화질의 시료 관찰 광학계나 고정밀도의 다축 시료 스테이지가 필요로 되어, 측정 시스템이 고가가 된다는 과제도 있었다.In the above prior art, the position of the sample is adjusted and the measurement is performed in a state where the sample is stopped, and since there is a time required for adjusting the position of the sample, there is a problem in order to inspect a large number of samples in a short time. Moreover, a high-quality sample observation optical system and a high-precision multi-axis sample stage are required, and there has also been a problem in that the measurement system becomes expensive.
본 발명은, 전술의 과제를 감안하여 이루어지는 것으로, 소편의 시료를 정지시키지 않고 연속적으로 다수 측정하는 것이 가능한 X선 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an X-ray analyzer capable of continuously measuring a large number of small pieces without stopping the sample.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 시료에 X선을 조사하는 X선 조사부와, 시료로부터 발생한 이차 X선을 검출하는 X선 검출부와, 시료를 반송하는 시료 반송부와, X선 검출부에서 검출한 이차 X선의 X선 강도를 시료가 X선 조사부를 통과하는데 필요로 하는 시간보다 짧은 시간 간격으로 X선 스펙트럼을 연속적으로 취득하는 분석기와, 분석기에서 얻어진 스펙트럼의 특정 원소의 에너지의 이차 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치로부터 시료 반송부에서 이동하고 있는 시료가 X선의 조사 위치를 통과하고 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치이다.In order to solve the above problems, in the present invention, an X-ray irradiation unit for irradiating X-rays to a sample, an X-ray detection unit for detecting secondary X-rays generated from the sample, a sample conveying unit for conveying the sample, and an X-ray detection unit An analyzer that continuously acquires an X-ray spectrum at a time interval shorter than the time required for the sample to pass through the X-ray irradiation unit for the X-ray intensity of the detected secondary X-ray, and the secondary X-ray of the energy of a specific element in the spectrum obtained by the analyzer It is an X-ray analysis apparatus characterized by judging whether the sample moving in the sample conveyance part has passed the X-ray irradiation position based on the intensity|strength and the set threshold value of X-ray intensity.
본 발명의 X선 분석 장치는, 상기 데이터 처리부가 시료의 특정 원소의 에너지의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치를 비교하여, 시료가 X선 조사부에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The X-ray analysis device of the present invention is characterized in that the data processing unit determines whether the sample is in the X-ray irradiation unit by comparing the X-ray intensity of the energy of the specific element of the sample with the set threshold value of the X-ray intensity. .
본 발명의 X선 분석 장치는, 상기 데이터 처리부가 시료 반송부 표면의 재질의 특정 원소의 에너지의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치를 비교하여, 시료가 X선 조사부에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The X-ray analysis apparatus of the present invention compares the X-ray intensity of the energy of a specific element of the material on the surface of the sample carrying unit by the data processing unit with a threshold value of the X-ray intensity to determine whether the sample is in the X-ray irradiation unit characterized in that
본 발명의 X선 분석 장치는, 상기 데이터 처리부가 일차 X선의 산란선의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치를 비교하여, 시료가 X선 조사부에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The X-ray analysis apparatus of the present invention is characterized in that the data processing unit determines whether the sample is in the X-ray irradiation unit by comparing the X-ray intensity of the primary X-ray scattered ray with the set threshold value of the X-ray intensity.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제5의 양태는 제1의 양태에 있어서, 상기 데이터 처리부는 기계 학습에 의해 얻어진 스펙트럼의 특징량으로부터, 시료가 상기 X선 조사부에 있는 시점의 스펙트럼을 선택하는 것이다.A fifth aspect of the present invention for solving the above problems is the first aspect, wherein the data processing unit selects a spectrum at a time point when the sample is in the X-ray irradiation unit from a feature amount of a spectrum obtained by machine learning will be.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제6의 양태는 제1 내지 제5의 양태에 있어서, 연속한 에너지 또는 파장의 범위를 등간격으로 나눈 X선 계수의 히스토그램에 의한 X선 스펙트럼을 이용하는 것이다.A sixth aspect of the present invention for solving the above problems is to use an X-ray spectrum based on a histogram of X-ray coefficients obtained by dividing a continuous range of energy or wavelength at equal intervals in the first to fifth aspects.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제7의 양태는 제1 내지 제5의 양태에 있어서, 특정 에너지 범위의 계수, 또는 그 복수의 조합에 의한 X선 스펙트럼을 이용하는 것이다.A seventh aspect of the present invention for solving the above problems is to use the X-ray spectrum by a coefficient in a specific energy range or a combination of a plurality of them in the first to fifth aspects.
본 발명에 의해, 시료에 X선을 조사 가능한 X선 조사부와, 시료로부터 발생한 이차 X선을 검출하는 X선 검출부와, 시료를 반송하는 시료 반송부, 및 검출한 X선 강도를 처리하는 데이터 처리부에 의해 형광 X선 분석 장치를 교정할 수 있으며, 일차 X선 조사 영역에 시료를 배치하기 위한 위치 조정 기구나 위치 조정 프로세스를 폐지하여, 간단한 구성으로 실현할 수 있다.According to the present invention, an X-ray irradiation unit capable of irradiating a sample with X-rays, an X-ray detection unit detecting secondary X-rays generated from the sample, a sample conveying unit conveying the sample, and a data processing unit processing the detected X-ray intensity This makes it possible to calibrate the X-ray fluorescence analyzer, eliminates the positioning mechanism and the positioning process for arranging the sample in the primary X-ray irradiation area, and can be realized with a simple configuration.
도 1은, 본 발명에 따른 형광 X선 장치의 실시예에 있어서, 일차 X선이 시료에 조사하고 있지 않은 상태의 X선 장치를 나타내는 개략적인 전체 구성도이다.
도 2는, 일차 X선이 시료에 조사하고 있지 않은 상태의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명에 따른 형광 X선 장치의 실시예에 있어서, 일차 X선이 시료에 조사하고 있는 상태의 X선 장치를 나타내는 개략적인 전체 구성도이다.
도 4는, 일차 X선이 시료에 조사하고 있는 상태의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5는, 시료를 반송하면서 소정의 시간 간격으로 연속하여 측정한 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은, 시료 반송부가 플라스틱인 경우의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 7은, 에너지를 등간격(ΔE)마다 나눈 채널로 나타내는 스펙트럼도이다.1 is a schematic overall configuration diagram showing an X-ray apparatus in a state in which primary X-rays are not irradiated to a sample in an embodiment of the fluorescent X-ray apparatus according to the present invention.
2 is a diagram showing a spectrum in a state in which primary X-rays are not irradiated to a sample.
3 is a schematic overall configuration diagram showing an X-ray apparatus in a state in which primary X-rays are irradiated to a sample in an embodiment of the fluorescent X-ray apparatus according to the present invention.
4 is a diagram showing a spectrum of a state in which primary X-rays are irradiated to a sample.
Fig. 5 is a diagram showing a spectrum continuously measured at predetermined time intervals while conveying a sample.
Fig. 6 is a diagram showing a spectrum in the case where the sample carrying section is made of plastic.
Fig. 7 is a spectrum diagram showing a channel in which energy is divided at equal intervals (ΔE).
이하, 본 발명에 따른 X선 분석 장치의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the X-ray analysis apparatus which concerns on this invention is described, referring drawings.
본 실시 형태의 X선 분석 장치는, 시료(S)를 재치(載置)하여 반송 방향(D)으로 이동 가능한 시료 반송부(3)와, 시료(S)에 대해 일차 X선(X1)을 조사하는 X선 조사부(1)와, 시료에 조사하는 일차 X선(X1)의 조사경을 성형하는 일차 X선 조정 수단(4)과, 일차 X선(X1)을 조사된 시료(S)로부터 발생한 산란 X선이나 형광 X선 등의 이차 X선을 검출하는 X선 검출부(2)와, X선 검출기(2)에 접속되어 이 이차 X선의 에너지 정보의 신호를 분석하는 분석기(5)와, 분석기(5)에 접속된 데이터 처리부(7)를 구비하고, 시료(S)가 조사 위치(6)에 없는 경우를 도 1에 나타낸다.The X-ray analysis apparatus of the present embodiment includes a
또, 시료(S)가 조사 위치(6)에 있는 경우를 도 3에 나타낸다.Moreover, the case where the sample S exists in the
시료(S)에 일차 X선(X1)을 조사하는 X선 조사부(1)는, X선 관구(管球)를 이용한다. X선 관구는 인가하는 고전압의 적절한 절연, 발생하는 열을 배출하기 위한 냉각 기구 및 안전을 위해 불필요한 방향으로의 X선의 차폐를 구비한 하우징에 수납된다. 일차 X선 조정 수단(4)은, 예를 들면 X선 차폐 능력이 충분히 큰 텅스텐이나 놋쇠 등의 재질에 세공(細孔)을 형성한 콜리메이터나, 중공 유리관 내면의 전체 반사 현상을 이용한 폴리캐필러리나 모노캐필러리 등의 X선 집광 소자를 사용할 수 있다. 일차 X선 조정 수단(4)으로 성형된 조사경은, 시료(S)의 크기 및, 시료(S)를 재치하여 반송 방향(D)으로 이동 가능한 시료 반송부(3)의 반송 속도에 의거하여 결정된다. 시료(S)가 반송 방향(D)과 직교하는 방향의 배치가 시료의 크기에 대해 무시할 수 없는 경우는, 그 어긋남량도 가미하여 조사경을 결정한다. 일례로서는, 시료의 크기로부터, 상정되는 배치 어긋남량을 줄인 정도의 조사경을 설정한다. 이에 의해, 시료가 조사 위치에 있을 때는 발생하는 형광 X선은 실용적으로는 전부 시료로부터의 것으로 간주할 수 있게 된다.The
시료 반송부(3)는, 무단(無端) 형상의 벨트가 한 쌍의 롤러에 권회(卷回)된 벨트 컨베이어이며, 시료(S)를 재치하여 소정의 주사 방향으로 상대 이동 가동으로 시료(S)를 연속적으로 반송할 수 있다. 시료(S)를 얹는 시료 반송부(3)의 표면 재료는, 시료(S)로부터 발생하는 이차 X선의 에너지에 대해, 시료 반송부(3)의 표면으로부터 발생하는 이차 X선의 에너지와 간섭하지 않는 것을 선택한다. 예를 들면, 시료(S)는 구리(Cu)나 니켈(Ni)로 구성되었을 경우, 시료 반송부(3)의 표면의 재료는 알루미늄(Al)을 이용한다. 또한, 시료 반송부(3)는 탑재한 시료(S)의 이동의 궤적은 일차 X선(X1)이 조사되는 조사 위치(6)를 통과하도록 배치된다.The
여기서, 시료의 반송 방향(D)에 직교하는 방향에는 시료의 배치는 일차 X선(X1)의 조사경을 고려하여 규제되는데, 시료의 반송 방향(D)에 대한 배치, 즉 개개의 시료(S)가 반송되는 간격은 연속한 2개의 시료 간에 적어도 1점 시료가 존재하지 않는 상태의 측정이 끼이는 상태를 최저 한도로 하고, 그 간격보다 크면 제한은 없으며, 등간격일 필요도 없다. 시료 반송부(3)의 형상은 벨트 컨베이어 이외에도, 원반 형상 등 한정되는 것은 아니며, 시료가 반송되는 궤적이 일차 X선(X1)과 교차하는 것이다.Here, the arrangement of the sample in the direction orthogonal to the conveying direction D of the sample is regulated in consideration of the irradiation diameter of the primary X-ray X1. ) is conveyed as the minimum limit for the state in which at least one point sample is not present between two consecutive samples. The shape of the
또한, 반송되는 시료는 1개이어도 된다.In addition, the number of samples to be conveyed may be one.
X선 검출부(2)는, 반도체 검출기 혹은 비례 계수관 등의 에너지 분산형 X선 검출기를 이용한다. 이것은, 입사한 1개의 X선 광자가 갖는 에너지에 비례한 전하를 발생시키는 것이며, 이 전하량에 비례한 전압 신호로 변환하고, 추가로 이것을 AD 변환하여 디지털값으로서 출력한다.The
또한, X선 검출부는, 파장 분산형 X선 검출기를 이용해도 된다.In addition, the X-ray detection unit may use a wavelength dispersion type X-ray detector.
분석기(5)는, X선 검출부(2)에 접속되어 상기 신호를 분석한다. 분석기(5)는 예를 들면, 상기 신호로부터 전압 펄스의 파고(波高)를 얻어 에너지 스펙트럼을 생성하는 파고 분석기(멀티 채널 애널라이저)이다. 분석기(5)는, X선 검출부(2)로부터 출력된 X선 광자의 신호를 에너지마다 변별하여 에너지마다 입사 회수를 계수하여 X선 강도로서 스펙트럼을 얻는다.The
도 7은, 분석기(5)로 에너지마다 변별하여 에너지마다 입사 회수를 계수하여 X선 강도로서 스펙트럼의 에너지를 등간격(ΔE)마다 나눈 채널(42)을 복수 늘어놓고, 각각의 채널(42)마다의 계수의 배열로서 나타낸 것이다. 이 입사 계수를 적산하는 시간(Tm)을, 하기의 수식 1이 되도록 설정한다.In Fig. 7, a plurality of
Tm<L/VTm<L/V
여기서 L은 시료(S) 상의 측정 대상 부분의 반송 방향(D)의 길이, V는 시료(S)의 반송 속도이다. 여기에서는 예로서 Tm을 L/V의 1/10로 설정한다.Here, L is the length in the conveyance direction D of the measurement target part on the sample S, and V is the conveyance speed of the sample S. Here, as an example, Tm is set to 1/10 of L/V.
또한, 입사 계수를 적산하는 시간(Tm)은, 시료가 상기 X선 조사부를 통과하는데 필요로 하는 시간보다 짧은 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the time (Tm) for integrating the incident coefficient is shorter than the time required for the sample to pass through the X-ray irradiation unit.
이 스펙트럼의 적산 동작을 연속적으로 실시하여, 얻어진 스펙트럼은 스펙트럼의 배열로서 데이터 처리부(7)의 메모리에 저장된다. 데이터 처리부(7)는, 얻어진 스펙트럼과 설정한 역치로부터, 시료 반송부(3)에서 이동하고 있는 시료(S)가 조사 위치(6)를 통과하고 있는지 여부를 판단한다.This spectrum integration operation is continuously performed, and the obtained spectrum is stored in the memory of the
또, 데이터 처리부(7)의 메모리에 저장한 스펙트럼은, 오래된 순서대로 덮어쓰기함으로써 기억 영역이 포화하지 않도록 하는데, 한 번에 기입할 수 있는 스펙트럼의 개수가 충분히 많아지도록 메모리를 실장함으로써, 후의 처리에 필요한 시간 내에 다음의 스펙트럼에 덮어쓰기되지 않도록 한다.In addition, the spectrum stored in the memory of the
상기 분석기(5)는, X선 검출부(2)로부터의 신호로부터 전압 펄스의 파고를 얻어 에너지 스펙트럼을 생성하는 파고 분석기(멀티 채널 펄스 하이트 애널라이저)이다.The
데이터 처리부(7)에서는, 순서대로 취득되어 가는 스펙트럼을 감시하여, 시료(S)의 유무에 의한 스펙트럼의 변화를 검출한다.The
시료 반송부(3)의 재질의 주성분이 원소 A, 시료(S)가 주요 성분으로서 원소 B를 포함하는 경우로 설명한다. 도 1과 같이 시료(S)가 조사 위치(6)에 없는 경우에서, 가로축에 에너지, 세로축에 X선 강도로 했을 때의 스펙트럼(10)을 도 2에 나타낸다. 시료 반송부(3)의 표면이 조사 위치(6)에 있으므로, 스펙트럼(10)은 시료 반송부(3)의 재질의 주성분이 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)에 X선 강도의 피크를 갖는다. 다음에, 도 3과 같이 시료(S)가 조사 위치(6)에 있을 때의 스펙트럼(12)을 도 4에 나타낸다. 시료(S)가 조사 위치(6)에 있으므로, 시료(S)의 주요 성분인 원소 B의 형광 X선의 에너지(13)에 X선 강도의 피크를 갖는다. 이 때, 도 4의 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)의 X선 강도는, 도 2 때보다 작아진다.A case will be described in which the main component of the material of the
이 성질을 이용하여, 소정의 X선 강도의 역치(14)를 형성하고, 시료(S)가 주요 성분의 원소 B의 형광 X선의 에너지(13)의 X선 강도가, 역치(14)를 웃돌고 있을 때, 시료(S)가 조사 위치(6)에 존재한다고 판정한다.Using this property, a threshold 14 of a predetermined X-ray intensity is formed, and the X-ray intensity of the
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 Tm을 L/V의 1/10로 설정하고 있으므로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 시료(S)를 반송하면서 소정의 시간 간격으로 연속하여 측정한 스펙트럼 T1에서 T21을 나타낸다.In the present embodiment, since Tm is set to 1/10 of L/V as described above, as shown in Fig. 5, the spectrum T1 to T21 continuously measured at predetermined time intervals while conveying the sample S. indicates
도 5의 경우, 스펙트럼 T2에서 T20에서는, 원소 B의 형광 X선의 에너지(13)의 X선 강도가 역치(14)보다 커져 있으므로, 시료(S)가 조사 위치(6)에 있다고 판정된다. 판정된 에너지(13)의 X선 강도는, 시료의 측정 스펙트럼으로서 분석한다. 이 연속한 측정 스펙트럼은, 전부 개별의 스펙트럼으로서 취급한다. 또는, 스펙트럼 T2나 T20과 같이 최초와 최후의 측정 스펙트럼을 배제하고 T3에서 T29를 적산 또는 평균화하여 하나의 스펙트럼으로서 취급해도 된다. 또는, 연속한 측정 스펙트럼의 중심(中心)이나 중심(重心)을 시료의 스펙트럼으로서 선택하는 등 해도 된다.In the case of FIG. 5 , in the spectrum T2 to T20 , the X-ray intensity of the
상기의 본 실시 형태의 X선 분석 장치는, 시료(S)가 조사 위치(6)에 존재하는지 여부는, 시료(S)의 주요 성분의 원소 B의 형광 X선의 에너지(13)의 X선 강도로 판정했는데, 시료 반송부의 재질의 주성분이 원소 A의 형광 X선의 에너지에 X선 강도와 특정의 역치를 이용하여 시료의 유무를 판단해도 된다.In the X-ray analysis apparatus of the present embodiment, whether the sample S is present at the
또한, 이 때의 역치는 상기의 본 실시 형태의 역치와 상이해도 된다.In addition, the threshold value at this time may be different from the threshold value of said this embodiment.
도 2와 도 4에서 나타내는 바와 같이, 시료 반송부(3)의 재질인 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)의 X선 강도도 시료(S)의 위치에 따라 변화한다. 시료(S)가 조사 위치(6)에 있음으로써, 일차 X선(X1)이 시료 반송부(3)에 조사되는 양이 감쇠하여, 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)의 X선 강도는 큰 폭으로 감쇠한다. 원소 A의 특정의 역치를 설정함으로써, 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)의 X선 강도가 이 역치를 비교하여, 시료(S)가 조사 위치(6)에 있는지 여부를 판정해도 된다.As shown in FIGS. 2 and 4 , the X-ray intensity of the
또, 다른 본 실시 형태의 X선 분석 장치는, 시료 반송부(3)의 표면이 플라스틱 재료인 경우, 플라스틱은 일차 X선의 산란의 효율이 높고, 게다가 플라스틱의 주성분인 탄소나 산소의 형광 X선 피크는 거의 검출되지 않는다. 그 때문에, 시료(S)가 조사 위치(6)에 없는 경우는 도 6의 스펙트럼(15)에 나타낸 바와 같이, X선 관구로부터의 연속 X선 성분을 반영한, 형광 X선 피크와 비교하여 현저하게 폭 넓은 산란선의 스펙트럼이 된다. 이 성질을 이용하여, 시료(S)의 주요 성분의 원소 B의 에너지(13)와 간섭하지 않는, 산란선의 강도가 현저한 에너지 영역(16)의 X선 강도가, 역치(17)를 밑돈 것으로, 시료(S)가 조사 위치(6)에 있는 경우의 스펙트럼인지 여부를 판정해도 된다.Further, in the X-ray analysis apparatus of this embodiment, when the surface of the
또, 다른 본 실시 형태의 X선 분석 장치는, 시료 반송부(3)의 재질이 시료(S)의 재질과 형광 X선이 간섭하지 않도록 선택할 수 없는 경우나, 시료(S)의 성분이 안정되지 않아 적절한 역치의 설정이 어려운 경우를 말한다. 준비 단계로서, 시료(S)를 얹지 않은 상태에서 다수의 스펙트럼을 취득하고, 다음에 시료를 조사 위치 또는 그 부근에 배치한 스펙트럼을 취득한다.Further, in the X-ray analyzer of another embodiment, when the material of the
시료의 성분이나 피막의 두께의 편차 등, 측정계의 편차 이외의 시료 개체차에 의한 시료 간의 스펙트럼의 차이가 예측되는 경우는 시료 간의 개체차의 편차를 적절히 반영한 다수의 시료의 스펙트럼이 포함되도록 유의한다. 이러한 2개의 그룹의 스펙트럼의 차이를 딥 러닝에 의해 학습시킨다. 여기까지의 준비 단계에서 얻어진 학습 결과를 이용하여, 시료(S)가 조사 위치(6)에 있는 경우의 스펙트럼인지 여부를 판정한다.If the difference in spectra between samples is predicted due to individual sample differences other than measurement system variations, such as variations in sample components or film thickness, take care to include spectra of multiple samples that appropriately reflect the individual differences between samples . The difference in the spectrum of these two groups is learned by deep learning. Using the learning result obtained in the preparation step up to this point, it is determined whether or not the sample S is a spectrum at the
도 7에서 나타낸 바와 같이, X선 검출부(2)가 생성하는 스펙트럼은 등간격으로 나눠진 에너지 범위마다의 계수의 배열이었다. 이 경우, 시료 반송부의 재질의 주성분이 원소 A의 형광 X선의 에너지(11)의 X선 강도는, 에너지 EA0에서 EA1 사이의 채널의 계수를 합계한 것으로 하여 부여되었다. 동일하게 시료(S)의 주성분이 원소 B의 X선의 에너지(13)의 X선 강도도 에너지 EB0에서 EB1 사이의 채널의 계수를 합계한 것으로 하여 부여되었다. 후의 데이터 처리로 스펙트럼의 피크 형상이 중요한 경우에는 이 수법은 이치에 맞긴 하지만, 후의 데이터 처리에 있어서 각각의 원소의 형광 X선 강도가, EA0에서 EA1 사이 및 EB0에서 EB1 사이의 각각의 계수의 합만으로 충분한 경우는, 등간격으로 채널을 나눠 스펙트럼을 생성할 필요가 없다. 이러한 경우는, 채널을 등간격으로 나누지 않고, 필요한 원소의 에너지의 피크를 포함하는 에너지 영역을 몇 개의 채널로서 설정하여, 복수의 싱글 채널 애널라이저로서 동작시키는 것으로도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.As shown in Fig. 7, the spectrum generated by the
1 X선 조사부
2 X선 검출부
3 시료 반송부
4 일차 X선 조정 수단
5 분석기
6 조사 위치
7 데이터 처리부
X1 일차 X선
X2 이차 X선
D 시료의 반송 방향1 X-ray irradiation unit
2 X-ray detector
3 Sample transfer unit
4 Primary X-ray adjustment means
5 analyzer
6 survey location
7 data processing unit
X1 Primary X-ray
X2 Secondary X-ray
D Sample transfer direction
Claims (8)
상기 시료로부터 발생한 이차 X선을 검출하는 X선 검출부와,
상기 시료를 반송하는 시료 반송부와
상기 X선 검출부로부터 출력된 신호를 에너지마다 변별하여 에너지마다 입사 회수를 계수하여 X선 강도로서 스펙트럼을 얻는 분석기와,
상기 분석기에서 얻어진 스펙트럼의 특정 원소의 에너지의 이차 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치로부터 상기 시료 반송부에서 이동하고 있는 상기 시료가 상기 X선의 조사 위치를 통과하고 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.An X-ray source capable of irradiating X-rays to the sample;
an X-ray detector for detecting secondary X-rays generated from the sample;
a sample transport unit for transporting the sample; and
an analyzer that discriminates the signal output from the X-ray detector for each energy, counts the number of incidents for each energy, and obtains a spectrum as an X-ray intensity;
It is characterized in that it is determined whether the sample moving in the sample transport unit passes through the X-ray irradiation position from the secondary X-ray intensity of the energy of a specific element of the spectrum obtained by the analyzer and a set threshold value of the X-ray intensity. X-ray analysis device.
상기 데이터 처리부가 상기 시료의 특정 원소의 에너지의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 상기 역치를 비교하여, 상기 시료가 X선의 상기 조사 위치에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.The method according to claim 1,
X-ray analysis apparatus, characterized in that the data processing unit compares the X-ray intensity of the energy of the specific element of the sample with the threshold value of the set X-ray intensity to determine whether the sample is at the X-ray irradiation position .
상기 데이터 처리부가 상기 시료 반송부의 표면의 재질의 특정 원소의 에너지의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 상기 역치를 비교하여, 시료가 X선 조사부에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.The method according to claim 1,
X-ray, characterized in that the data processing unit determines whether the sample is in the X-ray irradiation unit by comparing the X-ray intensity of the energy of a specific element of the surface material of the sample carrying unit with the threshold value of the set X-ray intensity analysis device.
상기 데이터 처리부가 일차 X선의 산란선의 X선 강도와 설정한 X선 강도의 역치를 비교하여, 시료가 X선 조사부에 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.The method according to claim 1,
X-ray analysis apparatus, characterized in that the data processing unit compares the X-ray intensity of the scattered ray of the primary X-ray with a threshold value of the set X-ray intensity to determine whether the sample is in the X-ray irradiation unit.
상기 분석기는 상기 X선 검출부에서 검출한 이차 X선의 X선 강도를 상기 시료가 상기 X선 조사 위치를 통과하는데 필요로 하는 시간보다 짧은 시간 간격으로 스펙트럼을 연속적으로 취득하는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.The method according to claim 1,
X-ray analysis, characterized in that the analyzer continuously acquires the X-ray intensity of the secondary X-ray detected by the X-ray detector at a time interval shorter than the time required for the sample to pass through the X-ray irradiation position. Device.
상기 데이터 처리부는 기계 학습에 의해 얻어진 스펙트럼의 특징량으로부터, 시료가 상기 X선 조사부에 있는 시점의 스펙트럼을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.The method according to claim 1,
The X-ray analyzer according to claim 1, wherein the data processing unit is capable of selecting a spectrum at a point in time when the sample is in the X-ray irradiation unit from a characteristic amount of a spectrum obtained by machine learning.
X선 스펙트럼은 연속한 에너지 또는 파장의 범위를 등간격으로 나눈 X선 계수의 히스토그램에 의한 것임을 특징으로 하는 X선 분석 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
X-ray spectrum is an X-ray analysis device, characterized in that it is based on a histogram of X-ray coefficients divided by equal intervals in a range of continuous energy or wavelength.
X선 스펙트럼은 특정 에너지 범위의 계수, 또는 그 복수의 조합인 것을 특징으로 하는 X선 분석 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
An X-ray spectrum is a coefficient of a specific energy range, or a combination of a plurality of X-ray analyzers.
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