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二次元分布を測定する方法及び装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P110004700
整理番号 2007-023
掲載日 2011年8月12日
出願番号 特願2009-075788
公開番号 特開2009-258101
登録番号 特許第5646147号
出願日 平成21年3月26日(2009.3.26)
公開日 平成21年11月5日(2009.11.5)
登録日 平成26年11月14日(2014.11.14)
優先権データ
  • 特願2008-085643 (2008.3.28) JP
発明者
  • 辻 幸一
出願人
  • 公立大学法人大阪市立大学
発明の名称 二次元分布を測定する方法及び装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】X線又は光学測定において迅速に、しかも空間分解能の高い二次元画像取得方法とその装置を提供する。
【解決手段】蛍光X線による二次元画像測定装置に適用した形態では、二次元X線検出器と試料の間に2つの独立したコリメータを配置し、試料に近い側のコリメータで蛍光X線を二次元の平行光束とし、他のコリメータを経て検出器に導いて蛍光X線による二次元画像を得る。このとき、2つのコリメータのなす角度をX線全反射臨界角近傍で調整することにより、検出器に到達する蛍光X線のエネルギーを選別する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


蛍光X線分析により試料中の元素の定性分析及び定量分析を行うことができる。試料の元素分布を測定するためには、通常、微小X線ビームを作成し、このX線ビームを試料上で走査するか、相対的に試料を走査する方法が用いられる。X線ビームの照射により発生する蛍光X線を、分光器を備えたX線検出器で検出すれば各位置での元素の定性と定量を行うことができる。しかし、その方法ではX線ビームの微細化と分析領域の広範囲化に伴い、測定時間が大変長くなる欠点がある。



一方、ガラスキャピラリコリメータなどにより蛍光X線の角度発散を制限して二次元の蛍光X線にして二次元のX線検出器であるX線CCDカメラに導いて撮像することにより短時間でX線画像を取得することができる。その場合、X線CCDカメラの1つ1つの素子にはX線からの元素分析に必要なエネルギー分解機能がないため、元素を識別して蛍光X線像を得るためには更なる手段が必要となる。



元素を識別する1つの手段として、シンクロ放射線源を用いて励起X線のエネルギーを変化させる方法が提案されている(特許文献1参照。)。しかし、実験室では十分な強度を持ってX線のエネルギーを可変とすることは困難なため、放射光施設での実験とならざるをえないので、その利便性に難があり、汎用的な方法として普及するに至っていない。



元素を識別する他の手段として、蛍光X線の光路に金属フォイル等のフィルタを設置し、フィルタの有無による像の変化を検討することにより、元素の識別判定を行うことも提案されている(特許文献1参照。)。



光学測定では試料に光を照射し、その光の吸収やその光の照射により励起されて発生する蛍光を測定することが行われている。一般に、吸収測定や蛍光測定は試料を測定セルに入れた状態で行われており、定性又は特定成分の定量が主な目的である。試料内の濃度や特定成分の二次元分布を測定する場合は、X線の場合と同様に光ビームを試料上で走査することにより二次元情報を得ている。

産業上の利用分野


本発明は試料にX線又は光を照射して試料中の特定元素、特定成分濃度などの二次元分布を測定する方法及び装置に関する。X線を用いる場合の一例は、試料にX線を照射して蛍光X線を発生させ、その蛍光X線を解析することにより試料における元素の位置的な分布を測定する方法と装置である。

特許請求の範囲 【請求項1】
(A)X線を二次元の平行光束とする第1コリメータを介して測定しようとするX線の二次元の平行光束を得るステップ、
(B)第1コリメータから出射した二次元の平行光束を互いに平行な複数のチャネルからなる第2コリメータを介して二次元の平行光束として出射させるステップ、及び
(C)第2コリメータから出射したX線を二次元検出器で受光して二次元画像として撮像するステップ、
を備えて測定対象の二次元分布を測定する測定方法において、
ステップ(A)の前段のステップとして、試料にX線を照射して蛍光X線を発生させるステップを含み、
ステップ(A)は試料から発生する蛍光X線を受光する位置に第1コリメータを配置して前記蛍光X線を二次元の平行光束にするステップであり、
ステップ(B)は第1コリメータからの二次元の平行光束の蛍光X線を第2コリメータにより二次元の平行光束の蛍光X線として出射させるステップであり、該ステップでは第2コリメータのチャネルの内壁に対する蛍光X線の入射角を複数種類に異ならせ、
ステップ(C)は二次元検出器として二次元のX線検出器を用い、
さらにステップ(C)において異なる入射角の下で撮像した2つの画像データから試料上の各位置でのX線検出信号の差を求めて試料における元素の二次元分布画像を作成するステップを含むことにより、試料での元素の二次元分布を測定する測定方法。

【請求項2】
第1コリメータとしても互いに平行な複数のチャネルからなるものを使用して試料と同倍率の二次元分布画像を作成する請求項1に記載の測定方法。

【請求項3】
第1コリメータとしてポリキャピラリX線ハーフレンズを使用し、集光側が試料側になるように配置することにより、試料の像を拡大した二次元分布画像を作成する請求項1に記載の測定方法。

【請求項4】
(A)光を二次元の平行光束とする第1コリメータを介して測定しようとする光の二次元の平行光束を得るステップ、
(B)第1コリメータから出射した二次元の平行光束を互いに平行な複数のチャネルからなる第2コリメータを介して二次元の平行光束として出射させるステップ、及び
(C)第2コリメータから出射した光を二次元検出器で受光して二次元画像として撮像するステップ、
を備えて測定対象の二次元分布を測定する測定方法において、
ステップ(A)の前段のステップとして、試料に光を照射して試料による反射光又は透過光を測定しようとする光として発生させるステップを含み、
第1コリメータと第2コリメータの間に分散素子を配置し、
ステップ(B)では第2コリメータの方向を前記分散素子により分光されたいずれかの光の方向に設定することにより分光された光を選択的に出射させることにより、試料の二次元分光測定を行う測定方法。

【請求項5】
X線を二次元の平行光束とする第1コリメータと、
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を第1コリメータの出射面に向けて配置された第2コリメータと、
第2コリメータから出射したX線を二次元画像として撮像する二次元検出器とを備えた二次元測定装置において、
試料設置位置に配置された試料にX線を照射するX線照射部を備え、
第1コリメータはX線照射により試料から発生する蛍光X線を受光するように入射面を試料に向けて配置されており、
前記二次元検出器は第2コリメータから出射した蛍光X線を二次元画像として撮像する二次元X線検出器であり、
第2コリメータのチャネルの内壁に対する蛍光X線の入射角を複数種類に異ならせることができるように第2コリメータ及び前記二次元X線検出器を支持する支持機構を備え、
第2コリメータのチャネルの内壁に対する蛍光X線の入射角の異なる条件下で撮像した前記二次元X線検出器による2つの画像データから試料上の各位置でのX線検出信号の差を求めて試料での元素の二次元分布画像を作成するデータ処理装置を備えてX線による元素分布測定を行う二次元測定装置。

【請求項6】
第2コリメータと前記二次元X線検出器は互いの相対的位置関係が変化しないように相互に固定されている請求項5に記載の二次元測定装置。

【請求項7】
第1コリメータは互いに平行な複数のチャネルからなるものである請求項5又は6に記載の二次元測定装置。

【請求項8】
第1コリメータはポリキャピラリX線ハーフレンズであり、集光側が試料側になるように配置されている請求項5又は6に記載の二次元測定装置。

【請求項9】
光を二次元の平行光束とする第1コリメータと、
互いに平行な複数のチャネルからなり、入射面を第1コリメータの出射面に向けて配置された第2コリメータと、
第2コリメータから出射した光を二次元画像として撮像する二次元検出器とを備えた二次元測定装置において、
試料に光を照射する照射光学系を備え、
第1コリメータは試料による反射光又は透過光を受光する位置に配置され、
第1コリメータと第2コリメータの間に配置された分散素子を備え、
第1コリメータからの平行光束が前記分散素子に入射する角度を調節できるように分散素子を支持する分散素子支持機構、及び第2コリメータの方向を前記分散素子により分光された光を選択するように向けて支持する第2コリメータ支持機構を備えて試料の二次元分光測定を行う二次元測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009075788thum.jpg
出願権利状態 登録


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