特開 2023-114857 蛍光Ｘ線分析装置、データ処理方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023114857

(43)【公開日】2023-08-18

(54)【発明の名称】蛍光Ｘ線分析装置、データ処理方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/223 20060101AFI20230810BHJP

【ＦＩ】

G01N23/223

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022017407

(22)【出願日】2022-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 佑多

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA04

2G001CA01

2G001EA03

2G001FA08

(57)【要約】

【課題】蛍光Ｘ線分析装置の分析結果においてサムピークを適切に除去するための技術を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出器１２の出力を処理することによって得られた、試料Ｓの初期スペクトルを処理する方法が提供される。ＣＰＵ３０は、試料Ｓを構成する１以上の元素のそれぞれについて、初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出する。そして、ＣＰＵ３０は、初期スペクトルの計数値から、試料Ｓを構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された予測値を差し引くことにより、初期スペクトルからサムピークを除去する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料のＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の出力を処理することにより、前記試料の初期スペクトルを生成するデータ処理ユニットと、
前記初期スペクトルから１以上のサムピークを除去するための除去処理を実行するプロセッサと、を備え、
前記除去処理は、
前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、前記初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出することと、
前記初期スペクトルの計数値から、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された前記予測値を差し引くことと、を含む、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項2】

前記予測値は、用いられる特性Ｘ線のエネルギの前記値が高くなると小さくなる、請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項3】

前記予測値を算出することは、前記初期スペクトルにおける計数値、第１係数、および第２係数の積を算出することを含み、
前記第２係数は、所与の定数から特性Ｘ線のエネルギの前記値を差し引くことによって得られる項を含む、請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項4】

前記所与の定数は、所与の元素の特性Ｘ線のエネルギの値である、請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、
前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとを用いて、エネルギに関するオフセット値を特定し、
前記予測値の算出に、前記オフセット値だけシフトされた前記初期スペクトルが利用する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項6】

前記オフセット値は、前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとの差分に基づいて算出される、請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項7】

Ｘ線検出器の出力を処理することによって得られた、試料の初期スペクトルを処理する方法であって、
前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、前記初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出するステップと、
前記初期スペクトルの計数値から、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された前記予測値を差し引くステップと、を備える、データ処理方法。

【請求項8】

前記予測値は、用いられる特性Ｘ線のエネルギの前記値が高くなると小さくなる、請求項７に記載のデータ処理方法。

【請求項9】

前記予測値を算出するステップは、前記初期スペクトルにおける計数値、第１係数、および第２係数の積を算出することを含み、
前記第２係数は、所与の定数から特性Ｘ線のエネルギの前記値を差し引くことによって得られる項を含む、請求項８に記載のデータ処理方法。

【請求項10】

前記所与の定数は、所与の元素の特性Ｘ線のエネルギの値である、請求項９に記載のデータ処理方法。

【請求項11】

前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとを用いて、エネルギに関するオフセット値を特定するステップをさらに備え、
前記予測値の算出には、前記オフセット値だけシフトされた前記初期スペクトルが利用される、請求項７～請求項１０のいずれか１項に記載のデータ処理方法。

【請求項12】

前記オフセット値を求めることは、
前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとの差分を算出することを含む、請求項１１に記載のデータ処理方法。

【請求項13】

コンピュータによって実行されることにより、前記コンピュータに、請求項７～請求項１２のいずれか１項に記載のデータ処理方法を実施させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光Ｘ線分析装置、データ処理方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光Ｘ線分析装置の分析結果のプロファイルには、メインのピーク（例：Ｋα線）だけでなくサムピークが存在する。サムピークの強度は、計数率、および、検出器の時間分解能に依存する。ｍ番目のサムピークの強度Ｉ_{（ｍ＋１）}のメインピークの強度Ｉ_（１）に対する比を、計数率とピーキングタイムとを利用して導出する方法が、非特許文献１（Ryohei Tanaka， Koretaka Yuge， Jun Kawaia， Hussain Alawadhib、Artificial peaks in energy dispersive X-ray spectra: sum peaks, escape peaks, and diffraction peaks、X-RAY SPECTROMETRY、John Wiley & Sons, Ltd.、２０１７年、４６，ｐ５－ｐ１１）に開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Ryohei Tanaka， Koretaka Yuge， Jun Kawaia， Hussain Alawadhib、Artificial peaks in energy dispersive X-ray spectra: sum peaks, escape peaks, and diffraction peaks、X-RAY SPECTROMETRY、John Wiley & Sons, Ltd.、２０１７年、４６，ｐ５－ｐ１１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１に開示されたような従来の方法を利用して分析結果のプロファイルからサムピークが除去された場合、サムピークとして必要以上にデータが除去される事態、および、サムピークの除去が不足している事態が生じていた。

【0005】

本発明は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、蛍光Ｘ線分析装置の分析結果においてサムピークを適切に除去するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従う蛍光Ｘ線分析装置は、試料のＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器の出力を処理することにより、試料の初期スペクトルを生成するデータ処理ユニットと、初期スペクトルから１以上のサムピークを除去するための除去処理を実行するプロセッサと、を備え、除去処理は、試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出することと、初期スペクトルの計数値から、試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された予測値を差し引くことと、を含む。

【0007】

本開示のある局面に従うデータ処理方法は、Ｘ線検出器の出力を処理することによって得られた、試料の初期スペクトルを処理する方法であって、試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出するステップと、初期スペクトルの計数値から、試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された予測値を差し引くステップと、を備える。

【0008】

本開示のある局面に従うプログラムは、コンピュータによって実行されることにより、コンピュータに、上述のデータ処理方法を実施させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示のある局面に従うと、蛍光Ｘ線分析装置の分析結果においてサムピークが適切に除去される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るＸ線分析装置１の構成例を示す図である。

【図2】微分波から台形波への変換処理について説明するための図である。

【図3】Ｘ線分析装置１がヒストグラムメモリ５４に格納された計数値に基づいて生成した波高分布図の一例を示す図である。

【図4】メインピークの計数値を用いた、サムピークについての予測値の算出を説明するための図である。

【図5】Ｆｅについての初期スペクトルの一例を示す図である。

【図6】検出結果とシミュレーション結果との相違の一例を示す図である。

【図7】サムピークを除去された後のスペクトルの一例を示す図である。

【図8】オフセット値の設定のためにＸ線分析装置１が実行する処理のフローチャートである。

【図9】オフセット値の利用によるサムピーク除去後のスペクトルの変化の一例を示す図である。

【図10】図１１を参照して後述するデータ処理に利用される設定データの一例を示す図である。

【図11】Ｘ線分析装置１において、試料の検出結果を利用して波高分布図を出力するために実行される処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

＜Ｘ線分析装置１の構成＞
図１は、本実施形態に係るＸ線分析装置１の構成例を示す図である。一実現例では、Ｘ線分析装置１は、エネルギ分散型蛍光Ｘ線分析装置である。図１に示すように、Ｘ線分析装置１は、Ｘ線管球１０と、Ｘ線検出器１２と、プリアンプ１４と、微分回路１６と、アンプ１８と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、メモリ３１と、信号処理装置４０とを含む。Ｘ線検出器１２は、エネルギ分散型分光器である。信号処理装置４０は、Ｘ線分析用信号処理装置である。

【0013】

Ｘ線管球１０は、１次Ｘ線を試料Ｓに出射する。Ｘ線管球１０は、たとえば、陽極であるターゲットと、陰極であるフィラメントと、ターゲットおよびフィラメントを収容する筐体とを有する。ターゲットに高電圧を印加するとともに、フィラメントに低電圧を印加すると、フィラメントから放射された熱電子がターゲットの端面に衝突し、当該端面にて１次Ｘ線を発生させる。ターゲットの端面で発生した１次Ｘ線は試料Ｓに出射される。１次Ｘ線が試料Ｓに照射されると、１次Ｘ線により励起された蛍光Ｘ線が試料Ｓから放出され、Ｘ線検出器１２に入射される。

【0014】

Ｘ線検出器１２は、予め定められた波長域の蛍光Ｘ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１２は、筐体内部に配置され、上記波長域の蛍光Ｘ線の強度を検出する検出素子を有する。検出素子は、たとえば、リチウムドリフト型Ｓｉ半導体素子である。

【0015】

Ｘ線検出器１２の出力信号はプリアンプ１４で増幅される。プリアンプ１４により出力信号は階段波状の信号となる。階段波状の信号の各段が蛍光Ｘ線を検出していることを示している。各段の高さが波長λ、すなわちＸ線エネルギＥを表している。

【0016】

プリアンプ１４で増幅された出力信号は、微分回路１６に送られる。微分回路１６は、コンデンサＣおよび抵抗Ｒによって構成され、階段波を次の式（１）で表す微分波に変換する。階段波を微分波に変換することで、ダイナミックレンジを広くとることができ、結果的に高分解能を得ることができる。微分波はアンプ１８で増幅され、ＡＤＣ２０に送られる。

【0017】

【数1】

【0018】

ただし、τ（＝ＲＣ）は時定数、Ｔはサンプリング周期、ｎはサンプル数、ａは（ｅｘｐ（－Ｔ／τ））である。

【0019】

ＡＤＣ２０は、アナログ信号である微分波を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号（以下、微分波デジタル信号と記載する）に変換する。微分波デジタル信号は、信号処理装置４０に入力される。

【0020】

信号処理装置４０は、一般的に、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）をはじめとするロジックデバイスによって構成される。

【0021】

本実施の形態において信号処理装置４０は、オフセット補正部４４と、台形波変換フィルタ４６と、ベースライン補正部４８と、ゲイン／オフセット調整部５０と、ピーク検出器５２と、ヒストグラムメモリ５４とを含む。

【0022】

オフセット補正部４４は、ＡＤＣ２０から与えられる微分波デジタル信号のオフセット補正を行ない、補正後の微分波デジタル信号を台形波変換フィルタ４６に出力する。

【0023】

台形波変換フィルタ４６は、オフセット補正部４４によって補正された微分波を式（２）で示される台形波に変換するように構成されるデジタルフィルタである。

【0024】

【数2】

【0025】

ここで、式（２）において、Ｍは台形波の上底の時間に相当し、Ｎは台形波の立ち上がり時間および立ち下がり時間を表す。

【0026】

図２は、微分波から台形波への変換処理について説明するための図である。図２の左側に示される微分波は、台形波変換フィルタ４６において、図２の右側に示されるように、立ち上がり時間および立ち下がり時間がいずれもＮであって、上底の時間がＭとなる台形波に変換されることとなる。

【0027】

台形波変換フィルタ４６において生成された出力波形は、ベースライン補正部４８およびゲイン／オフセット調整部５０によってベースラインおよびゲインが調整された後、ピーク検出器５２に入力される。

【0028】

ピーク検出器５２は、出力波形におけるピークを検出して各ピークの波高値（ピークトップ値）を取得する。ピーク検出器５２は、ピーク毎にピークトップ値に応じたＸ線エネルギＥの計数値をインクリメントして、ヒストグラムメモリ５４に格納する。

【0029】

メモリ３１は、プログラムデータを格納するプログラム格納領域３１Ａと、データを格納するデータ格納領域３１Ｂとを含む。Ｘ線分析装置１は、ＣＰＵ３０が、プログラム格納領域３１Ａ（または、Ｘ線分析装置１外の記憶装置）に格納されたプログラムを実行することにより、種々の処理を実施する。

【0030】

ＣＰＵ３０は、ヒストグラムメモリ５４に格納された計数値に基づいて、波高分布図（エネルギスペクトルヒストグラム）を生成する。波高分布図は横軸に蛍光Ｘ線エネルギＥを示し、縦軸に元素の含有量（強度）を示す。波高分布図では、試料Ｓ中に含まれる元素から放出される蛍光Ｘ線のエネルギＥに対応する位置に各元素固有のピークが現れる。ＣＰＵ３０は、このピークの出現位置およびそのＸ線強度値などに基づいて、含有元素の定性分析および定量分析を行なう。

【0031】

＜サムピーク＞
図３は、Ｘ線分析装置１がヒストグラムメモリ５４に格納された計数値に基づいて生成した波高分布図の一例を示す図である。図３の波高分布図は、試料Ｓとして、Ｎｉを含有するステンレス鋼（Ｎｉ含有ＳＵＳ）を対象としている。図３には、低エネルギ側の波高分布図Ｇ１１と、高エネルギ側の波高分布図Ｇ１２とが示される。各波高分布図において、横軸はエネルギを表し、縦軸はＸ線光子のカウント数を表す。また、本明細書では、特記する場合を除いて、波高分布図の横軸および縦軸は、図３の横軸および縦軸と同様である。

【0032】

波高分布図Ｇ１１には、いわゆるメインピークが示される。メインピークとは、各元素の特性Ｘ線に起因するピークである。波高分布図Ｇ１１の線Ｌ１１は、５つのピークを含むスペクトルである。５つのピークは、エネルギの低い順に、ＣｒのＫα線、ＣｒのＫβ線、ＦｅのＫα線、ＦｅのＫβ線、およびＮｉのＫα線に対応する。

【0033】

波高分布図Ｇ１２には、いわゆるサムピークが示される。サムピークとは、波高分布図において観察されるゴーストピークの一種である。短い間隔で２個のＸ線が検出器に入射した場合、検出器が当該２個のＸ線を分離計測することができず、１個のＸ線として計測する場合がある。その結果、２個のＸ線は、当該２個のＸ線のエネルギーを加算したエネルギーを持つピークとして観察される。このように観察されるピークが、サムピークである。

【0034】

波高分布図Ｇ１２の線Ｌ１２は、見かけ上８つのピークを含むスペクトルである。エネルギの最も低い場所に位置するピークは、ＣｒのＫα線に起因するサムピークである。２番目にエネルギの低い場所に位置するピークは、Ｃｒに起因するサムピークである。３番目にエネルギの低い場所に位置するピークは、Ｆｅに起因するサムピークである。４番目にエネルギの低い場所に位置するピークは、Ｆｅに起因する２つのサムピークが重なったものである。５番目にエネルギの低い場所に位置するピークは、ＦｅのＫα線に起因するサムピークである。そして、エネルギの高い側の３つのピーク（６～８番目にエネルギの低い場所に位置するピーク）のそれぞれは、Ｆｅに起因するサムピークである。

【0035】

Ｘ線分析装置１は、ヒストグラムメモリ５４に格納された計数値に基づいて、波高分布図を生成する。このように生成される波高分布図は、本明細書では「初期波高分布図」とも称される。初期波高分布図に含まれるスペクトルは「初期スペクトル」の一例である。

【0036】

Ｘ線分析装置１は、初期スペクトルからサムピークを除去することにより、出力用の波高分布図を生成する。このように生成される波高分布図に含まれるスペクトルは、本明細書では「最終スペクトル」とも称される。

【0037】

Ｘ線分析装置１は、図４等を参照して後述されるように、サムピークの除去に、各サムピークが起因する元素のメインピークの計数値を利用する。

【0038】

＜サムピークとして除去される計数値＞
図４は、メインピークの計数値を用いた、サムピークについての予測値の算出を説明するための図である。図４には、波高分布図Ｇ２１および波高分布図Ｇ２２が含まれる。波高分布図Ｇ２１は、ある試料について取得された初期スペクトルのうち、５つのメインピークのエネルギ領域に対応する。波高分布図Ｇ２２は、波高分布図Ｇ２１内のメインピークの計数値を利用して算出される予測値を模式的に示す。波高分布図Ｇ２２に示された予測値の算出について、より具体的に説明する。

【0039】

Ｘ線分析装置１は、メインピークＰ１１の中心位置の前後の所与のエネルギ範囲の計数値を利用して、メインピークＰ１１に対応する元素に起因するサムピークの計数値の予測値を算出する。ピークの中心位置の前後の所与のエネルギ範囲は、半値幅ＦＭＨＭＣｏｅｆとして、図１０を参照して後述される。

【0040】

図４には、メインピークＰ１１から予測される計数値が、枠Ｍ１１および枠Ｍ１２内に示される。枠Ｍ１１には、メインピークＰ１１の中心位置より低エネルギ側に位置する点Ｖ１１近傍の計数値から算出された予測値が示される。枠Ｍ１１内の予測値は、１０．７～１３．２ｋｅＶ辺りに亘って値を有する。枠Ｍ１２には、メインピークＰ１１の中心位置より高エネルギ側に位置する点Ｖ１２近傍の計数値から算出された予測値が示される。枠Ｍ１２内の予測値は、１０．７～１３．２ｋｅＶ辺りに亘って値を有する。

【0041】

Ｘ線分析装置１は、また、メインピークＰ２１の中心位置の前後の所与のエネルギ範囲の計数値を利用して、メインピークＰ２１に対応する元素に起因するサムピークの計数値の予測値を算出する。

【0042】

図４には、メインピークＰ２１に対応する予測値が、枠Ｍ２１～Ｍ２３内に示される。枠Ｍ２１には、メインピークＰ２１の中心位置より低エネルギ側に位置する点Ｖ２１近傍の計数値から算出された予測値が示される。枠Ｍ２１内の予測値は、１１．５～１２．９ｋｅＶ辺りに亘って値を有する。枠Ｍ２２には、メインピークＰ２１の中心位置より低エネルギ側であって点Ｖ２２より高エネルギ側に位置する点Ｖ２２近傍の計数値から算出された、予測値が示される。枠Ｍ２２内の予測値は、１１．５～１４．１ｋｅＶ辺りに亘って値を有する。枠Ｍ２３には、メインピークＰ２１の中心位置より高エネルギ側に位置する点Ｖ２３近傍の計数値から算出された予測値が示される。枠Ｍ２３内の予測値は、１１．５～１４．１ｋｅＶ辺りに亘って値を有する。

【0043】

図４を参照して説明されたように、Ｘ線分析装置１は、１以上のメインピークのそれぞれについて、当該メインピークに対応する元素に起因して発生することが予測されるサムピークの計数値が予測値が算出される。メインピークＰ１１について算出された予測値は、枠Ｍ１１，Ｍ１２に示されている。メインピークＰ２１について算出された予測値は、枠Ｍ２１～Ｍ２３に示されている。

【0044】

Ｘ線分析装置１は、試料に含まれる１以上の元素のそれぞれについて、上記の予測値を算出する。また、Ｘ線分析装置１は、１以上の元素のそれぞれについて算出された予測値を足し合わせることにより、初期スペクトルに含まれるすべてのサムピークの予測値を導出する。そして、Ｘ線分析装置１は、すべてのサムピークの予測値を初期スペクトルから差し引くことにより、最終スペクトルを生成する。

【0045】

＜予測値の算出方法＞
式（３）は、ある元素のｍ番目のサムピークについての予測値を算出するためにＸ線分析装置１が利用する式を表す。

【0046】

【数3】

【0047】

式（３）において、Ｉ_{（ｍ＋１）}は、ｍ番目のサムピークの計数値（予測値）を表す。ｃは計数率（ｃｐｓ）を表し、ｒはピーキングタイムとを表す。ｃとｒは、非特許文献１（Ryohei Tanaka， Koretaka Yuge， Jun Kawaia， Hussain Alawadhib、Artificial peaks in energy dispersive X-ray spectra: sum peaks, escape peaks, and diffraction peaks、X-RAY SPECTROMETRY、John Wiley & Sons, Ltd.、２０１７年、４６，ｐ５－ｐ１１）に記載されている。Ｉ_１は、メインピークの計数値（検出値）を表す。

【0048】

式（３）のＣｏｅｆＭｏｄｅは、次の式（４）で表される。

【0049】

【数4】

【0050】

ＣｏｅｆＡ，ＣｏｅｆＥ，Ｃｏｅｆは、いずれも予め定められた定数である。ｅは、予測値の算出の対象となる元素の特性Ｘ線のエネルギを表す。

【0051】

ＣｏｅｆＥは、Ｘ線分析装置１において基準元素の特性Ｘ線のエネルギとされてもよい。この場合、式（４）中の項「ＣｏｅｆＥ－ｅ」は、基準元素と予測値の算出の対象となる元素との、特性Ｘ線のエネルギの差を表す。

【0052】

たとえば、基準元素としてＦｅが採用された例を想定する。ＦｅのＫαの特性Ｘ線のエネルギは、６．３９８（約６．４０）ｋｅＶである。この例では、ＣｏｅｆＥの値は６．４０と設定される。

【0053】

ＣｕのＫαの特性Ｘ線のエネルギは、約８．０４ｋｅＶである。上記の例において、Ｃｕに起因するサムピークを算出するとき、ｅとして８．０４（ｋｅＶ）が利用されるため、ＣｏｅｆＭｏｄｅは次の式（５）に従って導出される。

【0054】

【数5】

【0055】

一方、上記の例において、Ｆｅに起因するサムピークを算出するとき、ｅとして６．４０（ｋｅＶ）が利用されるため、ＣｏｅｆＭｏｄｅは次の式（６）に従って導出される。すなわち、ＣｏｅｆＭｏｄｅは、Ｃｏｅｆそのものとして、シンプルに導出される。

【0056】

【数6】

【0057】

式（６）を参照して説明されたように、ＣｏｅｆＥとして所与の元素の特性Ｘ線のエネルギが採用されると、当該元素に起因するサムピークについての予測値の算出において計算がシンプルにされ得る。

【0058】

式（３）～（６）を参照して説明された予測値の算出において、ＣｏｅｆＡは、正の値とされ得る。この場合、ｅの値が大きくなると、ＣｏｅｆＭｏｄｅの値が小さくなる。ＣｏｅｆＭｏｄｅの値が小さくなると、式（３）に従って算出されるＩ_{（ｍ＋１）}の値も小さくなる。すなわち、式（３）に従って算出されるサムピークの計数値の予測値は、対象となる元素の特性Ｘ線のエネルギが高いほど低くなる係数（Ｃｏｅｆ）を有することになる。これにより、本実施形態におけるサムピーク除去のためのデータ処理方法では、サムピーク率におけるＸ線のエネルギ依存性が考慮され得る。

【0059】

＜オフセット値の設定＞
図５は、Ｆｅについての初期スペクトルの一例を示す図である。図５には、波高分布図Ｇ５１と波高分布図Ｇ５２とが示される。波高分布図Ｇ５１は、メインピークを含むエネルギ領域に対応する。波高分布図Ｇ５１に示された線Ｌ５１は、試料のスペクトルを表し、このスペクトルは２つのピークを含む。２つのうち１つのピークは、ＦｅのＫαのメインピークに相当する。波高分布図Ｇ５２は、サムピークを含むエネルギ領域に対応する。波高分布図Ｇ５２に示された線Ｌ５２は、試料のスペクトルを表し、このスペクトルは２つのサムピークを含む。

【0060】

図６は、検出結果とシミュレーション結果との相違の一例を示す図である。図６に示された波高分布図Ｇ６１において、線Ｌ６１は、シミュレーション結果として得られたスペクトルを表し、線Ｌ６２は、Ｘ線分析装置１において検出結果として得られたスペクトルを表す。図６において、線Ｌ６２の２つのピークは、いずれも線６１の２つのピークよりも高エネルギ側に位置している。すなわち、Ｘ線分析装置１において検出結果として得られるスペクトルは、実際のエネルギに対してズレを含む。このズレの原因として、たとえば、Ｘ線分析装置１においてデータが取得されるステップの幅（エネルギの幅）の粗さが想定される。

【0061】

図７は、サムピークを除去された後のスペクトルの一例を示す図である。図７の波高分布図Ｇ７１の線Ｌ７１は、Ｘ線分析装置１によってサムピークを除去されたスペクトルの一例である。

【0062】

線Ｌ７１は、円Ｃ７１，Ｃ７２に示されたように、隣接するエネルギ領域に対して大きく凹んだ領域を含む。このような領域が生じる要因の一例として、図６を参照して説明されたように、検出結果におけるエネルギが実際のエネルギに対してズレを含んでいることが想定される。すなわち、サムピークとして差し引かれる計数が対応するエネルギが実際のエネルギに対してズレを含むため、検出結果から、サムピークとして計数値を差し引かれるべきエネルギよりもズレた領域のエネルギに対して計数値が差し引かれることが、要因の一例であると想定される。

【0063】

そこで、Ｘ線分析装置１は、式（３）に従った予測値の算出において、利用する計測値のエネルギに対するオフセット値を適用してもよい。Ｘ線分析装置１は、較正として、このように利用されるオフセット値を設定してもよい。

【0064】

図８は、オフセット値の設定のためにＸ線分析装置１が実行する処理のフローチャートである。一実現例では、図８の処理は、ＣＰＵ３０が所与のプログラムを実行することによって実現される。

【0065】

図８を参照して、ステップＳＡ１にて、Ｘ線分析装置１は、シミュレーション結果を生成する。一実現例では、Ｘ線分析装置１は、シミュレーション結果として、専用のソフトウェアを利用して、基準試料に対して想定される蛍光Ｘ線スペクトルを生成する。

【0066】

ステップＳＡ２にて、Ｘ線分析装置１は、シミュレーション結果において所与の数のピークを選択する。所与の数を特定する情報は、データ格納領域３１Ｂに予め格納されていてもよい。選択されるピークは、シミュレーション結果において最大の計数値を有する１つのピークであってもよい。

【0067】

ステップＳＡ３にて、Ｘ線分析装置１は、選択されたピークのそれぞれについて、比較対象のエネルギ領域を特定する。比較対象のエネルギ領域は、ピークの半値幅であってもよい。

【0068】

ステップＳＡ４にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ３において特定されたエネルギ領域について、シミュレーション結果と検出結果との計数値の差分を算出する。検出結果は、たとえば、Ｘ線分析装置１において得られた上述の基準試料の初期スペクトルである。

【0069】

ステップＳＡ５にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ４において利用された検出結果を所与の値ずつ高エネルギ側にシフトさせたＮＡ個の比較用プロファイルを生成する。所与の値は、たとえば１ｅＶである。

【0070】

ステップＳＡ６にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ４において利用された検出結果を所与の値ずつ低エネルギ側にシフトさせたＮＡ個の比較用プロファイルを生成する。所与の値は、たとえば１ｅＶである。

【0071】

ステップＳＡ７にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ５において生成されたＮＡ個の比較用プロファイルおよびステップＳＡ６において生成されたＮＡ個の比較用プロファイルのそれぞれについて、ステップＳＡ３において特定されたエネルギ領域について、シミュレーション結果との計数値の差分を算出する。ＮＡとして「２０」が採用された場合、ステップＳＡ７では、４０個の差分が生成される。

【0072】

ステップＳＡ８にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ４において算出された差分およびステップＳ７において算出された差分のうち、最小値を特定する。

【0073】

ステップＳＡ９にて、Ｘ線分析装置１は、ステップＳＡ８において特定された最小値に対応するシフトの値（シフトされたエネルギの値）をオフセット値として特定し、特定されたオフセット値データ格納領域３１Ｂに格納する。一実現例では、オフセット値は、図１０を参照して後述される「ＰｏｓＯｆｆｓｅｔ」および「ＰｏｓＯｆｆｓｅｔＥｘ」として格納される。

【0074】

その後、Ｘ線分析装置１は、図８の処理を終了させる。

【0075】

Ｘ線分析装置１は、式（３）に従って、サムピーク用の計数値の予測値を算出する際に、オフセット値だけエネルギをシフトさせた初期スペクトルを利用してもよい。

【0076】

図９は、オフセット値の利用によるサムピーク除去後のスペクトルの変化の一例を示す図である。

【0077】

図９には、波高分布図Ｇ９１および波高分布図Ｇ９２が示される。波高分布図Ｇ９１における線Ｌ９１は、初期スペクトルに対して、オフセット値を利用することなく、式（３）を利用したサムピーク除去がなされたスペクトルを表す。波高分布図Ｇ９２における線Ｌ９２は、初期スペクトルに対して、オフセット値を利用して、式（３）を利用したサムピーク除去がなされたスペクトルを表す。オフセット値の利用とは、上述のように、初期スペクトルが、オフセット値だけシフトされた後で、式（３）のサムピーク用の計数値の算出に利用されることを意味する。

【0078】

線Ｌ９１では、円Ｃ９１で示された場所は計数値が差し引かれすぎており、円Ｃ９２で示された場所は計数値の引き残りが発生している。一方、線Ｌ９２では、円Ｃ９１および円Ｃ９２の双方に対応するエネルギ領域で適切に計数値が差し引かれている。すなわち、オフセット値を利用することにより、サムピーク除去がより適切に実現され得る。

【0079】

＜設定データ＞
図１０は、図１１を参照して後述するデータ処理に利用される設定データの一例を示す図である。

【0080】

図１０において、「Ｅｎａｂｌｅ」は、サムピークの除去を実施するか否かを規定する。値が「１」であれば、初期スペクトルに対してサムピークの除去が実施され、値が「０」であれば、初期スペクトルに対してサムピークの除去が実施されない。

【0081】

「ＣｏｅｆＭｏｄｅ」は、ＣｏｅｆＭｏｄｅの算出方法を規定する。値が「２」であるとき、ＣｏｅｆＭｏｄｅは上記式（４）に従って算出される。

【0082】

図１０の設定データは、式（４）で利用される「Ｃｏｅｆ」「ＣｏｅｆＡ」および「ＣｏｅｆＥ」、ならびに、サムピークの予測値において半値幅として利用される「ＦＭＨＭＣｏｅｆ」の設定値を含む。

【0083】

「ＴｏｐＮｕｍ」は、サムピークの生成元として利用されるメインピークの数を規定する。

【0084】

「ＣｈｅｃｋＮｕｍ」は、サムピークが生成される対象ピークの数を規定する。対象ピークの数は、上述されたサムピークの予測値に含まれるピークの数を意味する。

【0085】

「ＭｉｎＴｏｐＬｅｖｅｌ」は、メインピークとして、サムピークの生成に利用されるピークの最大の計数値のしきい値を規定する。すなわち、「ＭｉｎＴｏｐＬｅｖｅｌ」より大きい値を有するピークは、サムピークの生成には利用されない。これにより、初期スペクトルにおいて検出エラーによって発生したピークがサムピークの生成に利用されることが回避され得る。

【0086】

「ＭｉｎＣｈｅｃｋＬｅｖｅｌ」は、対象ピークのしきい値（全計数値の和に占めるサムピークの計数値の比率）を規定する。

【0087】

「ＥｎｅｒｇｙＬ」および「ＥｎｅｒｇｙＨ」のそれぞれは、メインピークとして、サムピークの生成に利用されるピークのエネルギの範囲（下限および上限）を規定する。

【0088】

「ＲｅｃａｌｃＢＧ」は、初期スペクトルの生成においてバックグラウンドを再計算するか否かを規定する。

【0089】

「ＢＧＲｅｐｔ」は、初期スペクトルの生成におけるバックグラウンドの再計算を繰り返す回数を規定する。

【0090】

「ＢＧＰｏｉｎｔ」は、初期スペクトルの生成におけるバックグラウンドの再計算時に利用されるエネルギの点数を規定する。

【0091】

「ＢＧＭｏｄｅ」は、初期スペクトルの生成におけるバックグラウンドの自動計算の態様を規定する。値が「１」であるとき、バックグラウンドの値が所与の値を下回らない態様が採用される。値が「０」であるとき、通常の態様、すなわち、検出された値をそのまま利用する態様が採用される。

【0092】

「Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅ」は、サムピーク出現位置のオフセットを有効化するか、すなわち、サムピークの予測値の算出において、上述のオフセット値を利用して初期スペクトルをシフトさせるか否かを規定する。

【0093】

「ＰｏｓＯｆｆｓｅｔ」および「ＰｏｓＯｆｆｓｅｔＥｘ」のそれぞれは、上述のオフセット値の小数部分と整数部分とを規定する。

【0094】

＜処理の流れ＞
図１１は、Ｘ線分析装置１において、試料の検出結果を利用して波高分布図を出力するために実行される処理のフローチャートである。一実現例では、図１１の処理は、ＣＰＵ３０が所与のプログラムを実行することによって実施される。

【0095】

ステップＳ１０にて、Ｘ線分析装置１は、ヒストグラムメモリ５４から計数値を読み出し、また、データ格納領域３１Ｂから各種の設定を読み出す。設定は、図１０を参照して説明された設定データを含む。

【0096】

ステップＳ１２にて、Ｘ線分析装置１は、初期波高分布図を生成する。

【0097】

ステップＳ１４にて、Ｘ線分析装置１は、初期波高分布図に対してサムピークを除去するようにＸ線分析装置１が設定されているか否かを判断する。一実現例では、図１０の設定データにおける「Ｅｎａｂｌｅ」の値が「１」であるか否かが判断される。Ｘ線分析装置１は、Ｘ線分析装置１がサムピークを除去するように設定されていると判断すると（ステップＳ１４にてＹＥＳ）、ステップＳ１６へ制御を進め、そうでなければ（ステップＳ１４にてＮＯ）、ステップＳ２４へ制御を進める。

【0098】

ステップＳ１６にて、Ｘ線分析装置１は、変数Ｎの値を１にセットする。変数Ｎは、サムピークの予測値の算出に利用されるメインピークの数を表す。

【0099】

ステップＳ１８にて、Ｘ線分析装置１は、Ｎ個目のメインピークについて、サムピーク除去用のデータを生成する。Ｎ個目のメインピークについて生成されるサムピーク除去用のデータの一例は、図４のメインピークＰ１１について生成される枠Ｍ１１および枠Ｍ１２内のデータである。サムピーク除去用のデータの他の例は、図４のメインピークＰ２１について生成される枠Ｍ２１～Ｍ２３内のデータである。各メインピークについて生成されたサムピーク除去用のデータは、サムピークの除去における「予測値」の一例を構成する。

【0100】

サムピーク除去用のデータの生成において、Ｘ線分析装置１は、初期スペクトルを、オフセット値だけシフトさせる場合がある。より具体的には、Ｘ線分析装置１は、図１０に示された設定データの中の「Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅ」の値がオフセットを有効化するものである場合には、初期スペクトルをオフセット値だけシフトさせた後、サムピーク除去用のデータを生成する。Ｘ線分析装置１は、図１０に示された設定データの中の「Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅ」の値がオフセットを有効化するものではない場合、初期スペクトルをシフトさせることなく、サムピーク除去用のデータを生成する。

【0101】

ステップＳ２０にて、Ｘ線分析装置１は、変数Ｎの値が予め定められた値Ｍに到達したか否かを判断する。値Ｍは、サムピークの除去用のデータの生成に利用されるメインピークの数であり、図１０の「ＴｏｐＮｕｍ」としてデータ格納領域３１Ｂに格納されている。Ｘ線分析装置１は、変数Ｎの値がＭに到達したと判断すると（ステップＳ２０にてＹＥＳ）、ステップＳ２２へ制御を進め、そうでなければ（ステップＳ２０にてＮＯ）、ステップＳ２６へ制御を進める。

【0102】

ステップＳ２６にて、Ｘ線分析装置１は、変数Ｎの値を１加算更新して、ステップＳ１８へ制御を戻す。

【0103】

ステップＳ２２にて、Ｘ線分析装置１は、最終波高分布図を生成する。より具体的には、Ｘ線分析装置１は、初期波高分布図に含まれる初期スペクトルから、ステップＳ１８において作成されたＭ個のピーク除去用のデータのそれぞれに含まれる計数値をすべて削除して最終スペクトルを生成する。そして、Ｘ線分析装置１は、最終スペクトルを縦軸および横軸と組み合わせることにより、最終波高分布図を生成する。

【0104】

たとえば、Ｘ線分析装置１が、ピーク除去用データとして、図４のメインピークＰ１１からのピーク除去用のデータ（枠Ｍ１１，Ｍ１２内に示されたデータ）、および、図４のメインピークＰ２１からのピーク除去用のデータ（枠Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ２３内に示されたデータ）を生成した場合を想定する。この場合、Ｘ線分析装置１は、初期スペクトルの各エネルギの計数値から、メインピークＰ１１からのピーク除去用のデータの各エネルギの計数値、および、メインピークＰ１１からのピーク除去用のデータの各エネルギの計数値を差し引くことにより、最終スペクトルを生成する。

【0105】

ステップＳ２４にて、Ｘ線分析装置１は、波高分布図を出力する。その後、Ｘ線分析装置１は図１１の処理を終了させる。Ｘ線分析装置１がサムピークを除去するように設定されている場合（ステップＳ１４にてＹＥＳ）、ステップＳ２４において出力される波高分布図は、ステップＳ２２において生成される最終波高分布図である。Ｘ線分析装置１がサムピークを除去しないように設定されている場合（ステップＳ１４にてＮＯ）、ステップＳ２４において出力される波高分布図は、初期波高分布図である。

【0106】

以上説明された実施形態では、サムピークを構成する計数値の予測値として、図４のメインピークＰ１１からのピーク除去用のデータ（枠Ｍ１１，Ｍ１２内に示されたデータ）、および、図４のメインピークＰ２１からのピーク除去用のデータ（枠Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ２３内に示されたデータ）が例示された。予測値は、式（３）に基づいて算出される。式（３）のＣｏｅｆＭｏｄｅは、式（４）で表される。式（４）は、ｅとして、予測値の算出の対象となる元素の特性Ｘ線のエネルギを含む。すなわち、本実施形態では、予測値には、サムピークが起因する元素の特性Ｘ線のエネルギが反映される。これにより、予測値には、サムピークが発生する割合におけるＸ線のエネルギ依存性が反映される。

【0107】

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0108】

（第１項） 一態様にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、試料のＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器の出力を処理することにより、前記試料の初期スペクトルを生成するデータ処理ユニットと、前記初期スペクトルから１以上のサムピークを除去するための除去処理を実行するプロセッサと、を備え、前記除去処理は、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、前記初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出することと、前記初期スペクトルの計数値から、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された前記予測値を差し引くことと、を含んでいてもよい。

【0109】

第１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、分析結果においてサムピークが適切に除去される。

【0110】

（第２項） 第１項に係る蛍光Ｘ線分析装置において、前記予測値は、用いられる特性Ｘ線のエネルギの前記値が高くなると小さくなってもよい。

【0111】

第２項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、サムピークの出現する割合に、元となる元素の特性Ｘ線のエネルギ依存性が反映される。

【0112】

（第３項） 第２項に係る蛍光Ｘ線分析装置において、前記予測値を算出することは、前記初期スペクトルにおける計数値、第１係数、および第２係数の積を算出することを含み、前記第２係数は、所与の定数から特性Ｘ線のエネルギの前記値を差し引くことによって得られる項を含んでいてもよい。

【0113】

第３項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、サムピークの出現する割合に、元となる元素の特性Ｘ線のエネルギ依存性が、直接的に反映される。

【0114】

（第４項） 第３項に係る蛍光Ｘ線分析装置において、前記所与の定数は、所与の元素の特性Ｘ線のエネルギの値であってもよい。

【0115】

第４項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、所与の元素についての予測値の算出が容易になる。

【0116】

（第５項） 第１項～第４項のいずれか１項に係る蛍光Ｘ線分析装置において、前記プロセッサは、前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとを用いて、エネルギに関するオフセット値を特定し、前記予測値の算出に、前記オフセット値だけシフトされた前記初期スペクトルが利用してもよい。

【0117】

第５項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、初期スペクトルにおいてエネルギのシフトが発生している場合であっても、予測値の算出において、当該シフトの影響が低減される。

【0118】

（第６項） 第５項に係る蛍光Ｘ線分析装置において、前記オフセット値は、前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとの差分に基づいて算出されてもよい。

【0119】

第６項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、オフセット値が容易にかつ適切に算出される。

【0120】

（第７項） 一態様にかかるデータ処理方法は、Ｘ線検出器の出力を処理することによって得られた、試料の初期スペクトルを処理する方法であって、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて、前記初期スペクトルにおける計数値と特性Ｘ線のエネルギの値とを用いて、サムピークを形成する計数値の予測値を算出するステップと、前記初期スペクトルの計数値から、前記試料を構成する１以上の元素のそれぞれについて算出された前記予測値を差し引くステップと、を備えていてもよい。

【0121】

第７項に記載のデータ処理方法によれば、蛍光Ｘ線分析装置の分析結果においてサムピークが適切に除去される。

【0122】

（第８項） 第７項に係るデータ処理方法において、前記予測値は、用いられる特性Ｘ線のエネルギの前記値が高くなると小さくなってもよい。

【0123】

第８項に記載のデータ処理方法によれば、サムピークの出現する割合に、元となる元素の特性Ｘ線のエネルギ依存性が反映される。

【0124】

（第９項） 第８項に係るデータ処理方法において、前記予測値を算出するステップは、前記初期スペクトルにおける計数値、第１係数、および第２係数の積を算出することを含み、前記第２係数は、所与の定数から特性Ｘ線のエネルギの前記値を差し引くことによって得られる項を含んでいてもよい。

【0125】

第９項に記載のデータ処理方法によれば、サムピークの出現する割合に、元となる元素の特性Ｘ線のエネルギ依存性が、直接的に反映される。

【0126】

（第１０項） 第９項に係るデータ処理方法において、前記所与の定数は、所与の元素の特性Ｘ線のエネルギの値であってもよい。

【0127】

第１０項に記載のデータ処理方法によれば、所与の元素についての予測値の算出が容易になる。

【0128】

（第１１項） 第７項～第１０項のいずれか１項に係るデータ処理方法は、前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとを用いて、エネルギに関するオフセット値を特定するステップをさらに備え、前記予測値の算出には、前記オフセット値だけシフトされた前記初期スペクトルが利用されてもよい。

【0129】

第１１項に記載のデータ処理方法によれば、初期スペクトルにおいてエネルギのシフトが発生している場合であっても、予測値の算出において、当該シフトの影響が低減される。

【0130】

（第１２項） 第１１項に係るデータ処理方法において、前記オフセット値を求めることは、前記初期スペクトルと前記初期スペクトルに対応するシミュレーションデータとの差分を算出することを含んでいてもよい。

【0131】

第１２項に記載のデータ処理方法によれば、オフセット値が容易にかつ適切に算出される。

【0132】

（第１３項） 一態様にかかるプログラムは、コンピュータによって実行されることにより、前記コンピュータに、第７項～第１２項のいずれか１項に係るデータ処理方法を実施させてもよい。

【0133】

第１３項に記載のプログラムによれば、蛍光Ｘ線分析装置の分析結果においてサムピークが適切に除去される。

【0134】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態中の各技術は、単独でも、また、必要に応じて実施の形態中の他の技術と可能な限り組み合わされても、実施され得ることが意図される。

【符号の説明】

【0135】

１ Ｘ線分析装置、１０ Ｘ線管球、３０ ＣＰＵ、４０ 信号処理装置、Ｓ 試料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】