特許 7144475 分析方法および分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-20

(45)【発行日】2022-09-29

(54)【発明の名称】分析方法および分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2252 20180101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

G01N23/2252

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020060716

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021162310

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2021-01-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】村野 孝訓

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３２９４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１４９８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３５６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３１２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１４０５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６８６８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－２３／２２７６

Ｇ２１Ｋ １／００－１／１６

Ｇ０１Ｔ １／００－１／４０

Ｇ０１Ｔ ７／００－７／１２

Ａ６１Ｂ ６／００－６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料で発生したＸ線を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光されたＸ線を検出するイメージセンサと、
前記分光素子に入射するＸ線の入射角を制御する入射角制御機構と、
を含み、
前記イメージセンサがエネルギー分散方向に並んだ複数の検出領域を有する分析装置における分析方法であって、
取得するＸ線のエネルギーを指定する工程と、
指定されたエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を算出し、算出された前記分光素子に入射するＸ線の入射角に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を調整することによって、前記分光素子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域に合わせる工程と、
を含む、分析方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記分析装置は、前記試料を移動させる移動機構を有する試料ステージを含み、
前記入射角の調整は、前記試料ステージで前記試料を移動させることによって行われる、分析方法。

【請求項3】

請求項１において、
前記分光素子を移動させる移動機構を含み、
前記入射角の調整は、前記移動機構で前記分光素子を移動させることによって行われる、分析方法。

【請求項4】

請求項１において、
前記分光素子を回転させる回転機構を含み、
前記入射角の調整は、前記回転機構で前記分光素子を回転させることによって行われる
、分析方法。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記試料と前記分光素子の位置関係、および前記分光素子と複数の前記検出領域の位置関係に基づいて、各前記検出領域で検出されるＸ線のエネルギーを求める工程を含む、分析方法。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
取得するＸ線のエネルギーを指定する工程では、前記分光素子で分光可能なエネルギー範囲のうちから、取得するＸ線のエネルギーを指定し、
前記分光素子に入射するＸ線の入射角を、前記分光素子で分光可能なエネルギー範囲のうちから指定されたエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて算出する、分析方法。

【請求項7】

試料で発生したＸ線を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光されたＸ線を検出するイメージセンサと、
前記分光素子に入射するＸ線の入射角を制御する入射角制御機構と、
前記入射角制御機構を制御する制御部と、
を含み、
前記イメージセンサは、エネルギー分散方向に並んだ複数の検出領域を有し、
前記制御部は、指定されたＸ線のエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を算出し、算出された前記分光素子に入射するＸ線の入射角に基づいて前記入射角制御機構を制御することによって、前記分光素子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域に合わせる、分析装置。

【請求項8】

請求項７において、
前記入射角制御機構は、前記試料を移動させる移動機構を有する試料ステージである、分析装置。

【請求項9】

請求項７において、
前記入射角制御機構は、前記分光素子を移動させる移動機構である、分析装置。

【請求項10】

請求項７において、
前記入射角制御機構は、前記分光素子を回転させる回転機構である、分析装置。

【請求項11】

請求項７ないし１０のいずれか１項において、
前記制御部は、前記分光素子で分光可能なエネルギー範囲のうちから指定されたエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を算出する、分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分析方法および分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子線やＸ線を試料に照射し、試料から発生するＸ線を検出して試料の元素分析を行う手法が知られている。

【0003】

このような手法を用いた分析装置として、電子線を試料に照射し、試料から発生した軟Ｘ線をミラーで集光して回折格子で分光し、分光された軟Ｘ線をＸ線用のＣＣＤイメージセンサで検出して、スペクトルを取得する軟Ｘ線分光装置が知られている。軟Ｘ線は、０．０１ｋｅＶ～５ｋｅＶ程度の極めて低エネルギーのＸ線である。

【0004】

軟Ｘ線分光装置において、回折格子はＸ線を高い分解能で分光できる。回折格子が持つ分解能を維持してＸ線をイメージセンサで検出するためには、回折格子の結像面をＣＣＤイメージセンサの検出面に一致させる必要がある。そのため、例えば、特許文献１に開示された分光装置では、回折格子として不等間隔回折格子を用いることによって、回折格子の結像面をイメージセンサの検出面に合わせた平面としている。これにより、回折格子が持つ分解能を維持できるエネルギー範囲を広げることができ、広いエネルギー範囲で高い分解能のスペクトルを得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－３５６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、不等間隔回折格子を用いた場合でも、全てのエネルギー範囲で回折格子の結像面をイメージセンサの検出面に一致させることは困難である。そのため、不等間隔回折格子を用いた場合でも、所望のエネルギーにおいて、回折格子本来の高い分解能のスペクトルが得られない場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る分析方法の一態様は、
試料で発生したＸ線を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光されたＸ線を検出するイメージセンサと、
前記分光素子に入射するＸ線の入射角を制御する入射角制御機構と、
を含み、
前記イメージセンサがエネルギー分散方向に並んだ複数の検出領域を有する分析装置における分析方法であって、
取得するＸ線のエネルギーを指定する工程と、
指定されたエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を算出し、算出された前記分光素子に入射するＸ線の入射角に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を調整することによって、前記分光素子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域に合わせる工程と、
を含む。

【0008】

このような分析方法では、指定されたエネルギーに基づいてＸ線の入射角を調整することによって、回折格子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域に合わせるため、目的のエネルギーにおいて高分解能のＸ線スペクトルを得ることができる。

【0009】

本発明に係る分析装置の一態様は、
試料で発生したＸ線を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光されたＸ線を検出するイメージセンサと、
前記分光素子に入射するＸ線の入射角を制御する入射角制御機構と、
前記入射角制御機構を制御する制御部と、
を含み、
前記イメージセンサは、エネルギー分散方向に並んだ複数の検出領域を有し、
前記制御部は、指定されたＸ線のエネルギーと、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域と前記分光素子の結像面との間の距離と、に基づいて前記分光素子に入射するＸ線の入射角を算出し、算出された前記分光素子に入射するＸ線の入射角に基づいて前記入射角制御機構を制御することによって、前記分光素子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する前記検出領域に合わせる。

【0010】

このような分析装置では、制御部が、指定されたエネルギーに基づいて入射角制御機構を制御することによって、回折格子の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域に合わせるため、目的のエネルギーにおいて高分解能のＸ線スペクトルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る分析装置の構成を示す図。

【図2】イメージセンサの検出面を模式的に示す平面図。

【図3】回折格子の結像面を示す図。

【図4】Ｘ線の入射角と回折格子の結像面の関係を示す図。

【図5】イメージセンサの検出面に回折格子の結像面を合わせる手法を説明するための図。

【図6】試料と回折格子の位置関係を説明するための図。

【図7】入射角を算出する手法を説明するための図。

【図8】第１実施形態に係る分析装置の動作の一例を示すフローチャート。

【図9】標準試料を測定して取得されたスペクトルを模式的に示す図。

【図10】図９に示すスペクトルの横軸を検出領域の位置からＸ線のエネルギーに変換したグラフ。

【図11】第１変形例に係る分析装置の動作の一例を示すフローチャート。

【図12】Ｘ線の入射角と回折格子の結像面の関係を示す図。

【図13】イメージセンサの検出面を模式的に示す平面図。

【図14】参考例に係る分析装置のイメージセンサの検出面を模式的に示す平面図。

【図15】参考例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法を説明するための図。

【図16】第４変形例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法を説明するための図。

【図17】行スペクトルのエネルギー軸を補正する処理を説明するための図。

【図18】第２実施形態に係る分析装置の構成を示す図。

【図19】回折格子移動機構の動作を説明するための図。

【図20】第２実施形態の第１変形例に係る分析装置の構成を示す図。

【図21】回折格子移動機構の動作の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0013】

１． 第１実施形態
１．１． 分析装置
まず、第１実施形態に係る分析装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る分析装置１００の構成を示す図である。

【0014】

分析装置１００は、図１に示すように、電子光学系１０と、試料ステージ１２と、Ｘ線集光ミラー２０と、回折格子３０（分光素子の一例）と、イメージセンサ４０と、制御部５０と、操作部６０と、表示部６２と、記憶部６４と、を含む。分析装置１００は、試料Ｓに電子線が照射されることによって試料Ｓで発生する軟Ｘ線（以下、単に「Ｘ線」ともいう）を分光し、分光された軟Ｘ線を検出して軟Ｘ線スペクトル（以下、単に「Ｘ線スペクトル」ともいう）を取得する軟Ｘ線分光装置である。

【0015】

電子光学系１０は、試料Ｓに電子線を照射する。電子光学系１０は、例えば、電子銃と、電子銃から放出された電子線を集束して試料Ｓに照射する照射レンズと、電子線を偏向させる偏向器と、を有している。電子光学系１０によって、試料Ｓの所望の位置に電子線を照射できる。

【0016】

試料ステージ１２は、試料Ｓを支持している。試料ステージ１２は、試料Ｓを、試料Ｓの高さ方向、すなわち、図示のｚ方向に移動させる移動機構を有している。ｚ方向は、図示の例では、電子光学系１０の光軸に沿った方向である。

【0017】

分析装置１００では、試料Ｓの上方に静電偏向板１４が配置されている。試料Ｓに電子線が照射されることにより、試料Ｓからは特性軟Ｘ線が発生する。さらに、試料ＳからはＸ線の他にも、反射電子や二次電子などが発生する。静電偏向板１４を配置することで、反射電子や二次電子などを除去することができる。また、静電偏向板１４に印加される電位は可変であり、電子線の加速電圧に応じて電位を与えることで、バックグラウンドを低減できる。

【0018】

Ｘ線集光ミラー２０は、試料Ｓから放出されるＸ線を集光させて回折格子３０に導く。Ｘ線集光ミラー２０でＸ線を集光させることにより、回折格子３０に入射するＸ線の強度を増加させることができる。これにより、測定時間の短縮や、スペクトルのＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

【0019】

回折格子３０は、試料Ｓで発生したＸ線を分光する。回折格子３０にＸ線を特定の角度で入射させると、波長（エネルギー）ごとに分光されたＸ線（回折Ｘ線）を得ることができる。回折格子３０は、例えば、収差補正のために不等間隔の溝が形成された不等間隔回折格子である。回折格子３０は、Ｘ線を大きな入射角で入射させたときに、回折Ｘ線の焦点をローランド円上ではなく、イメージセンサ４０の検出面４３上に形成する。

【0020】

イメージセンサ４０は、回折格子３０で分光されたＸ線（回折Ｘ線）を検出する検出器である。イメージセンサ４０は、軟Ｘ線に対する感度の高い撮像素子である。イメージセンサ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサ等である。イメージセンサ４０は、例えば、背面照射型のＣＣＤイメージセンサである。

【0021】

操作部６０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を制御部５０に出力する。操作部６０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどのハードウェアにより実現することができる。

【0022】

表示部６２は、制御部５０によって生成された画像を表示する。表示部６２の機能は、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＣＲＴ（cathode ray tube）、操作部６０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

【0023】

記憶部６４は、制御部５０としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部６４は、制御部５０のワーク領域としても機能する。記憶部６４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。

【0024】

制御部５０（コンピュータ）の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、ＤＳＰ（digital signal processor）等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。制御部５０は、分析装置１００を構成する各部を制御する処理や、各種計算処理を行う。

【0025】

制御部５０は、エネルギーの指定を受け付ける処理と、指定されたエネルギーに基づいて回折格子３０に入射するＸ線の入射角を調整することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出するイメージセンサ４０の検出領域に合わせる処理と、を行う。制御部５０の処理の詳細については後述する。

【0026】

図２は、イメージセンサ４０の検出面４３を模式的に示す平面図である。

【0027】

イメージセンサ４０は、図２に示すように、エネルギー分散方向Ａに並んだ複数の検出領域２を有している。複数の検出領域２は、検出面４３を構成している。各検出領域２は、独立してＸ線を検出できる。そのため、イメージセンサ４０では、回折格子３０で分光されて、互いに異なるエネルギー（波長）を持つＸ線を、独立して検出することができる。検出領域２は、例えば、イメージセンサ４０の１つの画素に相当する。なお、検出領域２は、イメージセンサ４０の互いに隣り合う複数の画素で構成されていてもよい。

【0028】

図示の例では、イメージセンサ４０では、Ｘ線の発散方向Ｂにも、複数の検出領域２が並んでいる。発散方向Ｂは、エネルギー分散方向Ａと直交する。発散方向Ｂに並んだ複数の検出領域２では、互いに同じエネルギー（波長）を持つＸ線を検出することができる。

【0029】

分析装置１００では、電子光学系１０によって試料Ｓに電子線が照射されると、試料ＳからＸ線が発生する。試料Ｓから発生したＸ線は、Ｘ線集光ミラー２０で集光され、回折格子３０に入射する。回折格子３０に入射したＸ線は、波長（エネルギー）に応じた出射角で出射されて、イメージセンサ４０の検出面４３に入射する。検出面４３に入射したＸ線は、エネルギー分散方向Ａに並んだ複数の検出領域２で検出される。イメージセンサ４０の出力信号から、各検出領域２で検出されたＸ線の強度の情報を得ることができる。制御部５０では、この各検出領域２で検出されたＸ線の強度の情報に基づいてＸ線スペクトルを生成する。

【0030】

１．２． 分析方法
次に、分析装置１００における分析方法について説明する。分析装置１００における分析方法は、取得するＸ線のエネルギーを指定する工程と、指定されたエネルギーに基づいて回折格子３０に入射するＸ線の入射角を調整することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２に合わせる工程と、を含む。

【0031】

１．２．１． 回折格子の結像面とイメージセンサの検出面の位置関係
図３は、回折格子３０の結像面を示す図である。図３には、回折格子３０の結像面と、イメージセンサ４０の検出面４３を示している。

【0032】

図３に示す結像面Ｆ_０は、回折格子３０が理想的に配置されている基準配置における結像面を示している。結像面Ｆ_－０．２は、回折格子３０を基準配置からＸ線の入射角を－
０．２°ずらした場合の結像面を示している。結像面Ｆ_＋０．５は、回折格子３０を基準配置からＸ線の入射角を＋０．５°ずらした場合の結像面を示している。検出面Ｆ_ＣＣＤは、イメージセンサ４０の検出面４３を示している。

【0033】

なお、図３に示すＹ軸は、図２のエネルギー分散方向Ａに平行な軸である。Ｘ軸は、Ｙ軸に直交する軸であり、回折格子３０とイメージセンサ４０との間の距離を示す軸である。後述する図５に示す例では、Ｘ軸は、回折格子３０の回折面３１に平行であり、Ｙ軸は、イメージセンサ４０の検出面４３に平行である。

【0034】

図３に示すグラフにおいて、検出面Ｆ_ＣＣＤと結像面が重なっている箇所は、検出面Ｆ_ＣＣＤと結像面が一致していることを意味する。そのため、検出面Ｆ_ＣＣＤと結像面が重なっている箇所では、回折格子３０が持つ高いエネルギー分解能を維持した状態でＸ線スペクトルを取得できる。結像面が検出面Ｆ_ＣＣＤからずれると（デフォーカス）、Ｘ線スペクトルの分解能が低下する。

【0035】

図３に示すように、回折格子３０が基準配置されている場合、イメージセンサ４０の下側では、結像面Ｆ_０と検出面Ｆ_ＣＣＤが一致しているが、イメージセンサ４０の上側では、結像面Ｆ_０は検出面Ｆ_ＣＣＤからずれている。ここで、イメージセンサ４０の上側の検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーは、イメージセンサ４０の下側の検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーに比べて、低い。そのため、回折格子３０が基準配置されている場合、スペクトルの低エネルギー側では、高いエネルギー分解能が得られない。

【0036】

図４は、Ｘ線の入射角と回折格子３０の結像面の関係を示す図である。図４には、結像面Ｆ_０、結像面Ｆ_－０．２、結像面Ｆ_＋０．５、および検出面Ｆ_ＣＣＤを示している。さらに、図４には、２７７ｅＶのＸ線、１３９ｅＶのＸ線、９２ｅＶのＸ線、６９ｅＶのＸ線、５５．４ｅＶのＸ線について、Ｘ線の入射角を変化させたときにＸ線が結像する位置をそれぞれプロットしている。

【0037】

図４に示すように、回折格子３０に対するＸ線の入射角を変化させることで、結像面の位置が移動する。そのため、Ｘ線の入射角を調整することで、所望のエネルギーのＸ線を検出する検出領域２に回折格子３０の結像面を一致させることができる。

【0038】

図５は、イメージセンサ４０の検出面４３に回折格子３０の結像面を合わせる手法を説明するための図である。

【0039】

図５に示すように、試料Ｓをｚ方向に移動させることで、回折格子３０に対するＸ線の入射角αが変化する。分析装置１００では、試料ステージ１２が試料Ｓをｚ方向に移動させる移動機構（以下、「ｚ移動機構」ともいう）を有している。そのため、試料ステージ１２を用いて試料Ｓをｚ方向に移動させることによって、Ｘ線の入射角αを調整できる。したがって、分析装置１００では、回折格子３０の結像面を、所望のエネルギーを検出する検出領域２に一致させることができる。なお、このとき、回折格子３０の位置や角度は、固定する。例えば、回折格子３０は、基準配置とする。

【0040】

このように、分析装置１００では、試料ステージ１２がＸ線の入射角αを制御する入射角制御機構として機能する。

【0041】

１．２．２． 移動量Δｚの算出
分析装置１００における分析方法では、上述したように、指定されたエネルギーに基づいて試料ステージ１２を動作させることによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２に合わせる。以下、試料ステージ１２で試料Ｓを
移動させるときの試料Ｓの移動量Δｚの算出方法について説明する。

【0042】

図６は、試料Ｓと回折格子３０の位置関係を説明するための図である。

【0043】

試料Ｓが初期位置（ｚ＝Ｏ）に位置している場合の、Ｘ線の入射角をα_Ｏとし、入射長（Ｘ線の発生源と回折格子３０におけるＸ線の入射位置との間の距離）をｒとし、Ｘ線の取り出し角をφとする。このとき、試料Ｓを初期位置（ｚ＝Ｏ）からｚ方向に移動量Δｚだけ移動させて試料Ｓが目的位置ｚ＝Ｐに位置している場合の、Ｘ線の取り出し角φ´は、次式で表される。

【0044】

【数1】

【0045】

また、試料Ｓが目的位置ｚ＝Ｐに位置している場合の、回折格子３０に対するＸ線の入射角α´は、次式で表される。

【0046】

【数2】

【0047】

ただし、ここでは、試料Ｓに入射する電子線の入射方向と回折格子３０の回折面３１とがなす角度を４７°としている。

【0048】

さらに、試料Ｓが初期位置（ｚ＝Ｏ）に位置している場合の、回折格子３０の結像位置は、以下の近軸像点（極座標（ｒ´、β´））により展開される。

【0049】

【数3】

【0050】

ただし、σ、Ｒ、ｎ_２は、回折格子３０のパラメーターであり、定数である。また、λは、Ｘ線の波長である。また、ｍは回折次数である。

【0051】

Ｘ線のエネルギーＥと、Ｘ線の波長λは、次式の関係を有するため、波長λは、Ｘ線のエネルギーＥに変換可能である。

【0052】

λ≒１２４０／Ｅ

【0053】

ここで、Ｘ線の入射角αが既知であれば、上記式（３）および上記式（４）により、回折格子３０の結像面の位置を算出できる。また、目的のエネルギー（波長）が指定されれば、目的のエネルギーを検出する検出領域２ａと結像面（ｒ´、β´）との間の距離を求めることができ、さらに、結像面と検出領域２ａとが一致するときの入射角α´を算出できる。この入射角α´がわかれば、上記式（２）および上記式（１）を用いて、移動量Δｚを算出できる。

【0054】

つまり、上記式（１）、（２）、（３）、（４）を用いることによって、回折格子３０
の結像面を、目的のエネルギー（波長）のＸ線を検出する検出領域２ａに一致させるための試料Ｓの移動量Δｚを算出できる。

【0055】

上記では、初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射角α_Ｏが既知であるとして説明したが、入射角α_Ｏは、例えば、以下に説明する式（５）を用いて求めることができる。

【0056】

図７は、入射角αを算出する手法を説明するための図である。

【0057】

回折格子３０に対するＸ線の入射角αは、次式で求めることができる。

【0058】

【数4】

【0059】

ただし、ｄは、回折格子３０の格子定数（格子周期）である。Ｄは、図７に示す回折格子３０と検出面４３との間の距離（Ｘ方向の距離）である。Ｈは、図７に示す目的のエネルギー（波長）を検出する検出領域２ａの高さ（Ｙ方向の高さ）である。

【0060】

なお、式（５）は、回折格子の理論式より導かれる。以下、式（５）について説明する。

【0061】

回折格子の理論式は、次式で表される。

【0062】

ｄ（ｓｉｎα－ｓｉｎβ）＝ｍλ
ただし、ｄは、回折格子３０の格子定数（格子周期）である。ｍは回折次数である。なお、回折次数ｍは基本的に１である。λはＸ線の波長である。αは回折格子３０に対するＸ線の入射角である。βは回折格子３０に対するＸ線の出射角である。

【0063】

出射角βは、回折格子３０と検出面４３との間の距離Ｄ、波長λのＸ線を検出する検出領域２ａの高さＨから、次式で表される。

【0064】

ｔａｎβ＝Ｈ／Ｄ

【0065】

したがって、上記式（５）が得られる。

【0066】

１．３． 分析装置の動作
図８は、分析装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。

【0067】

制御部５０による処理の前に、あらかじめ、試料Ｓのｚ方向の位置を、初期位置（ｚ＝Ｏ）とする。例えば、ユーザーが手動で試料ステージ１２を動作させて試料Ｓの高さを調整することによって、試料Ｓを初期位置（ｚ＝Ｏ）としてもよい。なお、制御部５０が、試料ステージ１２を動作させて、試料Ｓを初期位置（ｚ＝Ｏ）としてもよい。試料Ｓのｚ方向の位置を初期位置（ｚ＝Ｏ）とすることによって、回折格子３０の結像面は、図３に示す結像面Ｆ_０となる。

【0068】

制御部５０は、例えば、操作部６０から目的のエネルギーを指定する入力を受け付けると、回折格子３０の結像面が指定されたエネルギーを検出する検出領域２ａに一致するときの入射角α´を算出する（Ｓ１００）。

【0069】

制御部５０は、式（３）および式（４）を用いて、初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射角α_Ｏ
、初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射長ｒ、および目的のエネルギーＥから、入射角α´を算出する。

【0070】

初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射角α_Ｏおよび初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射長ｒは、あらかじめ記憶部６４に記憶されている。なお、初期位置（ｚ＝Ｏ）での入射角α_Ｏは、式（５）から算出できる。

【0071】

次に、制御部５０は、得られた入射角α´から試料Ｓのｚ方向の移動量Δｚを算出する（Ｓ１０２）。

【0072】

制御部５０は、式（２）を用いて入射角α´から取り出し角φ´を算出し、式（１）を用いて取り出し角φ´から移動量Δｚを算出する。

【0073】

次に、制御部５０は、試料ステージ１２に、算出された移動量Δｚだけｚ方向に試料Ｓを移動させる（Ｓ１０４）。これにより、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに一致させることができる。

【0074】

次に、制御部５０は、Ｘ線スペクトルを取得する（Ｓ１０６）。

【0075】

分析装置１００では、電子光学系１０が電子線を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生したＸ線を回折格子３０で分光し、分光されたＸ線をイメージセンサ４０で検出することによって、Ｘ線スペクトルを取得する。このとき、目的のエネルギーのＸ線は、検出領域２ａで検出される。イメージセンサ４０で取得されたＸ線スペクトルは、制御部５０に送られる。

【0076】

以上の処理により、指定されたエネルギーが高分解能なＸ線スペクトルを得ることができる。

【0077】

なお、もとの基準配置（すなわち、図３に示す結像面Ｆ_０が得られる配置）でのＸ線スペクトルが必要な場合には、試料ステージ１２を動作させて、試料Ｓを初期位置（ｚ＝Ｏ）に戻せばよい。

【0078】

１．４． 作用効果
分析装置１００における分析方法は、取得するＸ線のエネルギーを指定する工程と、指定されたエネルギーに基づいて入射角αを調整することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに合わせる工程と、を含む。そのため、目的のエネルギーにおいて高分解能のＸ線スペクトルを得ることができる。

【0079】

分析装置１００における分析方法では、Ｘ線の入射角αの調整は、試料ステージ１２で試料Ｓを移動させることによって行われる。そのため、容易に、目的のエネルギーにおいて高分解能のＸ線スペクトルを得ることができる。

【0080】

分析装置１００では、制御部５０は、指定されたＸ線のエネルギーに基づいて試料ステージ１２を制御することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに合わせる。そのため、分析装置１００では、容易に、目的のエネルギーにおいて高分解能のＸ線スペクトルを得ることができる。

【0081】

１．５． 変形例
１．５．１． 第１変形例
（１）分析装置の構成
まず、第１変形例に係る分析装置について説明する。以下では、上述した分析装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0082】

第１変形例に係る分析装置の構成は、上述した図１に示す分析装置１００と同様であり、図示およびその説明を省略する。

【0083】

（２）キャリブレーション
第１変形例に係る分析装置の制御部５０は、取得したＸ線スペクトルのエネルギー軸のキャリブレーションを行う。具体的には、制御部５０は、試料Ｓと回折格子３０の位置関係、および回折格子３０と複数の検出領域２の位置関係に基づいて、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求めて、エネルギー軸のキャリブレーションを行う。

【0084】

なお、エネルギー軸のキャリブレーションとは、検出領域２の位置を表す軸をエネルギー軸に変換する場合と、設定されたエネルギー軸を補正して新たにエネルギー軸を設定する場合と、を含む。以下では、検出領域２の位置を表す軸をエネルギー軸に変換する場合について説明する。

【0085】

まず、上述した図８に示す処理を行うことによって、標準試料のＸ線スペクトルを取得する。

【0086】

図９は、標準試料を測定して取得されたスペクトルを模式的に示す図である。ここでは、エネルギー軸のキャリブレーションが行われていないため、図９に示すスペクトルの横軸はエネルギー分散方向Ａにおける検出領域２の位置を示している。図９に示すスペクトルの横軸は、１つの検出領域２を１ピクセルとして、検出領域２の位置を表している。図９に示すスペクトルの縦軸は、検出領域２で検出されたＸ線の強度を表している。

【0087】

図９に示すスペクトル中のピークのエネルギー値は、標準試料を用いて測定を行ったため、既知である。標準試料は、スペクトルに現れるピークのエネルギー値が既知であるものをいう。

【0088】

図９に示すスペクトルには、Ｐ１ピクセル、Ｐ２ピクセル、Ｐ３ピクセルにそれぞれピークが見られている。図９に示すスペクトルは、標準試料を用いて測定されたものであり、３つのピークのエネルギー値は、既知である。図９に示す例では、Ｐ１ピクセルのピークのエネルギー値は、Ｅ１ｅＶであり、Ｐ２ピクセルのピークのエネルギー値は、Ｅ２ｅＶであり、Ｐ３ピクセルのピークのエネルギー値は、Ｅ３ｅＶである。

【0089】

次に、試料Ｓと回折格子３０の位置関係、回折格子３０と複数の検出領域２の位置関係を求める。

【0090】

具体的には、上記式（５）の入射角α、距離Ｄ、高さＨをパラメーターとして、図９に示すスペクトルから得られた、ピーク位置とエネルギーのデータセットを用いて、最小二乗法等により、これらのパラメーターの最適解を求める。図９に示すスペクトルでは、Ｐ１ピクセルとＥ１ｅＶのセット、Ｐ２ピクセルとＥ２ｅＶのセット、およびＰ３ピクセルとＥ３ｅＶのセットが得られる。そのため、これらのデータセットを用いて、上記式（５）の入射角α、距離Ｄ、高さＨの最適解を求める。

【0091】

入射角α、距離Ｄ、および高さＨは、回折格子３０およびイメージセンサ４０の光学配置に関するパラメーターである。すなわち、試料Ｓと回折格子３０の位置関係（光学的な位置関係）および回折格子３０とイメージセンサ４０の位置関係（光学的な位置関係）に関するパラメーターである。

【0092】

例えば、入射角αは、試料Ｓと回折格子３０の位置関係によって決まるパラメーターである。また、距離Ｄは、回折格子３０の位置、またはイメージセンサ４０の位置を変更することで調整することができる。また、高さＨは、イメージセンサ４０の位置（検出面４３の位置）を変更することで調整することができる。すなわち、距離Ｄおよび高さＨは、回折格子３０とイメージセンサ４０の位置関係によって決まるパラメーターである。

【0093】

次に、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求める。入射角α、距離Ｄ、高さＨの最適解を得ることによって、上記式（５）から、エネルギー分散方向Ａに並ぶ各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギー（波長）を一義的に求めることができる。

【0094】

図１０は、図９に示すスペクトルの横軸を検出領域２の位置（ピクセル）からＸ線のエネルギー（ｅＶ）に変換したグラフである。

【0095】

図１０に示すように、上記式（５）から、エネルギー分散方向Ａに並ぶ各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求めることにより、スペクトルの横軸を、検出領域２の位置を表す軸からエネルギー軸に変換することができる。このようにして、スペクトルのエネルギー軸のキャリブレーションができる。

【0096】

（３）分析装置の動作
図１１は、第１変形例に係る分析装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【0097】

まず、制御部５０は、試料ＳのＸ線スペクトルを取得する（Ｓ２００）。

【0098】

具体的には、制御部５０は、上述した図８に示す処理により、Ｘ線スペクトルを取得する。

【0099】

次に、制御部５０は、ピーク位置とエネルギーのデータセットを取得する（Ｓ２０２）。

【0100】

データセットの取得は、標準試料を分析装置で測定することで得られる。例えば、分析装置で標準試料を測定し、図９に示す標準試料のＸ線スペクトルを取得して、ピーク位置の情報を取得する。また、ピーク位置に対応するエネルギーの情報は、標準試料を測定して得られるピーク（Ｘ線種）のエネルギーのデータベースから取得する。当該データベースは、あらかじめ記憶部６４に記憶されていてもよい。また、ピーク位置におけるエネルギーの情報は、ユーザーが、操作部６０を介して入力してもよい。

【0101】

次に、制御部５０は、取得したデータセットを用いて、上記式（５）の入射角α、距離Ｄ、高さＨをパラメーターとして、最小二乗法等により、これらのパラメーターの最適解を求める（Ｓ２０４）。求められた入射角α、距離Ｄ、および高さＨは、記憶部６４に記憶される。

【0102】

次に、制御部５０は、求めた入射角α、距離Ｄ、および高さＨを上記式（５）に適用して、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求める（Ｓ２０６）。

【0103】

制御部５０は、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーに基づいて、Ｘ線スペクトルのエネルギー軸を設定する（Ｓ２０８）。

【0104】

制御部５０は、横軸がエネルギー軸、縦軸がＸ線の強度で表されるＸ線スペクトルを表示部６２に表示させる（Ｓ２１０）。制御部５０は、Ｘ線スペクトルを表示部６２に表示
させた後、処理を終了する。

【0105】

第１変形例に係る分析装置におけるキャリブレーション方法では、試料Ｓと回折格子３０の位置関係、および回折格子３０と複数の検出領域２の位置関係に基づいて、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求める工程を含む。具体的には、上記式（５）を用いて、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求める。

【0106】

このように、第１変形例に係る分析装置におけるキャリブレーション方法によれば、試料Ｓと回折格子３０の位置関係、および回折格子３０と複数の検出領域２の位置関係に基づき、回折格子の理論式から、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを求めることができる。したがって、例えば、多項式近似を用いてキャリブレーションする場合と比べて、各検出領域２で検出されるＸ線のエネルギーを、イメージセンサ４０で検出可能な全てのエネルギー範囲で精度よく求めることができる。これにより、Ｘ線スペクトルのエネルギー軸を精度よくキャリブレーションすることができる。

【0107】

例えば、多項式近似を用いてＸ線スペクトルのエネルギー軸を補正する場合、補正に用いられるピークで挟まれたエネルギー範囲の外では、精度が極端に悪くなる。また、多項式近似を用いてＸ線スペクトルのエネルギー軸を補正する場合、補正に用いられるピークの数が少なければ、設定次数が必然的に低下し、精度も悪化する。

【0108】

これに対して、第１変形例に係る分析装置におけるキャリブレーション方法によれば、回折格子の理論式からＸ線スペクトルのエネルギー軸を補正することができるため、上述した多項式近似の場合のような問題が生じない。したがって、例えば、エネルギー分散方向Ａに並んだ全ての検出領域２において、検出されるＸ線のエネルギーを精度よく求めることができる。

【0109】

１．５．２． 第２変形例
次に、第２変形例に係る分析装置について説明する。以下では、上述した分析装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0110】

第２変形例に係る分析装置の構成は、上述した図１に示す分析装置１００と同様であり、図示およびその説明を省略する。

【0111】

上述したように、分析装置１００では、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに合わせて、Ｘ線スペクトルを取得する。そのため、指定されたエネルギーから離れたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２では、デフォーカス量（検出領域２に対する結像面のずれ）が大きくなってしまう。

【0112】

したがって、第２変形例に係る分析装置では、制御部５０は、表示部６２にＸ線スペクトルを表示させるときに、Ｘ線スペクトルのうち、指定されたエネルギーに基づき設定されたエネルギー範囲のみを表示させる。そのため、指定されたエネルギーの近傍のＸ線スペクトルのみが表示部６２に表示され、指定されたエネルギーから離れたエネルギー範囲のＸ線スペクトルは、表示部６２に表示されない。

【0113】

また、例えば、制御部５０は、デフォーカス量が予め設定された範囲よりも大きくならないように、指定されたエネルギーに基づいて試料Ｓのｚ方向の移動量に制限を設けてもよい。

【0114】

第２変形例に係る分析装置では、上記の処理を行うため、低分解能なエネルギー範囲を含むＸ線スペクトルがユーザーに提供されない。

【0115】

１．５．３． 第３変形例
図１２は、Ｘ線の入射角と回折格子の結像面との関係を示す図である。

【0116】

図１２に示すように、デフォーカス量を大きくすると、検出領域２で検出されるエネルギーがずれる。例えば、デフォーカス量が小さい場合、５５．４ｅＶのＸ線は、検出面Ｆ_ＣＣＤの上端の検出領域２で検出される。ここで、デフォーカス量を＋側に大きくすると、５５．４ｅＶのＸ線は、検出面Ｆ_ＣＣＤの上端の検出領域２よりも下側に位置する検出領域２で検出される。このように、デフォーカス量を＋側に大きくすることによって、デフォーカス量が小さい場合と比べて、より低エネルギーのＸ線を検出できる。

【0117】

また、デフォーカス量を－側に大きくすることによって、デフォーカス量が小さい場合と比べて、より高エネルギーのＸ線を検出できる。

【0118】

このように、デフォーカス量を調整することによって、イメージセンサ４０で検出できるエネルギー範囲を変更することができる。

【0119】

１．５．４． 第４変形例
次に、第４変形例に係る分析装置について説明する。以下では、上述した分析装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0120】

第４変形例に係る分析装置では、イメージセンサ４０の構成が、上述した分析装置１００の例と異なる。

【0121】

図１３は、イメージセンサ４０の検出面４３を模式的に示す平面図である。

【0122】

イメージセンサ４０は、図１３に示すように、複数行、複数列に並んだ検出領域２を有している。検出面４３では、検出領域２が、行方向Ｃおよび列方向Ｄに並んでいる。行方向Ｃと列方向Ｄとは、互いに直交している。行方向Ｃは行が延びる方向であり、列方向Ｄは列が延びる方向である。

【0123】

以下では、行方向Ｃに並ぶ検出領域２の数をＭ（Ｍは２以上の整数）とし、列方向Ｄに並ぶ検出領域２の数をＮ（Ｎは２以上の整数）とする。すなわち、イメージセンサ４０は、Ｍ×Ｎ個の検出領域２を有している。行方向Ｃに並ぶ検出領域２の数Ｍ、および列方向Ｄに並ぶ検出領域２の数Ｎは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0124】

Ｍ×Ｎ個の検出領域２の各々は、回折格子３０で分光されたＸ線を独立して検出可能である。Ｍ×Ｎ個の検出領域２の各々は、検出信号を出力する。検出信号は、検出領域２で検出されたＸ線の強度の情報を含む。

【0125】

エネルギー分散方向Ａと行方向Ｃとは、平行ではなく、かつ、垂直ではない。同様に、発散方向Ｂと列方向Ｄとは、平行ではなく、かつ、垂直ではない。Ｘ線の発散方向Ｂと列方向Ｄとがなす角度θは、例えば、次式の関係を満たす。

【0126】

θ＝ｔａｎ^－１（１／Ｎ）
ただし、０°＜θ＜９０°である。

【0127】

制御部５０は、イメージセンサ４０におけるＸ線の検出結果に基づいて、Ｘ線スペクトルを生成する。制御部５０は、行方向Ｃに並んだ検出領域２の検出信号に基づいて、行ごとにスペクトル（以下、「行スペクトル」ともいう）を生成して、複数の行スペクトルを
生成する処理と、複数の行スペクトルに基づいてＸ線スペクトルを生成する処理と、を行う。

【0128】

以下、Ｘ線スペクトルを生成する手法について説明する。まず、参考例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法について説明する。次に、参考例に係る分析装置の手法と第４変形例に係る分析装置の手法とを比較することで、第４変形例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法を説明する。

【0129】

図１４は、参考例に係る分析装置のイメージセンサ１０４０の検出面１０４３を模式的に示す平面図である。ここでは、イメージセンサ１０４０が、２０４８×２０４８の画素を有しているＣＣＤイメージセンサである場合について説明する。すなわち、イメージセンサ１０４０では、検出領域１００２が行方向Ｃに２０４８個、列方向Ｄに２０４８個並んでいる。

【0130】

図１４に示すように、イメージセンサ１０４０では、エネルギー分散方向Ａと行方向Ｃとが平行であり、発散方向Ｂと列方向Ｄとは平行である。

【0131】

図１５は、参考例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法を説明するための図である。

【0132】

参考例に係る分析装置では、図１５に示すように、列方向Ｄに並んだ複数の検出領域１００２で検出されたＸ線の強度を積算して、Ｘ線スペクトルＳ２を生成する。

【0133】

参考例に係る分析装置では、列方向ＤがＸ線の発散方向Ｂと平行であるため、同じ列に並ぶ２０４８個の検出領域１００２では、同じエネルギー（波長）のＸ線が検出される。したがって、列方向Ｄに並ぶ２０４８個の検出領域１００２で検出されたＸ線の強度を積算して、Ｘ線スペクトルＳ２を生成する。

【0134】

Ｘ線スペクトルＳ２では、横軸は、Ｘ線のエネルギー（波長）を表している。Ｘ線のエネルギーは、検出領域２の行方向Ｃの位置に対応している。また、Ｘ線スペクトルＳ２では、縦軸がＸ線の強度を表している。このように、Ｘ線スペクトルＳ２は、横軸としてＸ線のエネルギー（波長）を表すエネルギー軸、および縦軸としてＸ線の強度を表す強度軸で表される。Ｘ線スペクトルＳ２を構成する点の数は、行方向Ｃに並ぶ検出領域１００２の数に一致する。そのため、Ｘ線スペクトルＳ２を構成する点の数は、２０４８点である。

【0135】

図１６は、第４変形例に係る分析装置におけるスペクトル生成方法を説明するための図である。以下では、上述した参考例に係る分析装置との相違点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0136】

図１６に示すように、イメージセンサ４０の検出面４３は、図１４に示すイメージセンサ１０４０を角度θだけ回転させた状態である。これにより、Ｘ線の発散方向Ｂと列方向Ｄとがなす角度は、角度θとなる。

【0137】

イメージセンサ４０では、図１４に示す参考例に係る分析装置と同様に、検出領域２が行方向Ｃに２０４８個、列方向Ｄに２０４８個並んでいる。すなわち、行方向Ｃに並ぶ検出領域２の数Ｍ＝２０４８であり、列方向Ｄに並ぶ検出領域２の数Ｎ＝２０４８である。そのため、角度θは、θ＝ｔａｎ^－１（１／２０４８）である。

【0138】

イメージセンサ４０では、行ごとに行スペクトルＳ４を生成して、２０４８個の行スペ
クトルＳ４を取得する。例えば、まず、１行目において、行方向Ｃに並んだ２０４８個の検出領域２で検出されたＸ線の強度に基づいて、１行目の行スペクトルＳ４を生成する。次に、２行目において、行方向Ｃに並んだ２０４８個の検出領域２で検出されたＸ線の強度に基づいて、２行目の行スペクトルＳ４を生成する。２行目以降についても同様の処理を行う。このようにして１行目から２０４８行目まで行スペクトルＳ４を生成する処理を繰り返して、２０４８個の行スペクトルＳ４を取得する。

【0139】

図１７は、行スペクトルＳ４のエネルギー軸を補正する処理を説明するための図である。

【0140】

２０４８個の行スペクトルＳ４は、互いに横軸であるエネルギー軸がずれている。そのため、行スペクトルＳ４のピークに基づいて、行スペクトルＳ４のエネルギー軸を補正する。具体的には、図１７に示すように、２０４８個の行スペクトルＳ４において、対応するピークの位置が同じエネルギー値となるように、各行スペクトルＳ４のエネルギー軸を補正する。

【0141】

次に、エネルギー軸が補正された、２０４８個の行スペクトルＳ４を１つのスペクトルとする。例えば、２０４８個の行スペクトルＳ４において、各行スペクトルＳ４を構成する点を、１つのグラフにプロットする。これにより、Ｘ線スペクトルＳ６を生成することができる。

【0142】

図１７に示すＸ線スペクトルＳ６は、２０４８×２０４８点で構成され、図１５に示すＸ線スペクトルＳ２と比べて、隣り合う点の間隔が１／２０４８となる。すなわち、Ｘ線スペクトルＳ６のエネルギー軸の解像度は、Ｘ線スペクトルＳ２のエネルギー軸の解像度と比べて、２０４８倍となる。

【0143】

上記では、１つの検出領域１００２および１つの検出領域２がＣＣＤイメージセンサの１つの画素である場合について説明したが、ＣＣＤイメージセンサを構成する画素をビニングした場合についても、同様である。

【0144】

例えば、１２８×１２８個の画素を１つの検出領域２とした場合、イメージセンサ４０で生成されたＸ線スペクトルＳ６は、参考例に係る分析装置で生成されたＸ線スペクトルＳ２と比べて、隣り合う点の間隔が１／１６となる。すなわち、Ｘ線スペクトルＳ６のエネルギー軸の解像度は、Ｘ線スペクトルＳ２のエネルギー軸の解像度と比べて、１６倍となる。

【0145】

第４変形例に係る分析装置では、イメージセンサ４０は、複数行、複数列に並んだ検出領域２を有し、イメージセンサ４０に入射するＸ線の発散方向Ｂと、列方向Ｄとは、平行ではなく、かつ、垂直ではない。また、制御部５０は、行方向Ｃに並んだ検出領域２の検出信号に基づいて、行ごとに行スペクトルＳ４を生成して、複数の行スペクトルＳ４を取得する処理と、複数の行スペクトルＳ４に基づいて、Ｘ線スペクトルＳ６を生成する処理と、を行う。そのため、第４変形例に係る分析装置では、例えば、Ｘ線の発散方向Ｂと列方向Ｄとが平行である場合と比べて、Ｘ線スペクトルの隣り合う点の間隔を小さくすることができ、Ｘ線スペクトルの高解像度化を図ることができる。

【0146】

２． 第２実施形態
２．１． 分析装置
次に、第２実施形態に係る分析装置について、図面を参照しながら説明する。図１８は、第２実施形態に係る分析装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る分析装置２００において、第１実施形態に係る分析装置１００の構成部材と同様の機能を
有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0147】

上述した分析装置１００では、試料Ｓをｚ方向に移動させることによって、Ｘ線の入射角αを調整した。これに対して、分析装置２００では、回折格子３０を移動させることによって、Ｘ線の入射角αを調整する。

【0148】

分析装置２００は、図１８に示すように、回折格子３０を移動させる回折格子移動機構３２を含む。回折格子移動機構３２は、圧電素子を有し、圧電素子の動作によって回折格子３０を移動させる。分析装置２００では、回折格子移動機構３２が、Ｘ線の入射角αを制御する入射角制御機構として機能する。

【0149】

図１９は、回折格子移動機構３２の動作を説明するための図である。

【0150】

回折格子移動機構３２は、図１９に示すように、回折格子３０を、回折面３１の垂線に沿って移動させる。回折格子３０を回折面３１の垂線に沿って移動させることで、Ｘ線の入射角αが変化する。

【0151】

分析装置２００では、回折格子移動機構３２を用いて回折格子３０を回折面３１の垂線に沿って移動させることによって、回折格子３０の結像面の位置を調整し、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに一致させることができる。

【0152】

分析装置２００における分析方法は、回折格子３０を移動させることによってＸ線の入射角αを調整する点を除いて、上述した分析装置１００における分析方法と同様であり、その説明を省略する。

【0153】

分析装置２００では、制御部５０が指定されたＸ線のエネルギーに基づいて回折格子移動機構３２を制御することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに合わせる。そのため、分析装置２００では、上述した分析装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0154】

２．２． 変形例
２．２．１． 第１変形例
図２０は、第１変形例に係る分析装置２１０の構成を示す図である。以下、第１変形例に係る分析装置２１０において、第２実施形態に係る分析装置２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0155】

上述した分析装置２００では、回折格子３０を移動させることによって、Ｘ線の入射角αを調整した。これに対して、分析装置２１０では、回折格子３０を回転させることによって、Ｘ線の入射角αを調整する。

【0156】

分析装置２１０は、図２０に示すように、回折格子３０を回転させる回折格子回転機構３４を含む。回折格子回転機構３４は、圧電素子を有し、圧電素子の動作によって回折格子３０を回転させる。分析装置２１０では、回折格子回転機構３４が、Ｘ線の入射角αを制御する入射角制御機構として機能する。

【0157】

図２１は、回折格子回転機構３４の動作を説明するための図である。

【0158】

回折格子回転機構３４は、図２１に示すように、所定の軸まわりに、回折格子３０を回転させる。これにより、Ｘ線の入射角αを変えることができる。

【0159】

分析装置２１０では、制御部５０が指定されたＸ線のエネルギーに基づいて回折格子回転機構３４を制御することによって、回折格子３０の結像面を、指定されたエネルギーのＸ線を検出する検出領域２ａに合わせる。そのため、分析装置２１０では、上述した分析装置２００と同様の作用効果を奏することができる。

【0160】

２．２．２． 第２変形例
上述した第１実施形態に係る分析装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、および第４変形例は、第２実施形態に係る分析装置２００にも適用できる。

【0161】

３． その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0162】

例えば、上述した実施形態では、図１に示すように、試料Ｓで発生したＸ線を回折格子３０で分光していたが、試料Ｓで発生したＸ線を分光する分光素子はこれに限定されず、Ｘ線を連続的にエネルギー分散可能な分光素子であればよい。このような分光素子としては、例えば、ゾーンプレートなどが挙げられる。

【0163】

また、上述した実施形態では、試料Ｓに電子線を照射していたが、試料Ｓに電子線以外の一次線を照射して試料ＳからＸ線を発生させてもよい。このような一次線としては、Ｘ線、紫外光などが挙げられる。

【0164】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0165】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0166】

２…検出領域、２ａ…検出領域、１０…電子光学系、１２…試料ステージ、１４…静電偏向板、２０…Ｘ線集光ミラー、３０…回折格子、３１…回折面、３２…回折格子移動機構、３４…回折格子回転機構、４０…イメージセンサ、４３…検出面、５０…制御部、６０…操作部、６２…表示部、６４…記憶部、１００…分析装置、２００…分析装置、２１０…分析装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】