特許 7287957 放射線検出装置、コンピュータプログラム及び位置決め方法

(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】2023-05-29

(45)【発行日】2023-06-06

(54)【発明の名称】放射線検出装置、コンピュータプログラム及び位置決め方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/223 20060101AFI20230530BHJP

   G01N 23/2252 20180101ALI20230530BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20230530BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20230530BHJP

   H01J 37/252 20060101ALI20230530BHJP

【ＦＩ】

G01N23/223

G01N23/2252

G01B11/00 H

H01J37/22 502L

H01J37/22 502H

H01J37/252 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020525505

(86)(22)【出願日】2019-06-06

(86)【国際出願番号】 JP2019022580

(87)【国際公開番号】W WO2019240011

(87)【国際公開日】2019-12-19

【審査請求日】2022-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2018114908

(32)【優先日】2018-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】青山 朋樹

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０７１９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１２２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－３００２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３３１７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３８０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６１３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１９１１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４９８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０６９４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２８７５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７３５６６１９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２３／００－２３／２２７６

Ｇ０１Ｂ１５／００－１５／０８

Ｈ０１Ｊ３７／００－３７／２９５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍ３）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料保持部と、該試料保持部が保持する試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置において、
前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整する調整部と、
前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を変更する変更部と、
該変更部により変更された前記試料上の位置において、前記調整部により焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成する撮影部と、
調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出する算出部と、
前記撮影部が作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成する試料画像作成部とを備え、
前記試料画像作成部は、前記算出部が算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成すること
を特徴とする放射線検出装置。

【請求項2】

前記試料上での放射線が照射される位置を順次変更し、放射線の検出結果を前記試料上の各部分に関連付けた放射線分布を作成する放射線分布作成部と、
前記放射線分布に基づいて、前記試料上での元素の分布を表した元素分布を作成する元素分布作成部と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。

【請求項3】

前記試料上の各部分において放射線が照射される部分の大きさを利用して、前記放射線分布に対するデコンボリューションを行う補正部を更に備えること
を特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。

【請求項4】

前記元素分布作成部は、前記試料の表面に交差する高さ方向の元素の分布を含んだ前記元素分布を作成し、
前記元素分布に基づいて、前記試料の表面に交差する面内での元素の分布を表した前記試料の断面図を表示する表示部を更に備えること
を特徴とする請求項２又は３に記載の放射線検出装置。

【請求項5】

前記調整部は、前記焦点位置を調整した上で、前記一の部分に前記焦点が合わない場合に、前記一の部分に前記焦点を合わせるべく前記試料保持部を移動させること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放射線検出装置。

【請求項6】

前記算出部が算出した前記距離に基づいて、前記試料上で放射線が照射される部分の大きさを特定する特定部を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放射線検出装置。

【請求項7】

前記試料画像作成部は、前記距離と前記特定部が特定した前記大きさとを前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成し、
前記試料画像と、前記試料上の各部分に関連付けた前記距離及び前記大きさとを表示する表示部を更に備えること
を特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。

【請求項8】

試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置を、コンピュータに制御させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整するステップと、
前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を変更するステップと、
該ステップにより変更された前記試料上の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成するステップと、
調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出するステップと、
作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成するステップとを含み、
前記試料画像を作成するステップでは、算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成する
処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項9】

試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置からデータを取得するコンピュータに処理を実行させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記試料上の複数の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を、複数組み合わせることにより、試料画像を作成するステップを含み、
前記ステップでは、所定の基点から前記試料の表面までの距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成する
処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項10】

コンピュータに、
前記試料上で放射線が照射される部分の大きさを特定するステップと、
前記試料上での放射線が照射される位置を順次変更し、前記試料上の各部分に放射線の検出結果及び特定した前記大きさを関連付けた放射線分布を作成するステップと、
前記試料上の各部分に関連付けられた前記大きさを利用して、前記放射線分布に対するデコンボリューションを行うステップと
を更に含む処理を実行させることを特徴とする請求項８又は９に記載のコンピュータプログラム。

【請求項11】

試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置を用いて、前記試料上で放射線を照射すべき部分の位置決めを行う方法において、
前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整し、
前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を順次変更し、
変更された前記試料上の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成し、
調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出し、
作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成し、
前記試料画像は、算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んでおり、
前記試料画像に基づいて、前記試料上で放射線を照射すべき部分の位置決めを行うこと
を特徴とする位置決め方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料の観察と、試料への放射線照射と、試料から発生する放射線の検出とを行う放射線検出装置、コンピュータプログラム及び位置決め方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線分析は、電子線又はＸ線等の放射線を試料へ照射し、試料から発生する特性Ｘ線を検出し、特性Ｘ線のスペクトルから試料に含有される成分を分析する手法である。Ｘ線分析の一例として、試料へ照射する放射線をＸ線とした蛍光Ｘ線分析がある。また、Ｘ線検出装置は、試料を観察するための光学顕微鏡を備えている。光学顕微鏡により撮影された試料の画像を用いて、試料上で放射線を照射される被照射部分の位置決めが行われる。特許文献１には、レーザを利用して放射線の照射方向に沿った高さ方向の試料の表面の位置を測定するＸ線検出装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－４７８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

Ｘ線分析で用いられる試料が凹凸を有している場合は、試料上の位置に応じて高さ方向の試料の表面の位置が変化し、光学顕微鏡の焦点が部分的に試料の表面に合わないことがある。光学顕微鏡の焦点が試料の表面に合わない場合、試料の画像にぼやけが発生する。このため、試料が凹凸を有している場合は、試料の画像にぼやけが発生し、試料の画像に基づいて精度良く被照射部分の位置決めを行うことが困難である。特許文献１に開示されたＸ線検出装置は、被照射部分の高さ方向の位置を測定できるものの、横方向の被照射部分の位置決めの精度を向上させることはできない。また、特許文献１に開示されたＸ線検出装置は、レーザに対する安全機構が必要となり、コストが高いという問題がある。

【0005】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、レーザを用いずに位置決めの精度を向上させることができる放射線検出装置、コンピュータプログラム及び位置決め方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る放射線検出装置は、試料保持部と、該試料保持部が保持する試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置において、前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整する調整部と、前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を変更する変更部と、該変更部により変更された前記試料上の位置において、前記調整部により焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成する撮影部と、調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出する算出部と、前記撮影部が作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成する試料画像作成部とを備え、前記試料画像作成部は、前記算出部が算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成することを特徴とする。

【0007】

本発明に係る放射線検出装置は、前記試料上での放射線が照射される位置を順次変更し、放射線の検出結果を前記試料上の各部分に関連付けた放射線分布を作成する放射線分布作成部と、前記放射線分布に基づいて、前記試料上での元素の分布を表した元素分布を作成する元素分布作成部とを更に備えることを特徴とする。

【0008】

本発明に係る放射線検出装置は、前記試料上の各部分において放射線が照射される部分の大きさを利用して、前記放射線分布に対するデコンボリューションを行う補正部を更に備えることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る放射線検出装置は、前記元素分布作成部は、前記試料の表面に交差する高さ方向の元素の分布を含んだ前記元素分布を作成し、前記元素分布に基づいて、前記試料の表面に交差する面内での元素の分布を表した前記試料の断面図を表示する表示部を更に備えることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る放射線検出装置は、前記調整部は、前記焦点位置を調整した上で、前記一の部分に前記焦点が合わない場合に、前記一の部分に前記焦点を合わせるべく前記試料保持部を移動させることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る放射線検出装置は、前記算出部が算出した前記距離に基づいて、前記試料上で放射線が照射される部分の大きさを特定する特定部を更に備えることを特徴とする。 本発明に係る放射線検出装置は、前記試料画像作成部は、前記距離と前記特定部が特定した前記大きさとを前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成し、前記試料画像と、前記試料上の各部分に関連付けた前記距離及び前記大きさとを表示する表示部を更に備えることを特徴とする。

【0013】

本発明に係るコンピュータプログラムは、試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置を、コンピュータに制御させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整するステップと、前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を変更するステップと、該ステップにより変更された前記試料上の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成するステップと、調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出するステップと、作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成するステップとを含み、前記試料画像を作成するステップでは、算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成する処理を実行させることを特徴とする。

【0014】

本発明に係るコンピュータプログラムは、試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置からデータを取得するコンピュータに処理を実行させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記試料上の複数の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を、複数組み合わせることにより、試料画像を作成するステップを含み、前記ステップでは、所定の基点から前記試料の表面までの距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んだ前記試料画像を作成する処理を実行させることを特徴とする。

【0015】

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、前記試料上で放射線が照射される部分の大きさを特定するステップと、前記試料上での放射線が照射される位置を順次変更し、前記試料上の各部分に放射線の検出結果及び特定した前記大きさを関連付けた放射線分布を作成するステップと、前記試料上の各部分に関連付けられた前記大きさを利用して、前記放射線分布に対するデコンボリューションを行うステップとを更に含む処理を実行させることを特徴とする。

【0016】

本発明に係る位置決め方法は、試料を観察するための光学顕微鏡と、該光学顕微鏡により観察される試料へ放射線を照射する照射部と、放射線の照射により前記試料から発生した放射線を検出する検出部とを備える放射線検出装置を用いて、前記試料上で放射線を照射すべき部分の位置決めを行う方法において、前記試料上の一の部分に焦点を合わせるべく、前記光学顕微鏡の焦点位置と前記試料の位置との関係を調整し、前記試料上での前記焦点を合わせるべき位置を順次変更し、変更された前記試料上の位置において、焦点を合わせるべく調整が行われた状態で前記光学顕微鏡を用いて撮影した部分画像を作成し、調整された前記焦点位置に応じて、所定の基点から前記試料の表面までの距離を算出し、作成した複数の部分画像を組み合わせた試料画像を作成し、前記試料画像は、算出した前記距離を前記試料上の複数の部分の夫々に関連付けた情報を含んでおり、前記試料画像に基づいて、前記試料上で放射線を照射すべき部分の位置決めを行うことを特徴とする。

【0017】

本発明においては、放射線検出装置は、試料上の複数の部分の夫々について光学顕微鏡の焦点を合わせて当該部分を撮影した部分画像を、複数組み合わせることにより、試料上の複数の部分に光学顕微鏡の焦点が合った試料画像を作成し、表示する。試料が凹凸を有している場合であっても、ぼやけが発生することが少なく、試料上の複数の部分が鮮明に表示される。使用者は、表示された試料画像を確認しながら、試料上で放射線を照射して分析を行うべき部分の位置決めを行うことができる。

【0018】

また、本発明においては、放射線検出装置は、試料上の各部分に放射線を照射し、各部分から発生した放射線を検出する。放射線検出装置は、試料上の各部分に放射線の検出結果と放射線の照射される大きさとを関連付けた放射線分布を作成する。また、放射線検出装置は、放射線分布に基づいて元素分布を作成する。試料上で放射線が照射される部分の大きさは、放射線分布及び元素分布の空間分解能に関係する。試料上で放射線が照射された各部分の大きさが記録されていることによって、放射線分布及び元素分布の空間分解能の把握が可能である。

【0019】

また、本発明においては、放射線検出装置は、試料上で放射線が照射された各部分の大きさを利用して放射線分布のデコンボリューションを行い、デコンボリューション後の放射線分布に基づいて元素分布を作成する。試料上の位置に応じて異なる放射線の照射された部分の大きさを利用することにより、適切にデコンボリューションが行われる。このため、試料に含まれる元素の位置及び量を可及的に正確に反映した元素分布が得られる。

【0020】

また、本発明においては、放射線検出装置は、試料中の高さ方向の元素分布を作成し、高さ方向に平行な面内での元素の分布を表した断面図を表示する。断面図により、試料内での各元素の高さ方向の分布を把握することが可能となる。

【0021】

また、本発明においては、放射線検出装置は、部分画像を作成する際に、光学顕微鏡の焦点位置を調整した上でも試料の表面に焦点が合わない場合、試料を高さ方向に移動させる。光学顕微鏡の焦点位置を調整可能な範囲を長大化させずに、光学顕微鏡の焦点を試料の表面に合わせる調整が可能である。

【0022】

また、本発明においては、放射線検出装置は、光学顕微鏡の焦点位置を調整することにより、所定の基点から試料上の複数の部分の表面までの距離を算出する。この距離は、試料上の位置に応じて異なる。使用者は、この距離を参照しながら、位置決めを行うことができる。このため、試料上で放射線を照射して分析を行うべき部分の高さ方向の位置を調整することが可能となる。

【0023】

また、本発明においては、放射線検出装置は、所定の基点から試料の表面までの距離に応じて、試料上で放射線が照射される部分の大きさを特定する。この大きさは、試料上の位置に応じて異なる。試料上のどの程度の範囲に放射線が照射され、試料上のどの程度の範囲から放射線が発生するのかが把握される。使用者は、この大きさを参照しながら、位置決めを行うことができる。このため、試料上で放射線を照射して分析を行うべき部分の大きさを調整することが可能となる。

【発明の効果】

【0024】

本発明にあっては、試料の詳細が鮮明に表示され、使用者は、試料上で放射線を照射して分析を行うべき部分の位置決めを精度良く行うことが可能である。従って、レーザを用いることなく、放射線検出装置での位置決めの精度が向上する等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】Ｘ線検出装置の構成を示すブロック図である。

【図2】Ｘ線光学素子及びミラーの位置を変更したＸ線検出装置の構成を示すブロック図である。

【図3】制御部の構成例を示すブロック図である。

【図4】試料の位置と試料上でのＸ線の照射径との関係を示す模式図である。

【図5】位置テーブルの内容例を示す概念図である。

【図6】実施形態１に係るＸ線検出装置により、試料上でＸ線分析を行うべき部分の位置決めを行う処理の手順を示すフローチャートである。

【図7A】表示部が表示する試料画像の例を示す模式図である。

【図7B】表示部が表示する試料画像の例を示す模式図である。

【図8】実施形態２に係るＸ線検出装置により元素分布を作成する処理の手順を示すフローチャートである。

【図9】試料上での二次元の元素分布を表す画像の例を示す模式図である。

【図10】試料の断面図の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、Ｘ線検出装置１の構成を示すブロック図である。Ｘ線検出装置は、蛍光Ｘ線分析装置であり、放射線検出装置に対応する。Ｘ線検出装置は、試料６が載置される試料台１６と、Ｘ線を放射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１が放射するＸ線を収束して試料６へ照射するＸ線光学素子１２と、Ｘ線を検出する検出部１３とを備えている。試料台１６は試料保持部に対応する。試料保持部は、載置以外の方法で試料を保持する形態であってもよい。Ｘ線源１１は、例えばＸ線管である。Ｘ線光学素子１２は、例えば、入射されたＸ線を内部で反射させながら導光するＸ線導管を用いたモノキャピラリレンズ、又は複数のＸ線導管を用いたポリキャピラリレンズである。Ｘ線光学素子１２は、Ｘ線源１１が放射したＸ線を入射され、Ｘ線を収束する。Ｘ線光学素子１２が収束したＸ線は、試料台１６に載置された試料６へ照射される。Ｘ線源１１及びＸ線光学素子１２は、照射部に対応する。試料６のＸ線を照射された部分では、蛍光Ｘ線が発生する。検出部１３は、試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出し、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した信号を出力する。図１では、試料６に照射されるＸ線及び蛍光Ｘ線を矢印で示す。

【0027】

また、Ｘ線検出装置は、試料６を照明する図示しない光源と、ミラー１４と、光学顕微鏡１５と、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４の位置を切り替える切替ステージ１７とを備えている。切替ステージ１７は、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４が取り付けられており、移動することによって、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４の位置を変更することができる。切替ステージ１７は、図１に示す如く、Ｘ線光学素子１２を、照射位置に位置決めすることができる。照射位置は、Ｘ線源１１からのＸ線がＸ線光学素子１２へ入射され、Ｘ線光学素子１２から出射したＸ線が試料台１６に載置された試料６へ照射されることになる位置である。

【0028】

図２は、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４の位置を変更したＸ線検出装置１の構成を示すブロック図である。切替ステージ１７は、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４の位置を変更し、ミラー１４を撮影位置に位置決めすることができる。撮影位置は、撮影位置にあるときのミラー１４の光軸と照射位置にあるときのＸ線光学素子１２の光軸とがほぼ同軸になる位置である。撮影位置にあるときのミラー１４は、Ｘ線の照射軸上に位置する。試料６を照明した光は試料６で反射する。図２に示す如く、撮影位置にあるミラー１４は、試料６で反射した光を反射し、光学顕微鏡１５へ入射させる。図２では、光を矢印で示す。

【0029】

光学顕微鏡１５は撮像素子を有している。ミラー１４が撮影位置にある状態で、光学顕微鏡１５は入射された光を検出し、試料６を撮影する。光学顕微鏡１５の焦点は固定されている。即ち、光軸に沿った光学顕微鏡１５から焦点までの距離は一定である。光学顕微鏡１５は、移動することによって、Ｘ線検出装置内での焦点位置を変更することができる。なお、光学顕微鏡１５は、光学系を含んでおり、光学系を調整することによって焦点位置を変更することができる形態であってもよい。また、Ｘ線検出装置は、レンズ等の光学系を更に備えていてもよい。

【0030】

Ｘ線検出装置１は、真空箱２及び試料箱３を備えている。真空箱２及び試料箱３は連結しており、真空箱２は試料箱３の上側に配置されている。Ｘ線光学素子１２、検出部１３及びミラー１４は、夫々に、少なくとも一部分が真空箱２内に配置されている。Ｘ線源１１及び光学顕微鏡１５は、一部又は全部が真空箱２内に配置されていてもよく、真空箱２の外部に配置されていてもよい。試料台１６は試料箱３内に配置されている。試料台１６に載置された試料６は試料箱３内に配置される。

【0031】

真空箱２と試料箱３との境界には、窓部２１が設けられている。窓部２１は、平板状であり、真空箱２の底面の一部と試料箱３の上面の一部とを含んでいる。Ｘ線光学素子１２は、Ｘ線の出射口を窓部２１に対向させて配置されている。試料台１６は、試料６が載置される載置面を窓部２１に対向させて配置されている。試料台１６に載置された試料６は、表面が窓部２１に対向するように配置される。窓部２１は、Ｘ線及び光を通過させることができる。例えば、窓部２１は、透明であり、Ｘ線及び蛍光Ｘ線を通過させるための貫通孔が形成されている。

【0032】

光学顕微鏡１５は、試料６で反射された光が窓部２１を通り、撮影位置にあるミラー１４で反射し、光学顕微鏡１５へ入射するように、配置されている。Ｘ線源１１及び検出部１３は、Ｘ線が照射位置にあるＸ線光学素子１２及び窓部２１を通って試料６へ照射され、試料６で発生した蛍光Ｘ線が窓部２１を通って検出部１３へ入射するように、配置されている。撮影位置にあるときのミラー１４の光軸と照射位置にあるときのＸ線光学素子１２の光軸とはほぼ同軸であるので、光学顕微鏡１５は、試料６のＸ線が照射されるべき被照射部分を撮影する。

【0033】

Ｘ線検出装置１は、更に、真空箱２の内部を真空にする図示しない排気部を備えている。Ｘ線検出装置１は、真空箱２及び試料箱３の内部を真空にする形態であってもよく、真空箱２の内部を真空にして試料箱３の内部は真空にしない形態であってもよい。窓部２１に貫通孔が形成されており、かつ試料箱３の内部は真空にしない形態では、貫通孔をＸ線透過膜で塞いだ状態で真空箱２の内部が真空にされる。少なくとも真空箱２の内部が真空にされた状態で、Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出が行われる。

【0034】

検出部１３には、検出部１３が出力した信号を処理する信号処理部４２が接続されている。信号処理部４２は、検出部１３が出力した各値の信号をカウントし、検出された蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線スペクトルを生成する処理を行う。

【0035】

光学顕微鏡１５には、光学顕微鏡１５の焦点位置を調整する焦点位置調整部４１が連結されている。焦点位置調整部４１は、光学顕微鏡１５を移動させることによってＸ線検出装置内での光学顕微鏡１５の焦点位置を調整する。焦点位置調整部４１は、例えばステッピングモータを用いて構成されている。焦点位置調整部４１は、試料台１６に載置された試料６の表面に焦点が合うように、光学顕微鏡１５の焦点位置を調整する。なお、焦点位置調整部４１は、光学顕微鏡１５が含んでいる光学系を調整することによって光学顕微鏡１５の焦点位置を調整する形態であってもよい。

【0036】

Ｘ線検出装置１は、液晶ディスプレイ等の表示部４３を備えている。表示部４３は、光学顕微鏡１５が撮影した試料６の画像を表示する。使用者は、表示部４３に表示された試料６の画像を視認することにより、試料６を観察することができる。試料台１６には、高さ方向、即ち窓部２１に対して接離する方向と、横方向、即ち高さ方向に交差する方向とに試料台１６を駆動させる第１駆動部４４が連結されている。高さ方向は、試料台１６に載置された試料６の表面に交差する方向である。第１駆動部４４は、例えばステッピングモータを用いて構成されている。第１駆動部４４の動作により、試料台１６に載置された試料６は移動する。切替ステージ１７には、切替ステージ１７を移動させる第２駆動部４５が連結されている。第２駆動部４５の動作により、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４の位置が変更される。なお、Ｘ線検出装置１は、表示部４３以外に、紙等の記録用シートへの印刷、又は記録媒体への電子データの記録等の、データ出力のための機能を備えていてもよい。

【0037】

Ｘ線源１１、光学顕微鏡１５、焦点位置調整部４１、信号処理部４２、表示部４３、第１駆動部４４及び第２駆動部４５は、制御部５に接続されている。図３は、制御部５の構成例を示すブロック図である。制御部５は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成されている。制御部５は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）５１と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５２と、光ディスク等の記録媒体５０から情報を読み取るドライブ部５３と、不揮発性の記憶部５４と、使用者が操作することによる各種の処理指示等の情報が入力される入力部５５とを備えている。記憶部５４は例えばハードディスクである。入力部５５は例えばキーボード又はポインティングデバイスである。また、制御部５は、Ｘ線源１１、光学顕微鏡１５、焦点位置調整部４１、信号処理部４２、表示部４３、第１駆動部４４及び第２駆動部４５が接続されたインタフェース部５６を備えている。

【0038】

ＣＰＵ５１は、記録媒体５０からコンピュータプログラム５４１をドライブ部５３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム５４１を記憶部５４に記憶させる。ＣＰＵ５１は、必要に応じてコンピュータプログラム５４１を記憶部５４からＲＡＭ５２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム５４１に従って制御部５に必要な処理を実行する。なお、制御部５はドライブ部５３を備えていなくてもよい。コンピュータプログラム５４１は、図示しない外部のサーバ装置から制御部５へダウンロードされて記憶部５４に記憶されてもよい。また、制御部５は、外部からコンピュータプログラム５４１を受け付けるのではなく、コンピュータプログラム５４１を記録した記録媒体を内部に備えた形態であってもよい。

【0039】

制御部５は、Ｘ線源１１、光学顕微鏡１５、焦点位置調整部４１、信号処理部４２、表示部４３、第１駆動部４４及び第２駆動部４５の動作を制御する。信号処理部４２は、生成した蛍光Ｘ線スペクトルを示すデータを制御部５へ出力する。制御部５は、信号処理部４２からのデータを入力され、入力されたデータが示す蛍光Ｘ線スペクトルに基づいて、試料６に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。また、制御部５は、使用者からの処理指示を入力部５５に入力され、入力された処理指示に応じてＸ線検出装置１の各部を制御する。表示部４３は、信号処理部４２が生成した蛍光Ｘ線スペクトル又は制御部５による分析結果を表示してもよい。また、制御部５は複数のコンピュータで構成されていてもよい。例えば、制御部５は、各部の動作を制御するためのコンピュータと、分析処理を行うためのコンピュータとで構成されていてもよい。

【0040】

図４は、試料６の位置と試料６上でのＸ線の照射径との関係を示す模式図である。照射径は、試料６上で放射線が照射される部分の直径である。図４中には、試料台１６に載置された試料６と、窓部２１とを示している。窓部２１の試料台１６に対向した面を窓部２１の下面と言う。図４に示した例では、Ｘ線光学素子１２が照射位置にあるときに試料６へ照射されるＸ線の中心軸とミラー１４が撮影位置にあるときに光学顕微鏡１５へ入射する光の光軸とは一致しており、この軸を一点鎖線で示している。また、Ｘ線を実線矢印で示している。Ｘ線光学素子１２で収束されたＸ線は、一旦最小に収束された後、徐々に広がる。このため、試料６の表面の位置に応じて、試料６の表面でのＸ線の照射径は変化する。照射径は、試料６上で放射線が照射される部分の大きさに対応する。試料６の位置を表すための距離の基点を窓部２１の下面とする。

【0041】

Ｘ線光学素子１２の焦点位置では、Ｘ線が最小に収束され、照射径は最小になる。照射径が最小である場合は、試料６の蛍光Ｘ線分析を行う際の空間分解能が最も細かくなる。このため、蛍光Ｘ線分析は照射径が最小になる状態で行われることが望ましい。Ｘ線が最小に収束される位置は、Ｘ線光学素子１２の焦点位置であり、Ｘ線光学素子１２によって定まっている。即ち、窓部２１の下面から照射径が最小になる位置までの距離である最適距離Ｄ２は、予め定まっている。

【0042】

試料台１６は、制御部５に制御される第１駆動部４４により駆動され、高さ方向に所定の標準位置に配置される。光学顕微鏡１５が所定の位置にある場合の光学顕微鏡１５の焦点位置である基準焦点位置Ｆ２は、所定の位置にある。図４には、表面に基準焦点位置Ｆ２がある試料の表面を破線で示している。窓部２１の下面から基準焦点位置Ｆ２までの距離である基準距離Ｄ３は、所定の距離である。一般的に、基準焦点位置Ｆ２は実際の試料６の表面上には無く、窓部２１の下面から試料６のＸ線が照射される被照射部分までの距離Ｄ１は基準距離Ｄ３と異なる。距離Ｄ１は、窓部２１の下面から試料６の表面までの距離である。試料６に照射されるＸ線の照射径Ｄ５は、距離Ｄ１に応じた値となる。また、試料６が凹凸を有する場合は、被照射部分の試料６上での位置に応じて、窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１とＸ線の照射径Ｄ５とは変化する。

【0043】

実際の試料６の被照射部分に焦点を合わせたときの光学顕微鏡１５の焦点位置Ｆ１は、基準焦点位置Ｆ２とは異なる。焦点位置調整部４１は、試料６の被照射部分に焦点を合わせるべく、光学顕微鏡１５の焦点位置を自動で調整することができる。焦点位置を調整する際に焦点位置調整部４１が光学顕微鏡１５を移動させた距離に基づいて、調整された焦点位置Ｆ１から基準焦点位置Ｆ２までの距離Ｄ４が得られる。また、この焦点位置Ｆ１から基準焦点位置Ｆ２までの距離Ｄ４と基準距離Ｄ３とに基づいて、窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１を計算することができる。

【0044】

窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１と試料６に照射されるＸ線の照射径Ｄ５との関係は、予め記録されている。記憶部５４は、距離Ｄ１及び照射径Ｄ５の値を互いに関連付けて記録した位置テーブル５４２を記憶している。図５は、位置テーブル５４２の内容例を示す概念図である。窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１の夫々の値に関連付けて、試料６に照射されるＸ線の照射径Ｄ５の値が記録されている。距離Ｄ１が夫々の値であるときの照射径Ｄ５の値は、予め測定されている。例えば、標準試料を用いて、標準試料の高さ方向の位置を変更しながら、距離Ｄ１及び照射径Ｄ５の値が実際に測定され、記録される。

【0045】

図６は、実施形態１に係るＸ線検出装置１により、試料６上でＸ線分析を行うべき部分の位置決めを行う処理の手順を示すフローチャートである。制御部５のＣＰＵ５１は、コンピュータプログラム５４１に従って以下の処理を実行する。以下、ステップをＳと略す。制御部５は第２駆動部４５を動作させ、第２駆動部４５は切替ステージ１７を移動させ、ミラー１４は撮影位置に配置される。試料６を載置した試料台１６の高さ方向の位置は、第１駆動部４４により所定の位置に定められる。光学顕微鏡１５は試料６を撮影する。一般的に、光学顕微鏡１５の焦点は、試料６の表面に合っていない。焦点位置調整部４１は、試料６の表面に焦点を合わせるべく光学顕微鏡１５の焦点位置を調整する（Ｓ１０１）。試料６の表面において光学顕微鏡１５の焦点が合う部分は、撮影位置にあるときのミラー１４の光軸が試料６の表面に交差する部分であり、試料上の一の部分に対応する。Ｓ１０１の処理により、実際の試料６の表面に焦点を合わせたときの光学顕微鏡１５の焦点位置Ｆ１が定まる。焦点位置調整部４１は、既存の手法により、自動で焦点位置を調整する。なお、光学顕微鏡１５が撮影した試料６の画像を表示部４３が表示し、画像を視認した使用者が焦点位置調整部４１を操作して、焦点位置の調整が行われていてもよい。

【0046】

ＣＰＵ５１は、焦点位置調整部４１が焦点位置を調整した結果、試料６の表面に光学顕微鏡１５の焦点が合ったか否かを判定する（Ｓ１０２）。例えば、ＣＰＵ５１は、焦点位置調整部４１からの信号に応じて判定を行う。焦点位置調整部４１が焦点位置を調整した上で、試料６の表面に焦点が合わない場合は（Ｓ１０２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、試料６の表面に焦点を合わせるべく試料６を移動させる（Ｓ１０３）。Ｓ１０３では、ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４を動作させ、第１駆動部４４に試料台１６を高さ方向に移動させることにより、試料６を高さ方向に移動させる。焦点位置調整部４１、第１駆動部４４、並びにＳ１０１及びＳ１０３の処理は、調整部に対応する。調整部による調整によって、光学顕微鏡１５の焦点位置と試料６の高さ方向（光軸に沿った方向）の位置とに関する調整結果が決定される。

【0047】

Ｓ１０３が終了した後、又はＳ１０２で試料６の表面に光学顕微鏡１５の焦点が合った場合は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１を算出する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４では、ＣＰＵ５１は、焦点位置Ｆ１から基準焦点位置Ｆ２までの距離Ｄ４を特定し、距離Ｄ４及び基準距離Ｄ３に基づいて、窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１を算出する。

【0048】

例えば、ＣＰＵ５１は、焦点位置を調整する際に焦点位置調整部４１が光学顕微鏡１５を移動させた距離を、インタフェース部５６を通じて焦点位置調整部４１から取得することにより、距離Ｄ４を特定する。例えば、光学顕微鏡１５を移動させた距離はステッピングモータのステップ数で表されており、ＣＰＵ５１は、ステップ数を長さへ変換することにより、距離Ｄ４を特定する。また例えば、ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４が試料台１６を高さ方向に移動させた距離を取得することにより、距離Ｄ４を特定する。また例えば、ＣＰＵ５１は、焦点位置Ｆ１が基準焦点位置Ｆ２から窓部２１へ近づいた場合の距離Ｄ４を正の値とし、焦点位置Ｆ１が基準焦点位置Ｆ２から更に窓部２１と離隔した場合の距離Ｄ４を負の値として、基準距離Ｄ３から距離Ｄ４を差し引くことにより、距離Ｄ１を算出する。基準距離Ｄ３の値は、予め記憶部５４に記憶されている。ＣＰＵ５１は、他の計算方法を用いて、距離Ｄ４及び基準距離Ｄ３から距離Ｄ１を計算してもよい。Ｓ１０４の処理は算出部に対応する。

【0049】

ＣＰＵ５１は、次に、算出した距離Ｄ１から、試料６上でのＸ線の照射径Ｄ５を特定する（Ｓ１０５）。例えば、ＣＰＵ５１は、位置テーブル５４２から、算出した距離Ｄ１に関連付けられた照射径Ｄ５を読み出すことにより、照射径Ｄ５を特定する。また例えば、ＣＰＵ５１は、位置テーブル５４２から、算出した距離Ｄ１の前後の値に関連付けられた複数の照射径Ｄ５を読み出し、読み出した複数の照射径Ｄ５を補間することによって、試料６上でのＸ線の照射径Ｄ５を特定する。また例えば、Ｘ線の径の変化の関数をコンピュータプログラム５４１が含んでおり、ＣＰＵ５１は、この関数を用いて、位置テーブル５４２から読み出した複数の照射径Ｄ５を補間することにより、試料６上でのＸ線の照射径Ｄ５を特定する。Ｓ１０５の処理は特定部に対応する。

【0050】

ＣＰＵ５１は、次に、試料６の表面に光学顕微鏡１５の焦点が合っている状態で、光学顕微鏡１５に試料６を撮影させることにより、部分画像を作成する（Ｓ１０６）。部分画像は、試料６上の焦点が合った一の部分を表した画像である。ＣＰＵ５１は、作成した部分画像を表すデータを記憶部５４に記憶させる。また、ＣＰＵ５１は、Ｓ１０４で算出した距離Ｄ１、及びＳ１０５で特定した照射径を示す情報を、部分画像を表すデータに関連付けて記憶部５４に記憶させる。Ｓ１０４で算出した距離Ｄ１は、窓部２１の下面から、試料６上の焦点が合った一の部分までの距離である。また、Ｓ１０５で特定した照射径は、試料６上の焦点が合った一の部分へＸ線が照射されるときの照射径である。ＣＰＵ５１は、横方向の試料台１６の位置も部分画像を表すデータに関連付けて記憶部５４に記憶させてもよい。Ｓ１０６の処理は撮影部に対応する。

【0051】

ＣＰＵ５１は、次に、部分画像の作成を終了するか否かを判定する（Ｓ１０７）。例えば、ＣＰＵ５１は、試料６上の特定の範囲内又は指定された範囲内の全ての部分について部分画像を作成した場合に、部分画像の作成を終了すると判定する。また、例えば、部分画像の作成の終了の指示を入力部５５で受け付けた場合に、ＣＰＵ５１は、部分画像の作成を終了すると判定する。部分画像の作成を終了しない場合は（Ｓ１０７：ＮＯ）、光学顕微鏡１５の焦点を合わせるべき部分の試料６上での位置を変更する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８では、ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４を動作させ、第１駆動部４４に試料台１６を横方向に移動させることにより、試料６を横方向に移動させる。この結果、撮影位置にあるときのミラー１４の光軸が交差する部分の試料６上での位置、即ち光学顕微鏡１５の焦点を合わせるべき部分の試料６上での位置が変更される。Ｓ１０８の処理は変更部に対応する。Ｓ１０８の後、ＣＰＵ５１は、処理をＳ１０１へ戻す。Ｓ１０１～Ｓ１０８の処理を繰り返すことにより、光学顕微鏡１５の焦点が合った試料６上の複数の部分の夫々を表した複数の部分画像が作成される。複数の部分画像には、撮影されたときの調整部による調整結果が互いに異なる部分画像が含まれることになる。試料６上の撮影すべき全領域は、複数の部分領域にマトリックス状に分割されている。Ｓ１０１～Ｓ１０８の処理では、例えば、Ｘ線検出装置１は、光学顕微鏡１５の焦点を合わせるべき部分の試料６上での位置を、一の部分領域から隣接する部分領域へ順次変更する。隣接する部分領域間では、光学顕微鏡１５の視野が周縁部分で若干重なっていてもよい。

【0052】

部分画像の作成を終了する場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、複数の部分画像を組み合わせることにより、試料６上の複数の部分を表した試料画像を作成する（Ｓ１０９）。光学顕微鏡１５を用いて一度だけ試料６を撮影した画像は、試料６上の一部分に光学顕微鏡１５の焦点が合ってはいるものの、他の部分には焦点が合っていないことがある。このため、試料６の画像には不鮮明な部分が含まれることがある。Ｓ１０９で作成した試料画像は、試料６上の複数の部分に焦点が合った画像となり、試料６上の複数の部分の夫々が鮮明になった画像となる。ＣＰＵ５１は、試料６上の各部分に距離Ｄ１及び照射径を関連付けた情報を含む試料画像を作成する。試料画像には、撮影されたときの調整部による調整結果が互いに異なる複数の部分画像が用いられることになる。また、ＣＰＵ５１は、作成した試料画像を表すデータを記憶部５４に記憶させる。Ｓ１０９の処理は、試料画像作成部に対応する。

【0053】

ＣＰＵ５１は、次に、作成した試料画像を表示部４３に表示させる（Ｓ１１０）。図７Ａ及び図７Ｂは、表示部４３が表示する試料画像の例を示す模式図である。試料画像では、試料６上の複数の部分に焦点が合っており、複数の部分が鮮明に表示される。Ｓ１１０では、表示部４３は、試料画像に加えて、試料６上の各部分での距離Ｄ１及び照射径の値を表示してもよい。例えば、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、試料画像に重ねてカーソルが表示され、カーソルが対応する試料６上の部分に関連付けられた距離Ｄ１及び照射径が表示される。例えば、ＣＰＵ５１は、入力部５５で受け付けた指示に応じてカーソルの位置を変更し、カーソルが対応する試料６上の部分に関連付けられた距離Ｄ１及び照射径を示す情報を記憶部５４から読み出し、表示部４３に距離Ｄ１及び照射径を表示させる。図７Ａと図７Ｂとは、試料６上の異なった部分での距離Ｄ１及び照射径の値を表示している。カーソルが対応する試料６上の部分に応じた距離Ｄ１及び照射径の値が表示される。試料６上の部分が異なれば、距離Ｄ１及び照射径の値も異なる。なお、ＣＰＵ５１は、試料画像に基づいて、試料６の立体像を作成し、表示部４３に表示させてもよい。また、ＣＰＵ５１は、試料画像に基づいて、高さ方向に平行な試料６の断面図を作成し、表示部４３に表示させてもよい。

【0054】

ＣＰＵ５１は、次に、表示された試料画像を確認した使用者からの指示を入力部５５で受け付け、受け付けた指示に応じて、試料６上でＸ線分析を行うべき部分の位置決めを行う（Ｓ１１１）。試料６上でＸ線分析を行うべき部分は、Ｘ線分析のためにＸ線源１１からＸ線を照射すべき部分である。試料画像により、試料６上の各部分の高さ方向の位置が明らかになり、試料６上の各部分にＸ線を照射したときの照射径が明らかになる。使用者は、試料画像を用いて、試料６上の各部分に関する適切な情報を把握する。使用者は、試料６上でＸ線分析を行うべき部分の位置を指定する指示を入力部５５へ入力する。例えば、表示部４３に表示された試料画像に重ねたカーソルを利用して指示が入力される。Ｘ線検出装置１は、以上で位置決めの処理を終了する。

【0055】

Ｓ１０１～Ｓ１１１の処理が終了した後、使用者は、必要に応じて、Ｘ線分析の開始の指示を入力部５５へ入力する。制御部５は、第２駆動部４５の動作を制御し、切替ステージ１７を移動させ、Ｘ線光学素子１２を照射位置に配置させる。また、制御部５は、第１駆動部４４の動作を制御し、位置決めされた試料６上の部分へＸ線が照射されるように、試料台１６の位置を調整する。少なくとも真空箱２の内部が真空にされ、試料６へＸ線が照射され、検出部１３は蛍光Ｘ線を検出し、信号処理部４２は蛍光Ｘ線スペクトルを生成し、制御部５は試料６に含まれる元素の分析を行う。

【0056】

以上詳述した如く、本実施形態においては、Ｘ線検出装置１は、試料６上の複数の部分に光学顕微鏡１５の焦点が合った試料画像を作成し、表示する。試料画像の表示により、試料６上の複数の部分が鮮明に表示される。試料６が凹凸を有している場合であっても、ぼやけが発生することが少なく、試料６の詳細が鮮明に表示される。使用者は、表示された試料画像に基づいて、試料６の詳細を正確に確認し、試料６上でＸ線分析を行うべき部分の横方向の位置決めを精度良く行うことが可能である。従って、Ｘ線検出装置１での位置決めの精度が向上する。また、Ｘ線検出装置１は、レーザを用いていないので、レーザに対する安全機構が不要であり、コストの上昇が防止される。

【0057】

また、Ｘ線検出装置１は、光学顕微鏡１５の焦点位置を調整することにより、レーザを用いずに、窓部２１の下面から試料６の表面までの距離Ｄ１を算出する。距離Ｄ１は、試料６上の位置に応じて異なる。使用者は、距離Ｄ１を参照しながら、試料６上でＸ線分析を行うべき部分の位置決めを行うことができる。これにより、使用者は、試料６上でＸ線が照射される部分の高さ方向の位置を調整することができる。

【0058】

また、Ｘ線検出装置１は、距離Ｄ１に応じて、試料６上の各部分にＸ線を照射するときの照射径を特定する。距離Ｄ１が試料６上の位置に応じて異なるので、照射径も試料６上の位置に応じて異なる。使用者は、試料６上のどの程度の範囲にＸ線が照射され、試料６上のどの程度の範囲から蛍光Ｘ線が発生するのかを把握することができる。また、使用者は、照射径を参照しながら、位置決めを行うことができる。これにより、使用者は、試料６上でＸ線が照射される部分の大きさを調整することができる。

【0059】

（実施形態２）
実施形態２では、試料６に含まれる元素の分布を作成する形態を示す。Ｘ線検出装置１の構成は、実施形態１と同様である。図８は、実施形態２に係るＸ線検出装置１により元素分布を作成する処理の手順を示すフローチャートである。制御部５のＣＰＵ５１は、コンピュータプログラム５４１に従って以下の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、第２駆動部４５の動作を制御し、切替ステージ１７を移動させ、ミラー１４を撮影位置に配置させる（Ｓ２０１）。ＣＰＵ５１は、次に、実施形態１で説明したＳ１０１～Ｓ１０９と同様の処理を行うことにより、試料画像を作成する（Ｓ２０２）。ＣＰＵ５１は、試料６上の各部分に距離Ｄ１及び照射径を関連付けた情報を含む試料画像を表すデータを記憶部５４に記憶させる。

【0060】

ＣＰＵ５１は、第２駆動部４５の動作を制御し、切替ステージ１７を移動させ、Ｘ線光学素子１２を照射位置に配置させる（Ｓ２０３）。また、ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４の動作を制御し、試料台１６を、高さ方向に所定の位置に配置させ、横方向に、試料６へＸ線が照射される位置に配置させる。元素分布を作成すべき試料６上の範囲又は最初にＸ線を照射すべき試料６上の位置を指定する指示を使用者が入力部５５へ入力し、ＣＰＵ５１は、指示に従って試料６の位置を調整してもよい。Ｘ線を照射される試料６上の各部分は、試料画像が表す試料６上の各部分に対応する。

【0061】

Ｘ線検出装置１は、次に、試料６へＸ線を照射する（Ｓ２０４）。Ｓ２０４では、ＣＰＵ５１は、Ｘ線源１１にＸ線を照射させる。Ｘ線は、Ｘ線光学素子１２を通過し、窓部２１を通過し、試料６へ照射される。試料６上でＸ線を照射された部分である被照射部分では、蛍光Ｘ線が発生する。蛍光Ｘ線は窓部２１を通過し、検出部１３は蛍光Ｘ線を検出する。信号処理部４２は、蛍光Ｘ線スペクトルを生成し、蛍光Ｘ線スペクトルを示すデータを制御部５へ出力する。ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４を用いて制御した横方向の試料台１６の位置から、試料６上での被照射部分の位置を特定する。ＣＰＵ５１は、試料画像に表される試料６上の複数の部分の中から被照射部分に対応する部分を特定し、特定した部分に対応付けられた照射径を特定する。ＣＰＵ５１は、蛍光Ｘ線スペクトルを表すデータを取得し、蛍光Ｘ線スペクトル及び特定した照射径を、被照射部分の位置に関連付けて記録する（Ｓ２０５）。蛍光Ｘ線スペクトル及び照射径を被照射部分の位置に関連付けて記録したデータは、ＲＡＭ５２又は記憶部５４に記憶される。

【0062】

ＣＰＵ５１は、次に、Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了するか否かを判定する（Ｓ２０６）。例えば、試料６上の指定された範囲についてＸ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出が行われた場合に、Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了すると判定される。また、例えば、特定の広さの範囲についてＸ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出が行われた場合に、Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了すると判定される。また、例えば、終了の指示が入力部５５に入力された場合に、Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了すると判定される。

【0063】

Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了しない場合は（Ｓ２０６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、第１駆動部４４の動作を制御することにより、試料６を移動させ、被照射部分の試料６上での位置を変更する（Ｓ２０７）。Ｘ線検出装置１は、次に、処理をＳ２０４へ戻す。Ｘ線検出装置１は、Ｓ２０４～Ｓ２０７の処理を繰り返すことにより、被照射部分の試料６上での位置を順次変更し、被照射部分の位置を変更する都度、蛍光Ｘ線スペクトル及び照射径を被照射部分の位置に関連付けて記録する。このようにして、試料６はＸ線で走査される。Ｓ２０４～Ｓ２０７の処理では、試料台１６の高さ方向の位置は一定に保たれる。

【0064】

Ｘ線の照射及び蛍光Ｘ線の検出を終了する場合は（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、夫々の被照射部分の位置に関連付けて記録した蛍光Ｘ線スペクトル及び照射径を、夫々の被照射部分に対応する試料６上の各部分に関連付けた蛍光Ｘ線分布を、作成する（Ｓ２０８）。ＣＰＵ５１は、蛍光Ｘ線分布のデータを記憶部５４に記憶する。蛍光Ｘ線分布には、各エネルギーの蛍光Ｘ線の試料６上での強度分布が含まれている。蛍光Ｘ線分布は放射線分布に対応し、Ｓ２０８の処理は放射線分布作成部に対応する。

【0065】

ＣＰＵ５１は、次に、蛍光Ｘ線分布に対してデコンボリューションを行う（Ｓ２０９）。デコンボリューションの例を説明する。試料６へ照射されるＸ線はある程度の照射径を有し、蛍光Ｘ線の強度分布は、試料６に含まれる元素の分布を反映した本来の分布とは異なった分布で測定される。測定された蛍光Ｘ線の強度分布は、照射されるＸ線の二次元強度分布と蛍光Ｘ線の本来の強度分布との畳み込みとみなすことができる。ｘｙ座標系上で、測定される蛍光Ｘ線の強度分布をｆ（ｘ，ｙ）、蛍光Ｘ線の本来の強度分布をｇ（ｘ，ｙ）、Ｘ線の二次元強度分布をｈ（ｘ，ｙ）とする。ｆ（ｘ，ｙ）は下記の（１）式で表される。

【0066】

【数1】

【0067】

ｆ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換をＦ［ｆ（ｘ，ｙ）］で表すと、畳み込み定理により、Ｆ［ｆ（ｘ，ｙ）］は下記の（２）式で表される。
Ｆ［ｆ（ｘ，ｙ）］＝Ｆ［ｈ（ｘ，ｙ）］Ｆ［ｇ（ｘ，ｙ）］ …（２）

【0068】

従って、ｆ（ｘ，ｙ）の逆フーリエ変換をＦ^-1［ｆ（ｘ，ｙ）］で表すと、蛍光Ｘ線の本来の強度分布ｇ（ｘ，ｙ）は、下記の（３）式で計算することができる。

【0069】

【数2】

【0070】

ｆ（ｘ，ｙ）は、Ｓ２０８で作成した蛍光Ｘ線分布に含まれる各エネルギーの蛍光Ｘ線の試料６上での強度分布に対応する。ｈ（ｘ，ｙ）は、照射径に応じたＸ線の二次元強度分布に対応する。例えば、ＣＰＵ５１は、ｆ（ｘ，ｙ）をガウシアン関数で近似する。また、ＣＰＵ５１は、所定のモデルに従い、照射径に応じたｈ（ｘ，ｙ）を生成する。例えば、ｈ（ｘ，ｙ）は、試料６上の一の部分の座標（ｘ，ｙ）を中心として照射径を半値幅とするガウシアン関数、又は照射径を直径とする円の内側では強度が１、円の外側では強度が０となる関数でもよい。また、例えば、ＣＰＵ５１は、測定により得られた離散的なｆ（ｘ，ｙ）の値、及び生成したｈ（ｘ，ｙ）を用いて、離散フーリエ変換及び逆離散フーリエ変換の計算を行ってもよい。Ｓ２０９の処理は補正部に対応する。

【0071】

デコンボリューションにより、蛍光Ｘ線分布は本来の分布に近くなるように補正され、分解能の高い蛍光Ｘ線分布が得られる。実際の照射径よりも大きい照射径を利用したデコンボリューションを行った場合は、実際の分布とは異なった蛍光Ｘ線分布が得られる。また実際の照射径よりも小さい照射径を利用したデコンボリューションを行った場合は、蛍光Ｘ線分布は変化せず、デコンボリューションの効果が得られない。Ｓ２０９では、試料６上の各部分に実際に照射されるＸ線の照射径を用いているので、適切にデコンボリューションが行われる。

【0072】

ＣＰＵ５１は、次に、作成された蛍光Ｘ線分布を用いて、試料６に含まれる元素の分布を表す元素分布を作成する（Ｓ２１０）。ＣＰＵ５１は、デコンボリューションを行った後の蛍光Ｘ線分布を用いて元素分布を作成する。なお、ＣＰＵ５１は、デコンボリューションを行っていない蛍光Ｘ線分布を用いて元素分布を作成することもできる。ＣＰＵ５１は、蛍光Ｘ線分布に基づいて、試料６上の各部分における元素分析を行い、分析によって特定した元素の種類及び量を試料６上の各部分に関連付けた元素分布を、作成する。元素分布は、試料６上の各部分に関連付けられた照射径の情報を含んでいてもよい。Ｓ２１０で作成した元素分布は、試料６に含まれる元素の二次元分布を表す。

【0073】

ＣＰＵ５１は、次に、作成された元素分布を用いて、試料６中の高さ方向の元素分布を作成する（Ｓ２１１）。Ｓ２１１では、ＣＰＵ５１は、特定した元素の種類及び量に基づいて試料６の母材を特定し、各元素からの蛍光Ｘ線の母材に対する透過率を特定する。元素の種類及び量に基づいて試料６の母材を特定するために必要なデータ、各元素からの蛍光Ｘ線の母材に対する透過率を示すデータは、予め記憶部５４に記憶されている。ＣＰＵ５１は、各元素からの蛍光Ｘ線の透過率に応じて、各元素が存在する深さを特定する。ＣＰＵ５１は、元素の二次元分布に基づいて、試料６の各部分に表面からどの程度の深さまでどの種類の元素が存在しているかを特定する。ＣＰＵ５１は、試料画像において試料６上の各部分に対応付けられている距離Ｄ１に基づいて、試料６の各部分に存在している各元素の高さ方向の位置を特定する。ＣＰＵ５１は、各元素の量を横方向及び高さ方向の位置に関連付けることにより、試料６中の高さ方向の元素分布を作成する。Ｓ２１０及びＳ２１１の処理は、元素分布作成部に対応する。

【0074】

ＣＰＵ５１は、次に、作成した元素分布を表す元素分布画像を表示部４３に表示させる（Ｓ２１２）。表示部４３には、二次元の元素分布を表す画像、及び／又は高さ方向の元素分布を表す画像が表示される。ＣＰＵ５１は、高さ方向の元素分布を表す画像として、試料６の高さ方向に平行な面内での元素分布を表した断面図を作成し、表示部４３に表示させる。なお、ＣＰＵ５１は、デコンボリューションを行っていない蛍光Ｘ線分布を用いて作成した元素分布を表す元素分布画像を表示部４３に表示させることも可能である。

【0075】

図９は、試料６上での二次元の元素分布を表す画像の例を示す模式図である。図９には、二種類の元素の分布の例を示している。一の元素の分布を実線のハッチングで示し、他の元素の分布を破線のハッチングで示している。図９に示すように複数種類の元素の分布が重なった画像が表示されてもよく、各元素の分布を表す画像が個別に表示されてもよい。元素の量は、例えば、色、色の濃度又は明るさで表現される。使用者は、表示された元素分布画像を確認することにより、試料６上での各元素の二次元分布を把握することができる。

【0076】

図１０は、試料６の断面図の例を示す模式図である。試料６の断面図が示され、断面内での元素の分布が示される。図１０には、軽元素及び重元素の分布の例を示している。軽元素の分布を実線のハッチングで示し、重元素の分布を破線のハッチングで示している。重元素からの蛍光Ｘ線は透過率が高く、軽元素に比べてより深い位置にある重元素をＸ線分析により検出することが可能である。使用者は、表示された断面図を確認することにより、試料６内での各元素の高さ方向の分布を把握することができる。Ｘ線検出装置１は、以上で元素分布を作成する処理を終了する。

【0077】

以上詳述した如く、本実施形態においては、Ｘ線検出装置１は、試料６上の各部分でのＸ線の照射径を特定し、試料６をＸ線で走査し、各部分に照射径を関連付けた蛍光Ｘ線分布を作成し、蛍光Ｘ線分布に基づいて元素分布を作成する。Ｘ線の照射径は、蛍光Ｘ線分布及び元素分布の空間分解能に関係する。即ち、照射径が小さいほど、空間分解能は細かくなる。試料６が凹凸を有している場合、試料６上の各部分の位置によって照射径が異なるので、蛍光Ｘ線分布及び元素分布内の位置によって空間分解能は変動する。試料６上の各部分での照射径が記録されていることによって、使用者は、蛍光Ｘ線分布及び元素分布の空間分解能を把握することができる。

【0078】

また、本実施形態においては、Ｘ線検出装置１は、試料６上の各部分でのＸ線の照射径を利用して、蛍光Ｘ線分布のデコンボリューションを行い、デコンボリューション後の蛍光Ｘ線分布に基づいて元素分布を作成する。デコンボリューションを行った蛍光Ｘ線分布から元素分布を作成することにより、分解能の高い元素分布が得られる。試料６上の各部分の位置によって異なるＸ線の照射径を用いてデコンボリューションを行うので、適切にデコンボリューションが行われ、試料６に含まれる元素の位置及び量を可及的に正確に反映した元素分布が得られる。

【0079】

なお、実施形態１及び２においては、単数のＸ線光学素子１２を用いた形態を示したが、Ｘ線検出装置１は、複数のＸ線光学素子１２を備え、切替ステージ１７により使用すべきＸ線光学素子１２を切り替える形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、切替ステージ１７によりＸ線光学素子１２及びミラー１４の位置を切り替える形態を示したが、Ｘ線検出装置１は、Ｘ線光学素子１２及びミラー１４を同軸にして備え、位置を切り替えずにＸ線光学素子１２及びミラー１４を使用する形態であってもよい。

【0080】

また、実施形態１及び２においては、試料６上での被照射部分の大きさとしてＸ線の照射径を用いる形態を示したが、Ｘ線検出装置１は、被照射部分の大きさとしてＸ線の照射面積を用いる形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、距離の基点を窓部２１の下面として、窓部２１の下面から試料６の被照射部分までの距離Ｄ１を算出する形態を示したが、Ｘ線検出装置１は、Ｘ線検出装置１内の他の部分を距離の基点とした形態であってもよい。距離の基点は、試料６へ照射されるＸ線の中心軸に沿ったいずれかの位置、又は試料６で反射して光学顕微鏡１５へ入射する光の光軸に沿ったいずれかの位置にあることが望ましい。例えば、距離の基点は、Ｘ線源１１の出射口、Ｘ線光学素子１２の先端、又はミラー１４であってもよい。

【0081】

また、実施形態１及び２においては、Ｘ線をエネルギー別に分離して検出するエネルギー分散型の形態を示したが、Ｘ線検出装置は、Ｘ線を波長別に分離して検出する波長分散型の形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、Ｘ線を試料６へ照射し、試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出する形態を示したが、Ｘ線検出装置１は、Ｘ線以外の放射線を試料６へ照射し、試料６から発生する特性Ｘ線を検出する形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、放射線検出装置がＸ線検出装置１である形態を示したが、放射線検出装置は、Ｘ線以外の放射線を検出部１３で検出する形態であってもよい。例えば、放射線検出装置は、電子線を試料６へ照射し、試料６から発生する二次電子又は反射電子を検出部１３で検出する形態であってもよい。

【0082】

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１ Ｘ線検出装置（放射線検出装置）
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線光学素子
１３ 検出部
１４ ミラー
１５ 光学顕微鏡
１６ 試料台
２ 真空箱
２１ 窓部
３ 試料箱
４１ 焦点位置調整部
４３ 表示部
４４ 第１駆動部
５ 制御部
５１ ＣＰＵ
５４１ コンピュータプログラム
６ 試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】