(57)【要約】【課題】  落下防止板上に載った異物を検出可能な蛍光Ｘ線分析装置を提供すること。【解決手段】  Ｘ線照射位置に孔部２ａを有して孔部上に試料Ｓを設置可能な試料台２と、孔部上に設置された試料に対して下方から一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線源３と、孔部に対して下方に配置され一次Ｘ線を照射された試料から発生する蛍光Ｘ線Ｘ２を検出する検出器４とを備えた蛍光Ｘ線分析装置１であって、孔部の直下に進退可能に支持された透明な落下防止板５と、落下防止板を進退させる駆動機構６と、孔部の直下に位置した際の落下防止板を観察可能に孔部の下方に設置されている観察用カメラ７と、観察用カメラで撮像した落下防止板の画像を処理する演算部８とを備え、演算部が、駆動機構により落下防止板を観察用カメラの観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて落下防止板上の異物Ｓ１を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線照射位置に孔部を有して前記孔部上に試料を設置可能な試料台と、前記孔部上に設置された前記試料に対して下方から一次Ｘ線を照射するＸ線源と、前記孔部に対して下方に配置され前記一次Ｘ線を照射された前記試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記孔部の直下に進退可能に支持された透明な落下防止板と、
前記落下防止板を進退させる駆動機構と、
前記孔部の直下に位置した際の前記落下防止板を観察可能に前記孔部の下方に設置されている観察用カメラと、
前記観察用カメラで撮像した前記落下防止板の画像を処理する演算部とを備え、
前記演算部が、前記駆動機構により前記落下防止板を前記観察用カメラの観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて前記落下防止板上の異物を検出することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記演算部が、前記駆動機構による前記落下防止板の移動方向又は振動方向に応じて前記画像の差分を求めることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、
前記駆動機構が、前記孔部の直下から外れた位置に設置され前記落下防止板を退避させる際に移動する前記落下防止板の上面に当接して該上面上の異物を前記落下防止板から落とすブラシ部と、
前記ブラシ部の直下に設置され前記ブラシ部により前記落下防止板から落とされた異物を受ける異物受け部とを備えていることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質の検出等が可能で製品のスクリーニング等に使用される蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光Ｘ線分析は、Ｘ線源から出射されたＸ線を試料に照射し、試料から放出される特性Ｘ線である蛍光Ｘ線をＸ線検出器で検出することで、そのエネルギーからスペクトルを取得し、試料の定性分析又は定量分析を行うものである。この蛍光Ｘ線分析は、試料を非破壊で迅速に分析可能なため、工程・品質管理などで広く用いられている。近年では、高精度化・高感度化が図られて微量測定が可能になり、特に材料や複合電子部品などに含まれる有害物質の検出を行う分析手法として普及が期待されている。
【０００３】
この蛍光Ｘ線分析装置には、試料の下方から一次Ｘ線を照射する下面照射型の装置が知られている。従来、このような下面照射型の装置では、検出器等が試料の下方に位置するため、試料設置時に試料の一部がこぼれる等して落下することを防止するため、透明な落下防止板を試料台に設置したものがある。例えば、特許文献１では、マイラーフィルムといわれるＰＥＴフィルム等の樹脂フィルムを取り付けた試料ホルダを用いて、樹脂フィルム上に試料を載置すると共にベース板の開口を塞ぐように試料ホルダを載置し、開口及び樹脂フィルムを介して励起Ｘ線を試料に照射する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０３１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の蛍光Ｘ線分析装置では、落下防止板を介してＸ線を試料に照射しているが、薄い落下防止板であっても少なからずＸ線を吸収するため、Ｘ線照射時には落下防止板を介在させない方が好ましい。この落下防止板を測定時に自動的に退避させる駆動機構を設けた装置も提案されているが、もし試料が誤って落下防止板に落ちた状態のまま駆動した場合、落下防止板から試料が落ちて下方のＸ線源や分析器等に悪影響を与えると共に、落下により試料が失われてしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、落下防止板上に載った異物を検出可能な蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線照射位置に孔部を有して前記孔部上に試料を設置可能な試料台と、前記孔部上に設置された前記試料に対して下方から一次Ｘ線を照射するＸ線源と、前記孔部に対して下方に配置され前記一次Ｘ線を照射された前記試料から発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、前記孔部の直下に進退可能に支持された透明な落下防止板と、前記落下防止板を進退させる駆動機構と、前記孔部の直下に位置した際の前記落下防止板を観察可能に前記孔部の下方に設置されている観察用カメラと、前記観察用カメラで撮像した前記落下防止板の画像を処理する演算部とを備え、前記演算部が、前記駆動機構により前記落下防止板を前記観察用カメラの観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて前記落下防止板上の異物を検出することを特徴とする。
【０００８】
この蛍光Ｘ線分析装置では、演算部が、駆動機構により落下防止板を観察用カメラの観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて落下防止板上の異物を検出するので、落下防止板上に異物が載っている場合、移動前後又は振動前後の画像について演算部で画像処理を施して画像の差分をとることで異物の存在を検知することができる。したがって、落下防止板上に試料等の異物が落下していても、完全に落下防止板を退避させる前に異物を検知して取り除くことが可能になる。
【０００９】
第２の発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、第１の発明において、前記演算部が、前記駆動機構による前記落下防止板の移動方向又は振動方向に応じて前記画像の差分を求めることを特徴とする。
すなわち、この蛍光Ｘ線分析装置では、演算部が、駆動機構による落下防止板の移動方向又は振動方向に応じて画像の差分を求めるので、簡易な画像処理で異物の有無を正確に検知することが可能になる。
【００１０】
第３の発明に係る蛍光Ｘ線分析装置は、第１又は第２の発明において、前記駆動機構が、前記孔部の直下から外れた位置に設置され前記落下防止板を退避させる際に前記落下防止板の上面に当接して該上面上の異物を移動する前記落下防止板から落とすブラシ部と、前記ブラシ部の直下に設置され前記ブラシ部により前記落下防止板から落とされた異物を受ける異物受け部とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この蛍光Ｘ線分析装置では、落下防止板を退避させる際に落下防止板の上面の異物を落下防止板から落とすブラシ部と、ブラシ部により落下防止板から落とされた異物を受ける異物受け部とを備えているので、退避動作時に落下防止板から異物を自動的に取り除くことができると共に下方のＸ線源や検出器に影響を与えず、異物受け部に異物を収納することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置によれば、演算部が、駆動機構により落下防止板を観察用カメラの観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて落下防止板上の異物を検出するので、落下防止板上に試料等の異物が落下していても、落下防止板を退避させる前に異物を検知して取り除くことが可能になる。したがって、この蛍光Ｘ線分析装置では、測定前に異物を検知して取り除くことで、Ｘ線源や検出器付近に異物を落としたり、異物が隙間に入り込んだりしてしまうことが無くなり、有害物質法規制に対する製品のスクリーニング等において安定した測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一実施形態において、一部を断面とした概略的な全体構成図である。
【図２】本実施形態において、蛍光Ｘ線分析装置を示す一部を破断した概略的な斜視図である。
【図３】本実施形態において、異物検出操作時での落下防止板移動後の状態を示す概略的な全体構成図（ａ）と、落下防止板を退避させた状態を示す概略的な全体構成図（ｂ）とである。
【図４】本実施形態において、異物検出操作時での落下防止板移動前の画像（ａ）と落下防止板移動後の画像（ｂ）とを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１は、図１に示すように、Ｘ線照射位置に孔部２ａを有して孔部２ａ上に試料Ｓを設置可能な試料台２と、孔部２ａ上に設置された試料Ｓに対して下方から一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線源３と、孔部２ａに対して下方に配置され一次Ｘ線Ｘ１を照射された試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線Ｘ２を検出する検出器４とを備えている。
【００１５】
また、この蛍光Ｘ線分析装置１は、孔部２ａの直下に進退可能に支持された透明な落下防止板５と、落下防止板５を進退させる駆動機構６と、孔部２ａの直下に位置した際の落下防止板５を観察可能に孔部２ａの下方に設置されている観察用カメラ７と、観察用カメラ７で撮像した落下防止板５の画像を処理する演算部８とを備えている。
【００１６】
上記試料台２は、図２に示すように、装置の筐体１１上に回転可能に支持され複数の孔部２ａを有した回転サンプルチェンジャであり、筐体１１内に設けられたモータ等の回転機構（図示略）によって回転駆動される。
なお、上記Ｘ線源３、検出器４及び観察用カメラ７は、筐体１１内に収納されている。
【００１７】
上記駆動機構６は、落下防止板５に接続されて落下防止板５を進退させることができるモータ等であり、孔部２ａの直下から退避位置までの間の任意の位置に落下防止板５を水平移動させたり、加速度的に僅かな距離だけ移動させることで落下防止板５に振動を与えたりすることが可能である。
【００１８】
この駆動機構６は、孔部２ａの直下から外れた位置に設置され落下防止板５を退避させる際に移動する落下防止板５の上面に当接して該上面上の異物Ｓ１を落下防止板５から落とすブラシ部９と、ブラシ部９の直下に設置されブラシ部９により落下防止板５から落とされた異物Ｓ１を受ける異物受け部１０とを備えている。
【００１９】
上記落下防止板５は、例えばマイラーフィルムといわれるＰＥＴフィルム等からなる透明樹脂板で形成されている。
上記ブラシ部９は、孔部２ａの周囲であって試料台２の下面に下方に突出した状態で取り付けられている。
また、上記異物受け部１０は、試料台２の下面に上部が取り付けられ、落下防止板５が進退可能に落下防止板５の退避位置の下方に配されている。
【００２０】
上記Ｘ線源は、一次Ｘ線Ｘ１を照射可能なＸ線管球であって、管球内のフィラメント（陰極）から発生した熱電子がフィラメント（陰極）とターゲット（陽極）との間に印加された電圧により加速されターゲットのＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）などに衝突して発生したＸ線を一次Ｘ線Ｘ１としてベリリウム箔などの窓から出射するものである。
【００２１】
上記検出器４は、Ｘ線の入射窓に設置されている半導体検出素子（例えば、ｐｉｎ構造ダイオードであるＳｉ（シリコン）素子）（図示略）を備え、Ｘ線光子１個が入射すると、このＸ線光子１個に対応する電流パルスが発生するものである。この電流パルスの瞬間的な電流値が、入射した特性Ｘ線のエネルギーに比例している。また、検出器４は、半導体検出素子で発生した電流パルスを電圧パルスに変換、増幅し、信号として出力するように設定されている。
上記観察用カメラ７は、透明な落下防止板５を介して落下防止板５上を撮像可能なＣＣＤであり、撮像した落下防止板５上の画像データを演算部８に送る機能を有している。
【００２２】
上記演算部８は、駆動機構６により落下防止板５を観察用カメラ７の観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて落下防止板５上の異物Ｓ１を検出する機能を有している。この演算部８は、駆動機構６による落下防止板５の移動方向又は振動方向に応じて前記画像の差分を求める処理を行う。すなわち、落下防止板５の移動方向又は振動方向に対応した相関係数を計算して２つの画像の差分処理を行う。
【００２３】
この演算部８は、Ｘ線源３、検出器４、観察用カメラ７及び試料台２の回転機構等にも接続され、これらを制御する制御部としても機能するＣＰＵ等で構成されたコンピュータである。なお、演算部８は、種々の情報を表示するディスプレイ部（図示略）を有しており、筐体１１の外部に設置されている。また、演算部８は、図示しない測定開始ボタンによって測定開始の制御を行う。
【００２４】
なお、本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１は、検出器４に接続され検出器４からの信号を分析する分析器（図示略）を備えている。この分析器は、上記信号から電圧パルスの波高を得てエネルギースペクトルを生成する波高分析器（マルチチャンネルパルスハイトアナライザー）である。
【００２５】
次に、本実施形態のＸ線分析装置を用いたＸ線分析方法について、図１から図４を参照して説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、試料台２の孔部２ａを覆うように試料Ｓをセットする。この際、駆動機構６により落下防止板５を孔部２ａの直下まで移動させておく。この状態で、測定者が測定開始ボタンを押すと、観察用カメラ７が落下防止板５を撮像し、例えば図４の（ａ）に示すような画像データを演算部８に送る。次に、演算部８は、図３の（ａ）に示すように、駆動機構６により落下防止板５を０．５ｍｍだけ移動させ、移動後に観察用カメラ７が落下防止板５を再び撮像し、例えば図４の（ｂ）に示すような画像データを演算部８に送る。
【００２７】
次に、演算部８は、上記移動前の画像（図４の（ａ））と移動後の画像（図４の（ｂ））とを移動方向に応じて画像処理を施し、画像の差分を計算する。さらに、演算部８は、得られた画像の差分が予め設定している閾値未満であった場合、落下防止板５上に試料Ｓ等の異物Ｓ１が落下していないと判定して、落下防止板５を退避位置まで駆動機構６により移動させ、Ｘ線分析を実行する。
【００２８】
また、演算部８は、得られた画像の差分が予め設定している閾値以上であった場合、落下防止板５上に試料Ｓ等の異物が誤って落下していると判定して、初期状態に戻ってから動作を停止し、測定者に対してディスプレイ部に異物Ｓ１がある旨をディスプレイ部に表示する。
【００２９】
すなわち、移動前の画像と移動後の画像とを比較すると、例えば図４の（ａ）（ｂ）に示すように、異物Ｓ１がある場合、画素Ｇの位置は変わらないのに対し、移動方向に対して落下防止板５の移動距離分だけ異物Ｓ１が移動していることで、同一の画素Ｇにおける画像データが変わり、異物Ｓ１の大きさや量に応じて画像全体としても移動前後で差分が生じる。このように、移動方向に応じて移動前後の画像の差分を画像処理により算出することで、落下防止板５上に落ちた異物Ｓ１を検出することができる。
【００３０】
なお、上記異物検出方法では、駆動機構６により落下防止板５を僅かに移動させた際の移動前後の画像の差分から異物Ｓ１の有無を判定しているが、演算部８が、駆動機構６により落下防止板５を加速度的に速く僅かな距離で移動及び停止を行って落下防止板５を振動させ、落下防止板５上の異物Ｓ１を振動により落下防止板５に対して移動させても構わない。この場合、演算部８は、振動前後の画像の差分から異物Ｓ１の有無の判定を行うことができる。
【００３１】
このように異物Ｓ１を検出したとき、測定者が、落下防止板５上にある異物Ｓ１を取り除くことで、測定を再開することができる。
また、本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１では、測定者により手動で異物Ｓ１を除去しない場合や異物Ｓ１が少量又は小さい場合など、図３の（ｂ）に示すように、異物Ｓ１が載った状態のまま駆動機構６により落下防止板５を退避位置まで移動させることで、移動時にブラシ部９に当接した異物Ｓ１がブラシ部９に押されて落下防止板５上面を移動し、最終的に落下防止板５の先端から異物受け部１０上に落下する。したがって、測定者によって異物Ｓ１を除去しなくても自動的に異物Ｓ１を落下防止板５から取り除くことが可能である。
【００３２】
なお、測定時は、Ｘ線を遮蔽するために、試料Ｓを載置してから装置の試料扉（図示略）を閉じる必要があるが、試料扉を閉めてから測定開始ボタンを押し、その後に落下防止板５を移動すると、手順の持ち時間が直列的になってしまい測定に係る時間が長くなってしまう。このため、試料扉の操作と、落下防止板５の操作を同時に自動的に行うことで、手順を並列的にして待ち時間を短縮することが好ましい。すなわち、試料扉を閉めたときのスイッチに反応して、上記画像の差分の検出を実施するように演算部８が制御することで、測定開始ボタンを押してからの待ち時間を短縮することができる。
【００３３】
また、回転サンプルチェンジャである試料台２に複数の試料Ｓをセットして連続測定を行う場合、試料台２が回転する度に試料Ｓの一部が落下防止板５上に落下するおそれがあるため、回転させる度に上記異物Ｓ１の検出を行うように設定することが好ましい。
【００３４】
このように本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置１では、演算部８が、駆動機構６により落下防止板５を観察用カメラ７の観察範囲内で移動又は振動させた前後の前記画像の差分に基づいて落下防止板５上の異物Ｓ１を検出するので、落下防止板５上に異物Ｓ１が載っている場合、移動前後又は振動前後の画像について演算部８で画像処理を施して画像の差分をとることで異物Ｓ１の存在を検知することができる。したがって、落下防止板５上に試料Ｓ等の異物Ｓ１が落下していても、落下防止板５を退避させる前に異物Ｓ１を検知して取り除くことが可能になる。
【００３５】
また、演算部８が、駆動機構６による落下防止板５の移動方向又は振動方向に応じて画像の差分を求めるので、簡易な画像処理で異物Ｓ１の有無を正確に検知することが可能になる。
さらに、落下防止板５を退避させる際に落下防止板５の上面の異物Ｓ１を落下防止板５から落とすブラシ部９と、ブラシ部９により落下防止板５から落とされた異物Ｓ１を受ける異物受け部１０とを備えているので、退避動作時に落下防止板５から異物Ｓ１を自動的に取り除くことができると共に下方のＸ線源３や検出器４に影響を与えず、異物受け部１０に異物Ｓ１を収納することができる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、波高分析器でＸ線のエネルギーと強度とを測定するエネルギー分散方式の蛍光Ｘ線分析装置に適用したが、蛍光Ｘ線を分光結晶により分光し、Ｘ線の波長と強度を測定する波長分散方式の蛍光Ｘ線分析装置に適用しても構わない。
【符号の説明】
【００３７】
１…蛍光Ｘ線分析装置、２…試料台、２ａ…孔部、３…Ｘ線源、４…検出器、５…落下防止板、６…駆動機構、７…観察用カメラ、８…演算部、９…ブラシ部、１０…異物受け部、Ｓ…試料、Ｓ１…異物、Ｘ１…一次Ｘ線、Ｘ２…蛍光Ｘ線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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