(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）／Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）システムであって、
ボリューム情報を取得するＸ線ＣＴサブシステムと、
元素組成情報を取得する共焦点ＸＲＦサブシステムと、
前記Ｘ線ＣＴサブシステムおよび前記共焦点ＸＲＦサブシステムと通信する制御部とを備え、前記制御部は、前記共焦点ＸＲＦサブシステムによる前記元素組成情報の前記取得のため、前記ボリューム情報から予め決められた数の点または区域を選択することにより、前記Ｘ線ＣＴサブシステムおよび前記共焦点ＸＲＦサブシステムによる前記取得を管理する、システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記Ｘ線ＣＴサブシステムから受信される前記ボリューム情報に基づいて前記共焦点ＸＲＦサブシステムの空間較正を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御部は、試料の中で元素の単体分離状態を確認するため、前記Ｘ線ＣＴサブシステムの前記ボリューム情報を前記共焦点ＸＲＦサブシステムの前記元素組成情報と組み合わせる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御部は、深さの関数として試料の元素コントラストを提供するため、前記ボリューム情報と前記元素組成情報との相関を遂行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記相関に応じて、前記試料内での位置の関数として元素分布マップを生成する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記Ｘ線ＣＴサブシステムによって取得される前記ボリューム情報の中で関心対象の識別と選択を可能にする対話型グラフィックを生成し、
Ｘ線ＣＴサブシステム座標から前記共焦点ＸＲＦサブシステム座標へ前記関心対象を変換するため、前記関心対象を内包する関心領域を形成し、且つ
前記元素組成情報の前記取得のため前記共焦点ＸＲＦサブシステムで前記関心領域にアクセスする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステム座標と共焦点ＸＲＦサブシステム座標を変換する座標伝達関数を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記Ｘ線ＣＴサブシステムと前記共焦点ＸＲＦサブシステムとの分解能の差を考慮する前記座標伝達関数を生成する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記共焦点ＸＲＦサブシステムによる前記元素組成情報の取得のため、前記Ｘ線ＣＴサブシステムの前記ボリューム情報から前記選択された数の点または区域を関心領域に変換する座標伝達関数を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記座標伝達関数を参照することによって前記共焦点ＸＲＦサブシステムの共焦点探査スポットに前記関心領域を配置する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記Ｘ線ＣＴサブシステムによって取得される前記ボリューム情報の吸収情報を用いて前記共焦点ＸＲＦサブシステムによって取得される前記元素組成情報を補正する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御部は、試料内の元素を識別するため、前記共焦点ＸＲＦサブシステムによって取得される前記元素組成情報を参照元素情報に比較する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記共焦点ＸＲＦサブシステムは、前記元素組成情報の前記取得のため、前記ボリューム情報の関心領域をサブマイクロメーター空間分解能で選択的に探査する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記Ｘ線ＣＴサブシステムおよび前記共焦点ＸＲＦサブシステムに対する共通の線源であるＸ線源をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
ＣＴモードからＸＲＦモードに前記Ｘ線源を切り替えるため前記制御部によって切り替えられる切替可能線源光学素子をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
Ｘ線コンピュータ断層撮影とＸ線蛍光を用いて試料を解析する方法であって、
試料の三次元Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）測定を得ることと、
前記試料の前記三次元Ｘ線ＣＴ測定から予め決められた数の点または区域を選択することと、
前記選択された点または区域から共焦点Ｘ線蛍光（ＣＸＲＦ）スペクトルを取得することと、
前記試料内の元素の識別のため、前記取得されたＣＸＲＦスペクトルを参照元素情報に照合することとを備える、方法。
【請求項１７】
前記試料の中で元素の単体分離状態を確認するため、前記試料の前記三次元Ｘ線ＣＴ測定を前記試料内での元素の前記識別に組み合わせることをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
深さの関数として前記試料の元素コントラストを提供するため、前記試料の前記三次元Ｘ線ＣＴ測定を前記試料内での元素の前記識別に相関させることをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記三次元Ｘ線ＣＴ測定から予め決められた数の点または区域を選択することは、
ユーザーにより前記試料の前記三次元Ｘ線ＣＴ測定において１以上の関心対象を選択することと、
前記選択された関心対象から１以上の関心領域を規定することとを含み、
前記選択された点または区域から前記共焦点Ｘ線蛍光（ＣＸＲＦ）スペクトルを取得することは、
前記規定された関心領域から前記ＣＸＲＦスペクトルを取得することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記三次元Ｘ線ＣＴ測定内でユーザーにより関心対象を識別して選択することを可能にする対話型グラフィックを生成することをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づき参照により全文が本願に援用される２０１２年９月７日に出願された米国仮出願第６１／６９８，１３７号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
高分解能Ｘ線コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は広く普及した撮影法であり、多くの研究開発がなされ、多くの産業用途がある。三次元（３−Ｄ）空間分解能が１マイクロメートルを超えるＣＴシステムが市販されている。これらのシステムは研究に幅広く利用されているほか、産業用途での利用が増加している。［Ｓｃｏｔｔ＿２００４］−Ｓｃｏｔｔ，Ｄａｖｉｄ  ｅｔ  ａｌ，Ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｘ−ｒａｙ  Ｍｉｃｒｏ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｆｏｒ  Ｎｏｎ−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ３Ｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅｓ（先進パッケージの非破壊３Ｄ撮像のための高分解能・処理能力を備える新しいＸ線マイクロ断層撮影システム），ＩＳＴＦＡ  ２００４：３０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｆａｉｌｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ；ＵＳＡ；１４−１８  Ｎｏｖ．２００４，９４−９８；ならびに［Ｓｔｏｃｋ＿２００８］−Ｓｔｏｃｋ，Ｓ．Ｒ，Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ（物質に応用されるＸ線マイクロ断層撮影法における最近の進歩），Ｉｎｔ．Ｍａｔｅｒ  Ｒｅｖ，１００８，５３，１２９−１８１を参照されたい。
【０００３】
Ｘ線ＣＴスキャンシステムは様々な角度による一連の投影から試料の三次元トモグラフィックボリュームを生成する。投影は２−Ｄ投影像または投影データとも呼ばれる。試料内の対象物を明らかにして解析するため、逆投影法やその他の画像処理技術に基づくソフトウェア再構成アルゴリズムを用いて投影データからトモグラフィックボリュームが生成される。
【０００４】
Ｘ線ＣＴは集積回路（ＩＣ）故障解析で長い実績を持つ。より最近では、油・ガス岩解析で空隙率を割り出し、流量特性をモデル化するためＣＴが使われている［Ｉｎｇｒａｉｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒｏｃｋ  Ｐｈｙｓｉｃｓ］。この用途はＣＴの産業用途に加えられた。現在、鉱業への高分解能ＣＴ採用が研究機関から急速に進みつつあり（［Ｍｉｌｌｅｒ＿２００９］−Ｍｉｌｌｅｒ，Ｊ．Ｄ  ｅｔ．ａｌ，Ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ−ｌｉｍｉｔｅｄ  ｇｒａｄｅ／ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｃｕｒｖｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｘ−ｒａｙ  ｍｉｃｒｏ  ＣＴ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｆｅｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（分離効率評価のための供給物質Ｘ線マイクロＣＴ解析からの単体分離制限グレード／回収曲線），Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｉｎｅｒ．Ｐｒｏｃｅｓｓ，２００９，９３，４８−５３）、浮選の尾鉱解析に着目する企業の研究所に普及している。
【０００５】
採鉱作業の尾鉱は有用鉱物の大半が抽出された後に残る物質である。通常、尾鉱粒子のサイズは非常に小さく、プラチナ作業や金作業の場合は約１マイクロメートルから約１００マイクロメートル（μｍ）以下であり、約１マイクロメートルに達することがある。尾鉱におけるプラチナバルク濃度は（原鉱の数ｐｐｍに比べて）現在約０．５百万分率（ｐｐｍ）に過ぎない。バルク濃度は非常に小さいが、尾鉱において貴金属は均一に分布していない。実際、貴金属は空間内で極度に局在化したミクロンサイズの粒子として見つかる。残された貴金属は、その小さい粒子サイズのため、非浮遊鉱物との結合または包含のため、または分離（浮選）工程の非効率性のため、抽出されない。しかしながらエネルギーおよび抽出費用の増大と原鉱のグレード低下が大きな経済的誘因となり、採鉱企業は尾鉱試料の特性解析を改善し、例えば分離工程の最適化により、より効率的な貴金属回収を目指している。
【０００６】
尾鉱の特性解析に現在使われている主な科学装置は鉱物単体分離解析装置（ＭＬＡ）である。ＭＬＡは精密鉱物解析の標準として認められている。ＭＬＡは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）を組み合わせたものであり、鉱物専用の自動試料処理解析ソフトウェアを具備する。
【０００７】
尾鉱解析では尾鉱の粒子が分散され、エポキシで固定され、互いに物理的に分離される。これらの試料はその後、ＳＥＭで検査するため切断され、研磨される。まずは、表面の後方散乱電子（ＢＳＥ）像が高空間分解能で取得される。ＢＳＥ像で取得される信号は粒子に含まれる鉱物の密度と原子数に比例し、様々なグレー階調で像が描かれる。粒子内の鉱物組成を正確に突き止めるため、複数のＥＤＳスペクトルが取得され、これらのスペクトルの解析から鉱物判定の基礎が提供される。
【０００８】
過去１０年間にＭＬＡによる尾鉱解析によって原鉱からのプラチナ抽出効率は向上し、尾鉱におけるプラチナ濃度は〜１ｐｐｍから０．５ｐｐｍまで減少した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明の概要
ただし、これまでのＭＬＡを用いた尾鉱試料検査には数々の問題がある。主な問題は次の通りである。
１．通常、プラチナ抽出作業からの尾鉱で実際にプラチナを含有する粒子の数は最も少なく、通常は約０．５ｐｐｍである。このため、統計的に有意なデータを得るには複数の試料を測定しなければならない。多くの場合は直径約３０ミリメートル（ｍｍ）の尾鉱試料（「パック」）が一度に１８試料まで検査されるが、そこから得られる統計データはごく少量であり、収率向上のため有意義な実験を行うにあたって概して十分ではない。
２．ＭＬＡは本質的に二次元（２−Ｄ）手法であるため、限られた情報しか得られない。カットを僅かに上回るか下回るプラチナは分解されず、粒子の３−Ｄ状態は把握できない。統計的に有意な形で３−Ｄ状態を把握するには、通常ならば代表的粒子の断面図を５０枚以上取得する必要があり、結果を得るまでの合計時間が長引いてしまう。
３．ＳＥＭによる従来の２−Ｄ解析は鉱物回収を過大評価する［Ｍｉｌｌｅｒ＿２００９］。採鉱作業の作業効率を判断するにあたって重要となるグレード回収曲線に明確な解法を提供できるのは完全３−Ｄ解析だけである。
４．試料の準備と測定の複雑さのため、一般的にＭＬＡで結果を得るまでには最高５日かかることがある。
５．ＭＬＡ法に利用される試料のＢＳＥ像は本質的に破壊的である。試料の奥深くにある関心対象について情報を得るには、作業員が試料を望ましい平面深さまで物理的に粉砕、研磨する必要があり、その過程で試料は壊れる。
【００１０】
高分解能Ｘ線ＣＴ技術には上述したＭＬＡに特有の問題の全てを克服する可能性がある。ＣＴ技術により、比較的大きい３−Ｄボリュームを僅か数時間でサンプリングしてプラチナ粒子等の関心鉱物を見つけることができる。統計的に有意なデータを非常に短い所要時間で収集でき、実験を計画できる。収率の根本原因を理解するにあたって重要な、プラチナ粒子の単体分離状態および粒子結合を完全に説明するため、Ｘ線ＣＴの明確で等方性の情報内容により、個々の粒子の真の３−Ｄデータが収集される。
【００１１】
また、Ｘ線ＣＴ技術により試料内の任意の深さで試料の非破壊撮像が行えるため、作業員はＸ線ＣＴを利用して試料内の様々な深さで投影像を生成し、それらの像を３−Ｄボリュームにまとめることができる。生成された３−Ｄボリューム情報はＣＴボリュームデータセットと呼ばれることもある。
【００１２】
ボリュームデータセットが生成された後、Ｘ線ＣＴシステムは望ましくは、ソフトウェアツールにより、三次元のトモグラフィックボリュームデータセットの中で二次元の断面「スライス」を選択することを可能にする。これらのツールは通常、作業員が試料内の情報を解析するためボリュームデータセットの中で任意の角度で合成スライスまたはトモグラフィックスライスを選択することを可能にする。これはまた、試料を完全な状態に保ちながら試料内の任意の深さで対象物を見つける能力を提供する。
【００１３】
Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）は、試料の元素組成を判断する、広く普及し定着した、特性解析法である。共焦点ＸＲＦと呼ばれる標準ＸＲＦの改良版は２つのポリキャピラリ集束光学部品を通常使用し、標準ＸＲＦ法を凌ぐＸＲＦ元素解析を提供する。
【００１４】
共焦点ＸＲＦが考案されたのは約２０年前だが［Ｋｕｍａｋｈｏｖ＿１９９６］、様々なシンクロトロン施設で多くの研究者たちが共焦点機構を採用するようになったのはここ数年のことである。その用途は環境化学における元素撮像から（［Ｄｅ＿Ｓａｍｂｅｒ＿２００８］−Ｄｅ  Ｓａｍｂｅｒ，Ｂ  ｅｔ  ａｌ，Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｂｙ  ｍｅａｎｓ  ｏｆ  ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｍｉｃｒｏ−ＸＲＦ：ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（シンクロトロン放射マイクロＸＲＦによる三次元元素撮像：環境化学における開発と応用），Ａｎａｌ  Ｂｉｏａｎａｌ  Ｃｈｅｍ，２００８，３９０，２６７−２７１）、古代絵画の組成・構造研究（［Ｍａｌｚｅｒ＿２００６］−Ｍａｌｚｅｒ，Ｗ，３Ｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ（３ＤマイクロＸ線蛍光解析），Ｔｈｅ  Ｒｉｇａｋｕ  Ｊｏｕｒｎａｌ，２００６，２３，４０−４７）、生体試料の元素・組織相関（［Ｄｅ＿Ｓａｍｂｅｒ＿２０１０］−Ｄｅ  Ｓａｍｂｅｒ，ｅｔ．ａｌ，Ｅｌｅｍｅｎｔ−ｔｏ−ｔｉｓｓｕｅ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｂｙ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｘ−ｒａｙ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄｓ（三次元Ｘ線撮像法による生体試料の元素・組織相関），Ｊ．Ａｎａｌ．Ａｔ．Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．，２０１０，２５，５４４−５５３）にまでおよぶ。遷移元素の高感度微量元素検出も実証されている（［Ｊａｎｓｓｅｎｓ＿２００３］Ｊａｎｓｓｅｎｓ，Ｋ  ｅｔ．ａｌ，Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｅｔｅｃｔａｂｌｅ  Ａｍｍｏｕｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｏｆ  Ｎｏｒｍａｌ  ａｎｄ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  μ−ＸＲＦ  ａｔ  Ｈａｓｙｌａｂ  ＢＬ  Ｌ  ｉｎ  ｐｉｎｋ  ｂｅａｍ  ｍｏｄｅ（ピンクビームモードによるＨａｓｙｌａｂ  ＢＬ  Ｌにおける通常・共焦点μ−ＸＲＦの最小検出可能量と最小検出限界），ＨＡＳＹＬＡＢ  Ｊａｈｒｅｓｂｅｒｉｃｈｔ  ２００２／Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ  Ｊ．［ｅｄｉｔ．］，ｅ．ａ．，Ｈａｍｂｕｒｇ，２００３．）。現在、最新のポリキャピラリ光学部品製造技術で（〜２０μｍ）３の共焦点体積が既に達成されている。
【００１５】
シンクロトロン施設では共焦点ＸＲＦ法の最小検出限界と最小検出量を定量化する重要な取り組みがなされてきた［Ｊａｎｓｓｅｎｓ＿２００３，Ｄｅ＿Ｓａｍｂｅｒ＿２０１０］。［Ｊａｎｓｓｅｎｓ＿２００３］の取り組みは軟蛍光Ｘ線の高空気吸収による共焦点機構の感度損失を報告したが、共焦点ＸＲＦは従来のＸＲＦに比べてバルク試料のピーク対バックグラウンド比が大幅に良好で、サブｐｐｍ検出を可能にした。いくつかのグループは実験ベースの共焦点ＸＲＦ機構を使って塗装層を探査し、解析した［Ｗｏｌｚｅｒ＿２００６］。彼らは準最適な機構にもかかわらずシンクロトロン放射源より（１０〜１００倍）悪い検出限界を報告した。
【００１６】
高分解能３−Ｄ  Ｘ線ＣＴは材料科学、生物学、地質学、半導体をはじめとする多数の分野で幅広く普及した撮影法となった。Ｘ線ＣＴの主な欠点は「グレースケール」像しか作れないことであり、像における対象物の明度は（Ｘ線吸収端から離れた）局所質量密度のプロクシである。
【００１７】
そこで本発明では、試料のより完全な特性解析と理解を提供するため、Ｘ線ＣＴに共焦点ＸＲＦが組み合わされる。試料内での構造物の３−Ｄ分布の検出は当該構造物の元素組成解析に結合される。
【００１８】
サブマイクロメーター空間分解能３−Ｄ撮像とｐｐｍレベル感度の３−Ｄ元素組成解析との組み合わせの特性は、多くの科学研究・産業用途にとって重要である。その最たる産業用途例は、鉱業における粉砕鉱石や浮選尾鉱での貴金属粒子の元素識別である。この種のデータは抽出収率の最適化を改善し、マイクロメートルサイズの貴金属粒子の３−Ｄ単体分離状態解析を通じて経済的利益と環境的利益の向上に結び付く。ただし用途の可能性はさらに広がる。例えば生物学的用途では、毒性作用を組織形態や毒性微量元素濃度に関係づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は一実施例において、相関的顕微鏡検査ソリューション（ＣＴ／ＸＲＦ）として共焦点ＸＲＦシステムをＸ線ＣＴシステムに一体化することを含む。ＣＴ／ＸＲＦシステムは、Ｘ線ＣＴサブシステムすなわちＣＴサブシステムと、共焦点ＸＲＦサブシステムすなわちＣＸＲＦサブシステムとを有する。ＣＴサブシステムが試料から情報を取得しているときは、ＣＴ／ＸＲＦシステムがＣＴモードで作動していると言う。ＣＸＲＦサブシステムが試料から情報を取得しているときは、ＣＴ／ＸＲＦシステムがＸＲＦモードで作動していると言う。
【００２０】
試料のＸ線ＣＴ  ３−Ｄ撮像を行ってＣＴボリュームデータセットが用意された後には、望ましくはＣＸＲＦサブシステムを使用し、ボリュームデータセットの構造情報から予め決められた限定数の点または小区域だけを走査する。ＣＴ／ＣＸＲＦシステムの制御部は、ＣＴサブシステムのボリューム情報取得とＣＸＲＦサブシステムの元素組成情報取得を管理する。
【００２１】
このため、ＣＴのみのシステムにおける元素コントラストの欠如が解決されるばかりでなく、ＣＸＲＦサブシステムの対象となる走査点数が限定されるため、試料を迅速に走査して試料の元素組成を判断できる。ＣＴボリュームデータセットを補完する元素組成情報を提供するため、走査点は効率的に選択される。
【００２２】
これは、共焦点ＸＲＦシステムの幅広い普及を妨げてきた大きな課題を、すなわち完全３−Ｄボリュームの生成に通常要する極めて長い走査時間を、解消する。ＣＴ／ＸＲＦシステムで鍵を握るのは、２つのモダリティの正確な相関とこれを実現する制御部／制御システムである。
【００２３】
本発明のＣＴ／ＣＸＲＦ技術はＭＬＡと同様の結果を達成できる。本発明によって得られるデータは、本発明が試料の中で選択される関心粒子について提供する元素組成情報を用いてＭＬＡ結果に確実に相関させることができる。加えて、試料内の深層を探査するＣＴ／ＣＸＲＦ複合装置の能力は、本質的に表面技術であるＭＬＡを凌ぐ明確な利点を提供する。
【００２４】
本発明はまた、ＭＬＡシステムで通常要求される試料の込み入った研磨片準備を必要としない。本発明のＣＴ／ＣＸＲＦ技術は非破壊試料解析を提供する。
【００２５】
最後に、３Ｄで微粒子の境界に対し金属粒子等の対象物を識別し、正確に位置決めする能力は、ＭＬＡを凌ぐこの技術の優位性を立証するものである。具体的に説明すると、本システムおよび方法は、粒子の元素の単体分離状態を判断するのに役立つ３Ｄ状況情報を提供できる。ＭＬＡが提供する本質的に２Ｄの技術は鉱物回収を過大評価することが証明されているため［Ｍｉｌｌｅｒ＿２００９］、これは抽出収率をＭＬＡより大幅に改善する。
【００２６】
概して、一態様によると、本発明はＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）／Ｘ線蛍光（ＣＸＲＦ）システムを特徴とする。このシステムは、ボリューム情報を取得するＸ線ＣＴサブシステムと、元素組成情報を取得するＸＲＦサブシステム、例えば共焦点ＸＲＦサブシステムとを、備える。Ｘ線ＣＴサブシステムおよびＸＲＦサブシステムと通信する制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステムおよびＸＲＦサブシステムによる取得を管理する。
【００２７】
一実施例において、制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステムから受信されるボリューム情報に基づいてＸＲＦサブシステムの空間較正を提供する。
【００２８】
制御部は、試料の中で元素の単体分離状態を確認するため、Ｘ線ＣＴサブシステムのボリューム情報をＸＲＦサブシステムの元素組成情報と組み合わせる。制御部は、ＸＲＦサブシステムによる元素組成情報の取得のため、ボリューム情報から予め決められた限定数の点または小区域を選択する。
【００２９】
加えて制御部は、望ましくは、深さに応じて試料の元素コントラストを提供するため、ボリューム情報と元素組成情報との相関を遂行する。制御部は、この相関に応じて、試料内での位置に応じて元素分布マップを生成する。
【００３０】
一実施例において、制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステムによって取得されるボリューム情報の中で関心対象の識別と選択を可能にする対話型グラフィックを生成する。制御部はまた、関心対象を内包する関心領域を規定する。関心領域は、Ｘ線ＣＴサブシステム座標からＸＲＦサブシステム座標へ関心対象を変換するため使用される。最後に、制御部は、元素組成情報の取得のためＸＲＦサブシステムで関心領域にアクセスする。
【００３１】
一実施例において、制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステム座標と共焦点ＸＲＦサブシステム座標を変換する座標伝達関数を生成する。制御部は、例えばＸ線ＣＴサブシステムと共焦点ＸＲＦサブシステムとの分解能の差を考慮するため、座標伝達関数を生成する。制御部は、ＸＲＦサブシステムによる元素組成情報の取得のため、Ｘ線ＣＴサブシステムのボリューム情報から選択された関心対象を関心領域に変換する座標伝達関数を生成する。
【００３２】
ＸＲＦサブシステムは、座標伝達関数を参照することによってＸＲＦサブシステムの共焦点探査スポットに関心領域を配置する。制御部は、Ｘ線ＣＴサブシステムによって取得されるボリューム情報の吸収情報を用いて共焦点ＸＲＦサブシステムによって取得される元素組成情報を補正する。吸収情報はボリューム情報のボクセル明度に関連する。
【００３３】
制御部は、試料内の元素を識別するため、共焦点ＸＲＦサブシステムによって取得される元素組成情報を参照元素情報に比較する。参照元素情報は制御部と通信するデータベース内に通常収容される。ＸＲＦサブシステムは、元素組成情報の取得のため、ボリューム情報の関心領域をサブマイクロメーター空間分解能で選択的に探査する。
【００３４】
概して、別の態様によると、本発明はＸ線コンピュータ断層撮影とＸ線蛍光を用いて試料を解析する方法を特徴とする。この方法は、試料を準備することと、試料の三次元Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）測定を得ることと、試料のＣＴ測定で関心対象を選択することと、選択された関心対象から関心領域を規定することと、規定された関心領域からＸ線蛍光（ＸＲＦ）スペクトルを取得することと、試料内の元素の識別のため、取得されたＸＲＦスペクトルを参照元素情報に照合することとを備える。
【００３５】
部品の構成および組み合わせの新しい種々詳細を含む、本発明の上記および他の特徴ならびに他の利点が、これより添付の図面を参照しながらより具体的に説明され、請求項で指摘される。本発明を実施する具体的な方法および装置が本発明を制限するのではなく例示の目的で提示されていることは理解されよう。本発明の原理と特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく多数の様々な実施形態で使用できる。
【００３６】
図面の簡単な説明
添付の図面において、参照文字は異なる図の中で同じ部分か類似する部分を指す。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、本発明の原理を説明することに重きが置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムのＣＴモードにおける概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムのＸＲＦモードにおける概略斜視図である。
【図２】共に機能する独立したＸ線ＣＴサブシステムと独立した共焦点ＸＲＦサブシステムとを含む、本発明の別の実施形態によるＸ線ＣＴ／ＸＲＦシステムの概略斜視図である。
【図３】ＣＴモードとＸＲＦモードを同時に、または順次に、実行する、本発明の別の実施形態による一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムの概略上面図である。
【図４】尾鉱試料でＸ線ＣＴ／ＸＲＦシステムの制御部によって提供される例示的対話型グラフィックであり、対話型グラフィックは、作業員が試料のＣＴボリュームデータセットで選択されたスライスの中で関心対象を選択することを可能にする。
【図５】図４の関心領域でＣＸＲＦサブシステムによって取得されたＸＲＦスペクトルデータを示す。
【図６Ａ】代表的尾鉱試料の中で作業員によって選択された関心対象について、本発明の相関的態様を例示するワークフローを示す。
【図６Ｂ】代表的尾鉱試料の中で作業員によって選択された関心対象について、本発明の相関的態様を例示するワークフローを示す。
【図６Ｃ】代表的尾鉱試料の中で作業員によって選択された関心対象について、本発明の相関的態様を例示するワークフローを示す。
【図６Ｄ】代表的尾鉱試料の中で作業員によって選択された関心対象について、本発明の相関的態様を例示するワークフローを示す。
【図７】Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムの感度を例示するため、プラチナ（Ｐｔ）を含む尾鉱試料のＸＲＦスペクトルデータを示す、エネルギー（ｋｅＶ）の関数としてのＸ線光子数の図である。
【図８】Ｘ線ＣＴサブシステムとＣＸＲＦサブシステムとの相互作用を示す、制御部の概略ブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ／ＸＲＦシステム較正方法を説明する流れ図である。
【図１０】Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦ解析のため鉱物原料を取得し準備する本発明の一実施形態による方法を説明する流れ図である。
【図１１Ａ】それぞれ独立したＸ線ＣＴサブシステムと共焦点ＸＲＦサブシステムを用いて試料を解析する本発明の一実施形態による方法を説明する流れ図である。
【図１１Ｂ】一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムを用いて試料を解析する本発明の一実施形態による方法を説明する流れ図である。
【図１２Ａ】それぞれ独立したＸ線ＣＴサブシステムと共焦点ＸＲＦサブシステムを使用する本発明の一実施形態によるラスター走査試料解析を説明する流れ図である。
【図１２Ｂ】一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムを使用する本発明の一実施形態によるラスター走査試料解析を説明する流れ図である。
【図１３】Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステムを用いて試料の組成を判断する本発明の一実施形態による方法を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
好適な実施形態の詳細な説明
Ｘ線ＣＴによる３−Ｄ像は「平均」減衰値を有するボクセルの立体配列を含む。これらの値は「グレーレベル」によって表現される。グレーレベルの差は、すなわちボクセル明度の差は、減衰の差に相当し、この減衰を生じさせた物質を表す。グレーレベルが適切に較正されるなら、グレーレベル値のヒストグラムから像内にある様々な物質とその相を解析し、判断することができる。ＩＣ故障解析や油・ガス岩解析の空隙率解析等、多くの用途にとってはこれらのグレーレベルで十分である。
【００３９】
鉱業における尾鉱解析では、所謂グレイスケールオーバーラップによって曖昧さが生じる。これは、元素組成が異なる物質がＸ線ＣＴデータで同様のグレーレベルか同じグレーレベルを呈する場合に起こる。例えば尾鉱試料で小さい高密度粒子が見つかる場合でも、通常はこの粒子を他の高密度化合物（例えば鉛、パラジウム、その他）から区別してプラチナ化合物であると断定することはできない。密度（ならびにグレースケール値）が異なる数百ものプラチナ化合物が知られているばかりでなく、他の元素からなる他の高密度化合物が数えきれないほど存在するため、元素識別は極めて重要である。
【００４０】
本システムおよび方法は、元素組成解析で元素を特定するため粒子を探査することを可能にするほか、化合物の正確な絞り込みを可能にする。生物学的用途においても、毒性研究で毒素が存在する状況で構造変化を直接理解する上で微量元素感知空間分解探査は有用である。
【００４１】
現在の技術にともなういくつかの問題に対する解決案の１つは、〜（１００ｕｍ）３未満の空間分解能で、望ましくは〜（５０ｕｍ）３未満の空間分解能で、場合によっては〜（２０ｕｍ）３未満の空間分解能でｐｐｍレベルの感度により、Ｘ線ＣＴボリュームの点または小さいボリュームを選択的に探査できる共焦点ＸＲＦ機構で、Ｘ線ＣＴスキャナを補完することである。
【００４２】
バルク均一試料に対するｐｐｍ感度は共焦点ＸＲＦによって達成される。極めて複雑で不均一な試料や、検出されるべき元素が非常に小さい体積内に極度に集中し空間内に局在するバルク濃度が非常に低い試料（例えば鉱業の尾鉱試料）の場合、探査すべき関心ボリュームを規定できる共焦点ＸＲＦは、従来のＸＲＦを凌ぐ大きな利点を有する。共焦点ＸＲＦなら信号対バックグラウンド比も大幅に改善し、厚い試料で局所に集中する元素を効率的に検出できる。
【００４３】
これまで共焦点ＸＲＦ技術が実用化されてこなかった主な理由の１つは、大きいボリュームを適度な時間内に走査することが難しかったからである。各点の測定にかかる時間は非常に短く、通常は数秒で測定されるが、小さい体積（５０ｘ５０ｘ５０ピクセル）の測定には途方もない時間がかかることがある（例えば点ドエル時間が５秒で１７３時間）。共焦点ＸＲＦを実用化する上で肝心なことは、共焦点ＸＲＦにＸ線ＣＴを組み合わせ、３−Ｄボリュームの中で限定数の点だけを探査することである。
【００４４】
これは、ＣＴ／ＸＲＦ複合システムで最初にＸ線ＣＴ走査を行い、次に３−Ｄ構造情報に基づいて元素情報データを収集するべき場所を選択することによって達成される。既に述べたように、空間内で極度に局在化したミクロンサイズの粒子として極めて低濃度のプラチナが見つかる。鉱業で測定される尾鉱試料の場合は、１回のＸ線ＣＴ走査で少数（ときには〜１０）の粒子だけが元素識別の対象となる。このような幾何学的配置は共焦点ＸＲＦ技術に向いており、共焦点ＸＲＦで数分以内に測定でき、ＣＴ走査時間に加算される時間はごく僅かですむ。これは、プラチナを含む粒子が、約（２０μｍ）３の共焦点体積の中で約（２μｍ）３の体積を、または約１０００ｐｐｍの容量を有するためである。これは従来のＸＲＦでは果たせない非常に効率的な貴金属検出に結び付く。
【００４５】
ＣＴグレースケール較正等、元素識別を必要とする他の主要用途にも同じことが当てはまる。ＣＴグレースケール較正では通常、グレーレベルを元素構成に相関させるため、非常に限られた数のデータ点だけを探査する。生物学的用途では通常、典型的な微量元素レベルを得るにあたって同種の組織の中だけを探査すれば十分である。例えばゼブラフィッシュ試料では器官の中（または各器官内の数点）で測定を行い、標本全体の点走査は試みない。
【００４６】
高分解能Ｘ線ＣＴと共焦点ＸＲＦの結合は、試料サイズに関する共焦点ＸＲＦ技術に特有の限界を緩和し克服する。特に結合は、限られたＸ線試料貫入や試料で現れる蛍光Ｘ線の吸収といった限界を克服する。高分解能Ｘ線断層撮影の場合、試料サイズは通常約１〜２ｍｍだからである。プラチナ（および他貴金属）Ｌ蛍光線の最適励起の場合、いくつかの実施形態では、ＭｏＫα（〜１７．５キロ電子ボルト（ＫｅＶ））およびＡｇＫα（〜２２．２ＫｅＶ）放射に最適化されたポリキャピラリ光学部品と共にＭｏおよびＡｇ線源が使用され、尾鉱試料内の貫入深度は約〜２ミリメートル（ｍｍ）である。プラチナＬα線（〜９．４ＫｅＶ）の場合は〜１ｍｍにわたって約１０％の透過が期待され、これは使用できる合計試料厚み〜２ｍｍに相当する（Ｌ  Ｘ線の貫入はさらに大きい）。ＬβおよびＬγ  Ｘ線等、他のＬ線についてはより高い透過が期待される。生物学的用途（例えば組織）ではより大きいＸ線貫入深度（より深い探査）が達成され、より大きい試料を使用することが可能となる。ＣＴグレースケール較正では、試料内の奥深くにある点の徹底的探査は通常要求されない。通常は標本の表面か表面付近にある選ばれた点を探査するだけで十分である。
【００４７】
図１Ａは、本発明の原理に従って構築された一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステム１０のＣＴモードにおける一実施例を示す。
【００４８】
この一体型システム１０は、Ｘ線ＣＴサブシステム１００すなわちＣＴサブシステムと、共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２すなわちＣＸＲＦサブシステムとを含む。
【００４９】
一体型システム１０はまた、Ｘ線ＣＴサブシステム１００と共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２の様々な部分を管理する制御部１２８を含む。制御部１２８はこれらのサブシステム１００／１０２からデータを受信する。制御部１２８は受信したデータに基づいてサブシステム１００／１０２の動作と連係を管理する。
【００５０】
制御部１２８はまた、対話型グラフィック１７０を含む。対話型グラフィック１７０は、作業員に試料１０４の取得済みボリューム情報１５０から関心対象１２０を対話形式で選択させ、その選択と表示を表示装置１３６で提示する。制御部１２８とその構成要素の詳細は図４および図８の下記説明に記載されている。サブシステム１００／１０２は試料１０４の鉱物内容を突き止めるため共に使用される。試料１０４の例は、砂岩、瀝青砂、原鉱、および石炭等の鉱物試料、または水、原油等の流体や貴金属を含有する試料を含む。
【００５１】
図示された実施例で試料１０４は試料管１１０の中で保持されている。この試料管１１０は、例えばガラス製かプラスチック製の試験管である。一実施例において、試料のサイズは直径が約１〜４ｍｍ、高さが約〜２〜２０ｍｍである。
【００５２】
別の実施例において、試料は、試料管以外の試料容器内に置かれる平らな試料である。あるいは、試料は立方体や球体等の異なる形状を有する。平らな試料が使用される場合、ｘ、ｙ、ｚ試料台１１２はＸ線ビームの中に試料の平らな面の種々領域を配置する能力を有する。
【００５３】
試料管１１０は、Ｘ線源１０６によって生成されるビーム１０７の中に試料１０４を配置できるｘ、ｙ、ｚ試料台１１２に載置される。一実施例において、ｘ、ｙ、ｚ試料台１１２は、制御部１２８の制御下で３つの直交次元の各々に沿って試料１０４を配置できる３つの直交電動配置アームを備える。
【００５４】
ｘ、ｙ、ｚ試料台１１２は、望ましくはｘ、ｙ、ｚ試料台１１２の下に取り付けられる一体型回転台１１４を有する。一体型回転台１１４は垂直（ｚ）軸周りにｘ、ｙ、ｚ試料台１１２を３６０度回転させる。このため、Ｘ線ＣＴサブシステム１００および／または共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２に対して所望の角度（θ）にｘ、ｙ、ｚ試料台を試料管１１０および試料１０４と共に回転させることができる。
【００５５】
回転台１１４は、望ましくは空気軸受台や機械式玉軸受またはころ軸受台等の精密回転台である。
【００５６】
Ｘ線ＣＴサブシステム１００は、Ｘ線放射ビーム１０７を生成するＸ線源１０６を含む。Ｘ線源１０６は、望ましくは密閉管、回転陽極、または微小焦点Ｘ線源等の実験ベースの線源である。一実施例において、Ｘ線源は線源サイズが約２μｍ以下で１０ワットの最大出力まで作動する微小焦点透過Ｘ線源である。小さいスポットサイズまたは線源サイズは高分解能撮像を可能にする。透過線源を使用することにより、線源と検出器との間の距離を短縮することによって有利な撮像幾何を可能にし、高スループットを実現する。
【００５７】
試料１０４が鉱物試料の場合は高エネルギーＸ線放射ビームが選ばれ、Ｘ線源１０６のエネルギーは数ｋｅＶを上回る。厚みが数十マイクロメートル以上の試料を透過するには、このエネルギーが通常要求される。試料の厚みが通常約１ミリメートル以上ある場合は、より高い数十ｋｅＶのエネルギー放射が使用される。通常、範囲は５〜１５０ｋｅＶである。一実施形態において、Ｘ線源はタングステン標的を有する。
【００５８】
Ｘ線ＣＴサブシステム１００はまた、空間分解透過検出器１０８を含む。一実施例において、検出器１０８は、参照により全文が本願に援用される米国特許第７，０５７，１８７Ｂ１号に記載された光学倍率を有するシンチレーテッドＣＣＤ検出器である。
【００５９】
具体的に説明すると、空間分解検出器１０８は試料１０４内を通過するＸ線放射１０７を記録する。一実施例において、空間分解検出器１０８は、シンチレータと、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラと、シンチレータからの可視光をＣＣＤカメラで撮像するレンズまたはレンズシステムとを含む。
【００６０】
ＣＴモードではＸ線ＣＴサブシステム１００が試料１０４のサブマイクロメーター空間分解能３−Ｄ撮像を遂行する。Ｘ線源１０６が発するＸ線１０７は試料１０４を透過する。その後、Ｘ線１０７は空間分解検出器１０８によって検出され、記録される。
【００６１】
生成された像は空間分解検出器１０８から制御部１８０へ引き渡される。制御部１２８はＸ線源１０６と空間分解検出器１０８を操作しながら試料１０４の一連の投影１５６を生成する。制御部１２８は回転台１１４をも操作する。制御部１２８は投影１５６の合間に所定の弧に沿って回転台１１４を前進させる。様々なθ値で十分な投影１５６が生成されたら、制御部１２８は像すなわち投影１５６を試料１０４の３−Ｄ断層画像にまとめる。一実施形態において、試料は走査中に３６０度回転される。別の実施形態において、試料を走査する角度範囲は１８０度以下に制限される。
【００６２】
一実施例では一連の２Ｄ投影像１５６（通常は約１６００以上の像）が取得され、３−Ｄボリュームとなるよう数学的に再構成され、各ボクセルのグレー値は光学的密度を表す。像取得条件は速度と信号対雑音比の最大化のため最適化される。
【００６３】
いくつかの実施例では、試料１０４に入射するビーム１０７を事前に硬化し、再構成データに対する適正ビーム硬化補正を徹底するため、線源フィルタ１５７が使用される。適切な較正を遂行でき、ハウンスフィールド単位によるＣＴ数を得ることができる。これは物質の所与の場所における線減衰係数の尺度を与える。
【００６４】
一実施形態において、制御部１２８は、ＣＴモードからＸＲＦモードに切り替わり、ＸＲＦモードからＣＴモードに戻る、Ｘ線源１０６の切り替えを指令する。これは、楕円形ポリキャピラリ光学部品等の切替可能線源光学素子１１６で達成できる。一実施例において、切替可能線源光学素子１１６は可動アーム１１８を介してＸ線源１０６へ取り付けられる。制御部１２８がＸＲＦモードへの切り替えをＸ線源１０６に指図すると、図１Ｂに見られるように、切替可能線源光学素子１１６はＸ線１０７の経路の中、Ｘ線源１０６の手前に、配置される。制御部１２８がＣＴモードに戻ることをＸ線源１０６に指図すると、図１Ａに見られるように、切替可能線源光学素子１１６はＸ線源１０６から引き離され、Ｘ線１０７の経路の外に移される。
【００６５】
図１Ｂは、一体型Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステム１０のＸＲＦモードにおける一実施例を示す。
【００６６】
ＸＲＦモードでは、試料１０４の関心ボリュームまたは関心領域１２２に向けて小さい集束ビーム１０９を生成するため、線源光学素子１１６が線源からの広範囲の角度およびエネルギーにわたってＸ線を制御し誘導する働きをする。
【００６７】
共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２はさらに、収集光学素子１２４とＸ線蛍光検出器１２６とを含む。
【００６８】
収集光学素子１２４は、望ましくは光学素子１２４の中で合計Ｘ線反射数を最小限に抑えるハーフオプティックである。別の実施例において、収集光学素子１２４は楕円形のポリキャピラリ光学部品である。収集光学素子１２４は特定の関心領域１２２内で発生する蛍光Ｘ線１１１を収集する。
【００６９】
線源光学素子１１６と収集光学素子１２４の焦点の交点は共焦点体積を規定する。共焦点体積は焦点サイズに左右され、且つ検出される蛍光Ｘ線エネルギーに大きく左右される。線源光学ポリキャピラリ素子１１６と収集光学ポリキャピラリ素子１２４の焦点の交点によって規定される共焦点体積は、一実施例において約（５０μｍ）３であり、別の実施例において（２０μｍ）３以下である。一実施形態において、線源光学素子１１６は線源１０６からのＡｇＫα（〜２２．２ＫｅＶ）特性Ｘ線で最適化される。検出側では、キャピラリ内での合計Ｘ線反射数を最小限に抑えて、試料からの蛍光Ｘ線の検出効率を上げるため、ハーフオプティック収集光学素子１２４が使用される。
【００７０】
一般的に、収集光学素子１２４は、（貴金属の検出に適する）９〜１３ＫｅＶのエネルギー範囲で蛍光Ｘ線を最も効率的に検出するよう最適化される。例えば中間Ｚ遷移元素を効率的に検出する必要がある場合、収集光学素子１２４はエネルギー範囲が７〜１０ＫｅＶになる当該元素のＫ線で適切に最適化される。空気中での軟蛍光Ｘ線吸収を減らして装置の感度が大きく損なわれないようにするため、収集光学素子１２４の長さは最適化され、エネルギー分散検出器１２６と試料表面との距離は最小化される。
【００７１】
収集光学素子１２４はＸ線蛍光検出器１２６に向けて蛍光Ｘ線平行ビーム１１３を生成または平行化する。一実施例において、Ｘ線蛍光検出器１２６はエネルギー分散Ｘ線分光方式（ＥＤＳ）検出器である。ＥＤＳ検出器は平行蛍光Ｘ線１１３から受け取ったＸ線エネルギーを電圧信号に変換する。（Ｘ線エネルギーを表す）この電圧信号に基づいて関心領域１２２の元素組成情報１５２が割り出される。
【００７２】
制御部は、ＸＲＦスペクトルデータセット１５２とも呼ばれる元素組成情報１５２をＣＸＲＦサブシステム１０２から受け取る。ＣＸＲＦサブシステム１０２によって取得されるＸＲＦスペクトルデータセット１５２は各元素の特性ピーク１６６を含む。
【００７３】
いくつかの実施例において、関心領域１２２のＸＲＦスペクトルデータセット１５２は、プラチナの図７におけるＬα線１６２と図７におけるＬβ線１６４（９．４５ＫｅＶおよび１１．２ＫｅＶ）、図５における鉛（１０．４５ＫｅＶおよび１２．６２ケーブル）と銅（Ｃｕ）の特性ピーク１６６等、種々元素の特性ピーク１６６を含む。特性ピーク１６６は試料１０４の元素を識別し、区別する。
【００７４】
制御部１２８は共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２と通信する。制御部１２８は、図１ＡにおけるＣＴ解析の結果に基づき、Ｘ線蛍光サブシステム１０２によって探査される次の関心領域１２２をボリューム情報１５０から選択する。より詳細に説明すると、制御部１２８はｘ、ｙ、ｚ試料台１１２／回転台１１４を操作してｚ軸周りに回転させ、共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２に対しｘ、ｙ、およびｚ軸沿いに試料管１１０を配置する。これは、Ｘ線源１０６と収集光学素子１２４／Ｘ線蛍光検出器１２６に対する関心領域１２２の望ましい配置を提供する。回転／配置は蛍光Ｘ線の吸収を低減するよう最適化される。
【００７５】
共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２はＸＲＦモードで試料１０４の元素組成解析を遂行する。Ｘ線源１０６が発するＸ線は切替可能線源光学素子１１６を通る。切替可能線源光学素子１１６は試料１０４の解析領域すなわち関心領域１２２に向けてＸ線１０９を集束または誘導する。通常、ＣＴモードに使われるＸ線はＸＲＦモードにとって最適ではない。このため線源１０６は一実施例において、ＣＴモードで使われるエネルギーより大きいエネルギーで、例えば２０ワットを上回るエネルギーで、または５０ワット以上のエネルギーで、操作できる新たなＡｇ標的を使用する。
【００７６】
これ以降の実施形態では概して、ＣＴ撮像サブシステム１００は、タングステン標的等の高Ｚ標的を有するＸ線源を主に使用する。ただし、特化されたＣＴ用途にはＭｏ、Ｒｈ、Ａｇ等の他の標的を使うこともできる。Ｘ線源は広範囲のＸ線スペクトルを生成し、最大印加電圧までのエネルギーはユーザーによって選択される。ＣＴ撮像には任意のスペクトルを、または全てのスペクトルを、利用できる。対照的に、ＸＲＦサブシステム１０２は、貴金属採掘解析で有用な元素を励起するのに最も適したエネルギー範囲で特性Ｘ線と連続体を生成する、モリブデン、ロジウム、銀等の低Ｚ  Ｘ線源標的を主に使用する。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ等の他の低Ｚ標的をＸＲＦサブシステムに使用することもできる。必要とあらば、ＷやＰｔを含む高Ｚ標的を使用することもできる。標的の選択は用途によって具体的に決まる。
【００７７】
集束Ｘ線１０９は解析領域１２２の中で元素の蛍光を誘発させ、誘発された蛍光は収集光学素子１２４によって収集される。収集光学素子１２４は発せられた蛍光Ｘ線１１１を受け取る。収集光学素子１２４はＸ線蛍光検出器１２６に向けてＸ線１１３を平行化する。Ｘ線蛍光検出器１２６は関心領域１２２からの蛍光Ｘ線１１１／１１３を検出する。
【００７８】
制御部１２８は、Ｘ線蛍光検出器１２６から関心領域１２２の元素組成情報１５２に関するデータをエネルギースペクトルの形で受け取る。これらのデータは制御部１２８によって最終形式に、すなわちＸＲＦスペクトルデータ１５２に、変換される。ＸＲＦスペクトルデータ１５２は、解析の対象となる関心領域１２２について、試料１０４の元素組成マップを提供する。
【００７９】
図２ではＣＴ／ＸＲＦシステム１０が２つの独立したシステムとして図示されている。ＣＴモードは、すなわちＣＴ機能は、Ｘ線ＣＴサブシステム１００を用いて遂行される。その後、試料管１１０は独立した共焦点ＸＲＦサブシステム１０２へ移される。例えば試料管１１０の中にある試料１０４の鉱物内容を突き止めるため、これらの独立したサブシステムが組み合わせて使用される。
【００８０】
ＣＴ／ＸＲＦシステム１０は、Ｘ線ＣＴサブシステム１００と共焦点Ｘ線蛍光（ＣＸＲＦ）サブシステム１０２の種々部分を管理する制御部１２８を含む。制御部１２８はこれらのサブシステム１００／１０２からデータを受信する。制御部は受信したデータに基づいてこれらのサブシステム１００／１０２の動作を管理する。
【００８１】
通常、まずはＸ線ＣＴサブシステム１００のｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ａに試料管１１０が載置される。上述したように、このｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ａは、Ｘ線ＣＴサブシステム１００に対し所望の角度（θ）まで試料管１１０を回転させる一体型回転台１１４Ａを有する。Ｘ線ＣＴサブシステム１００は、第１のＸ線源１０６Ａと空間分解透過検出器１０８とを含む。
【００８２】
ＣＴモードでは、様々なθ値で一連の投影１５６を収集するためＣＴサブシステム１００が起動される。投影１５６は組み合わされて試料１０４の３−Ｄトモグラフィック再現１５０となる。
【００８３】
具体的に説明すると、第１のＸ線源１０６Ａは関心対象１２０を通過する発散Ｘ線１０７を発する。一実施例において、Ｘ線源１０６Ａは、線源サイズが約２μｍ以下、望ましくは１．５μｍ以下で、１０ワットの最大出力まで作動する微小透過Ｘ線源である。別の実施例において、Ｘ線源１０６Ａは、約５μｍ以下の線源サイズすなわちスポットサイズを有し、約１０乃至３０ワットの出力で作動する反射源である。これらのＸ線１０７は空間分解検出器１０８によって捕捉され、記録される。空間分解検出器１０８はＸ線１０７の検出から像を生成する。試料１０４の３−Ｄ断層画像を作るため、これらの像は制御部１２８へ引き渡される。前述したように、制御部１２８は、様々なθ値で投影１５６を得るため、Ｘ線源１０６Ａと一体型回転台１１４Ａを操作する。
【００８４】
次に、ＣＴ／ＸＲＦシステム１０はＣＴモードからＸＲＦモードに切り替わる。試料１０４はＣＴシステム１００のｘ、ｙ、ｚ試料台１１２ＡからＸＲＦシステム１０２のｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ｂへ移される。両システム間で一定の座標変換を維持する再現可能な試料移動を可能にするため、両システム１００、１０２に共通の運動取付システムが使用される。別の実施例では、両システム間で座標系の伝達を可能にするため、両システムで識別可能な参照標識が使用される。
【００８５】
制御部１２８は切り替え時にＣＴモードの結果に基づき共焦点ＸＲＦサブシステム１０２の空間較正を提供する。空間較正とは、Ｘ線ＣＴサブシステム１００から共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２へのシステム座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ）伝達である。制御部１２８は関心対象１２０の位置を表すＣＴシステム座標２０４（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴをＸ線ＣＴサブシステム１００から受信する。ＣＴシステム座標２０４（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴは制御部１２８によってＸＲＦシステム座標２０７（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＸＲＦに変換される。この変換によって共焦点ＸＲＦサブシステム１０２の関心領域１２２が規定される。
【００８６】
共焦点ＸＲＦサブシステム１０２は制御部１２８と通信する第２のＸ線源１０６Ｂを含む。制御部１２８はＸＲＦモードのときに第２のＸ線源１０６Ｂを相応に調整する。一実施例において、第２のＸ線源１０６Ｂは、２０ワット以上で、または５０ワット以上で、作動される、Ａｇ標的を有する、実験室微小焦点線源である。ただし一般的には、線源の標的は上述したように５０未満のＺである。
【００８７】
共焦点ＸＲＦサブシステム１０２はまた、第２の回転台１１４Ｂと、Ｘ線ＣＴサブシステム１００から試料管１１０を受け取って保持する第２のｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ｂとを有する。制御部１２８はＸＲＦシステム座標２０７に基づいて第２のｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ｂ／回転台１１４Ｂによる試料管１１０の回転を指図する。
【００８８】
共焦点ＸＲＦサブシステム１０２はＸ線１０９を集束させる線源光学素子１１６を、例えば楕円形ポリキャピラリ光学部品を、含む。線源光学素子１１６は、第２のＸ線源１０６Ｂに取り付けることができ、あるいは第２のＸ線源１０６Ｂの手前に置くことができる。
【００８９】
上述したように、共焦点ＸＲＦサブシステム１０２は収集光学素子１２４で蛍光放射を収集でき、その放射をＸ線蛍光検出器１２６で検出できる。
【００９０】
ＸＲＦモードでは独立した共焦点Ｘ線蛍光サブシステム１０２が試料１０４の元素組成解析を遂行するが、これは通常、ＣＴ解析で特定された関心領域１２２に限定される。第２のＸ線源１０６Ｂが発するＸ線１０７は線源光学素子１１６を通る。線源光学素子１１６は試料１０４の関心領域１２２に向けてＸ線１０９を集束させる。図示された実施例で制御部はＸＲＦサブシステム１０２の回転台１１４Ｂとｘ、ｙ、ｚ試料台１１２Ｂを操作し、線源光学素子１１６と収集光学素子１２４の焦点に所望の関心領域１２２を配置する。集束Ｘ線１０９は関心領域１２２の中で元素の蛍光を誘発させる。蛍光Ｘ線１１１は収集光学素子１２４によって受け取られ、Ｘ線蛍光検出器１２６に向けて誘導され、Ｘ線蛍光検出器１２６は関心領域または関心ボリューム１２２からの蛍光Ｘ線１１１／１１３を検出する。
【００９１】
制御部１２８は、蛍光検出器１２６によって検出されたＸ線のエネルギーに関するデータと関心領域１２２の元素組成情報１５２を受信する。ＸＲＦスペクトルデータセット１５２は、解析の対象となる関心領域１２２について、試料の元素組成マップを提供する。制御部は、ボリューム情報の深さ情報を用いてＸＲＦスペクトル１５２の補正を行った後に、ＸＲＦスペクトルデータセット１５２を参照元素情報１６８に照合する。
【００９２】
制御部は参照元素情報１６８をもとにＸＲＦスペクトルデータを試料における元素濃度の推定に変換し、ＸＲＦスペクトルデータセット１５２の特性ピーク１６６を割り出す。次に制御部１２８は、表示装置１３６にＸＲＦスペクトルデータセット１５２を表示する。
【００９３】
加えて、制御部はＣＴボリュームデータセット／ボリューム情報１５０からの情報と関心領域１２２の元素組成情報／ＸＲＦスペクトルデータセット１５２とを相関させる。制御部１２８の相関能力に関する詳細は図６Ａ−６Ｄおよび図８の説明に記載されている。
【００９４】
図３はＣＴ／ＸＲＦシステム１０の別の実施例を示す。これは、システムから試料を除去することなく、ＣＴ解析とＸＲＦ解析の両方を同時に、または順次に、実行できる、一体型ＣＴ／ＸＲＦシステム１０の上面図である。
【００９５】
この実施例では２つのＸ線源１０６Ａ／１０６Ｂが使用される。第１のＸ線源１０６ＡはＣＴ解析用である。第２のＸ線源１０６ＢはＸＲＦ解析用の光学素子１１６装着品を含む。
【００９６】
同時ＣＴ／ＸＲＦモードでは第１のＸ線源１０６Ａが試料１０４の関心対象１２０にわたって分散Ｘ線１０７を発する。第２のＸ線源１０６Ｂは線源光学素子１１６を用いて試料１０４の関心領域１２２で集束するＸ線１０９を発する。
【００９７】
ＣＴ／ＸＲＦシステム１０はＣＴ／ＸＲＦモードのときに３−Ｄ  ＣＴ像とＸＲＦ元素組成像を同時に作ることができる。Ｘ線１０７は空間分解検出器１０８によって捕捉され、検出される。集束Ｘ線１０９は収集光学素子１２４によって収集され、誘導される。収集光学素子１２４は蛍光Ｘ線１１１を捕捉し、線１１３を平行ビームとしてＸ線蛍光検出器１２６へ誘導する。Ｘ線蛍光検出器１２６は関心領域１２２からの蛍光線１１１／１１３を検出する。
【００９８】
ＣＴ／ＸＲＦシステム１０はＣＴモードかＸＲＦモードを別々の時間に実行することもできる。例えば、まずはＣＴ／ＸＲＦシステム１０をＣＴモードで作動させ、試料１０４で所望の関心対象１２０を決定する。次にシステム１０をＸＲＦモードで作動させ、所望の関心対象１２０を取り巻く関心領域１２２を解析し、元素組成を判断する。
【００９９】
図４は、代表的尾鉱試料１０４で制御部１２８によって生成される例示的対話型グラフィック１７０を表示するものである。望ましくは、対話型グラフィック１７０は試料１０４の投影からＸ線ＣＴサブシステム１００によって生成されるボリューム情報１５０を表示する。作業員はスライスセレクタ１４０を用いてボリューム情報１５０の中で合成スライス１４２を選択する。その選択に応じて対話型グラフィック１７０はスライス１４２の２−Ｄ像を表示する。
【０１００】
合成スライス１４２は、試料１０４の化合物や元素の粒子に相当するピクセル集団１４４を含む。尾鉱試料の場合、集団１４４は鉄（Ｆｅ）、プラチナ（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の微量金属を通常含む。
【０１０１】
スライス１４２におけるピクセルのグレーレベルは、あるいは完全ＣＴボリュームデータセット１５０内のボクセルのグレーレベルは、ＣＴ走査に対する試料１０４内対象物によるＸ線減衰に相当する。各ピクセル／ボクセルのグレーレベルの明るさは、Ｘ線が試料を通過するときに散乱または吸収される割合を表す。最も明るい集団１４４は、試料１０４内で入射するＸ線を吸収する割合が最も高い金属元素および化合物に相当する。
【０１０２】
作業員はその後、選択したスライス１４２の中で関心対象１２０を、例えば金属元素および化合物に相当する明るい集団１４４のいずれか１つを、選択する。その後制御部１２８は関心対象１２０を取り巻く関心領域１２２を計算する。制御部は関心領域１２２をＣＸＲＦサブシステム１０２へ提供し、ＣＸＲＦサブシステム１０２はこれを、元素組成解析を遂行するときの取得標的として使用する。制御部１２８による関心領域１２２の形成に関する詳細と参考情報は、本節の図８の説明に記載されている。
【０１０３】
図５は、図４で選択されたスライス１４２と関心領域１２２のＸＲＦスペクトルデータセット１５２を示す。このＸＲＦスペクトルデータセット１５２は参照元素情報１６８に比較済みである。一実施例において、参照元素情報１６８は制御部１２８と通信するデータベース１５４に収容される。結果的にＸＲＦスペクトルデータセット１５２は、試料１０４の関心領域１２２の元素組成を一意に識別する元素の特性ピーク１６６を含んでいる。
【０１０４】
図６Ａ−６Ｄは、尾鉱試料１０４の中で作業員によって選択される関心対象１２０について、ＣＴ／ＸＲＦシステム１０の相関的態様を例示するワークフローを示す。図４と同様、作業員は図６Ａで対話型グラフィックを使用し、スライス１４２の中で関心対象１２０を選択する。制御部１２８はその選択に応じて関心領域１２２を計算する。関心領域１２２は関心対象１２０を内包する。
【０１０５】
図６Ｂは、図６Ａの関心領域１２２でＣＸＲＦサブシステム１０２によって取得されるＸＲＦスペクトルデータ１５２を示す。制御部１２８は図２および図５の説明で述べた通りにＸＲＦスペクトルデータ１５２を生成する。
【０１０６】
制御部１２８はその後、ボリューム情報１５０を関心領域１２２の元素組成情報１５２に相関させ、元素組成マップを、例えば図６Ｃおよび６Ｄのマップを、作成し、表示する。図６Ｃは深さの関数として関心領域１２２の元素分布マップを示しており、図６Ｄは選択された関心対象１２０の元素鉄（Ｆｅ）の等高線マップを示している。
【０１０７】
図７は、Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステム１０の感度を例示するため、プラチナ（Ｐｔ）を含む尾鉱試料１０４のＸＲＦスペクトルデータ１５２を表示するものである。このＸＲＦスペクトルデータ１５２は、金属元素鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等、種々元素の特性ピーク１６６を含んでいる。具体的には、ＸＲＦスペクトルデータ１５２はＰｔ  Ｌα線１６２とＰｔ  Ｌβ線１６４の特性ピーク１６６を含んでいるが、現在入手可能なＸＲＦのみのシステムを用いてこれらを表示することは不可能である。
【０１０８】
図８は制御部１２８の詳細を示す。いくつかの実施例において、制御部１２８はコンピュータシステムの独立したカードであり、あるいは単独の装置である。制御部１２８は、数ある機能を遂行するほかに、Ｘ線ＣＴサブシステム１００におけるボリューム情報１５０の取得と共焦点ＸＲＦサブシステムにおける元素組成情報の取得を管理する。
【０１０９】
制御部１２８はＸ線ＣＴサブシステム１００から投影像１５６を受け取り、ボリューム情報１５０を計算する。制御部１２８は、作業員による合成スライス１４２と関心対象１２０の選択を可能にする対話型グラフィック１７０を含む。制御部１２８は、関心対象１２０を内包する関心領域１２２を形成する。関心領域１２２の形成は、Ｘ線ＣＴサブシステム１００とＣＸＲＦサブシステム１０２が一体型システムの一部をなすか、それとも独立した非一体型システムとして存在するかに左右される。
【０１１０】
概して、Ｘ線ＣＴサブシステム１００によって生成されるボリューム情報／ＣＴボリュームデータセット１５０の分解能は通常約数ミクロン以下である。対照的に、現在のＸＲＦシステムの分解能限界は通常〜（２０μｍ）３である。Ｘ線ＣＴ／ＸＲＦシステム１０の場合、制御部１２８はＸ線ＣＴサブシステム１００とＣＸＲＦサブシステム１０２によって提供される分解能の差を考慮しなければならない。結果的に、制御部１２８は、選択された関心対象１２０を内包するボリューム情報１５０の関心領域１２２と、選択された関心対象１２０を取り巻くボリューム情報のボクセルを形成する。
【０１１１】
制御部１２８は、Ｘ線ＣＴサブシステム１００のＣＴシステム座標２０４（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴをＸＲＦシステム座標２０７（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＸＲＦに変換するため、座標伝達関数１５８を生成する。この変換は共焦点ＸＲＦサブシステム１０２の関心領域１２２を形成する。この変換はＣＴモードの結果に基づく共焦点ＸＲＦサブシステム１０２の空間較正とも呼ばれる。
【０１１２】
関心領域１２２を決定した制御部１２８は、元素組成情報１５１の取得のため、関心領域１２２の位置をＣＸＲＦサブシステム１０２へ提供する。制御部１２８は、図２および図５の説明で述べた通りにＸＲＦスペクトルデータセット１５２を生成する。
【０１１３】
好適な実施形態において、制御部１２８は、ボリューム情報１５０とＸＲＦスペクトルデータセット１５２との「オフライン」相関を遂行するアプリケーション１３８を含む。これは相関情報の生成を、例えば図６Ｃに見られる深さの関数としての３−Ｄ元素組成図や図６Ｄに見られる特定元素の２−Ｄ等高線図の生成を、可能にする。制御部１２８はＸＲＦスペクトルデータセット１５２と相関情報を表示装置１３６に表示する。
【０１１４】
図９は、本発明の一実施形態によるＣＴ／ＸＲＦシステムの較正工程のステップの一実施例を示す。
【０１１５】
ステップ４００では、参照試料にわたって様々な角度で一連の投影が取得される。一実施例において、参照試料は、基準とも呼ばれる少なくとも３つの基準標識を３つの異なる平面に含む。これは明確な座標伝達に必要である。望ましくは、基準標識はＣＴモードで高コントラストを有し、ＸＲＦモードで識別可能である。一実施例では、高密度球体が、例えば直径１〜１０μｍの銅または金球体が、基準として機能する。これらの基準は参照試料として機能するエポキシマトリックスプラグに組み込まれる。別の実施例では、参照試料または標的として機能するメンブレン上に十字形の基準が置かれる。
【０１１６】
その後ステップ４０２では、投影から参照試料のＣＴボリュームデータが生成される。次にステップ４０４では、ＣＴボリュームデータを用いて参照試料の中で１つ以上の基準が見つけられる。
【０１１７】
ＣＴ／ＸＲＦシステムの種類によっては、ステップ４０６で共通の運動取付システムを用いて参照試料をＸＲＦシステムへ移す必要があり得る。ステップ４０８では、ＸＲＦデータを生成するため試料が走査される。ステップ４１０では、ＸＲＦスペクトルデータを用いて参照試料の中で基準が見つけられる。ステップ４１２では、ＣＴの参照試料基準がＸＲＦの参照試料基準に比較される。ステップ４１４では、ステップ４１２の比較に基づいてＣＴシステム座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴとＸＲＦシステム座標（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＸＲＦとの座標伝達関数１５８が決定される。
【０１１８】
ＣＴ／ＸＲＦシステム１０による解析のため鉱物試料１０４を試料管１１０に入れる前には、１パックの鉱物原料を取得し、準備する必要がある。
【０１１９】
図１０は、鉱物原料を解析用の鉱物試料に変えるステップの一実施例を示す。
ステップ５００では、鉱物原料が採掘される。その後ステップ５０２では、鉱物原料が粉末になるまで砕かれ挽かれる。ステップ５０４では、この鉱物粉末が浮選工程にかけられる。浮選は、粉末の鉱物粒子を濃縮物と尾鉱に分離するため、粉末を水溶液中の洗剤と混合することを含む。次にステップ５０６では、未加工鉱物原料および／または濃縮物および／または尾鉱が試料管１１０に詰め込まれる。
【０１２０】
ステップ５０８では、試料管１１０内の鉱物試料／濃縮物／尾鉱１０４に対しＸ線ＣＴおよび共焦点ＸＲＦ解析が遂行される。ステップ５１０では、Ｘ線ＣＴ／共焦点ＸＲＦ解析の結果に基づき採掘／浮選工程が修正および／または最適化される。
【０１２１】
ＣＴ／ＸＲＦシステムを用いた試料の解析は、図１１Ａの方法で説明されているようにそれぞれ独立したＣＴシステムとＸＲＦシステムで実行できる工程であり、あるいは図１１Ｂの方法で説明されているように一体型のＣＴ／ＸＲＦシステムで実行できる工程である。
【０１２２】
この工程は、様々な角度で試料管１１０内の試料１０４にわたって一連の投影を取得するステップ６００／６２０で始まる。ステップ６０２／６２２では、投影から試料（例えば鉱物試料）のＣＴボリュームデータ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴが生成される。これは、例えば制御部１２８によって実行されるトモグラフィック再構成アルゴリズムを用いて達成される。
【０１２３】
次にステップ６０４／６２４では、ユーザーか制御部１２８で実行するコンピュータアルゴリズムがＣＴボリュームデータで関心対象（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴを選択する。
【０１２４】
ステップ６０６／６２６では、試料のＣＴボリュームデータに基づいて選択された関心対象から関心領域または関心ボリュームが規定される。一般的に、ＣＴボリュームデータの分解能は数ミクロン以下である。対照的に、現在の技術によるＸＲＦシステムの分解能限界は〜（２０μｍ）３である。このため、ＸＲＦシステムによって遂行される解析のため、ＣＴボリュームデータで特定される各関心対象につき、当該対象を取り巻く関心領域が規定される。
【０１２５】
それぞれ独立したＣＴシステムとＸＲＦシステムを用いて解析が行われる場合は、関心領域が規定された後に、ステップ６０８で試料管をＸＲＦシステムへ移す。ステップ６１０／６２８では、座標伝達関数１５８を参照することにより、選択された関心領域がＸＲＦシステムの共焦点探査スポットに配置される。ステップ６１２／６３０では、関心領域からのＸＲＦスペクトルデータが取得される。ステップ６１４／６３２では、ＣＴボリュームデータの吸収情報を用いてＸＲＦスペクトルデータが補正される。その後ステップ６１６／６３４では、元素組成と相関する参照元素情報にＸＲＦスペクトルデータが照合される。制御部はこの照合をもとに関心領域の元素組成を突き止めることができる。
【０１２６】
ＣＴ／ＸＲＦシステムによる試料のラスター走査解析も、図１２Ａで説明されているようにそれぞれ独立したＣＴシステムとＸＲＦシステムを用いて遂行でき、あるいは図１２Ｂで説明されているように一体型のＣＴ／ＸＲＦシステムを用いて遂行できる。
【０１２７】
この工程は、様々な角度で試料管１１０内の試料１０４にわたって一連の投影を取得するステップ７００／７２０で始まる。
【０１２８】
ステップ７０２／７２２では、投影から試料（例えば鉱物試料）のＣＴボリュームデータ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴが生成される。ステップ７０４／７２４では、ＣＴボリュームデータＳ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）から試料が区分される。それぞれ独立したＣＴシステムとＸＲＦシステムを解析に使用する場合は、ステップ７０４で試料が区分された後に、ステップ７０６で試料管１１０がＸＲＦシステムへ移される。次にステップ７０８／７２６では、区分を用いて最適な回転θで表面点がラスター走査される。ステップ７１０／７２８では、区分を用いて試料の表面下がラスター走査される。ステップ７１２／７３０では、表面下ラスター走査ステップ７１０／７２８が貫入限界まで繰り返される。
【０１２９】
ステップ７１４／７３２では、ＣＴボリュームデータをＸＲＦスペクトルデータに相関させるため、ＣＴボリュームデータをもとに伝達関数を用いてＸＲＦスペクトルデータを深さで補正する。
【０１３０】
図１３はＣＴおよびＸＲＦシステムを用いて試料の組成を判断する工程を示す。
この工程はステップ８００で始まり、様々な角度で試料管１１０内の試料１０４にわたって一連の投影を取得する。ステップ８０２では、投影から試料（例えば鉱物試料）のＣＴボリュームデータ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴが生成される。次にステップ８０４では、グレーレベルに基づいてＣＴボリュームデータがクラスに区分される。ステップ８０６では、各区分クラスの中で領域が選択される。ステップ８０８では、選択された領域がＸＲＦシステムの共焦点探査スポットに配置される。ステップ８１０では、選択された領域の組成が判断される。その後ステップ８１２では、試料の相マップ（ｘ、ｙ、ｚ、θ）ＣＴが生成され、ＣＴボリュームデータのグレーレベルごとに生成される組成情報を用いて試料の組成が判断される。
【０１３１】
本発明をその好適な実施形態に関して具体的に図示し説明したが、添付の請求項によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく形態や細部に様々な変更を行えることは当業者によって理解されよう。
【図１Ａ】
0006353450.tif 000002
【図１Ｂ】
0006353450.tif 000003
【図２】
0006353450.tif 000004
【図３】
0006353450.tif 000005
【図４】
0006353450.tif 000006
【図５】
0006353450.tif 000007
【図６Ａ】
0006353450.tif 000008
【図６Ｂ】
0006353450.tif 000009
【図６Ｃ】
0006353450.tif 000010
【図６Ｄ】
0006353450.tif 000011
【図７】
0006353450.tif 000012
【図８】
0006353450.tif 000013
【図９】
0006353450.tif 000014
【図１０】
0006353450.tif 000015
【図１１Ａ】
0006353450.tif 000016
【図１１Ｂ】
0006353450.tif 000017
【図１２Ａ】
0006353450.tif 000018
【図１２Ｂ】
0006353450.tif 000019
【図１３】
0006353450.tif 000020