(57)【要約】【課題】時間をかけずに簡便に、試料に対して同じ倍率、位置、及び、角度の外観状態の画像と内部状態の画像とを撮影することができるＸ線透視分析装置を提供する。【解決手段】分析対象となる試料１００が設置位置Ｐに設置される試料テーブル１０と、試料テーブル１０の設置位置Ｐに設置された試料１００を撮像する光学撮像装置１３と、試料テーブル１０の光学撮像装置１３が位置する側と反対の側から、光学撮像装置１３と設置位置Ｐとの間の光の行路Ｌと同軸となるようにＸ線を出力するＸ線照射装置１９と、入射されたＸ線を可視光に変換して射出する蛍光スクリーン１６と、蛍光スクリーン１６の位置を行路Ｌの路上と行路Ｌの路外とに変更する位置変更機構１７，１８と、を備える。【選択図】図３
2009031182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象となる試料が設置位置に設置される試料テーブルと、
前記試料テーブルの前記設置位置に設置された前記試料を撮像する光学撮像装置と、
前記試料テーブルの前記光学撮像装置が位置する側と反対の側から、前記光学撮像装置と前記設置位置との間の光の行路と同軸となるようにＸ線を出力するＸ線照射装置と、
入射されたＸ線を可視光に変換して射出する蛍光スクリーンと、
前記蛍光スクリーンの位置を前記行路上と前記行路外とに変更する位置変更機構と、を備えることを特徴とするＸ線透視分析装置。
【請求項２】
電子撮像装置である前記光学撮像装置が出力する前記試料の画像の電子データを表示する表示装置を、さらに、備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視分析装置。
【請求項３】
前記試料テーブルに設置される前記試料に前記Ｘ線照射装置から出力されるＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線を検出するエネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出器を、さらに、前記試料テーブルに対する前記設置位置に設置される前記試料のＸ線の反射側又は透過側に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線透視分析装置。
【請求項４】
前記表示装置は、前記蛍光Ｘ線検出器が出力する検出信号を分析して、前記試料に含まれる元素の種類と当該元素の濃度を算出して表示することを特徴とする請求項３に記載のＸ線透視分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透視分析装置に関し、詳しくは、試料を透過させたＸ線により試料の透過Ｘ線像を得ることができるＸ線透視分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、「ものづくり」において、原料、材料、半製品、及び、製品などの品質管理を行ったり、開発プロセスにおける製品などの状態を把握したりして製品などの信頼保証を行うために、製品などの外観状態及び内部状態を撮影し、元素組成を分析することが行われている。製品などの試料の外観状態の撮影には、ディジタルカメラ装置、光学顕微鏡、あるいは、電子顕微鏡が用いられる。また、試料の内部状態の撮影には、Ｘ線透視装置が用いられる。そして、製品などの元素組成の分析には、蛍光Ｘ線分析装置が用いられる。ディジタルカメラ装置、Ｘ線透視装置、蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれとしては、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献３に記載されている装置をはじめ様々な装置が発明されている。
【０００３】
ところで、試料の外観状態及び内部状態を撮影する場合、試料の外観状態と内部状態との対応を把握しやすくするために、外観状態の画像と内部状態の画像とは、試料に対して同じ倍率、位置、及び、角度で撮影されたものであることが望ましい。また、試料の元素組成の分析を行う場合には、試料の外観状態の画像と内部状態の画像とが撮影される位置について分析することが望ましい。
【特許文献１】特開２００７−４７５９６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０８６０号公報
【特許文献３】特開２００７−１０８１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来、試料の外観の画像の撮影、試料の内部状態の画像の撮影、及び、試料の元素組成の分析のそれぞれには、上述したように、ディジタルカメラ装置、Ｘ線透視装置、及び、蛍光Ｘ線分析装置という個別の装置を用いていた。そのため、試料に対して同じ倍率、位置、及び、角度の外観状態の画像と内部状態との画像を撮影し、また、試料の外観状態の画像と内部状態の画像とが撮影される位置と同じ位置の元素組成の分析を行うためには、ディジタルカメラ装置、Ｘ線透視装置、及び、蛍光Ｘ線分析装置における試料の位置などを精密に設定する必要がある。ディジタルカメラ装置、Ｘ線透視装置、及び、蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれで、試料を撮影したり分析したりするためにかかる時間は、数分程度である。しかし、ディジタルカメラ装置、Ｘ線透視装置、及び、蛍光Ｘ線装置における試料の位置などを精密に設定して撮影したり分析したりするには、半日から数日を要し、膨大な時間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、時間をかけずに簡便に、試料に対して同じ倍率、位置、及び、角度の外観状態の画像と内部状態の画像とを撮影することができるＸ線透視分析装置を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、時間をかけずに簡便に、試料の外観状態の画像と内部状態の画像とが撮影される位置と同じ位置の元素組成の分析を行うことができるＸ線透視分析装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の第１の目的を達成するために、請求項１に記載のＸ線透視分析装置は、分析対象となる試料が設置位置に設置される試料テーブルと、前記試料テーブルの前記設置位置に設置された前記試料を撮像する光学撮像装置と、前記試料テーブルの前記光学撮像装置が位置する側と反対の側から、前記光学撮像装置と前記設置位置との間の光の行路と同軸となるようにＸ線を出力するＸ線照射装置と、入射されたＸ線を可視光に変換して射出する蛍光スクリーンと、前記蛍光スクリーンの位置を前記行路上と前記行路外とに変更する位置変更機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
なお、「前記光学撮像装置と前記設置位置との間の光の行路」は、光学撮像装置と前記設置位置とが直線状に位置する場合には、光学撮像装置の光軸に等しくなる。しかし、光学撮像装置が設置位置に設置された試料の鏡による反射像を撮影するものである場合には、設置位置と鏡の反射位置までの光の行路と、鏡の反射位置と光学撮像装置までの光の行路（光学撮像装置の光軸）とをあわせた行路である。
【０００８】
請求項２に記載のＸ線透視分析装置は、請求項１に記載のＸ線透視分析装置において、電子撮像装置である前記光学撮像装置が出力する前記試料の画像の電子データを表示する表示装置を、さらに、備えることを特徴としている。
【０００９】
上記の第２の目的を達成するために、請求項３に記載のＸ線透視分析装置は、請求項１又は２に記載のＸ線透視分析装置において、前記試料テーブルに設置される前記試料に前記Ｘ線照射装置から出力されるＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線を検出するエネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出器を、さらに、前記試料テーブルに対する前記設置位置に設置される前記試料のＸ線の反射側又は透過側に備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載のＸ線透視分析装置は、請求項３に記載のＸ線透視分析装置において、前記表示装置は、前記蛍光Ｘ線検出器が出力する検出信号を分析して、前記試料に含まれる元素の種類と当該元素の濃度を算出して表示することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、光学撮像装置によって試料テーブルの設置位置に設置された試料の外観状態を示す画像を撮影することができる。また、Ｘ線照射装置は、試料テーブルの光学撮像装置が位置する側と反対の側から、光学撮像装置と試料テーブルの試料の設置位置との間の光の行路と同軸となるようにＸ線を出力する。したがって、当該行路上にＸ線を可視光に変換する蛍光スクリーンを配置すれば、上記の光学撮像装置によって、試料の内部状態を示す画像（透過Ｘ線像）を、試料に対する倍率、位置、及び、角度を、外観状態を示す画像と同じ条件として、短時間で簡便に撮影することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、光学撮像装置は電子撮像装置であり、当該電子撮像装置が出力する画像の電子データを表示する表示装置を備える。したがって、試料の外観状態を示す画像及び内部状態を示す画像をその場で即時に確認することができる。また、外観状態を示す画像及び内部状態を示す画像は電子データであるので、簡単に加工したり、解析したりすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、試料にＸ線照射装置から出力されるＸ線を照射して得られる蛍光Ｘ線が蛍光Ｘ線検出器によって検出される。したがって、試料のうちの光学撮像装置で撮影した部分から得られる蛍光Ｘ線を検出することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、表示装置によって、蛍光Ｘ線検出装置が出力する検出信号に基づいて、試料に含まれる元素の種類と当該元素の濃度を算出する。したがって、試料のうち光学撮像装置で撮影した部分に含まれる元素の種類と当該元素の濃度を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るＸ線透視分析装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線透視分析装置１の外観構成を示す図である。図に示すように、Ｘ線透視分析装置１は、装置本体２とノートパソコン３とから構成されている。ノートパソコン３は、例えば、装置本体２の立方体形状の筐体４の上部に配置される。
【００１６】
図２及び図３は、図１のＡ−Ａ’断線における断面を示す説明図である。これらの図に示すように、装置本体２の筐体４は、仕切り４ａおよび仕切り４ｂによって、第１の部屋Ｂ、第２の部屋Ｃ、及び、第３の部屋Ｄに仕切られている。第２の部屋Ｃの一の壁面部分には、扉４ｃが設けられており、扉４ｃに取り付けられた取手４ｄを把持して引っ張ることによって、扉４ｃを開いて、第２の部屋Ｃを開放することができる。第２の部屋Ｃの内部の仕切り４ｂ上には、分析する試料１００を設置するための試料テーブル１０が設けられており、当該試料テーブル１０の設置位置Ｐに試料１００が設置される。当該試料テーブル１０の設置位置Ｐが属する上面１０ａは、扉４ｃの外側の表面に設けられた操作パネル（図示せず）を操作することによって、図２及び図３における上下方向、左右方向、及び、奥行き方向の位置、並びに、傾きを調整することができるようになっている。
【００１７】
また、第２の部屋Ｃの内部の上方には、試料１００を照らすための光源１１が設けられている。そして、さらに、試料テーブル１０の下方の仕切り４ｂ上、又は、試料テーブル１０の上方の仕切り４ａの下部には、蛍光Ｘ線を検出して電気信号に変換するエネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出器１２が設けられている。この蛍光Ｘ線検出器１２は、所定のケーブル（図示せず）によって、ノートパソコン３に接続されており、蛍光Ｘ線検出器１２が出力する電気信号は、当該ケーブルを介してノートパソコン３に入力される。
【００１８】
第１の部屋Ｂの一の壁面４ｅには孔４ｆが穿たれている。そして、この壁面４ｅには、孔４ｆにレンズ１３ａが挿入された状態で、接写型のディジタルカメラ１３が固定されている。ディジタルカメラ１３は、所定のケーブル（図示せず）によってノートパソコン３と接続されており、ディジタルカメラ１３で撮影された画像のデータは、当該ケーブルを介してノートパソコン３に入力される。また、第１の部屋Ｂの内部には、箱１４が設けられている。当該箱１４の底部であって、試料テーブル１０の試料の設置位置Ｐの垂直方向の上部に相当する箇所には、矩形の孔１４ａが穿たれている。さらに、仕切り４ａにおいても、試料テーブル１０の試料１００の設置位置Ｐの垂直方向の上部に相当する箇所には、箱１４の孔１４ａと同様の大きさ及び形状の孔４ｇが穿たれている。なお、箱１４のディジタルカメラ１３のレンズ１３ａと対向する壁面に穿たれた孔１４ｂには、可視光を透過し、Ｘ線を透過しないＸ線窓１４ｃがはめ込まれている。
【００１９】
また、箱１４の内部には、試料テーブル１０の試料１００の設置位置Ｐに置かれた試料において垂直方向の上向きに反射された光源１１からの光を、ディジタルカメラ１３の光軸に一致するように反射する鏡１５が設けられている。
【００２０】
さらに、第１の部屋Ｂの内部には、入射したＸ線を可視光に変換して射出する蛍光スクリーン１６が設けられている。この蛍光スクリーン１６には、筐体４の外部に位置する球体状の取手１７が所定の長さの操作棒１８を介して取り付けられている。当該取手１７を摘んで操作棒１８を水平方向に押し込むと、図３に示すように、蛍光スクリーン１６で箱１４の孔１４ａを塞ぐことができる。この操作により、蛍光スクリーン１６を、ディジタルカメラ１３と試料テーブル１０の設置位置Ｐとの間の光の行路Ｌの路上に置くことができる。一方、取手１７を摘んで操作棒１８を水平方向に引き出すと、蛍光スクリーン１６が移動して、箱１４の孔１４ａを開放することができる。この操作により、蛍光スクリーン１６を、ディジタルカメラ１３と試料テーブル１０の設置位置Ｐとの間の光の行路Ｌの路外に置くことができる。
【００２１】
第３の部屋Ｄの内部には、Ｘ線を出力するＸ線照射装置１９が配置されている。Ｘ線照射装置１９は、Ｘ線を出力する照射口１９ａが、試料テーブル１０の試料１００の設置位置Ｐの垂直方向の真下に位置するように配置されている。したがって、照射口１９ａから出力されたＸ線の行路は、ディジタルカメラ１３と試料テーブル１０の設置位置Ｐとの間の光の行路Ｌと同軸となる。
【００２２】
このようなＸ線透視分析装置１で、試料１００の外観状態を示す画像を撮影する場合には、使用者は、まず、筐体４の扉４ｃを開いて、第２の部屋Ｃを開放し、分析する試料１００を試料テーブル１０の設置位置Ｐに設置する。次に、扉４ｃをとじた後で、図２に示すように、取手１７を水平方向に引き出して、蛍光スクリーン１６を行路Ｌの路外に置く。なお、取手１７を引き出すと、第２の部屋Ｃに設けられた光源１１が点灯する。光源１１から照射された光は、設置位置Ｐに設置された試料１００の表面で反射し、鏡１５を介して行路Ｌを進んでディジタルカメラ１３のレンズ１３ａに入射する。ディジタルカメラ１３では、レンズ１３ａに入射した光に応じて試料１００の外観状態を示す動画像を液晶モニタ１３ｂに表示する。また、試料１００の外観状態を示す動画像は、ディジタルカメラ１３とノートパソコン３を結ぶケーブルによってノートパソコン３にも送信されてノートパソコン３の液晶モニタ３ａにも表示される。
【００２３】
次に、使用者は、扉４ｃの外側の表面に設けられた操作パネル（図示せず）を操作して、試料テーブル１０の上面１０ａの上下方向、左右方向、及び、奥行き方向の位置、並びに、傾きを変更して、ディジタルカメラ１３の液晶モニタ１３ｂ及びノートパソコン３の液晶モニタ３ａに表示される試料１００の画像（動画像）の位置や範囲を調整する。そして、使用者が、ディジタルカメラ１３のシャッタ（図示せず）を押し下げると、試料１００の外観状態を示す静止画像が撮影される。撮影された外観状態を示す静止画像は、ノートパソコン３に転送されて、液晶モニタ３ａに表示される。
【００２４】
続いて、試料１００の内部状態を示す画像を撮影する場合には、使用者は、図３に示すように、取手１７を水平方向に押し込んで、蛍光スクリーン１６を行路Ｌの路上に置く。なお、取手１７を押し込むと、第２の部屋Ｃに設けられた光源１１が消灯される。次に、使用者は、扉４ｃの外側の表面に設けられた操作パネル（図示せず）を操作して、Ｘ線照射装置１９の照射口１９からＸ線を出力させる。なお、扉４ｃが開いている場合には、照射口１９からＸ線は出力されず、また、Ｘ線の照射中に扉４ｃが開かれると、照射口１９からのＸ線の出力は停止される。
【００２５】
Ｘ線照射装置１９の照射口１９から出力されたＸ線は、試料１００を透過し、行路Ｌを進んで蛍光スクリーン１６に入射される。蛍光スクリーン１６に入射されたＸ線は、蛍光スクリーン１６によって可視光に変換され、蛍光スクリーン１６のＸ線の入射側と反対側から射出される。Ｘ線から可視光に変換された光は、さらに行路Ｌを進み、鏡１５で反射されてディジタルカメラ１３のレンズ１３ａに入射する。ディジタルカメラ１３では、レンズ１３ａに入射した光に応じて試料１００の内部状態を示す動画像（透過Ｘ線像）が液晶モニタ１３ｂに表示される。また、試料１００の内部状態を示す動画像は、ディジタルカメラ１３とノートパソコン３を結ぶケーブルによってノートパソコン３にも送信されてノートパソコン３の液晶モニタ３ａにも表示される。
【００２６】
そして、使用者が、ディジタルカメラ１３のシャッタ（図示せず）を押し下げると、試料１００の内部状態を示す静止画像が撮影される。撮影された内部状態を示す静止画像は、ノートパソコン３に転送されて、液晶モニタ３ａに表示される。なお、試料１００の外観状態を示す画像を撮影してから、試料１００の内部状態を示す画像を撮影するまでの間は、試料テーブル１０の設置位置Ｐに対する試料１００の位置、及び、試料テーブル１０の上面１０ａの位置や角度を変更してはならない。
【００２７】
ところで、試料１００にＸ線照射装置１９の照射口１９ａから出力されたＸ線が照射されると、蛍光Ｘ線が発生する。試料１００で発生した蛍光Ｘ線は、試料テーブル１０に対する試料１００におけるＸ線の反射側又は透過側に設置された蛍光Ｘ線検出器１２によって検出され、電気信号に変換される。蛍光Ｘ線検出器１２から出力されるこの電気信号は、ノートパソコン３に転送される。ノートパソコン３では、マルチチャネルアナライザーによって、蛍光Ｘ線検出器１２から転送された電気信号に基づいてエネルギー分散蛍光Ｘ線スペクトルを算出する。そして、ノートパソコン３では、算出したこの蛍光Ｘ線スペクトルを、予め登録しておいた既知の標準資料の蛍光Ｘ線スペクトルと比較解析することによって、試料１００のＸ線照射部分に含まれる元素の種類と各元素の濃度とを算出する。この算出結果は、液晶モニタ３ａにスペクトルグラフとして表示される。
【００２８】
以上に説明したように、本発明のＸ線透視分析装置１によれば、Ｘ線を可視光に変換する蛍光スクリーン１６を用いることにより、単一のディジタルカメラ１３によって、試料１００について倍率、位置、及び、角度などが同一である、可視光による試料１００の外観状態を示す画像とＸ線による試料１００の内部状態を示す画像とを短時間で簡便に得ることができる。また、試料１００の内部状態を撮影するために照射するＸ線によって発生する蛍光Ｘ線を蛍光Ｘ線検出器１２で検出するので、試料１００の外観状態の画像と内部状態の画像とが撮影される位置と同じ位置の元素組成の分析を短時間で簡便に行うことができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態は、本発明の技術的思想の範囲内で適宜に変更してもかまわない。例えば、試料１００の外観状態の画像及び内部状態の画像を撮影する光学撮像装置は、ディジタルカメラ１３に限らず、フィルムカメラ（銀塩カメラ）などの非電子撮像装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、例えば、試料を透過させたＸ線により試料の透過Ｘ線像を得ることができるＸ線透視分析装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るＸ線透視分析装置の外観構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係るＸ線透視分析装置のＡ−Ａ’断線における断面を示す説明図である。
【図３】本発明に係るＸ線透視分析装置のＡ−Ａ’断線における断面を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      Ｘ線透視分析装置
３      ノートパソコン（表示装置）
１０    試料テーブル
１２    蛍光Ｘ線検出器
１３    ディジタルカメラ（光学撮像装置）
１６    蛍光スクリーン
１７    取手（位置変更機構）
１８    操作棒（位置変更機構）
１９    Ｘ線照射装置
１００  試料
【図１】
2009031182.tif 000003
【図２】
2009031182.tif 000004
【図３】
2009031182.tif 000005