JP6851283B2 - 画像処理装置、分析装置、および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、分析装置、および画像処理方法に関する。

電子プローブマイクロアナライザー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）では、電子線を試料に照射し、電子線の照射に応じて試料から発生する特性Ｘ線をＸ線分光器により検出し、試料に含まれている特定の元素の定性分析または定量分析を行う。特性Ｘ線を検出するためのＸ線分光器としては、波長分散型Ｘ線分光器（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＷＤＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光器（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳ）が知られている。

波長分散型Ｘ線分光器では、試料から発生した特性Ｘ線が分光素子によって特定波長のＸ線に分離されて検出される。波長分散型Ｘ線分光器は、分光特性の異なる複数の分光素子を備えており、分光素子ごとに測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なるスペクトルが得られる。

このように、ＥＰＭＡでは、１つの試料に対して測定された、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルが得られるため、これらのスペクトルが同一画面上に並べて表示される。しかしながら、単純に、複数のスペクトルを並べて表示すると視認性が良くない。

このような問題に対して、特許文献１では、１つの試料に対して測定された、測定波長範囲（測定エネルギー範囲）および波長分解能（エネルギー分解能）が異なる複数のスペクトルを、１つの波長軸に配置して１つのＸ線スペクトルとして画面上に表示する表示処理装置が開示されている。

特開２０１１−４３４０２号公報

１つの試料に対して測定された、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを１つのＸ線スペクトルとして表示する場合、測定の原理上、低エネルギー側にピークが集中してしまい、低エネルギー側のピークが見づらいという問題がある。

また、エネルギー分散型Ｘ線分光器で試料から発生した特性Ｘ線を検出して得られるスペクトルについても、同様に、測定の原理上、低エネルギー側にピークが集中してしまい、低エネルギー側のピークが見づらいという問題がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、スペクトルを視認性よく表示することができる画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記画像処理装置を含む分析装置を提供することにある。

（１）本発明に係る画像処理装置は、
分光特性が互いに異なる複数の分光素子を備えたＸ線分光器を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得するスペクトル取得部と、
前記複数のスペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸である１つのグラフにするグラフ生成部と、
前記グラフ生成部が生成したグラフを表示部に表示する制御を行う表示制御部と、
を含む。

このような画像処理装置では、生成されたグラフは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

（２）本発明に係る画像処理装置において、
前記グラフ生成部は、
前記複数のスペクトルの各々を１つのエネルギー軸上に配置し、当該エネルギー軸をエネルギーのａ乗根の軸に変換して、前記グラフを生成してもよい。

（３）本発明に係る画像処理装置において、
前記グラフ生成部は、
Ｘ線強度をＩとし、分光素子の感度係数をＡとし、Ｘ線発生源と分光素子との間の距離を表すＬ値をＬとした場合に、
前記第２軸を、（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸としてもよい。

このような画像処理装置では、グラフ生成部は、グラフの第２軸を、（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂの軸とするため、生成されたグラフでは、各分光素子の感度差およびＬ値による感度差が較正され、Ｘ線強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。したがって、このような画像処理装置では、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

（４）本発明に係る画像処理装置において、
前記グラフ生成部は、
Ｘ線強度をＩとし、分光素子の感度係数をＡとし、ブラッグ角をθとした場合に、
前記第２軸を、（Ｉ×Ａ×ｓｉｎθ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸としてもよい。

このような画像処理装置では、グラフ生成部は、グラフの第２軸を、（Ｉ×Ａ×ｓｉｎθ）^１／ｂの軸とするため、生成されたグラフでは、各分光素子の感度差およびｓｉｎθによる感度差が較正され、Ｘ線強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。したがって、このような画像処理装置では、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

（５）本発明に係る画像処理装置において、
前記グラフ生成部は、
前記第２軸を、標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度の比の軸としてもよい。

このような画像処理装置では、グラフ生成部は、グラフの第２軸を、標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度の比の軸とするため、生成されたグラフでは、Ｘ線強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。したがって、このような
画像処理装置では、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

（６）本発明に係る画像処理装置は、
Ｘ線分光器で試料から発生する特性Ｘ線を検出して得られたスペクトルを取得するスペクトル取得部と、
前記スペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸であるグラフにするグラフ生成部と、
前記グラフ生成部が生成したグラフを表示部に表示する制御を行う表示制御部と、
を含む。

このような画像処理装置では、生成されたグラフは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、スペクトルを視認性よく表示することができる。

（７）本発明に係る分析装置は、
本発明に係る画像処理装置を含む。

このような分析装置では、本発明に係る画像処理装置を含むため、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

（８）本発明に係る画像処理方法は、
分光特性が互いに異なる複数の分光素子を備えたＸ線分光器を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得する工程と、
前記複数のスペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸である１つのグラフにする工程と、
前記グラフを表示部に表示する工程と、
を含む。

このような画像処理方法では、生成されたグラフは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、このような画像処理方法では、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

本実施形態に係る画像処理装置を含む分析装置の構成を示す図。 本実施形態に係る画像処理装置の処理部の処理の流れの一例を示すフローチャート。 鉱物試料を測定して得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルの一例を示す図。 鉱物試料を測定して得られた、５つのスペクトルを１つのエネルギー軸上に配置したグラフ。 図４に示すグラフの軸を変換して生成されたグラフ。

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。

１． 画像処理装置
まず、本実施形態に係る画像処理装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る画像処理装置１００を含む分析装置１の構成を示す図である。

分析装置１は、電子線ＥＢを試料Ｓに照射して電子線ＥＢの照射に応じて試料Ｓから発生する特性Ｘ線を検出してスペクトルを得る装置である。分析装置１は、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）である。

分析装置１は、電子銃１１と、集束レンズ１２と、偏向器１３と、対物レンズ１４と、試料ステージ１５と、二次電子検出器１７と、波長分散型Ｘ線分光器１８と、信号処理装置２０と、画像処理装置１００と、を含む。

電子銃１１は、電子線ＥＢを発生させる。電子銃１１は、所定の加速電圧により加速された電子線ＥＢを試料Ｓに向けて放出する。

集束レンズ１２は、電子銃１１の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線ＥＢを集束させるためのレンズである。

偏向器１３は、集束レンズ１２の後段に配置されている。偏向器１３は、電子線ＥＢを偏向させることができる。

対物レンズ１４は、偏向器１３の後段に配置されている。対物レンズ１４は、電子線ＥＢを集束させて試料Ｓに照射する。

試料ステージ１５は、試料Ｓを支持することができる。試料ステージ１５上には、試料Ｓが載置される。試料ステージ１５は、移動機構を備えており試料Ｓを移動させることができる。

二次電子検出器１７は、試料Ｓから放出された二次電子を検出するための検出器である。二次電子検出器１７の出力信号は、電子線ＥＢの走査信号と同期して記憶装置（図示せず）に記憶される。これにより、二次電子像を得ることができる。

波長分散型Ｘ線分光器１８は、複数の分光素子（分光結晶）１８ａと、Ｘ線検出器１８ｂと、を含んで構成されている。波長分散型Ｘ線分光器１８は、広い波長範囲の測定を可能とするために、分光特性の異なる複数の分光素子１８ａ（すなわち格子面間隔が異なる複数の分光結晶）を備えている。

波長分散型Ｘ線分光器１８は、試料Ｓで発生した特性Ｘ線から、分光素子１８ａでのブラッグ反射を利用して特定波長のＸ線を分離し、Ｘ線検出器１８ｂで検出する。試料Ｓ上のＸ線発生源、分光素子１８ａ、およびＸ線検出器１８ｂは、一定の半径を持つローランド円上を移動し、分光素子１８ａは一定の取り出し角を保ったまま仮想直線上を移動する。分光素子１８ａで回折を起こしたＸ線はＸ線検出器１８ｂに入射するが、分光素子１８ａの移動に伴ってブラッグ角が変化するため、検出されるＸ線の波長（エネルギー）が変化する。

Ｘ線検出器１８ｂの出力信号は、信号処理装置２０において波形整形、Ａ／Ｄ変換などの所定の処理が行われ、画像処理装置１００（処理部３０）に送られる。波長分散型Ｘ線分光器１８によって得られるスペクトルは、横軸がＸ線のエネルギーであり、縦軸がＸ線強度であるグラフとして表される。波長分散型Ｘ線分光器１８は、分光特性の異なる複数の分光素子１８ａを備えているため、分光素子１８ａごとに測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なるスペクトルが得られる。

エネルギー分散型Ｘ線分光器１９は、Ｘ線をエネルギーで弁別し、スペクトルを得るための分光器である。エネルギー分散型Ｘ線分光器１９は、電子線ＥＢを試料Ｓに照射することにより試料Ｓから発生する特性Ｘ線を検出する。

エネルギー分散型Ｘ線分光器１９の出力信号は、信号処理装置２０において所定の処理が行われ、画像処理装置１００（処理部３０）に送られる。エネルギー分散型Ｘ線分光器１９によって得られるスペクトルは、横軸がＸ線のエネルギーであり、縦軸がＸ線強度であるグラフとして表される。

分析装置１では、電子銃１１から放出された電子線ＥＢが、集束レンズ１２および対物レンズ１４で集束されて試料Ｓに照射される。このとき、偏向器１３によって電子線ＥＢを偏向することにより、試料Ｓ上の任意の位置に電子線ＥＢを照射することができる。試料Ｓに電子線ＥＢが照射されることによって、試料Ｓから特性Ｘ線が発生する。試料Ｓから発生した特性Ｘ線は、分光素子１８ａによって分光され、Ｘ線検出器１８ｂで検出される。Ｘ線検出器１８ｂの出力信号は信号処理装置２０で所定の処理が行われ、スペクトルデータとして処理部３０に送られる。また、試料Ｓから発生した特性Ｘ線は、エネルギー分散型Ｘ線分光器１９で検出することもできる。エネルギー分散型Ｘ線分光器１９の出力信号は信号処理装置２０で所定の処理が行われ、スペクトルデータとして処理部３０に送られる。処理部３０では、信号処理装置２０からのスペクトルデータに基づき、スペクトルが生成される。

画像処理装置１００は、波長分散型Ｘ線分光器１８を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを表示部４２に表示する。また、画像処理装置１００は、エネルギー分散型Ｘ線分光器１９を用いて得られた、スペクトルを表示部４２に表示する。画像処理装置１００は、処理部３０と、操作部４０と、表示部４２と、記憶部４４と、を含む。

操作部４０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部３０に送る処理を行う。操作部４０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。

表示部４２は、処理部３０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部４２には、例えば、処理部３０で生成されたスペクトルが表示される。

記憶部４４は、処理部３０が各種の計算処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部４４は、処理部３０の作業領域として用いられ、処理部３０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部４４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

処理部３０は、信号処理装置２０からのスペクトルデータに基づいてスペクトルを生成し、表示部４２に表示する処理を行う。処理部３０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ等）でプログラムを実行することにより実現することができる。処理部３０は、スペクトル取得部３２と、グラフ生成部３４と、表示制御部３６と、を含む。

スペクトル取得部３２は、信号処理装置２０からのスペクトルデータを受け付けて、波長分散型Ｘ線分光器１８を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得する。

グラフ生成部３４は、スペクトル取得部３２で取得された測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを、横軸（第１軸）がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸（第２軸）がＸ線強度に基づく軸である、１つのグラフにする。グラフ生成部３４の処理の詳細については、後述する「２． 処理」で説明する。

表示制御部３６は、グラフ生成部３４で生成されたグラフを、表示部４２に表示させる制御を行う。

２． 処理
次に、画像処理装置１００の処理部３０の処理について説明する。ここでは、画像処理装置１００において、波長分散型Ｘ線分光器１８を用いて１つの試料（鉱物試料）を測定して得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルから１つのグラフを生成して表示部４２に表示する場合について説明する。

図２は、画像処理装置１００の処理部３０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、スペクトル取得部３２が、信号処理装置２０からのスペクトルデータを受け付けて、波長分散型Ｘ線分光器１８を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得する（ステップＳ２）。

図３は、鉱物試料を測定して得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルの一例を示す図である。

ここでは、スペクトル取得部３２は、図３に示す５つのスペクトルを取得する。図３に示す５つのスペクトルは、波長分散型Ｘ線分光器１８の５つの分光素子１８ａの各々を用いて得られたスペクトルである。各スペクトルの横軸はＸ線のエネルギー（エネルギー軸）であり、縦軸はＸ線強度（Ｘ線強度軸）である。

具体的には、図３に示す５つのスペクトルのうちの、１番目のスペクトルは、分光素子１８ａとしてＬＩＦＨを用いて得られたものであり、測定エネルギー範囲は３．６７２ｋｅＶ〜９．７９１ｋｅＶである。２番目のスペクトルは、分光素子１８ａとしてＰＥＴＨ（Ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ）を用いて得られたものであり、測定エネルギー範囲は１．６９０ｋｅＶ〜４．５２０ｋｅＶである。３番目のスペクトルは、分光素子１８ａとしてＴＡＰ（Ｔｈａｌｌｉｕｍ Ａｃｉｄ Ｐｈｔｈａｔｅ）を用いて得られたものであり、測定エネルギー範囲は０．５７４ｋｅＶ〜１．９２０ｋｅＶである。４番目のスペクトルは、分光素子１８ａとしてＬＤＥ１Ｈ（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いて得られたものであり、測定エネルギー範囲は０．３１９ｋｅＶ〜０．６１２ｋｅＶである。５番目のスペクトルは、分光素子１８ａとしてＬＤＥ２Ｈを用いて得られたものであり、測定エネルギー範囲は０．１６４ｋｅＶ〜０．３４２ｋｅＶである。なお、上記の分光結晶の末尾の「Ｈ」は、分光結晶が高感度結晶であることを示している。また、ＬＤＥ１ＨおよびＬＤＥ２Ｈは、Ｗ／Ｓｉ多層膜Ｘ線分光素子である。

次に、グラフ生成部３４が、スペクトル取得部３２が取得した複数のスペクトルを１つのエネルギー軸上に配置して、１つのグラフを生成する（ステップＳ４）。

図４は、鉱物試料を測定して得られた、５つのスペクトルを１つのエネルギー軸上に配置したグラフである。

グラフ生成部３４は、図４に示すように、５つのスペクトルの測定エネルギー範囲の全
部が含まれるエネルギー軸上に、５つのスペクトルを配置して１つのグラフ（スペクトル）とする。図４に示すグラフでは、横軸はエネルギー軸であり、縦軸はＸ線強度軸である。

図４に示すグラフでは、低エネルギー側にピークが集中してしまい、低エネルギー側のピークが確認しづらい。

また、５つのスペクトルを得るために用いられた５つの分光素子１８ａ（分光結晶）は、それぞれ感度が異なる。そのため、図４に示すグラフにおいて、スペクトル間のピークの強度の大小を単純に比較することはできない。

また、波長分散型Ｘ線分光器１８では、Ｘ線発生源と分光素子１８ａとの間の距離を表すＬ値によっても感度が異なり、Ｌ値が大きいほど感度が低くなる。そのため、図４に示すグラフにおいて、ピークの強度の大小（特にエネルギーの差が大きいピークの強度の大小）を単純に比較することはできない。なお、Ｌ値は、Ｌ＝２Ｒｓｉｎθ＝（Ｒ／ｄ）ｎλ（Ｒはローランド円の半径であり、θはブラッグ角であり、ｄは分光結晶の格子面間隔であり、ｎは正の整数であり、λはＸ線の波長である）で表される。

図４に示すグラフでは、上記のような問題があるため、グラフ生成部３４は、図４に示すグラフの横軸であるエネルギー軸および縦軸であるＸ線強度軸を変換する（ステップＳ６）。

図５は、グラフ生成部３４が図４に示すグラフの軸を変換して生成されたグラフである。

グラフ生成部３４は、図４に示すグラフの横軸（エネルギー軸）および縦軸（Ｘ線強度軸）をそれぞれ変換して、横軸Ｘがエネルギーの平方根の軸であり、縦軸Ｙが下記式（２）の軸であるグラフを生成する。

具体的には、グラフ生成部３４は、図４に示すグラフの横軸（エネルギー軸）を次式で変換する。

ただし、ＥはＸ線のエネルギーである。

また、グラフ生成部３４は、図４に示すグラフの縦軸（Ｘ線強度軸）を、次式（２）で変換する。

ただし、Ｉは特性Ｘ線のＸ線強度であり、Ａは分光素子の感度係数であり、ＬはＬ値である。なお、分光素子の感度係数Ａは、分光素子（分光結晶）の感度を示す係数であり、分光素子（分光結晶）の種類に依存する係数である。

グラフ生成部３４は、各スペクトルのエネルギーＥを式（１）に代入し、Ｘ線強度Ｉ、分光素子１８ａの感度係数Ａ、Ｌ値を式（２）に代入して、横軸Ｘを式（１）の軸とし、縦軸Ｙを式（２）の軸としたグラフにプロットする。すなわち、図５に示すグラフの座標（Ｘ，Ｙ）は、以下で表される。

このように、横軸Ｘをエネルギーの平方根の軸とすることで、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のＸ線ピークを見やすくできる。例えば、横軸を対数軸にした場合、低エネルギー側の目盛りの間隔が高エネルギー側の目盛りに比べて極端に大きくなってしまい、スペクトル全体を確認しづらくなる。これに対して、横軸をエネルギーの平方根の軸とすることで、低エネルギー側のエネルギーの間隔を高エネルギー側に比べて適度に大きくできるため、低エネルギー側から高エネルギー側までスペクトル全体を見やすくできる。

また、縦軸Ｙについて、Ｘ線強度Ｉに分光素子１８ａの感度係数Ａを乗算することにより、各分光素子１８ａ（分光結晶）の感度差により生じるスペクトル間のピークの強度差を補正できる。さらに、Ｘ線強度ＩにＬ値を乗算することにより、Ｌ値による感度の違いで生じるピーク間の強度差を補正できる。さらに、Ｘ線強度Ｉの平方根を取ることにより、質量濃度１％以下となるような微小なピークを見やすくできる。また、Ｘ線強度Ｉの統計変動による誤差は、Ｘ線強度の平方根（√Ｉ）程度となる。そのため、Ｘ線強度の平方根を取ることで、各Ｘ線強度の誤差を同程度にでき、微小なピークをみやすくできる。

グラフ生成部３４は、隣接する測定エネルギー範囲を持つ２つのスペクトルにおいて、測定エネルギー範囲が重なる場合には、図５に示すように、２つのスペクトルを重なった状態で表示する。すなわち、隣接する２つのスペクトル測定エネルギー範囲が重なったとしても、２つのスペクトルはそのまま重畳表示される。

また、グラフ生成部３４は、５つのスペクトルにそれぞれ色を割り当てて、５つのスペクトルを互いに異なる色で表示する。これにより、図５に示すグラフから、５つのスペクトルがどの分光素子１８ａで得られたものかを知ることができる。

また、グラフ生成部３４は、図示の例では、横軸にエネルギーの平方根の値を表示しているが、横軸にエネルギー値を表示してもよい。この場合、横軸の目盛りの間隔は、等間隔にはならず、エネルギー値が小さいほど目盛りの間隔が大きくなるように表示される。

次に、表示制御部３６が、グラフ生成部３４が生成した、図５に示すグラフ（画像）を表示部４２に表示させる制御を行う（ステップＳ８）。

これにより、図５に示すグラフを表示することができる。

なお、鉱物試料について、上述した波長分散型Ｘ線分光器１８（ＷＤＳ）で得られたスペクトルデータに加えて、エネルギー分散型Ｘ線分光器１９で得られたスペクトルデータ（ＥＤＳのスペクトルデータ）が取得されている場合には、グラフ生成部３４は、ＥＤＳのスペクトルの横軸（エネルギー軸）をエネルギーの平方根の軸に変換し、縦軸（Ｘ線強度軸）を次式（３）の軸に変換する。

ただし、Ａ_ＥＤＳは、エネルギー分散型検出器の感度係数である。

表示制御部３６は、軸が変換されたＥＤＳのスペクトル（グラフ）を表示部４２に表示させる制御を行う。これにより、図５に示すグラフ（ＷＤＳのスペクトル）と、ＥＤＳのスペクトルと、を比較しやすく表示できる。

また、ＷＤＳのスペクトルデータに加えて、透過電子顕微鏡に搭載されたエネルギー分散型Ｘ線検出器（ＳＴＥＭ＋ＥＤＳ）で得られたスペクトルデータやエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸＲＦ）で得られたスペクトルデータが取得されている場合も同様の処理が行われる。これにより、図５に示すグラフ（ＷＤＳのスペクトル）と、ＳＴＥＭ＋ＥＤＳのスペクトルやＥＤＸＲＦのスペクトルとを、比較しやすく表示できる。

また、ＥＤＳのスペクトルデータ、ＳＴＥＭ＋ＥＤＳのスペクトルデータ、ＥＤＸＲＦのスペクトルデータにおいて、縦軸（Ｘ線強度軸）を、上記式（３）の軸に代えて次式（４）の軸にしてもよい。

式（４）を用いることで、Ｘ線のエネルギー（Ｅ）による感度の違いで生じるピーク間の強度差を補正できる。

なお、上記では、１つの試料Ｓに対して５つのスペクトルを取得した場合について説明したが、１つの試料Ｓに対して取得するスペクトルの数は特に限定されず、試料や分析の目的に応じて適宜設定可能である。

画像処理装置１００、分析装置１、および本実施形態に係る画像処理方法は、例えば、以下の特徴を有する。

画像処理装置１００では、グラフ生成部３４は、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸である１つのグラフとする。そのため、生成されたグラフでは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

画像処理装置１００では、グラフ生成部３４は、グラフの縦軸を、式（２）の軸とする。そのため、生成されたグラフでは、各分光素子１８ａの感度差およびＬ値による感度差が較正され、各ピークの強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。

画像処理装置１００では、グラフ生成部３４は、ＥＤＳのスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸がＸ線強度に基づく軸であるグラフとする。そのため、生
成されたグラフでは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、ＥＤＳのスペクトルを視認性よく表示することができる。

分析装置１は、画像処理装置１００を含むため、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

本実施形態に係る画像処理方法は、分光特性が互いに異なる複数の分光素子１８ａを備えた波長分散型Ｘ線分光器１８を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得する工程と、複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸が式（２）の軸である１つのグラフにする工程と、当該グラフを表示部４２に表示する工程と、を含む。そのため、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

３． 変形例
次に、画像処理装置１００の変形例について説明する。なお、上述した画像処理装置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。

３．１． 第１変形例
まず、第１変形例について説明する。第１変形例では、グラフ生成部３４が、縦軸を式（２）の軸に代えて、次式（５）の軸とする点で上記の実施形態と異なる。

ただし、θはブラッグ角である。

Ｌ値とブラッグ角θとは、Ｌ＝２Ｒｓｉｎθの関係があり、本変形例でも上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

３．２． 第２変形例
次に、第２変形例について説明する。第２変形例では、グラフ生成部３４が、縦軸を式（２）の軸に代えて、Ｋレシオ、すなわち標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度の比の軸とする点で上記の実施形態と異なる。すなわち、本変形例では、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸がＫレシオ（標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度の比）の軸である１つのグラフとする。

例えば、グラフ生成部３４は、各分光素子１８ａのスペクトルのピークのうち最もＸ線強度が大きいピークのＸ線強度をＩ_ｍａｘとし、当該ピークのＫレシオをＫ_ｍａｘとし、当該ピークのＬ値をＬ_ｍａｘとした場合、各スペクトルのＸ線強度Ｉを次式（６）に代入してＫレシオを求める。

本変形例では、グラフ生成部３４が、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸がＫレシオの軸である１つのグラフとする。この結果、生成されたグラフでは、各ピークの強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。

なお、上記式（６）に代えて次式（７）を用いてもよい。

この場合も、上記式（６）の場合と同様の作用効果を奏することができる。

また、Ｋレシオは、定量分析結果を元にした質量濃度や原子比としてもよい。ただし、ＫレシオはＸ線種によって異なるため、縦軸の表示としてはＸ線強度として表示されることが望ましい。

３．３． 第３変形例
次に、第３変形例について説明する。第３変形例では、グラフ生成部３４が、縦軸を式（２）の軸に代えて、標準感度曲線により求められる相対強度Ｋ（すなわちＫレシオ）の軸とする点で上記の実施形態と異なる。すなわち、第２変形例では、式（６）を用いて相対強度（Ｋレシオ）を求めたが、第３変形例では、標準感度曲線により相対強度Ｋを求める。そのため、第３変形例では、第２変形例に比べて、より精度よく相対強度Ｋ（Ｋレシオ）を求めることができる。

相対強度Ｋは、標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度である（Ｋレシオ）。相対強度Ｋは、下記のように標準感度曲線Ａ（Ｉ）の関数で表される（Ｋ＝Ａ（Ｉ））。

標準感度曲線Ａ（Ｉ）は、標準試料を波長分散型Ｘ線分光器１８で測定し、Ｘ線強度とＫレシオを測定することで得られる。画像処理装置１００では、標準感度曲線が記憶部４４に記憶されている。標準感度曲線Ａ（Ｉ）は、例えば次式（８）で表される。

ただし、Ｉ＝ｃｐｓ／１００ｐＡであり、Ｚ＝Ｉｎ（ｚ）であり、ｚは平均原子番号である。また、ａ，ｂ，ｃは、定数である。

式（８）に示すＡ（Ｉ）の関数は、Ｘ線種によって異なるため、あらかじめどのＸ線種を用いるのかを設定しておく。なお、式（８）では、Ｌ値やブラッグ角θの関数となっていないため、補間を行い、Ａ（Ｉ）をＬ値やブラッグ角に対応した数列に変換する。Ｘ線種としてはＫ線の系列を用いることが最も汎用性が高いと考えられるが、Ｌ線やＭ線のピークについてはＬ線やＭ線の標準感度曲線Ａ（Ｉ）を用いることが好ましい。また、定性分析の結果から、バックグラウンドを引いて表示させることで、ピーク近傍のみを対応するＸ線種の標準感度曲線Ａ（Ｉ）で求めた相対強度Ｋで表示すればより好ましい。

本変形例では、グラフ生成部３４が、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸が標準感度曲線により求められる相対強度Ｋの軸である１つのグラフとする。この結果、生成されたグラフでは、各ピークの強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。

なお、上記では、標準感度曲線Ａ（Ｉ）を用いたが、標準感度曲線Ａ（Ｉ）を有さず、分光素子１８ａごとにＸ線強度とＫレシオを測定して得られたデータベースのみを有する場合は、フィッティングカーブや補間を用いて相対強度Ｋを決定する。

３．４． 第４変形例
次に、第４変形例について説明する。上述した実施形態では、生成されたグラフの横軸がエネルギーの平方根の軸であったが、横軸をエネルギー軸として表示する場合と、横軸をエネルギーの平方根の軸として表示する場合とが切り替え可能となっていてもよい。例えば、低エネルギー側にピークが集中していない場合は、横軸をエネルギー軸（Ｅ）として表示し、低エネルギー側にピークが集中している場合には、横軸をエネルギー軸の平方根の軸として表示してもよい。

３．５． 第５変形例
次に、第５変形例について説明する。上述した実施形態では、グラフ生成部３４は、横軸をエネルギーの平方根の軸としていたが、横軸は、エネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であってもよい。すなわち、グラフ生成部３４は、複数のスペクトルを、横軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸である１つのグラフとしてもよい。

グラフ生成部３４は、例えば、複数のスペクトルの各々を１つのエネルギー軸上に配置し、当該エネルギー軸を次式（９）でエネルギーのａ乗根の軸に変換して、グラフを生成する。

なお、ａは、２以上であり、より好ましくは２以上１０以下（２≦ａ≦１０）である。ａの値はあらかじめ設定されていてもよいし、ａの値をユーザーが設定可能であってもよい。

本変形例によれば、グラフ生成部３４は、複数のスペクトルを、横軸がエネルギーのａ乗根の軸である１つのグラフとする。そのため、生成されたグラフでは、低エネルギー側ほどエネルギーの間隔が大きくなり、低エネルギー側のピークを見やすくできる。したがって、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを視認性よく表示することができる。

３．６． 第６変形例
次に、第６変形例について説明する。上述した実施形態では、グラフ生成部３４は、縦軸を式（２）で表される軸としていたが、縦軸は（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸であってもよい。すなわち、グラフ生成部３４は、複数のスペクトルを、横軸がエネルギーの平方根の軸であり、縦軸が（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸である１つのグラフとしてもよい。

グラフ生成部３４は、例えば、複数のスペクトルの各々を１つのエネルギー軸上に配置し、当該エネルギー軸をエネルギーの平方根の軸に変換し、かつ、縦軸（Ｘ線強度軸）を次式（１０）で変換して、１つのグラフを生成する。

なお、ｂは、２以上であり、より好ましくは２以上１０以下（２≦ｂ≦１０）である。ｂの値はあらかじめ設定されていてもよいし、ｂの値をユーザーが設定可能であってもよい。

本変形例によれば、グラフ生成部３４は、グラフの強度軸を、（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂの軸とするため、生成されたグラフでは、各分光素子１８ａの感度差およびＬ値による感度差が較正されており、各ピークの強度を比較しやすい。さらに、生成されたグラフでは、微小なピークがみやすい。

なお、式（５）、式（６）、式（７）は平方根をとっているが、これらの式もｂ乗根としてもよい。すなわち、式（５）に代えて次式（１１）を用いてもよい。

同様に、式（６）に代えて次式（１２）を用いてもよい。

同様に、式（７）に代えて次式（１３）を用いてもよい。

式（１１）、式（１２）、式（１３）を用いた場合でも、式（５）、式（６）、式（７）を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。

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。

例えば、上述した実施形態では横軸をエネルギー軸と説明したが、Ｘ線のエネルギーは
、Ｌ値、ブラッグ角θ、および波長λにも変換できるため、エネルギー軸には、単位をエネルギー（ｅＶ）とする軸の他に、単位をＬ値、ブラッグ角θ、波長λとする軸も含まれるものとする。

また、上述した実施形態では、分析装置１が電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）である例について説明したが、本発明に係る分析装置は波長分散型Ｘ線分光器やエネルギー分散型Ｘ線分光器などのＸ線分光器を備えた分析装置であれば特に限定されない。

また、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。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法およ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）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…分析装置、１１…電子銃、１２…集束レンズ、１３…偏向器、１４…対物レンズ、１５…試料ステージ、１７…二次電子検出器、１８…波長分散型Ｘ線分光器、１８ａ…分光素子、１８ｂ…Ｘ線検出器、１９…エネルギー分散型Ｘ線分光器、２０…信号処理装置、３０…処理部、３２…スペクトル取得部、３４…グラフ生成部、３６…表示制御部、４０…操作部、４２…表示部、４４…記憶部、１００…画像処理装置

Claims (8)

1. 分光特性が互いに異なる複数の分光素子を備えたＸ線分光器を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得するスペクトル取得部と、
   前記複数のスペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸である１つのグラフにするグラフ生成部と、
   前記グラフ生成部が生成したグラフを表示部に表示する制御を行う表示制御部と、
   を含む、画像処理装置。
2. 請求項１において、
   前記グラフ生成部は、
   前記複数のスペクトルの各々を１つのエネルギー軸上に配置し、当該エネルギー軸をエネルギーのａ乗根の軸に変換して、前記グラフを生成する、画像処理装置。
3. 請求項１または２において、
   前記グラフ生成部は、
   Ｘ線強度をＩとし、分光素子の感度係数をＡとし、Ｘ線発生源と分光素子との間の距離を表すＬ値をＬとした場合に、
   前記第２軸を、（Ｉ×Ａ×Ｌ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸とする、画像処理装置。
4. 請求項１または２において、
   前記グラフ生成部は、
   Ｘ線強度をＩとし、分光素子の感度係数をＡとし、ブラッグ角をθとした場合に、
   前記第２軸を、（Ｉ×Ａ×ｓｉｎθ）^１／ｂ（ただしｂ≧２）の軸とする、画像処理装置。
5. 請求項１または２において、
   前記グラフ生成部は、
   前記第２軸を、標準試料のＸ線強度に対するＸ線強度の比の軸とする、画像処理装置。
6. Ｘ線分光器で試料から発生する特性Ｘ線を検出して得られたスペクトルを取得するスペクトル取得部と、
   前記スペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸であるグラフにするグラフ生成部と、
   前記グラフ生成部が生成したグラフを表示部に表示する制御を行う表示制御部と、
   を含む、画像処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像処理装置を含む、分析装置。
8. 分光特性が互いに異なる複数の分光素子を備えたＸ線分光器を用いて得られた、測定エネルギー範囲およびエネルギー分解能が異なる複数のスペクトルを取得する工程と、
   前記複数のスペクトルを、第１軸がエネルギーのａ乗根（ただしａ≧２）の軸であり、第２軸がＸ線強度に基づく軸である１つのグラフにする工程と、
   前記グラフを表示部に表示する工程と、
   を含む、画像処理方法。

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