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公開番号2025060469
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024167973
出願日2024-09-27
発明の名称改良されたEDS較正
出願人エフイーアイカンパニ,FEI COMPANY
代理人弁理士法人ITOH
主分類G01N 23/2252 20180101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】標準なしのEDS分析における、効率的な較正方法を提供する。
【解決手段】少なくとも1つの基準エネルギー分散型X線スペクトルを示す基準データを提供することと、試料から得られた少なくとも1つの測定エネルギー分散型X線スペクトルを示す測定されたデータを提供することと、測定されたデータと基準データとの比較に基づいて変換を決定することと、を含む。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
方法であって、
少なくとも１つの基準エネルギー分散型Ｘ線スペクトルを示す基準データを提供することと、
試料から得られた少なくとも１つの測定されたエネルギー分散型Ｘ線スペクトルを示す測定されたデータを提供することと、
前記測定されたデータと前記基準データとの比較に基づいて変換を決定することと、を含み、
前記方法が、前記測定されたデータ上で較正ピークを検出することを更に含み、
変換を決定することが、前記較正ピーク及び前記基準データに基づいて少なくとも１つの区分的変換を決定することを含む、方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記測定されたデータが、測定されたスペクトルピークを含み、
前記較正ピークが、前記測定されたスペクトルピークのサブセットであり、
前記測定されたデータ上で較正ピークを検出することが、前記測定されたスペクトルピークのうちの少なくともいくつかを較正ピークとして分類することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定されたスペクトルピークのうちの少なくともいくつかを較正ピークとして分類することが、バックグラウンド放射強度に対する前記測定されたスペクトルピークの強度に基づく、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
特定の測定されたスペクトルピークは、それが、前記特定の測定されたスペクトルピークと同じ測定されたスペクトル内に存在する、前記測定されたデータ内の任意の他の測定されたスペクトルピークが妨害しきい値を超える前記特定の測定されたスペクトルピークとのエネルギー差を有するように、妨害されていない場合、較正ピークとして分類される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記測定されたデータ上で較正ピークを検出することが、
（ａ）前記測定されたデータにおける各測定されたスペクトルについて、
（ａ１）前記測定されたスペクトル内の全ての測定されたスペクトルピークを検出することと、
（ａ２）強度比しきい値よりも小さいピーク対バックグラウンド比であって、前記ピーク対バックグラウンド比が、前記測定されたスペクトルピークの強度とバックグラウンド放射強度との間の比である、ピーク対バックグラウンド比を含む、前記測定されたスペクトル内の測定されたスペクトルピークを拒否することと、
（ａ３）前記測定されたスペクトル内の他の測定されたスペクトルピークと重複する、前記測定されたスペクトル内の測定されたスペクトルピークであって、測定されたスペクトル内の２つのピークが、それらが妨害しきい値よりも小さいエネルギー差を含む場合に、重複する、測定されたスペクトルピークを拒否することと、
（ｂ）（ａ）からの全ての拒否されていない測定されたスペクトルピークを、それらが示すＸ線放出線に従ってグループにグループ化することと、
（ｃ）前記グループの各々から、最も高いピーク対バックグラウンド比を有する、前記拒否されていない測定されたスペクトルピークを較正ピークとして決定することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの区分的変換の各々が、連続する較正ピークのそれぞれの対に基づいて決定され、
前記測定されたデータの他の較正ピークが２つの前記連続する較正ピークのエネルギーの間のエネルギーを含まない場合、２つの較正ピークは連続している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの区分的変換の各々が、前記較正ピークのそれぞれの対のそれぞれのエネルギーの間の、又はそれぞれのエネルギーに等しいエネルギーを包含する前記基準データのそれぞれの区分的エネルギー領域に選択的に適用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの区分的変換のうちの各区分的変換が、線形変換である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、
複数の基準スペクトルピークについてそれぞれ基準ピーク幅パラメータを計算することであって、各基準ピーク幅パラメータが、それぞれの前記基準スペクトルピークによって包含されるエネルギー範囲を示す、計算することと、
複数の測定されたスペクトルピークについてそれぞれ測定されたピーク幅パラメータを計算することと、を含み、各測定されたピーク幅パラメータが、それぞれの前記測定されたスペクトルピークによって包含されるエネルギー範囲を示し、
変換を決定することが、前記基準ピーク幅パラメータ及び前記測定されたピーク幅パラメータに基づいてピーク幅変換を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
変換を決定することが、第１の測定されたスペクトルピーク、第２の測定されたスペクトルピーク、及び前記基準データに基づいてエンドツーエンド変換を決定することを含み、
前記第１の測定されたスペクトルピークが、前記測定されたデータにおいて最も低いエネルギーを有する第１の妨害されていない測定されたスペクトルピークであり、
前記第２の測定されたスペクトルが、前記測定されたデータにおいて最も高いエネルギーを有する第２の妨害されていない測定されたスペクトルピークであり、
特定の測定されたスペクトルピークは、前記特定の測定されたスペクトルピークと同じ測定されたスペクトル内に存在する、前記測定されたデータ内の任意の他のスペクトルピークが妨害しきい値を超える前記特定の測定されたスペクトルピークとのエネルギー差を有する場合、妨害されていない、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、エネルギー分散分光システムを使用して試料組成を同定するための方法及び構成に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
本発明の譲受人であるＦＥＩＣｏｍｐａｎｙからのＱＥＭＳＣＡＮ（登録商標）（ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｅｒａｌｓｂｙＳｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）及びＭＬＡ（ＭｉｎｅｒａｌＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡｎａｌｙｚｅｒ）などの鉱物分析システムは、鉱山における貴重な鉱物の存在を決定するために長年使用されてきた。そのようなシステムは、電子ビームを試料に向け、電子ビームに応答して物質から来るＸ線のエネルギーを測定する。そのようなプロセスの１つは、「エネルギー分散型Ｘ線分析」又は「ＥＤＳ」と呼ばれ、試料の元素分析又は化学的特徴付けに使用することができる。鉱物試料中に存在する元素を決定することは、「元素分解」として呼ばれる。電子ビーム以外のビームを使用して、試料を励起することができる。例えば、Ｘ線ビーム又はイオンビームを代替として使用することができる。
【０００３】
ＥＤＳシステムは、元素分析を実施するために試料からのＸ線の放出に依存する。各元素は特有の原子構造を有するので、元素の原子構造の特徴であるＸ線はその元素に特有である。試料からのＸ線の放出を刺激するために、ビームが試料に向けられ、それによって内殻からの電子が射出される。外殻からの電子は、この電子ボイドを充填しようとし、高エネルギー殻と低エネルギー殻との間のエネルギーの差がＸ線として放たれ、これを好適な検出器によって検出することができる。
【０００４】
エネルギー分散型分光計を使用して標本から放出されるＸ線の数及びエネルギーを測定し、測定されたスペクトルを基準ライブラリと比較することによって、標本の未知の元素組成を決定することができる。基準ライブラリは、既知の組成物の基準シグネチャを含み得る。基準シグネチャは、例えば、基準スペクトル及び／又は基準元素強度値を含み得る。ＥＤＳ分析は、特に後方散乱電子（ｂａｃｋ－ｓｃａｔｔｅｒｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎ、ＢＳＥ）分析と組み合わせた場合、鉱物存在量、粒径、及び分離度、すなわち、バックグラウンド物質から所望の鉱物を分離することがどの程度容易であるか、などの広範囲の鉱物特性を定量化するために使用することができる。既存のＥＤＳ分析システムは、本発明の譲受人であるＦＥＩＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃに譲渡されたＱＥＭ／ＳＥＭ技術を含む。
【０００５】
鉱物分類システムは、各未知の測定されたスペクトルを既知の鉱物シグネチャのライブラリと比較し、次に、どの既知の鉱物が測定されたスペクトルに最も類似しているかに基づいて選択を行うことができなければならない。典型的に、最も類似した既知の鉱物を見つけるためには、測定されたデータと既知の物質との間の類似度を表すメトリックを使用する必要がある。
【０００６】
このタイプの鉱物分析システムは、石油及びガス産業においても使用される。地質学者が切削中に遭遇する物質の正確な性質を決定することを可能にするために、切削切断物（ドリルビットによって引き起こされる岩石の破片）及びダイヤモンドドリルコアを分析することができ、それによって、更にドリルの前方にある物質に関するより正確な予測が可能になり、したがって、探査及び生産におけるリスクが低減される。切削中、「泥」と呼ばれる液体が坑井内に注入されて、ドリルを潤滑し、切断物を坑井から戻す。試料は、ドリルからの切断物を含む泥から採取することができる。切削時及び切削後の両方において、切断物及びコアを可能な限り正確に記録することは、切削プロセスを分析する重要な一面である。切断及びコアリング試料から得られた情報は、リザーバ配列におけるダウンホール岩質変動の特徴付け、探査及び生産坑井における重要な要件、並びに鉱物学的及び岩石学的研究を可能にし、リザーバ及びシール特性の基本的理解を支持する。従来の光学、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｐｒｏｂｅｍｉｃｒｏ－ａｎａｌｙｚｅｒ、ＥＰＭＡ）及びＸ線回折（ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ）分析法は、十分に確立されており、業界内で広く使用されている。
【０００７】
鉱物分析は、電子ビームが向けられる任意の点において、存在する鉱物及びそれらの相対的な割合を同定することを試みる。分析機器は、典型的には、Ｘ線信号を測定し、どの元素が存在するかを決定し、次いで、鉱物定義のデータベースを使用して、元素のリストを鉱物同定に移す。
【０００８】
特定の鉱物は常に、Ｘ線スペクトルにおいて特定のエネルギーでピークを有する。どのピークがどの鉱物に対応するかを正確に決定するために、未知の鉱物を同定することができる前に、利用される機器を較正することが必要である。この理由から、機器較正技術は、意味のある分析にとって特に重要である。
【０００９】
ＥＤＳ機器は、典型的には、標準ベースの較正又は無標準較正のいずれかを使用して較正される。標準ベースの較正では、「標準」と呼ばれる既知の物質を分析し、その結果を使用して基準ライブラリを確立する。次いで、未知の試料を基準ライブラリと比較して、どの元素が存在するかを決定する。較正標準は、未知の物質を分析するために使用される条件と同一の条件下で分析されなければならない。測定機器内の条件は多数の要因に依存するので、従来の標準に基づく較正は、機械が使用される毎日、標準の完全なセットの測定を必要とする。例えば、上記のＱｅｍＳｃａｎ機器は、現在、鉱物試料中に見出される最大７２の異なる元素を同定する。従来の標準に基づく較正は、各機器が、元素シグネチャの完全なセットを生成するために、７２個の元素／鉱物標準のセットを有することを必要とする。このタイプの較正は、元素及び鉱物標準の完全なセットを含有する標準ブロックを供給するためのコスト、並びに必要とされるオペレータ時間及び低減された機器スループットの両方の観点から、法外に高価である。加えて、鉱物中にのみ存在し、個々に測定することができないいくつかの元素が存在するので、これらの元素についてこの較正を実施することは不可能である。
【００１０】
従来の標準ベース分解は、全ての元素標準のＸ線スペクトルが、分析される鉱物のＸ線スペクトルと同じ条件下で同じ機械上で取得されることを必要とするので、従来技術の方法を使用する工場較正は実際的ではない。従来技術は、標準ベースの元素分析は、元素Ｘ線スペクトルが同じ機械で測定される必要があり、別の機械から取得することができないことを必要とすることを示唆している。これは、例えば、特定の試料幾何形状、高さなどを含む、ユーザが特定の機器を設定する方法における変動が、Ｘ線スペクトルの特性を変更し、較正に影響を及ぼすためである。
（【００１１】以降は省略されています）

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