X線回折測定データの解析方法
【課題】 簡易的なスクリーニングを迅速に実施することができるX線回折測定データの解析方法を提供する。
【解決手段】 X線回折装置5から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したときに解析処理を開始する。解析処理は、測定開始からそれまでに得られたX線回折測定データに対して繰り返し実行する。具体的には、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから回折X線のピーク位置と積分強度とを求め、それらをあらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料Sに含まれる物質を検索する定性分析と、測定試料Sに含まれる物質の量を求める定量分析とを行う。
【解決手段】 X線回折装置5から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したときに解析処理を開始する。解析処理は、測定開始からそれまでに得られたX線回折測定データに対して繰り返し実行する。具体的には、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから回折X線のピーク位置と積分強度とを求め、それらをあらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料Sに含まれる物質を検索する定性分析と、測定試料Sに含まれる物質の量を求める定量分析とを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、X線回折装置によって得られた測定データの解析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のとおり、X線回折測定によれば、測定試料に含まれる物質を同定したり(定性分析)、当該物質の量を解析(定量分析)することができる。従来のX線回折測定では、まずX線回折装置を用いた試料のX線回折測定を実施し、当該測定が終了した後に全測定データを処理して定性分析や定量分析が行われていた(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。
【0003】
かかるX線回折測定とそのデータ解析は、例えば、化学物質の合成プラントにおいて、目的とする化学物質が製造されたかを確認する検査工程に用いられることがある。この種の合成プラントにおいては、もし万が一、製造された化学物質が目的のものと大きく異なっていた場合、即座に稼働を停止して原因を探求する必要が生じる。このため、検査工程において、製造された化学物質の高精度な分析のみならず、簡易的なスクリーニングを迅速に実施して、目的の化学物質とは明らに異なる生成物を選別する方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−64251号公報
【特許文献2】特開平7−83857号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、その目的は簡易的なスクリーニングを迅速に実施することができるX線回折測定データの解析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データの解析を繰り返し実行することを特徴とする。
【0007】
このような本発明によれば、X線回折装置によるX線回折測定と並行してX線回折測定データの解析を繰り返し実行するので、X線回折測定の終了を待つことなく、途中の解析結果を得ることができる。よって、その解析結果を利用して、簡易的なスクリーニングを迅速に実施することができる。
【0008】
ここで、本発明は、X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したとき、X線回折測定データの解析を開始する方法とすることが好ましい。
【0009】
X線回折装置によるX線回折測定の開始からしばらくの間は、解析対象となる回折X線にピークが現れないことが多い。その間はX線回折測定データの解析を実行しないようにすることで、データ解析に用いるコンピュータ等の機器の負担を軽減することができる。
【0010】
X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する方法とすることが好ましい。
このように解析処理を繰り返していくことで、次第に解析精度が高まっていく。
【0011】
また、上記X線回折測定データの解析は、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を含むことができる。
【0012】
上述したように、測定開始からそれまでに得られたX線回折測定データに基づき定性分析を行うことで、未だ精度は低いながら、測定試料に含まれる物質を大まかに判断することが可能となる。
【0013】
さらに、上記X線回折測定データの解析は、定性分析に加えて、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を含むことが好ましい。
【0014】
かかる定量分析も未だ精度は低いながら、その分析結果により測定試料に含まれる物質の量を大まかに判断することが可能となる。
【0015】
なお、上述したように、X線回折測定と並行して行われる定性分析や定量分析は未だ精度は低く、その分析結果をもって、測定試料に含まれる物質を決定するには心許ない。
【0016】
そこで、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を行う方法とすることが好ましい。
【0017】
さらに、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を行う方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
上述したように、本発明によれば、X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データの解析を繰り返し実行するため、X線回折測定の終了を待つことなく、途中の解析結果を得ることができ、その解析結果を利用して、簡易的なスクリーニングの迅速な実施を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係るX線回折測定データの解析方法の実施に用いられる解析システムの構成例を示すブロック図である。
【図2】X線回折装置の構成例を模式的に示す図である。
【図3】本実施形態に係るX線回折測定データの解析方法を示すフローチャートである。
【図4】ピーク位置と積分強度の解析処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】測定試料に対する簡易判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図7】図6に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図8】図7に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図9】図8に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図10】図9に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図11】測定データの最終的な解析処理の結果をディスプレイ上に表示した画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係るX線回折測定データの解析方法の実施に用いられる解析システムの構成例を示すブロック図である。
この解析システムは、解析処理の全般的な制御を司るコンピュータ1を有しており、そのコンピュータ1は、CPU(中央処理装置)2と、各種データを読み書き自在に格納する半導体メモリ3と、各種の外部機器との間に配置されるインターフェースI/Fとを有している。
各インターフェースI/Fには、例えば、ハードディスク等の外部記憶装置4、測定機器としてのX線回折装置5、出力機器としてのプリンタ6やディスプレイ7がそれぞれ接続されている。
【0021】
外部記憶装置4には、解析処理を実行するためのプログラム、測定試料に含まれる物質を検索するために参照される標準ピークカードデータベースがあらかじめ保存されており、さらにX線回折装置5から出力された測定データや、CPU2で解析処理して得られた解析データ等、各種データが保存される。
【0022】
なお、標準ピークカードというのは、例えばICDD(International Centre for Diffraction Data)ファイル等として広く知られているものであって、標準X線光学系を用いてあらゆる種類の化合物に対して予めX線回折測定を行ったときに得られた標準のX線回折プロファイルに基づくピークサーチ結果を各種の化合物ごとにカードの型でまとめたものである。外部記憶装置4には、そのカード内容がテーブルデータの形で保存されている。
【0023】
X線回折装置5は、例えば図2に示すように、X線源10と、測定試料Sを適宜の角速度でステップ的又は連続的に回転、すなわちθ回転させる試料回転系11と、測定試料Sを中心としてθ回転の2倍の角速度で同じ方向へ回転、すなわち2θ回転するX線検出器12とを有している。かかるX線回折装置5の構造と機能はすでに周知であるため、詳細な説明は省略する。
【0024】
次に、上述したX線回折装置5と解析システムを用いたX線回折測定データの解析方法について説明する。
図3〜図5は、本実施形態に係るX線回折測定データの解析方法を示すフローチャートである。
図3に示すように、測定試料Sに対し、X線回折装置5がX線回折測定を開始すると(ステップS1)、分析システムは、X線回折装置5からのX線回折測定データ(以下、単に測定データと称することもある)を入力して、逐次、ピーク位置と積分強度を求めていく(ステップS2)。なお、測定データが2次元データであった場合は、解析処理に先立って2次元データを1次元データに変換する。
【0025】
図4は、ピーク位置と積分強度の解析処理の流れを示している。図3に示したピーク位置と積分強度の解析(ステップS2)は、図4に示す手順で処理されていく。すなわち、分析システムのCPU2は、まず入力した測定データを平滑化する(ステップS30)。次いで、2次微分法など公知の解析手法を用いて、平滑化された測定データのピークを探索する(ステップS31)。このようにして特定された測定データの各ピークに、分割型疑フォークト関数などの公知の関数をプロファイル関数として割り当てる(ステップS32)。さらに、最小二乗法など公知の解析手法を用いて、測定データの各ピークに対してプロファイルフィッティングを実行する(ステップS33)。このようにして求められたプロファイル関数の各パラメータの値から、精密にピーク位置と積分強度を求める(ステップS34)。
【0026】
図3に戻り、ピーク位置と積分強度の解析処理により得られたX線回折プロファイル20をディスプレイ7画像に表示する(ステップS4)。図6〜図11は、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ7上に表示される画像を示している。これらの図に示すように、縦軸をX線強度、横軸を回折角度2θとしたグラフの上にX線回折プロファイル20が描かれる。
上述した測定データの入力(ステップS2)からピーク位置・積分強度の解析(ステップS3)、X線回折プロファイル20のディスプレイ7への表示(ステップS4)の各処理は、X線回折測定の進行に合わせて連続して行われる。したがって、ディスプレイ7上に表示されるX線回折プロファイル20は、回折角度2θの低角側(図の左側)から高角側(図の右側)へと順次延びていく。
【0027】
次に、ステップS3で得られたピーク位置を計数し(ステップS5)、あらかじめ設定してあるピーク本数に到達したとき(ステップS6)、それまでに得られた測定データから解析処理されたピーク位置と積分強度に基づいて、簡易の定性分析と定量分析を開始する(ステップS7)。簡易の定性分析と定量分析を開始するトリガとなるピーク本数は、任意に設定することができる。例えば、設定本数を5本とすれば、測定開始から5本のピーク位置をカウントしたときに、簡易の定性分析と定量分析が開始される。
【0028】
ここでの定性分析や定量分析は、公知の分析手法を用いることができる。
例えば、定性分析は、既述した標準ピークカードデータを用いた手法で行うことができる。すなわち、測定開始から定性分析を行うまで(すなわち、設定本数のピークをカウントするまで)にステップS3で求められた回折X線のピーク位置と積分強度について、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料Sに含まれる物質を検索する。
【0029】
また、定量分析は、例えば本出願人が先に提案した特開2009−168584号公報に開示されている分析手法を用いることができる。すなわち、上述したX線回折プロファイル20に含まれているピーク波形の積分量を求め、検量線に基づいてその積分量から測定試料Sに含まれる物質の含有量を判定する。
【0030】
ステップS7の解析処理が終了する毎に、検索した物質と合致するピーク位置、当該物質の標準ピークカードデータ、および検索した物質の量的割合を、分析結果としてディスプレイ7上に表示する(ステップ8)。図7〜図11において符号21で示す表示が標準ピークカードデータであり、符号22で示す表示が検索した物質の量的割合である。また、検索した物質と合致するピーク位置は、X線回折プロファイル20の画像に重ね合わせて表示される。
【0031】
次に、本実施形態では、ステップS7で得られた分析結果に基づき、測定試料Sに対する簡易判定を自動的に行う処理ステップを設けている(ステップS9)。
図5は、測定試料Sに対する簡易判定の処理手順を示している。同図に示すように、簡易判定の処理ステップでは、ステップS7で検索された物質を、測定試料Sに含まれる物質としてあらかじめ予想された物質と照合する(ステップS90)。さらに、ステップS7で検索された物質が、予期しない不純物(すなわち、含まれることがあり得ない物質)であるか否かを判定基準として、測定試料Sを簡易判定する。
【0032】
測定試料Sに含まれる物質や含まれることがあり得ない不純物は、X線回折装置5に装着される測定試料Sの製造プロセスから予想することができるため、あらかじめ外部記憶装置4に記憶させておく。
【0033】
この判定の結果、予想した物質が検索されていなかったり、検索された物質の量が予想した定量値と大幅にずれていたり、予期しない不純物が検索されていたりした場合は、当該測定試料Sの製造プロセスに重大な問題が生じている可能性がある。そこで、このような判定結果のときは、解析を中止して当該判定結果を報知する(ステップS93)。
【0034】
図3に戻り、ステップS7〜S9までの処理は、X線回折測定が終了するまでの間、それまでに入力した測定データを使って繰り返し行われる。すなわち、X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析(定性分析と定量分析)を実行し、これを繰り返す。
なお、ステップS7で得られた分析結果は、少ない測定データに基づき簡易に処理されたものであるから精度は低い。よって、通常は解析処理が進むにつれてステップS7で得られる分析結果は変わっていく。
例えば、図7〜図10を参照すると、検察された物質の標準ピークカードデータ21の種類と、同物質の量的割合22が、初期段階の分析結果を表示する図7から、測定の進行に合わせて図8、図9、図10と進むにつれて、逐次変更されていることがわかる。
勿論、後ろに行くほど解析処理のもとになる測定データの量が多いため、分析結果の精度は上がっている。
【0035】
そして、X線回折測定が終了したときは、最終的に得られた全ての測定データを使ってピーク位置と積分強度を求め直し、さらに定性分析を行うとともに、全パターンフィッティング(WPPF)により精密な定量分析を行う(ステップS10)。
このようにして得られた分析結果をもって、最終定な測定試料Sの同定を高精度に行うことができる。
【0036】
ステップS10で得られた最終的な解析結果は、図11に示すように、ディスプレイ7に表示される(ステップS11)。そして、測定データと解析結果を外部記憶装置4に保存してすべての解析処理のステップが終了する(ステップS12)。
【0037】
なお、本発明は上述した実施形態に限定される物ではなく、種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、X線回折測定データの解析を開始した後の解析処理のタイミングとしては、次のタイミングをもって実行するようにしてもよい。
(a)あらかじめ設定した測定角度毎に、測定開始から当該測定角度に至るまでに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する。
(b)あらかじめ設定した時間間隔毎に、測定開始から当該時間間隔に至るまでに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する。
(c)X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達する毎に、次の解析を実行する。
(d)X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、新しい回折X線のピークが出る毎に、次の解析を実行する。
ただし、これら(a)〜(d)のいずれかのタイミングで解析処理を実行する場合は、その実行前に直前の解析処理が終了しているか否かを判定し、当該直前の解析処理が終了していることを条件とする。
【符号の説明】
【0038】
1:コンピュータ、2:CPU(中央処理装置)、3:半導体メモリ、4:外部記憶装置、5:X線回折装置、6:プリンタ、7:ディスプレイ、
10:X線源、11:試料回転系、12:X線検出器、
20:X線回折プロファイル、21:標準ピークカードデータ、22:検索した物質の量的割合、
S:測定試料
【技術分野】
【0001】
この発明は、X線回折装置によって得られた測定データの解析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のとおり、X線回折測定によれば、測定試料に含まれる物質を同定したり(定性分析)、当該物質の量を解析(定量分析)することができる。従来のX線回折測定では、まずX線回折装置を用いた試料のX線回折測定を実施し、当該測定が終了した後に全測定データを処理して定性分析や定量分析が行われていた(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。
【0003】
かかるX線回折測定とそのデータ解析は、例えば、化学物質の合成プラントにおいて、目的とする化学物質が製造されたかを確認する検査工程に用いられることがある。この種の合成プラントにおいては、もし万が一、製造された化学物質が目的のものと大きく異なっていた場合、即座に稼働を停止して原因を探求する必要が生じる。このため、検査工程において、製造された化学物質の高精度な分析のみならず、簡易的なスクリーニングを迅速に実施して、目的の化学物質とは明らに異なる生成物を選別する方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−64251号公報
【特許文献2】特開平7−83857号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、その目的は簡易的なスクリーニングを迅速に実施することができるX線回折測定データの解析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データの解析を繰り返し実行することを特徴とする。
【0007】
このような本発明によれば、X線回折装置によるX線回折測定と並行してX線回折測定データの解析を繰り返し実行するので、X線回折測定の終了を待つことなく、途中の解析結果を得ることができる。よって、その解析結果を利用して、簡易的なスクリーニングを迅速に実施することができる。
【0008】
ここで、本発明は、X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したとき、X線回折測定データの解析を開始する方法とすることが好ましい。
【0009】
X線回折装置によるX線回折測定の開始からしばらくの間は、解析対象となる回折X線にピークが現れないことが多い。その間はX線回折測定データの解析を実行しないようにすることで、データ解析に用いるコンピュータ等の機器の負担を軽減することができる。
【0010】
X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する方法とすることが好ましい。
このように解析処理を繰り返していくことで、次第に解析精度が高まっていく。
【0011】
また、上記X線回折測定データの解析は、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を含むことができる。
【0012】
上述したように、測定開始からそれまでに得られたX線回折測定データに基づき定性分析を行うことで、未だ精度は低いながら、測定試料に含まれる物質を大まかに判断することが可能となる。
【0013】
さらに、上記X線回折測定データの解析は、定性分析に加えて、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を含むことが好ましい。
【0014】
かかる定量分析も未だ精度は低いながら、その分析結果により測定試料に含まれる物質の量を大まかに判断することが可能となる。
【0015】
なお、上述したように、X線回折測定と並行して行われる定性分析や定量分析は未だ精度は低く、その分析結果をもって、測定試料に含まれる物質を決定するには心許ない。
【0016】
そこで、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を行う方法とすることが好ましい。
【0017】
さらに、本発明は、X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を行う方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
上述したように、本発明によれば、X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データの解析を繰り返し実行するため、X線回折測定の終了を待つことなく、途中の解析結果を得ることができ、その解析結果を利用して、簡易的なスクリーニングの迅速な実施を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係るX線回折測定データの解析方法の実施に用いられる解析システムの構成例を示すブロック図である。
【図2】X線回折装置の構成例を模式的に示す図である。
【図3】本実施形態に係るX線回折測定データの解析方法を示すフローチャートである。
【図4】ピーク位置と積分強度の解析処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】測定試料に対する簡易判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図7】図6に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図8】図7に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図9】図8に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図10】図9に続く、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ上に表示される画像の一例を示す図である。
【図11】測定データの最終的な解析処理の結果をディスプレイ上に表示した画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係るX線回折測定データの解析方法の実施に用いられる解析システムの構成例を示すブロック図である。
この解析システムは、解析処理の全般的な制御を司るコンピュータ1を有しており、そのコンピュータ1は、CPU(中央処理装置)2と、各種データを読み書き自在に格納する半導体メモリ3と、各種の外部機器との間に配置されるインターフェースI/Fとを有している。
各インターフェースI/Fには、例えば、ハードディスク等の外部記憶装置4、測定機器としてのX線回折装置5、出力機器としてのプリンタ6やディスプレイ7がそれぞれ接続されている。
【0021】
外部記憶装置4には、解析処理を実行するためのプログラム、測定試料に含まれる物質を検索するために参照される標準ピークカードデータベースがあらかじめ保存されており、さらにX線回折装置5から出力された測定データや、CPU2で解析処理して得られた解析データ等、各種データが保存される。
【0022】
なお、標準ピークカードというのは、例えばICDD(International Centre for Diffraction Data)ファイル等として広く知られているものであって、標準X線光学系を用いてあらゆる種類の化合物に対して予めX線回折測定を行ったときに得られた標準のX線回折プロファイルに基づくピークサーチ結果を各種の化合物ごとにカードの型でまとめたものである。外部記憶装置4には、そのカード内容がテーブルデータの形で保存されている。
【0023】
X線回折装置5は、例えば図2に示すように、X線源10と、測定試料Sを適宜の角速度でステップ的又は連続的に回転、すなわちθ回転させる試料回転系11と、測定試料Sを中心としてθ回転の2倍の角速度で同じ方向へ回転、すなわち2θ回転するX線検出器12とを有している。かかるX線回折装置5の構造と機能はすでに周知であるため、詳細な説明は省略する。
【0024】
次に、上述したX線回折装置5と解析システムを用いたX線回折測定データの解析方法について説明する。
図3〜図5は、本実施形態に係るX線回折測定データの解析方法を示すフローチャートである。
図3に示すように、測定試料Sに対し、X線回折装置5がX線回折測定を開始すると(ステップS1)、分析システムは、X線回折装置5からのX線回折測定データ(以下、単に測定データと称することもある)を入力して、逐次、ピーク位置と積分強度を求めていく(ステップS2)。なお、測定データが2次元データであった場合は、解析処理に先立って2次元データを1次元データに変換する。
【0025】
図4は、ピーク位置と積分強度の解析処理の流れを示している。図3に示したピーク位置と積分強度の解析(ステップS2)は、図4に示す手順で処理されていく。すなわち、分析システムのCPU2は、まず入力した測定データを平滑化する(ステップS30)。次いで、2次微分法など公知の解析手法を用いて、平滑化された測定データのピークを探索する(ステップS31)。このようにして特定された測定データの各ピークに、分割型疑フォークト関数などの公知の関数をプロファイル関数として割り当てる(ステップS32)。さらに、最小二乗法など公知の解析手法を用いて、測定データの各ピークに対してプロファイルフィッティングを実行する(ステップS33)。このようにして求められたプロファイル関数の各パラメータの値から、精密にピーク位置と積分強度を求める(ステップS34)。
【0026】
図3に戻り、ピーク位置と積分強度の解析処理により得られたX線回折プロファイル20をディスプレイ7画像に表示する(ステップS4)。図6〜図11は、測定データの解析処理の進行に伴いディスプレイ7上に表示される画像を示している。これらの図に示すように、縦軸をX線強度、横軸を回折角度2θとしたグラフの上にX線回折プロファイル20が描かれる。
上述した測定データの入力(ステップS2)からピーク位置・積分強度の解析(ステップS3)、X線回折プロファイル20のディスプレイ7への表示(ステップS4)の各処理は、X線回折測定の進行に合わせて連続して行われる。したがって、ディスプレイ7上に表示されるX線回折プロファイル20は、回折角度2θの低角側(図の左側)から高角側(図の右側)へと順次延びていく。
【0027】
次に、ステップS3で得られたピーク位置を計数し(ステップS5)、あらかじめ設定してあるピーク本数に到達したとき(ステップS6)、それまでに得られた測定データから解析処理されたピーク位置と積分強度に基づいて、簡易の定性分析と定量分析を開始する(ステップS7)。簡易の定性分析と定量分析を開始するトリガとなるピーク本数は、任意に設定することができる。例えば、設定本数を5本とすれば、測定開始から5本のピーク位置をカウントしたときに、簡易の定性分析と定量分析が開始される。
【0028】
ここでの定性分析や定量分析は、公知の分析手法を用いることができる。
例えば、定性分析は、既述した標準ピークカードデータを用いた手法で行うことができる。すなわち、測定開始から定性分析を行うまで(すなわち、設定本数のピークをカウントするまで)にステップS3で求められた回折X線のピーク位置と積分強度について、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料Sに含まれる物質を検索する。
【0029】
また、定量分析は、例えば本出願人が先に提案した特開2009−168584号公報に開示されている分析手法を用いることができる。すなわち、上述したX線回折プロファイル20に含まれているピーク波形の積分量を求め、検量線に基づいてその積分量から測定試料Sに含まれる物質の含有量を判定する。
【0030】
ステップS7の解析処理が終了する毎に、検索した物質と合致するピーク位置、当該物質の標準ピークカードデータ、および検索した物質の量的割合を、分析結果としてディスプレイ7上に表示する(ステップ8)。図7〜図11において符号21で示す表示が標準ピークカードデータであり、符号22で示す表示が検索した物質の量的割合である。また、検索した物質と合致するピーク位置は、X線回折プロファイル20の画像に重ね合わせて表示される。
【0031】
次に、本実施形態では、ステップS7で得られた分析結果に基づき、測定試料Sに対する簡易判定を自動的に行う処理ステップを設けている(ステップS9)。
図5は、測定試料Sに対する簡易判定の処理手順を示している。同図に示すように、簡易判定の処理ステップでは、ステップS7で検索された物質を、測定試料Sに含まれる物質としてあらかじめ予想された物質と照合する(ステップS90)。さらに、ステップS7で検索された物質が、予期しない不純物(すなわち、含まれることがあり得ない物質)であるか否かを判定基準として、測定試料Sを簡易判定する。
【0032】
測定試料Sに含まれる物質や含まれることがあり得ない不純物は、X線回折装置5に装着される測定試料Sの製造プロセスから予想することができるため、あらかじめ外部記憶装置4に記憶させておく。
【0033】
この判定の結果、予想した物質が検索されていなかったり、検索された物質の量が予想した定量値と大幅にずれていたり、予期しない不純物が検索されていたりした場合は、当該測定試料Sの製造プロセスに重大な問題が生じている可能性がある。そこで、このような判定結果のときは、解析を中止して当該判定結果を報知する(ステップS93)。
【0034】
図3に戻り、ステップS7〜S9までの処理は、X線回折測定が終了するまでの間、それまでに入力した測定データを使って繰り返し行われる。すなわち、X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析(定性分析と定量分析)を実行し、これを繰り返す。
なお、ステップS7で得られた分析結果は、少ない測定データに基づき簡易に処理されたものであるから精度は低い。よって、通常は解析処理が進むにつれてステップS7で得られる分析結果は変わっていく。
例えば、図7〜図10を参照すると、検察された物質の標準ピークカードデータ21の種類と、同物質の量的割合22が、初期段階の分析結果を表示する図7から、測定の進行に合わせて図8、図9、図10と進むにつれて、逐次変更されていることがわかる。
勿論、後ろに行くほど解析処理のもとになる測定データの量が多いため、分析結果の精度は上がっている。
【0035】
そして、X線回折測定が終了したときは、最終的に得られた全ての測定データを使ってピーク位置と積分強度を求め直し、さらに定性分析を行うとともに、全パターンフィッティング(WPPF)により精密な定量分析を行う(ステップS10)。
このようにして得られた分析結果をもって、最終定な測定試料Sの同定を高精度に行うことができる。
【0036】
ステップS10で得られた最終的な解析結果は、図11に示すように、ディスプレイ7に表示される(ステップS11)。そして、測定データと解析結果を外部記憶装置4に保存してすべての解析処理のステップが終了する(ステップS12)。
【0037】
なお、本発明は上述した実施形態に限定される物ではなく、種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、X線回折測定データの解析を開始した後の解析処理のタイミングとしては、次のタイミングをもって実行するようにしてもよい。
(a)あらかじめ設定した測定角度毎に、測定開始から当該測定角度に至るまでに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する。
(b)あらかじめ設定した時間間隔毎に、測定開始から当該時間間隔に至るまでに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行する。
(c)X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達する毎に、次の解析を実行する。
(d)X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、新しい回折X線のピークが出る毎に、次の解析を実行する。
ただし、これら(a)〜(d)のいずれかのタイミングで解析処理を実行する場合は、その実行前に直前の解析処理が終了しているか否かを判定し、当該直前の解析処理が終了していることを条件とする。
【符号の説明】
【0038】
1:コンピュータ、2:CPU(中央処理装置)、3:半導体メモリ、4:外部記憶装置、5:X線回折装置、6:プリンタ、7:ディスプレイ、
10:X線源、11:試料回転系、12:X線検出器、
20:X線回折プロファイル、21:標準ピークカードデータ、22:検索した物質の量的割合、
S:測定試料
【特許請求の範囲】
【請求項1】
X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき当該データの解析を繰り返し実行することを特徴としたX線回折測定データの解析方法。
【請求項2】
X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したとき、前記X線回折測定データの解析を開始することを特徴とした請求項1のX線回折測定データの解析方法。
【請求項3】
前記X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行することを特徴とする請求項2のX線回折データの解析方法。
【請求項4】
前記X線回折測定データの解析は、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【請求項5】
前記X線回折測定データの解析は、前記定性分析に加えて、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を含むことを特徴とする請求項4のX線回折測定データの解析方法。
【請求項6】
X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【請求項7】
X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【請求項1】
X線回折装置によるX線回折測定と並行して、X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき当該データの解析を繰り返し実行することを特徴としたX線回折測定データの解析方法。
【請求項2】
X線回折装置から出力されたX線回折測定データに基づき回折X線のピーク位置と積分強度を求め、当該求めた回折X線のピーク本数を計数し、あらかじめ設定したピーク本数に達したとき、前記X線回折測定データの解析を開始することを特徴とした請求項1のX線回折測定データの解析方法。
【請求項3】
前記X線回折測定データの解析を開始した後は、解析処理が終了する毎に、測定開始から当該解析処理の終了までに得られたX線回折測定データに基づき、次の解析を実行することを特徴とする請求項2のX線回折データの解析方法。
【請求項4】
前記X線回折測定データの解析は、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【請求項5】
前記X線回折測定データの解析は、前記定性分析に加えて、測定開始から当該解析処理までに得られたX線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を含むことを特徴とする請求項4のX線回折測定データの解析方法。
【請求項6】
X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データから求めた回折X線のピーク位置と積分強度を、あらかじめデータベース化してある標準ピークカードデータと照合して、測定試料に含まれる物質を検索する定性分析を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【請求項7】
X線回折装置によるX線回折測定が終了した後、当該X線回折装置から出力された測定開始から終了までの全X線回折測定データに基づき、測定試料に含まれる物質の量を求める定量分析を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のX線回折測定データの解析方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2013−68555(P2013−68555A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−208339(P2011−208339)
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(000250339)株式会社リガク (206)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(000250339)株式会社リガク (206)
【Fターム(参考)】
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