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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Räntgenvorrichtung, die Beugungsröntgenstrahlen,
Fluoreszenzräntgenstrahlen oder Transmissionsröntgenstrahlen zum nicht
zerstörenden Identifizieren oder chemischen Analysieren eines
Mikrobereichs einer Probe zum Beispiel durch Abtasten einer
Linie oder eines Bereichs der Probenoberfläche verwendet.
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Die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr.
SH059-72052 offenbart ein Beispiel von Beispielen
herkömmlicher Röntgenanalysevorrichtungen. In diesem Mechanismus
erstreckt sich eine hohle Kapillare, deren Innenquerschnitt
ein Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon ist und deren
Innenoberfläche parallel und hochglanzpoliert ist, von
einer Röntgenquelle zu einer im Zentrum einer
Probenplattform fixierten Probe, welche Probenplattform aus einem
triaxialen Präzisionsbewegungsmechanismus und einem
biaxialen Drehmechanismus, die kombiniert sind, zusammengesetzt
ist. Ein Röntgenstrahlbeugungsbild und
Fluoreszenzröntgenstrahlen eines Mikrobereichs der Probe werden durch einen
Film oder einen positionsempfindlichen Proportionalzähler
oder ein Führungsrohr zum Messen von
Fluoreszenzröntgenstrahlen aufgenommen. Wenn eine kleine und dünne Probe zu
analysieren ist, wird gemäß dieser Struktur die sich von
der Röntgenquelle erstreckende hohle Kapillare nahe zu
einer Umgebung der Probe gebracht, und es wird ein dünner
Röntgenstrahl, der näherungsweise so dünn wie ein
Innendurchmesser der hohlen Kapillare ist, auf die Probe
gerichtet. Der von der Probe emittierte
Fluoreszenzröntgenstrahl wird durch das Führungsrohr empfangen zum Messen von
Fluoreszenzröntgenstrahlen und wird durch einen an dem Ende
des Führungsrohrs angeordneten Halbleiterdetektor gemessen.
Die Beugungsröntgenstrahlen werden andererseits durch den
Film oder den positionsempfindlichen Proportionalzähler
gemessen. Durch die obige Vorgehensweise werden Materialien
im Mikrobereich identifiziert und chemisch analysiert, und
die Probe wird durch einen linearen Bewegungsmechanismus
bereichsanalysiert oder linienanalysiert.
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Eine andere Anordnung des Stands der Technik ist zum
Beispiel in der japanischen provisorischen
Patentveröffentlichung Nr. SH061-22240 offenbart. Die Anordnung des Stands
der Technik besteht aus einem Kollimator, um einen dünnen
Röntgenstrahl auf einen kleinen Teil einer Probe einfallen
zu lassen; einen abnehmbaren Spektrokristall, der derart
vorgesehen ist, daß von einer Probenoberfläche emittierte
Fluoreszenzröntgenstrahlen auf diesen einfallen können; und
einem einfallpositionsempfindlichen Röntgendetektor, der in
einem Bogen vorgesehen ist, um sich um einen Punkt zu
bewegen, der entweder bezüglich zur Oberfläche des
Spektrokristalls oder bezüglich des Mikrobereichs symmetrisch
zum Mikrobereich ist. Bei dieser Struktur wird, wenn eine
Spitze des Kollimators in enge Nachbarschaft der Probe
gebracht ist, ein feiner Röntgenstrahl gebildet, und der
Strahl bestrahlt den Mikrobereich der Probe. Der
Mikrobereich emittiert Fluoreszenzröntgenstrahlen, die durch den
Spektrokristall reflektiert werden und deren Energie aus
einem Unterschied in der Einfallposition durch den
positionsempfindlichen Röntgenstrahldetektor gemessen wird, der
in einem Bogen um den Punkt bewegt wird, der bezüglich dem
Spektrokristall symmetrisch zu einem
Röntgenbestrahlungsbereich ist. Andererseits werden Beugungsröntgen durch den
einfallpositionsempfindlichen Röntgendetektor gemessen, der
in einem Bogen um dem Röntgenbestrahlungsbereich bewegt
wird. Hierdurch werden die Materialien im Mikrobereich
identifiziert und chemisch analysiert. Das Material wird
durch einen gradlinigen Bewegungsmechanismus bewegt, um
flächenanalysiert oder linienanalysiert zu werden.
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In einem Manipulator zum Manipulieren eines dünnen
Röntgenstrahls nimmt die Röntgenstrahlenintensität beträchtlich in
Abhängigkeit von der Energie und optischen Entfernung
hiervon ab, selbst wenn die Strahlenergie 5 keV oder mehr
beträgt. Es ist deshalb schwierig, ein röntgenoptisches
System herzustellen, indem für ein röntgenoptisches Element
eine optische Justagebank für sichtbares Licht verwendet
wird, so daß ein Manipulator für die exklusive Verwendung
mit röntgenoptischen Systemen unter Verwendung von
Vakuumtechnologie verwendet worden ist, um die Dämpfung der
Röntgenstrahlen in der Luft auf ein Minimum zu reduzieren.
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Ein exemplarischer bekannter Röntgenspiegelmanipulator ist
so konstruiert, wie in Fig. 5 gezeigt. D.h., er umfaßt ein
integral mit dem Röntgenspiegel ausgebildetes
Spiegelträgerrohr 43, sechs vakuumdichte Mikrometerstellelemente 40,
ein Vakuumrohr 46 zum Festlegen der Mikrometerstellelemente
im Vakuum, ein Vakuumfaltenbalg 45 zum Gewährleisten der
gradlinigen Bewegung des Spiegelträgerrohrs in der
Längsrichtung, ein linearer Plattformmechanismus 41,
Vakuumflansche und Halter 39 und ein Röntgenfenster 42 zum Trennen
der Atmosphäre von einem Vakuum. Der Manipulator für ein
röntgenoptisches Element führt mittels der sechs
Mikrometerstellelemente bezüglich den Vakuumrohren
bidirektionale Schwenkungen und bidirektionale gradlinige
Bewegungen des eingesetzten Spiegelträgerrohrs durch und bewegt
durch Verwendung des gradlinigen Plattformmechanismus das
Vakuumrohr linear bezüglich den Flanschen und Haltern.
Dementsprechend ist in Fig. 5 gezeigt, daß der
Röntgenspiegel im Spiegelträgerrohr in einem vakuumdichten Zustand
in pentaaxiale Richtungen durch die Betätigung in der
Atmosphäre durch das Röntgenfenster ausgerichtet werden
kann.
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Ferner existieren Röntgenpositionsdetektoren in zwei Typen
in Abhängigkeit von der Art, in der sie
Fluoreszenzröntgenstrahlen, Transmissionsröntgenstrahlen oder
Röntgenbeugungsintensität erfassen: Ein Pulszähltyp, in dem
Röntgenlichtquanten einer nach dem anderen gezählt werden, und ein
integraler Zähltyp, in dem die durch den Detektor
empfangene Röntgenstrahlenintensität für das Zählen über eine
vorbestimmte Zeitperiode integriert wird. Typische
Beispiele von positionsempfindlichen Detektoren, die eine
Positionserfassungsfunktion aufweisen, die geeignet ist,
eine eindimensionale oder zweidimensionale Ortsverteilung
der Röntgenstrahlintensität aufzuzeichnen, sind eine
eindimensionale und eine zweidimensionale
Proportionalzählerröhre, ein Röntgenfilm, eine Bildplatte, ein
Röntgenfernsehen, ein CCD-Röntgensensor. Vor allem weist das
Proportionalzählerrohr, das ein Detektor der Detektoren des
Pulszähltyps ist, die ausgezeichneten Eigenschaften des
eindimensionalen oder zweidimensionalen
Positionsauflösungsvermögens sowie auch Energieauflösungsvermögens auf.
Andererseits ist der Detektor des integralen Zähltyps
ausgezeichnet im Positionsauflösungsvermögen für die
Positionserfassung. Ein Röntgenfilm ist eines der Beispiele,
das am häufigsten verwendet wird.
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Allerdings offenbart die provisorische japanische
Patentveröffentlichung Nr. SH059-72052 eine Vorrichtung, in der
eine hohle Kapillare Röntgenstrahlen von einer
Röntgenquelle zu dem Zentrum einer Probenplattform leitet. Da diese
hohle Kapillare ein nicht-bildabbildendes optisches Element
ist, weist sie eine sehr große Aberration auf. Wenn ein
gewisser Abstand von einigen Millimetern oder mehr zwischen
einer Probe und der hohlen Kapillare eingehalten wird, ist
es ferner unmöglich, Röntgenstrahlen zu einem dünnen
Röntgenstrahl mit einem Durchmesser in der Größenordnung von
einigen Mikrometern zu bilden. Um in der obigen Struktur
einen derartig dünnen Röntgenstrahl zu bilden, ist es
notwendig, daß der Innendurchmesser der Kapillare, der zu
einer Röntgenausgangspupille äquivalent ist, nicht größer
als die Größe des zu messenden Bereiches sein sollte, sowie
daß auch eine Spitze der Kapillare in enger Nachbarschaft
zu der Probenplattform angeordnet sein sollte. Falls die
Spitze der Kapillare in der Nähe der Probenplattform
angeordnet ist, ist allerdings nicht nur die Probengröße
beschränkt, sondern ist auch der Probenplattform-Drehwinkel
beschränkt. Falls die Dicke der hohlen Kapillare kleiner
gemacht ist, um die Beschränkung des Drehwinkels zu
vermeiden,
überträgt die hohle Kapillare die Röntgenstrahlen und
der effektive Durchmesser des Röntgenstrahls überschreitet
den benötigten Wert, was das Problem zur Folge hat, daß ein
Mikrobereich nicht analysiert werden kann.
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Im obigen Stand der Technik wird darüber hinaus ein
triaxialer gradliniger Präzisionsbewegungsmechanismus in einem
Drehmechanismus inkorporiert, so daß die Größe der
Probenplattform kleiner wird und eine Bewegungsstrecke des
triaxialen gradlinigen Präzisionsbewegungsmechanismus so kurz
wie einige Millimeter oder weniger ist.
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Weiterhin verwendet eine durch die japanische provisorische
Patentveröffentlichung Nr. SH061-22240 offenbarte
Vorrichtung einen Kollimator zum Anwenden eines dünnen
Röntgenstrahls von einer Röntgenquelle an einer
Probenoberfläche. Ein mit den Röntgenstrahlen bestrahlter
Mikrobereich der Probe hängt von einem Innendurchmesser des
Kollimators und einem Abstand zwischen dem Kollimator und
der Probenoberfläche ab. Um einen minimalen Durchmesser des
Röntgenstrahis zu erhalten, ist es deshalb in der gleichen
Weise wie bei der vorangegangenen Veröffentlichung nötig,
daß der Kollimator einen kleinen Innendurchmesser aufweist
und daß ferner der Kollimator und die Probenoberfläche in
enger Nähe sind. Auch in diesem Fall ist deshalb ein
Drehwinkel der Probenoberfläche durch den Kollimator selbst
beschränkt, wodurch es nicht möglich ist, einen großen
Drehwinkel für die Probenoberfläche zu haben. Da die
Ausführungsform dieser Veröffentlichung nur eine
Probendrehachse aufweist, ist es darüber hinaus schwierig,
Beugungsröntgenstrahlen zu messen, wenn die Anzahl von
Kristallkörnern
in dem mit den Röntgenstrahlen bestrahlten
Mikrobereich klein ist.
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Bei den in den obigen beiden Veröffentlichungen offenbarten
Anordnungen sind die zu messenden Proben notwendigerweise
kleine Proben. Der Grund ist, wie oben erwähnt, daß die
Probenabtaststrecke der Probenplattform kurz ist und daß
die Probenschwenkdrehung durch den Kollimator oder die
hohle Kapillare beschränkt ist. Da diese röntgenoptischen
Elemente bidirektionale gradlinige Bewegungen durchführen
und bidirektionale Schwenkglieder mit sechs
Mikrometerstellelementen verwenden, verschwenden sie
Bewegungsfreiheitsgrade. Weiterhin ist es, da sie den Röntgenspiegel nur
durch den gradlinigen Mechanismus der
Mikrometerstellelemente schwenken, extrem schwierig, die gradlinigen
Komponenten und die Schwenkkomponenten unabhängig
voneinander bezüglich den pentaaxialen Justierkomponenten des
Röntgenspiegels zu betätigen, und es ist deshalb schwierig,
eine Justage des Röntgenspiegels durchzuführen. Da in Fig.
5 die gradlinigen und Schwenkbetätigungen des
Spiegelträgerrohrs ferner innerhalb des Vakuumrohrs durchgeführt
werden, ist es notwendig, daß jedes Mikrometerstellelement
einen langen Hub 44 aufweist und daß das Vakuumrohr groß
ist. Ferner müssen die Flansche und Halter notwendig groß
sein, so daß die Herstellungskosten zunehmen und der
Manipulator selbst groß und schwer wird, ganz egal, wie klein
das röntgenoptische Element ist. In dem Fall der
Konstruktion eines optimalen optischen Systems existieren, selbst
wenn die Verwendung eines Röntgenspiegels mit einem kurzen
Betriebsabstand und die Einführung eines räumlichen Filters
in der Mitte der durch den Röntgenspiegel bestimmten
optischen
Strecke erforderlich sind, noch Fälle, bei denen
diese Erfordernisse durch die Größe des Manipulators
beschränkt sind. Betreffend das strukturelle Problem
zusätzlich zu dem Problem der Größe des Systems sind die
Anbringung und die Entfernung des Manipulators nicht leicht.
Es ist deshalb schwierig, einen dünnen Film auf einem
Siliziumwafer mit einigen wenigen Quadratzentimetern oder
mehr zu messen, und die Probe sollte ein kleiner Chip sein.
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Weiterhin hängt bei einem Röntgenpositionsdetektor das
Verfahren zum Erfassen von Röntgenbeugungsmustern von der
Wellenlänge der zu verwendenden Röntgenstrahlen und der Art
der Röntgenstrahlen ab, zum Beispiel charakteristische
Röntgenstrahlen und weiße Röntgenstrahlen. Im allgemeinen
weist eine eindimensionale oder zweidimensionale
Proportionalzählerröhre, die ein Pulszähldetektor ist, einen
Mangel auf, daß ein Zählverlust aufgrund von Totzeit bei
hohen Zählraten auftritt und daß darüber hinaus das
proportionale Auflösungsvermögen nicht ausreichend ist.
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Andererseits haben Röntgenfilme und Röntgenfernseher, die
integrale Zähldetektoren sind, Mängel in Form von geringer
Empfindlichkeit, einem engen Dynamikbereich und schlechter
Linearität. Diese Mängel wurden durch eine Abbildungsplatte
gemildert, nachdem aber ein Röntgenbild auf der
Abbildungsplatte aufgezeichnet ist, wird ein He-Ne-Laser verwendet
und ein fokussierter Laserstrahl tastet zweidimensional
über die Abbildungsplatte, um ein latentes Röntgenbild des
obigen Röntgenbilds zu lesen. Durch eine
Fotovervielfacherröhre wird die Fluoreszenzintensität des Bildes gemessen
und deren Ausgabe wird durch einen logarithmischen
Verstärker
multipliziert. Ferner wird die Ausgabe durch einen
A/D-Wandler in numerische Werte umgewandelt, und das Bild
wird dann durch einen Computer wieder zusammengesetzt. Als
ein Ergebnis neigt die Ablesung dazu, eine lange Zeit zu
dauern, und die erforderliche Größe der Vorrichtung ist
vergrößert.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine verbesserte Mikrobereichmessvorrichtung
bereitzustellen, die bevorzugt ein hohes räumliches
Auflösungsvermögen und eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
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Die EP-A-0 187 066 und die US-A-3,725,704 beschreiben beide
Röntgendetektoren umfassend eine terbiumdotiertes
Gadoliniumoxidsulfid enthaltende Röntgenfluoreszenzoberfläche.
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Die vorliegende Erfindung (die in den Ansprüchen definiert
ist) wurde aus den oben beschriebenen Gesichtspunkten
gemacht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der
Röntgenpositionsdetektor eine Röntgenfluoreszenzoberfläche, die aus
einem Röntgenfluoreszenzmaterial hergestellt ist, das
terbiumdotiertes Gadoliniumoxidsulfid umfaßt und dessen
Oberflächendichte im Bereich von 5 mg/cm² bis 50 mg/cm²
liegt.
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Der Röntgendetektor kann optional eine Bildverstärkerröhre
sowie optional ein CCD umfassen. Ferner ist die
Fluoreszenzoberfläche bevorzugt mit einer Faserplatte mit sich
verjüngenden Fasern gekoppelt, um den zu erfassenden
Oberflächenbereich
zu variieren, und die Bildverstärkerröhre
und das CCD (falls verwendet) sind mittels der Faserplatte
gekoppelt, um den besten Lichtwirkungsgrad zu erreichen.
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Mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben,
in welchen Zeichnungen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Röntgenpositionsdetektors
nach der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 Beziehungen zwischen der Oberflächendichte der
Röntgenfluoreszenzoberfläche Gd&sub2;O&sub2;S:Tb und dem
Transmissionsvermögen, der Packungsdichte bzw.
der Emissionsintensität des Gd&sub2;O&sub2;S:Tb zeigt, die
beobachtet werden, wenn die Röntgenwellenlänge
1,54 Å beträgt;
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Fig. 3 eine Beziehung zwischen der Röntgenintensität und
der Response-Intensität des zweidimensionalen
Röntgenbeugungsdetektors zeigt, die beobachtet
wird, wenn die Röntgenwellenlänge 1,54 Å
beträgt;
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Fig. 4 eine Beziehung zwischen der Röntgenwellenlänge
zwischen 0,7 Å und 0,2 Å und der optimalen
Oberflächendichte des Fluoreszenzschirms- Gd&sub2;O&sub2;S:Tb
zeigt; und
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Fig. 5 einen Teil der Struktur des
Röntgenbeugungsdetektors zeigt, in dem eine
Röntgenfluoreszenzoberfläche
und die Faserplatte mit sich verjüngenden
Fasern kombiniert sind.
(Ausführungsform 1)
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Die Ausführungsform 1 bezieht sich auf einen
Röntgenbeugungspositionsdetektor. Fig. 1 ist ein strukturelles
Diagramm eines Detektors in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Eine Röntgenfluoreszenzoberfläche 48 und eine
Bildverstärkerröhre 50 und ein CCD 52 sind mit einer Faserplatte
49 gekoppelt, um den optischen Detektionswirkungsgrad zu
maximieren. Wenn auch die in dieser Erfindung verwendete
Röntgenfluoreszenzoberfläche durch ein
Prezipitationsverfahren hergestellt wurde, kann sie auch gebildet werden
durch ein physikalisches oder chemisches
Filmbildungsverfahren, wie ein Beschichtungsverfahren, ein
Ablagerungsfilmbildungsverfahren, wie etwa ein Beschichtungsverfahren,
Ablagern und Sputtern unter Verwendung von
Positionsauflösungsvermögen und Beschichtungsfilmdicke.
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Die Röntgenfluoreszenzoberfläche wurde derart ausgelegt,
daß die Oberfläche eine hohe Empfindlichkeit und ein hohes
Positionsauflösungsvermögen aufweist, wenn die Wellenlänge
der gebeugten Röntgenstrahlen im Bereich von 0,07 nm bis
0,2 nm (0,7 Å bis 2 Å) liegt. Die Oberfläche wurde auf
einer Faserplatte mit 2 mm Durchmesser und 3 mm Dicke durch
das Prezipitationsverfahren mit einem Fluoreszenzmaterial,
Gd&sub2;O&sub2;S:Tb, gebildet. Die Dicke der Fluoreszenzoberfläche
kann aus der Beziehung zwischen dem durch das
Fluoreszenzmaterial Gd&sub2;O&sub2;S:Tb absorbierten Anteil an Röntgenstrahlen
und der zu verwendenden Röntgenwellenlänge bestimmt werden
und wird durch die folgende Gleichung bestimmt:
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I/I&sub0; = exp [ -µ (p/p&sub0;)t], wobei I/I&sub0; der Transmissionsgrad
der Röntgenstrahlen des Fluoreszenzmaterials ist, µ ein
linearer Absorptionskoeffizient der verwendeten
Röntgenstrahlen ist, p&sub0; eine Dichte des Fluoreszenzmaterials
Gd&sub2;O&sub2;S:Tb ist, p die Füllrate (Packungsdichte) des
Fluoreszenzmaterials ist, und t die Dicke der
Fluoreszenzoberfläche ist. Um ein hohes Positionsauflösungsvermögen der
Röntgenfluoreszenzoberfläche zu realisieren, wurden die
Korngrößen des Fluoreszenzmaterials derart vorgesehen, daß
sie nahezu gleichmäßig sind, und sie betrugen tatsächlich
näherungsweise 3 µm.
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Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad
der Röntgenstrahlen bezüglich einer Flächendichte der
Gd&sub2;O&sub2;S:Tb Fluoreszenzoberfläche, eine Beziehung zwischen
der Packungsdichte und derselben bzw. eine Beziehung
zwischen einer Emissionsintensität der Röntgenfluoreszenz und
derselben, die beobachtet werden, wenn die
Röntgenwellenlänge 1,54 Å beträgt. Wenn die Oberflächendichte 5 mg/cm²
oder weniger beträgt, liegt die Packungsdichte so niedrig
wie 10% bis 40% und die Absorption der Röntgenstrahlen und
der Emissionswirkungsgrad der Fluoreszenz wird klein.
Andererseits ist, wenn die Oberflächendichte des
Röntgenfluoreszenzoberflächen-Gd&sub2;O&sub2;S:Tb 5 mg/cm² oder mehr
beträgt, die Füllrate (Packungsdichte) nahezu konstant etwa
60 %. Des weiteren: die Bestrahlungsrichtung der
Röntgenstrahlen und die Emissionsrichtung von sichtbarem Licht
sind entgegengesetzt, wenn die Oberflächendichte
näherungsweise
10 mg/cm² überschreitet, so daß die Oberfläche das
emittierte Licht nicht durchläßt und die
Emissionsintensität ersichtlich abnimmt, falls die Filmdicke der
Röntgenfluoreszenzoberfläche einen vorbestimmten Wert
überschreitet. Um ein Röntgenbeugungsmuster mit einer
Röntgenwellenlänge von 0,154 nm (1,54 Å) zu erfassen, liegt deshalb die
optimale Oberflächendichte zwischen 8 mg/cm² und 10 mg/cm².
Fig. 3 zeigt Ergebnisse der Untersuchung der
Empfindlichkeit des eindimensionalen
Röntgenbeugungspositionsdetektors, der eine Struktur wie in Fig. 1 gezeigt aufweist,
unter Verwendung der Röntgenfluoreszenzoberfläche.
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Fig. 3 zeigt Untersuchungsergebnisse einer Beziehung
zwischen der Röntgenintensität des zweidimensionalen
Röntgenbeugungspositionsdetektors mit der Gd&sub2;O&sub2;S:Tb
Fluoreszenzoberfläche und dessen Response-Intensität bei der
Wellenlänge von 0,154 nm (1,54 Å). Als Referenz wurden die
Response-Intensitäten für zwei Arten von
Fluoreszenzoberflächen sowie für einen Röntgen-CCD-Detektor zusätzlich zur
Response-Intensität der Gd&sub2;O&sub2;S:Tb- Fluoreszenzoberfläche
aufgetragen. Es wurde herausgefunden, daß ein Röntgenphoton
einem Pixel entspricht und daß der Fluoreszenzschirm einen
Dynamikbereich von 2,5 Digits aufweist, wenn die
Oberflächendichte des Fluoreszenzschirms ungefähr 10 mg/cm²
beträgt. Das Positionsauflösungsvermögen betrug ungefähr 20
µm. Jedoch offenbart die Ausführungsform 5 einen Fall, wenn
die Röntgenwellenlänge 1,54 Å beträgt. Allerdings ist es
in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder dem
Nichtvorhandensein einer Röntgenabsorptionskante wegen der Beziehung
zwischen der Röntgenfluoreszenzoberfläche und der
Röntgenabsorption nötig, die Oberflächendichte der
Röntgenfluoreszenzoberfläche
zu vergrößern, wenn die Wellenlänge
abnimmt. Fig. 4 zeigt die Oberflächendichte des
Fluoreszenzmaterials Gd&sub2;O&sub2;S:Tb, die beobachtet wird, wenn die
Fluoreszenzintensität des Fluoreszenzschirms in Bezug auf
die Röntgenwellenlänge am stärksten wird. Wenn die
Wellenlänge der Beugungsröntgenstrahlen zwischen 0,07 nm und 0,02
nm (0,7 Å und 0,2 Å) liegt, weist die
Fluoreszenzoberfläche eine Oberflächendichte im Bereich von 5 mg/cm² bis
50 mg/cm² auf. In einer in Fig. 1 gezeigten Struktur des
zweidimensionalen Röntgenbeugungspositionsdetektors waren
die Response-Empfindlichkeit des Detektors und der
dynamische Bereich dieselben wie jene in dem Fall, daß die
Röntgenwellenlänge 0,154 nm (1,54 Å) beträgt, wobei aber
das Positionsauflösungsvermögen im Bereich zwischen 15 µm
und 60 µm lag, da die Dicke der Fluoreszenzoberfläche von
der verwendeten Röntgenwellenlänge abhängt.
(Ausführungsform 2)
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Auf Grundlage der in Ausführungsform 1 gezeigten Ergebnisse
kann die lichtempfangende Fläche vergrößert werden, indem
die Röntgenfluoreszenzoberfläche 48 und eine Faserplatte 53
mit sich verjüngenden Fasern kombiniert werden. Fig. 5 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Kombination aus einer
Faserplatte 53 mit sich verjüngenden Fasern und der
Gd&sub2;O&sub2;S:Tb-Röntgenfluoreszenzoberfläche zeigt, wobei die
Faserpiatte ein Verkleinerungsverhältnis von ungefähr einem
Drittel aufweist. Ein Gehäuse 54 weist die
Röntgenfluoreszenzoberfläche 48 und die Faserplatte 53 mit sich
verjüngenden Fasern in sich auf. In Ausführungsform 6 beträgt
ein effektiver Durchmesser der Bildverstärkerröhre 18 mm,
so daß ein Durchmesser der effektiven
Röntgenfluoreszenzoberfläche 54 mm beträgt. In diesem Fall beträgt das
aufgrund der Faserplatte mit sich verjüngenden Fasern
verlorene Licht ungefähr 30 % von dem des zweidimensionalen
Röntgenbeugungsdetektors mit einer in Fig. 1 gezeigten
Struktur, was die Empfindlichkeit beträchtlich vergrößert.
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Da andererseits das Positionsauflösungsvermögen wie der
Kehrwert des Verkleinerungsverhältnisses zunimmt, erreicht
es näherungsweise 60 µm, wenn die Röntgenwellenlänge 0,154
nm (1,54 Å) wie in Ausführungsform 1 beträgt. Desweiteren
liegt das Positionsauflösungsvermögen im Bereich von 45 µm
bis 150 µm, wenn die Röntgenwellenlänge zwischen 0,07 nm
und 0,2 nm (0,7 Å und 2 Å) liegt. In den Ausführungsformen
1 und 2 wurde eine Bildverstärkerröhre mit 18 mm effektivem
Durchmesser verwendet. Wenn allerdings eine
Bildverstärkerröhre mit näherungsweise 40 mm effektivem Durchmesser
verwendet wird und mit einer Faserplatte mit sich
verjüngenden Fasern mit einem Verkleinerungsverhältnis zwischen
einem Drittel und einem Fünftel verwendet wird, erreicht
der Durchmesser der Röntgenaufnahmeoberfläche einen
Durchmesser zwischen 120 mm und 200 mm, wodurch es möglich wird,
ein großflächiges Röntgenbeugungsmuster zu erfassen. Wenn
auch auf die Ausführungsformen 1 und 2 als
Ausführungsformen eines Röntgenbeugungspositionsdetektors Bezug
genommen wurde, ermöglicht die Verwendung dieses
Positionsdetektors auch eine Intensitätsmessung und eine
zweidimensionale Beobachtung von Fluoreszenzröntgenstrahlen und
transmittierten Röntgenstrahlen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch
Verwendung der gleichen Vorrichtungsstruktur wie die obige
bei Transmissionsröntgenstrahlen, Beugungsröntgenstrahlen
und Fluoreszenzröntgenstrahlen das Probenmaterial zu
identifizieren und die chemische Zusammensetzung des Materials
in einem Mikrobereich leicht und mit hoher Genauigkeit zu
messen.