JPH0669869U - 半導体ｘ線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギー分散型半導体Ｘ線検出器におい
て、Ｘ線入射窓の強度をより強くすることを目的とす
る。 【構成】 エネルギー分散型半導体Ｘ線検出器におい
て、Ｘ線入射窓を、半導体検出器素子から離すことによ
り、Ｘ線入射窓を小さくする構造とした。 【効果】 エネルギー分散型半導体Ｘ線検出器におい
て、Ｘ線入射窓の半導体検出器素子から離し、点状のＸ
線発生点に近づけた構造としたので、Ｘ線の入射経路を
妨げることなく、Ｘ線入射窓の開口径を小さくすること
ができ、窓の機械的強度を強くすることができ、また窓
の厚みをより薄くすることができる効果がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、走査型電子顕微鏡、走査透過型電子顕微鏡、微少部蛍光Ｘ線分析装 置あるいは微少部蛍光Ｘ線膜厚測定装置等に装着され、微少部分から発生するＸ 線を分析するための半導体Ｘ線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術によるＸ線検出器の構造を図４に示す。試料５の成分を励起する一 次ビームａを試料５に照射して、その照射により試料５から発生する二次Ｘ線ｂ をエネルギー分散型半導体Ｘ線検出器により検出する。

【０００３】 二次Ｘ線ｂを検出する検出部先端には、真空にされた検出器内部と外界を遮断 するため外筒３に、低エネルギーのＸ線をよく透過し外界との圧力差に充分耐え うる強度をもったベリリウム薄膜、有機薄膜、ダイヤモンド薄膜、窒化ホウ素薄 膜等の材料で作られたＸ線入射窓４が取り付けられている。

【０００４】 また通常は、試料５から発生したＸ線以外のＸ線の入射を避けるために、Ｘ線 入射窓４の前（外筒３の外）にコリメータ６が取り付けられている。 このような構造に基づくと、Ｘ線入射窓４の開口径は、冷却棒２先端に取りつ けられた半導体検出器素子１の有効径とほぼ同等であった。一方、Ｘ線入射窓４ の厚みあるいは、薄膜を支える支持構造体は大気圧と真空との圧力差による力に 充分耐えられるように、Ｘ線の透過率を犠牲にして、厚くあるいは支持構造体の 開口率を小さくして作られていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の技術によると、外筒３内の真空に納めるＸ線検出器素子１の有 効径を大きくしようとした場合、Ｘ線入射窓４の開口径も大きくせねばならず、 したがって入射窓４にかかる大気圧による力も大きくなり、入射窓４の厚みを厚 くしたり、支持構造体の開口率を小さくして機械的強度を強くしなければなない 。結果としてＸ線の透過率の減少を招くという課題があった。またＸ線の透過率 をさらに向上させようとする場合、入射窓４の板厚を薄くする。あるいは支持構 造体の開口率を大きくする必要があり、結果として、大気圧による力に抗せず破 損してしまい実現できなかったり、できても非常に脆弱なものになってしまうと いう課題があった。

【０００６】 そこで、この考案の目的は、従来のこのような課題を解決するため、エネルギ ー分散型半導体検出器において、より高いＸ線透過率を持ち、より強い機械的強 度を確保するための構造を得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、この考案はエネルギー分散型半導体検出器におい て、検出器素子の位置はそのままにしＸ線入射窓をより試料、あるいはＸ線発生 点に近づける構造をとることによって、Ｘ線入射窓の開口径を小さくし、実質の Ｘ線検出効率を損なうことなく機械的強度の強いＸ線入射窓の実現が図れるよう にした。

【０００８】

【作用】

上記のように構成されたエネルギー分散型半導体検出器においては、測定すべ きＸ線の発生源は検出器素子の有効径やＸ線入射窓の径にくらべ充分に小さく点 源と仮定できるため、Ｘ線発生源から放射状に出たＸ線のうち検出素子の有効径 内に向かったＸ線のみが検出可能となる。ここでＸ線入射窓はＸ線発生源と検出 器素子との間に位置するため、その大きさは検出器素子の有効径と同じである必 要はなく、Ｘ線発生源と検出素子の有効径の有効径が作る円錐あるいは錐体をそ の底面と平行な面で切った断面の大きさがあればよいことになる。したがってＸ 線入射窓の位置を検出器素子よりＸ線発生源側に近づけることによって窓の開口 径を小さくすることができ機械的強度の強いＸ線入射窓を作ることができる。

【０００９】

【実施例】

以下に、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１において、１は半導体検出器素子で、冷却棒２によって通常、液体窒素温 度に冷却されて使用される。低温で冷却するために、断熱のため半導体検出器素 子１と冷却棒２は真空中におかれている。真空の空間を作るために、外筒３とＸ 線入射窓４で密閉されている。

【００１０】 励起用電子線ビームあるいはＸ線ビームａ（以下、一次ビームａと言う）は試 料５の微小部分を励起し、試料５からは蛍光Ｘ線等の二次Ｘ線ｂが発生する。二 次Ｘ線ｂはＸ線入射窓４を透過して半導体検出器素子１に達し計測される。ここ で注目すべきことは、半導体検出器素子１の径よりＸ線入射窓４の開口径のほう が小さくなっている点である。

【００１１】 外筒３の先端に設けされた開口部に、Ｘ線入射窓４を取りつけるが、外筒３の 先端形状は、コーン形状をしている。この外筒３のコーン形状によりＸ線入射窓 ４は、試料５の一次ビームａ照射位置に近づけることができる。これは、外筒３ の先端角部が一次ビームａに障害を避けることができるからである。

【００１２】 また更に、Ｘ線入射窓４の外側前方にコリメータ６がないため、Ｘ線入射窓４ は、試料５の一次ビームａ照射位置に近づけることができる。 通常の測定状態では、一次ビームａも真空中にあるため窓には力は加わらない が、エネルギー分散型半導体検出器１を製造するときや、試料５が置いてある側 が大気の場合は、Ｘ線入射窓４に大気圧による力が加わる。このとき、Ｘ線入射 窓４の開口径あるいは開口面積を小さくできたことにより、窓にかかる力を小さ くでき、結果として機械的強度の強いＸ線入射窓をえることができる。また、Ｘ 線入射窓４の開口径が半導体検出素子の径より小さくなっても、窓を透過するＸ 線の量が減少することがないことは、図より明らかである。

【００１３】 比較のために、図４に従来の技術による構造を示す。図中の番号、記号は図１ と同じである。Ｘ線入射窓４の位置が半導体検出器素子１に近いため、試料５か らの蛍光Ｘ線を図１によるものと同じ強度（立体角）を得るには、Ｘ線入射窓４ の開口径を大きくしなければならない。したがって、同じ材質、厚さで窓を作っ た場合、機械的強度が低下することとなる。

【００１４】 図２に示す実施例は、他の実施例で、Ｘ線入射窓４と半導体検出器素子１を離 すことによりできた空間に蛍光Ｘ線の発生点かはら発生した以外のＸ線が半導体 検出器素子に入射するのを防ぐためのコリメータ６を配置したものである。 図３に示す実施例は、その他の実施例で、Ｘ線入射窓４と半導体検出器素子１ を離すことによりできた空間に、電子線励起の場合、蛍光Ｘ線の発生点から同時 に発生する反射電子が半導体検出器素子に入射するのを防ぐために、反射電子の 軌道を曲げるための永久磁石７を配置したものである。

【００１５】

【考案の効果】

この考案は、以上説明したようにＸ線入射窓を半導体検出器素子から離し、点 状のＸ線発生点に近づけた構造としたので、Ｘ線の入射経路を妨げることなく、 Ｘ線入射窓の開口径を小さくすることができ、窓の機械的強度を強くすることが でき、また窓の厚みをより薄くすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の基本的な実施例を示した断面図であ
る。

【図２】本考案の他の実施例を示した断面図である。

【図３】本考案のまた他の実施例を示した断面図であ
る。

【図４】従来の技術を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体検出器素子 ２ 冷却棒 ３ 外筒 ４ Ｘ線入射窓 ５ 試料 ６ コリメータ ７ 永久磁石 ａ 励起用電子ビームあるいはＸ線ビーム ｂ 蛍光Ｘ線

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を検出する半導体検出器素子と、前
   記半導体検出器素子を真空雰囲気に保持するための外筒
   と、前記半導体検出器素子を冷却し、前記半導体Ｘ線検
   出器素子に接触して設けられた冷却棒と、前記外筒の先
   端にＸ線を通し、外気と気密にするＸ線入射窓とからな
   る半導体Ｘ線検出器において、前記外筒の先端外径は、
   コーン形状をしており、かつ前記Ｘ線入射窓の外径が前
   記半導体検出器素子外径より小さいことを特徴とする半
   導体Ｘ線検出器
2. 【請求項２】 Ｘ線を検出する半導体検出器素子と、前
   記半導体検出器素子を真空雰囲気に保持するための外筒
   と、前記半導体検出器素子を冷却し、前記半導体Ｘ線検
   出器素子に接触して設けられた冷却棒と、前記外筒の先
   端にＸ線を通し、外気と気密にするＸ線入射窓とからな
   る半導体Ｘ線検出器において、前記外筒の先端外径は、
   コーン形状をしており、かつ前記Ｘ線入射窓の外径が前
   記半導体検出器素子外径より小さいく、前記Ｘ線入射窓
   と前記半導体検出器素子の間に永久磁石を配置したこと
   を特徴とする半導体Ｘ線検出器