CN111373288A - 硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线检测装置 - Google Patents

硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线检测装置，提高了放射线的检测效率以及低能量的放射线的检测灵敏度。硅漂移型放射线检测器(1)具备壳体(13、14)以及配置在壳体(13、14)的内侧的硅漂移型放射线检测元件(11)。壳体(13、14)具有未被堵塞的开口部(131)。硅漂移型放射线检测元件(11)具有与开口部(131)对置的表面(111)，在表面(111)上设置有遮光膜(161)。

Description

硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线 检测装置
技术领域
本发明涉及硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线检测装置。
背景技术
在检测X射线等的放射线的放射线检测器中，有具备使用了半导体的放射线检测元件的放射线检测器。在使用了半导体的放射线检测元件中，例如有硅漂移型放射线检测元件。具备硅漂移型放射线检测元件的放射线检测器为硅漂移型放射线检测器(SDD：Silicon Drift Detector)。以往，为了降低噪声，这种放射线检测元件被冷却后使用。放射线检测器具备壳体、放射线检测元件以及珀尔帖元件等的冷却部。放射线检测元件和冷却部配置在壳体的内侧。为了防止因冷却而引起的冷凝，壳体成为气密状态，壳体的内侧被减压或封入干燥气体。此外，放射线检测元件尽可能地从壳体热隔离。
在壳体设置有窗，该窗具有由使放射线透过的材料形成的窗构件。透过窗构件后的放射线入射到放射线检测元件，检测放射线。窗构件具有进行遮光的作用，以防止光入射到放射线检测元件。此外，窗构件需要具有用于维持气密状态的结构上的强度。在专利文献1中公开了放射线检测器的例子。
专利文献1：日本专利公开公报特开2000-55839号
为了提高从试样产生的放射线的检测效率，只要使放射线检测元件接近试样即可。但是，在以往的放射线检测器中，为了维持壳体的气密状态，壳体和窗构件需要一定程度的大小，放射线检测器整体的大小变大。由于放射线检测器整体的大小，所以能够使放射线检测元件接近试样的距离存在下限，检测效率的提高存在极限。
此外，为了维持气密状态，窗构件需要一定程度的厚度。由于窗构件的厚度，低能量的放射线透过窗构件的透射率变低，低能量的放射线难以入射到放射线检测元件。因此，这种放射线检测器对低能量的放射线的检测灵敏度低。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种提高了放射线的检测效率和低能量的放射线的检测灵敏度的硅漂移型放射线检测元件、硅漂移型放射线检测器和放射线检测装置。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于，在入射放射线的表面上设置有遮光膜。
在本发明中，在硅漂移型放射线检测元件的入射放射线的表面上设置有遮光膜。通过遮光膜防止因光而引起的噪声的产生，硅漂移型放射线检测元件能够进行动作。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于，所述遮光膜使向所述表面入射的光的量减少到小于0.1％。
在本发明中，通过遮光膜使光的量减少到小于0.1％，有效地防止噪声的产生。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于，所述遮光膜是厚度超过50nm且小于500nm的金属膜。
在本发明中，通过将厚度超过50nm且小于500nm的金属膜设为遮光膜，得到必要充分的遮光性。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于，所述遮光膜是碳膜。
在本发明中，通过将碳膜设为遮光膜，能够得到遮光性。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于，还包括：信号输出电极，设置在处于与所述表面相反侧的背面，流入通过放射线的入射而产生的电荷，输出与所述电荷对应的信号；第一电极，设置在所述表面，被施加电压；以及多个第二电极，设置在所述背面，包围所述信号输出电极，距所述信号输出电极的距离互不相同，所述第二电极具有沿着所述背面的一个方向的长度大于沿着所述背面的其他方向的长度的形状，所述信号输出电极由沿着所述一个方向排列且相互连接的多个电极构成。
在本发明的一个方式中，硅漂移型放射线检测元件包括：设置在背面的信号输出电极；设置在表面的第一电极；以及设置在背面且包围信号输出电极的多个第二电极。第二电极以生成电位朝向信号输出电极变化的电位梯度的方式施加电压。第二电极具有一个方向的长度大于其他方向的长度的形状，信号输出电极由沿着所述一个方向排列的多个电极构成。多个电极相互连接。抑制信号输出电极的面积的增大，并且信号输出电极与第二电极之间的距离的变化小，电荷被向信号输出电极收集的速度的偏差小。
本发明的硅漂移型放射线检测元件的特征在于还包括：信号输出电极，设置在处于与所述表面相反侧的背面，流入通过放射线的入射而产生的电荷，输出与所述电荷对应的信号；第一电极，设置在所述表面，被施加电压；以及多个第二电极，设置在所述背面，包围所述信号输出电极，距所述信号输出电极的距离互不相同，所述第二电极具有沿着所述背面的一个方向的长度大于沿着所述背面的其他方向的长度的形状，所述信号输出电极包括设置在所述背面且沿着所述一个方向延伸的导电线。
在本发明的一个方式中，第二电极具有一个方向的长度大于其他方向的长度的形状，信号输出电极包括沿着所述一个方向延伸的导电线。抑制信号输出电极的面积的增大，并且包括导电线的信号输出电极与第二电极之间的距离的变化小，电荷被向信号输出电极收集的速度的偏差小。
本发明的硅漂移型放射线检测器包括壳体以及配置在该壳体的内侧的本发明的硅漂移型放射线检测元件，所述壳体具有未被堵塞的开口部，所述硅漂移型放射线检测元件具有与所述开口部对置的表面，在该表面上设置有遮光膜。
在本发明中，硅漂移型放射线检测器的壳体具有开口部，在硅漂移型放射线检测元件的入射放射线的表面上设置有遮光膜。通过遮光膜防止因光而引起噪声的产生，硅漂移型放射线检测元件能够动作。因此，无需为了遮光而在开口部设置具有窗构件的窗，开口部未被堵塞。由于硅漂移型放射线检测器具备窗，所以即便是低能量的放射线也容易入射到硅漂移型放射线检测元件。此外，硅漂移型放射线检测器的大小变小。
本发明的硅漂移型放射线检测器，所述表面大于所述开口部，所述壳体具有包括所述开口部的边缘且与所述表面的一部分重叠的重叠部分，所述表面中由所述重叠部分重叠的部分包围的部分由所述遮光膜覆盖。
在本发明中，壳体的一部分与硅漂移型放射线检测元件的表面的一部分重叠，表面中由壳体重叠的部分包围的部分由遮光膜覆盖。硅漂移型放射线检测元件的入射放射线的部分被遮光，防止因光而引起的噪声的产生。硅漂移型放射线检测器能够在可见光入射内部的环境中使用。
本发明的硅漂移型放射线检测器的特征在于，不具备对所述硅漂移型放射线检测元件进行冷却的冷却部，所述壳体未被气密。
在本发明中，硅漂移型放射线检测器不具备对硅漂移型放射线检测元件进行冷却的珀尔帖元件等的冷却部。近年来，通过电路等的低噪声化，硅漂移型放射线检测器即便不进行冷却也能够得到充分的性能。由于不进行冷却，因此壳体无需气密。因此，能够减小壳体，硅漂移型放射线检测器的大小变小。
本发明的硅漂移型放射线检测器的特征在于，在与所述表面对置的位置不设置窗构件。
在本发明中，在硅漂移型放射线检测元件的与入射放射线的表面对置的位置不设置窗构件。由于放射线不会透过窗构件，所以即便是低能量的放射线也更容易入射到硅漂移型放射线检测元件。此外，硅漂移型放射线检测器的大小变小。
本发明的硅漂移型放射线检测器还包括填充在所述壳体与所述硅漂移型放射线检测元件之间的间隙的填充物。
在本发明的一个方式中，在壳体与硅漂移型放射线检测元件之间填充有树脂等的填充物。与硅漂移型放射线检测元件连接的接合引线掩埋在填充物中，保护接合引线不受湿气的影响。
本发明的放射线检测装置的特征在于，具备本发明的硅漂移型放射线检测器、以及生成所述硅漂移型放射线检测器检测到的放射线的光谱的光谱生成部。
本发明的放射线检测装置的特征在于，包括：照射部，向试样照射放射线；本发明的硅漂移型放射线检测器，检测从所述试样产生的放射线；光谱生成部，生成该硅漂移型放射线检测器检测到的放射线的光谱；以及显示部，显示所述光谱生成部生成的光谱。
在本发明中，由于硅漂移型放射线检测器的大小小，所以在放射线检测装置中，能够使硅漂移型放射线检测器接近试样。通过使硅漂移型放射线检测器接近试样，提高从试样产生的放射线的检测效率。此外，即便是低能量的放射线也更容易入射到硅漂移型放射线检测元件，低能量的放射线的检测灵敏度提高。因此，在放射线检测装置中，轻元素的分析变得容易。
在本发明中，由于即便是低能量的放射线也容易入射到硅漂移型放射线检测元件，所以低能量的放射线的检测灵敏度提高。此外，通过使硅漂移型放射线检测器接近试样，本发明起到从试样产生的放射线的检测效率提高等这样的优异效果。
附图说明
图1是表示实施方式1的放射线检测器的结构例的示意性截面图。
图2是表示实施方式1的放射线检测装置的结构的框图。
图3是表示实施方式1的放射线检测元件和罩的一部分的示意性截面图。
图4是表示遮光膜的一例的示意性截面图。
图5是表示遮光膜的另一例的示意性截面图。
图6是实施方式1的放射线检测器的另一结构例的示意性截面图。
图7是表示实施方式2的放射线检测器的结构例的示意性截面图。
图8是表示实施方式3的放射线检测元件的示意性俯视图。
图9是表示实施方式3中的信号输出电极的第二结构例的示意性俯视图。
图10是表示实施方式3中的信号输出电极的第三结构例的示意性俯视图。
图11是表示实施方式4的放射线检测装置的结构框图。
图12是表示实施方式4的放射线检测器的内部的结构例的示意图。
图13是表示实施方式4的多个放射线检测器的配置例的示意性立体图。
图14是表示实施方式4的照射部、放射线检测器和试样的配置例的示意图。
具体实施方式
以下基于表示实施方式的附图对本发明进行具体说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的放射线检测器1的结构例的示意性截面图，图2是表示实施方式1的放射线检测装置10的结构的框图。放射线检测装置例如为荧光X射线分析装置。放射线检测装置10具备向试样6照射电子射线或X射线等的放射线的照射部4、载置试样6的试样台5以及放射线检测器1。从照射部4向试样6照射放射线，在试样6中产生荧光X射线等的放射线，放射线检测器1检测从试样6产生的放射线。在图中用箭头表示放射线。放射线检测器1输出与检测到的放射线的能量成比例的信号。另外，放射线检测装置10也可以是通过载置于试样台5的方法以外的方法保持试样6的方式。
在放射线检测器1连接有对所输出的信号进行处理的信号处理部2以及电压施加部34，该电压施加部34向放射线检测器1所具备的放射线检测元件11施加放射线检测所需的电压。信号处理部2进行对放射线检测器1输出的各值的信号进行计数，生成放射线的能量与计数之间的关系、即放射线的光谱的处理。信号处理部2与光谱生成部对应。
信号处理部2与分析部32连接。分析部32构成为包括进行运算的运算部和存储数据的存储器。信号处理部2、分析部32、电压施加部34和照射部4与控制部31连接。控制部31对信号处理部2、分析部32、电压施加部34和照射部4的动作进行控制。信号处理部2将表示所生成的光谱的数据向分析部32输出。分析部32输入来自信号处理部2的数据，基于所输入的数据所示的光谱进行试样6中包含的元素的定性分析或定量分析。在分析部32连接有液晶显示器等的显示部33。显示部33显示分析部32的分析结果。此外，显示部33显示信号处理部2所生成的光谱。控制部31也可以是接收使用者的操作，根据接收到的操作对放射线检测装置10的各部进行控制的结构。此外，控制部31和分析部32也可以由相同的计算机构成。
如图1所示，放射线检测器1具备板状的底板部14。在底板部14的一面侧覆盖盖状的罩13。罩13为在圆筒的一端连结有截头锥体的形状，圆筒的另一端与底板部14接合。在罩13的前端的截头部分形成有开口部131。在开口部131未设置具有窗构件的窗，开口部131未被堵塞。罩13和底板部14构成放射线检测器1的壳体。罩13和底板部14的内侧未被气密。此处，气密的状态是指在罩13和底板部14的内侧与外侧之间不存在气体交换的状态。即，在本实施方式中，在罩13和底板部14的内侧与外侧之间存在气体的交换。气体通过开口部131或其他的部分，在罩13和底板部14的内侧与外侧之间出入。
在罩13的内侧配置有放射线检测元件11和基板12。基板12具有与开口部131对置的面，在该面上配置放射线检测元件11。也可以在基板12与放射线检测元件11之间存在夹杂物。优选基板12由通过放射线的照射而产生的放射线尽可能少的材质形成。基板12的材质例如为陶瓷。放射线检测元件11是硅漂移型放射线检测元件，放射线检测器1是硅漂移型放射线检测器。例如，放射线检测元件11为板状。放射线检测元件11配置在与开口部131对置的位置。近年来，通过电路等的低噪声化，放射线检测器即便不进行冷却也能够得到充分的性能。因此，放射线检测元件11能够不冷却就进行动作。即，放射线检测元件11能够在室温下动作。放射线检测器1不具备用于冷却放射线检测元件11的珀尔帖元件等的冷却部。
在基板12设置有布线。基板12的布线与放射线检测元件11经由接合引线153电连接。为了穿过接合引线153，在罩13形成有从罩13的内表面凹陷的凹部。通过具有凹部，防止为了穿过接合引线153而致使放射线检测器1整体变大。如后所述，基板12的布线与放射线检测元件11可以通过接合引线153与放射线检测元件11连接的方法以外的方法连接。在基板12的同与开口部131对置的面相反侧的面，设置有放大器151以及放射线检测器1的动作所需的各种部件152。例如，在部件152中包括ESD(electro-static discharge；静电放电)对策用的部件。ESD对策用的部件例如是电容器、二极管或变阻器。与开口部被堵塞的方式相比，放射线检测器1容易受到来自外部的影响。放射线检测器1通过具备ESD对策用的部件，能够强化EDS对策，以抑制EDS造成的恶劣影响。
在基板12设置有贯通孔。放大器151经由配置成穿过贯通孔的接合引线154与放射线检测元件11连接。放大器151和部件152与基板12的布线电连接。另外，图1所示的基板12的形状为一例，也可以为，基板12不具有贯通孔，放大器151通过使用穿过贯通孔的接合引线154的方法以外的方法与放射线检测元件11连接。
此外，放射线检测器1具备多个引脚17。引脚17贯通底板部14。基板12的布线与引脚17电连接。使用引脚17针对放射线检测元件11进行电压的施加和信号的输入输出。
放大器151例如为前置放大器。放射线检测元件11输出与检测到的放射线的能量成比例的信号，所输出的信号通过接合引线154输入到放大器151。放大器151进行信号的转换和放大。转换、放大后的信号从放大器151输出，通过引脚17向放射线检测器1外输出。这样，放射线检测器1输出与放射线检测元件11检测到的放射线的能量成比例的信号。所输出的信号输入到信号处理部2。另外，放大器151还可以具有前置放大以外的功能。此外，放大器151也可以配置在放射线检测器1的外部。
信号处理部2也可以具有修正温度对来自放大器151的信号的影响的功能。从放射线检测元件11输出的信号的强度受到温度影响。在放射线检测元件11中，产生不来源于放射线的漏电流，在来自放大器151的信号中包含与漏电流对应的信号。漏电流受到温度影响。信号处理部2可以进行如下处理：基于与漏电流对应的信号判定温度对信号的影响的程度，根据判定的程度修正温度对来自放大器151的信号的影响。此外，放射线检测器1也可以具有测定放射线检测器1内的温度的热敏电阻等的温度测定部。信号处理部2也可以进行根据温度测定部的温度测定结果修正温度对来自放大器151的信号的影响的处理。此外，也可以由分析部32进行温度对信号的影响的处理。
图3是表示实施方式1的放射线检测元件11和罩13的一部分的示意性截面图。放射线检测元件11具有与开口部131对置的表面111。放射线检测元件11具有覆盖表面111的一部分的遮光膜161。表面111大于开口部131。在从与放射线检测元件11的表面111对置的视点沿着与表面111正交的方向观察的情况下，罩13的一部分与表面111的一部分重叠。将罩13中与表面111的一部分重叠的部分设为重叠部分132。重叠部分132包括开口部131的边缘。重叠部分132经由粘接构件162粘接在放射线检测元件11的表面111。
放射线检测元件11具有板状的半导体部112。半导体部112的成分例如为n型的Si(硅)。在表面111设置有第一电极113。第一电极113连续地设置在包括表面111的中央部分的区域。第一电极113设置至表面111的周缘附近，占据表面111的大部分。第一电极113与电压施加部34连接。在放射线检测元件11的与表面111相反侧的背面，设置有多重的环状的第二电极114。此外，在由多重的第二电极114包围的位置设置有在放射线检测时输出信号的电极亦即信号输出电极115。信号输出电极115与放大器151连接。多重的第二电极114中最接近信号输出电极115的第二电极114和最远离信号输出电极115的第二电极114与电压施加部34连接。
电压施加部34对多重的第二电极114以使最接近信号输出电极115的第二电极114的电位最高、最远离信号输出电极115的第二电极114的电位最低的方式施加电压。此外，放射线检测元件11构成为在邻接的第二电极114之间产生规定的电阻。例如，通过调整位于邻接的第二电极114之间的半导体部112的一部分的化学成分，形成与两个第二电极114连接的电阻通道。即，多重的第二电极114经由电阻连接成一串。通过从电压施加部34向这种多重的第二电极114施加电压，各个第二电极114具有从远离信号输出电极115的第二电极114朝向接近信号输出电极115的第二电极114依次单调增加的电位。另外，在多个第二电极114中，也可以包括电位相同的邻接的一对第二电极114。
根据多个第二电极114的电位，在半导体部112内阶段性地生成越接近信号输出电极115则电位越高、越远离信号输出电极115则电位越低的电场。进而，电压施加部34以第一电极113的电位低于电位最高的第二电极114的方式，向第一电极113施加电压。这样，在第一电极113与第二电极114之间向半导体部112施加电压，在半导体部112的内部生成越接近信号输出电极115则电位越高的电场。
放射线检测器1配置成开口部131与试样台5的载置面对置。即，在试样台5载置有试样6的状态下，放射线检测元件11的表面111与试样6对置。来自试样6的放射线透过第一电极113，从表面111入射到半导体部112内。放射线被半导体部112吸收，产生与所吸收的放射线的能量对应的量的电荷。产生的电荷为电子和空穴。所产生的电荷通过半导体部112的内部的电场移动，一个种类的电荷流入信号输出电极115。在本实施方式中，在信号输出电极115为n型的情况下，通过放射线的入射而产生的电子移动，流入信号输出电极115。流入信号输出电极115的电荷成为电流信号输出，输入到放大器151。
如图3所示，在放射线检测元件11的表面111中的周缘部分未设置第一电极113。半导体部112中能够检测入射的放射线的部分是通过向第一电极113和第二电极114施加电压而产生电场以使电荷朝向信号输出电极115流动的部分。将表面111中成为能够检测半导体部112的放射线的部分的表面的区域设为有感区域116。入射到有感区域116的放射线能够通过放射线检测元件11检测。在半导体部112中，将有感区域116以外的区域设为表面的部分，不产生用于使电荷朝向信号输出电极115流动的电场，或者用于使电荷朝向信号输出电极115流动的电场的强度弱，难以检测入射的放射线。例如，有感区域116是包括表面111的中央部分的区域，表面111的边缘不包含在有感区域116中。
罩13的重叠部分132与包括表面111的边缘的区域重叠。表面111的由重叠重叠部分132的部分包围的部分，不重叠重叠部分132，包含在有感区域116中。例如，重叠部分132与有感区域116以外的区域和有感区域116的一部分重叠。此外，例如，重叠部分132与不是有感区域116的区域重叠，有感区域116与开口部131对置。重叠部分132由具有遮光性且遮蔽放射线的材料构成。例如，重叠部分132由含金属材料构成。更具体而言，重叠部分132为金属制，或者由混合有钡等原子序数比锌大的金属的树脂构成。重叠部分132通过由含金属材料构成，能够有效地遮蔽放射线。向放射线检测器1入射的放射线的一部分由重叠部分132遮蔽，未由重叠部分132遮蔽而通过开口部131的放射线向有感区域116入射，由放射线检测元件11检测。
即，重叠部分132起到作为限定放射线入射的范围的准直器的作用。因此，在放射线检测器1中，与以往相比，不降低放射线检测的性能，不需要准直器。即，放射线检测器1不具备准直器。由于在罩13的内侧不配置准直器，所以与具备准直器的以往的放射线检测器相比，罩13的大小小，放射线检测器1的大小小。
粘接构件162具有遮光性。通过使粘接构件162具有遮光性，防止光入射到入射罩13内部并且光入射到放射线检测元件11，防止因光而产生噪声。如果遮光膜161掩埋在罩13与放射线检测元件11之间，则能够通过遮光膜161对罩13与放射线检测元件11之间进行遮光。但是，在粘接构件162比遮光膜161厚的情况下，遮光膜161无法掩埋在罩13与放射线检测元件11之间，粘接构件162需要具有遮光性。由于粘接构件162多比遮光膜161厚，因此优选粘接构件162具有遮光性。优选粘接构件162将光的量减少到小于0.1％。通过将光的量减少到小于0.1％，能够有效地防止噪声的产生。也可以将光减少到零。
在重叠部分132由含金属材料构成的情况等、重叠部分132具有导电性的情况下，粘接构件162具有绝缘性。通过粘接构件162具有绝缘性，防止重叠部分132与放射线检测元件11之间的电接触，防止对罩13施加电压。因而，防止向放射线检测元件11施加的电压变得不稳定，防止放射线检测器1的性能降低。优选粘接构件162遍及表面111的周缘部分整体设置。在粘接构件162遍及表面111的周缘部分整体设置的情况下，光不会进入罩13的内部。此外，当放射线检测器1组装时，能够容易地进行放射线检测元件11相对于罩13的定位。另外，也可以在放射线检测元件11的表面111与粘接构件162之间夹设保护膜等其他结构物。
粘接构件162也可以不具有绝缘性。在重叠部分132不具有导电性的情况下，粘接构件162也可以不具有绝缘性。此外，在粘接构件162不具有绝缘性而重叠部分132具有导电性的情况下，放射线检测器1也可以是将放射线检测元件11和基板12的布线经由重叠部分132进行连接的方式。例如，放射线检测元件11与重叠部分132电连接，重叠部分132与基板12的布线经由接合引线连接。这样，通过接合引线153与放射线检测元件11连接的方法以外的方法将放射线检测元件11与基板12的布线连接。通过基板12的布线对重叠部分132施加电压，通过重叠部分132对放射线检测元件11施加电压。在该情况下，重叠部分132与底板部14、引脚17、和基板12之间需要绝缘。
放射线检测元件11的表面111中由重叠重叠部分132的部分包围的部分由遮光膜161覆盖。表面111上的与遮光膜161对置的位置通过开口部131开放。放射线检测器1也在遮光膜161处于真空中的状态或者遮光膜161曝露在大气中的状态下使用。通过遮光膜161，防止光入射到表面111，防止由于光的原因而在放射线检测元件11产生噪声。特别是，通过遮光膜161防止在放射线检测元件11的放射线入射的部分产生因光而引起的噪声。优选遮光膜161将光的量减少到小于0.1％。通过将向表面111入射的光的量减少到小于0.1％，在放射线检测元件11产生的噪声被充分降低。由于遮光膜161对向放射线检测元件11入射的光进行遮光，所以放射线检测器1能够在可见光向放射线检测器1内入射的环境下使用。
图4是表示遮光膜161的一例的示意性截面图。在放射线检测元件11的表面111上设置有由金属膜构成的遮光膜161。由金属膜构成的遮光膜161具有遮光性。由金属膜构成的遮光膜161的成分例如是Al(铝)、Au(金)、锂合金、铍或镁。在遮光膜161由Al构成的情况下，优选遮光膜161的厚度大于50nm小于500nm。通过使由Al构成的遮光膜161的厚度大于50nm，能够得到为了降低放射线检测元件11的噪声而需要的遮光性。在遮光膜161的厚度为500nm以上时，低能量的X射线的灵敏度降低。更优选为，由Al构成的遮光膜161的厚度为100nm以上350nm以下。在遮光膜161与第一电极113之间也可以存在氧化膜。此外，也可以在遮光膜161的表面设置保护遮光膜161的保护膜。例如，保护膜的成分也可以是Al2O3(氧化铝)或SiO2(二氧化硅)。
图5是表示遮光膜161的另一例的示意性截面图。在放射线检测元件11的表面111上设置有金属膜163，在金属膜163上设置有由碳膜构成的遮光膜161。金属膜163的成分例如为Al或Au。由碳膜构成的遮光膜161的成分例如为石墨烯碳。在遮光膜161由碳膜构成的情况下，也能够有效地进行遮光。碳膜的耐化学药剂性和耐腐蚀性优异，难以通过可见光而容易透过X射线。此外，与金属膜相比，碳膜难以通过放射线的照射产生特性X射线。因此，在放射线检测时难以产生所谓系统峰值，放射线检测的精度变得更高。在与金属膜163重叠的遮光膜161的表面上可以存在保护遮光膜161的保护膜。例如，保护膜的成分也可以是Al2O3或SiO2。此外，放射线检测器1也可以不具备金属膜163，由碳膜构成的遮光膜161直接设置在放射线检测元件11的表面111上。此外，在放射线检测元件11的表面111与金属膜163或由碳膜构成的遮光膜161之间，可以存在氧化膜。
遮光膜161也可以不是放射线检测元件11的一部分。图6是表示实施方式1的放射线检测器1的另一结构例的示意性截面图。放射线检测元件11的表面111中由重叠部分132重叠的部分包围的部分、重叠部分132的端面以及重叠部分132的一部分，由遮光膜161覆盖。放射线检测器1的遮光膜161以外的结构与图1的例子相同。例如，通过组装放射线检测器1时的最后的工序形成遮光膜161，由此构成图6的例子。在该例子中，遮光膜161是与放射线检测元件11不同的放射线检测器1的结构部分。在该例子中，表面111上的与遮光膜161对置的位置也开放。
在本实施方式中，放射线检测元件11的表面111的由罩13的重叠部分重叠的部分包围的部分由遮光膜161覆盖，因此放射线检测元件11能够防止因光而引起的噪声的产生，并能够进行放射线检测的动作。因此，无需为了遮光而在开口部131设置具有窗构件的窗。此外，放射线检测器1不具备冷却部，罩13和底板部14的内侧未被气密，因此，无需为了气密而在开口部131设置具有窗构件的窗。因而，放射线检测器1不具备具有窗构件的窗，开口部131未被堵塞。此处，“开口部131未被堵塞”是指，与设置在放射线检测元件11的表面111上的遮光膜161对置的位置开放。例如，在图6的例子中，开口部131也未被堵塞。由于放射线检测器1不具备具有窗构件的窗，所以放射线不会透过窗构件，低能量的放射线也更容易地入射到放射线检测元件11。因此，在放射线检测器1中，低能量的放射线的检测灵敏度提高。在放射线检测装置10中，放射低能量的放射线的轻元素的分析变得容易。
此外，在本实施方式中，由于放射线检测器1不具备具有窗构件的窗，所以与以往相比放射线检测器1的大小小。此外，由于不具备准直器，所以与以往相比放射线检测器1的大小小。此外，由于在罩13的内侧不配置冷却部，所以与以往相比罩13的大小小，放射线检测器1的大小小。此外，由于罩13和底板部14的内侧未被气密，所以罩13和底板部14无需用于维持气密状态的强度和大小。例如，罩13的重叠部分132以外的部分也可以为树脂制。因此，能够减小罩13和底板部14的大小，放射线检测器1的大小小。由于放射线检测器1的大小比以往小，所以在放射线检测装置10中，与以往相比能够将放射线检测器1接近试样台5配置。即，放射线检测元件11能够与以往相比接近试样6。通过使放射线检测元件11接近试样6，从试样6产生的放射线的检测效率提高。因而，在放射线检测装置10中，从试样6产生的放射线的检测效率提高。
(实施方式2)
图7是表示实施方式2的放射线检测器1的结构例的示意性截面图。在放射线检测元件11以及基板12与罩13的内壁之间的间隙填充有填充物181。此外，在放射线检测元件11以及基板12与底板部14的内壁之间的间隙填充有填充物182。填充物181和182具有绝缘性。优选填充物181和182具有遮光性。填充物181和182的材料例如为树脂。填充物181和182可以不完全填充间隙，可以残留未填充填充物181和182的间隙。但是，优选接合引线153掩埋在填充物181中，优选接合引线154掩埋在填充物182中。放射线检测器1的其他部分的结构与实施方式1相同，放射线检测元件11的结构与实施方式1相同。此外，放射线检测器1以外的放射线检测装置10的结构与实施方式1相同。
优选填充物181和182具有遮光性。通过使填充物181和182具有遮光性，更有效地防止光入射到放射线检测元件11，并更有效地防止因光而在放射线检测元件11产生噪声。
通过将接合引线153、154掩埋在填充物181、182中，保护接合引线153、154不受湿气的影响。因此，防止接合引线153、154因湿气而劣化。此外，防止接合引线153从放射线检测元件11或基板12分离，防止接合引线154从放射线检测元件11或放大器151分离。
通过填充物181、182，保护放射线检测元件11和基板12不受湿气的影响。因此，防止设置于放射线检测元件11和基板12的电极和布线因湿气而劣化。此外，通过由填充物181、182覆盖，抑制在设置于放射线检测元件11和基板12的电极和布线产生电流的泄漏。如以上的那样，通过具备填充物181、182，放射线检测器1的耐久性提高。
(实施方式3)
图8是实施方式3的放射线检测元件11的示意性俯视图。在图8中表示从处于与表面111相反侧的背面117侧观察的放射线检测元件11。在半导体部112的背面117设置有多组信号输出电极115与多重包围信号输出电极115的多个第二电极114的组。第二电极114具有沿着背面117的一个方向的长度大于沿着背面117的其他方向的长度的形状。将长度大于其他方向的长度的一个方向设为长方向。例如，第二电极114的形状俯视观察为椭圆，长方向是沿着椭圆的长轴的方向。多组第二电极114在与长方向交叉的方向上排列。在图8中表示设置有二组第二电极114的例子。多重第二电极114的组数也可以为二组以上。在图8中表示在各组包含三个第二电极114的例子，但实际上设置有更多第二电极114。
在由各组的多重第二电极114包围的位置，设置有包括多个小电极1151而构成的信号输出电极115。多个小电极1151沿着长方向排列。多个小电极1151彼此通过引线1152连接。与实施方式1或2相同，在表面111设置有第一电极113，放射线检测器1具有遮光膜161。第一电极113、最内侧的第二电极114和最外侧的第二电极114与电压施加部34连接。通过电压施加部34施加电压，在半导体部112的内部产生越接近信号输出电极115则电位越高的电场。电荷流入各个小电极1151。多个信号输出电极115与放大器151连接。另外，也可以为，放射线检测器1具备多个放大器151，放大器151一对一地连接信号输出电极115。由于多个小电极1151连结，所以即使放大器151不与各小电极1151连接，但只要与信号输出电极115连接即可。与在各小电极1151连接放大器151的情况相比，放大器151的个数减少，放射线检测元件11的部件个数减少。放射线检测器1的其他部分的结构以及放射线检测装置10的结构与实施方式1或2相同。
在实施方式3中，通过多组第二电极114和信号输出电极115在与长方向交叉的方向上排列，放射线检测元件11能够提高在与长方向交叉的方向上的放射线检测的精度。在信号输出电极115为单个电极且在沿着背面117的任一方向上信号输出电极115的大小都大致均等的情况下，信号输出电极115与第二电极114之间的距离根据沿着背面117的方向变化。半导体部112内产生的电场因方向而不同，根据在半导体部112内产生电荷的位置，电荷流动的速度相同。因此，电荷向信号输出电极115移动的速度产生偏差，信号处理所需的时间增加，放射线检测的时间分辨率降低。在信号输出电极115具有在长方向上长的形状的情况下，虽然信号输出电极115与第二电极114之间的距离均等，但是信号输出电极115的面积变大。由于面积变大，信号输出电极115的电容变大，每个电荷的信号变小，放射线检测时的信号强度的噪声比恶化。
在实施方式3中，不是信号输出电极115具有在长方向上长的形状，通过信号输出电极115包括多个小电极1151而构成，抑制信号输出电极115的面积的增大。抑制信号输出电极115的电容增大，抑制放射线检测时的信号强度的噪声比恶化。此外，通过将多个小电极1151沿着长方向排列，信号输出电极115与第二电极114之间的距离的变化小。因此，电荷向信号输出电极115移动的速度的偏差小，抑制信号处理所需的时间的增加，抑制放射线检测的时间分辨率的降低。另外，放射线检测元件11也可以包括单独地包围小电极1151的第二电极114。例如，也可以为，第二电极114单独地包围各个小电极1151，多个小电极1151由引线1152连接，其他的第二电极114包围小电极1151与包围该小电极1151的第二电极114的多个组。
图9是表示实施方式3中的信号输出电极115的第二结构例的示意性俯视图。信号输出电极115包括多个小电极1151而构成。多个小电极1151沿着长方向排列。多个小电极1151经由设置于背面117的线电极1153相互连接。线电极1153为线状的电极，通过与小电极1151相同的成分构成。电荷也流入线电极1153。在该结构中，也能够抑制信号输出电极115的面积的增大。此外，信号输出电极115与第二电极114之间的距离的偏差小，电荷向信号输出电极115移动的速度的偏差小。
图10是表示实施方式3中的信号输出电极115的第三结构例的示意性俯视图。信号输出电极115包括单个小电极1151以及设置于背面117的线电极1153。线电极1153与小电极1151连结，沿着长方向延伸。在该结构中，也能够抑制信号输出电极115的面积的增大。此外，通过线电极1153沿着长方向延伸，第二电极114的远离小电极1151的部分更接近线电极1153。因此，此外，信号输出电极115与第二电极114之间的距离的偏差小，电荷向信号输出电极115移动的速度的偏差小。
在实施方式3中，示出了放射线检测元件11具备多组信号输出电极115和多重第二电极114的方式，但也可以是放射线检测元件11仅具备一组信号输出电极115与具有一个方向的长度大于其他方向的长度的多重第二电极114。此外，实施方式3的放射线检测器1也可以是通过窗构件堵塞开口部131的方式。开口部131由窗构件堵塞的放射线检测器1也可以不具有遮光膜161或具有遮光性的粘接构件162。
(实施方式4)
图11是表示实施方式4的放射线检测装置10的结构的框图。实施方式4的放射线检测装置10具备多个放射线检测器1。照射部4向试样6照射放射线，通过多个放射线检测器1检测从试样6产生的放射线。在图中用箭头表示放射线。多个放射线检测器1分别与电压施加部34和信号处理部2连接。电压施加部34向各放射线检测器1内的放射线检测元件11施加电压。信号处理部2对从多个放射线检测器1输出的信号进行处理。分析部32基于多个放射线检测器1的检测结果进行各种分析。另外，放射线检测装置10也可以具备多个电压施加部34和信号处理部2，在一个电压施加部34和信号处理部2连接一个放射线检测器1。
图12是表示实施方式4的放射线检测器1的内部结构例的示意图。在图12中俯视表示放射线检测器1内的放射线检测元件11的配置。放射线检测器1具备多个放射线检测元件11。多个放射线检测元件11将表面111朝向同一方向配置在罩13的内侧。例如，如图12所示，多个放射线检测元件11排列成二列。在图12中表示了在放射线检测器1内配置七个放射线检测元件11的例子，但放射线检测器1内的放射线检测元件11的个数也可以是七个以外的数量。多个放射线检测元件11可以一体形成，也可以单独分离。各个放射线检测元件11的结构与实施方式1～3的任一个相同。放射线检测器1具备多个放大器151，放射线检测元件11中的信号输出电极115分别与放大器151连接。另外，放射线检测器1可以具备少于放射线检测元件11的个数的放大器151，在一个放大器151连接多个信号输出电极115。放射线检测器1的其他部分的结构与实施方式1～3相同。此外，放射线检测装置10的其他部分的结构与实施方式1～3相同。
图13是表示实施方式4的多个放射线检测器1的配置例的示意性立体图。用实线箭头表示从照射部4向试样6照射的X射线等放射线。图中的照射位置61是来自照射部4的照射线在试样6的照射位置。用单点划线表示通过照射位置61与试样6交叉的直线62。例如，直线62与试样6的表面正交。在包围直线62的位置配置多个放射线检测器1。多个放射线检测器1以使正面与照射位置61对置的方式配置。因此，各放射线检测元件11的表面111与照射位置61对置。通过向试样6照射放射线，从试样6产生荧光X射线等的放射线。放射线从照射位置61放射状产生，入射到各个放射线检测器1。在各个放射线检测器1中，放射线入射到各个放射线检测元件11，检测放射线。在图13中表示了三个放射线检测器1，但配置的放射线检测器1的个数也可以为两个或四个以上。
通过包围直线62配置多个放射线检测器1，在放射线检测器1内配置多个放射线检测元件11，从而通过多个放射线检测元件11检测放射线。从试样6产生的X射线以高概率入射到任意的放射线检测元件11而被检测。因此，实施方式4的放射线检测装置10检测从试样6产生的放射线的效率高。由于放射线的检测效率高，放射线检测装置10能够缩短检测从试样6产生的放射线所需的时间。
图14是表示实施方式4的照射部4、放射线检测器1和试样6的配置例的示意图。试样6是长条的薄片体，通过辊63在空白箭头所示的方向上移动。照射部4和多个放射线检测器1配置在试样6的下侧。在图14中示出了两个放射线检测器1，但配置的放射线检测器1的个数也可以为三个以上。另外，照射部4和放射线检测器1也可以分开配置在试样6的表面侧和背面侧。
试样6连续地移动，照射部4连续地向试样6照射放射线。通过试样6移动，向试样6上的多个部分依次照射放射线，从各部分依次产生放射线。多个放射线检测器1依次检测从试样6产生的放射线，分析部32依次进行分析。在图14中用虚线箭头表示放射线。例如，放射线检测器1检测从试样6产生的荧光X射线，分析部32测量试样6中包含的杂质的量。例如，利用试样6的母材的荧光X射线的强度因试样6的厚度而变化这一情况，分析部32从检测到的荧光X射线的强度测量试样6的厚度。
例如，试样6是工业产品，能够使用放射线检测装置10测定杂质的量或试样6的厚度，在杂质的量或试样6的厚度超出允许范围的情况下判定为试样6异常。放射线检测装置10检测从试样6产生的放射线所需的时间短，因此判定试样6的异常所需的时间也短。因此，能够加速判定试样6的异常时的试样6的移动时间。因而，通过使用实施方式4的放射线检测装置10，能够在时间上高效地执行试样6的生产和检查。
另外，实施方式4的放射线检测器1也能够采用通过窗构件堵塞开口部131的方式。开口部131由窗构件堵塞的放射线检测器1也可以不具备遮光膜161或具有遮光性的粘接构件162。
另外，在以上的实施方式1～4中，示出了放射线检测器1不具备珀尔帖元件等的冷却部的方式，但放射线检测器1也可以具备温度调整部，该温度调整部用于将放射线检测元件11的温度保持为一定。温度调整部虽然使用珀尔帖元件，但可以与以往的冷却部相比冷却能力低，罩13和底板部14的内侧及外侧的温度差在10℃以内，不会冷却到产生冷凝的程度的温度。由于温度调整部可以降低冷却能力，因此比以往的冷却部小。因此，即使是具备温度调整部的方式，放射线检测器1的大小也比以往小。此外，在实施方式1～4中，示出了放射线检测元件11为硅漂移型放射线检测元件的方式，但只要放射线检测元件11是半导体制的元件，便也可以是硅漂移型放射线检测元件以外的元件。因此，放射线检测器1也可以是硅漂移型放射线检测器以外的放射线检测器。例如，放射线检测器1也可以是X射线能量检测用的像素阵列型半导体检测器。
此外，在实施方式1～4中，示出了向试样6照射放射线，检测从试样6产生的放射线的方式，但放射线检测装置10也可以是检测透过试样6或由试样6反射的放射线的方式。此外，放射线检测装置10也可以是通过变更放射线的方向来用放射线扫描试样6的方式。此外，放射线检测装置10也可以是不具备照射部4、试样台5、分析部32或显示部33的方式。即使是放射线检测装置10不具备照射部4和试样台5的方式，也能够以放射线检测元件11以与以往相比接近试样的方式使用放射线检测装置10，能够提高放射线的检测效率。
本发明并不限定于上述的实施方式的内容，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，将在权利要求所示的范围内适当变更的技术手段组合而得到的实施方式也包含在本发明的范围内。
附图标记说明：
1：放射线检测器(硅漂移型放射线检测器)；10：放射线检测装置；11：放射线检测元件(硅漂移型放射线检测元件)；111：表面；13：罩(壳体)；131：开口部；132：重叠部分；14：底板部(壳体)；161：遮光膜；162：粘接构件；2：信号处理部；31：控制部；32：分析部；33：显示部；4：照射部；5：试样台；6：试样。

Claims (13)

1.一种硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
在入射放射线的表面上设置有遮光膜。
2.根据权利要求1所述的硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
所述遮光膜使向所述表面入射的光的量减少到小于0.1％。
3.根据权利要求1或2所述的硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
所述遮光膜是厚度超过50nm且小于500nm的金属膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
所述遮光膜是碳膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
所述硅漂移型放射线检测元件还包括：
信号输出电极，设置在处于与所述表面相反侧的背面，流入通过放射线的入射而产生的电荷，输出与所述电荷对应的信号；
第一电极，设置在所述表面，被施加电压；以及
多个第二电极，设置在所述背面，包围所述信号输出电极，距所述信号输出电极的距离互不相同，
所述第二电极具有沿着所述背面的一个方向的长度大于沿着所述背面的其他方向的长度的形状，
所述信号输出电极由沿着所述一个方向排列且相互连接的多个电极构成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的硅漂移型放射线检测元件，其特征在于，
所述硅漂移型放射线检测元件还包括：
信号输出电极，设置在处于与所述表面相反侧的背面，流入通过放射线的入射而产生的电荷，输出与所述电荷对应的信号；
第一电极，设置在所述表面，被施加电压；以及
多个第二电极，设置在所述背面，包围所述信号输出电极，距所述信号输出电极的距离互不相同，
所述第二电极具有沿着所述背面的一个方向的长度大于沿着所述背面的其他方向的长度的形状，
所述信号输出电极包括设置在所述背面且沿着所述一个方向延伸的导电线。
7.一种硅漂移型放射线检测器，其特征在于，
所述硅漂移型放射线检测器包括：
壳体；以及
权利要求1至6中任一项所述的硅漂移型放射线检测元件，配置在所述壳体的内侧，
所述壳体具有未被堵塞的开口部，
所述硅漂移型放射线检测元件具有与所述开口部对置的表面，
在该表面上设置有遮光膜。
8.根据权利要求7所述的硅漂移型放射线检测器，其特征在于，
所述表面大于所述开口部，
所述壳体具有包括所述开口部的边缘且与所述表面的一部分重叠的重叠部分，
所述表面中由所述重叠部分重叠的部分包围的部分通过所述遮光膜覆盖。
9.根据权利要求7或8所述的硅漂移型放射线检测器，其特征在于，
不具备对所述硅漂移型放射线检测元件进行冷却的冷却部，
所述壳体未被气密。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的硅漂移型放射线检测器，其特征在于，
在与所述表面对置的位置不设置窗构件。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的硅漂移型放射线检测器，其特征在于，
还包括填充在所述壳体与所述硅漂移型放射线检测元件之间的间隙的填充物。
12.一种放射线检测装置，其特征在于，包括：
权利要求7至11中任一项所述的硅漂移型放射线检测器；以及
光谱生成部，生成该硅漂移型放射线检测器检测到的放射线的光谱。
13.一种放射线检测装置，其特征在于，包括：
照射部，向试样照射放射线；
权利要求7至11中任一项所述的硅漂移型放射线检测器，检测从所述试样产生的放射线；
光谱生成部，生成该硅漂移型放射线检测器检测到的放射线的光谱；以及
显示部，显示该光谱生成部生成的光谱。
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