-
HINTERGRUND
-
1. Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor, eine Strahlungsdetektionsvorrichtung und einen Röntgenstrahlungsanalysator, die einen Halbleiter-Strahlungssensor verwenden.
-
2. Beschreibung der verwandten Technik
-
Bei manchen Strahlungsdetektoren zur Detektion von Strahlung wie Röntgenstrahlung wird ein Halbleiter-Strahlungssensor wie ein SDD (Silicon Drift Detector; SiliziumDrift-Detektor) zur Strahlungsdetektion verwendet. In manchen Fällen wird ein solcher Halbleiter-Strahlungssensor im gekühlten Zustand verwendet, um die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen. Beispielsweise wird ein Peltier-Element zur Kühlung verwendet. Bei einem Strahlungsdetektor mit einem Peltier-Element wird die heiße Seite des Peltier-Elements mit einem als Basis dienenden Schaft verbunden. Dann wird eine Platine, auf der der Halbleiter-Strahlungssensor installiert ist, mit der kalten Seite des Peltier-Elements verbunden. Weiter wird die gesamte Baugruppe mit einer Metallabdeckung abgedichtet und in Form eines Gehäuses hergestellt. Das Gehäuseinnere wird drucklos gemacht oder wahlweise mit inertem Gas gefüllt. Der Strahlungsdetektor hat eine Mehrzahl Leiterstifte, die zur Ein- und Ausgabe von Signalen dienen. Dann werden die Spitzen der einzelnen Leiterstifte durch Drahtbondieren mit der Platine verbunden. Ein Strahlungsdetektor mit einer solchen Konfiguration ist in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2000-138393 beschrieben.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei einem herkömmlichen Strahlungsdetektor war es schwierig, die Spitzen einer Mehrzahl Leiterstifte durch Drahtbondieren mit einer Platine zu verbinden und deshalb war die Produktivität gering. Ferner ergab sich das Problem einer geringen Zuverlässigkeit der Verbindung.
-
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht einer derartigen Situation erarbeitet. Eine Aufgabe ist es, einen Strahlungsdetektor, eine Strahlungsdetektionsvorrichtung und einen Röntgenstrahlungsanalysator bereitzustellen, bei denen das Verbindungsverfahren für die Platine mit den Leiterstiften verbessert ist, so dass Produktivität und Zuverlässigkeit verbessert werden und deshalb eine große Anzahl Bauelemente installiert werden können und eine Größenverringerung erreichbar ist.
-
Ein Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: einen Halbleiter-Strahlungssensor; eine elektronische Kühleinheit zum Kühlen des Halbleiter-Strahlungssensors; eine Mehrzahl Leiterstifte; eine erste Platine, auf der der Halbleiter-Strahlungssensor installiert ist und in thermischem Kontakt mit der elektronischen Kühleinheit steht; und eine zweite Platine, die nicht in thermischem Kontakt mit der elektronischen Kühleinheit steht und zur ersten Platine beabstandet ist, wobei die Mehrzahl Leiterstifte mit der zweiten Platine verbunden und die erste und zweite Platine miteinander elektrisch verbunden werden.
-
Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Platine zu einer Ebene beabstandet ist, die eine Oberfläche der ersten Platine enthält und relativ zur Ebene gegenüber dem Halbleiter-Strahlungssensor angeordnet ist.
-
Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Leiterstifte mit einer Oberfläche der zweiten Platine verbunden sind.
-
Der Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator auf der zweiten Platine installiert ist.
-
Eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: einen Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung, der ein Signal entsprechend der Energie der erfassten Strahlung ausgibt; und ein Mittel zum Erzeugen eines Strahlungsspektums auf Basis des vom Strahlungsdetektor ausgegebenen Signals.
-
Ein Röntgenstrahlungsanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: ein Mittel zum Projizieren von Röntgenstrahlung auf eine Probe; und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die von der Probe erzeugte Fluoreszenzröntgenstrahlung erfasst.
-
Ein Röntgenstrahlungsanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: ein Mittel zum Projizieren eines Elektronenstrahls auf eine Probe; und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die von der Probe Röntgenstrahlung erfasst.
-
Bei der vorliegenden Erfindung enthält der in der Strahlungsdetektionsvorrichtung verwendete Strahlungsdetektor und der Fluoreszenzröntgenstrahlungs-Analysator: eine erste Platine, auf der ein Halbleiter-Strahlungssensor installiert ist und die von einer elektronischen Kühleinheit gekühlt wird; und eine zweite von der ersten Platine beabstandetePlatine. Eine Mehrzahl Leiterstifte sind mit der zweiten Platine verbunden. Dann werden die erste und die zweite Platine miteinander drahtbondiert. Durch die Verbindung der Leiterstifte mit der zweiten Platine und die Drahtbondierung zwischen der ersten und der zweiten Platine wird der Halbleiter-Strahlungssensor mit der Außenseite des Strahlungsdetektors verbunden.
-
Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung im Strahlungsdetektor die zweite Platine zu einer Ebene beabstandet, die die Oberfläche der ersten Platine enthält und relativ zu dieser Ebene gegenüber dem Halbleiter-Strahlungssensor angeordnet ist. Bei dieser Konfiguration liegt der Halbleiter-Strahlungssensor näher am Messobjekt als die anderen Teile.
-
Ferner werden bei der vorliegenden Erfindung die Spitzen der Mehrzahl Leiterstifte elektrisch und physisch mit einer Oberfläche der zweiten Platine verbunden. Damit gestaltet sich die Verbindungsarbeit einfach und die Mehrzahl Leiterstifte wird an der zweiten Platine befestigt.
-
Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung ein Kondensator auf der zweiten zur ersten Platine beabstandeten Platine installiert. Dadurch ist der Kondensator, der eine Systemspitze verursachen könnte, vom Halbleiter-Strahlungssensor beabstandet.
-
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Strahlungsdetektor verwirklicht, bei dem die Verbindungsarbeit einfacher ist als in der herkömmlichen Technik, so dass Produktivität und Zuverlässigkeit hoch sind. Ferner bietet die vorliegende Erfindung hervorragende Wirkungen, z. B., dass eine Verkleinerung des Strahlungsdetektors möglich ist und dass der Strahlungsdetektor nahe am Ziel der Strahlungsmessung angeordnet werden kann, so dass die Wirksamkeit der Strahlungsdetektion verbessert wird.
-
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung erschließen sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den beiliegenden Zeichnungen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Fluoreszenz-Röntgenstrählungsanalysators;
-
2 ist schematische perspektivische Ansicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 1;
-
3 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 1;
-
4 ist eine schematische Vorderansicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 1, bei der eine Abdeckung entfernt worden ist;
-
5 ist eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 1, bei der ein Abdeckung entfernt worden ist;
-
6 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 5;
-
7 ist eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 2, bei der eine Abdeckung entfernt worden ist;
-
8 ist eine schematische Explosions-Vorderansicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 2;
-
9 ist eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 3, bei der eine Abdeckung entfernt worden ist; und
-
10 ist eine schematische Explosions-Vorderansicht eines Strahlungsdetektors gemäß Ausführungsform 3.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
-
(Ausführungsform 1)
-
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysators. Der Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator enthält: eine Röntgenstrahlungsquelle 12, die eine Probe S mit Röntgenstrahlung bestrahlt; einen Proben- bzw. Objektträger 13, auf den die Probe S gelegt wird; und einen Strahlungsdetektor 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 1 zeigt einen Querschnitt des Probenträgers 13 und der Probe S. Die Röntgenstrahlungsquelle 12, der Probenträger 13 und der Strahlungsdetektor 11 sind in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet, um die Röntgenstrahlung abzuschirmen. Die Röntgenstrahlungsquelle 12 besteht z. B. aus einer Röntgenröhre. Röntgenstrahlung wird aus der Röntgenstrahlungsquelle 12 auf die Probe S abgestrahlt, dann erzeugt die Probe S Röntgenfluoreszenz und dann erfasst der Strahlungsdetektor 11 die von der Probe S erzeugte Röntgenfluoreszenz. In 1 sind die von der Röntgenstrahlungsquelle 12 auf die Probe S und die von der Probe S erzeugte und dann vom Strahlungsdetektor 11 erfasste Röntgenfluoreszenz durch Pfeile markiert. Der Strahlungsdetektor 11 gibt ein zur Energie der erfassten Röntgenfluoreszenz proportionales Signal aus. Der Strahlungsdetektor 11 ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 14 verbunden, die das ausgegebene Signal verarbeitet. Die Signalverarbeitungseinheit 14 zählt die Signale jedes vom Strahlungsdetektor 11 ausgegebenen Wertes, um die Verarbeitung der Beziehung zwischen der Energie der Röntgenfluoreszenz und der Anzahl der Zählwerte auszuführen, d. h. das Spektrum der Röntgenfluoreszenz zu erfassen. Die Kombination des Strahlungsdetektors 11 mit der Signalverarbeitungseinheit 14 entspricht der Strahlungsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator entspricht dem Röntgenstrahlungsanalysator der vorliegenden Erfindung. Dann erfasst die Strahlungsdetektionsvorrichtung die Röntgenfluoreszenz als charakteristische Röntgenstrahlung. Die Signalverarbeitungseinheit 14 ist mit einer Analyseeinheit 15 verbunden. Die Analyseeinheit 15 besteht aus einem Computer wie einem Personal Computer und führt eine qualitative Analyse oder quantitative Analyse der Zusammensetzung der Probe S auf Basis des Spektrums der von der Signalverarbeitungseinheit 14 erzeugten Röntgenfluoreszenz aus.
-
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 1. 3 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß der Ausführungsform 1. Die Mehrzahl der Bauelemente des Strahlungsdetektors 11 ist auf der Oberflächenseite einer scheibenförmigen Schaftbasis 21 angeordnet. Die Schaftbasis ist ein als Basis des Strahlungsdetektors 11 dienendes Element und besteht aus Metall. Auf der Oberfläche der Schaftbasis 21 ist ein Peltier-Element (elektronische Kühleinheit) 5 angeordnet und das Peltier-Element 5 steht in Kontakt mit einer ersten Platine 41. Dann wird ein Halbleiter-Strahlungssensor 44 auf der Oberfläche der ersten Platine 41 installiert und anschließend ein Kollimator 45 auf der Oberfläche des Halbleiter-Strahlungssensors 44 angeordnet. Der Halbleiter-Strahlungssensor 44 besteht z. B. aus einem SDD. Ferner wird eine zweite Platine 42 an einer Position angeordnet, wo sie nicht mit dem Peltier-Element 5 in Kontakt steht. Ein Bolzen 22 ragt aus der Rückseite der Schaftbasis 21 heraus. Im Bolzen 22 ist eine Nut (nicht dargestellt) ausgebildet, die zum Fixieren des Strahlungsdetektors 11 dient. Der Bolzen 22 ist z. B. mit einer Wärmestrahlungsplatte an der Außenseite des Strahlungsdetektors 11 verbunden. Ferner ist eine Mehrzahl Leiterstifte 23 bereitgestellt, die die Schaftbasis 21 durchdringen, um elektrische Energie zu liefern und die Signale ein- und auszugeben.
-
Auf der Oberflächenseite der Schaftbasis 21 ist eine Abdeckung 31 angeordnet. Die Oberfläche der Schaftbasis 21, der Abschnitt der Leiterstifte 23, der zur Oberflächenseite der Schaftbasis 21 ragt, das Peltier-Element 5, die erste Platine 41, die zweite Platine 42, der Halbleiter-Strahlungssensor 44 und der Kollimator 45 werden von der Abdeckung 31 abgedeckt. Die Form der Abdeckung 31 ergibt sich aus der Verbindung eines Kegelstupfes mit einen Ende eines Zylinders. Das andere Ende des Zylinders wird dann in Kontakt mit der Schaftbasis 21 abgedichtet. Im Kegelstumpfabschnitt an der Spitze der Abdeckung 31 ist ein Fenster 32 vorgesehen, das aus einem für Röntgenstrahlung durchlässigem Material wie Beryllium besteht. Das Fenster 32 weist zum Strahlungsdetektor 11 und zum Kollimator 45. Die Innenseite der Abdeckung 31 wird abgedichtet und dann drucklos gemacht oder wahlweise mit inertem Gas gefüllt.
-
4 ist eine schematische Vorderansicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 1, in der die Abdeckung 31 entfernt worden ist. 5 ist eine schematische Draufsicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 1, in der die Abdeckung 31 entfernt worden ist. 6 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 5. Die heiße Seite 52 des Peltier-Elements 5 steht in thermischem Kontakt mit der Oberfläche der Schaftbasis 21. Die heiße Seite 52 wird z. B. mit der Oberfläche der Schaftbasis 21 mittels wärmeleitfähiger Kleber wie Weichlot verbunden. Ein anderes wärmeleitfähiges Element kann zwischen der Oberfläche der Schaftbasis 21 und der heißen Seite 52 vorgesehen werden. Die Rückseite der ersten Platine 41 steht in thermischem Kontakt mit der kalten Seite 51 des Peltier-Elements 5. Die Rückseite der ersten Platine 41 wird z. B. mit der kalten Seite 51 mittels wärmeleitfähiger Kleber verklebt. Ein anderes wärmeleitfähiges Element kann zwischen der Rückseite der ersten Platine 41 und der kalten Seite 51 vorgesehene werden. Die erste Platine 41 ist nahezu parallel zur Oberfläche der Schaftbasis 21.
-
Der Halbleiter-Strahlungssensor 44 ist auf der Oberfläche der ersten Platine 41 installiert. Andere Bauelemente als der Halbleiter-Strahlungssensor 44, die zu kühlen sind, sind auf der ersten Platine 41 installiert. So ist beispielweise ein Vorverstarker auf der ersten Platine 41 installiert. Der Halbleiter-Strahlungssensor 44 wird vom Peltier-Element 5 über die erste Platine 41 gekühlt. Die Wärme wird von der heißen Seite 52 des Peltier-Elements 5 zur Schaftbasis 21 und dann von der Schaftbasis 21 zum Bolzen 22 übertragen und dann vom Bolzen 22 zur Außenseite abgeführt. Der Kollimator 45 auf der Oberfläche des Halbleiter-Strahlungssensors 44 ist mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt. Die Röntgenfluoreszenz, die das Fenster 32 passiert hat, tritt durch die Durchgangsbohrung des Kollimators 45 in den Halbleiter-Strahlungssensor 44 ein.
-
Im Umkreis des Peltier-Elements 5 ist die Mehrzahl Leiterstifte 23, die die Schaftbasis 21 durchdringen, zum Peltier-Element 5 beabstandet angeordnet. Die Mehrzahl Leiterstifte 23 sind zueinander nahezu parallel und gegenüber der Schaftbasis elektrisch und thermisch isoliert. Ferner ist eine zweite Platine 42, die in der Draufsicht eine Ringform hat, so angeordnet, dass sie das Peltier-Element 5 umgibt. Die zweite Platine 42 ist zum Peltier-Element 5 und der ersten Platine 41 in Richtung parallel zur Oberfläche beabstandet und in einer Position angeordnet, in der sie in Richtung senkrecht zur Oberfläche der ersten Platine 41 nicht überlappt. Da sie zum Peltier-Element 5 beabstandet ist, wird die zweite Platine 42 nicht vom Peltier-Element 5 gekühlt. Die zweite Platine 42 ist mit Bauelementen bestückt, die nicht gekühlt zu werden brauchen. Beispielsweise ist ein als Gegenmaßnahme zu statischer Elektrizität dienender Kondensator auf der zweiten Platine 42 vorgesehen. Wie ferner in den 4 und 6 dargestellt ist, befindet sich die zweite Platine 42 an einer Position, die näher an der Oberfläche der Schaftbasis 21 liegt als die erste Platine 41. Deshalb ragt die erste Platine 41 aus der Oberfläche der Schaftbasis 21 relativ zur zweiten Platine 42 hervor. Demzufolge ist die relative Lager der ersten Platine 41 und der zweiten Platine 42 so, dass die zweite Platine 42 von einer Ebene beabstandet ist, die die Oberfläche der ersten Platine 41 enthält, und dann werden die zweite Platine 42 sowie der Halbleiter-Strahlungssensor 44 einander gegenüberliegend bezüglich der die Oberfläche der ersten Platine 41 enthaltenden Ebene angeordnet.
-
Die Mehrzahl Leiterstifte 23 wird mit der zweiten Platine 42 verbunden. Genauer gesagt werden die Spitzen der Mehrzahl Leiterstifte 23 mit der Rückseite der zweiten Platine 42 durch ein Verfahren wie Weichlöten auf eine solche Weise verbunden, dass die Verdrahtung auf der zweiten Platine 42 mit den Leiterstiften 23 elektrisch leitend gemacht wird. Damit sind die Mehrzahl Leiterstifte 23 physisch mit der zweiten Platine 42 verbunden und gleichzeitig sind die Mehrzahl Leiterstifte 23 und die zweite Platine 42 elektrisch miteinander verbunden. Dabei kann die Mehrzahl Leiterstifte 23 so mit der zweiten Platine 42 verbunden werden, dass die Spitzen die zweite Platine 42 durchdringen.
-
Ferner werden die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 miteinander durch Drahtbondieren oder dgl. durch eine Mehrzahl Drähte 43 verbunden. Der Halbleiter-Strahlungssensor 44 ist also mit der Mehrzahl Leiterstifte 23 über die erste Platine 41, die Mehrzahl Drähte 43 und die zweite Platine 42 verbunden. Die Mehrzahl Leiterstifte 23 ist mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht dargestellt), der Signalverarbeitungseinheit 14 und dgl. an der Außenseite des Strahlungsdetektors 11 verbunden. Die für den Betrieb erforderliche Spannung wird an den Halbleiter-Strahlungssensor 44 von der Außenseite des Strahlungsdetektors 11 über die Mehrzahl Leiterstifte 23 gelegt. Ferner gibt der Halbleiter-Strahlungssensor 44 ein der Energie der auftreffenden Röntgenfluoreszenz entsprechendes Signal aus. Das vom Halbleiter-Strahlungssensor 44 ausgegebene Signal wird von dem auf der ersten Platine 41 installierten Vorverstärker verstärkt und dann über die Mehrzahl Leiterstifte 23 zur Signalverarbeitungseinheit 14 ausgegeben.
-
Ferner ist auf der Oberfläche der Schaftbasis 21 ein Getter 46 vorgesehen. Der Getter 46 ist mit zwei der Leiterstifte 23 verbunden. Wenn Strom durch die Leiterstifte 23 geliefert wird, absorbiert der Getter 46 Gasverunreinigungen wie Feuchtigkeit, die in dem von der Abdeckung 31 abgedichteten Gas enthalten sind. Da der Getter 46 die Gasverunreinigungen absorbiert, wird der Halbleiter-Strahlungssensor 44 vom Peltier-Element 5 wirksam gekühlt.
-
Wie oben ausführlich beschrieben enthält der Strahlungsdetektor 11 bei der vorliegenden Ausführungsform: die erste Platine 41, auf der der Halbleiter-Strahlungssensor 44 installiert ist und die vom Peltier-Element 5 gekühlt wird; und die zweite Platine 42, die zur ersten Platine 41 beabstandet ist. Die Mehrzahl Leiterstifte 23 wird mit der zweiten Platine 42 verbunden. Dann werden die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 miteinander drahtbondiert. Bei der Verbindung zwischen der Mehrzahl Leiterstifte 23 und der zweiten Platine 42 und der Drahtbondierung zwischen der ersten Platine 41 und der zweiten Platine 42 ist die Verbindungsarbeit einfach, und im Vergleich mit herkömmlichem Drahtbondieren an den Spitzen der Leiterstifte wird eine hohe Produktivität erzielt. Ferner erfolgt Drahtbondieren auf der zweiten Platine 42, mit der die Mehrzahl Leiterstifte 23 verbunden worden ist. Damit wird im Vergleich zur herkömmlichen Technik, bei der Drahtbondieren mit jedem Leiterstift ausgeführt wird, ein Verlust von Ultraschallwellen beim Drahtbondieren vermieden und deshalb eine zuverlässige Verbindung erzielt. Da ferner die zweite Platine 42, auf der Bauelemente installiert sind, die nicht gekühlt zu werden brauchen, von der ersten Platine 41 getrennt ist, wird die erste Platine 41 mit den zu kühlenden Bauelementen einschließlich des Halbleiter-Strahlungssensors 44 intensiv vom Peltier-Element 5 gekühlt. Dies gestattet eine Verkleinerung des Peltier-Elements 5. Auf der zweiten Platine 42 kann eine große Anzahl Bauelemente installiert werden, die keine Kühlung erfordern, und andererseits kann die erste Platine 41 kleiner als die herkömmlichen Platinen hergestellt werden und auch eine Verkleinerung des Peltier-Elements 5 ist möglich. Dies erlaubt eine Verkleinerung des Strahlungsdetektors 11 im Vergleich zur herkömmlichen Technik. Wenn eine Verkleinerung des Strahlungsdetektors 11 erzielt wird, kann der Strahlungsdetektor 11 im Vergleich zur herkömmlichen Technik näher an der Probe S angeordnet werden. Dies verbessert die Effizienz der Strahlungsdetektion der Strahlungsdetektionsvorrichtung und somit die Präzision der Analyse im Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator.
-
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Platine 41 so angeordnet, dass sie relativ zur zweiten Platine 42 aus der Oberfläche der Schaftbasis 21 hervorragt. Dieser Überstand der ersten Platine 41 ist möglich, weil die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 voneinander beabstandet sind. Wenn die erste Platine 41, die mit einer minimalen Anzahl von Bauelementen einschließlich des Halbleiter-Strahlungssensors 44 bestückt ist, hervorragt, ist eine Konfiguration möglich, bei der der Halbleiter-Strahlungssensor 44 relativ zu fast allen anderen Teilen hervorragt, so dass sich der Halbleiter-Strahlungssensor 44 näher an der Probe S befindet. Wenn der Halbleiter-Strahlungssensor 44 nahe an der Probe S angeordnet wird, verbessert dies die Effizienz der Strahlungsdetektion in der Strahlungsdetektionsvorrichtung und damit die Präzision der Analyse im Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform die zweite Platine 42, auf der Bauelemente, die keine Kühlung erfordern, wie ein Kondensator installiert sind, von der ersten Platine 41 beabstandet. Dies verringert die Gefahr, dass von der zweiten Platine 42 selbst oder von den Bauelementen auf der zweiten Platine 42 erzeugte Röntgenfluoreszenz in den Halbleiter-Strahlungssensor 44 eintritt und so eine Systemspitze hervorruft. Dies gestattet eine präzise Detektion der Röntgenfluoreszenz.
-
(Ausführungsform 2)
-
7 ist eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 2, in der eine Abdeckung 31 entfernt worden ist. 8 ist eine schematische Explosions-Vorderansicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 2. Die Schaftbasis 21 hat die Form einer rechteckigen Platte. Die heiße Seite 52 des Peltier-Elements 5 steht in thermischem Kontakt mit der Oberfläche der Schaftbasis 21. Die erste Platine 41, auf der der Halbleiter-Strahlungssensor 44 installiert ist, steht dann in thermischem Kontakt mit der kalten Seite 51 des Peltier-Elements 5. Die zweite Platine 42 ist in der Draufsicht U-förmig und an einer Position angeordnet, in der sie in der Draufsicht drei Seiten der ersten Platine 41 umschließt. Im Umkreis des Peltier-Elements 5 steht die Mehrzahl Leiterstifte 23, die die Schaftbasis 21 durchdringen, und die Mehrzahl Leiterstifte 23 werden mit der zweiten Platine 42. Die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 werden durch die Mehrzahl Drähte 43 miteinander drahtbondiert. Der Getter 46 ist in einem Abschnitt angeordnet, der in der Draufsicht nicht von der zweiten Platine 42 im Umkreis der ersten Platine 41 eingeschlossen ist. Der Getter 46 ist mit zwei der Leiterstifte 23 verbunden. Die Oberfläche der Schaftbasis 21, der Abschnitt der Leiterstifte 23, der zur Oberflächenseite der Schaftbasis 21 ragt, das Peltier-Element 5, die erste Platine 41, die zweite Platine 42, der Halbleiter-Strahlungssensor 44, der Kollimator 45 und der Getter 46 werden von der Abdeckung 31 abgedeckt. Die Form der Abdeckung 31 ergibt sich durch die Verbindung eines vierseitigen Kegelstumpfes mit einem Ende eines vierseitigen Rohrs. Dann wird das andere Ende des vierseitigen Rohrs in Kontakt mit der Schaftbasis 21 abgedichtet. Das Fenster 32 ist in der Spitze der Abdeckung 31 vorgesehen.
-
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Mehrzahl Leiterstifte 23 mit der zweiten Platine 42 verbunden. Dann werden die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 miteinander drahtbondiert. Damit ist ähnlich wie bei Ausführungsform 1 die Arbeit des Drahtbondierens im Vergleich zur herkömmlichen Technik einfach, die Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der Verbindung sind hoch. Ferner wird auf ähnliche Weise eine Verkleinerung des Strahlungsdetektors 11 im Vergleich zur herkömmlichen Technik erzielt.
-
(Ausführungsform 3)
-
9 ist eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 3, in der eine Abdeckung 31 entfernt worden ist. 10 ist eine schematische Explosions-Vorderansicht des Strahlungsdetektors 11 gemäß Ausführungsform 3. Die Schaftbasis 21 hat in der Draufsicht eine rechteckige Plattenform. Die zweite Platine 42 hat in der Draufsicht eine Rechteckform. Dann werden die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 in Längsrichtung der Schaftbasis 21 in der Draufsicht nebeneinander angeordnet. Die heiße Seite 52 des Peltier-Elements 5 steht in thermischem Kontakt mit einem Teil der Oberfläche der Schaftbasis 21. Dann steht die erste Platine 41 mit dem Halbleiter-Strahlungssensor 44 in thermischem Kontakt mit der kalten Seite 51 des Peltier-Elements 5. Die die Schaftbasis 21 durchdringende Mehrzahl Leiterstifte 23 bildet mehrere Reihen in Längsrichtung der Schaftbasis 21. Dann wird die Mehrzahl Leiterstifte 23 mit der zweiten Platine 42 verbunden. Die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 werden durch die Mehrzahl Drähte 43 miteinander drahtbondiert. Die erste Platine 41 ragt aus der Oberfläche der Schaftbasis 21 relativ zur zweiten Platine 42 hervor. In der Oberfläche der Schaftbasis 21 ist der Getter 46 in einem Abschnitt angeordnet, der sich in der Draufsicht neben der zweiten Platine 42 befindet. Der Getter 46 ist mit zwei der Leiterstifte 23 verbunden. Die Oberfläche der Schaftbasis 21, der Abschnitt der Leiterstifte 23, der zur Oberflächenseite der Schaftbasis 21 ragt, das Peltier-Element 5, die erste Platine 41, die zweite Platine 42, der Halbleiter-Strahlungssensor 44, der Kollimator 45 und der Getter 46 werden von der Abdeckung 31 abgedeckt. Dann wird das Ende der Abdeckung 31 in Kontakt mit der Schaftbasis 21 abgedichtet. Der Abschnitt der Abdeckung 31, der zur ersten Platine 41 weist, hat eine Kegelstumpfform und das Fenster 32 ist in der Spitze vorgesehen.
-
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Mehrzahl Leiterstifte 23 mit der zweiten Platine 42 verbunden. Dann werden die erste Platine 41 und die zweite Platine 42 miteinander drahtbondiert. Damit ist ähnlich wie bei Ausführungsform 1 die Arbeit des Drahtbondierens im Vergleich zur herkömmlichen Technik einfach, die Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der Verbindung sind hoch. Ferner ist in ähnlicher Weise eine Konfiguration möglich, bei der der Halbleiter-Strahlungssensor 44 näher an der Probe S angeordnet werden kann.
-
Die obigen Ausführungsformen 1 bis 3 sind hier für ein Beispiel beschrieben worden, bei dem die elektronische Kühleinheit aus einem einzelnen Peltier-Element 5 besteht. Der Strahlungsdetektor 11 kann stattdessen eine Ausführung haben, bei der die elektronische Kühleinheit aus einer Mehrzahl Peltier-Elemente aufgebaut ist. Ferner sind die Ausführungsformen 1 bis 3 für eine Ausführung beschrieben worden, bei der die Strahlungsdetektionsvorrichtung im Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator eingebaut ist. Stattdessen kann eine Ausführung angewendet werden, bei der die Strahlungsdetektionsvorrichtung von den anderen Teilen des Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysators getrennt ist. Ferner sind die Ausführungsformen 1 bis 3 für eine Ausführung beschrieben worden, bei der der Röntgenstrahlungsanalysator aus dem Fluoreszenz-Röntgenstrahlungsanalysator besteht. Stattdessen kann der Röntgenstrahlungsanalysator auch eine andere Ausführung haben, mit der eine andere als Röntgenstrahlung wie ein Elektronenstrahl auf eine Probe projiziert wird und dann die von der Probe erzeugte charakteristische Röntgenstrahlung von der Strahlungsdetektionsvorrichtung erfasst wird. Ferner sind die Ausführungsformen 1 bis 3 für eine Ausführung beschrieben worden, bei der die Strahlungsdetektionsvorrichtung Röntgenstrahlung erfasst. Stattdessen kann eine Ausführung angewendet werden, bei der die Strahlungsdetektionsvorrichtung eine andere Strahlung als Röntgenstrahlung erfasst.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
