DE102015202716A1

DE102015202716A1 - Strahlendurchlässiges Fenster, Strahlungsdetektor und Strahlungsdetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015202716A1
Application number: DE102015202716.3A
Authority: DE
Inventors: Std. Ohashi Satoshi; c/o HORIBA; Ltd. Nakata Yoshiaki; c/o HORIBA
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-08-20
Also published as: US9666323B2; US20170229206A1; DE102015202716A8; JP6355934B2; US20150235726A1; US10147511B2; JP2015152525A

Abstract

Es werden ein strahlungsdurchlässiges Fenster zur effektiven Erkennung einer radial erzeugten Strahlung; ein Strahlungsdetektor; und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung bereitgestellt. Lineare Rippen (112) sind radial zum Mittelpunkt einer Durchgangsöffnung (13) auf einer Fläche eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Films (strahlungsdurchlässiger Film) (111) in einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster (strahlungsdurchlässiges Fenster) (11) ausgebildet, das für einen Röntgendetektor (Strahlungsdetektor) verwendbar ist. Das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster (11) weist zu einer Probe. Ein Strahl zur Bestrahlung der Probe passiert die Durchgangsöffnung (13) und Röntgenstrahlen (Strahlung) werden radial auf einer durch die Durchgangsöffnung (13) verlaufenden Linie emittiert und treten in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster (11) ein. Da die linearen Rippen 112 radial zum Mittelpunkt der Durchgangsöffnung (13) ausgebildet sind, werden selbst unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters (11) eintretende Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster (11) mit einer Wahrscheinlichkeit entsprechend der von Röntgenstrahlen, die unter steilen Winkeln eintreten, durchgelassen. Mehr Röntgenstrahlen werden durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster (11) durchgelassen und somit kann der Röntgendetektor Röntgenstrahlen hocheffizient erkennen.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlendurchlässiges Fenster, das in einen Strahlungsdetektor eintretende Strahlung durchlässt; einen Strahlungsdetektor; und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Manche Röntgendetektoren verwenden ein Detektionselement wie einen SDD (Silizium-Driftdetektor), der gekühlt werden muss. Bei einem solchen Röntgendetektor erfolgen Vakuum- oder Trockengasabdichtung, um Kondensationswasserbildung im Detektionselement zu vermeiden. Deshalb wird ein Röntgendetektor mit einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster versehen, das Röntgenstrahlen durchlässt und einem Differenzdruck zwischen dem Innern des Röntgendetektors und der Atmosphäre standhält. Herkömmliche Strukturen eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters werden im Wesentlichen in zwei Haupttypen eingeteilt. Ein erster Typ eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters ist ein Dünnfilm (mit einer Dicke von einigen um bis einigen zehnfachen um) aus einem Material, das Röntgenstrahlen einwandfrei durchlässt, eine hohe Intensität und hohe Zähigkeit hat. Das zu verwendende Material ist ein Metall wie Beryllium mit einer niedrigen Atomzahl. Ein zweiter Typ eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters besteht aus einem organischen Film aus Polyimid oder dgl. oder einem CVD- (chemische Abscheidung aus der Dampfphase) Film (mit einer Dicke von einigen zehnfachen nm bis einigen hundertfachen nm), der aus Diamant oder Si₃N₄ oder dgl. besteht und eine Rippe aus Silizium oder Diamant mit einer Stabstruktur (mit einer Höhe von einigen hundertfachen μm) hat.
Der erste Typ eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters hat eine große Dicke und lässt deshalb kaum Röntgenstrahlen von 1 keV oder darunter durch. Der zweite Typ eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters ist überlegen, da ein Teil ohne Rippe sogar Röntgenstrahlen von 1 keV oder darunter durchlassen kann. In dem Fall jedoch, in dem die Röntgenstrahlen bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters unter einem Winkel eintreten, werden die Röntgenstrahlen von einer Rippe blockiert und können nicht durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster durchgelassen werden. Das US-Patent Nr. 7,737,424 offenbart ein für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster, bei dem die Wahrscheinlichkeit, dass Röntgenstrahlen blockiert werden, vermindert wird, indem die Form der Rippe so konzipiert ist, dass das Öffnungsverhältnis bezüglich der Einfallsrichtung der Röntgenstrahlen größer wird. Bei einer herkömmlichen Röntgenstrahlen-Detektionsvorrichtung sind eine Röntgenstrahlenemissionsquelle und ein Röntgendetektor hinreichend weit voneinander entfernt, und Röntgenstrahlen treten im Wesentlichen bezüglich eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters senkrecht ein, so dass eine Rippe einen nur geringen Einfluss auf den Detektionsfähigkeit der Röntgenstrahlen hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Röntgenstrahlen-Detektionsvorrichtung zur Erkennung von Röntgenstrahlen, die von einer mit Strahlung bestrahlten Probe erzeugt werden, z. B. einer Vorrichtung zur Erkennung fluoreszierender Röntgenstrahlen, ist ein Röntgendetektor manchmal nahe an einer Probe angeordnet, um die Detektionsfähigkeit der Röntgenstrahlen zu erhöhen. Bei einer solchen Röntgenstrahlen-Detektionsvorrichtung treten die Röntgenstrahlen unter einem Winkel relativ zu einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster ein. Wenn der Winkel, unter dem die Röntgenstrahlen in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster eintreten, flacher wird, wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Röntgenstrahlen durch eine Rippe des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters blockiert werden, höher und damit sinkt die Detektionsfähigkeit der Röntgenstrahlen. In dem Fall, indem ein Punkt einer Probe mit Strahlung bestrahlt wird und Röntgenstrahlen erkannt werden, werden an dem einen Punkt der Probe Röntgenstrahlen erzeugt und treten somit unter einer Mehrzahl von Winkeln sowohl in Richtung des in einer Ebene liegenden Rotationswinkels des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters als auch in einem Höhenwinkel relativ zur Ebene ein. Selbst bei einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster, bei dem die Form einer Rippe so konzipiert ist, dass das Öffnungsverhältnis bezüglich einer spezifischen Einfallsrichtung größer wird, blockiert eine Rippe in dem Fall, in dem Röntgenstrahlen aus einer Mehrzahl von Richtungen eintreten, die Röntgenstrahlen, die aus anderen Richtungen eintreten, als aus der Richtung, in der das Öffnungsverhältnis größer wird, und somit sinkt die Detektionsfähigkeit der Röntgenstrahlen.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht einer derartigen Situation erarbeitet worden, und ihre Aufgabe ist die Bereitstellung eines strahlungsdurchlässigen Fensters zur effizienten Erkennung von radial erzeugter Strahlung; einen Strahlendetektor; sowie einer Strahlungsdetektionsvorrichtung.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem strahlungsdurchlässigen Film und einer Mehrzahl Rippen, die auf einer Fläche des Films ausgebildet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Rippen eine Mehrzahl erster Rippen enthält, die radial zu einem Mittelpunkt in dem vorgegebenen einen Punkt ausgebildet sind.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Rippen mindestens eine zweite Rippe enthalten, die so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl der ersten Rippen schneidet, und deren Anzahl kleiner ist als die Mehrzahl der ersten Rippen.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Rippen eine dritte Rippe enthalten, die so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl der ersten Rippen schneidet und so ausgebildet ist, dass sie ab der einen Fläche eine kleiner Höhe hat als die Mehrzahl der ersten Rippen.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Rippen eine Mehrzahl vierter Rippen enthält, die parallel zu jeder der Mehrzahl der ersten Rippen ausgebildet sind.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine größere Anzahl Rippen in einer Zone auf der einen Fläche entfernt von dem vorgegebenen einen Punkt ausgebildet sind als in einer Zone nahe dem vorgegebenen einen Punkt.
Ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die eine Fläche enthält: eine erste Zone in der Nähe des vorgegebenen einen Punktes; und eine zweite Zone in einem größeren Abstand zum vorgegebenen einen Punkt als die erste Zone, in der ersten Zone ausgebildete Gitterrippen und die in der zweiten Zone ausgebildete Mehrzahl erster Rippen.
Ein Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: ein strahlungsdurchlässiges Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung; und ein Element zur Erkennung der durch das strahlungsdurchlässige Fenster durchgelassenen Strahlung.
Eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine Bestrahlungseinheit zum Bestrahlen einer Probe mit einem Strahl; und einen Strahlungsdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erkennen von Strahlung, die von einem Teil der mit dem Strahl bestrahlten Probe erzeugt wurde.
Eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor eine Durchgangsöffnung hat, die den Durchgang des Strahls gestattet, und dass ein Punkt im Mittelpunkt der Mehrzahl der ersten Rippen, die radial in einem strahlungsdurchlässigen Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, in der Durchgangsöffnung vorgesehen ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das für einen Strahlungsdetektor zu verwendende strahlungsdurchlässige Fenster mit einer Mehrzahl erster Rippen versehen, die radial auf einer Fläche eines strahlungsdurchlässigen Films ausgebildet sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass die ersten Rippen radial bezüglich des strahlungsdurchlässigen Fensters eintretende Strahlung blockieren, ändert sich je nach dem Einfallswinkel der Strahlung nicht. Selbst wenn die Strahlung unter einem flachen Winkel eintritt, wird die Strahlung deshalb durch das strahlungsdurchlässige Fenster mit einer Wahrscheinlichkeit durchgelassen, die der unter einem steilen Winkel eintretenden Strahlung entspricht.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das strahlungsdurchlässige Fenster mit mindestens einer zweiten Rippe versehen, die eine Mehrzahl radialer erster Rippen schneidet, wobei die Anzahl der zweiten Rippe(n) kleiner ist als die der ersten Rippen. Obwohl die die ersten Rippen schneidende(n) zweite(n) Rippe(n) die unter einem flachen Winkel eintretende Strahlung blockiert (blockieren), ist die Anzahl der zweiten Rippe(n) klein, und somit wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Strahlung blockiert wird, gering gehalten.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das strahlungsdurchlässige Fenster mit einer dritten Rippe versehen, die eine Mehrzahl radialer erster Rippen schneidet, und die dritte Rippe hat eine kleiner Höhe als die ersten Rippen. Obwohl die die ersten Rippen schneidende dritte Rippe eine unter einem flachen Winkel eintretende Strahlung blockiert, hat die dritte Rippe eine geringe Höhe, und somit wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Strahlung blockiert wird, gering gehalten.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das strahlungsdurchlässige Fenster mit einer Mehrzahl radialer erster Rippen und vierter Rippen parallel zu den ersten Rippen versehen. Selbst wenn bezüglich des strahlungsdurchlässigen Fensters unter einem flachen Winkel radial Strahlung eintritt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die vierten Rippen parallel zu den ersten Rippen die Strahlung blockieren, hinreichend gering. Selbst wenn die Strahlung unter einem flachen Winkel eintritt, wird deshalb die Strahlung durch das strahlungsdurchlässige Fenster mit einer hinreichend hohen Wahrscheinlichkeit durchgelassen.
Bei der vorliegenden Erfindung hat das strahlungsdurchlässige Fenster eine größere Anzahl Rippen in einer Zone weit entfernt vom Mittelpunkt der radialen ersten Rippen als in einer Zone nahe dem Mittelpunkt. Somit wird eine Abnahme der Dichte der Rippen in einer Zone weit vom Mittelpunkt entfernt verhindert.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das strahlungsdurchlässige Fenster mit Gitterrippen in einer ersten Zone in der Nähe des Mittelpunktes der radialen ersten Rippen und einer Mehrzahl erster Rippen in einer Zone, die weiter vom Mittelpunkt entfernt ist als die erste Zone, versehen. Der Einfallswinkel von in die erste Zone eintretender Strahlung ist- steil, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Gitterrippen die Strahlung blockieren, ist gering. Obwohl der Einfallswinkel der in die zweite Zone eintretenden Strahlung flach ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die ersten Rippen die Strahlung blockieren, gering.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Detektionsfähigkeit der Strahlung mit einem Strahlungsdetektor und einer Strahlungsdetektionsvorrichtung erhöht, wobei die in ein strahlungsdurchlässiges Fenster unter einem flachen Winkel eintretende Strahlung mit hoher Wahrscheinlichkeit durch das strahlungsdurchlässige Fenster durchgelassen und die durch das strahlungsdurchlässige Fenster durchgelassene Strahlung erkannt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Strahlungsdetektionsvorrichtung mit einer Durchgangsöffnung versehen, die in einem Strahlungsdetektor mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster ausgebildet wird und den Durchgang eines Strahls zur Bestrahlung einer Probe gestattet. Der Strahlungsdetektor kann so nah wie möglich an der Probe angeordnet werden, indem der Strahlungsdetektor zwischen einer Strahlenquelle und der Probe positioniert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die von einer Probe erzeugte radiale Strahlung mit hoher Wahrscheinlichkeit durch ein strahlungsdurchlässiges Fenster durchgelassen und von einem Strahlungsdetektor erkannt, selbst wenn die Strahlung unter einem flachen Winkel in das strahlungsdurchlässige Fenster eintritt. Deshalb stellt die vorliegende Erfindung den hervorragenden Effekt bereit, dass die Strahlungsdetektionsvorrichtung Strahlung mit hoher Leistungsfähigkeit erkennen kann, indem der Strahlungsdetektor so nah wie möglich an der Probe angeordnet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators gemäß Ausführungsform 1;
2 ist eine schematische Schnittansicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters;
3 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 1;
4A ist eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters veranschaulicht;
4B ist eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters veranschaulicht;
4C ist eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters veranschaulicht;
4D ist eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters veranschaulicht;
4E ist eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters veranschaulicht;
5 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 2;
6 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 3;
7 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 3;
8 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 3;
9 ist ein Blockdiagramm der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators gemäß Ausführungsform 4;
10 ist ein Blockdiagramm der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators gemäß Ausführungsform 5; und
11 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters gemäß Ausführungsform 5.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einige ihrer Ausführungsformen darstellen, konkret.
(Ausführungsform 1)
1 ist ein Blockdiagramm zur Illustration der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators (Strahlungsdetektionsvorrichtung) gemäß Ausführungsform 1. Der Röntgen-Spektralanalysator enthält eine Elektronenkanone 41 zur Bestrahlung einer Probe 5 mit einem Elektronenstrahl (Strahl), ein Elektronenlinsensystem 42 und einen Probentisch 43, auf dem die Probe 5 anzubringen ist. Das Elektronenlinsensystem 42 enthält eine Abtastspule, die die Richtung eines Elektronenstrahls ändert. Die Elektronenkanone (Bestrahlungseinheit) 41 und das Elektronenlinsensystem 42 sind mit einem Steuergerät 3 zum Steuern des gesamten Röntgen-Spektralanalysators verbunden.
Ein Röntgendetektor (Strahlungsdetektor) 1 befindet sich zwischen dem Elektronenlinsensystem 42 und dem Probentisch 43. Der Röntgendetektor 1 ist mit einer Durchgangsöffnung 13 versehen, die den Durchgang eines Elektronenstrahls gestattet. 1 zeigt einen Querschnitt des Röntgendetektors 1. Der Röntgendetektor 1 enthält außerdem eine Mehrzahl Röntgendetektionselemente 12, wie SDD. Der Röntgendetektor 1 hat eine Struktur, wobei die Mehrzahl Röntgendetektionselemente 12 so angeordnet sind, dass sie die Durchgangsöffnung 13 umgeben. Ferner ist der Röntgendetektor 1 mit einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster (strahlungsdurchlässiges Fenster) 11 versehen, und das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 befindet sich an einer solchen Position, dass es die Vorderseite der Röntgendetektionselemente 12 abdeckt. Der Röntgendetektor 1 ist außerdem mit einem nicht dargestellten Kühlmechanismus wie einem Peltier-Element ausgestattet. Der Röntgendetektor 1 ist mit dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 dicht verschlossen. Der Druck im Innern des Röntgendetektors 1 wird verringert oder es wird ein vorgegebenes Gas eingefüllt. Der Röntgendetektor 1 befindet sich an einer Position, wo ein Elektronenstrahl die Durchgangsöffnung 13 passiert und ist so angeordnet, dass das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 die Achse des Elektronenstrahls schneidet und das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 zum Probentisch 43 weist. In dem Zustand, in dem eine Probe 5 auf dem Probentisch 43 angebracht ist, befindet sich der Röntgendetektor 1 vor einer mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlenden Fläche der Probe 5, und das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 weist zur Probe 5 und befindet sich zwischen der Probe 5 und den Röntgendetektionselementen 12.
Als Reaktion auf ein Steuersignal vom Steuergerät 3 emittiert die Elektronenkanone 41 einen Elektronenstrahl, und das Elektronenlinsensystem 42 stellt die Richtung des Elektronenstrahls ein, so dass der Elektronenstrahl die Durchgangsöffnung 13 des Röntgendetektors 1 passiert und die Probe 5 auf dem Probentisch 43 mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Charakteristische Röntgenstrahlen werden an einem Teil der Probe 5 erzeugt, der mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Die charakteristischen Röntgenstrahlen werden durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen, treten in den Röntgendetektor 1 ein und werden von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt. Ein Elektronenstrahl ist durch einen Pfeil mit Volllinie und charakteristische Röntgenstrahlen sind durch Pfeile mit Strichlinien in 1 gekennzeichnet. Der Röntgendetektor 1 gibt Signale aus, die proportional zur Energie der von den Röntgendetektionselementen 12 erkannten charakteristischen Röntgenstrahlen sind. Mindestens die Elektronenkanone 41, das Elektronenlinsensystem 42, der Röntgendetektor 1 und der Probentisch 43 der Struktur des Röntgen-Spektralanalysators sind in einer nicht dargestellten Vakuumkammer untergebracht. Die Vakuumkammer besteht aus einem Material zur Abschirmung gegen Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen, und das Vakuum in der Vakuumkammer wird während des Betriebs des Röntgen-Spektralanalysators aufrechterhalten.
Der Röntgendetektor 1 ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 2 zur Verarbeitung eines ausgegebenen Signals verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 2 empfängt vom Röntgendetektor 1 ausgegebene Signale, zählt die Signale für jeden Wert und nimmt eine Verarbeitung vor, um ein Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen zu erzeugen, das die Energie charakteristischer Röntgenstrahlen, die durch den Wert eines Signals und eine Zählnummer angegeben wird, miteinander korreliert. Die Signalverarbeitungseinheit 2 ist mit dem Steuergerät 3 verbunden. Das Elektronenlinsensystem 42 ändert die Richtung eines Elektronenstrahls sequentiell, so dass der Elektronenstrahl die Probe 5 abtastet. Wenn der Elektronenstrahl die Probe 5 abtastet, werden von einem Teil der Probe 5, die mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, erzeugte charakteristische Röntgenstrahlen sequentiell vom Röntgendetektor 1 erkannt. Durch sequentielle Signalverarbeitung erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 2 sequentiell ein Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen, die an einer Mehrzahl Teilen der Probe 5, die mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden, erzeugt werden und gibt sequentiell Daten des erzeugten Spektrums charakteristischer Röntgenstrahlen an das Steuergerät 3 aus. Das Steuergerät 3 besteht aus einem Computer wie einem Personal Computer. Das Steuergerät 3 empfängt die Daten eines Spektrums charakteristischer Röntgenstrahlen und erzeugt eine Verteilung eines Spektrums charakteristischer Röntgenstrahlen, die an der Probe 5 erzeugt wurden. Das Steuergerät 3 kann eine Operation seitens des Nutzers akzeptieren und ein Detektionsergebnis charakteristischer Röntgenstrahlen ausgeben. Es ist zu beachten, dass das Steuergerät 3 die Verarbeitung so ausführen kann, dass es den Typ und die Menge der in der Probe 5 enthaltenen Elemente aus dem Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen angeben und die Elementverteilung der Probe 5 erzeugen kann.
2 ist eine schematische Schnittansicht des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 und 3 ist eine schematische Draufsicht des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 gemäß Ausführungsform 1. Das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 enthält einen für Röntgenstrahlen durchlässigen Film 111 und eine Mehrzahl Rippen, die an einer Fläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 ausgebildet sind. Ferner ist die Durchgangsöffnung 13 ebenfalls in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 ausgebildet. Der für Röntgenstrahlen durchlässige Film 111 besteht aus einem organischen Film oder einem CVD-Film und hat eine Dicke von mehreren zehnfachen nm. Die Mehrzahl Rippen stehen in Kontakt mit einer Fläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111, stützen den für Röntgenstrahlen durchlässigen Film 111 und die Struktur des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111. Die Rippen bestehen aus Silizium oder Diamant und haben eine Höhe über der Oberfläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 von mehreren zehnfachen μm bis mehreren hundertfachen μm. Wie in 3 dargestellt enthält die Mehrzahl Rippen eine Mehrzahl linearer Rippen (erste Rippen) 112, die radial zum Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 13 ausgebildet sind, und eine ringförmige Rippe 113, die die Durchgangsöffnung 13 umgibt. Der Mittelpunkt der radialen linearen Rippen 112 liegt in der Durchgangsöffnung 13. Der Mittelpunkt der radialen linearen Rippen 112 liegt vorzugsweise im Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 13 oder auf der Mittelachse des Elektronenstrahls. Die Mehrzahl linearer Rippen 112 sind in Abständen in Umfangsrichtung ohne eine Rippe eines anderen Typs dazwischen angeordnet. Der für Röntgenstrahlen durchlässige Film 111 befindet sich an Teilen zwischen der Mehrzahl der linearen Rippen 112 in 3. Die ringförmige Rippe 113 ist so angeordnet, dass die Durchgangsöffnung 13 in ihrem Mittelpunkt liegt, und schneidet die Mehrzahl linearer Rippen 112. Außerdem sind Rippen, die die Mehrzahl linearer Rippen 112 schneiden, um die Durchgangsöffnung 13 und an einem Umfangsteil des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 ausgebildet. Die Anzahl der ringförmigen Rippe 113 ist kleiner als die Anzahl der linearen Rippen 112. Des Weiteren enthält der für Röntgenstrahlen durchlässige Film 111 eine Zone, die näher an der Durchgangsöffnung 13 liegt als die ringförmige Rippe 113, und eine Zone, die weiter von der Durchgangsöffnung 13 entfernt ist als die ringförmige Rippe 113. In der weiter von der Durchgangsöffnung 13 entfernten Zone als die ringförmige Rippe 113 ist eine größere Anzahl linearer Rippen 112 ausgebildet als in der Zone näher an der Durchgangsöffnung 13 als die ringförmige Rippe 113. Durch Ausbilden einer größeren Anzahl linearer Rippen 112 in der Zone weiter von der Durchgangsöffnung 13 entfernt als die ringförmige Rippe 113 wird es möglich, eine Verringerung der Dichte der linearen Rippen 112 und eine Verschlechterung des Druckwiderstands des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 zu verhindern. Wie außerdem in 2 dargestellt ist, hat die ringförmige Rippe 113 eine geringere Höhe über der Oberfläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 als die linearen Rippen 112. Das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 ist so angeordnet, dass Röntgenstrahlen an einer der beiden Flächen des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 eintreten, an der keine Rippen ausgebildet sind. Es ist zu beachten, dass das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 so angeordnet sein kann, dass Röntgenstrahlen an einer Fläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 eintreten, wo Rippen ausgebildet sind. Die ringförmige Rippe 113 entspricht der zweiten Rippe und dritten Rippe der vorliegenden Erfindung.
Die 4A, 4B, 4C, 4D und 4E sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 veranschaulichen. Wie in 4A dargestellt wird eine Ätzstoppschicht 114 aus Si₃N₄ oder dgl. auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 110 aufgebracht. Danach wird wie in 4B dargestellt der für Röntgenstrahlen durchlässige Film 111 auf der Ätzstoppschicht 114 erzeugt und eine Deckschicht 115 aus Aluminium oder dgl. auf dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Film 111 aufgebracht. Danach wird wie in 4C dargestellt ein Muster der linearen Rippen 112 und der ringförmigen Rippe 113 mit einem Resist 116 auf der Rückseite des Siliziumsubstrats 110 erzeugt. Danach wird wie in 4 dargestellt das Siliziumsubstrat 110 geätzt. Danach wird wie in 4E dargestellt das Resist 116 entfernt. Nicht geätzte Teile des Siliziumsubstrats 110 bilden die linearen Rippen 112 und die ringförmige Rippe 113.
Von der Probe 5 erzeugte charakteristische Röntgenstrahlen werden von einem mit einem Elektronenstrahl bestrahlten Punkt in alle Richtungen emittiert. Bei Blickrichtung vom Röntgendetektor 1 aus werden die charakteristischen Röntgenstrahlen radial vom Mittelpunkt entlang einer Linie durch die Durchgangsöffnung 13 von einem Punkt auf der Linie emittiert, passieren das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 und treten in den Röntgendetektor 1 ein. Wie in 1 dargestellt treten die charakteristischen Röntgenstrahlen unter steileren Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 ein, wenn der Abstand von einer Position, an der die charakteristischen Röntgenstrahlen in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 eintreten, zur Durchgangsöffnung 13 kleiner wird, und die charakteristischen Röntgenstrahlen treten unter flacheren Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 ein, wenn der Abstand von einer Position, wo die charakteristischen Röntgenstrahlen in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 eintreten, zur Durchgangsöffnung 13 größer wird. Da die linearen Rippen 112 radial zum Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 13 ausgebildet sind, ändert sich die Wahrscheinlichkeit, dass die linearen Rippen 112 charakteristische Röntgenstrahlen blockieren, die radial zum Mittelpunkt auf einer Linie durch die Durchgangsöffnung 13 eintreten, mit den Einfallswinkeln der charakteristischen Röntgenstrahlen nicht. Das heißt, selbst unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintretende charakteristische Röntgenstrahlen werden ebenfalls durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 mit einer Wahrscheinlichkeit durchgelassen, die der der charakteristischen Röntgenstrahlen äquivalent ist, die senkrecht bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintreten. Demnach werden mehr charakteristische Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen und von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster verwendet wird, und somit wird die Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen verbessert.
Die ringförmige Rippe 113 blockiert unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintretende charakteristische Röntgenstrahlen. Da jedoch die Anzahl der ringförmigen Rippen 113 klein ist, ist die Anzahl der Rippen zum Blockieren charakteristischer unter flachen Winkeln eintretender Röntgenstrahlen kleiner bei dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 als bei einem herkömmlichen für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster. Da ferner die ringförmige Rippe 113 eine kleinere Höhe über der Oberfläche des für Röntgenstrahlen durchlässigen Films 111 hat als die linearen Rippen 112, ist die Wahrscheinlichkeit, dass unter flachen Winkeln eintretende charakteristische Röntgenstrahlen blockiert werden, gering. Demnach ist die Wahrscheinlichkeit, dass unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintretende charakteristische Röntgenstrahlen blockiert werden, hinreichend geringer als bei einem herkömmlichen für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster, und somit wird die Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen verbessert.
Obwohl die Intensität der zu erkennenden charakteristischen Röntgenstrahlen beim Röntgen-Spektralanalysator zunimmt, je näher die Position des Röntgendetektors 1 zur Probe 5 ist, treten mehr charakteristische Röntgenstrahlen unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 ein. Die Detektionsrate charakteristischer Röntgenstrahlen, die unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintreten, ist beim Röntgendetektor 1 höher als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster verwendet wird, so dass der Nachteil durch die nähere Anordnung des Röntgendetektors 1 an der Probe 5 gering ist. Folglich ermöglicht es der Röntgen-Spektralanalysator, den Röntgendetektor 1 so nah wie möglich an der Probe 5 anzuordnen, und somit wird Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen verbessert. Demnach kann der Röntgen-Spektralanalysator bei dieser Ausführungsform von der Probe 5 erzeugte charakteristische Röntgenstrahlen hocheffizient erkennen.
Es ist zu beachten, dass das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 mit einer Mehrzahl ringförmiger Rippen 113 mit unterschiedlichen Durchmessern versehen werden und der für Röntgenstrahlen durchlässige Film 111 drei oder mehr Zonen aufweisen kann, die sich in verschiedenen Abständen von der Durchgangsöffnung 13 befinden. Außerdem kann die Signalverarbeitungseinheit 2 so ausgelegt sein, dass sie einen Teil der Verarbeitung des Steuergeräts 3 ausführt, oder das Steuergerät 3 kann so ausgelegt sein, dass es einen Teil der Verarbeitung der Signalverarbeitungseinheit 2 ausführt. Ferner kann der Röntgen-Spektralanalysator eine Form haben, bei der die Signalverarbeitungseinheit 2 und das Steuergerät 3 integriert sind. Ferner kann der Röntgen-Spektralanalysator in einem SEM (Rasterelektronenmikroskop) oder einem TEM (Durchstrahlungselektronenmikroskop) integriert sein. Ein derartiger Röntgen-Spektralanalysator ist mit einem Detektor zur Erkennung von Elektronen wie reflektierten Elektronen, Sekundärelektronen oder durchgelassen Elektronen und mit einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Signale vom Detektor für das SEM oder das TEM ausgerüstet.
(Ausführungsform 2)
5 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 gemäß Ausführungsform 2. Eine Mehrzahl Rippen in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 enthält eine Mehrzahl linearer Rippen 112, die radial zum Mittelpunkt einer Durchgangsöffnung 13 ausgebildet sind, und lineare parallele Rippen (vierte Rippen) 117, die parallel zu den linearen Rippen 112 ausgebildet sind. Der Röntgen-Spektralanalysator hat eine Struktur ähnlich der von Ausführungsform 1, mit Ausnahme des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11.
Die Wahrscheinlichkeit, dass die linearen Rippen 112 charakteristische Röntgenstrahlen blockieren, die in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 eintreten, ändert sich mit den Einfallswinkeln der charakteristischen Röntgenstrahlen wie bei Ausführungsform 1 nicht. Ferner bieten die parallelen Rippen 117 einen äquivalenten Effekt zu dem der linearen Rippen 112. Das heißt, obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass die parallelen Rippen 117 die charakteristischen Röntgenstrahlen blockieren, etwas höher wird, wenn der Einfallswinkel der charakteristischen Röntgenstrahlen flacher wird, sind die parallelen Rippen 117 zu den linearen Rippen 112 parallel und somit ist der Bereich zum Blockieren der charakteristischen Röntgenstrahlen klein und die Wahrscheinlichkeit, dass unter flachen Winkeln eintretende charakteristische Röntgenstrahlen blockiert werden, wird minimiert. Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit, dass charakteristische Röntgenstrahlen, die unter flachen Winkeln bezüglich des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 eintreten, blockiert werden, hinreichend geringer als bei einem herkömmlichen für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster. Demzufolge werden auch bei dieser Ausführungsform mehr charakteristische Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen und von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster verwendet wird, und somit wird die Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen durch den Röntgendetektor 1 verbessert.
(Ausführungsform 3)
6 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 gemäß Ausführungsform 3. Eine Mehrzahl Rippen in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 enthält eine Mehrzahl linearer Rippen 112, die radial zum Mittelpunkt einer Durchgangsöffnung 13 ausgebildet sind, eine ringförmige Rippe 113, die die Durchgangsöffnung 13 umgibt, und eine Gitterrippe 118 in Form eines Gitters. Die ringförmige Rippe 113 ist so angeordnet, dass sich die Durchgangsöffnung 13 in ihrem Mittelpunkt befindet. Außerdem enthält ein für Röntgenstrahlen durchlässiger Film 111 eine Zone (erste Zone), die näher an der Durchgangsöffnung 13 liegt als die ringförmige Rippe 113, und eine Zone (zweite Zone), die weiter weg von der Durchgangsöffnung 13 liegt als die ringförmige Rippe 113. Die linearen Rippen 112 sind in der Zone ausgebildet, die weiter von der Durchgangsöffnung 13 entfernt ist als die ringförmige Rippe 113, und die Gitterrippe 118 ist in der Zone ausgebildet, die näher an der Durchgangsöffnung 13 liegt als die ringförmige Rippe 113. Der Röntgen-Spektralanalysator hat eine ähnliche Struktur wie bei Ausführungsform 1, mit Ausnahme des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11.
Da eine Zone in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11, wo die Gitterrippe 118 ausgebildet ist, nahe der Durchgangsöffnung 13 liegt, treten charakteristische Röntgenstrahlen, die radial von einem Punkt auf einer Linie durch die Durchgangsöffnung 13 emittiert werden, unter Winkeln ein, die bezüglich einer Zone, wo die Gitterrippe 118 ausgebildet ist, rechten Winkeln entsprechen. Da charakteristische Röntgenstrahlen in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 unter flachen Winkeln eintreten, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Gitterrippe 118 die charakteristischen Röntgenstrahlen blockiert, gering. Außerdem stützt die Gitterrippe 118 den für Röntgenstrahlen durchlässigen Film 111 sicher. Obwohl charakteristische Röntgenstrahlen in eine Zone in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 unter flachen Winkeln eintreten, wo die linearen Rippen 112 ausgebildet sind, werden charakteristische Röntgenstrahlen durch diese Zone mit einer Wahrscheinlichkeit durchgelassen, die äquivalent ist der von charakteristischen Röntgenstrahlen, die senkrecht eintreten wie bei Ausführungsform 1. Demnach werden auch bei dieser Ausführungsform mehr charakteristische Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen und von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster verwendet wird, und somit wird die Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen durch den Röntgendetektor 1 verbessert.
Es ist zu beachten, dass die Form der in 6 dargestellten Gitterrippe 118 nur ein Beispiel ist und die Gitterrippe 118 eine andere Form haben kann. Die 7 und 8 sind schematische Draufsichten anderer Beispiele eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 gemäß Ausführungsform 3. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem die relativen Positionen einer Mehrzahl Gitter in der Gitterrippe 118 vom Beispiel in 6 abweichen. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die Gitterrippe 118 eine Honigwabenform hat. Die Form der Gitterrippe 118 kann davon verschieden sein, etwa eine Form, bei der Gitter mit verschiedenen Formen gemischt sind. Außerdem kann das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 keine ringförmige Rippe 113 aufweisen oder mit einer Mehrzahl ringförmiger Rippen 113 mit verschiedenen Durchmessern versehen sein.
(Ausführungsform 4)
9 ist ein Blockdiagramm der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators gemäß Ausführungsform 4. Der Röntgen-Spektralanalysator ist nicht mit einer Elektronenkanone 41 und einem Elektronenlinsensystem 42 ausgerüstet, und ist mit einer Röntgenstrahlenquelle (Bestrahlungseinheit) 44 und einer Antriebseinheit 45 zum Bewegen eines Probentisches 43 in waagrechter Richtung ausgerüstet. Die Röntgenstrahlenquelle 44 besteht aus einer Röntgenstrahlenröhre. Die Röntgenstrahlenquelle 44 bestrahlt eine Probe 5 auf dem Probentisch 43 mit einem Röntgenstrahl. Ein Röntgendetektor 1 ist zwischen der Röntgenstrahlenquelle 44 und dem Probentisch 43 angeordnet. Der Röntgendetektor 1 hat eine ähnliche Struktur wie bei Ausführungsform 1, 2 oder 3. Der Röntgendetektor 1 erkennt von der Probe 5 durch Bestrahlung mit einem Röntgenstrahl erzeugte fluoreszierende Röntgenstrahlen. Eine Signalverarbeitungseinheit 2 erzeugt ein Spektrum der fluoreszierenden Röntgenstrahlen auf Basis der vom Röntgendetektor 1 ausgegebenen Signale. Das Steuergerät 3 führt eine Verarbeitung zum Steuern des Betriebs der Antriebseinheit 45 aus, um den Probentisch 43 in waagrechter Richtung zu bewegen, und bestrahlt die Probe 5 auf dem bewegten Probentisch 43 mit einem Röntgenstrahl, so dass die Probe 5 mit einem Röntgenstrahl abgetastet wird. Die Signalverarbeitungseinheit 2 generiert sequentiell ein fluoreszierendes Röntgenstrahlenspektrum entsprechend der Abtastung, und das Steuergerät 3 erzeugt die Verteilung des fluoreszierenden Röntgenstrahlenspektrums.
Wie bei den Ausführungsformen 1 bis 3, werden auch bei dieser Ausführungsform mehr fluoreszierende Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen und von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster verwendet wird, und somit wird die Detektionsfähigkeit der fluoreszierenden Röntgenstrahlen durch den Röntgendetektor 1 verbessert. Außerdem kann der Röntgendetektor 1 im Röntgen-Spektralanalysator in ähnlicher Weise näher an der Probe 5 angeordnet werden als eine herkömmliche Struktur und somit wird die Detektionsfähigkeit der fluoreszierenden Röntgenstrahlen im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur verbessert. Demnach kann der Röntgen-Spektralanalysator von der Probe 5 erzeugte fluoreszierende Röntgenstrahlen effizienter erkennen als eine herkömmliche Struktur.
(Ausführungsform 5)
10 ist ein Blockdiagramm zur Illustration der Struktur eines Röntgen-Spektralanalysators gemäß Ausführungsform 5. Der Röntgen-Spektralanalysator ist nicht mit einem Elektronenlinsensystem 42 ausgerüstet. Ferner befindet sich ein Röntgendetektor 1 an einer Position, die von einer Position zwischen einer Elektronenkanone 41 und einem Probentisch 43 abweicht. Die Elektronenkanone 41 bestrahlt eine Probe 5 auf dem Probentisch 43 mit einem Elektronenstrahl. Der Röntgendetektor 1 erkennt von der Probe 5 durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl erzeugte charakteristische Röntgenstrahlen. Eine Signalverarbeitungseinheit 2 erzeugt ein Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen auf Basis der vom Röntgendetektor 1 ausgegebenen Signale. Ein Steuergerät 3 steuert die Elektronenkanone 41 und speichert Daten des Spektrums charakteristischer Röntgenstrahlen. Es ist zu beachten, dass das Steuergerät 3 eine qualitative Analyse oder eine quantitative Analyse der in der Probe 5 enthaltenen Elemente aus dem Spektrum charakteristischer Röntgenstrahlen vornehmen kann.
Der Röntgendetektor 1 ist nicht mit einer Durchgangsöffnung 13 versehen. 11 ist eine schematische Draufsicht eines für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters 11 gemäß Ausführungsform 5. Eine Mehrzahl Rippen in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 enthält eine Mehrzahl linearer Rippen 112, die radial zum Mittelpunkt in einem vorgegebenen Punkt ausgebildet sind, eine ringförmige Rippe 113 und eine Gitterrippe 118. Ein für Röntgenstrahlen durchlässiger Film 111 enthält eine Zone (erste Zone) an der Innenseite der ringförmigen Rippe 113 und eine Zone (zweite Zone) an der Außenseite. Ein Punkt im Mittelpunkt der radialen linearen Rippen 112 liegt in der Zone an der Innenseite der ringförmigen Rippe 113. Die linearen Rippen 112 sind in der Zone an der Außenseite der ringförmigen Rippe 113 und die Gitterrippe 118 ist in der Zone an der Innenseite der ringförmigen Rippe 113 ausgebildet. Es ist zu beachten, dass die Form der Gitterrippe 118 eine andere Form sein kann, etwa eine Honigwabenform wie bei Ausführungsform 3. Ferner kann das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 ohne ringförmige Rippe 113 ausgeführt sein oder eine Mehrzahl ringförmiger Rippen 113 mit unterschiedlichen Durchmessern enthalten.
An der Probe 5 erzeugte charakteristische Röntgenstrahlen werden von einem Punkt, der mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, auch bei dieser Ausführungsform in alle Richtungen emittiert. Der Röntgendetektor 1 ist so angeordnet, dass ein mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlender Punkt auf der Probe 5 auf einer Linie senkrecht zu einer Zone in dem für Röntgenstrahlen durchlässigen Fenster 11 liegt, in der die Gitterrippe 118 ausgebildet ist. Charakteristische Röntgenstrahlen werden radial zum Mittelpunkt auf einer Line senkrecht zu einer Zone, in der die Gitterrippe 118 ausgebildet ist, erzeugt und treten in den Röntgendetektor 1 ein. Die charakteristischen Röntgenstrahlen treten unter Winkeln, die rechten Winkeln bezüglich einer Zone entsprechen, in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 ein, in der die Gitterrippe 118 ausgebildet ist. Da die charakteristischen Röntgenstrahlen in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 unter steilen Winkeln eintreten, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Gitterrippe 118 die charakteristischen Röntgenstrahlen blockiert, gering. Obwohl charakteristische Röntgenstrahlen in einer Zone in das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 unter flachen Winkeln eintreten, in der die linearen Rippen 112 ausgebildet sind, werden die charakteristischen Röntgenstrahlen mit einer Wahrscheinlichkeit durch diese Zone durchgelassen, die der von senkrecht eintretenden charakteristischen Röntgenstrahlen in Ausführungsform 1 entspricht. Demnach werden auch bei dieser Ausführungsform mehr charakteristische Röntgenstrahlen durch das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 durchgelassen und von den Röntgendetektionselementen 12 erkannt als in dem Fall, in dem ein herkömmliches für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster verwendet wird, und somit wird die Detektionsfähigkeit der charakteristischen Röntgenstrahlen durch den Röntgendetektor 1 verbessert. Außerdem kann der Röntgendetektor 1 im Röntgen-Spektralanalysator in ähnlicher Weise näher an der Probe 5 angeordnet werden als eine herkömmliche Struktur und somit wird die Detektionsfähigkeit der fluoreszierenden Röntgenstrahlen im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur verbessert. Demnach kann der Röntgen-Spektralanalysator von der Probe 5 erzeugte fluoreszierende Röntgenstrahlen effizienter erkennen als eine herkömmliche Struktur.
Es ist zu beachten, dass das für Röntgenstrahlen durchlässige Fenster 11 ohne Gitterrippe 118 ausgeführt sein kann wie in Ausführungsform 1 oder 2. Außerdem kann der Röntgen-Spektralanalysator eine Form haben, bei der keine Elektronenkanone 41 vorgesehen ist, eine Röntgenstrahlenquelle 44 bereitgestellt ist, eine Probe 5 mit einem Röntgenstrahl bestrahlt wird und von der Probe 5 erzeugte fluoreszierende Röntgenstrahlen vom Röntgendetektor 1 erkannt werden.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 5 Formen darstellen, bei denen eine Probe 5 mit einem Elektronenstrahl oder einem Röntgenstrahl bestrahlt wird, ist zu beachten, dass ein Röntgen-Spektralanalysator eine Form haben kann, bei der eine Probe 5 mit einer anderen Strahlung bestrahlt wird. Zum Beispiel kann ein Röntgen-Spektralanalysator zum Bestrahlen einer Probe 5 mit einem Strahl geladener Partikel ausgelegt sein. Obwohl außerdem die Röntgendetektionselemente 12 der Ausführungsformen 1 bis 5 SDD sind, können die Röntgendetektionselemente 12 andere Detektionselemente als SDD sein. Des Weiteren kann ein Röntgendetektor 1 ein anderer Detektor als ein Halbleiterdetektor sein. Obwohl außerdem die Ausführungsformen 1 bis 5 Formen des Energiedispersionstyps zur Erkennung von Röntgenstrahlen getrennt für jede Energie darstellen, kann ein Röntgen-Spektralanalysator eine Form von Wellenlängendispersionstyp zur Erkennung von Röntgenstrahlen getrennt für jede Wellenlänge haben. Ferner können eine Strahlungsdetektor und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt sein, dass sie eine andere Strahlung als Röntgenstrahlen erkennen. Des Weiteren kann eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Form haben, bei der eine Funktion der Bestrahlung einer Probe mit einem Strahl nicht vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Röntgendetektor (Strahlungsdetektor)
11: Für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster
111: Für Röntgenstrahlen durchlässiger Film
112: Lineare Rippe
113: Ringförmige Rippe
117: Parallele Rippe
118: Gitterrippe
12: Röntgendetektionselement
13: Durchgangsöffnung
2: Signalverarbeitungseinheit
3: Steuergerät
5: Probe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7737424 [0003]

Claims

Strahlungsdurchlässiges Fenster (11), aufweisend einen Film (111), der Strahlung durchlässt und eine Mehrzahl Rippen, die auf einer Fläche des Films (111) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Rippen eine Mehrzahl erster Rippen (112) enthält, die radial zur einem Mittelpunkt in einem vorgegebenen einen Punkt ausgebildet sind.
Strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl Rippen mindestens eine zweite Rippe (113) enthält, die so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl erster Rippen (112) schneidet und deren Anzahl kleiner ist als die der Mehrzahl erster Rippen (112).
Strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl Rippen eine dritte Rippe (113) enthält, die so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl erster Rippen (112) schneidet und eine kleinere Höhe über der einen Fläche hat als die Mehrzahl erster Rippen (112).
Strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl Rippen eine Mehrzahl vierter Rippen (117) enthält, die parallel zu jeder von der Mehrzahl von ersten Rippen (112) ausgebildet sind.
Strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine größere Anzahl Rippen in einer Zone auf einer Fläche ausgebildet ist, die weit von dem vorgegebenen einen Punkt entfernt ist, als in einer Zone, die nahe dem vorgegebenen einen Punkt liegt.
Strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die eine Fläche enthält: eine erste Zone in der Nähe des vorgegebenen einen Punktes; und eine zweite Zone in einem größeren Abstand vom vorgegebenen einen Punkt als die erste Zone, eine Gitterrippe (118) in der ersten Zone ausgebildet ist, und die Mehrzahl erster Rippen (112) in der zweiten Zone ausgebildet sind.
Strahlungsdetektor (1), dadurch gekennzeichnet, dass er ein strahlungsdurchlässiges Fenster (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist; und ein Element (12) zum Erkennen von durch das strahlungsdurchlässige Fenster (11) durchgelassener Strahlung aufweist.
Strahlungsdetektionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Bestrahlungseinheit (41, 44) zum Bestrahlen einer Probe (5) mit einem Strahl aufweist; und einen Strahlungsdetektor (1) gemäß Anspruch 7 zum Erkennen der von einem Teil der mit dem Strahl bestrahlten Probe erzeugten Strahlung.
Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Strahlungsdetektor (1) eine Durchgangsöffnung (13) hat, die den Durchgang des Strahls gestattet, und ein Punkt im Mittelpunkt einer Mehrzahl erster Rippen (112), die radial in einem strahlungsdurchlässigen Fenster (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet sind, in der Durchgangsöffnung (13) liegt.