DE112018006397T5

DE112018006397T5 - Silizium-drift-detektionselement, silizium-drift-detektor und strahlungsdetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018006397T5
Application number: DE112018006397.6T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Matsunaga; Junichi Aoyama; Yuji Okubo; Seiji Ikawa
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-08-20
Also published as: WO2019117272A1; US20200355837A1; JP7411057B2; JP2024019254A; CN111373288A; JPWO2019117272A1; JP7197506B2; JP2023036732A

Abstract

Es werden ein Silizium-Drift-Detektionselement, ein Silizium-Drift-Detektor und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung bereitgestellt, bei denen die Effizienz eines Erfassens einer Strahlung und die Empfindlichkeit des Erfassens einer Strahlung mit niedriger Energie verbessert werden.Ein Siliziumdriftdetektor (1) umfasst ein Gehäuse (13, 14) und ein Siliziumdriftdetektionselement (11), das innerhalb des Gehäuses (13, 14) angeordnet ist. Das Gehäuse (13, 14) umfasst eine Öffnung (131), die nicht geschlossen ist. Das Silizium-Drift-Detektionselement (11) umfasst eine der Öffnung (131) zugewandte obere Fläche (111), und auf der oberen Fläche (111) ist ein Lichtabschirmfilm (161) vorgesehen.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Silizium-Drift-Detektionselement, einen Silizium-Drift-Detektor und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung.
[Stand der Technik]
Ein Strahlungsdetektor, der eine Strahlung wie beispielsweise eine Röntgenstrahlung detektiert bzw. erfasst, kann ein Strahlungsdetektionselement unter Verwendung eines Halbleiters umfassen. Das Strahlungsdetektionselement unter Verwendung eines Halbleiters kann beispielsweise ein Silizium-Drift-Detektionselement sein. Der Strahlungsdetektor, der das Silizium-Drift-Detektionselement umfasst, ist ein Silizium-Drift-Detektor (SDD). Im Stand der Technik wird ein solches Strahlungsdetektionselement gekühlt und verwendet, um Rauschen zu verringern. Der Strahlungsdetektor umfasst ein Gehäuse, das Strahlungsdetektionselement und eine Kühleinheit wie beispielsweise ein Peltier-Element. Das Strahlungsdetektionselement und die Kühleinheit sind innerhalb des Gehäuses angeordnet. Um durch Kühlen verursachte Kondensation zu verhindern, befindet sich das Gehäuse in einem luftdichten Zustand und das Innere des Gehäuses ist drucklos oder mit einem Trockengas gefüllt. Zusätzlich ist das Strahlungsdetektionselement von dem Gehäuse so thermisch wie möglich isoliert.
Das Gehäuse ist mit einem Fenster versehen, das eine Fensterplatte bzw. Fensterscheibe aus einem Material umfasst, das eine Strahlung überträgt. Die Strahlung, die durch die Fensterplatte übertragen wird, fällt in das Strahlungsdetektionselement ein, so dass die Strahlung detektiert bzw. erfasst wird. Die Fensterplatte dient dazu, um eine Lichtabschirmung durchzuführen, so dass verhindert wird, dass Licht in das Strahlungsdetektionselement einfällt. Darüber hinaus muss die Fensterplatte eine strukturelle Festigkeit aufweisen, um den luftdichten Zustand aufrechtzuerhalten. Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel des Strahlungsdetektors.
[Dokument des Standes der Technik]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-55839
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen]
Das Strahlungsdetektionselement kann nahe an eine Probe gebracht werden, um die Effizienz eines Erfassens einer von der Probe erzeugten Strahlung zu verbessern. Bei dem Strahlungsdetektor des Standes der Technik müssen das Gehäuse und die Fensterplatte jedoch bestimmte Größen aufweisen, um den luftdichten Zustand des Gehäuses aufrechtzuerhalten, und die Gesamtgröße des Strahlungsdetektors nimmt zu. Aufgrund der Gesamtgröße des Strahlungsdetektors gibt es eine Untergrenze für einen Abstand, innerhalb dessen das Strahlungsdetektionselement nahe an die Probe gebracht werden kann, und eine Verbesserung der Detektionseffizienz ist begrenzt.
Darüber hinaus muss die Fensterplatte eine bestimmte Dicke aufweisen, um den luftdichten Zustand aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Dicke der Fensterplatte ist die Durchlässigkeit, bei der eine energiearme Strahlung durch die Fensterplatte übertragen wird, gering, und es ist schwierig, dass die niederenergetische Strahlung in das Strahlungsdetektionselement einfällt. Aus diesem Grund weist ein solcher Strahlungsdetektor eine geringe Empfindlichkeit zum Erfassen der niederenergetischen Strahlung auf.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung solcher Umstände gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Silizium-Drift-Detektionselement, einen Silizium-Drift-Detektor und eine Strahlungsdetektionsvorrichtung bereitzustellen, bei denen die Effizienz zum Erfassen einer Strahlung und die Empfindlichkeit zum Erfassen einer niederenergetischen Strahlung verbessert sind.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
In einem Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Lichtabschirmfilm auf einer oberen Fläche bzw. Oberseite des Silizium-Drift-Detektionselements vorgesehen, wobei eine Strahlung in die obere Fläche einfällt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Lichtabschirmfilm auf der oberen Fläche des Silizium-Drift-Detektionselements vorgesehen, in das die Strahlung einfällt. Der Lichtabschirmfilm verhindert das Auftreten von Rauschen, das durch Licht verursacht wird, und das Silizium-Drift-Detektionselement kann so betrieben werden.
In dem Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung verringert der Lichtabschirmfilm eine in die obere Fläche einfallende Lichtmenge auf weniger als 0,1%.
In der vorliegenden Erfindung wird das Auftreten von Rauschen wirksam verhindert, da der Lichtabschirmfilm die Lichtmenge auf weniger als 0,1% reduziert.
In dem Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Lichtabschirmfilm ein Metallfilm mit einer Dicke von mehr als 50 nm, aber weniger als 500 nm.
In der vorliegenden Erfindung werden ausreichend genug Lichtabschirmeigenschaften erhalten, da der Metallfilm mit einer Dicke von mehr als 50 nm, aber weniger als 500 nm als Lichtabschirmfilm verwendet wird.
In dem Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Lichtabschirmfilm ein Kohlenstofffilm.
In der vorliegenden Erfindung werden Lichtabschirmeigenschaften erhalten, da der Kohlenstofffilm als Lichtabschirmfilm verwendet wird.
Das Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner auf: Eine Signalausgangselektrode, die in einer der oberen Fläche gegenüberliegenden hinteren bzw. rückseitigen Fläche vorgesehen ist, in die eine durch einen Einfall der Strahlung erzeugte elektrische Ladung fließt und die in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung ein Signal ausgibt; eine erste Elektrode, die in der oberen Fläche vorgesehen ist und an die eine Spannung angelegt wird; und eine Vielzahl von zweiten Elektroden, die in der hinteren Fläche vorgesehen sind, um die Signalausgangselektrode zu umgeben, und in unterschiedlichen Abständen von der Signalausgangselektrode angeordnet sind. Die zweite Elektrode weist eine Form auf, bei der eine Länge der zweiten Elektrode in einer Richtung entlang der hinteren Fläche länger als ihre Länge in der anderen Richtung entlang der hinteren Fläche ist, und die Signalausgangselektrode umfasst eine Vielzahl von Elektroden, die in der einen Richtung angeordnet und miteinander verbunden sind.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Silizium-Drift-Detektionselement die in der hinteren Fläche vorgesehene Signalausgangselektrode, die in der oberen Fläche vorgesehene erste Elektrode und die Vielzahl von zweiten Elektroden, die in der hinteren Fläche vorgesehen sind, um die Signalausgangselektrode zu umgeben. Eine Spannung wird an die zweiten Elektroden angelegt, um einen Potenzialgradienten zu erzeugen, bei dem sich das Potenzial in Richtung der Signalausgangselektrode ändert. Die zweite Elektrode weist eine Form auf, bei der die Länge der zweiten Elektrode in der einen Richtung länger als ihre Länge in der anderen Richtung ist, und die Signalausgangselektrode umfasst eine Vielzahl von Elektroden, die entlang der einen Richtung angeordnet sind. Die Vielzahl von Elektroden ist miteinander verbunden. Eine Vergrößerung der Fläche der Signalausgangselektrode wird unterdrückt, eine Änderung des Abstandes zwischen der Signalausgangselektrode und der zweiten Elektrode ist gering und eine Änderung der Geschwindigkeit, mit der elektrische Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode gesammelt werden, ist gering.
Das Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner auf: Eine Signalausgangselektrode, die in einer der oberen Fläche gegenüberliegenden hinteren Fläche vorgesehen ist, in die eine durch einen Einfall der Strahlung erzeugte elektrische Ladung fließt und die in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung ein Signal ausgibt; eine erste Elektrode, die in der oberen Fläche vorgesehen ist, und an die eine Spannung angelegt wird; und eine Vielzahl von zweiten Elektroden, die in der hinteren Fläche vorgesehen sind, um die Signalausgangselektrode zu umgeben, und in unterschiedlichen Abständen von der Signalausgangselektrode angeordnet sind. Die zweite Elektrode weist eine Form auf, bei der eine Länge der zweiten Elektrode in einer Richtung entlang der hinteren Fläche länger als ihre Länge in der anderen Richtung entlang der hinteren Fläche ist, und die Signalausgangselektrode umfasst einen Leitungsdraht, der in der hinteren Fläche vorgesehen ist, um sich entlang der einen Richtung zu erstrecken.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die zweite Elektrode eine Form auf, bei der die Länge der zweiten Elektrode in der einen Richtung länger als ihre Länge in der anderen Richtung ist, und die Signalausgangselektrode umfasst einen Leitungsdraht, der sich in der einen Richtung erstreckt. Eine Vergrößerung der Fläche der Signalausgangselektrode wird unterdrückt, eine Änderung des Abstands zwischen der den Leitungsdraht umfassenden Signalausgangselektrode und der zweiten Elektrode ist gering und eine Änderung der Geschwindigkeit, mit der elektrische Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode gesammelt werden, ist gering.
Ein Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: Ein Gehäuse; und das Silizium-Drift-Detektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse umfasst eine Öffnung, die nicht geschlossen ist, das Silizium-Drift-Detektionselement umfasst eine der Öffnung zugewandte obere Fläche und ein Lichtabschirmfilm ist auf der oberen Fläche vorgesehen.
In der vorliegenden Erfindung umfasst das Gehäuse des Silizium-Drift-Detektors die Öffnung und ein Lichtabschirmfilm ist an/auf einer oberen Fläche des Silizium-Drift-Detektionselements vorgesehen, in das eine Strahlung einfällt. Der Lichtabschirmfilm verhindert das Auftreten von Rauschen, das durch Licht verursacht wird, und das Silizium-Drift-Detektionselement kann so betrieben werden. Aus diesem Grund muss in der Öffnung kein Fenster mit einer Fensterplatte zur Lichtabschirmung vorgesehen sein, und die Öffnung ist nicht geschlossen. Da der Silizium-Drift-Detektor das Fenster nicht umfasst, fällt selbst eine niederenergetische Strahlung leicht in das Silizium-Drift-Detektionselement ein. Darüber hinaus wird die Größe des Silizium-Drift-Detektors klein.
In dem Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die obere Fläche größer als die Öffnung, das Gehäuse umfasst einen überlappenden Abschnitt, der eine Kante der Öffnung umfasst und einen Teil der oberen Fläche überlappt, und ein Abschnitt in der oberen Fläche, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt überlappt, ist mit dem Lichtabschirmfilm bedeckt.
In der vorliegenden Erfindung überlappt ein Teil des Gehäuses einen Teil der oberen Fläche des Silizium-Drift-Detektionselements und ein Abschnitt in der oberen Fläche, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem Gehäuse überlappt, ist mit dem Lichtabschirmfilm bedeckt. Ein Abschnitt des Silizium-trifft-Detektionselements, in den die Strahlung einfällt, ist gegen Licht abgeschirmt, und das Auftreten von Rauschen aufgrund des Lichts wird verhindert. Der Silizium-Drift-Detektor kann in einer Umgebung verwendet werden, in der sichtbares Licht in den Silizium-trifft-Detektor einfällt.
In dem Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Silizium-Drift-Detektor keine Kühleinheit, die das Silizium-Drift-Detektionselement kühlt, und das Gehäuse ist nicht luftdicht.
In der vorliegenden Erfindung umfasst der Silizium-Drift-Detektor keine Kühleinheit wie beispielsweise ein Peltier-Element, das das Silizium-Drift-Detektionselement kühlt. In den letzten Jahren kann der Siliziumdriftdetektor aufgrund einer Rauschreduzierung in elektrischen Schaltkreisen und dergleichen eine ausreichende Leistung aufweisen, selbst wenn keine Kühlung durchgeführt wird. Da die Kühlung nicht durchgeführt wird, muss das Gehäuse nicht luftdicht sein. Aus diesem Grund ist es möglich, die Größe des Gehäuses zu verringern, und die Größe des Siliziumdriftdetektors wird klein.
In dem Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fensterplatte nicht an einer Position vorgesehen, die der oberen Fläche zugewandt ist.
In der vorliegenden Erfindung ist die Fensterplatte nicht an der Position vorgesehen, die der oberen Fläche des Silizium-Drift-Detektionselements zugewandt ist, in das sie Strahlung einfällt. Da keine Strahlung durch die Fensterplatte übertragen wird, fällt selbst eine energieärmere Strahlung leicht in das Silizium-Drift-Detektionselement ein. Darüber hinaus wird die Größe des Silizium-Drift-Detektors klein.
Der Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Füllstoff auf, mit dem ein Zwischenraum bzw. Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Silizium-Drift-Detektionselement gefüllt ist.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Silizium-Drift-Detektionselement mit dem Füllstoff wie einem Harz gefüllt. Ein mit dem Silizium-trifft-Detektionselement verbundener Bonddraht bzw. Verbindungsdraht ist in den Füllstoff eingebettet, so dass der Bonddraht vor Feuchtigkeit geschützt ist.
Eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: Den Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung; und eine Spektralerzeugungseinheit, die ein Spektrum einer von dem Silizium-Drift-Detektor erfassten Strahlung erzeugt.
Eine Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: Eine Bestrahlungseinheit, die eine Probe mit einer Strahlung bestrahlt; den Silizium-Drift-Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine von der Probe erzeugte Strahlung detektiert bzw. erfasst; eine Spektralerzeugungseinheit, die ein Spektrum der von dem Silizium-Drift-Detektor erfassten Strahlung erzeugt; und eine Anzeigeeinheit, die das von der Spektralerzeugungseinheit erzeugte Spektrum anzeigt.
In der vorliegenden Erfindung kann der Silizium-Drift-Detektor nahe an eine Probe gebracht werden, da die Größe des Silizium-Drift-Detektors klein ist. Da der Silizium-Drift-Detektor nahe an die Probe gebracht wird, wird die Effizienz zum Erfassen bzw. Detektieren einer von der Probe erzeugte Strahlung verbessert. Darüber hinaus fällt selbst eine energieärmere Strahlung leichter in das Silizium-Drift-Detektionselement ein, so dass die Empfindlichkeit zum Erfassen der niederenergetischen Strahlung verbessert wird. Aus diesem Grund erleichtert die Strahlungsdetektionsvorrichtung die Analyse von Lichtelementen.
[Wirkungen der Erfindung]
In der vorliegenden Erfindung wird die Empfindlichkeit zum Erfassen der niederenergetischen Strahlung verbessert, da selbst eine Strahlung mit niedriger Energie leicht in das Silizium-Drift-Detektionselement einfällt. Da der Siliziumdriftdetektor nahe an die Probe gebracht wird, weist die vorliegende Erfindung außerdem gute Wirkungen auf, wie beispielsweise eine Verbesserung der Effizienz der Detektion einer von der Probe erzeugten Strahlung.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung eines Strahlungsdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration bzw. Anordnung einer Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Strahlungsdetektionselement und einen Teil einer Abdeckung gemäß der ersten Ausführung vom darstellt;
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel eines Lichtabschirmfilms darstellt;
5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel des Lichtabschirmfilms darstellt;
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung des Strahlungsdetektors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung eines Strahlungsdetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
8 zeigt eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektionselements gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 zeigt eine schematische Draufsicht, die ein zweites Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung einer Signalausgangselektrode in der dritten Ausführungsform darstellt;
10 zeigt eine schematische Draufsicht eines dritten Beispiels einer Konfiguration bzw. Anordnung der Signalausgangselektrode in der dritten Ausführungsform;
11 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration bzw. Anordnung einer Strahlungsdetektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
12 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration des Inneren eines Strahlungsdetektors gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer Vielzahl der Strahlungsdetektoren gemäß der vierten Ausführungsform darstellt; und
14 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer Bestrahlungseinheit, der Strahlungsdetektoren und einer Probe gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.

[Modus zum Ausführen der Erfindung]
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen, die Ausführungsformen davon veranschaulichen, konkret beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung eines Strahlungsdetektors 1 gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration bzw. Anordnung einer Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Strahlungsdetektionsvorrichtung ist beispielsweise ein Röntgenfluoreszenzspektrometer. Die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 umfasst eine Bestrahlungseinheit 4, die eine Probe 6 mit einer Strahlung wie beispielsweise einem Elektronenstrahl oder einer Röntgenstrahlung bestrahlt, einen Probenhalter bzw. Probentisch 5, auf dem die Probe 6 angeordnet ist, und den Strahlungsdetektor 1. Die Probe 6 wird mit der Strahlung von der Bestrahlungseinheit 4 bestrahlt, so dass eine Strahlung wie beispielsweise eine fluoreszierende Röntgenstrahlung von der Probe 6 erzeugt wird, und der Strahlungsdetektor 1 erfasst bzw. detektiert die von der Probe 6 erzeugte Strahlung. In der Zeichnung wird die Strahlung durch die Pfeile angegeben. Der Strahlungsdetektor 1 gibt ein Signal aus, das proportional zu der Energie der detektierten Strahlung ist. Es wird angemerkt, dass die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eingerichtet sein kann, um die Probe 6 in einem anderen Verfahren als dem Verfahren zum Anordnen der Probe 6 auf dem Probenhalter 5 zu halten.
Der Strahlungsdetektor 1 ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 2, die das Ausgangssignal verarbeitet, und einer Spannungsbeaufschlagungseinheit 34, die eine zur Strahlungserfassung erforderliche Spannung an ein Strahlungsdetektionselement 11 anlegt, das in dem Strahlungsdetektor 1 umfasst ist, verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 2 führt einen Prozess zum Zählen eines Signals mit jedem von dem Strahlungsdetektor 1 ausgegebenen Wert und Erzeugen einer Beziehung zwischen der Energie der Strahlung und einer Zählnummer (Count-Zahl), nämlich einem Spektrum der Strahlung durch. Die Signalverarbeitungseinheit 2 entspricht einer Spektralerzeugungseinheit.
Die Signalverarbeitungseinheit 2 ist mit einer Analyseeinheit 32 verbunden. Die Analyseeinheit 32 ist eingerichtet, um eine Berechnungselement, die eine Berechnung durchführt, und einen Speicher, der Daten speichert, zu umfassen. Die Signalverarbeitungseinheit 2, die Analyseeinheit 32, die Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 und die Bestrahlungseinheit 4 sind mit einer Steuereinheit 31 verbunden. Die Steuereinheit 31 steuert Operationen bzw. Abläufe der Signalverarbeitungseinheit 2, der Analyseeinheit 32, der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 und der Bestrahlungseinheit 4. Die Signalverarbeitungseinheit 2 gibt Daten, die das erzeugte Spektrum angeben, an die Analyseeinheit 32 aus. Die Analyseeinheit 32 empfängt die Daten von der Signalverarbeitungseinheit 2, um eine qualitative Analyse oder eine quantitative Analyse von in der Probe 6 enthaltenen Elementen auf der Grundlage des Spektrums durchzuführen, das die Eingabedaten angibt. Eine Anzeigeeinheit 33 wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige ist mit der Analyseeinheit 32 verbunden. Die Anzeigeeinheit 33 zeigt ein durch die Analyseeinheit 32 erlangtes Analyseergebnis an. Darüber hinaus zeigt die Anzeigeeinheit 33 das von der Signalverarbeitungseinheit 2 erzeugte Spektrum an. Die Steuereinheit 31 kann eingerichtet sein, um eine Operation eines Benutzers zu empfangen, um jeden Teil der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der empfangenen Operation zu steuern. Zusätzlich können die Steuereinheit 31 und die Analyseeinheit 32 als derselbe Computer eingerichtet sein.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Strahlungsdetektor 1 einen Bodenplattenabschnitt 14 mit einer Plattenform. Eine Abdeckung 13 mit einer Kappenform bedeckt eine Flächenseite des Bodenplattenabschnitts 14. Die Abdeckung 13 weist eine Form auf, bei der ein Kegelstumpf mit einem Ende eines Zylinders verbunden ist und das andere Ende des Zylinders mit dem Bodenplattenabschnitt 14 verbunden bzw. vereinigt ist. Eine Öffnung 131 ist mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt an einer Spitze bzw. einem Endstück der Abdeckung 13 gebildet. Ein Fenster mit einer Fensterplatte ist nicht in der Öffnung 131 vorgesehen und die Öffnung 131 ist nicht geschlossen. Die Abdeckung 13 und der Bodenplattenabschnitt 14 bilden ein Gehäuse des Strahlungsdetektors 1. Das Innere der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts ist nicht luftdicht. Hierbei ist ein luftdichter Zustand ein Zustand, in dem kein Gasaustausch zwischen der Innenseite und der Außenseite der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14 erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt in dieser Ausführungsform ein Austausch von Gas zwischen der Innenseite und Außenseite der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14. Der Zugang von Gas zwischen der Innenseite und Außenseite der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14 durch die Öffnung 131 oder einen anderen Teil als die Öffnung 131 ist zulässig.
Das Strahlungsdetektionselement 11 und ein Substrat 12 sind innerhalb der Abdeckung 13 angeordnet. Das Substrat 12 umfasst eine der Öffnung 131 zugewandte Fläche und das Strahlungsdetektionselement 11 ist an/auf der Fläche angeordnet. Zwischen dem Substrat 12 und dem Strahlungsdetektionselement 11 kann sich ein dazwischen angeordnetes Objekt befinden. Es ist wünschenswert, dass das Substrat 12 aus einem Material besteht, das bei Bestrahlung mit Strahlung so wenig Strahlung wie möglich erzeugt. Das Material des Substrats 12 ist beispielsweise Keramik. Der Strahlungsdetektionselement 11 ist ein Silizium-Drift-Detektionselement und der Strahlungsdetektor 1 ist ein Silizium-Drift-Detektor. Das Strahlungsdetektionselement 11 weist beispielsweise eine Plattenform auf. Das Strahlungsdetektionselement 11 ist an einer der Öffnung 131 zugewandten Position angeordnet. In den letzten Jahren kann der Strahlungsdetektor aufgrund einer Rauschreduzierung in Stromkreisen und dergleichen eine ausreichende Leistung aufweisen, selbst wenn keine Kühlung durchgeführt wird. Aus diesem Grund kann das Strahlungsdetektionselement 11 betrieben werden, ohne dass es gekühlt wird. Mit anderen Worten ist das Strahlungsdetektionselement 11 bei Raumtemperatur betreibbar. Der Strahlungsdetektor 1 umfasst keine Kühleinheit wie beispielsweise ein Peltier-Element, das das Strahlungsdetektionselement 11 kühlt.
Auf dem Substrat 12 ist eine Verdrahtung vorgesehen. Die Verdrahtung auf dem Substrat 12 und das Strahlungsdetektionselement 11 sind über einen Verbindungsdraht bzw. Bonddraht 153 elektrisch miteinander verbunden. Eine Aussparung, die von einer Innenfläche der Abdeckung 13 ausgespart ist, ist in der Abdeckung 13 gebildet, um zu ermöglichen, dass der Verbindungsdraht 153 darin hindurchtreten kann. Da die Aussparung vorgesehen ist, durch die der Verbindungsdraht 153 hindurchtreten kann, wird eine Vergrößerung der Gesamtgröße des Strahlungsdetektors 1 verhindert. Die Verdrahtung auf dem Substrat 12 und das Strahlungsdetektionselement 11 können, wie später beschrieben wird, mit einem anderen Verfahren als dem Verfahren, bei dem der Verbindungsdraht 153 mit dem Strahlungsdetektionselement 11 verbunden ist, miteinander verbunden sein. Ein Verstärker 151 und verschiedene Komponenten 152, die für den Betrieb des Strahlungsdetektors 1 erforderlich sind, sind an/auf einer Fläche des Substrats 12 vorgesehen, die der Fläche gegenüberliegt, die der Öffnung 131 zugewandt ist. Die Komponenten 152 umfassen zum Beispiel eine Schutzkomponente für elektrostatische Entladung (ESD - electro-static discharge). Die ESD-Schutzkomponente ist beispielsweise ein Kondensator, eine Diode oder ein Varistor. Der Strahlungsdetektor 1 wird von außen leichter beeinflusst als die Konfiguration, in der die Öffnung geschlossen ist. Da der Strahlungsdetektor 1 die ESD-Schutzkomponente umfasst, kann der ESD-Schutz verbessert werden, um einen durch ESD verursachten nachteiligen Einfluss einzudämmen.
In dem Substrat 12 ist ein Durchgangsloch vorgesehen. Der Verstärker 151 ist mit dem Strahlungsdetektionselement 11 über einen Verbindungsdraht 154 verbunden, der derart angeordnet ist, um durch das Durchgangsloch zu verlaufen. Der Verstärker 151 und die Komponenten 152 sind elektrisch mit der Verdrahtung auf dem Substrat 12 verbunden. Es wird angemerkt, dass die Form des in 1 dargestellten Substrats 12 ein Beispiel darstellt. Das Substrat 12 muss das Durchgangsloch nicht unbedingt umfassen und der Verstärker 151 kann mit dem Strahlungsdetektionselement 11 mit einem anderen Verfahren als dem Verfahren, in dem der durch das Durchgangsloch verlaufende Verbindungsdraht 154 verwendet wird, verbunden werden.
Darüber hinaus umfasst der Strahlungsdetektor 1 eine Vielzahl von Anschlussstiften 17. Die Anschlussstifte 17 verlaufen durch den Bodenplattenabschnitts 14. Die Verdrahtung auf dem Substrat 12 und die Anschlussstifte 17 sind elektrisch miteinander verbunden. Unter Verwendung der Anschlussstifte 17 wird eine Spannung an das Strahlungsdetektionselement 11 angelegt und ein Signal wird in das Strahlungsdetektionselement 11 eingegeben und von diesem ausgegeben.
Der Verstärker 151 ist z.B. ein Vorverstärker. Das Strahlungsdetektionselement 11 gibt ein Signal aus, das proportional zu der Energie der detektierten Strahlung ist, und das Ausgangssignal wird in den Verstärker 151 durch den Verbindungsdraht 154 eingegeben. Der Verstärker 151 führt die Umwandlung und Verstärkung des Signals durch. Das Signal nach der Umwandlung und Verstärkung wird von dem Verstärker 151 ausgegeben und wird außerhalb des Strahlungsdetektors 1 durch die Anschlussstifte 17 ausgegeben. Auf diese Weise gibt der Strahlungsdetektor 1 das Signal aus, das proportional zu der Energie der Strahlung ist, die durch das Strahlungsdetektionselement 11 erfasst wird. Das Ausgangssignal wird an die Signalverarbeitungseinheit 2 ausgegeben. Es wird angemerkt, dass der Verstärker 151 auch eine andere Funktion als die Funktion des Vorverstärkers aufweisen kann. Darüber hinaus kann der Verstärker 151 außerhalb des Strahlungsdetektors 1 angeordnet sein.
Die Signalverarbeitungseinheit 2 kann eine Funktion zum Korrigieren eines Temperatureinflusses auf das Signal von dem Verstärker 151 aufweisen. Die Intensität des von dem Strahlungsdetektionselement 11 ausgegebenen Signals wird durch Temperatur beeinflusst. In dem Strahlungserfassungselement 11 tritt ein Leckstrom auf, der nicht von der Strahlung herrührt, und das Signal von dem Verstärker 151 enthält ein Signal, das dem Leckstrom entspricht. Der Leckstrom wird durch Temperatur beeinflusst. Die Signalverarbeitungseinheit 2 kann den Grad eines Einflusses der Temperatur auf das Signal auf der Grundlage des dem Leckstrom entsprechenden Signals bestimmen und kann einen Prozess zum Korrigieren des Einflusses der Temperatur auf das Signal von dem Verstärker 151 gemäß dem bestimmten Grad durchführen. Darüber hinaus kann der Strahlungsdetektor 1 eine Temperaturmesseinheit wie beispielsweise einen Thermistor umfassen, der eine Temperatur innerhalb des Strahlungsdetektors 1 misst. Die Signalverarbeitungseinheit 2 kann den Prozess zum Korrigieren eines Temperatureinflusses auf das Signal von dem Verstärker 151 gemäß einem Ergebnis der Messung der Temperatur durch die Temperaturmesseinheit durchführen. Zusätzlich kann die Analyseeinheit 32 den Prozess zum Korrigieren eines Temperatureinflusses auf das Signal durchführen.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die das Strahlungsdetektionselement 11 und einen Teil der Abdeckung 13 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Das Strahlungsdetektionselement 11 umfasst eine der Öffnung 131 zugewandte obere Fläche 111. Das Strahlungsdetektionselement 11 umfasst einen Lichtabschirmfilm 161, der einen Teil der oberen Fläche 111 abdeckt. Die obere Fläche 111 ist größer als die Öffnung 131. Ein Abschnitt der Abdeckung 13 überlappt einen Teil der oberen Fläche 111, wenn er in einer Richtung orthogonal zu der oberen Fläche 111 von einem Blickwinkel betrachtet wird, der der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 zugewandt ist. Der Abschnitt der Abdeckung 13, der den Teil der oberen Fläche 111 überlappt, wird als ein überlappender Abschnitt 132 bezeichnet. Der überlappende Abschnitt 132 umfasst eine Kante der Öffnung 131. Der überlappende Abschnitt 132 ist mit der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 mit einem dort dazwischen angeordneten Verbindungselement 162 verbunden.
Das Strahlungsdetektionselement 11 umfasst einen Halbleiterabschnitt 112 mit einer Plattenform. Die Komponente des Halbleiterabschnitts 112 ist beispielsweise Silizium vom n-Typ. Eine erste Elektrode 113 ist in der oberen Fläche 111 vorgesehen. Die erste Elektrode 113 ist in einem Bereich vorgesehen, der einen zentralen Abschnitt der oberen Fläche 111 umfasst. Die erste Elektrode 113 ist bis in die Nähe einer Umfangskante der oberen Fläche 111 vorgesehen und nimmt den größten Teil der oberen Fläche 111 ein. Die erste Elektrode 113 ist mit der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 verbunden. Gemultiplexte zweite Elektroden 114 mit einer Schleifenform sind in einer hinteren bzw. rückseitigen Fläche des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen, die der oberen Fläche 111 gegenüberliegt. Eine Signalausgangselektrode 115, die eine Elektrode darstellt, die ein Signal ausgibt, wenn eine Strahlung erfasst bzw. detektiert wird, ist an einer Position vorgesehen, die durch die gemultiplexten zweiten Elektroden 114 umgeben ist. Die Signalausgangselektrode 115 ist mit dem Verstärker 151 verbunden. Unter den gemultiplexten zweiten Elektroden 114 sind die zweite Elektrode 114, die der Signalausgangselektrode 115 am nächsten liegt, und die zweite Elektrode 114 die von der Signalausgangselektrode am weitesten entfernt ist, mit der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 verbunden.
Die Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 legt eine Spannung an die gemultiplexten zweiten Elektroden 114 an, so dass das Potenzial der zweiten Elektrode 114, die der Signalausgangselektrode 115 am nächsten liegt, am höchsten ist, und das Potenzial der zweiten Elektrode 114, die am weitesten von der Signalausgangselektrode 115 entfernt liegt, am niedrigsten ist. Darüber hinaus ist das Strahlungsdetektionselement 11 eingerichtet, um einen vorgegebenen elektrischen Widerstand zwischen den nebeneinander liegenden zweiten Elektroden 114 zu erzeugen. Da beispielsweise die chemische Zusammensetzung eines Abschnitts des Halbleiterabschnitts 112, der zwischen den nebeneinander liegenden zweiten Elektroden 114 angeordnet ist, eingestellt bzw. angepasst wird, wird ein elektrischer Widerstandskanal gebildet, der mit den beiden Elektroden 114 verbunden ist. Mit anderen Worten sind die gemultiplexten zweiten Elektroden 114 in einem Daisy-Chain-Muster über elektrische Widerstände miteinander verbunden. Wenn eine Spannung von der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 an die gemultiplexten zweiten Elektroden 114 angelegt wird, weisen die zweiten Elektroden 114 Potenziale auf, die sequenziell und monoton von der zweiten Elektrode 114, die weit von der Signalausgangselektrode 115 liegt, zu der zweiten Elektrode 114, die nahe an der Signalausgangselektrode 115 liegt, ansteigen. Es wird angemerkt, dass eine Vielzahl der zweiten Elektroden 114 ein Paar der nebeneinanderliegenden zweiten Elektroden 114 umfassen können, die das gleiche Potenzial aufweisen.
Aufgrund der Potenziale der Vielzahl von zweiten Elektroden 114 wird ein elektrisches Feld, bei dem das Potential umso höher ist, je näher an der Signalausgangselektrode befindlich, und bei dem das Potential umso niedriger ist, je weiter von der Signalausgangselektrode befindlich, schrittweise innerhalb des Halbleiterabschnitts erzeugt. Weiterhin legt die Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 eine Spannung an die erste Elektrode 113 an, so dass das Potenzial der ersten Elektrode 113 niedriger als das der zweiten Elektrode 114 mit dem höchsten Potenzial ist. Auf diese Weise wird eine Spannung an den Halbleiterabschnitt 112 zwischen der ersten Elektrode 113 und den zweiten Elektroden 114 angelegt, und somit wird ein elektrisches Feld, bei dem das Potential umso höher ist, je näher an der Signalausgangselektrode 115 befindlich, innerhalb des Halbleiterabschnitts 112 erzeugt.
Der Strahlungsdetektor0 1 ist derart angeordnet, dass die Öffnung 131 einer Auflage- bzw. Platzierungsfläche des Probenhalters 5 zugewandt ist. Mit anderen Worten ist die obere Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 in einem Zustand, in dem die Probe 6 auf dem Probenhalter 5 angeordnet ist, der Probe 6 zugewandt. Eine Strahlung von der Probe 6 wird durch die erste Elektrode 113 übertragen und fällt in den Halbleiterabschnitt 112 von der oberen Fläche 111 ein. Die Strahlung wird durch den Halbleiterabschnitt 112 absorbiert und eine elektrische Ladungsmenge wird gemäß der Energie der absorbierten Strahlung erzeugt. Die erzeugten elektrischen Ladungen sind Elektronen und positive Löcher. Die erzeugten elektrischen Ladungen bewegen sich aufgrund des elektrischen Feldes innerhalb des Halbleiterabschnitts 112 und eine Art von elektrischen Ladungen fließt in die Signalausgangselektrode 115. Wenn die Signalausgangselektrode 115 vom n-Typ ist, bewegen sich in dieser Ausführungsform durch den Einfall der Strahlung erzeugte Elektronen, um in die Signalausgangselektrode 115 zu fließen. Die elektrischen Ladungen, die in die Signalausgangselektrode 115 geflossen sind, werden als ein Stromsignal ausgegeben, und das Stromsignal wird in den Verstärker 151 eingegeben.
Wie in 3 dargestellt, ist die erste Elektrode 113 nicht in einem Umfangskantenabschnitt der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen. In dem Halbleiterabschnitt 112 ist ein Abschnitt, der in der Lage ist, die einfallende Strahlung zu erfassen bzw. zu detektieren, ein Abschnitt, in dem ein elektrisches Feld erzeugt wird, um zu bewirken, dass elektrische Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 fließen, wenn eine Spannung an die erste Elektrode und die zweite Elektrode 114 angelegt wird. In der oberen Fläche 111 wird ein Bereich auf einer oberen Fläche des Abschnitts des Halbleiterabschnitts 112, der in der Lage ist, die Strahlung zu detektieren, als ein empfindlicher bzw. sensitiver Bereich 116 bezeichnet. Eine in den empfindlichen Bereich 116 einfallende Strahlung kann durch das Strahlungsdetektionselement 11 detektiert werden. In einem Abschnitt des Halbleiterabschnitts 112, dessen obere Fläche ein anderer Bereich als der empfindliche Bereich 116 ist, wird ein elektrisches Feld, um zu bewirken, dass elektrische Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 fließen, nicht erzeugt, oder die Intensität eines elektrischen Feldes, um zu bewirken, dass elektrische Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 fließen, ist schwach, und daher ist die einfallende Strahlung schwer zu erfassen. Der empfindliche Bereich 116 ist beispielsweise ein Bereich, der den zentralen Abschnitt der oberen Fläche 111 umfasst, und die Kante der oberen Fläche 111 ist in dem empfindlichen Bereich 116 nicht umfasst.
Der überlappende Abschnitt 132 der Abdeckung 13 überlappt einen Bereich, der die Kante der oberen Fläche 111 umfasst. Der Abschnitt in der oberen Fläche 111, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt 132 überlappt, ist nicht mit dem überlappenden Abschnitt 132 überlappt und ist in dem empfindlichen Bereich 116 umfasst. Beispielsweise überlappt der überlappende Abschnitt 132 den anderen Bereich als den empfindlichen Bereich 116 und einen Teil des empfindlichen Bereichs 116. Für ein anderes Beispiel überlappt der überlappende Abschnitt 132 den Bereich, der nicht der empfindliche Bereich 116 ist, und der empfindliche Bereich 116 ist der Öffnung 131 zugewandt. Der überlappende Abschnitt 132 besteht aus einem Material, das Lichtabschirmeigenschaften aufweist und eine Strahlung abschirmt. Der überlappende Abschnitt 132 besteht beispielsweise aus einem metallhaltigen Material. Insbesondere besteht der überlappende Abschnitt 132 aus einem Metall oder einem Harz, das mit einem Metall mit einer größeren Ordnungszahl als Zink wie beispielsweise Barium gemischt ist. Da der überlappende Abschnitt 132 aus einem metallhaltigen Material besteht, wird die Strahlung wirksam abgeschirmt. Der überlappende Abschnitt 132 schirmt einen Teil der in den Strahlungsdetektor 1 einfallenden Strahlung ab und eine Strahlung, die nicht durch den überlappenden Abschnitt 132 abgeschirmt wird, um durch die Öffnung 131 zu gelangen, fällt in den empfindlichen Bereich 116 ein und wird durch das Strahlungsdetektionselement 11 erfasst.
Infolgedessen dient der überlappende Abschnitt 132 als ein Kollimator, der einen Strahlungseinfallsbereich begrenzt. Aus diesem Grund benötigt der Strahlungsdetektor 1 den Kollimator nicht ohne eine Verschlechterung der Strahlungserfassungsleistung im Vergleich zu dem im Stand der Technik. Mit anderen Worten umfasst der Strahlungsdetektor 1 den Kollimator nicht. Da der Kollimator nicht innerhalb der Abdeckung 13 angeordnet ist, ist die Grüße der Abdeckung 13 kleiner als die einer Abdeckung eines Strahlungsdetektors mit dem Kollimator im Stand der Technik und die Größe des Strahlungsdetektors 1 ist kleiner als die des Strahlungsdetektors.
Das Verbindungselement 162 weist Lichtabschirmeigenschaften auf. Da das Verbindungselement 162 Lichtabschirmeigenschaften aufweist, wird verhindert, dass Licht in die Abdeckung 13 und dann in das Strahlungsdetektionselement 11 einfällt, und das Auftreten von Rauschen aufgrund von Licht wird verhindert. In einem Fall, in dem der Lichtabschirmfilm 161 einen Zwischenraum zwischen der Abdeckung 13 und dem Strahlungsdetektionselement 11 füllt, kann der Lichtabschirmfilm 161 den Zwischenraum zwischen der Abdeckung 13 und dem Strahlungsdetektionselement 11 vor Licht schützen. Wenn jedoch das Verbindungselement 162 dicker als der Lichtabschirmfilm 161 ist, kann der Lichtabschirmfilm 161 den Zwischenraum zwischen der Abdeckung 13 und dem Strahlungsdetektionselement 11 nicht füllen, und somit muss das Verbindungselement 162 Lichtabschirmeigenschaften aufweisen. In vielen Fällen ist es wünschenswert, dass das Verbindungselement 162 Lichtabschirmeigenschaften aufweist, da das Verbindungselement 162 dicker als der Lichtabschirmfilm 161 ist. Es ist wünschenswert, dass das Verbindungselement 162 die Lichtmenge auf weniger als 0,1 % reduziert. Wenn die Lichtmenge auf weniger als 0,1 % reduziert ist, wird das Auftreten von Rauschen wirksam verhindert. Licht kann auf Null reduziert werden.
Wenn der überlappende Abschnitt 132 eine Leitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise wenn der überlappende Abschnitt 132 aus einem metallhaltigen Material besteht, weist das Verbindungselement 162 Isolationseigenschaften auf. Da das Verbindungselement 162 Isolationseigenschaften aufweist, wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem überlappenden Abschnitt 132 und dem Strahlungsdetektionselement 11 verhindert, und es wird verhindert, dass eine Spannung an die Abdeckung 13 angelegt wird. Demzufolge wird verhindert, dass eine an das Strahlungsdetektionselement 11 angelegte Spannung instabil wird, und es wird eine Verschlechterung der Leistung des Strahlungsdetektors verhindert. Es ist wünschenswert, dass das Verbindungselement 162 über die Gesamtheit des Umfangskantenabschnitts der oberen Fläche 111 vorgesehen ist. Wenn das Verbindungselement 162 über die Gesamtheit des Umfangskantenabschnitts der oberen Fläche 111 vorgesehen ist, darf kein Licht in die Abdeckung 13 eintreten. Wenn der Strahlungsdetektor 1 zusammengebaut ist, kann darüber hinaus die Positionierung des Strahlungsdetektionselements 11 in Bezug auf die Abdeckung 13 leicht durchgeführt werden. Es wird angemerkt, dass eine andere Komponente wie beispielsweise ein Schutzfilm zwischen die obere Fläche 111 der Strahlungsdetektionselements 11 und das Verbindungselement 162 angeordnet bzw. eingesetzt sein kann.
Das Verbindungselement 162 weist möglicherweise keine Isolationseigenschaften auf. Wenn der überlappende Abschnitt 132 keine Leitfähigkeit aufweist, weist das Verbindungselement 162 möglicherweise keine Isolationseigenschaften auf. Wenn das Verbindungselement 162 keine Isolationseigenschaften aufweist und der überlappende Abschnitt 132 eine Leitfähigkeit aufweist, kann der Strahlungsdetektor 1 darüber hinaus derart eingerichtet sein, dass das Strahlungsdetektionselement 11 und die Verdrahtung auf dem Substrat 12 über den überlappenden Abschnitt 132 miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind das Strahlungsdetektionselement 11 und der überlappende Abschnitt 132 elektrisch miteinander verbunden und der überlappende Abschnitt 132 und die Verdrahtung auf dem Substrat 12 sind über einen Verbindungsdraht miteinander verbunden. Auf diese Weise werden das Strahlungsdetektionselement 11 und die Verdrahtung auf dem Substrat 12 in einem anderen Verfahren als dem Verfahren miteinander verbunden, bei dem der Verbindungsdraht 153 mit dem Strahlungsdetektionselement 11 verbunden ist. Eine Spannung wird an den überlappenden Abschnitt 132 durch die Verdrahtung auf dem Substrat 12 angelegt und die Spannung wird an das Strahlungsdetektionselement 11 durch den überlappenden Abschnitt 132 angelegt. In diesem Fall muss der überlappende Abschnitt 132 von dem Bodenplattenabschnitts 14, den Anschlussstiften und 17 und dem Substrat 12 isoliert sein.
In der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 ist der Abschnitt, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt 132 überlappt, mit dem Lichtabschirmfilm 161 bedeckt. Eine Position, die dem Lichtabschirmfilm 161 auf der oberen Fläche 111 zugewandt ist, ist durch die Öffnung 131 offen. Der Strahlungsdetektor 1 wird in einem Zustand verwendet, in dem sich der Lichtabschirmfilm 161 im Vakuum befindet, oder auch in einem Zustand, in dem der Lichtabschirmfilm 161 Umgebungsluft ausgesetzt ist. Aufgrund des Lichtabschirmfilms 161 wird verhindert, dass Licht in die obere Fläche 111 einfällt, und es wird verhindert, dass Rauschen aufgrund von Licht in dem Strahlungsdetektionselement 11 auftritt. Insbesondere verhindert der Lichtabschirmfilm 161, dass Licht in einem Abschnitt des Strahlungsdetektionselements 11, in dem eine Strahlung einfällt, Rauschen verursacht. Es ist wünschenswert, dass der Lichtabschirmfilm 161 die Menge an Licht auf weniger als 0,1 % reduziert. Wenn die in die obere Fläche 111 einfallende Lichtmenge auf weniger als 0,1 % verringert wird, wird in dem Strahlungsdetektionselement 11 auftretendes Rauschen in ausreichender Weise reduziert. Da der Lichtabschirmfilm 161 das in das Strahlungsdetektionselement 11 einfallende Licht abschirmt, kann der Strahlungsdetektor 1 in einer Umgebung verwendet werden, in der sichtbares Licht in den Strahlungsdetektor 1 einfällt.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel eines Lichtabschirmfilms 161 darstellt. Der Lichtabschirmfilm 161, der ein Metallfilm ist, ist auf/an der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen. Der Lichtabschirmfilm 161, der ein Metallfilm ist, weist Lichtabschirmeigenschaften auf. Die Komponente des Lichtabschirmfilms 161, der ein Metallfilm ist, ist beispielsweise Aluminium (Al), Gold (Au), eine Lithiumlegierung, Beryllium oder Magnesium. Wenn der Lichtabschirmfilm 161 aus Al besteht, ist es wünschenswert, dass die Dicke des Lichtabschirmfilms 161 50 nm überschreitet, aber weniger als 500 nm beträgt. Wenn die Dicke des Lichtabschirmfilms 161 aus Al 50 nm überschreitet, werden zum Reduzieren von Rauschen in dem Strahlungsdetektionselement 11 erforderliche Lichtabschirmeigenschaften erhalten. Wenn die Dicke des Lichtabschirmfilms 161 500 nm oder mehr beträgt, nimmt die Empfindlichkeit für eine niederenergetische Röntgenstrahlung ab. Bevorzugter beträgt die Dicke des Lichtabschirmfilms 161 aus AL 100 nm bis 350 nm. Ein Oxidfilm kann zwischen dem Lichtabschirmfilm 161 und der ersten Elektrode 113 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann ein Schutzfilm, der den Lichtabschirmfilm 161 schützt, auf einer oberen Fläche des Lichtabschirmfilms 161 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Komponente des Schutzfilms ein Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Siliziumdioxid (SiO₂) sein.
5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel des Lichtabschirmfilms 161 darstellt. Ein Metallfilm 163 ist auf/an der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen und der Lichtabschirmfilm 161, der ein Kohlenstofffilm ist, ist an/auf dem Metallfilm 163 vorgesehen. Die Komponente des Metallfilms 163 ist beispielsweise Al oder Au. Die Komponente des Lichtabschirmfilms 161, der eine Kohlenstofffilm ist, ist beispielsweise Graphenkohlenstoff. Selbst wenn der Lichtabschirmfilm 161 ein Kohlenstofffilm ist, wird eine Lichtabschirmung wirksam durchgeführt. Der Kohlenstofffilm weist eine gute gemischte Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Es ist für sichtbares Licht schwierig, durch den Kohlenstofffilm zu gelangen, wohingegen die Röntgenstrahlung leicht durch den Kohlenstofffilm übertragen wird. Darüber hinaus ist es schwieriger, eine charakteristische Röntgenstrahlung in dem Kohlenstofffilm zu erzeugen, wenn der Kohlenstofffilm mit einer Strahlung als in dem Metallfilm bestrahlt wird. Aus diesem Grund ist es schwierig, dass ein sogenannter Systempeak auftritt, wenn die Strahlung erfasst bzw. detektiert wird, und die Genauigkeit eines Erfassens der Strahlung wird weiter verbessert. Ein Schutzfilm, der den Lichtabschirmfilm 161 schützt, kann an/auf der oberen Fläche des Lichtabschirmfilms vorgesehen sein, der den Metallfilm 163 überlappt. Beispielsweise besteht die Komponente des Schutzfilms aus Al₂O₃ oder SiO₂. Darüber hinaus umfasst der Strahlungsdetektor 1 möglicherweise den Metallfilm 163 nicht und der Lichtabschirmfilm 161, der ein Kohlenstofffilm ist, kann direkt auf der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen sein. Außerdem kann ein Oxidfilm zwischen der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements und dem Metallfilm 163 oder dem Lichtabschirmfilm 161, ein Kohlenstofffilm ist, vorgesehen sein.
Der Lichtabschirmfilm 161 darf nicht in einem Teil des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen sein. 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein anderes Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung des Strahlungsdetektors 1 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Der Abschnitt in der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt 132 überlappt, eine Endfläche des überlappenden Abschnitt 132 und ein Teil des überlappenden Abschnitts 132 sind mit dem Lichtabschirmfilm 161 bedeckt. Die Konfiguration bzw. Anordnung des Strahlungsdetektors 1 mit Ausnahme des Lichtabschirmfilms 161 ist dieselbe wie die in dem in 1 dargestellten Beispiel. Der Lichtabschirmfilm 161 wird beispielsweise in einem letzten Schritt gebildet, wenn der Strahlungsdetektor zusammengebaut wird, so dass das in 6 dargestellte Beispiel ausgeführt ist. In diesem Beispiel ist der Lichtabschirmfilm 161 ein Konfigurationsabschnitt des Strahlungsdetektors 1, der von dem Strahlungsdetektionselement 11 getrennt ist. Auch in diesem Beispiel ist die Position, die dem Lichtabschirmfilm 161 auf der oberen Fläche 111 zugewandt ist, offen.
In der ersten Ausführungsform, da der Abschnitt in der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt der Abdeckung 13 überlappt, mit dem Lichtabschirmfilm 161 bedeckt ist, kann das Strahlungsdetektionselement 11 einen Betrieb zum Erfassen bzw. Detektieren einer Strahlung durchführen, während das Auftreten von Rauschen aufgrund von Licht verhindert wird. Aus diesem Grund muss kein Fenster mit einer Fensterplatte zur Lichtabschirmung in der Öffnung 131 vorgesehen sein. Da der Strahlungsdetektor 1 die Kühleinheit nicht umfasst und das Innere der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14 nicht luftdicht ist, muss kein Fenster mit einer Fensterplatte für eine Luftdichtheit in der Öffnung 131 vorgesehen sein. Demzufolge umfasst der Strahlungsdetektor 1 nicht das Fenster mit der Fensterplatte und die Öffnung 131 ist nicht geschlossen. Hierbei impliziert der Ausdruck „die Öffnung 131 ist nicht geschlossen“, dass die Position, die dem Lichtschutzfilm 161 zugewandt ist, der auf der oberen Fläche 111 des Strahlungsdetektionselements 11 vorgesehen ist, offen ist. Zum Beispiel ist auch in dem in 6 dargestellten Beispiel die Öffnung 131 nicht geschlossen. Da der Strahlungsdetektor 1 das Fenster mit der Fensterplatte nicht umfasst, wird keine Strahlung durch die Fensterplatte übertragen, und selbst eine niederenergetische Strahlung fällt leichter in das Strahlungsdetektionselement 11 ein. Aus diesem Grund wird in dem Strahlungsdetektor 1 eine Empfindlichkeit eines Erfassens der niederenergetischen Strahlung verbessert. Die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 erleichtert die Analyse von Lichtelementen, die eine niederenergetische Strahlung ausstrahlen.
Darüber hinaus ist in der ersten Ausführungsform die Größe des Strahlungsdetektors 1 kleiner als die im Stand der Technik, da der Strahlungsdetektor nicht das Fenster mit der Fensterplatte umfasst. Außerdem ist die Größe des Strahlungsdetektors 1 kleiner als die im Stand der Technik, da der Strahlungsdetektor 1 keinen Kollimator umfasst. Außerdem ist die Größe der Abdeckung 13 kleiner und die Größe des Strahlungsdetektors 1 ist kleiner als jene im Stand der Technik, da die Kühleinheit nicht innerhalb der Abdeckung 13 angeordnet ist. Des Weiteren erfordern die Abdeckung 13 und der Bodenplattenabschnitt 14 keine Festigkeiten und Größen, um einen luftdichten Zustand aufrechtzuerhalten, da das Innere der Abdeckung und des Bodenplattenabschnitts 14 nicht luftdicht ist. Ein Abschnitt der Abdeckung 13 mit Ausnahme des überlappenden Abschnitts 132 kann aus einem Harz bestehen. Aus diesem Grund ist es möglich, die Größen der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14 zu verringern, und die Größe des Strahlungsdetektors ist klein. Da die Größe des Strahlungsdetektors 1 kleiner als die im Stand der Technik ist, ist es in der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 möglich, den Strahlungsdetektor 1 näher an den Probenhalter 5 als im Stand der Technik anzuordnen. Mit anderen Worten ist es möglich, das Strahlungsdetektionselement 11 näher an die Probe 6 als im Stand der Technik zu bringen. Da der Strahlungsdetektionselement 11 nahe an die Probe 6 gebracht wird, wird die Effizienz eines Erfassens der von der Probe 6 erzeugten Strahlung verbessert. Demzufolge wird in der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 die Effizienz eines Erfassens der von der Probe 6 erzeugten Strahlung verbessert.
7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung eines Strahlungsdetektors 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Ein Zwischenraum zwischen dem Strahlungsdetektionselement 11 und dem Substrat 12 und der Innenfläche der Abdeckung 13 wird mit einem Füllstoff 181 gefüllt. Darüber hinaus wird ein Zwischenraum zwischen dem Strahlungsdetektionselement 11 und dem Substrat 12 und einer Innenfläche des Bodenplattenabschnitts 14 mit einem Füllstoff 181 gefüllt. Die Füllstoffe 181 und 182 weisen Isolationseigenschaften auf. Es ist wünschenswert, dass die Füllstoffe 181 und 182 Lichtabschirmeigenschaften aufweisen. Die Materialien der Füllstoffe 181 und 182 sind beispielsweise Harze. Die Zwischenräume sind möglicherweise nicht vollständig mit den Füllstoffe 181 und 182 gefüllt, und es können Zwischenräume verbleiben, die nicht mit den Füllstoffen 181 und 182 gefüllt sind. Es ist jedoch wünschenswert, dass der Verbindungsdraht 153 in dem Füllstoffe 181 eingebettet ist, und es ist wünschenswert, dass der Verbindungsdraht 154 in dem Füllstoff 182 eingebettet ist. Die Konfiguration des anderen Abschnitts des Strahlungsdetektors 1 ist dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform, und die Konfiguration des Strahlungsdetektionselements 11 ist dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus ist die Konfiguration der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 mit Ausnahme des Strahlungsdetektors 1 dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform.
Es ist wünschenswert, dass die Füllstoffe 181 und 182 Lichtabschirmeigenschaften aufweisen. Wenn die Füllstoffe 181 und 182 Lichtabschirmeigenschaften aufweisen, wird wirksamer verhindert, dass Licht in das Strahlungsdetektionselement 11 einfällt, und es wird wirksamer verhindert, dass Rauschen aufgrund von Licht in dem Strahlungsdetektionselement 11 auftritt.
Da die Verbindungsdrähte 153 und 154 in den Füllstoffe 181 bzw. 182 eingebettet sind, sind die Verbindungsdrähte 153 und 154 vor Feuchtigkeit geschützt. Aus diesem Grund wird verhindert, dass sich die Verbindungsdrähte 153 und 154 durch Feuchtigkeit verschlechtern. Zusätzlich wird verhindert, dass sich der Verbindungsdraht 153 von dem Strahlungsdetektionselement 11 oder dem Substrat 12 trennt, und der Verbindungsdraht 154 wird daran gehindert, dass er sich von dem Strahlungsdetektionselement 11 oder dem Verstärker 151 trennt.
Das Strahlungsdetektionselement 11 und das Substrat 12 sind durch die Füllstoffe 181 und 182 vor Feuchtigkeit geschützt. Aus diesem Grund sind die Elektroden und die Verdrahtung, die in dem Strahlungsdetektionselement 11 und dem Substrat 12 vorgesehen sind, davor geschützt, dass sie sich durch Feuchtigkeit verschlechtern. Darüber hinaus sind das Strahlungsdetektionselement 11 und das Substrat 12 mit den Füllstoffen 181 und 182 bedeckt; und dadurch wird verhindert, dass ein Leckstrom in den Elektroden und der Verdrahtung, die in dem Strahlungsdetektionselement 11 und dem Substrat 12 vorgesehen sind, auftritt. Wie oben beschrieben, wird die Haltbarkeit des Strahlungsdetektors 1 verbessert, da der Strahlungsdetektor 1 die Füllstoffe 181 und 182 umfasst.
8 zeigt eine schematische Draufsicht eines Strahlungsdetektionselements 11 gemäß einer dritten Ausführungsform. 8 stellt das Strahlungsdetektionselement 11 bei Betrachtung von einer hinteren Fläche 117, die der oberen Fläche 111 gegenüberliegt, dar. Eine Vielzahl von Sätzen der Signalausgangselektrode 115 und der Vielzahl von zweiten Elektroden 114, die die Signalausgangselektrode in einer gemultiplexten Art und Weise umgeben, sind in einer hinteren Fläche 117 des Halbleiterabschnitts 112 vorgesehen. Die zweite Elektrode 114 weist eine Form auf, bei der die Länge der zweiten Elektrode 114 in einer Richtung entlang der hinteren Fläche 117 länger als eine Länge davon in der anderen Richtung entlang der hinteren Fläche 117 ist. Eine Richtung, in der die Länge länger als die Länge in der anderen Richtung ist, wird als eine Längsrichtung bezeichnet. Beispielsweise ist die Form der zweiten Elektrode 114 in einer Draufsicht eine Ellipse und die Längsrichtung ist eine Richtung entlang einer Hauptachse der Ellipse. Eine Vielzahl von Sätzen der zweiten Elektroden 114 sind in einer Richtung angeordnet, die die Längsrichtung schneidet. 8 stellt ein Beispiel dar, in dem zwei Sätze der zweiten Elektroden vorgesehen sind. Die Anzahl von Sätzen der gemultiplexten zweiten Elektroden 114 kann zwei oder mehr betragen. 8 stellt ein Beispiel dar, bei dem jeder Satz drei zweite Elektrode 114 umfasst; tatsächlich ist jedoch eine größere Anzahl der zweiten Elektroden 114 vorgesehen.
Die eine Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 umfassende Signalausgangselektrode 115 ist an einer Position vorgesehen, die von jedem Satz der gemultiplexten zweiten Elektroden 114 umgeben ist. Die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 ist entlang der Längsrichtung angeordnet. Die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 ist über Drähte 1152 miteinander verbunden. Ähnlich wie bei der ersten oder zweiten Ausführungsform ist die erste Elektrode 113 in der oberen Fläche 111 vorgesehen und der Strahlungsdetektor 1 umfasst den Lichtabschirmfilm 161. Die erste Elektrode 113, die zweite Elektrode 114 an einer innersten Position und die zweite Elektrode 114 an einer äußersten Position sind mit der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 verbunden. Wenn die Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 eine Spannung anlegt, wird innerhalb des Halbleiterabschnitts 112 ein elektrisches Feld erzeugt, bei dem das Potential umso höher ist, je näher sie an der Signalausgangselektrode liegt. Elektrische Ladungen fließen in jede der kleinen Elektroden 1151. Eine Vielzahl der Signalausgangselektroden ist mit dem Verstärker 151 verbunden. Es wird angemerkt, dass der Strahlungsdetektor 1 eine Vielzahl der Verstärker 151 umfassen kann, und die Verstärker 151 können eins-zu-eins mit den Signalausgangselektroden 115 verbunden sein. Da die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 miteinander verbunden ist, kann der Verstärker 151 mit der Signalausgangselektrode 115 verbunden sein, ohne mit jeder der kleinen Elektroden 1151 verbunden zu sein. Verglichen damit, wenn der Verstärker 151 mit jeder der kleinen Elektroden 1151 verbunden ist, wird die Anzahl der Verstärker 151 weiter reduziert und die Anzahl von Komponenten des Strahlungsdetektionselements 11 wird weiter verringert. Die Konfiguration des anderen Abschnitts des Strahlungsdetektors 1 und die Konfiguration der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 sind die gleichen wie jene in der ersten oder zweiten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform, da die Vielzahl von Sätzen der zweiten Elektroden 114 und die Signalausgangselektroden 115 in der die Längsrichtung schneidenden Richtung angeordnet sind, kann das Strahlungsdetektionselement 11 die Genauigkeit eines Erfassens einer Strahlung in der die Längsrichtung schneidenden Richtung verbessern. Wenn die Signalausgangselektrode 115 eine einzelne Elektrode ist und die Größe der Signalausgangselektrode 115 in einer Richtung entlang der hinteren Fläche 117 im Wesentlichen gleichmäßig ist, ändert sich ein Abstand zwischen der Signalausgangselektrode 115 und der zweiten Elektrode 114 in Abhängigkeit von der Richtung entlang der hinteren Fläche 117. Das innerhalb des Halbleiterabschnitts 112 erzeugte elektrische Feld ändert sich in Abhängigkeit von der Richtung und die Fließgeschwindigkeit einer elektrischen Ladung ändert sich in Abhängigkeit von der Position, an der die elektrische Ladung innerhalb des Halbleiterabschnitts 112 erzeugt wird. Aus diesem Grund variiert die Geschwindigkeit der Bewegung von elektrischen Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115, die für eine Signalverarbeitung erforderliche Zeit nimmt zu und die zeitliche Auflösung der Erfassung bzw. Detektion einer Strahlung nimmt ab. Wenn die Signalausgangselektrode 115 eine lange Form in der Längsrichtung aufweist, wird der Abstand zwischen der Signalausgangselektrode 115 und der zweiten Elektrode 114 gleichmäßig; jedoch nimmt die Fläche der Signalausgangselektrode 115 zu. Wenn die Fläche ansteigt, nimmt die Kapazität der Signalausgangselektrode 115 zu, ein Signal pro elektrische Ladung nimmt ab und das Verhältnis der Signalintensität zu Rauschen verschlechtert sich, wenn eine Strahlung detektiert wird.
In der dritten Ausführungsform, da die Signalausgangselektrode 115 keine lange Form in der Längsrichtung aufweist, aber die Signalausgangselektrode 115 die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 umfasst, wird eine Vergrößerung der Fläche der Signalausgangselektrode 115 unterdrückt. Eine Erhöhung der Kapazität der Signalausgangselektrode 115 wird unterdrückt und eine Verschlechterung des Verhältnisses von Signalintensität zu Rauschen wird unterdrückt, wenn eine Strahlung erfasst wird. Da die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 entlang der Längsrichtung angeordnet ist, ist darüber hinaus eine Änderung des Abstandes zwischen der Signalausgangselektrode 115 und der zweiten Elektrode 114 klein. Aus diesem Grund nimmt eine Variation der Bewegungsgeschwindigkeit von elektrischen Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 ab, eine Erhöhung der für eine Signalverarbeitung erforderlichen Zeit wird unterdrückt und eine Verringerung der zeitlichen Auflösung der Erfassung einer Strahlung wird unterdrückt. Es wird angemerkt, dass das Strahlungsdetektionselement 11 die zweite Elektrode 114 umfassen kann, die die kleine Elektrode 1151 einzeln umgibt. Beispielsweise kann die zweite Elektrode 114 jede der kleinen Elektroden 1151 einzeln umgeben, die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 kann über die Drähte 1152 miteinander verbunden sein und eine andere zweite Elektrode 114 kann eine Vielzahl von Sätzen der kleinen Elektrode 1151 und der zweiten Elektrode 114, die die kleine Elektrode 1151 umgibt, umgeben.
9 zeigt eine schematische Draufsicht, die ein zweites Beispiel einer Konfiguration bzw. Anordnung einer Signalausgangselektrode 115 in der dritten Ausführungsform darstellt. Die Signalausgangselektrode 115 umfasst die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151. Die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 ist entlang der Längsrichtung angeordnet. Die Vielzahl von kleinen Elektroden 1151 ist über eine in der hinteren Fläche 117 vorgesehene Leitungselektrode 1153 verbunden. Die Leitungselektrode 1153 ist eine Elektrode mit einer Linienform und besteht aus der gleichen Komponente wie die der kleinen Elektrode 1151. Elektrische Ladungen fließen ebenfalls in die Leitungselektrode 1153. Auch in dieser Konfiguration wird eine Vergrößerung der Fläche der Signalausgangselektrode 115 unterdrückt. Darüber hinaus ist eine Änderung des Abstandes zwischen der Signalausgangselektrode 115 und der zweiten Elektrode 114 klein und eine Variation der Bewegungsgeschwindigkeit von elektrischen Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 ist klein.
10 zeigt eine schematische Draufsicht eines dritten Beispiels einer Konfiguration bzw. Anordnung der Signalausgangselektrode 115 in der dritten Ausführungsform. Die Signalausgangselektrode 115 umfasst eine einzelne kleine Elektrode 1151 und die in der hinteren Fläche 117 vorgesehene Leitungselektrode 1153. Die Leitungselektrode 1153 ist mit der kleinen Elektrode 1151 verbunden und erstreckt sich entlang der Längsrichtung. Auch in dieser Konfiguration wird eine Vergrößerung der Fläche der Signalausgangselektrode 115 unterdrückt. Da sich die Leitungselektrode 1153 entlang der Längsrichtung erstreckt, ist außerdem ein Abschnitt der zweiten Elektrode 114, der weit von der kleinen Elektrode 1151 entfernt liegt, näher an der Leitungselektrode 1153. Aus diesem Grund ist darüber hinaus eine Änderung des Abstandes zwischen der Signalausgangselektrode 115 und der zweiten Elektrode 114 klein und eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit von elektrischen Ladungen in Richtung der Signalausgangselektrode 115 ist klein.
Die dritte Ausführungsform offenbart die Konfiguration, bei der das Strahlungsdetektionselement 11 die Vielzahl von Sätzen der Signalausgangselektroden und die gemultiplexten zweiten Elektroden 114 umfasst. Jedoch kann das Strahlungsdetektionselement 11 eingerichtet sein, um nur einen Satz der Signalausgangselektrode 115 und der gemultiplexten zweiten Elektroden 114 zu umfassen, von denen jede eine Form aufweist, bei der Ihre Länge in einer Richtung länger als ihre Länge in der anderen Richtung ist. Darüber hinaus kann der Strahlungsdetektor 1 gemäß der dritten Ausführungsform eine Form aufweisen, bei der die Öffnung 131 durch eine Fensterplatte geschlossen ist. Der Strahlungsdetektor 1, bei dem die Öffnung 131 durch die Fensterplatte geschlossen ist, umfasst möglicherweise nicht den Lichtabschirmfilm 161 oder das Verbindungselement 162 mit den Lichtabschirmeigenschaften.
(Vierte Ausführungsform)
11 zeigt ein Blockdiagramm, dass die Konfiguration bzw. Anordnung einer Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. Die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform umfasst eine Vielzahl der Strahlungsdetektoren 1. Die Bestrahlungseinheit 4 bestrahlt die Probe 6 mit einer Strahlung und eine von der Probe 6 erzeugte Strahlung wird durch die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 detektiert bzw. erfasst. In der Zeichnung wird die Strahlung durch die Pfeile angegeben. Jeder der Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 ist mit der Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 und der Signalverarbeitungseinheit 2 verbunden. Die Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 legt eine Spannung an das Strahlungsdetektionselement 11 in jedem der Strahlungsdetektoren 1 an. Die Signalverarbeitungseinheit 2 verarbeitet von der Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 ausgegebene Signale. Die Analyseeinheit 32 führt verschiedene Analysen auf der Grundlage von Detektionsergebnissen der Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 durch. Es wird angemerkt, dass die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eine Vielzahl der Spannungsbeaufschlagungseinheiten 34 und der Signalverarbeitungseinheiten 2 umfassen kann, und ein Strahlungsdetektor 1 kann mit einer Spannungsbeaufschlagungseinheit 34 und einer Signalverarbeitungseinheit 2 verbunden sein.
12 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration des Inneren eines Strahlungsdetektors 1 gemäß der vierten Ausführungsform darstellt. 12 stellt die Anordnung der Strahlungsdetektionselemente 11 innerhalb des Strahlungsdetektors 1 in einer Draufsicht dar. Der Strahlungsdetektor 1 umfasst eine Vielzahl der Strahlungsdetektionselemente 11. Die Vielzahl von Strahlungsdetektionselementen 11 ist innerhalb der Abdeckung 13 angeordnet, wobei die oberen Flächen 111 in die gleiche Richtung weisen. Zum Beispiel, wie in 12 dargestellt, ist die Vielzahl von Strahlungsdetektionselementen 11 in zwei Reihen angeordnet. 12 stellt ein Beispiel dar, bei dem sieben Strahlungsdetektionselemente 11 innerhalb des Strahlungsdetektors 1 angeordnet sind; jedoch kann die Anzahl der Strahlungsdetektionselemente 11 innerhalb des Strahlungsdetektors 1 eine andere Anzahl als sieben sein. Die Vielzahl von Strahlungsdetektionselementen 11 kann einstückig gebildet sein oder kann einzeln voneinander getrennt sein. Die Konfiguration von jedem der Strahlungsdetektionselemente 11 ist die gleiche wie die in einer der ersten bis dritten Ausführungsformen. Der Strahlungsdetektor 1 umfasst eine Vielzahl von Verstärkern 151 und die Signalausgangselektroden 115 in dem Strahlungsdetektionselement 11 sind mit den Verstärkern 151 verbunden. Es wird angemerkt, dass der Strahlungsdetektor 1 eine kleinere Anzahl der Verstärker 151 als die Anzahl der Strahlungsdetektionselemente 11 umfassen kann, und eine Vielzahl der Signalausgangselektroden 115 kann mit einem Verstärker 151 verbunden sein. Die Konfiguration des anderen Abschnitts des Strahlungsdetektors 1 ist die gleiche wie die in den ersten bis dritten Ausführungsformen. Darüber hinaus ist die Konfiguration des anderen Abschnitts der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 dieselbe wie die in den ersten bis dritten Ausführungsformen.
13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer Vielzahl der Strahlungsdetektoren 1 gemäß der vierten Ausführungsform darstellt. Eine Strahlung wie beispielsweise eine Röntgenstrahlung, mit der die Probe 6 durch die Bestrahlungseinheit 4 bestrahlt wird, wird durch den durchgezogenen Pfeil angegeben. Das Bezugszeichen 61 in der Zeichnung bezeichnet eine Bestrahlungsposition auf der Probe 6, wenn sie mit einer Strahlung von der Bestrahlungseinheit 4 bestrahlt wird. Eine gerade Linie 62, die durch die Bestrahlungsposition 61 verläuft und die Probe 6 schneidet, wird durch die abwechselnd lange und kurze Strichlinie angegeben. Zum Beispiel ist die gerade Linie 62 orthogonal zu einer Fläche der Probe 6. Die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 ist an die gerade Linie 62 umgebenden Positionen angeordnet. Die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 ist derart angeordnet, dass ihre vorderen Flächen der Bestrahlungsposition 61 zugewandt sind. Aus diesem Grund ist die obere Fläche 111 jedes der Strahlungsdetektionselemente 11 der Bestrahlungsposition 61 zugewandt. Wenn die Probe 6 mit einer Strahlung bestrahlt wird, wird eine Strahlung wie beispielsweise eine fluoreszierende Röntgenstrahlung von der Probe 6 erzeugt. Die Strahlung wird radial von der Bestrahlungsposition 61 erzeugt und fällt in jeden der Strahlungsdetektoren 1 ein. In jedem der Strahlungsdetektoren 1 fällt die Strahlung in das Strahlungsdetektionselement 11 ein, so dass die Strahlung detektiert wird. 13 stellt drei Strahlungsdetektoren 1 dar; jedoch kann die Anzahl der Strahlungsdetektoren 1, die angeordnet sind, zwei oder vier oder mehr betragen.
Da die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 angeordnet ist, um die gerade Linie 62 zu umgeben, und die Vielzahl von Strahlungsdetektionselementen 11 innerhalb der Strahlungsdetektoren 1 angeordnet ist, wird die Strahlung durch eine große Anzahl der Strahlungsdetektionselemente 11 detektiert. Die von der Probe 6 erzeugte Röntgenstrahlung fällt mit hoher Wahrscheinlichkeit in eines der Strahlungserfassungselemente ein und wird von diesem erfasst. Aus diesem Grund ist in der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform die Effizienz eines Erfassens der von der Probe 6 erzeugten Strahlung hoch. Da die Effizienz eines Erfassens der Strahlung hoch ist, kann die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 die Zeit verringern, die zum Erfassen der von der Probe 6 erzeugten Strahlung erforderlich ist.
14 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer Bestrahlungseinheit 4, der Strahlungsdetektoren 1 und der Probe 6 gemäß der vierten Ausführungsform darstellt. Die Probe 6 ist ein langes Blatt und wird durch Rollen 63 in einer durch den weißen Pfeil angegebenen Richtung bewegt. Die Bestrahlungseinheit 4 und die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 sind unter der Probe 6 angeordnet. 14 stellt zwei Strahlungsdetektoren 1 dar; jedoch kann die Anzahl der Strahlungsdetektoren 1, die angeordnet sind, drei oder mehr betragen. Es wird angemerkt, dass die Bestrahlungseinheit 4 und die Strahlungsdetektoren 1 an/auf einer Seite und der anderen Seite der Probe 6 geteilt angeordnet sein können.
Die Probe 6 wird kontinuierlich bewegt und die Bestrahlungseinheit 4 bestrahlt die Probe 6 kontinuierlich mit einer Strahlung. Wenn die Probe 6 bewegt wird, wird eine Vielzahl von Abschnitten auf der Probe 6 nacheinander bzw. sequenziell mit der Strahlung bestrahlt, und eine Strahlung wird nacheinander von den Abschnitten erzeugt. Die Vielzahl von Strahlungsdetektoren 1 erfassen bzw. detektieren nacheinander die von der Probe 6 erzeugte Strahlung und die Analyseeinheit 32 führt nacheinander Analysen durch. In 14 ist die Strahlung durch die gestrichelten Linienpfeile angegeben. Zum Beispiel detektieren die Strahlungsdetektoren 1 die von der Probe 6 erzeugte fluoreszierende Röntgenstrahlung und die Analyseeinheit 32 misst die Menge der in der Probe 6 enthaltenen Verunreinigungen. Die Analyseeinheit 32 misst die Dicke der Probe 6 aus der Intensität der detektierten fluoreszierenden Röntgenstrahlung, indem beispielsweise verwendet wird, dass sich die Intensität einer fluoreszierenden Röntgenstrahlung aus einem Grundmaterial der Probe 6 in Abhängigkeit von der Dicke der Probe 6 ändert.
Zum Beispiel ist die Probe 6 ein industrielles Produkt, und wenn die Menge an Verunreinigungen oder die Dicke der Probe 6 unter Verwendung der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemessen wird und die Menge an Verunreinigungen oder die Dicke der Probe 6 außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, ist es möglich zu bestimmen, dass die Probe 6 eine Abnormität aufweist. Da die zum Detektieren der von der Probe 6 erzeugten Strahlung erforderlichen Zeit kurz ist, ist in der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 die zum Bestimmen der Abnormität der Probe 6 erforderliche Zeit ebenfalls kurz. Aus diesem Grund ist es möglich, die Bewegungszeit der Probe 6 zu verkürzen, wenn die Abnormität der Probe 6 bestimmt wird. Demzufolge ist es möglich, die Produktion und Inspektion der Probe 6 unter Verwendung der Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform zeitlich effizient durchzuführen.
Es wird angemerkt, dass der Strahlungsdetektor 1 gemäß der vierten Ausführungsform die Form aufweisen kann, bei der die Öffnung 131 durch eine Fensterplatte geschlossen ist. Der Strahlungsdetektor 1, bei dem die Öffnung 131 durch die Fensterplatte geschlossen ist, umfasst möglicherweise nicht den Lichtabschirmfilm 161 oder das Verbindungselement 162 mit den Lichtabschirmeigenschaften.
Es wird angemerkt, dass in den ersten bis vierten Ausführungsformen, die oberhalb beschrieben sind, die Form übernommen wird, bei der der Strahlungsdetektor 1 keine Kühleinheit wie beispielsweise ein Peltier-Element umfasst. Jedoch kann der Strahlungsdetektor 1 eine Temperatursteuereinheit bzw. Temperasturregeleinheit umfassen, die die Temperatur des Strahlungsdetektionselements 11 konstant hält. Das Peltier-Element kann als Temperatursteuereinheit verwendet werden; jedoch kann die Kühlleistung niedriger als die einer Kühleinheit im Stand der Technik sein, eine Temperaturdifferenz zwischen innerhalb und außerhalb der Abdeckung 13 und des Bodenplattenabschnitts 14 liegt innerhalb von 10°C und das Kühlen wird nicht bis zu einer Temperatur durchgeführt, bei der eine Kondensation auftritt. Da die Kühlleistung der Temperatursteuereinheit gering sein kann, ist die Temperatursteuereinheit kleiner als die Kühleinheit im Stand der Technik. Aus diesem Grund, selbst wenn der Strahlungsdetektor 1 eingerichtet ist, um die Temperaturmesseinheit umfassen, ist die Größe der Strahlungsdetektors 1 kleiner als die im Stand der Technik. Darüber hinaus wird in den ersten bis vierten Ausführungsformen die Form übernommen, bei der das Strahlungsdetektionselement 11 ein Silizium-trifft-Detektionselement ist; solange jedoch das Strahlungsdetektionselement 11 ein Halbleiterelement ist, kann das Strahlungsdetektionselement 11 ein anderes Element als das Silizium-Drift-Detektionselement sein. Aus diesem Grund kann der Strahlungsdetektor 1 ein anderer Strahlungsdetektor als ein Silizium-trifft-Detektor sein. Zum Beispiel kann der Strahlungsdetektor 1 ein Pixel-Array-Halbleiterdetektor zum Detektieren von Röntgenenergie sein.
Darüber hinaus wird in den ersten bis vierten Ausführungsformen die Form übernommen, bei der die Probe 6 mit der Strahlung bestrahlt wird und die von der Probe 6 erzeugte Strahlung detektiert wird. Jedoch kann die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eingerichtet sein, um eine Strahlung zu detektieren, die durch die Probe 6 übertragen wird oder durch die Probe 6 reflektiert wird. Darüber hinaus kann die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eingerichtet sein, um die Probe 6 mit einer Strahlung durch Ändern der Richtung der Strahlung abzutasten bzw. zu scannen. Außerdem kann die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eingerichtet sein, dass sie die Bestrahlungseinheit 4, den Probenhalter 5, die Analyseeinheit 32 oder die Anzeigeeinheit 33 nicht umfasst. Selbst wenn die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 eingerichtet ist, dass sie die Bestrahlungseinheit 4 und dem Probenhalter 5 nicht umfasst, kann die Strahlungsdetektionsvorrichtung 10 derart verwendet werden, dass das Strahlungsdetektionselement 11 näher an die Probe als im Stand der Technik gebracht wird; und dadurch kann die Effizienz eines Erfassens der Strahlung verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Inhalt der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen. Daher ist eine Ausführungsform, die durch Kombinieren von technischen Mitteln erhalten wird, die im Rahmen der Ansprüche entsprechend geändert wurden, auch im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
Bezugszeichenliste

1: Strahlungsdetektor (Silizium-Drift-Detektor)
10: Strahlungsdetektionsvorrichtung
11: Strahlungsdetektionselement (Silizium-Drift-Detektionselement)
111: obere Fläche
13: Abdeckung (Gehäuse)
131: Öffnung
132: überlappender Abschnitt
14: Bodenplattenabschnitt (Gehäuse)
161: Lichtabschirmfilm
162: Verbindungselemente
2: Signalverarbeitungseinheit
31: Steuereinheiten
32: Analyseeinheit
33: Anzeigeeinheit
4: Bestrahlungseinheit
5: Probenhalter
6: Probe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200055839 [0004]

Claims

Silizium-Drift-Detektionselement, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtabschirmfilm auf einer oberen Fläche des Silizium-Drift-Detektionselements vorgesehen ist, wobei eine Strahlung in die obere Fläche einfällt.
Silizium-Drift-Detektionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschirmfilm eine in die obere Fläche einfallende Lichtmenge auf weniger als 0,1% reduziert.
Silizium-Drift-Detektionselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschirmfilm ein Metallfilm mit einer Dicke von mehr als 50 nm, aber weniger als 500 nm ist.
Silizium-Drift-Detektionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschirmfilm ein Kohlenstofffilm ist.
Silizium-Drift-Detektionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch weiter umfassend: eine Signalausgangselektrode, die in einer der oberen Fläche gegenüberliegenden hinteren Fläche vorgesehen ist, in die eine durch einen Einfall der Strahlung erzeugte elektrische Ladung fließt und die in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung ein Signal ausgibt; eine erste Elektrode, die in der oberen Fläche vorgesehen ist und an die eine Spannung angelegt wird; und eine Anzahl von zweiten Elektroden, die in der hinteren Fläche vorgesehen sind, um die Signalausgangselektrode zu umgeben, und in unterschiedlichen Abständen von der Signalausgangselektrode positioniert sind, wobei die zweite Elektrode eine Form aufweist, bei der eine Länge der zweiten Elektrode in eine Richtung entlang der hinteren Fläche länger als ihre Länge in der anderen Richtung entlang der hinteren Fläche ist, und die Signalausgangselektrode eine Anzahl von Elektroden, die in der einen Richtung angeordnet sind und miteinander verbunden sind, enthält.
Silizium-Drift-Detektionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch weiter umfassend: eine Signalausgangselektrode, die in einer der oberen Fläche gegenüberliegenden hinteren Fläche vorgesehen ist, in die eine durch einen Einfall der Strahlung erzeugte elektrische Ladung fließt und die in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung ein Signal ausgibt; eine erste Elektrode, die in der oberen Fläche vorgesehen ist und an die eine Spannung angelegt wird; und eine Anzahl von zweiten Elektroden, die in der hinteren Fläche vorgesehen sind, um die Signalausgangselektrode zu umgeben, und in unterschiedlichen Abständen von der Signalausgangselektrode positioniert sind, wobei die zweite Elektrode eine Form aufweist, bei der eine Länge der zweiten Elektrode in einer Richtung entlang der hinteren Fläche länger als ihre Länge in der anderen Richtung entlang der hinteren Fläche ist, und die Signalausgangselektrode einen Leitungsdraht enthält, der in der hinteren Fläche vorgesehen ist, um sich entlang der einen Richtung zu erstrecken.
Silizium-Drift-Detektor, gekennzeichnet durch umfassend: ein Gehäuse; und das Silizium-Drift-Detektionselement nach einen der Ansprüche 1 bis 6, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Öffnung enthält, die nicht geschlossen ist, das Silizium-Drift-Detektionselement eine der Öffnung zugewandte obere Fläche umfasst, und ein Lichtabschirmfilm auf der oberen Fläche vorgesehen ist.
Silizium-Drift-Detektor nach Anspruch 7, dadurch kennzeichnet, dass die obere Fläche größer als die Öffnung ist, das Gehäuse einen überlappenden Abschnitt umfasst, der eine Kante der Öffnung enthält und einen Teil der oberen Fläche überlappt, und ein Abschnitt in der oberen Fläche, der von einem anderen Abschnitt umgeben ist, der mit dem überlappenden Abschnitt überlappt, mit dem Lichtabschirmfilm bedeckt ist.
Silizium-Drift-Detektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Silizium-Drift-Detektor keine Kühleinheit enthält, die das Silizium-Drift-Detektionselement kühlt, und das Gehäuse nicht luftdicht ist.
Silizium-Drift-Detektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fensterplatte nicht an einer Position vorgesehen ist, die der oberen Fläche zugewandt ist.
Silizium-Drift-Detektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch weiter umfassend: einen Füllstoff, mit dem ein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Silizium-Drift-Detektionselement gefüllt ist.
Strahlungsdetektionsvorrichtung, gekennzeichnet durch umfassend: den Silizium-Drift-Detektor nach einem der Ansprüche 7 bis 11; und eine Spektralerzeugungseinheit, die ein Spektrum einer von dem Silizium-Drift-Detektor der erfassten Strahlung erzeugt.
Strahlungsdetektionsvorrichtung gekennzeichnet durch umfassend: eine Bestrahlungseinheit, die eine Probe mit einer Strahlung bestrahlt; den Silizium-Drift-Detektor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, der eine von der Probe erzeugte Strahlung detektiert; eine Spektralerzeugungseinheit, die ein Spektrum der von dem Silizium-Drift-Detektor erfassten Strahlung erzeugt; und eine Anzeigeeinheit, die das von der Spektralerzeugungseinheit erzeugte Spektrum anzeigt.