JP2001033558A - Cooling type semiconductor x-ray detector - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、電子顕
微鏡と組合せ、電子ビームにより励起されて試料から放
出される特性Ｘ線を測定するＸ線マイクロアナライザ
や、Ｘ線励起による蛍光Ｘ線分析装置などに用いられる
冷却型半導体Ｘ線検出器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray microanalyzer for measuring characteristic X-rays emitted from a sample excited by an electron beam in combination with, for example, an electron microscope, and a fluorescent X-ray analyzer by X-ray excitation. The present invention relates to a cooled semiconductor X-ray detector used for such purposes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】冷却型半導体Ｘ線検出器では、パルスチ
ューブ冷凍機によって冷却されるコールドヘッドの下端
と、一端にＸ線検出素子が設けられたコールドフィンガ
ーの他端とが接続されている。そして、従来は、パルス
チューブ冷凍機の本体とコールドヘッドとは、管によっ
て接続され、前記コールドフィンガーは、縦部分と横部
分を有する側面視がＬ型形状をしており、縦部分の先端
に前記コールドヘッドが、そして横部分の先端に前記Ｘ
線検出素子がそれぞれ接続されている。2. Description of the Related Art In a cooled semiconductor X-ray detector, a lower end of a cold head cooled by a pulse tube refrigerator is connected to the other end of a cold finger provided with an X-ray detecting element at one end. Conventionally, the main body of the pulse tube refrigerator and the cold head are connected by a tube, and the cold finger has an L-shape in a side view having a vertical portion and a horizontal portion. The cold head and the X
Line detection elements are connected respectively.
【０００３】ところで、パルスチューブ冷凍機の本体と
前記コールドヘッドとの位置関係において、ガスの移動
との関係上、コールドヘッドが前記パルスチューブ冷凍
機の本体の真下（０°の位置）にあるときが、最もコー
ルドヘッドが冷却され、効率が良い。また、前記コール
ドヘッドが、本体の斜め下（４５°の位置）から、本体
に対して水平方向（９０°の位置）に近づくにつれ、著
しく冷却効率が悪くなる。In the positional relationship between the main body of the pulse tube refrigerator and the cold head, when the cold head is located directly below the main body of the pulse tube refrigerator (at 0 °) due to the movement of gas. However, the cold head is most cooled and efficient. Further, as the cold head approaches the horizontal direction (at a position of 90 °) with respect to the main body from obliquely below the position of the main body (at a position of 45 °), the cooling efficiency is remarkably deteriorated.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記コールド
フィンガーの側面視がＬ型形状であったことなどから、
それに伴って、冷却型半導体Ｘ線検出器全体の構造も側
面視Ｌ型形状として構成され、試料に対して前記Ｘ線検
出素子を水平方向に近づける場合には、前記コールドヘ
ッドを、前記パルスチューブ冷凍機本体の真下に位置さ
せることができたので熱効率が良かったが、たとえば斜
め下方向にある試料に向かって近づける場合には、上記
のような位置関係を保つことができず、熱効率が悪くな
るという問題があった。However, since the side view of the cold finger is L-shaped, etc.,
Accordingly, the entire structure of the cooled semiconductor X-ray detector is also configured as an L-shape when viewed from the side. When the X-ray detection element is brought closer to the sample in the horizontal direction, the cold head is connected to the pulse tube. Although the thermal efficiency was good because it could be located directly below the refrigerator body, for example, when approaching a sample obliquely downward, the above-mentioned positional relationship could not be maintained, and the thermal efficiency was poor. There was a problem of becoming.
【０００５】本発明は上述の事柄に留意してなされたも
ので、その目的は、パルスチューブ冷凍機によるコール
ドヘッドの冷却の効率が上がるとともに、汎用性のある
冷却型半導体Ｘ線検出器を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling type semiconductor X-ray detector which can increase the efficiency of cooling a cold head by a pulse tube refrigerator and is versatile. It is to be.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷却型半導体Ｘ線検出器は、パルスチュー
ブ冷凍機によって冷却されるコールドヘッドの下端と、
一端にＸ線検出素子が設けられたコールドフィンガーの
他端とを、熱伝導率が大きい可撓性材料を用いて熱的に
接続し、前記パルスチューブ冷凍機の本体の真下にコー
ルドヘッドが位置するように保持しながら、前記Ｘ線検
出素子を試料に対向させるように構成した。To achieve the above object, a cooled semiconductor X-ray detector according to the present invention comprises: a lower end of a cold head cooled by a pulse tube refrigerator;
The other end of the cold finger provided with an X-ray detection element at one end is thermally connected using a flexible material having a high thermal conductivity, and a cold head is positioned directly below the main body of the pulse tube refrigerator. The X-ray detection element was configured to face the sample while holding the X-ray detector.
【０００７】上記の構成により、パルスチューブ冷凍機
によるコールドヘッドの冷却の効率が上がるとともに、
汎用性のある冷却型半導体Ｘ線検出器を提供することが
できる。[0007] With the above configuration, the efficiency of cooling the cold head by the pulse tube refrigerator is increased,
A versatile cooled semiconductor X-ray detector can be provided.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の冷却型半導体Ｘ線
検出器の構成を図を用いて説明する。図１は、本発明の
第一実施例に係る冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄの構成を概
略的に示す回路図である。冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄ
は、冷凍機としてパルスチューブ方式の小型パルスチュ
ーブ冷凍機を使用したエネルギー分散型半導体Ｘ線検出
器であり、走査型電子顕微鏡１との組み合わせによって
元素分析装置を構成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a cooled semiconductor X-ray detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a cooled semiconductor X-ray detector D according to a first embodiment of the present invention. Cooled semiconductor X-ray detector D
Is an energy dispersive semiconductor X-ray detector using a pulse tube type small pulse tube refrigerator as a refrigerator, and constitutes an elemental analyzer by combining with a scanning electron microscope 1.
【０００９】２は、前記小型パルスチューブ冷凍機のコ
ンプレッサであり、コンプレッサ２内で作られた高圧と
低圧のヘリウムガスは、それぞれ高圧ヘリウム供給配管
３と低圧ヘリウム供給配管４を通って圧力切換バルブ５
に至り、この圧力切換バルブ５から、連結管６を経て、
冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄに送られ、コールドヘッド７
が冷やされる。Reference numeral 2 denotes a compressor of the small pulse tube refrigerator. High-pressure and low-pressure helium gas produced in the compressor 2 passes through a high-pressure helium supply pipe 3 and a low-pressure helium supply pipe 4, respectively. 5
And from the pressure switching valve 5 through the connecting pipe 6,
Sent to the cooled semiconductor X-ray detector D,
Is cooled.
【００１０】８は、前記冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄおよ
びコンプレッサ２を制御するためのコントローラであ
り、９は、信号処理部で、冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄに
対して電源供給を行うとともに、冷却型半導体Ｘ線検出
器Ｄからの検出信号に基づいて信号処理を行う。Reference numeral 8 denotes a controller for controlling the cooled semiconductor X-ray detector D and the compressor 2. Reference numeral 9 denotes a signal processing unit for supplying power to the cooled semiconductor X-ray detector D. At the same time, signal processing is performed based on a detection signal from the cooled semiconductor X-ray detector D.
【００１１】図２は、冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄの構成
を概略的に示す縦断面図である。冷却型半導体Ｘ線検出
器Ｄは、冷凍部１０と、検出部１２と、前記冷凍部１０
および検出部１２を熱的に接続する伝熱部１１とを、ク
ライオスタット１３内に設けることで構成されている。FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the cooled semiconductor X-ray detector D. The cooled semiconductor X-ray detector D includes a refrigeration unit 10, a detection unit 12, and the refrigeration unit 10.
And a heat transfer section 11 for thermally connecting the detection section 12 to the inside of the cryostat 13.
【００１２】前記冷凍部１０は、小型パルスチューブ冷
凍機の本体１４と、コールドヘッド１５と、前記本体１
４およびコールドヘッド１５を接続する管１６とから構
成されている。The refrigeration unit 10 includes a main body 14 of a small pulse tube refrigerator, a cold head 15, and the main body 1
4 and a tube 16 for connecting the cold head 15.
【００１３】本体１４によって冷却されるコールドヘッ
ド１５は、冷却時には、約８０Ｋになるが、本体１４は
ほぼ常温である。そして、前記本体１４の真下にコール
ドヘッド１５を位置させる（つまり、冷凍部１０を鉛直
下向きとする）ことで、コールドヘッド１５の冷却効率
が最も良くなる。The temperature of the cold head 15 cooled by the main body 14 is about 80K at the time of cooling, but the main body 14 is almost at room temperature. The cooling efficiency of the cold head 15 is maximized by positioning the cold head 15 directly below the main body 14 (that is, the refrigeration unit 10 is directed vertically downward).
【００１４】前記伝熱部１１は、可撓部１７と、この可
撓部１７と前記コールドヘッド１５とを接続するため
に、可撓部の一端に設けられた第一接続部１８と、前記
可撓部１６の他端に設けられた第二接続部１８’と、こ
の第二接続部１８’に一端が固定されたコールドフィン
ガー１９とから構成されている。The heat transfer section 11 includes a flexible section 17, a first connecting section 18 provided at one end of the flexible section for connecting the flexible section 17 and the cold head 15, It comprises a second connecting portion 18 'provided at the other end of the flexible portion 16, and a cold finger 19 having one end fixed to the second connecting portion 18'.
【００１５】前記可撓部１７は、図３の拡大図に示すよ
うに、熱伝導率が高い線状の可撓性材料（たとえば直径
が０．２〜０．３ｍｍの銅線）１７’を束ねた（たとえ
ば直径が１０ｍｍ程度）ものであり、その両端は、同じ
く熱伝導性の高い材料（たとえば銅）からなる外形がほ
ぼ直方体形状の第一接続部１８および第二接続部１８’
によって固定されている。この可撓部１７により、前記
小型パルスチューブ冷凍機から伝わってくる振動を緩衝
することができ、検出部１２に伝わる振動を、極力減ら
すことが可能となる。As shown in the enlarged view of FIG. 3, the flexible portion 17 is made of a linear flexible material having a high thermal conductivity (for example, a copper wire having a diameter of 0.2 to 0.3 mm) 17 '. The first connection portion 18 and the second connection portion 18 ′ which are bundled (for example, having a diameter of about 10 mm) and whose both ends are made of a material having high thermal conductivity (for example, copper) and have substantially rectangular parallelepiped outer shapes.
Has been fixed by. The flexible section 17 can buffer the vibration transmitted from the small-sized pulse tube refrigerator, and can reduce the vibration transmitted to the detection section 12 as much as possible.
【００１６】前記コールドフィンガー１９は、銅など熱
伝導性の優れた素材よりなり、直線状に形成されてい
る。そして、一端が前記第二接続部１８’に接続されて
いるとともに、他端には、前記検出部１２が設けられて
いる。The cold finger 19 is made of a material having excellent heat conductivity such as copper, and is formed in a straight line. One end is connected to the second connection portion 18 ', and the other end is provided with the detection portion 12.
【００１７】前記検出部１２は、前記コールドフィンガ
ー１９と熱的に結合された状態で設けられている。ま
た、１２’は、検出部１２の主たる構成部材であるＸ線
検出素子であり、その前面には、Ｘ線２０を透過させる
ためのＸ線窓２１が形成されている。The detecting section 12 is provided in a state of being thermally coupled to the cold finger 19. Reference numeral 12 'denotes an X-ray detection element which is a main component of the detection unit 12, and an X-ray window 21 for transmitting X-rays 20 is formed on the front surface thereof.
【００１８】上記の構成からなる冷却型半導体Ｘ線検出
器Ｄは、前記Ｘ線検出素子１２’が前記走査型電子顕微
鏡１内に設置した試料Ｓに対向するように、保持手段２
２によって保持されており、このように保持した状態に
おいて、前記冷凍部１０が鉛直下向きとなるように、あ
らかじめ、冷凍部１０に対するコールドフィンガー１９
の角度が決められて配置されている。すなわち、冷却型
半導体Ｘ線検出器Ｄの使用状態において前記Ｘ線検出素
子１２’を試料Ｓに向ける角度に応じて、冷凍部１０に
対するコールドフィンガー１９の角度を決めるようにす
れば、汎用性を持たせることができる。The cooling type semiconductor X-ray detector D having the above-mentioned configuration is configured so that the X-ray detecting element 12 'faces the sample S set in the scanning electron microscope 1 so that the holding means 2
The cold finger 19 with respect to the freezing unit 10 is previously held so that the freezing unit 10 is vertically downward in this state.
The angle is determined and arranged. That is, if the angle of the cold finger 19 with respect to the freezing unit 10 is determined in accordance with the angle at which the X-ray detection element 12 ′ is directed to the sample S in the use state of the cooled semiconductor X-ray detector D, versatility can be improved. You can have.
【００１９】また、前記可撓部１７が、直線状でなく、
滑らかに大きく折れ曲がった状態で形成されているた
め、より振動を緩衝することが可能となる。Further, the flexible portion 17 is not linear,
Since it is formed in a state of being smoothly and largely bent, it is possible to further reduce the vibration.
【００２０】図４は、本発明の第二実施例に係る冷却型
半導体Ｘ線検出器Ｄ2 の構成を概略的に示す縦断面図で
ある。冷却型半導体Ｘ線検出器Ｄ2 は、第一実施例とほ
とんど同じ構成であるが、相違点は、冷凍部１０に対す
るコールドフィンガー１９の角度が、ほぼ９０°である
点であり、試料に対してＸ線検出素子１２’を水平方向
に近づける場合に適しており、さらに、ほぼＬ型の可撓
部１７を設けてあることから、小型パルスチューブ冷凍
機から伝わってくる振動を、より緩衝することができ
る。[0020] FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a cooling type semiconductor X-ray detector D 2 according to a second embodiment of the present invention. The cooled semiconductor X-ray detector D 2 has almost the same configuration as that of the first embodiment, except that the angle of the cold finger 19 with respect to the freezing unit 10 is substantially 90 °. The X-ray detecting element 12 ′ is suitable for bringing the X-ray detecting element 12 ′ closer to the horizontal direction. Further, since the L-shaped flexible portion 17 is provided, the vibration transmitted from the small pulse tube refrigerator is further reduced. be able to.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷却型半
導体Ｘ線検出器は、パルスチューブ冷凍機によって冷却
されるコールドヘッドの下端と、一端にＸ線検出素子が
設けられたコールドフィンガーの他端とを、熱伝導率が
大きい可撓性材料を用いて熱的に接続し、前記パルスチ
ューブ冷凍機の本体の真下にコールドヘッドが位置する
ように保持しながら、前記Ｘ線検出素子を試料に対向さ
せるように構成したことにより、パルスチューブ冷凍機
によるコールドヘッドの冷却の効率が上がるとともに、
汎用性のある冷却型半導体Ｘ線検出器を提供することが
可能となる。As described above, the cooled semiconductor X-ray detector according to the present invention comprises a cold head cooled by a pulse tube refrigerator and a cold finger provided with an X-ray detecting element at one end. The other end is thermally connected by using a flexible material having a high thermal conductivity, and the X-ray detection element is held while holding the cold head directly below the main body of the pulse tube refrigerator. By being configured to face the sample, the efficiency of cooling the cold head by the pulse tube refrigerator increases, and
It is possible to provide a cooled semiconductor X-ray detector that is versatile.
【図１】本発明の第一実施例に係る冷却型半導体Ｘ線検
出器の構成を概略的に示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a cooled semiconductor X-ray detector according to a first embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例の構成を概略的に示す縦断面図であ
る。FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the embodiment.
【図３】上記実施例の要部の構成を概略的に示す要部拡
大側面図である。FIG. 3 is an enlarged side view of a main part schematically showing the configuration of the main part of the embodiment.
【図４】本発明の第二実施例に係る冷却型半導体Ｘ線検
出器の構成を概略的に示す側面図である。FIG. 4 is a side view schematically showing a configuration of a cooled semiconductor X-ray detector according to a second embodiment of the present invention.
１２’…Ｘ線検出素子、１４…本体、１５…コールドヘ
ッド、１７’…可撓性材料、１９…コールドフィンガ
ー、Ｄ…冷却型半導体Ｘ線検出器、Ｓ…試料。12 ': X-ray detecting element, 14: body, 15: cold head, 17': flexible material, 19: cold finger, D: cooled semiconductor X-ray detector, S: sample.
Claims (1)
るコールドヘッドの下端と、一端にＸ線検出素子が設け
られたコールドフィンガーの他端とを、熱伝導率が大き
い可撓性材料を用いて熱的に接続し、前記パルスチュー
ブ冷凍機の本体の真下にコールドヘッドが位置するよう
に保持しながら、前記Ｘ線検出素子を試料に対向させる
ように構成したことを特徴とする冷却型半導体Ｘ線検出
器。1. A lower end of a cold head cooled by a pulse tube refrigerator and the other end of a cold finger provided with an X-ray detecting element at one end thereof are heated using a flexible material having a high thermal conductivity. A cooled semiconductor X-ray, wherein the X-ray detecting element is opposed to a sample while holding the cold head at a position directly below the main body of the pulse tube refrigerator. Detector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20673699A JP2001033558A (en) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | Cooling type semiconductor x-ray detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20673699A JP2001033558A (en) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | Cooling type semiconductor x-ray detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033558A true JP2001033558A (en) | 2001-02-09 |
Family
ID=16528262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20673699A Pending JP2001033558A (en) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | Cooling type semiconductor x-ray detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001033558A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1235081A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-28 | Oxford Instruments Analytical Limited | System for detecting X-ray radiation |
| JP2007080698A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Sample analyzer |
| JP2011060864A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Cryostat and cold finger |
-
1999
- 1999-07-21 JP JP20673699A patent/JP2001033558A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1235081A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-28 | Oxford Instruments Analytical Limited | System for detecting X-ray radiation |
| JP2007080698A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Sample analyzer |
| JP2011060864A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Cryostat and cold finger |
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