JP2008241664A

JP2008241664A - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING alpha DOSE RATE

Info

Publication number: JP2008241664A
Application number: JP2007086771A
Authority: JP
Inventors: 良三 ▲高▼須; Ryozo Takasu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for measuring, an α dose rate capable of measuring an α dose rate more precisely. <P>SOLUTION: The method for measuring α does rate by obtaining the dose rate of α rays emitted from a sample 10 using a solid track detector 12 includes: a first step for arranging the sample between one edge of a magnet 20 and one edge of a coil 22 opposing each other and arranging the solid track detector 12 near the other edge of the coil; a second step for generating a magnetic field using the magnet and the coil for leaving the sample and the solid track detector in a decompressed chamber 14 for a prescribed amount of time; a third step for forming an etch pit according to the track of α rays entering the solid track detector in the solid track detector by etching the solid track detector; and a fourth step for obtaining the dose rate of α rays emitted from the sample, based on the number of etch pits formed in the solid track detector and a prescribed amount of time for leaving as they are. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、α線量率測定方法及びα線量率測定装置に係り、特に、α線量率を高精度に測定し得るα線量率測定方法及びα線量率測定装置に関する。 The present invention relates to an α dose rate measuring method and an α dose rate measuring device, and more particularly to an α dose rate measuring method and an α dose rate measuring device capable of measuring an α dose rate with high accuracy.

半田材料、配線材料、封止材料等には微量の放射性物質が含まれており、これらの材料からα線が放出される場合がある。これらの材料から放出されたα線は半導体素子の動作に影響を与え、いわゆるソフトエラーが生じてしまうことがあった。近時では、より信頼性の高い半導体装置を提供すべく、ソフトエラーに対する対策が極めて重要となっている。 Solder materials, wiring materials, sealing materials, and the like contain trace amounts of radioactive substances, and α-rays may be emitted from these materials. The α rays emitted from these materials have an effect on the operation of the semiconductor element, and so-called soft errors may occur. Recently, countermeasures against soft errors have become extremely important in order to provide more reliable semiconductor devices.

ソフトエラーの生じにくい半導体装置を提供するためには、放出されるα線の量が少ない材料を用いることが極めて重要である。放出されるα線の量が少ない材料を選択するためには、材料から放出されるα線の量を正確に測定することが必要である。 In order to provide a semiconductor device that is less prone to soft errors, it is extremely important to use a material that emits less α-rays. In order to select a material that emits a small amount of alpha rays, it is necessary to accurately measure the amount of alpha rays emitted from the material.

従来より、試料から放出されるα線の量を測定する装置として、ガスフロー型比例計数装置が知られている。ガスフロー型比例計数装置を用いれば、検出下限が０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２程度の測定を行うことが可能である。なお、ｃｐｈ／ｃｍ^２は、count per hour／ｃｍ^２の略であり、単位面積当たりの線量率を示す単位である。線量率とは、単位時間当たりの放射線の量のことである。ｃｐｈ／ｃｍ^２なる単位は、試料表面１ｃｍ^２当たりにおいて、１時間にいくつのα粒子が放出されるかを示す際に用いられる。 Conventionally, a gas flow type proportional counting device is known as a device for measuring the amount of α rays emitted from a sample. If a gas flow type proportional counting device is used, it is possible to perform measurement with a detection lower limit of about 0.001 cph / cm ² . Note that cph / cm ² is an abbreviation of count per hour / cm ² and is a unit indicating a dose rate per unit area. The dose rate is the amount of radiation per unit time. The unit cph / cm ² is used to indicate how many α particles are released per hour per cm ² of the sample surface.

しかしながら、ガスフロー型比例計数装置は、上述したように検出下限が０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２程度であり、検出下限が必ずしも十分に低いとはいえなかった。よりソフトエラーの起こりにくい半導体装置を提供するためには、放出されるα線の線量率が０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２より十分に小さい材料を用いることが要求される。このため、より低い検出下限でα線の線量率を測定し得る技術が待望されていた。 However, in the gas flow type proportional counting device, the detection lower limit is about 0.001 cph / cm ² as described above, and the detection lower limit is not necessarily low enough. In order to provide a semiconductor device in which soft errors are less likely to occur, it is required to use a material whose dose rate of emitted α rays is sufficiently smaller than 0.001 cph / cm ² . For this reason, a technique that can measure the dose rate of α rays with a lower detection limit has been desired.

α線の線量率の測定精度を向上し得るα線量率測定方法として、固体飛跡検出器（Solid State Track Detector、ＳＳＴＤ）と試料とを重ね合わせた状態で所定時間放置するステップと；固体飛跡検出器をエッチングすることにより、固体飛跡検出器に入射したα線の飛跡に応じたエッチピットを固体飛跡検出器に形成するステップと；固体飛跡検出器に形成された前記エッチピットの数と放置した所定時間とに基づいて、試料から放出されたα線の線量率を求めるステップとを有するα線量率測定方法が、本願発明者等により提案されている（特許文献２参照）。 As a method of measuring the α dose rate that can improve the measurement accuracy of the dose rate of α rays, a solid track detector (Solid State Track Detector, SSTD) and a sample are allowed to stand for a predetermined time in a superimposed state; Etching the vessel to form an etch pit in the solid track detector according to the α ray track incident on the solid track detector; and leaving the number of etch pits formed in the solid track detector. An inventor of the present application has proposed an α dose rate measuring method including a step of obtaining a dose rate of α rays emitted from a sample based on a predetermined time (see Patent Document 2).

提案されているα線量率測定方法によれば、試料と固体飛跡検出器とを比較的長時間放置しておき、エッチピットの数を放置時間で除算することによりα線の線量率を求めるため、放置時間を長く設定するほど測定精度を高くすることが可能となる。従って、提案されているα線量率測定方法によれば、α線の線量率の測定精度を向上することが可能となる。
特開２００６−２１４９７１号公報国際公開第２００６／０３５４９６号パンフレット According to the proposed α dose rate measurement method, the sample and the solid track detector are allowed to stand for a relatively long time, and the dose rate of α rays is obtained by dividing the number of etch pits by the leave time. The longer the standing time, the higher the measurement accuracy. Therefore, according to the proposed α dose rate measurement method, it is possible to improve the measurement accuracy of the α ray dose rate.
JP 2006-214971 A International Publication No. 2006/035496 Pamphlet

しかしながら、試料からは様々な方向にα粒子（α線）が放出される。このため、固体飛跡検出器１１２に入射されるα粒子の入射角θも様々である。図３は、提案されているα線量率測定方法においてα粒子が様々な方向に入射した場合を示す工程断面図である。α粒子の入射角θが比較的大きい場合、例えば、固体飛跡検出器１１２の表面に対してほぼ垂直方向にα粒子が入射された場合には、固体飛跡検出器１１２のうちの深い領域までα粒子が達し、α粒子の飛跡１１４が固体飛跡検出器１１２のうちの深い領域まで形成される。一方、α粒子の入射角θが比較的小さい場合には、α粒子は固体飛跡検出器１１２のうちの深い領域には達せず、α粒子の飛跡１１４は固体飛跡検出器１１２のうちの浅い領域にのみ形成される。固体飛跡検出器１１２を薬液を用いてエッチングすると、α粒子の飛跡１１４が形成された箇所においては比較的速いレートでエッチングが進行し、α粒子の飛跡１１４が形成されていない部分においては比較的遅いレートでエッチングが進行する。即ち、α粒子の飛跡１１４が形成されていない箇所においても、固体飛跡検出器１１２の表面はある程度エッチング除去される（バルクエッチング）。α粒子が比較的小さい入射角θで入射した箇所においては、固体飛跡検出器１１２のうちの浅い領域にのみα粒子の飛跡１１４が形成されるため、α粒子の飛跡の周囲がエッチング除去されてしまい、α粒子の飛跡１１４に応じたエッチピットが固体飛跡検出器１１２に残存しない。このため、提案されているα線量率測定方法では、比較的大きい入射角θで固体飛跡検出器１１２に入射したα粒子についてはエッチピット１２８を検出し得るものの、比較的小さい入射角θで固体飛跡検出器１１２に入射したα粒子についてはエッチピットを検出し得なかった。このため、提案されているα線量率測定方法では、必ずしも高精度にα線量率を測定することができなかった。 However, α particles (α rays) are emitted from the sample in various directions. For this reason, the incident angle θ of the α particles incident on the solid track detector 112 also varies. FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a case where α particles are incident in various directions in the proposed α dose rate measuring method. When the incident angle θ of the α particle is relatively large, for example, when the α particle is incident in a direction substantially perpendicular to the surface of the solid track detector 112, the α particle reaches the deep region of the solid track detector 112. Particles reach and α particle tracks 114 are formed up to a deep region of the solid track detector 112. On the other hand, when the incident angle θ of α particles is relatively small, the α particles do not reach the deep region of the solid track detector 112, and the α particle track 114 is a shallow region of the solid track detector 112. Only formed. When the solid track detector 112 is etched using a chemical solution, the etching progresses at a relatively fast rate at the portion where the α particle track 114 is formed, and the portion where the α particle track 114 is not formed is relatively comparative. Etching proceeds at a slow rate. That is, the surface of the solid track detector 112 is also etched away to some extent (bulk etching) even at a location where the α particle track 114 is not formed. Since the α particle track 114 is formed only in a shallow region of the solid track detector 112 at a location where the α particle is incident at a relatively small incident angle θ, the periphery of the α particle track is removed by etching. Thus, etch pits corresponding to the α particle tracks 114 do not remain in the solid track detector 112. Therefore, in the proposed α dose rate measurement method, the etch pit 128 can be detected for α particles incident on the solid track detector 112 at a relatively large incident angle θ, but the solid is detected at a relatively small incident angle θ. Etch pits could not be detected for α particles incident on the track detector 112. For this reason, the proposed α dose rate measurement method cannot always measure the α dose rate with high accuracy.

本発明の目的は、より高精度にα線量率を測定し得るα線量率測定方法及びそのα線量率測定方法に用いられるα線量率測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an α dose rate measurement method capable of measuring an α dose rate with higher accuracy and an α dose rate measurement device used in the α dose rate measurement method.

本発明の一観点によれば、試料から放出されるα線の線量率を固体飛跡検出器を用いて求めるα線量率測定方法において、互いに対向する磁石の一方の端部とコイルの一方の端部との間に試料を配置し、前記コイルの他方の端部の近傍に固体飛跡検出器を配置する第１のステップと、前記磁石と前記コイルとを用いて磁場を発生させ、前記試料と前記固体飛跡検出器とを減圧した前記チャンバ内に所定時間放置する第２のステップと、前記固体飛跡検出器をエッチングすることにより、前記固体飛跡検出器に入射したα線の飛跡に応じたエッチピットを前記固体飛跡検出器に形成する第３のステップと、前記固体飛跡検出器に形成された前記エッチピットの数と放置した前記所定時間とに基づいて、前記試料から放出されたα線の線量率を求める第４のステップとを有することを特徴とするα線量率測定方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, in an α dose rate measurement method for determining a dose rate of α rays emitted from a sample using a solid track detector, one end of a magnet and one end of a coil facing each other. A first step of disposing a sample between the coil and the other end of the coil, and generating a magnetic field using the magnet and the coil, A second step of leaving the solid track detector in the decompressed chamber for a predetermined time; and etching the solid track detector to etch in accordance with a track of alpha rays incident on the solid track detector Based on the third step of forming pits in the solid track detector, the number of etch pits formed in the solid track detector and the predetermined time left, the alpha rays emitted from the sample Find the dose rate α dose rate measuring method characterized by a fourth step is provided.

また、本発明の他の観点によれば、チャンバ内に設けられた磁石と、前記チャンバ内に前記磁石から離間して設けられたコイルであって、前記コイルの一方の端部が前記磁石の一方の端部に対向するコイルとを有し、前記磁石の前記一方の端部と前記コイルの前記一方の端部との間に設けられ、試料を支持するための試料支持手段と、前記コイルの他方の端部の近傍に設けられ、固体飛跡検出器を支持するための固体飛跡検出器支持手段とを有することを特徴とするα線量率測定装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a magnet provided in the chamber and a coil provided in the chamber so as to be separated from the magnet, wherein one end of the coil is the magnet. A sample support means for supporting a sample, provided between the one end of the magnet and the one end of the coil, and a coil facing the one end There is provided an α dose rate measuring device provided with a solid track detector supporting means for supporting the solid track detector provided in the vicinity of the other end of the solid track detector.

本発明によれば、互いに対向する磁石の一方の端部とコイルの一方の端部との間に試料を配置し、コイルの他方の端部の近傍に固体飛跡検出器を配置し、磁石とコイルとを用いて磁場を発生させ、試料と固体飛跡検出器とを減圧したチャンバ内に所定時間放置する。このため、本発明では、磁力線が、磁石からコイルに向かうに従って広がり、コイルの内部においては均一な状態となる。α粒子は、最終的には磁力線に沿った方向に運動するため、固体飛跡検出器の検出面に対してほぼ垂直な方向にα粒子を入射させることが可能となる。このため、本発明によれば、試料から様々な方向にα粒子が放出されるにもかかわらず、α粒子の飛跡を固体飛跡検出器のうちの深い領域に達するように形成することが可能となり、エッチピットを固体飛跡検出器に確実に形成することが可能となる。このため、本発明によれば、極めて高精度にα線量率を測定することが可能となる。 According to the present invention, a sample is disposed between one end of a magnet facing each other and one end of a coil, a solid track detector is disposed in the vicinity of the other end of the coil, A magnetic field is generated using a coil, and the sample and the solid track detector are left in a decompressed chamber for a predetermined time. For this reason, in this invention, a magnetic force line spreads as it goes to a coil from a magnet, and it will be in a uniform state in the inside of a coil. Since the α particles finally move in the direction along the magnetic field lines, the α particles can be incident in a direction substantially perpendicular to the detection surface of the solid track detector. For this reason, according to the present invention, it is possible to form a track of α particles so as to reach a deep region of the solid track detector even though α particles are emitted from the sample in various directions. The etch pit can be reliably formed on the solid track detector. For this reason, according to the present invention, it is possible to measure the α dose rate with extremely high accuracy.

［一実施形態］
本発明の一実施形態によるα線量率測定方法及びα線量率測定装置を図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態によるα線量率測定装置を示す図である。図２は、エッチピットが形成された固体飛跡検出器を示す平面図である。 [One Embodiment]
An α dose rate measurement method and an α dose rate measurement device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing an α dose rate measuring apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view showing a solid track detector in which etch pits are formed.

まず、本実施形態において用いられるα線量率測定装置を図１を用いて説明する。 First, the α dose rate measuring apparatus used in the present embodiment will be described with reference to FIG.

図１に示すように、α線量率測定装置２は、超伝導磁石２０と、試料を支持する試料支持手段（図示せず）と、固体飛跡検出器を支持する固体飛跡検出器支持手段（図示せず）と、ソレノイドコイル２２と、超電導磁石２０及びソレノイドコイル２２を収容するチャンバ１４と、チャンバ１４内を真空状態にするための真空ポンプ１８とを有している。 As shown in FIG. 1, the α dose rate measuring apparatus 2 includes a superconducting magnet 20, a sample support means (not shown) for supporting a sample, and a solid track detector support means (FIG. 1) for supporting a solid track detector. (Not shown), a solenoid coil 22, a chamber 14 that accommodates the superconducting magnet 20 and the solenoid coil 22, and a vacuum pump 18 for evacuating the chamber 14.

超電導磁石２０の材料としては、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超伝導材料が用いられている。超電導磁石２０のサイズは、例えば、長さ２０ｃｍ程度とする。超伝導磁石２０から発生する磁場の磁束密度は、例えば約１５Ｔ程度とする。超伝導磁石２０の直径は、例えば２ｃｍ程度とする。 As a material of the superconducting magnet 20, for example, a Y—Ba—Cu—O-based superconducting material is used. The size of the superconducting magnet 20 is, for example, about 20 cm in length. The magnetic flux density of the magnetic field generated from the superconducting magnet 20 is about 15T, for example. The diameter of the superconducting magnet 20 is about 2 cm, for example.

ソレノイドコイル２２は、ボビン２４と、ボビン２４の周囲に巻き付けられた導線２６とにより構成されている。ボビンの材料２４は、例えば、プラスチックやステンレス３０４等の非磁性材料とする。導線２６の材料は、例えば銅とする。ソレノイドコイル２２から発生する磁場の磁束密度は、例えば０．０１Ｔ程度とする。ソレノイドコイル２２から発生する磁場の磁束密度は、導線に流す直流電流の大きさを適宜設定することにより制御し得る。ソレノイドコイル２２の直径は、例えば２０ｃｍ程度とする。即ち、ソレノイドコイル２２の直径は、超電導磁石２０の直径に対して十分に大きく設定されている。ソレノイドコイル２２のＺ軸方向の長さは、例えば２ｍ程度とする。なお、Ｚ軸方向は、図１における紙面左右方向である。 The solenoid coil 22 includes a bobbin 24 and a conductive wire 26 wound around the bobbin 24. The bobbin material 24 is a nonmagnetic material such as plastic or stainless steel 304, for example. The material of the conducting wire 26 is, for example, copper. The magnetic flux density of the magnetic field generated from the solenoid coil 22 is, for example, about 0.01T. The magnetic flux density of the magnetic field generated from the solenoid coil 22 can be controlled by appropriately setting the magnitude of the direct current flowing through the conducting wire. The diameter of the solenoid coil 22 is about 20 cm, for example. That is, the diameter of the solenoid coil 22 is set sufficiently larger than the diameter of the superconducting magnet 20. The length of the solenoid coil 22 in the Z-axis direction is about 2 m, for example. The Z-axis direction is the left-right direction in FIG.

超電導磁石２０とソレノイドコイル２２とは互いに離間して設けられている。超電導磁石２０の長手方向とソレノイドコイル２２の長手方向は、いずれもＺ軸方向とする。超電導磁石２０の長手方向の中心軸とソレノイドコイル２２の長手方向の中心軸とは、互いに一致している。即ち、超電導磁石２０は、ソレノイドコイル２２の中止軸の延長線上に配されている。超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部とは、互いに対向している。超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部との間の距離は、例えば４０ｃｍ程度とする。 Superconducting magnet 20 and solenoid coil 22 are spaced apart from each other. The longitudinal direction of the superconducting magnet 20 and the longitudinal direction of the solenoid coil 22 are both the Z-axis direction. The central axis in the longitudinal direction of the superconducting magnet 20 and the central axis in the longitudinal direction of the solenoid coil 22 coincide with each other. That is, the superconducting magnet 20 is disposed on the extension line of the stop axis of the solenoid coil 22. One end of the superconducting magnet 20 and one end of the solenoid coil 22 face each other. The distance between one end of the superconducting magnet 20 and one end of the solenoid coil 22 is, for example, about 40 cm.

測定対象となる試料１０は、超電導磁石２０の一方の端部（磁極）とソレノイドコイル２２の一方の端部との間における超電導磁石２０の一方の端部の近傍に配される。試料１０は、図示しない試料支持手段により支持される。 The sample 10 to be measured is arranged in the vicinity of one end portion of the superconducting magnet 20 between one end portion (magnetic pole) of the superconducting magnet 20 and one end portion of the solenoid coil 22. The sample 10 is supported by sample support means (not shown).

固体飛跡検出器１２は、ソレノイドコイル２２の他方の端部の近傍に配される。固体飛跡検出器１２は、図示しない固体飛跡検出器１２により支持される。固体飛跡検出器１２の主面の方向は、Ｚ軸方向に対して垂直とする。即ち、固体飛跡検出器１２の主面の法線方向は、ソレノイドコイル２２の中心軸の方向に一致している。 The solid track detector 12 is disposed in the vicinity of the other end of the solenoid coil 22. The solid track detector 12 is supported by a solid track detector 12 (not shown). The direction of the main surface of the solid track detector 12 is perpendicular to the Z-axis direction. That is, the normal direction of the main surface of the solid track detector 12 coincides with the direction of the central axis of the solenoid coil 22.

チャンバ１４には、配管１６を介して真空ポンプ１８が接続されている。チャンバ１４としては、例えばステンレス製のチャンバを用いる。 A vacuum pump 18 is connected to the chamber 14 via a pipe 16. For example, a stainless steel chamber is used as the chamber 14.

こうして本実施形態において用いられるα線量率測定装置が構成されている。 Thus, the α dose rate measuring apparatus used in the present embodiment is configured.

本実施形態によるα線量率測定装置では、図１のような磁力線２８が得られる。即ち、超電導磁石２０の一方の端部からソレノイドコイル２２の一方の端部に向かうに従って磁力線２８が徐々に広がり、ソレノイドコイル２２の内部では磁力線２８はＺ軸方向にほぼ揃った状態となる。 In the α dose rate measuring apparatus according to the present embodiment, the magnetic force lines 28 as shown in FIG. 1 are obtained. That is, the magnetic lines of force 28 gradually spread from one end of the superconducting magnet 20 toward one end of the solenoid coil 22, and the magnetic lines of force 28 are substantially aligned in the Z-axis direction inside the solenoid coil 22.

試料２０からＺ軸方向に放出されたα粒子は、磁力線２８を横切る方向に運動しないため、磁場によって運動方向が変化させられることなく、Ｚ軸方向に運動し、固体飛跡検出器１２の主面に対してほぼ垂直に入射する。 Since the α particles emitted from the sample 20 in the Z-axis direction do not move in the direction crossing the magnetic force lines 28, the α particles move in the Z-axis direction without being changed by the magnetic field, and the main surface of the solid track detector 12. It is incident almost perpendicular to.

一方、Ｚ軸方向に対して垂直な成分の運動量を有するα粒子は、磁力線２８を横切る方向に運動するため、ローレンツ力を受けて回転運動を行う。超電導磁石２０から離れるに伴って磁場が弱くなるため、α粒子の回転半径は大きくなり、α粒子の回転の角速度は減少し、Ｚ軸方向に垂直な面内における運動エネルギーは減少する。磁場はα粒子にエネルギーを与えないため、試料２０から放出された際にα粒子が有していた運動エネルギーの殆どは、Ｚ軸方向の運動エネルギーに変換される。かかるα粒子が固体飛跡検出器１２に達する際には、α粒子は磁力線２８に沿ってほぼＺ軸方向に運動するようになる。 On the other hand, the α particle having a momentum of a component perpendicular to the Z-axis direction moves in a direction crossing the magnetic field lines 28, and therefore receives a Lorentz force and performs rotational movement. As the magnetic field is weakened as the distance from the superconducting magnet 20 increases, the radius of rotation of the α particles increases, the angular velocity of rotation of the α particles decreases, and the kinetic energy in the plane perpendicular to the Z-axis direction decreases. Since the magnetic field does not give energy to the α particles, most of the kinetic energy that the α particles had when emitted from the sample 20 is converted into kinetic energy in the Z-axis direction. When the α particles reach the solid track detector 12, the α particles move in the Z-axis direction along the magnetic field lines 28.

即ち、α粒子は試料１０から様々な方向に放出されたとしても、最終的には磁力線に沿って運動する。このため、本実施形態によれば、α粒子が試料１０から様々な方向に放出されたとしても、固体飛跡検出器１２に達する際にはα粒子の運動方向をＺ軸方向にすることができ、固体飛跡検出器１２の主面に対してほぼ垂直な方向にα粒子を入射させることが可能となる。このため、本実施形態によれば、固体飛跡検出器１２のうちの深い領域にα粒子を到達させることが可能となり、α粒子の飛跡に応じたエッチピットを確実に形成することができる。従って、本実施形態によれば、α線の線量率を極めて高精度に測定することが可能となる。 That is, even if α particles are emitted from the sample 10 in various directions, they finally move along the magnetic field lines. Therefore, according to the present embodiment, even if α particles are emitted from the sample 10 in various directions, the α particles can be moved in the Z-axis direction when reaching the solid track detector 12. The α particles can be incident in a direction substantially perpendicular to the main surface of the solid track detector 12. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to make the α particles reach a deep region of the solid track detector 12, and it is possible to reliably form etch pits corresponding to the tracks of the α particles. Therefore, according to the present embodiment, the dose rate of α rays can be measured with extremely high accuracy.

次に、本実施形態によるα線量率測定方法を図１及び図２を用いて説明する。 Next, the α dose rate measurement method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、測定対象となる試料１０と固体飛跡検出器１２とを用意する。試料１０は、例えば、半田材料、電極材料、配線材料、封止材料等である。試料１０のサイズは、例えば３０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍとする。固体飛跡検出器１２としては、例えばアリルジグリコールカーボネート（商標名：ＣＲ−３９）より成る平板を用いる。固体飛跡検出器１２のサイズは、例えば９０ｍｍ×９０ｍｍ×１ｍｍとする。 First, a sample 10 and a solid track detector 12 to be measured are prepared. The sample 10 is, for example, a solder material, an electrode material, a wiring material, a sealing material, or the like. The size of the sample 10 is, for example, 30 mm × 30 mm × 1 mm. As the solid track detector 12, for example, a flat plate made of allyl diglycol carbonate (trade name: CR-39) is used. The size of the solid track detector 12 is, for example, 90 mm × 90 mm × 1 mm.

α粒子等の重荷電粒子が絶縁性の固体中を通過すると、重荷電粒子の通路に沿って固体中の原子配列に歪みが生じ、荷電粒子の飛跡（放射線損傷）が形成される。飛跡が形成された固体を薬液を用いてエッチングすると、飛跡に沿って比較的速いレートでエッチングが進行し、光学顕微鏡で観測可能な蝕孔（エッチピット、Etch pit）が形成される。固体飛跡検出器とは、このような原理により放射線の量を検出し得る放射線検出器のことである。 When heavy charged particles such as α particles pass through an insulating solid, the atomic arrangement in the solid is distorted along the path of the heavy charged particles, and a track of the charged particles (radiation damage) is formed. When a solid on which a track is formed is etched using a chemical solution, the etching proceeds at a relatively fast rate along the track, and an etching hole (etch pit) that can be observed with an optical microscope is formed. The solid track detector is a radiation detector that can detect the amount of radiation based on such a principle.

次に、チャンバ１４内に、試料１０と固体飛跡検出器１２とを配置する。試料１０は、図１に示すように、超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部との間であって、超電導磁石２０の端部の近傍に試料１０を配する。また、固体飛跡検出器１２は、ソレノイドコイル２６の他方の端部の近傍に配する。固体飛跡検出器１２の主面の方向は、Ｚ軸方向に対して垂直とする。即ち、固体飛跡検出器の主面の法線方向を、Ｚ軸方向に設定する。固体飛跡検出器１２の主面のうちの試料１０に対向する側の面は、試料１０から放出されるα粒子を検出する検出面として機能する。 Next, the sample 10 and the solid track detector 12 are placed in the chamber 14. As shown in FIG. 1, the sample 10 is disposed between one end of the superconducting magnet 20 and one end of the solenoid coil 22 and in the vicinity of the end of the superconducting magnet 20. The solid track detector 12 is disposed in the vicinity of the other end of the solenoid coil 26. The direction of the main surface of the solid track detector 12 is perpendicular to the Z-axis direction. That is, the normal direction of the main surface of the solid track detector is set in the Z-axis direction. The surface of the main surface of the solid track detector 12 that faces the sample 10 functions as a detection surface that detects α particles emitted from the sample 10.

次に、真空ポンプ１８を用いてチャンバ１４内の気体を排気し、チャンバ１４内を真空状態にする。チャンバ１４内の圧力は、例えば１Ｐａ以下とする。 Next, the gas in the chamber 14 is evacuated using the vacuum pump 18, and the chamber 14 is evacuated. The pressure in the chamber 14 is, for example, 1 Pa or less.

また、超電導磁石２０とソレノイドコイル２２とを用いて磁場を発生させる。超電導磁石２０から発生させる磁場の磁束密度は、例えば約１５Ｔ程度とする。ソレノイドコイル２２から発生させる磁場の磁束密度は、例えば０．０１Ｔ程度とする。これにより、超電導磁石２０の端部からＺ軸方向に離れるに伴って徐々に弱くなる磁場が、超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部との間に形成される。超電導磁石２０の一方の端部の近傍に試料１０が配されるため、試料１０から離れるに伴って徐々に弱くなる磁場が、試料１０と固体飛跡検出器１２との間に形成されることとなる。図１に示すように、磁力線２８は、超伝導磁石２０の一方の端部からＺ軸方向に離れるに伴って徐々に広がる。ソレノイドコイル２２の内部においては、磁場は比較的弱く、磁束密度はほぼ一様である。図１に示すように、ソレノイドコイル２２の内部においては、磁力線の方向はＺ軸に対してほぼ平行となる。 A magnetic field is generated using the superconducting magnet 20 and the solenoid coil 22. The magnetic flux density of the magnetic field generated from the superconducting magnet 20 is, for example, about 15T. The magnetic flux density of the magnetic field generated from the solenoid coil 22 is, for example, about 0.01T. As a result, a magnetic field that gradually weakens from the end of the superconducting magnet 20 in the Z-axis direction is formed between one end of the superconducting magnet 20 and one end of the solenoid coil 22. Since the sample 10 is disposed in the vicinity of one end of the superconducting magnet 20, a magnetic field that gradually weakens as it moves away from the sample 10 is formed between the sample 10 and the solid track detector 12. Become. As shown in FIG. 1, the magnetic field lines 28 gradually spread from one end of the superconducting magnet 20 in the Z-axis direction. Inside the solenoid coil 22, the magnetic field is relatively weak and the magnetic flux density is substantially uniform. As shown in FIG. 1, in the solenoid coil 22, the direction of the lines of magnetic force is substantially parallel to the Z axis.

そして、チャンバ１４内を真空状態に維持したまま、試料１０と固体飛跡検出器１２とをチャンバ１４内に所定時間放置する。試料１０と固体飛跡検出器１２とをチャンバ１４内に放置する時間は、例えば、数百時間から数千時間、即ち、数週間から数箇月程度とする。 Then, the sample 10 and the solid track detector 12 are left in the chamber 14 for a predetermined time while the inside of the chamber 14 is maintained in a vacuum state. The time for which the sample 10 and the solid track detector 12 are left in the chamber 14 is, for example, several hundred hours to thousands hours, that is, about several weeks to several months.

上述したように、α粒子は試料１０から様々な方向に放出されたとしても、最終的には磁力線に沿って運動する。このため、本実施形態によれば、α粒子が試料１０から様々な方向に放出されたとしても、固体飛跡検出器１２に達する際にはα粒子の運動方向をＺ軸方向にすることができ、固体飛跡検出器１２の主面に対してほぼ垂直な方向にα粒子を入射させることが可能となる。このため、本実施形態によれば、固体飛跡検出器１２のうちの深い領域にα粒子を到達させることが可能となり、α粒子の飛跡に応じたエッチピットを確実に形成することができる。従って、本実施形態によれば、α線の線量率を極めて高精度に測定することが可能となる。 As described above, even if α particles are emitted from the sample 10 in various directions, they finally move along the magnetic field lines. Therefore, according to the present embodiment, even if α particles are emitted from the sample 10 in various directions, the α particles can be moved in the Z-axis direction when reaching the solid track detector 12. The α particles can be incident in a direction substantially perpendicular to the main surface of the solid track detector 12. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to make the α particles reach a deep region of the solid track detector 12, and it is possible to reliably form etch pits corresponding to the tracks of the α particles. Therefore, according to the present embodiment, the dose rate of α rays can be measured with extremely high accuracy.

試料１０と固体飛跡検出器１２とを重ね合わせる前の段階において、α線等による飛跡が固体飛跡検出器１２に数箇所形成されている場合があり得る。このような飛跡は、例えば、空気中に存在するラドン等の放射性物質によって生じると考えられる。また、固体飛跡検出器１２自体に微量に含まれている放射性物質によっても、かかる飛跡が生じると考えられる。このように固体飛跡検出器１２に予め形成されている飛跡の数は、バックグラウンドと称される。 Before the sample 10 and the solid track detector 12 are overlaid, there may be several tracks formed on the solid track detector 12 by α rays or the like. Such a track is considered to be generated by a radioactive substance such as radon existing in the air, for example. Further, it is considered that such a track is also generated by a radioactive substance contained in a trace amount in the solid track detector 12 itself. The number of tracks previously formed on the solid track detector 12 in this way is referred to as background.

α線の線量率を高精度に測定するためには、バックグラウンドの影響を無視できる程小さくすることが重要である。バックグラウンドの影響を無視できる程小さくするためには、試料１０と固体飛跡検出器１２とを重ね合わせておく時間、即ち、放置時間を長めに設定すればよい。後述するように、エッチピット２８（図２参照）の数を放置時間で除算することによりα線の線量率を求めるためである。 In order to measure the dose rate of alpha rays with high accuracy, it is important to make the influence of the background small enough to be ignored. In order to reduce the influence of the background to a negligible level, the time for which the sample 10 and the solid track detector 12 are overlapped, that is, the standing time may be set longer. This is because the dose rate of α rays is obtained by dividing the number of etch pits 28 (see FIG. 2) by the standing time, as will be described later.

本実施形態においてチャンバ１４内を真空状態にするのは、以下のような理由によるものである。 The reason why the inside of the chamber 14 is evacuated in the present embodiment is as follows.

試料１０と固体飛跡検出器１２との間に空気が存在している場合には、試料１０から放出されたα線の固体飛跡検出器１２表面への到達が、空気により妨げられる。そうすると、試料１０から放出されるα線の量を正確に測定することが困難となる。本実施形態では、チャンバ１４内の空気を排気した状態で、試料１０と固体飛跡検出器１２とをチャンバ１４内に放置するため、試料１０から放出されるα線の固体飛跡検出器１２への到達が空気により妨げられることがなく、試料１０から放出されるα線の線量を正確に測定することが可能となる。 When air is present between the sample 10 and the solid track detector 12, the arrival of α rays emitted from the sample 10 to the surface of the solid track detector 12 is hindered by the air. Then, it becomes difficult to accurately measure the amount of α rays emitted from the sample 10. In the present embodiment, since the sample 10 and the solid track detector 12 are left in the chamber 14 in a state where the air in the chamber 14 is exhausted, α rays emitted from the sample 10 are applied to the solid track detector 12. The arrival is not hindered by air, and the dose of α rays emitted from the sample 10 can be accurately measured.

また、大気中にはラドン（^２１８Ｒｎ、^２１９Ｒｎ、^２２０Ｒｎ）等の放射性物質が含まれている。このため、試料１０と固体飛跡検出器１２を大気中で放置した場合には、大気中に存在する放射性物質が固体飛跡検出器１２に入射し、空気中に存在する放射性物質によるα線の飛跡が固体飛跡検出器１２に形成されてしまい、試料１０のみから放出されるα線の量を正確に測定することが困難となる。本実施形態では、チャンバ１４内の空気を真空にした状態で試料１０と固体飛跡検出器１２とを放置するため、空気中に存在する放射性物質の影響を受けることなく、試料１０のみから放出されるα線の量を正確に測定することが可能となる。 The atmosphere contains a radioactive substance such as radon ( ²¹⁸ Rn, ²¹⁹ Rn, ²²⁰ Rn). For this reason, when the sample 10 and the solid track detector 12 are left in the atmosphere, the radioactive substance existing in the atmosphere enters the solid track detector 12 and the α ray track by the radioactive substance present in the air. Is formed on the solid track detector 12, and it is difficult to accurately measure the amount of α rays emitted from only the sample 10. In the present embodiment, since the sample 10 and the solid track detector 12 are left in a state where the air in the chamber 14 is evacuated, the sample 10 is released from only the sample 10 without being affected by radioactive substances present in the air. It is possible to accurately measure the amount of alpha rays.

所定時間が経過した後、試料１０と固体飛跡検出器１２とをチャンバ内１４から取り出す。 After a predetermined time has elapsed, the sample 10 and the solid track detector 12 are removed from the chamber 14.

次に、固体飛跡検出器１２をエッチング液に浸漬する。エッチング液としては、例えば、ＮａＯＨ溶液やＫＯＨ溶液を用いる。固体飛跡検出器１２のうちのα線が入射した箇所（飛跡）においては、固体飛跡検出器１２を構成する分子に化学変化が生じているため、α線が入射していない箇所と比較してエッチングが速い速度で進行する。このため、固体飛跡検出器１２をエッチング液に浸漬すると、α線の飛跡が拡大され、α線の飛跡に応じたエッチピット（Etch Pit、蝕孔）２０が固体飛跡検出器１２表面に形成される（図２参照）。エッチピット２８の直径は、例えば１０μｍ程度となる。 Next, the solid track detector 12 is immersed in an etching solution. For example, an NaOH solution or a KOH solution is used as the etching solution. In the solid track detector 12 where the alpha ray is incident (track), a chemical change occurs in the molecules constituting the solid track detector 12, so that the alpha ray is not incident. Etching proceeds at a high rate. For this reason, when the solid track detector 12 is immersed in the etching solution, the α ray track is enlarged, and etch pits (Etch Pit) 20 corresponding to the α ray track are formed on the surface of the solid track detector 12. (See FIG. 2). The diameter of the etch pit 28 is, for example, about 10 μm.

次に、光学顕微鏡等を用い、エッチピット２８の数を観測する。 Next, the number of etch pits 28 is observed using an optical microscope or the like.

次に、エッチピット２８の数ｎと、放置時間ｔと、検出面の面積Ｓとに基づいて、単位面積当たりのα線の線量率を求める。単位面積当たりのα線の線量率は、ｎ／ｔ／Ｓにより求められる。試料１０と固体飛跡検出器１２とを重ね合わせる前の段階において、固体飛跡検出器１２にα線の飛跡が形成されている場合がある。かかるバックグラウンドは、数個から数十個程度と考えられる。α線の線量率はエッチピットの数を放置時間により除算することにより求められるため、放置時間を長く設定するほどバックグラウンドの影響を小さくし得る。 Next, the dose rate of α rays per unit area is obtained based on the number n of the etch pits 28, the standing time t, and the area S of the detection surface. The dose rate of α rays per unit area is obtained by n / t / S. In some cases before the sample 10 and the solid track detector 12 are overlapped, an α-ray track may be formed on the solid track detector 12. The background is considered to be about several to several tens. Since the dose rate of α rays is obtained by dividing the number of etch pits by the standing time, the influence of the background can be reduced as the standing time is set longer.

こうして、試料１０から放出されるα線の線量率が測定される。 In this way, the dose rate of α rays emitted from the sample 10 is measured.

本実施形態によるα線量率測定方法は、超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部とが互いに対向するように超電導磁石２０とソレノイドコイル２２とを配置し、超電導磁石２０の一方の端部とソレノイドコイル２２の一方の端部との間に試料１０を配置し、ソレノイドコイル２２の他方の端部の近傍に固体飛跡検出器１２を配置し、超電導磁石２０とソレノイドコイル２２とを用いて磁場を発生させ、試料１０と固体飛跡検出器１２とを減圧したチャンバ内に所定時間放置することに主な特徴がある。このため、本実施形態では、磁力線が、超電導磁石２０からソレノイドコイル２２に向かうに従って広がり、ソレノイドコイル２２の内部においては均一な状態となる。α粒子は、最終的には磁力線２８に沿った方向に運動するため、固体飛跡検出器１２の検出面に対してほぼ垂直な方向にα粒子を入射させることが可能となる。このため、本実施形態によれば、試料１０から様々な方向にα粒子が放出されるにもかかわらず、α粒子の飛跡を固体飛跡検出器１２のうちの深い領域に達するように形成することが可能となり、エッチピット２８を固体飛跡検出器１２に確実に形成することが可能となる。このため、本実施形態によれば、極めて高精度にα線量率を測定することが可能となる。 In the α dose rate measurement method according to the present embodiment, the superconducting magnet 20 and the solenoid coil 22 are disposed so that one end of the superconducting magnet 20 and one end of the solenoid coil 22 face each other, and the superconducting magnet 20 is disposed. The sample 10 is disposed between one end of the solenoid coil 22 and one end of the solenoid coil 22, the solid track detector 12 is disposed in the vicinity of the other end of the solenoid coil 22, and the superconducting magnet 20 and the solenoid coil are disposed. 22 is used to generate a magnetic field and leave the sample 10 and the solid track detector 12 in a decompressed chamber for a predetermined time. For this reason, in the present embodiment, the lines of magnetic force spread from the superconducting magnet 20 toward the solenoid coil 22, and are uniform in the solenoid coil 22. Since the α particles finally move in the direction along the magnetic field lines 28, the α particles can be incident in a direction substantially perpendicular to the detection surface of the solid track detector 12. Therefore, according to the present embodiment, the α particle track is formed so as to reach the deep region of the solid track detector 12 even though the α particle is emitted from the sample 10 in various directions. Thus, the etch pit 28 can be reliably formed on the solid track detector 12. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to measure the α dose rate with extremely high accuracy.

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。 [Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施形態では、固体飛跡検出器１２の材料としてアリルジグリコールカーボネートを用いる場合を例に説明したが、固体飛跡検出器１２の材料はアリルジグリコールカーボネートに限定されるものではない。α線の飛跡に応じたエッチピット２８が得られる他のあらゆる樹脂を、固体飛跡検出器１２の材料として適宜用いることが可能である。 For example, in the above embodiment, the case where allyl diglycol carbonate is used as the material of the solid track detector 12 has been described as an example, but the material of the solid track detector 12 is not limited to allyl diglycol carbonate. Any other resin capable of obtaining the etch pits 28 corresponding to the track of α rays can be appropriately used as the material of the solid track detector 12.

また、上記実施形態では、固体飛跡検出器１２の主面がソレノイドコイル２２の中心軸に対して垂直になるように固体飛跡検出器１２を配置する場合を例に説明したが、固体飛跡検出器１２の主面がソレノイドコイル２２の中心軸に対して必ずしも垂直である必要はない。固体飛跡検出器１２の主面がソレノイドコイル２２の中心軸の方向に対して垂直でなくても、固体飛跡検出器１２のうちの深い領域にα粒子を到達させることは可能である。ただし、固体飛跡検出器１２のうちの十分に深い領域にα粒子を到達させるためには、固体飛跡検出器１２の主面の法線とソレノイドコイル２２の中心軸との為す角を、小さめに設定することが望ましい。 In the above embodiment, the case where the solid track detector 12 is arranged so that the main surface of the solid track detector 12 is perpendicular to the central axis of the solenoid coil 22 has been described as an example. The 12 main surfaces do not necessarily have to be perpendicular to the central axis of the solenoid coil 22. Even if the main surface of the solid track detector 12 is not perpendicular to the direction of the central axis of the solenoid coil 22, the α particles can reach a deep region of the solid track detector 12. However, in order to make α particles reach a sufficiently deep region in the solid track detector 12, the angle formed between the normal line of the main surface of the solid track detector 12 and the central axis of the solenoid coil 22 is made smaller. It is desirable to set.

本発明の一実施形態によるα線量率測定装置を示す図である。It is a figure which shows the alpha dose rate measuring device by one Embodiment of this invention. エッチピットが形成された固体飛跡検出器を示す平面図である。It is a top view which shows the solid track detector in which the etch pit was formed. 提案されているα線量率測定方法においてα粒子が様々な方向に入射した場合を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the case where alpha particle injects into various directions in the proposed alpha dose rate measuring method.

Explanation of symbols

２…α線量率測定装置
１０…試料
１２…固体飛跡検出器
１４…チャンバ
１６…配管
１８…真空ポンプ
２０…超伝導磁石
２２…ソレノイドコイル
２４…ボビン
２６…導線
２８…エッチピット
１１２…固体飛跡検出器
１１４…飛跡
１２８…エッチピット 2 ... α dose rate measuring device 10 ... sample 12 ... solid track detector 14 ... chamber 16 ... pipe 18 ... vacuum pump 20 ... superconducting magnet 22 ... solenoid coil 24 ... bobbin 26 ... conductor 28 ... etch pit 112 ... solid track detection 114 ... Track 128 ... Etch pit

Claims

In the α dose rate measurement method to determine the dose rate of α rays emitted from the sample using a solid track detector,
A first step of disposing a sample between one end of the magnets facing each other and one end of the coil, and disposing a solid track detector in the vicinity of the other end of the coil;
A second step of generating a magnetic field using the magnet and the coil and leaving the sample and the solid track detector in the decompressed chamber for a predetermined time;
Etching the solid track detector to form an etch pit in the solid track detector according to the track of α rays incident on the solid track detector;
And a fourth step of obtaining a dose rate of α rays emitted from the sample based on the number of the etch pits formed in the solid track detector and the predetermined time left. Alpha dose rate measurement method.

In the alpha dose rate measuring method of Claim 1,
The said magnet is a superconducting magnet. The alpha dose rate measuring method characterized by the above-mentioned.

In the alpha dose rate measuring method of Claim 1 or 2,
The α dose rate measurement method, wherein the solid track detector is arranged so that a main surface of the solid track detector is substantially perpendicular to a direction of a central axis of the coil.

In the alpha dose rate measuring method of any one of Claims 1 thru | or 3,
The α dose rate measuring method, wherein the sample is arranged in the vicinity of the one end of the magnet.

In the alpha dose rate measuring method of any one of Claims 1 thru | or 4,
The solid track detector is made of a resin.

A magnet provided in the chamber;
A coil provided in the chamber apart from the magnet, wherein one end of the coil opposes one end of the magnet,
A sample support means provided between the one end of the magnet and the one end of the coil for supporting a sample;
An α dose rate measuring apparatus, comprising: a solid track detector support means provided in the vicinity of the other end of the coil for supporting the solid track detector.