JP2014240770A - Radiation detecting device and radiation analyzing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線検出装置および放射線分析装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus and a radiation analysis apparatus.
走査電子顕微鏡(SEM)、透過電子顕微鏡(TEM)、走査透過電子顕微鏡(STEM)、蛍光X線分析装置(XRF)等に搭載される放射線検出装置は、一般的に、放射線を検出する検出器、電界効果トランジスター(FET)、チャンバー、放射線を透過させる透過窓等を含んで構成されている。 Radiation detectors mounted on scanning electron microscopes (SEM), transmission electron microscopes (TEM), scanning transmission electron microscopes (STEM), fluorescent X-ray analyzers (XRF) and the like are generally detectors that detect radiation. , A field effect transistor (FET), a chamber, a transmission window that transmits radiation, and the like.
検出器としては、シリコンドリフト検出器(Silicon Drift Detector、SDD)が知られている。シリコンドリフト検出器は、例えば入射X線によって逆バイアスにより空乏化した(N型)Si中から発生した電子を、同心円状の電位勾配を持った電極構造により効率よくアノードに導くようにしたものである。 A silicon drift detector (Silicon Drift Detector, SDD) is known as a detector. The silicon drift detector, for example, efficiently introduces electrons generated in (N-type) Si depleted by reverse bias by incident X-rays to the anode by an electrode structure having a concentric potential gradient. is there.
このようなシリコンドリフト検出器として、例えば特許文献1には、発生した信号(電子)を増幅するためのFET(電界効果トランジスター)が組み込まれたものが開示されている。FETが組み込まれたシリコンドリフト検出器は、発生した信号をノイズが少ない状態で増幅するためには有効である。 As such a silicon drift detector, for example, Patent Document 1 discloses a device in which an FET (field effect transistor) for amplifying a generated signal (electron) is incorporated. A silicon drift detector incorporating an FET is effective for amplifying a generated signal with little noise.
しかしながら、このようなシリコンドリフト検出器において、FETやアノードに放射線が入射するとノイズの原因となる。このようなノイズは、放射線検出装置の出力信号のSN比を悪化させてしまう。 However, in such a silicon drift detector, when radiation is incident on the FET or the anode, it causes noise. Such noise deteriorates the SN ratio of the output signal of the radiation detection apparatus.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、ノイズの発生を抑制して、SN比を向上させることができる放射線検出装置および放射線分析装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and one of the objects according to some aspects of the present invention is to detect radiation that can suppress the generation of noise and improve the SN ratio. An apparatus and a radiation analysis apparatus are provided.
(1)本発明に係る放射線検出装置は、
放射線を透過させる透過膜が設けられている窓部を有する筐体と、
入射した前記放射線により信号を発生させる発生部、前記発生部で発生した信号を収集する収集部、および前記収集部で収集された信号を増幅する増幅部を有し、前記筐体内に収容されている検出器と、
前記検出器に入射する前記放射線の入射方向からみて、前記収集部および前記増幅部の少なくとも一方と重なるように設けられ、前記透過膜よりも前記放射線の透過率が低い遮蔽部と、
を含む。
(1) A radiation detection apparatus according to the present invention includes:
A housing having a window portion provided with a permeable membrane that transmits radiation;
A generator that generates a signal by the incident radiation; a collector that collects the signal generated by the generator; and an amplifier that amplifies the signal collected by the collector; A detector with
A shielding unit that is provided so as to overlap at least one of the collection unit and the amplification unit as viewed from the incident direction of the radiation incident on the detector, and has a lower transmittance of the radiation than the transmission film;
including.
このような放射線検出装置によれば、遮蔽部によって収集部および増幅部への放射線の入射を妨げることができる。これにより、ノイズの発生を抑制して、出力信号のSN比を向上させることができる。 According to such a radiation detection apparatus, it is possible to prevent radiation from entering the collection unit and the amplification unit by the shielding unit. Thereby, generation | occurrence | production of noise can be suppressed and the S / N ratio of an output signal can be improved.
(2)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部は、前記入射方向からみて、前記発生部の少なくとも一部と重ならないように設けられていてもよい。
(2) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The shielding part may be provided so as not to overlap at least a part of the generation part as seen from the incident direction.
(3)本発明に係る放射線検出装置において、
前記透過膜を支持する支持部を含み、
前記遮蔽部は、前記支持部と一体に設けられていてもよい。
(3) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
Including a support for supporting the permeable membrane,
The shielding part may be provided integrally with the support part.
このような放射線検出装置によれば、遮蔽部および支持部を同一工程で製造することができ、製造工程を簡略化することができる。 According to such a radiation detection apparatus, the shielding part and the support part can be manufactured in the same process, and the manufacturing process can be simplified.
(4)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部の厚さは、前記支持部の厚さよりも大きくてもよい。
(4) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The thickness of the shielding part may be larger than the thickness of the support part.
このような放射線検出装置によれば、放射線に対する遮蔽部の遮蔽率を高めつつ、放射線に対する支持部の透過率を高めることができる。 According to such a radiation detection device, it is possible to increase the transmittance of the support portion with respect to the radiation while increasing the shielding rate of the shielding portion with respect to the radiation.
(5)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部は、前記検出器に接していてもよい。
(5) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The shield may be in contact with the detector.
このような放射線検出装置によれば、検出器の感度の低下を抑制しつつ、出力信号のSN比を向上させることができる。 According to such a radiation detection apparatus, it is possible to improve the SN ratio of the output signal while suppressing a decrease in the sensitivity of the detector.
(6)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部は、前記透過膜に接していてもよい。
(6) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The shield may be in contact with the permeable membrane.
(7)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部は、金属膜であってもよい。
(7) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The shielding part may be a metal film.
(8)本発明に係る放射線検出装置において、
前記遮蔽部は、前記透過膜と前記検出器との間に設けられていてもよい。
(8) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The shield may be provided between the permeable membrane and the detector.
このような放射線検出装置によれば、検出器の感度の低下を抑制しつつ、出力信号のSN比を向上させることができる。 According to such a radiation detection apparatus, it is possible to improve the SN ratio of the output signal while suppressing a decrease in the sensitivity of the detector.
(9)本発明に係る放射線検出装置において、
前記検出器は、シリコンドリフト検出器であってもよい。
(9) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The detector may be a silicon drift detector.
(10)本発明に係る放射線検出装置において、
前記収集部は、アノードであり、
前記増幅部は、電界効果トランジスターであってもよい。
(10) In the radiation detection apparatus according to the present invention,
The collector is an anode;
The amplifying unit may be a field effect transistor.
(11)本発明に係る放射線分析装置は、
本発明に係る放射線検出装置を含む。
(11) A radiation analyzer according to the present invention includes:
A radiation detection apparatus according to the present invention is included.
このような放射線分析装置によれば、本発明に係る放射線検出装置を含むため、出力信号のSN比を向上させることができる。 According to such a radiation analysis apparatus, since the radiation detection apparatus according to the present invention is included, the SN ratio of the output signal can be improved.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 第1実施形態
1.1. 放射線検出装置の構成
まず、第1実施形態に係る放射線検出装置について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る放射線検出装置100を模式的に示す断面図である。図2は、放射線検出装置100を模式的に示す平面図である。なお、図1は、図2のI−I線断面図である。
1. 1. First embodiment 1.1. Configuration of Radiation Detection Apparatus First, the radiation detection apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the
放射線検出装置100は、図1に示すように、筐体(チャンバー)10と、検出器20と、遮蔽部30と、支持部(グリット部)40と、冷却素子50と、ヒートパイプ60と、電極端子基板70と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
放射線検出装置100は、放射線を検出する装置である。放射線検出装置100が検出する放射線は、例えば、X線やγ線である。ここでは、放射線検出装置100がX線を検出する場合について説明する。
The
筐体10は、X線を透過させる透過膜13が設けられた窓部12を有している。透過膜13は、例えば、高分子や無機材料の薄膜である。なお、透過膜13の材質は特に限定されない。また、透過膜13は、単層であってもよいし、多層であってもよい。透過膜13は、支持部40上および遮蔽部30上に設けられている。透過膜13は、支持部40によって支持されている。透過膜13は、図示の例では支持部40上に設けられているが、支持部40の梁部40a,40b間に設けられていてもよい。透過膜13は、X線を透過させ、かつ、筐体10内の環境と外部の環境とを隔離することができる。
The
筐体10は、さらに、支持部(グリッド部)40を支持する土台14と、筒体16と、を有している。透過膜13、土台14、筒体16で囲まれる空間に、検出器20、冷却素子50、ヒートパイプ60、および電極端子基板70が収容されている。土台14および筒体16の材質は、例えば、SUS、真鍮、アルミニウム、銅、鉛、またはこれらの合金
等である。
The
検出器20は、筐体10に収容されている。検出器20は、発生部22、収集部24、および増幅部26を有する。検出器20は、半導体検出器であり、例えばシリコンドリフト検出器(SDD)である。
The
発生部22は、入射したX線により信号(電子)を発生させる。発生部22は、例えば逆バイアスにより空乏化した(N型)Si単結晶と、同心円上の電位勾配(ドリフト電場)をつくる多段のリング状電極(図示せず)と、を有する。リング状電極は、例えば、検出器20の中心の位置を中心とするリング状に設けられている。
The
発生部22は、第1部分22aと、第2部分22bと、を有している。第1部分22aは、平面視において収集部24、増幅部26、および収集部24と増幅部26との間の領域25と重なる部分である。第1部分22aは、図2に示すように平面視において、リング状に設けられた収集部24の内側(収集部24上の領域を含む)の領域である。発生部22の領域25には、例えば、増幅部(FET)26を電気的に分離するための分離部(図示せず)が設けられている。
The generating
第2部分22bは、平面視において収集部24、増幅部26、および収集部24と増幅部26との間の領域25と重ならない部分である。第2部分22bは、図2に示すように平面視において、リング状に設けられた収集部24の外側の領域である。すなわち、第2部分22bは、発生部22の第1部分22a以外の領域である。第2部分22bで発生した信号(電子)は、ドリフト電場によって収集部24に導かれる。
The
第1部分22aは、検出器20に入射するX線の入射方向Aからみて、遮蔽部30と重なっている。また、第2部分22bは、X線の入射方向Aからみて、遮蔽部30と重なっていない。なお、X線の入射方向Aからみて、第2部分22bの一部が、遮蔽部30と重なっていてもよい。X線の入射方向Aは、例えば、検出器20の入射面20aの垂線に沿う方向である。
The
収集部24は、発生部22で発生した信号(電子)を収集するための電極である。収集部24は、アノードである。収集部(アノード)24は、例えば配線(図示せず)によって、増幅部(FET)26のゲート電極に電気的に接続されている。収集部24は、図2に示すように、リング状であり、増幅部26を囲むように設けられている。収集部24は、検出器20の裏面20b(X線が入射する入射面20aとは反対側の面)側に設けられている。
The
増幅部26は、収集部24で収集された信号(電子)を増幅する。増幅部26は、電界効果トランジスター(FET)である。増幅部26は、検出器20の中央部に配置されている。増幅部26は、検出器20の裏面20b側に設けられている。
The amplifying
遮蔽部30は、図2に示すように、検出器20に入射するX線の入射方向Aからみて、収集部24および増幅部26と重なるように設けられている。図示の例では、遮蔽部30は、収集部24および増幅部26の全部と重なるように設けられている。すなわち、入射方向Aからみて、遮蔽部30の外縁の内側に収集部24および増幅部26が位置している。
As shown in FIG. 2, the shielding
また、遮蔽部30は、入射方向Aからみて、発生部22と重ならないように設けられている。すなわち、入射方向Aからみて、遮蔽部30の外縁の外側に、発生部22が位置している。なお、遮蔽部30は、入射方向Aからみて、発生部22の一部と重なっていても
よい。遮蔽部30は、入射方向Aからみて、収集部24および増幅部26と重なり、かつ発生部22の少なくとも一部と重ならないように設けられていれば、その形状は特に限定されない。遮蔽部30は、図2に示す例では、入射方向Aからみて、円形である。
In addition, the shielding
遮蔽部30は、透過膜13と検出器20との間に設けられている。遮蔽部30は、筐体10内に設けられている。図示の例では、遮蔽部30は透過膜13に接している。
The shielding
遮蔽部30は、透過膜13を支持するための支持部40と一体に設けられている。例えば、シリコン基板を、ウェットエッチング(異方性または等方性)、ドライエッチング、またはマイクロ放電加工等を用いてパターニングすることにより、遮蔽部30と支持部40とを一体に形成することができる。
The shielding
X線に対する遮蔽部30の透過率は、X線に対する透過膜13の透過率よりも低い。ここで、透過率とは、X線が対象物(ここでは遮蔽部30または透過膜13)を通過する割合をいう。すなわち、透過率とは、対象物に入射したときの透過強度と入射強度との比をいう。なお、遮蔽率とは、100−透過率をいう。X線に対する遮蔽部30の透過率は、0%であることが望ましい。すなわち、X線に対する遮蔽部30の遮蔽率は、100%であることが望ましい。
The transmittance of the shielding
遮蔽部30の材質は、透過膜13の透過率よりも低い物質であれば特に限定されず、例えばシリコン等の半導体、Sn、Mo等の金属、高分子材料等と、これらを組み合わせた物である。また、遮蔽部30の厚さ(入射方向Aの大きさ)は、例えば、数nm〜1mm程度である。
The material of the shielding
支持部40は、透過膜13を支持している。支持部40の材質は、例えば、シリコン等の半導体、Sn、Mo等の金属、高分子材料等である。支持部40の厚さは、図示の例では、遮蔽部30の厚さと同じである。支持部40は、図2に示す例では、入射方向Aからみて、遮蔽部30から半径方向に延びる複数(図示の例では8個)の梁部40aと、円周方向に延びて遮蔽部30を囲む複数(図示の例では2個)の梁部40bと、で構成されている。支持部40の形状は、特に限定されない。
The
遮蔽部30および支持部40は、導電材料(Al、グラファイトカーボン等)で覆われていてもよい。これにより、遮蔽部30および支持部40が帯電することを防ぐことができる。
The shielding
冷却素子50は、検出器20を冷却するための素子である。冷却素子50は、例えば、ペルチェ素子である。冷却素子50は、検出器20の裏面20b側に配置されている。冷却素子50から放出された熱は、ヒートパイプ60によって放熱板(図示せず)に伝達され、放出される。
The
電極端子基板70は、検出器20と冷却素子50との間に配置されている。電極端子基板70は、検出器20と外部回路(図示せず)とを電気的に接続するための接続端子を備えている。
The
放射線検出装置100の動作について説明する。
The operation of the
例えば試料に電子線やX線が照射されることにより発生したX線(特性X線や蛍光X線)は、窓部12の透過膜13を透過して、検出器20の発生部22に入射する。このとき、遮蔽部30によって、発生部22の第1部分22aへのX線の入射が妨げられる。透過膜13を透過して発生部22の第2部分22bにX線が入射すると、第2部分22bにお
いて電子が発生する。該電子は発生部22のリング状電極がつくるドリフト電場によって移動し、収集部24で収集される。収集部24で収集された電子の量は、入射したX線のエネルギーに比例している。収集部24で収集された電子は、増幅部(FET)26によって、増幅される。これにより、放射線検出装置100は、入射したX線のエネルギーに応じた出力信号を出力する。検出器20の出力信号は、電極端子基板70から配線(図示せず)を介して、外部の信号処理部(図示せず)に送られる。
For example, X-rays (characteristic X-rays and fluorescent X-rays) generated by irradiating the sample with electron beams or X-rays pass through the
放射線検出装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
放射線検出装置100では、遮蔽部30が、入射方向Aからみて、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26と重なるように設けられている。これにより、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26へのX線の入射を妨げることができる。例えば、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26にX線が入射した場合、ノイズの原因となり、出力信号のSN比を悪化させてしまう場合がある。放射線検出装置100によれば、遮蔽部30によって収集部(アノード)24および増幅部(FET)26へのX線の入射を妨げることができるため、出力信号のSN比を向上させることができる。
In the
放射線検出装置100では、さらに、遮蔽部30が、入射方向Aからみて、発生部22の第1部分22aと重なるように設けられている。これにより、第1部分22aへのX線の入射を妨げることができる。例えば、第1部分22aにX線が入射した場合、発生した電子は収集部(アノード)24で正確に収集することができずにノイズの原因となり、出力信号のSN比を悪化させてしまう場合がある。放射線検出装置100によれば、遮蔽部30によって第1部分22aへのX線の入射を妨げることができるため、出力信号のSN比を向上させることができる。
In the
放射線検出装置100では、遮蔽部30が、入射方向Aからみて、発生部22の少なくとも一部と重ならないように設けられている。そのため、例えば遮蔽部30が発生部22の全部と重なっている場合と比べて、発生部22に入射するX線の量を増やすことができる。
In the
放射線検出装置100では、遮蔽部30が、支持部40と一体に設けられているため、遮蔽部30および支持部40を同一工程で製造することができ、製造工程を簡略化することができる。
In the
放射線検出装置100では、上記のように、遮蔽部30によって収集部(アノード)24、増幅部(FET)26、および第1部分22aへのX線の入射を妨げることができるため、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26を検出器20の中央部に配置することができる。これにより、出力信号のSN比を向上させつつ、測定時間の短縮を図ることができる。以下、その理由について説明する。
In the
図3は、検出器20を模式的に示す平面図である。図4は、参考例に係る検出器20dを模式的に示す平面図である。図4に示す検出器20dでは、増幅部(FET)26を検出器20dの端部に配置している。なお、図3および図4は、入射方向Aから見た図である。
FIG. 3 is a plan view schematically showing the
図4に示す参考例の検出器20dでは、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26を検出器20dの端部に設けて、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26にX線が入射することを防いでいる。
In the
しかしながら、検出器20dの端部に収集部(アノード)24および増幅部(FET)
26を設けた場合、発生部22のなかに増幅部(FET)26との間の距離が大きく離れてしまう領域ができてしまう。このような距離が離れた領域で受光した場合、電子eが増幅部(FET)26に到達するまでの時間が長くなる。その結果、単位時間あたりの信号処理数が減少し、測定時間の長時間化につながる。このような問題は、特に検出器20が大面積化するに従って顕著になる。検出器20の大面積化は、検出感度を向上させ、測定時間の短縮にメリットがあるが、上記の問題によりこの効果が打ち消される場合がある。
However, the collector (anode) 24 and the amplifier (FET) at the end of the
When 26 is provided, an area where the distance from the amplifying unit (FET) 26 is greatly separated is generated in the generating
これに対して、図3に示す放射線検出装置100の検出器20では、遮蔽部30によって収集部(アノード)24および増幅部(FET)26へのX線の入射を妨げることができるため、検出器20の中央部に収集部(アノード)24および増幅部(FET)26を配置することができる。そのため、上記のような問題が生じない。したがって、放射線検出装置100によれば、SN比を向上させつつ、測定時間の短縮を図ることができる。
On the other hand, in the
放射線検出装置100では、遮蔽部30は、透過膜13と検出器20との間に設けられている。これにより、検出器20の感度の低下を抑制しつつ、SN比を向上させることができる。例えば遮蔽部30が筐体10の外に設けられている場合、遮蔽部30と検出器20との間の距離が離れてしまう。そのため、収集部(アノード)24および増幅部(FET)26を確実に遮蔽するためには、遮蔽部30の面積を大きくしなければならない。しかしながら、遮蔽部30の面積を大きくしてしまうと、発生部22の第2部分22bが遮蔽される割合も大きくなってしまうため、感度が低下してしまう。これに対して、放射線検出装置100では、遮蔽部30は、透過膜13と検出器20との間に設けられているため、遮蔽部30が筐体10の外に設けられている場合と比べて、遮蔽部30と検出器20との間の距離を近づけることができる。したがって、検出器20の感度の低下を抑制しつつ、SN比を向上させることができる。
In the
1.2. 実験例
次に、遮蔽部30の効果について具体的に説明する。
1.2. Experimental Example Next, the effect of the shielding
図5は、遮蔽部30の材質をシリコンとし、遮蔽部30の厚さを400μm、検出器(シリコンドリフト検出器)20の厚さを400μmとした場合に、第1部分22aでのX線の検出確率および第2部分22bでのX線の検出確率と、X線のエネルギーとの関係をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。なお、図5のグラフは、透過膜による減衰を考慮していない。第1部分22aでの検出確率は、以下のように表される。
FIG. 5 shows that the material of the shielding
(第1部分22aでの検出確率)≒{1−(遮蔽部30での遮蔽率)}×(第1部分22aでの遮蔽率)
図5からわかるように、X線のエネルギーが10keV以下の場合、第1部分22aでのX線の検出確率は0であり、第2部分22bのX線の検出確率は1である。すなわち、遮蔽部30は、10keV以下のX線を、ほとんどすべて遮蔽している(遮蔽部30の透過率≒0%)。
(Detection probability in the
As can be seen from FIG. 5, when the X-ray energy is 10 keV or less, the X-ray detection probability in the
また、X線のエネルギーが10keVより大きい場合でも、第1部分22aでのX線の検出確率は、第2部分22bでの検出確率よりも小さい。すなわち、遮蔽部30によって、第1部分22aへのX線の入射が妨げられていることがわかる。
Even when the X-ray energy is greater than 10 keV, the X-ray detection probability in the
このように、遮蔽部30によってX線の入射を妨げることができることがわかった。
Thus, it has been found that the shielding
1.3. 変形例
次に、本実施形態に係る放射線検出装置の変形例について説明する。以下、各変形例において、上述した放射線検出装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
1.3. Modified Example Next, a modified example of the radiation detection apparatus according to the present embodiment will be described. Hereinafter, in each modified example, members having the same functions as the constituent members of the
(1)第1変形例
まず、第1変形例について説明する。図6は、第1変形例に係る放射線検出装置200を模式的に示す断面図である。
(1) First Modification First, a first modification will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the
上述した放射線検出装置100では、図1に示すように、遮蔽部30の厚さと支持部40の厚さは、同じであった。
In the
これに対して、放射線検出装置200では、図6に示すように、遮蔽部30の厚さは、支持部40の厚さよりも大きい。これにより、X線に対する遮蔽部30の遮蔽率を高めつつ、X線に対する支持部40の透過率を高めることができる。したがって、放射線検出装置200によれば、支持部40および遮蔽部30を一体に設けた場合でも、支持部40によって第2部分22bへのX線の入射を妨げることなく、遮蔽部30によって第1部分22aへのX線の入射を妨げることができる。
On the other hand, in the
厚さの異なる遮蔽部30および支持部40を一体に形成する場合、例えば、まず、シリコン基板を遮蔽部30の厚さとなるようにエッチングする。次に、遮蔽部30となる領域にマスクを形成してエッチングを行い、該マスクが形成された領域を除いてシリコン基板を薄くする。次に、シリコン基板の薄くなった領域をパターニングして支持部40を形成する。これにより、厚さの異なる遮蔽部30および支持部40を一体に形成することができる。
When the shielding
なお、遮蔽部30と支持部40とを別体としてもよい。
The shielding
(2)第2変形例
次に、第2変形例について説明する。図7は、第2変形例に係る放射線検出装置300を模式的に示す断面図である。図8は、放射線検出装置300を模式的に示す平面図である。なお、図7は、図8のVII−VII線断面図である。
(2) Second Modification Next, a second modification will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した放射線検出装置100では、図1および図2に示すように、遮蔽部30は、支持部40と一体に設けられていた。
In the
これに対して、放射線検出装置300では、図7および図8に示すように、遮蔽部30は、透過膜13上に設けられている。遮蔽部30は、透過膜13に接している。
On the other hand, in the
遮蔽部30は、例えば、透過膜13上に金属膜を成膜することで形成される。遮蔽部30として用いる金属膜の材質は、例えば、Al、Ni、Au、Pt、Sn、Mo等の重金属である。このような重金属はX線に対して高い遮蔽率を有するため、遮蔽部30を薄膜化することができる。
The shielding
なお、放射線検出装置300は、図示の例では、支持部40を有していないが、支持部40を有していてもよい。
The
(3)第3変形例
次に、第3変形例について説明する。図9は、第3変形例に係る放射線検出装置400を模式的に示す断面図である。図10は、放射線検出装置400を模式的に示す平面図である。なお、図9は、図10のIX−IX線断面図である。
(3) Third Modification Next, a third modification will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した放射線検出装置100では、図1および図2に示すように、遮蔽部30は、支
持部40と一体に設けられていた。
In the
これに対して、放射線検出装置400では、図9および図10に示すように、遮蔽部30は、検出器20上に設けられている。より具体的には、遮蔽部30は、発生部22の第1部分22a上に設けられている。遮蔽部30は、検出器20に接している。
On the other hand, in the
遮蔽部30は、例えば、検出器20上に金属膜を成膜することで形成される。遮蔽部30として用いる金属膜の材質は、例えば、Al、Ni、Au、Pt、Sn、Mo等の重金属である。これにより、遮蔽部30を薄膜化することができる。
The shielding
放射線検出装置400では、遮蔽部30が検出器20上に設けられているため、遮蔽部30と収集部24および増幅部26との間の距離を近づけることができる。したがって、検出器20の感度の低下を抑制しつつ、SN比を向上させることができる。
In the
(4)第4変形例
次に、第4変形例について説明する。図11は、第4変形例に係る放射線検出装置500を模式的に示す断面図である。図12は、放射線検出装置500を模式的に示す平面図である。なお、図11は、図12のXI−XI線断面図である。また、図13は、放射線検出装置500の検出器20を模式的に示す平面図である。
(4) Fourth Modification Next, a fourth modification will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した放射線検出装置100では、図1および図2に示すように、収集部24は、増幅部26を囲むように設けられていた。
In the
これに対して、放射線検出装置500では、図11〜図13に示すように、収集部24は検出器20の発生部22に設けられ、増幅部26は発生部22の外(非収集部23)に設けられている。また、遮蔽部30は、X線の入射方向Aからみて、収集部24と重なるように設けられている。なお、図示の例では、遮蔽部30は、X線の入射方向Aからみて、増幅部26と重なっていない。
On the other hand, in the
放射線検出装置500では、検出器20は、図12および図13に示すように、非収集部23を有している。非収集部23は、X線が入射しても発生した電子がアノードに収集されない領域である。非収集部23は、例えば、Si単結晶の電位勾配(ドリフト電場)が印加されない領域である。検出器20において、非収集部23は、発生部22の外側の領域である。図示の例では、発生部22は、検出器20の中央部に設けられ、非収集部23は、検出器20の端部に設けられている。
In the
収集部24と増幅部26とは、例えば、ボンディングワイヤー等の配線28によって電気的に接続されている。
The
放射線検出装置500では、遮蔽部30が、X線の入射方向Aからみて、収集部24と重なるように設けられているため、ノイズの発生を抑制して、SN比を向上させることができる。
In the
また、放射線検出装置500では、増幅部26が、X線が入射しても発生した電子がアノードに収集されない領域(非収集部23)に設けられている。そのため、そもそも、増幅部26と重なる発生部22の第1部分22aで発生した電子が収集部24で正確に収集することができずにノイズの原因となるという問題が生じない。したがって、放射線検出装置500では、遮蔽部30が増幅部26と重なるように設けられていなくても、ノイズの発生を抑制することができる。
In the
なお、図示はしないが、例えば、土台14、または支持部40の梁部40a,40bが、X線の入射方向Aからみて、増幅部26と重なっていてもよい。すなわち、土台14または支持部40の梁部40a,40bが遮蔽部30と同様の機能を有していてもよい。これにより、ノイズの発生を抑制して、SN比を向上させることができる。
Although not shown, for example, the base 14 or the
(5)第5変形例
次に、第5変形例について説明する。図14は、第5変形例に係る放射線検出装置600を模式的に示す断面図である。図15は、放射線検出装置600を模式的に示す平面図である。なお、図14は、図15のXIV−XIV線断面図である。
(5) Fifth Modification Next, a fifth modification will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した放射線検出装置100では、図1および図2に示すように、収集部24および増幅部26は、検出器20の中央部に配置されていた。
In the
これに対して、放射線検出装置600では、図14および図15に示すように、収集部24および増幅部26は、検出器20の端部に配置されている。なお、収集部24および増幅部26の位置は特に限定されない。
On the other hand, in the
(6)第6変形例
次に、第6変形例について説明する。図16は、第6変形例に係る放射線検出装置700を模式的に示す断面図である。
(6) Sixth Modification Next, a sixth modification will be described. FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a
上述した放射線検出装置100では、図1および図2に示すように、遮蔽部30は、透過膜13と検出器20との間に設けられていた。
In the
これに対して、放射線検出装置200では、図16に示すように、遮蔽部30は、筐体10の外に設けられている。
On the other hand, in the
遮蔽部30は、X線の入射方向を揃えるためのコリメーター部710によって支持されている。なお、遮蔽部30を支持するための部材は、特に限定されない。
The shielding
2. 第2実施形態
次に、第2実施形態に係る放射線分析装置について図面を参照しながら説明する。図17は、第2実施形態に係る放射線分析装置1の構成を示す図である。
2. Second Embodiment Next, a radiation analyzer according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of the radiation analysis apparatus 1 according to the second embodiment.
放射線分析装置1は、本発明に係る放射線検出装置を含んで構成されている。ここでは、放射線分析装置1が、放射線検出装置100を含んで構成されている場合について説明する。
The radiation analysis apparatus 1 includes a radiation detection apparatus according to the present invention. Here, a case where the radiation analysis apparatus 1 is configured to include the
放射線分析装置1は、さらに、図17に示すように、電子線源2と、集束レンズ3と、走査偏向器4と、対物レンズ5と、試料ステージ6と、電子検出器7と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 17, the radiation analyzer 1 further includes an electron beam source 2, a focusing
放射線分析装置1は、試料S上で電子線E1を走査し、電子線E1が試料S内で散乱されることによって試料Sから放出される電子E2を検出して、画像(走査電子像)を取得する。すなわち、放射線分析装置1は、放射線検出装置100を搭載した走査電子顕微鏡(SEM)である。
The radiation analyzer 1 scans the electron beam E1 on the sample S, detects the electron E2 emitted from the sample S when the electron beam E1 is scattered in the sample S, and displays an image (scanned electron image). get. That is, the radiation analysis apparatus 1 is a scanning electron microscope (SEM) on which the
電子線源2は、電子線(一次電子線)E1を発生させる。電子線源2は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線E1を放出する。電子線源2として用いられる電子銃は、特に限定されず、例えば、熱電子放出型や、熱電界放
出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。電子線源2から放出された電子線E1は、放射線分析装置1の光学系の光軸Zに沿って進行する。
The electron beam source 2 generates an electron beam (primary electron beam) E1. The electron beam source 2 is, for example, a known electron gun, and accelerates electrons emitted from the cathode at the anode to emit an electron beam E1. The electron gun used as the electron beam source 2 is not particularly limited, and for example, a thermionic emission type, a thermal field emission type, a cold cathode field emission type, or the like can be used. The electron beam E1 emitted from the electron beam source 2 travels along the optical axis Z of the optical system of the radiation analyzer 1.
集束レンズ3は、電子線源2の後段(電子線E1の下流側)に配置されている。集束レンズ3は、電子線E1を集束させるためのレンズである。
The converging
走査偏向器(走査コイル)4は、集束レンズ3の後段に配置されている。走査偏向器4は、集束レンズ3および対物レンズ5で集束された電子線E1を試料S上で走査するための電磁コイルである。走査偏向器4は、走査信号生成部(図示せず)で生成された走査信号に基づいて電子線E1を偏向させ、電子線E1を試料S上で走査する。
The scanning deflector (scanning coil) 4 is arranged at the rear stage of the focusing
対物レンズ5は、走査偏向器4の後段に配置されている。対物レンズ5は、電子線E1を集束して、試料Sに照射するためのレンズである。 The objective lens 5 is disposed at the rear stage of the scanning deflector 4. The objective lens 5 is a lens for focusing the electron beam E1 and irradiating the sample S.
試料ステージ6は、試料Sを保持し、試料Sを移動させることができる。試料ステージ6は、例えば、試料Sの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。 The sample stage 6 can hold the sample S and move the sample S. The sample stage 6 can perform operations such as horizontal movement, vertical movement, rotation, and tilting of the sample S, for example.
電子検出器7は、集束された電子線E1の走査に基づいて試料Sの表面から放出される二次電子や反射電子を検出する。電子検出器7によって検出された二次電子や反射電子の強度信号は、走査信号と同期された画像データとして、フレームメモリー(図示せず)に記憶される。このフレームメモリーに記憶された画像データに基づいて、走査像が生成される。
The
放射線検出装置100は、集束された電子線E1で試料Sを照射することにより発生する特性X線を検出する。放射線検出装置100は、例えば、エネルギー分散型検出器として機能する。
The
放射線分析装置1では、放射線検出装置100を含むため、SN比を向上させることができる。
Since the radiation analysis apparatus 1 includes the
なお、ここでは、放射線分析装置1が本発明に係る放射線検出装置を搭載した走査電子顕微鏡である場合について説明したが、放射線分析装置1は、例えば、本発明に係る放射線検出装置を搭載した透過電子顕微鏡、走査透過電子顕微鏡、蛍光X線分析装置、電子プローブマイクロアナライザー等であってもよい。 In addition, although the case where the radiation analyzer 1 is a scanning electron microscope equipped with the radiation detection device according to the present invention has been described here, the radiation analysis device 1 is, for example, a transmission equipped with the radiation detection device according to the present invention. It may be an electron microscope, a scanning transmission electron microscope, a fluorescent X-ray analyzer, an electron probe microanalyzer, or the like.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…放射線分析装置、2…電子線源、3…集束レンズ、4…走査偏向器、5…対物レンズ、6…試料ステージ、7…電子検出器、10…筐体、12…窓部、13…透過膜、14…土台、16…筒体、20…検出器、20a…入射面、20b…裏面、20d…検出器、22…発生部、22a…第1部分、22b…第2部分、23…非収集部、24…収集部、25…領域、26…増幅部、28…配線、30…遮蔽部、40…支持部、40a…梁部、40b…梁部、50…冷却素子、60…ヒートパイプ、70…電極端子基板、100,20
0,300,400,500,600,700…放射線検出装置、710…コリメーター部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radiation analyzer, 2 ... Electron beam source, 3 ... Condensing lens, 4 ... Scanning deflector, 5 ... Objective lens, 6 ... Sample stage, 7 ... Electron detector, 10 ... Housing | casing, 12 ... Window part, 13 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Permeation | transmission film | membrane, 14 ... Base, 16 ... Cylindrical body, 20 ... Detector, 20a ... Incident surface, 20b ... Back surface, 20d ... Detector, 22 ... Generating part, 22a ... 1st part, 22b ... 2nd part, 23 ... non-collection part, 24 ... collection part, 25 ... area, 26 ... amplification part, 28 ... wiring, 30 ... shielding part, 40 ... support part, 40a ... beam part, 40b ... beam part, 50 ... cooling element, 60 ... Heat pipe, 70... Electrode terminal board, 100, 20
0, 300, 400, 500, 600, 700 ... radiation detection device, 710 ... collimator section
Claims (11)
入射した前記放射線により信号を発生させる発生部、前記発生部で発生した信号を収集する収集部、および前記収集部で収集された信号を増幅する増幅部を有し、前記筐体内に収容されている検出器と、
前記検出器に入射する前記放射線の入射方向からみて、前記収集部および前記増幅部の少なくとも一方と重なるように設けられ、前記透過膜よりも前記放射線の透過率が低い遮蔽部と、
を含む、放射線検出装置。 A housing having a window portion provided with a permeable membrane that transmits radiation;
A generator that generates a signal by the incident radiation; a collector that collects the signal generated by the generator; and an amplifier that amplifies the signal collected by the collector; A detector with
A shielding unit that is provided so as to overlap at least one of the collection unit and the amplification unit as viewed from the incident direction of the radiation incident on the detector, and has a lower transmittance of the radiation than the transmission film;
A radiation detection device.
前記遮蔽部は、前記入射方向からみて、前記発生部の少なくとも一部と重ならないように設けられている、放射線検出装置。 In claim 1,
The radiation detection apparatus, wherein the shielding part is provided so as not to overlap at least a part of the generation part when viewed from the incident direction.
前記透過膜を支持する支持部を含み、
前記遮蔽部は、前記支持部と一体に設けられている、放射線検出装置。 In any one of Claim 1 or 2,
Including a support for supporting the permeable membrane,
The said shielding part is a radiation detection apparatus provided integrally with the said support part.
前記遮蔽部の厚さは、前記支持部の厚さよりも大きい、放射線検出装置。 In claim 3,
The thickness of the said shielding part is a radiation detection apparatus larger than the thickness of the said support part.
前記遮蔽部は、前記検出器に接している、放射線検出装置。 In claim 1 or 2,
The said shielding part is a radiation detection apparatus which is in contact with the said detector.
前記遮蔽部は、前記透過膜に接している、放射線検出装置。 In claim 1 or 2,
The said shielding part is a radiation detection apparatus which is in contact with the said permeable film.
前記遮蔽部は、金属膜である、放射線検出装置。 In claim 5 or 6,
The radiation detecting apparatus, wherein the shielding part is a metal film.
前記遮蔽部は、前記透過膜と前記検出器との間に設けられている、放射線検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The said shielding part is a radiation detection apparatus provided between the said permeable film and the said detector.
前記検出器は、シリコンドリフト検出器である、放射線検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
The radiation detector according to claim 1, wherein the detector is a silicon drift detector.
前記収集部は、アノードであり、
前記増幅部は、電界効果トランジスターである、放射線検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
The collector is an anode;
The amplifying unit is a radiation detection device, which is a field effect transistor.
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- 2013-06-11 JP JP2013122687A patent/JP2014240770A/en active Pending
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