JP2018129139A - X-ray transmission window member, x-ray detector, and method of manufacturing x-ray transmission window member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線透過窓部材、X線検出器、およびX線透過窓部材の製造方法に関する。 The present invention relates to an X-ray transmission window member, an X-ray detector, and a method for manufacturing an X-ray transmission window member.
X線を用いた分析装置には、X線検出素子を外気から隔離するため、あるいは試料室を減圧雰囲気から隔離するための隔壁部材として、X線を透過するX線透過窓部材が用いられている。 In the analyzer using X-rays, an X-ray transmission window member that transmits X-rays is used as a partition member for isolating the X-ray detection element from the outside air or isolating the sample chamber from the reduced-pressure atmosphere. Yes.
例えば下記特許文献1には、真空容器内の試料室に設けられるX線透過窓の破損を防止するための構成として、X線透過窓を補強するサポートをX線透過窓上に突設する構成のX線透過窓部材が開示されている。サポートは、X線透過窓上に格子状に突設され、例えばSi,Au,Cr,Ti等で構成するとしている。
For example, in
また下記特許文献2には、X線の透過率が高くかつ機械的強度も有するベリリウム箔を用いたX線透過窓に関し、ベリリウム箔にアルミニウムの接着層が真空蒸着された後に加熱処理され、加熱処理された接着層にポリイミド樹脂膜がコーティングされた構成が開示されている。このような構成により、ベリリウム箔とそれを保護する樹脂膜との密着性の向上が図られるとしている。
しかしながら上述したX線透過窓部材には、X線分析の精度の向上および分析速度の向上を図るために、さらなるX線透過率の向上が望まれている。 However, the X-ray transmission window member described above is desired to further improve the X-ray transmittance in order to improve the accuracy of X-ray analysis and the analysis speed.
そこで本発明は、耐圧性を確保しつつもX線透過率の向上を図ることが可能なX線透過窓部材、このX線透過窓部材を用いたX線検出器、およびX線透過窓部材の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an X-ray transmission window member capable of improving the X-ray transmittance while ensuring pressure resistance, an X-ray detector using the X-ray transmission window member, and an X-ray transmission window member It aims at providing the manufacturing method of.
このような目的を達成するための本発明は、開口窓を有する支持枠と、前記開口窓を塞いで設けられたX線透過膜と、前記X線透過膜の主面上に設けられた有機材料からなる補強パターンとを備えたX線透過窓部材である。また本発明は、このような構成のX線透過窓部材を備えたX線検出器、およびこのようなX線透過窓部材の製造方法でもある。 In order to achieve such an object, the present invention provides a support frame having an opening window, an X-ray transmission film provided by closing the opening window, and an organic film provided on the main surface of the X-ray transmission film. An X-ray transmission window member provided with a reinforcing pattern made of a material. Moreover, this invention is also an X-ray detector provided with the X-ray transmissive window member of such a structure, and a manufacturing method of such an X-ray transmissive window member.
以上のような構成の本発明によれば、耐圧性を確保しつつもX線透過率の向上を図ることが可能なX線透過窓部材、このX線透過窓部材を用いたX線検出器、およびX線透過窓部材の製造方法を提供することができる。 According to the present invention configured as described above, an X-ray transmission window member capable of improving the X-ray transmittance while ensuring pressure resistance, and an X-ray detector using the X-ray transmission window member And the manufacturing method of an X-ray transmissive window member can be provided.
以下本開示の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
1.第1実施形態(一主面側に補強パターンを設けたX線透過窓部材)
2.第2実施形態(両面に補強パターンを設けたX線透過窓部材)
3.第3実施形態(X透過窓部材を設けたX線検出器)
なお、各実施形態および変形例において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in the following order based on the drawings.
1. 1st Embodiment (X-ray transmissive window member which provided the reinforcement pattern in the one main surface side)
2. Second embodiment (X-ray transmission window member provided with reinforcing patterns on both sides)
3. Third Embodiment (X-ray detector provided with an X transmission window member)
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component in each embodiment and modification, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
≪第1実施形態≫
図1は、第1実施形態のX線透過窓部材の平面図である。また図2は、第1実施形態のX線透過窓部材の断面図であり、図1のA−A断面に相当する図である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a plan view of the X-ray transmissive window member of the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the X-ray transmissive window member of the first embodiment, and is a view corresponding to the AA cross section of FIG.
これらの図に示すX線透過窓部材1は、例えばX線検出素子を外気から隔離するため、あるいはX線分析の分析対象となる試料を収容するための試料室を減圧雰囲気から隔離するための隔壁部材として用いられるものである。このX線透過窓部材1は、支持枠10、X線透過膜11、補強パターン12、マスク膜13、可視光遮蔽膜14(図2のみに図示)、フランジ15を備えている。以下、X線透過窓部材1を構成するこれらの各部材の構成を説明し、次にX線透過窓部材1の製造方法を説明する。
The X-ray
<支持枠10>
支持枠10は、中央に開口窓10aを有する枠体であって、次に説明するX線透過膜11を支持する。この支持枠10は、通常の使用に十分耐えられる耐大気圧強度を持つものであれば材質は問わないが、X線透過膜11に対してエッチング選択比が高い材料を用いて構成されることが好ましい。一例として、次に説明するX線透過膜11が窒化シリコン(SiN)によって構成されるものである場合、支持枠10はシリコン基板を用いて構成されている。
<
The
開口窓10aは、その開口形状が限定されることはないが、一例として平面形状が略正方形であることとする。また開口窓10aの側壁は、X線透過膜11に向かって開口径が小さくなるテーパー形状となっている。以上のような開口窓10aは、必要とされるX線の透過量が得られる大きさを有し、平面形状が略正方形の対向辺間の開口幅が最も狭い箇所において、例えば10mm×10mm程度であることとする。
Although the opening shape of the
<X線透過膜11>
X線透過膜11は、X線を透過する材料で構成された膜であって、支持枠10の開口窓10aを塞ぐ状態で支持枠10の一主面上に設けられている。このようなX線透過膜11としては、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)、薄膜グラファイト、ダイヤモンド、セラミック、金属ベリリウム等の金属材料、および高分子材料等が用いられる。なかでも、放射線耐性、機械的強度、およびX線照射による化学的安定性の観点から、非晶質の窒化シリコンが好ましく用いられる。
<X-ray
The
X線透過膜11の膜厚は、このX線透過膜11を透過するX線のエネルギーによって、十分に大きなX線透過率が得られる範囲に設定される。例えば、このX線透過窓部材1が、X線検出器に設けられるものである場合、窒化シリコンからなるX線透過膜11の膜厚は50nm程度である。
The film thickness of the
<補強パターン12>
補強パターン12は、X線透過膜11の両面に掛かる圧力差によってX線透過膜11が破損することを防止するためのものであり、X線透過膜11の主面上に設けられている。特に、この補強パターン12は、有機材料によって構成されたものであって、X線透過膜11の一主面S1上に設けられている。ここでは一例として、X線透過膜11の支持枠10側に向かう一主面S1上に、補強パターン12が設けられている構成を図示しているが、補強パターン12は、X線透過膜11の両側の主面のうち、陰圧となる側の一主面S1上に設けられることが好ましい。したがって、補強パターン12は、X線透過膜11の支持枠10側とは逆の主面上に設けられていてもよい。
<
The
[補強パターン12の材質]
以上のような補強パターン12は、有機材料によって構成されたものであり、これによりX線の透過が損なわれることを防止している。補強パターン12を構成する有機材料は、放射線耐性、機械的強度、およびX線照射による化学的安定性に優れた有機材料の中から、適宜に選択して用いられ、特に高分子有機材料が用いられる。このような有機材料として、ポリイミドが例示される。
[Material of reinforcing pattern 12]
The reinforcing
[補強パターン12のレイアウト構造]
補強パターン12のレイアウト構造は、X線透過膜11の一主面S1上に格子状の網目構造であることが好ましい。このような補強パターン12は、例えば平面形状が略正方形の開口窓10aの側壁に沿って、複数行(ここでは5行)/複数列(ここでは5列)に配列されており、各補強パターン12の間隔は均等であることとする。またこれら複数列/複数行の補強パターン12は、それぞれの両端部が、支持枠10の開口窓10aの側壁に達し、テーパー形状の側壁に重ねて配置される。また複数行の補強パターン12と複数列の補強パターン12とが重なる位置では、これらの補強パターン12が積層された状態となっていてよい。
[Layout Structure of Reinforcement Pattern 12]
The layout structure of the reinforcing
これにより、開口窓10aの内周においては、補強パターン12によってX線透過膜11が複数の透過窓部11aに区画された状態となっている。ここでは、区画された各透過窓部11aは、平面視的な形状がほぼ均等な略正方形となっている。
Thereby, in the inner periphery of the
図3は、第1実施形態の変形例1を示す平面図である。図3に示すように、X線透過窓部材1aにおける補強パターン12のレイアウト構造は、透過窓部11aが矩形となるように、複数行/複数列に補強パターン12を配置した構成であってもよい。矩形の透過窓部11aであれば、図1に示したように略正方形の透過窓部11aと比較して、透過窓部11aの面積に対する周縁長が大きくなり、各透過窓部11aの耐圧性の向上が図られる。
FIG. 3 is a plan
図4は、第1実施形態の変形例2を示す平面図である。図4に示すように、X線透過窓部材1bにおける補強パターン12のレイアウト構造は、ハニカム構造であってもよい。この場合、補強パターン12によって区画された各透過窓部11aは、正六角形の平面形状を有し、補強パターン12自体の強度を得ることができる。また、各透過窓部11aの周縁の角部がより鈍角になって角部に応力が掛かり難くなり、この結果として各透過窓部11aの耐圧性の向上が図られる。
FIG. 4 is a plan view showing a second modification of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the layout structure of the reinforcing
以上のような変形例1および変形例2の他にも、補強パターン12のレイアウト構造は、網目構造以外の同心円状であったり、放射状であってもよく、またこれらを組み合わせた網目構成であってもよく、他の構造であってもよい。
In addition to
[補強パターン12の開口幅]
補強パターン12の開口幅、すなわち補強パターン12によって区画された各透過窓部11aの開口幅は、例えば補強パターン12のレイアウトが図1および図3に示した格子状の網目構造の場合、水平開口幅[Dh]および垂直開口幅[Dv]である。また図4に示したハニカム構造の場合、対角間の距離、対向辺間の距離、またはこれらの平均の距離である。このような開口幅は、補強パターン12によって区画された各透過窓部11aに要求される耐圧性によって決まる。
[Opening width of reinforcing pattern 12]
The opening width of the reinforcing
例えば、このX線透過窓部材1が、X線検出器に設けられるものである場合、X線透過窓部材1には、1気圧かそれ以上の気圧が掛かる。このため、各透過窓部11aには、2.5atm以上の耐圧性が要求されることになる。したがって、透過窓部11aの開口幅は、例えば透過窓部11aの開口幅を変化させた場合の耐圧性のシミュレーションや予備試験を実施し、その結果に基づいて必要とされる耐圧性が得られる値に設定されることとする。
For example, when the X-ray
図5は、X線透過窓部材1における透過窓部11aの開口幅と破壊時圧差との関係を示すグラフである。このグラフは、図1に示した平面形状が略正方形の透過窓部11aについて、補強パターン12が設けられていない側からX線透過膜11を加圧し、透過窓部11aが破壊された時点においてのX線透過膜11の両側の圧差を破壊時圧差として実測した結果を示している。加圧速度は、約0.2atm/秒とした。グラフの横軸は透過窓部11aの水平開口幅[Dh](=垂直開口幅[Dv])の平均値であり、グラフの縦軸は破壊時圧差である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the opening width of the
このグラフから、透過窓部11aの水平開口幅[Dh](=垂直開口幅[Dv])が600μm以下の範囲で、破壊時圧差2.5atm以上の耐圧性が得られることが分かる。そして、各透過窓部11aに対して、2.5atm〜4.0atmの耐圧性を求める場合であれば、各透過窓部11aの水平開口幅[Dh](=垂直開口幅[Dv])は、220μm以上、600μm以下に設定すればよいことが分かる。
From this graph, it can be seen that pressure resistance of a pressure difference of 2.5 atm or more is obtained when the horizontal opening width [Dh] (= vertical opening width [Dv]) of the
[補強パターン12のパターン幅]
補強パターン12のパターン幅は、例えば補強パターン12のレイアウトが図1および図3に示した格子状の網目構造の場合、水平パターン幅[Wh]および垂直パターン幅[Wv]である。また図4に示したハニカム構造の場合、単一のパターン幅[W]であってよい。このようなパターン幅は、X線透過膜11の各透過窓部11aが所望の耐圧性を維持できる開口幅となり得る範囲で、かつ必要とされる透過窓部11aの開口率を満たす範囲で設定される。ここで透過窓部11aの開口率とは、開口窓10aの開口面積に対する透過窓部11aの開口面積の合計であり、例えば70%以上に設定される。そして、このような透過窓部11aの開口幅および開口率を満たすように設定される補強パターン12のパターン幅は、おおむね1μm以上、100μm以下の範囲となる。
[Pattern width of reinforcing pattern 12]
The pattern width of the reinforcing
[補強パターン12の高さ]
補強パターン12の高さ[H]は、補強パターン12の材質およびパターン幅によって決まる値であり、補強パターン12に必要とされる耐圧性が得られる値であればよい。ここで、補強パターン12に必要とされる耐圧性は、各透過窓部11aに必要とされる耐圧性と同程度であり、例えば2.5atm以上である。
[Height of reinforcing pattern 12]
The height [H] of the reinforcing
このような補強パターン12のパターン高さ[H]さは、おおむね10μm以上、300μm以下の範囲で設定される。一例として、ポリイミドからなるパターン幅が40μmの補強パターン12であれば、高さは50μm程度に設定されることになる。
The pattern height [H] of the reinforcing
<マスク膜13>
マスク膜13は、支持枠10に開口窓10aを形成する際のエッチングにおいて、エッチングマスクとなる膜である。このようなマスク膜13は、X線透過膜11と同様の材質であってよく、支持枠10がシリコン基板を用いて構成されたものである場合、窒化シリコン(SiN)を用いて構成される。
<
The
<可視光遮蔽膜14>
可視光遮蔽膜14は、可視光領域の光によるノイズの混入を防ぐための膜である。このような可視光遮蔽膜14は、X線を透過する材料のうち、可視光領域の光を遮蔽する性質を有する材料を用いて構成され、例えばアルミニウムのような金属材料によって構成される。金属材料によって構成される可視光遮蔽膜14は、スバッタ法などの成膜方法によって、支持枠10の開口窓10aを塞ぐ状態で透過窓部11a上に成膜される。なお、この可視光遮蔽膜14は、必要に応じて設けられればよく、また図示したように補強パターン12を覆って設けられてもよく、その逆側の面に設けられてもよい。
<Visible
The visible
<フランジ15>
フランジ15は、このX線透過窓部材1をX線検出器のような装置本体に取り付けるための部材であり、支持枠10を保持刷る状態で設けられており、必要に応じてここでの図示を省略したネジ留め穴等を備えている。このようなフランジ15は、通常の使用に十分耐えられる耐大気圧強度を持つものであれば材質が問われることはなく、シリコン、セラミック、金属、プラスチック、樹脂等によって構成される。
<
The
<X線透過窓部材1の製造方法>
図6は、上述した第1実施形態のX線透過窓部材の製造方法を示す断面工程図である。以下、この図にしたがってX線透過窓部材1の製造方法を説明する。
<The manufacturing method of the X-ray
FIG. 6 is a cross-sectional process diagram illustrating the method for manufacturing the X-ray transmissive window member of the first embodiment described above. Hereinafter, the manufacturing method of the X-ray
先ず、図6(a)に示すように、基板100の一方の面にX線透過膜11を成膜し、他方の面にマスク膜13を成膜する。例えば、基板100としてシリコン基板を用い、その一方の主面上に、CVD法によって所定膜厚の窒化シリコンからなるX線透過膜11を成膜する。また基板100の他方の主面上に、CVD法によってエッチングマスクとして必要な所定膜厚の窒化シリコンからなるマスク膜13を成膜する。
First, as shown in FIG. 6A, the
次に、図6(b)に示すように、マスク膜13の上部に、リソグラフィー法によってレジストパターン101を形成する。この際、レジストパターン101は、基板100の周縁を覆い、中央部に矩形の開口を有する平面形状に形成する。その後、このレジストパターン101をマスクにしてマスク膜13をエッチングすることにより、レジストパターン101の形状をマスク膜13に転写する。
Next, as shown in FIG. 6B, a resist
その後、X線透過膜11において、支持枠10と逆側の主面上に、必要に応じて保護膜102を成膜する。この保護膜102は、例えばアルカリエッチング液に対する耐性を持ったコート剤またはレジストからなるものであり、スピンコート法によって形成する。
Thereafter, in the
次いで、図6(c)に示すように、レジストパターン101およびマスク膜13をマスクにして、基板100をエッチングし、エッチング底面にX線透過膜11を露出させる。エッチングは、等方性であればウェットエッチングであってもドライエッチングであってもよい。これにより、基板100の中央部に、側壁テーパー形状で矩形の平面形状を有する開口窓10aを設けた支持枠10を形成する。そして、支持枠10の開口窓10aをX線透過膜11によって塞いだ状態とし、また開口窓10aの内周におけるX線透過膜11を1枚の自立膜とする。なお、基板100のエッチングにおいては、初期の段階においてマスクとなるレジストパターン101がエッチング除去され、その後は、マスク膜13をマスクとして基板100のエッチングが進行する。
Next, as shown in FIG. 6C, the
次いで、支持枠10の開口窓10aの内部に露出しているX線透過膜11の一主面S1に対し、X線透過膜11と次に形成する補強パターンとの間の密着性を向上させるための前処理を施す。この前処理は、例えばシランカップリング剤をX線透過膜11の一主面S1上に塗布して乾燥させる処理である。この前処理によりX線透過膜11の一主面S1を密着性改善層10’とする。
Next, the adhesion between the
次に、図6(d)に示すように、支持枠10の開口窓10aの内周に露出しているX線透過膜11の一主面S1上に、印刷法によって有機材料からなる補強パターン12をボトムアップ方式で積層して形成する。このような印刷法による補強パターン12の形成には、インクジェット法が好ましく適用される。
Next, as shown in FIG. 6 (d), a reinforcing pattern made of an organic material is formed on one main surface S1 of the
図7は、インクジェット法による補強パターンの形成を説明する図である。この図に示すように、インクジェット法による補強パターンの形成においては、インクジェットノズル103から、X線透過膜11の一主面S1上に未硬化の有機材料104を連続的に吐出させる。この際、インクジェットノズル103は、吐出径[r]が1μm以下のものを用いることにより、上述したようにパターン幅がおおむね1μm以上、100μm以下の範囲の補強パターンの形成が実現される。そして、ポリイミドからなる補強パターン12を形成する場合であれば、ポリイミドの前駆体を有機溶媒に溶解させたポリイミドワニスをインクとして、インクジェットノズル103から吐出させる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the formation of a reinforcing pattern by the ink jet method. As shown in this figure, in the formation of the reinforcing pattern by the ink jet method, the uncured
またこの際、X線透過膜11の一主面S1に対して、インクジェットノズル103の先端を相対的に移動させ、表面が密着性改善層10’で覆われたX線透過膜11の一主面S1上に、未硬化の有機材料の材料層104aを形成する。インクジェットノズル103の相対的な移動は、形成する補強パターンのレイアウトに沿って実施する。そしてインクジェットノズル103の相対的な移動を制御することにより、材料層104aを複数層に積層させ、補強パターンに必要な高さとする。例えば、高さ40μmの補強パターンを形成する場合であれば、これよりも高い80μm程度の高さで材料層104aを複数層に積層させる。各材料層104aは、支持枠10における開口窓10aの側壁に達するまで連続的に形成することが好ましい。これにより、補強パターン12が交差する位置では、補強パターン12の高さ[H]が部分的に大きくなるが、補強パターン12の強度を確保することができる。
At this time, the tip of the
以上のようにしてインクジェット法によって、補強パターン12のレイアウトに沿って必要な高さに未硬化の有機材料の材料層104aを積層させた後、材料層104aの硬化処理を実施する。ここでは、例えば有機材料としてポリイミドを用いる場合であれば、硬化処理として、プリベークを90℃で1時間実施し、その後ポストべークを400℃で1時間実施する。これにより、図6(d)に示したように、有機材料によって構成され、所定のパターン幅および高さ[H]を有する補強パターン12が、所定のレイアウト構造で形成される。
As described above, after the uncured
その後、図6(e)に示すように、エッチングによって保護膜102を剥離する。次いで、必要に応じて、例えばアルミニウムからなる可視光遮蔽膜14を、スパッタ法によって補強パターン12を覆う状態で成膜する。
Thereafter, as shown in FIG. 6E, the
以上により、図1および図2を用いて説明したX線透過窓部材1を作製する。また図3および図4を用いて説明したX線透過窓部材1a,1bの製造方法も、以上と同様に実施される。
As described above, the X-ray
<第1実施形態の効果>
以上説明した第1実施形態のX線透過窓部材1(変形例1,2のX線透過窓部材1a,1bも含む)は、X線透過膜11の一主面S1上に、有機材料によって構成した補強パターン12を設けた構成である。このような構成のX線透過窓部材1は、X線が有機材料からなる補強パターン12をも透過する構成となり、耐圧性を維持しつつもX線の透過率の向上を図ることが可能となる。しかも、これまでのシリコン製の補強グリッドと比較して、補強パターン12の構成材料がX線によって励起されてノイズ波長成分が放出されることも防止できる。
<Effects of First Embodiment>
The X-ray
また印刷法によってボトムアップ方式で補強パターン12を形成することにより、例えば自己組織化によって形成するLB膜と比較して、有機材料からなる微細な補強パターン12を、高精度でかつ容易に形成することが可能である。しかも下地となるX線透過膜11に対して過大な応力を掛けることなく補強パターン12の形成が可能であるため、自立膜となっているX線透過膜11を破損することなく、補強パターン12を形成することが可能である。
Further, by forming the reinforcing
図8は、第1実施形態のX線透過窓部材の効果を説明するためのグラフである。このグラフは、(1)〜(3)の各X線透過窓部材についての、入射X線エネルギーに対するX線透過率の関係をシミュレーションした結果を示す図である。横軸は、入射X線エネルギーであり、縦軸はX線透過率である。 FIG. 8 is a graph for explaining the effect of the X-ray transmission window member of the first embodiment. This graph is a diagram showing the result of simulating the relationship of the X-ray transmittance with respect to the incident X-ray energy for each of the X-ray transmissive window members of (1) to (3). The horizontal axis is the incident X-ray energy, and the vertical axis is the X-ray transmittance.
(1)〜(3)のX線透過窓部材は、膜厚50nmの窒化シリコン膜をX線透過膜とし、補強パターンの開口率を76%としたものであり、各透過窓部および補強パターンの耐圧性として、破壊時圧差2.5atm以上が確保されたものである。 The X-ray transmission window member of (1) to (3) has a silicon nitride film with a film thickness of 50 nm as an X-ray transmission film, and the aperture ratio of the reinforcement pattern is 76%. As the pressure resistance, a pressure difference at break of 2.5 atm or more is secured.
このうち(1)は、上述した第1実施形態のX線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ40μmのポリイミドである。(2)は、比較例1のX線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ15μmのシリコンである。(3)は、比較例2のX線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ200μmのシリコンである。 Among these, (1) is a result of the X-ray transmissive window member of the first embodiment described above, and the reinforcing pattern is polyimide having a height of 40 μm. (2) is the result of the X-ray transmissive window member of Comparative Example 1, and the reinforcing pattern is silicon having a height of 15 μm. (3) is a result of the X-ray transmissive window member of Comparative Example 2, and the reinforcing pattern is silicon having a height of 200 μm.
図8に示す結果から、(1)の第1実施形態の有機材料からなる補強パターンを設けたX線透過窓部材は、(2)および(3)のものと比較して、3keV〜10keVの高エネルギー領域のX線の透過率が上昇する効果が確認された。 From the results shown in FIG. 8, the X-ray transmissive window member provided with the reinforcing pattern made of the organic material of the first embodiment of (1) is 3 keV to 10 keV as compared with those of (2) and (3). The effect of increasing the X-ray transmittance in the high energy region was confirmed.
≪第2実施形態≫
図9は、第2実施形態のX線透過窓部材の断面図である。この図に示す第2実施形態のX線透過窓部材2が、第1実施形態のX線透過窓部材1と異なるところは、X線透過膜11の両面に、有機材料によって構成された補強パターン12,12’が設けられているところにある。他の構成は、補強パターン12,12’の構成材料を含み、第1実施形態のX線透過窓部材1と同様である。したがって、以下においては主に補強パターン12,12’のレイアウト構造を説明する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 9 is a cross-sectional view of the X-ray transmissive window member of the second embodiment. The X-ray
<補強パターン12>
補強パターン12は、第1実施形態の補強パターンと同様のものであって、X線透過膜11の支持枠10側に向かう一主面S1上に設けられている。この補強パターン12のレイアウト構造は、図1に示した第1実施形態、図3に示した変形例1、および図4に示した変形例2の何れかと同様であってよい。この補強パターン12が、必要に応じて可視光遮蔽膜14によって覆われていてもよいことは、第1実施形態と同様である。
<
The reinforcing
<補強パターン12’>
補強パターン12’は、X線透過膜11における他主面S2上に設けられている。この補強パターン12’のレイアウト構造は、補強パターン12と同様であってよく、X線透過膜11を介して補強パターン12に重ねて配置されている。なお、必要に応じて可視光遮蔽膜14を設ける場合、この可視光遮蔽膜14は、補強パターン12’を覆う状態で設けられていてもよく、補強パターン12,12’の両方を覆ってもうけられてもよい。
<
The reinforcing
図10は、第2実施形態の変形例を示す平面図である。また図11は、第2実施形態の変形例を示す断面図であり、図10のA−A断面に相当する図面である。これらの図10および図11に示す変形例のように、X線透過窓部材2aは、X線透過膜11の両面の補強パターン12,12’を、互いに平面視的にずらして設けてもよい。この場合、補強パターン12,12’のレイアウト構造は、図10に示すように、同様のレイアウト構造をそのまま平面視的にずらした構成とすることで、補強パターン12,12’の配置状態が均一となるため好ましいが、これに限定されることはない。例えば、補強パターン12’のレイアウト構造は、一主面S1側に設けた複数行/複数列の補強パターン12を、1本おきに間引いた構成であったり、また図1のレイアウト構造の補強パターン12に対して、他のレイアウト構造であって例えば図4のレイアウト構造の補強パターン12’を組み合わせてもよい。
FIG. 10 is a plan view showing a modification of the second embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification of the second embodiment, corresponding to the AA cross section of FIG. 10 and FIG. 11, the X-ray
<X線透過窓部材2の製造方法>
このような構成のX線透過窓部材2の製造方法は、図6を用いて説明した第1実施形態の製造手順のうちの何れかの手順の前後に、図6(d)を用いて説明した前処理と、図6(e)を用いて説明したインクジェット法による補強パターン12’の形成を実施すればよい。
<The manufacturing method of the X-ray
The manufacturing method of the X-ray
<第2実施形態の効果>
以上説明した第2実施形態(変形例も含む)によれば、X線透過膜11の両面に有機材料によって構成した補強パターン12,12’を設けたことにより第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、各補強パターン12,12’の高さ[H],[H’]を低くすることができるため、補強パターン12,12’のパターン倒れが発生し難く、パターン形成も容易である。
<Effects of Second Embodiment>
According to the second embodiment described above (including modifications), the same effect as that of the first embodiment is obtained by providing the reinforcing
≪第3実施形態≫
図12は、第3実施形態のX線検出器の構成図である。この図に示すX線検出器3は、例えば電子顕微鏡や電子線を用いた分析器に搭載されたエネルギー分散型の検出器であり、第1実施形態およびその変形例1、変形例2、さらには第2実施形態およびその変形例のX線透過窓部材の何れかを備えたところが特徴的である。ここでは一例として、X線検出器3が、第1実施形態のX線透過窓部材1を備えていることとして説明を行う。
«Third embodiment»
FIG. 12 is a configuration diagram of the X-ray detector of the third embodiment. An
このX線検出器3は、X線の取り込み方向から順に、マグネットコリメータ31、X線透過窓部材1を備えた筐体32、筐体32内に収容されたX線検出素子33および伝熱部34、検出器ボディ35、信号伝達部36、および信号増幅処理部37を備えている。
The
X線透過窓部材1を備えた筐体32は、内部が気密状態に保たれる筒状のチャンバーとして構成され、マグネットコリメータ31に設けられた絞り孔31aと同軸に設けられている。このような筐体32において、マグネットコリメータ31側の底面に、絞り孔31aに臨む状態でX線透過窓部材1が配置され、このX線透過窓部材1によって筒状の筐体32の一方の底面が封止されている。X線透過窓部材1は、透過窓の耐圧性を確保する観点から、陰圧となる筐体32の内側に向かって補強パターンが配置されるように、筐体32の底面に設けられることが好ましい。なお、図9〜図11に示したX線透過窓部材2であれば、X線透過膜11の両面に補強パターン12,12’が設けられているためこの限りではない。
The
X線検出素子33は、筐体32の内部において、X線透過窓部材1に対向して配置され、冷却素子によって冷却される構成となっている。伝熱部34は、X線検出素子33に設けられた冷却素子から筒状の筐体32に沿って検出器ボディ35にまで引き出して配置されている。また検出器ボディ35の後段には、信号伝達部36と、信号伝達部36から伝達された信号を処理する信号増幅処理部37が配置されている。
The
以上のような構成のX線検出器3は、冷却されたX線検出素子33の結露を防止して感度を保つため、筐体32の内部環境を外部環境と隔絶して一定の真空環境に維持できる構成となっている。これに対して、筐体32の外部は、分析対象となる試料の分析装置内への出し入れなどにより、気圧変化が発生する。このため、筐体32の底面を構成しているX線透過窓部材1には、外部環境の気圧変化により、筐体32の外部環境側が陽圧、筐体32の内部環境側が陰圧となる圧力が印加される。
In the
<第3実施形態の効果>
以上のような第3実施形態のX線検出器3は、X線検出素子33が設けられた筐体32の底面を第1実施形態のX線透過窓部材1によって塞いだ構成である。このX線透過窓部材1は、第1実施形態の効果で説明したように、耐圧性を確保しつつもX線の透過率の向上が図られたものである。したがって、このようなX線透過窓部材1を用いたX線検出器3は、X線透過率の向上による感度の向上が図られ、定性分析および定量分析における分析精度の向上、さらには分析速度の高速化を図ることが可能となる。
<Effect of the third embodiment>
The
またX線検出器3は、第1実施形態のX線透過窓部材1に換えて、図3および図4に示した第1実施形態の変形例1、変形例2、さらには図9〜図10に示した第2実施形態およびその変形例の何れかのX線透過窓部材を用いた場合であっても、同様の効果を得ることが可能である。
Moreover, the
なお、以上の第3実施形態においては、X線透過窓部材を備えた装置の一例として、X線検出素子33が収容される筐体32をX線透過窓部材で封止した構成のX線検出器3を説明した。しかしながら、以上で説明したX線透過窓部材は、このような適用に限定されることはなく、圧力差が生じる部分に配置されるX線透過窓部材として広く適用可能である。その一例としては、X線分析装置における真空容器内の試料室に設けられるX線透過窓部材として、上述した各実施形態及び変形例のX線透過窓部材を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
In the above third embodiment, as an example of an apparatus provided with an X-ray transmission window member, an X-ray having a configuration in which a
1,1a,1b,2,2a…X線透過窓部材
3…X線検出器
10…支持枠
10a…開口窓
11…X線透過膜
12,12’…補強パターン
100…基板
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記開口窓を塞いで設けられたX線透過膜と、
前記X線透過膜の主面上に設けられた有機材料からなる補強パターンとを備えた
X線透過窓部材。 A support frame having an open window;
An X-ray permeable membrane provided to close the opening window;
An X-ray transmission window member, comprising: a reinforcing pattern made of an organic material provided on a main surface of the X-ray transmission film.
請求項1記載のX線透過窓部材。 The X-ray transmissive window member according to claim 1, wherein the organic material is polyimide.
請求項1または2に記載のX線透過窓部材。 The X-ray transmissive window member according to claim 1, wherein the reinforcing pattern has a mesh structure.
請求項1〜3の何れか1項に記載のX線透過窓部材。 The X-ray transmissive window member according to claim 1, wherein the reinforcing pattern has a honeycomb structure.
請求項1〜4の何れか1項に記載のX線透過窓部材。 The X-ray transmission window member according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing pattern is provided on main surfaces on both sides of the X-ray transmission film.
請求項5に記載のX線透過窓部材。 The reinforcing pattern provided on one main surface of the X-ray permeable membrane and the reinforcing pattern provided on the other main surface of the X-ray permeable membrane are provided so as to be shifted in plan view. Item 6. The X-ray transmissive window member according to Item 5.
X線検出器。 An X-ray detector comprising the X-ray transmission window member according to any one of claims 1 to 6.
前記基板をパターンエッチングすることにより開口窓を有する支持枠を形成し、前記X線透過膜によって前記開口窓を塞いだ状態とする工程と、
前記X線透過膜の主面上に、印刷法によって有機材料からなる補強パターンを形成する工程とを有する
X線透過窓部材の製造方法。 Forming an X-ray transmission film on one main surface of the substrate;
Forming a support frame having an opening window by pattern etching the substrate, and closing the opening window with the X-ray transmission film;
Forming a reinforcing pattern made of an organic material by a printing method on a main surface of the X-ray transmissive film.
前記支持枠を形成した後、前記支持枠の開口窓の内周に前記補強パターンを形成する
請求項8に記載のX線透過窓部材の製造方法。 The step of forming the reinforcing pattern includes:
The method for manufacturing an X-ray transmissive window member according to claim 8, wherein after the support frame is formed, the reinforcing pattern is formed on an inner periphery of an opening window of the support frame.
インクジェット法によって前記補強パターンの形成を行う
請求項8または9に記載のX線透過窓部材の製造方法。 The step of forming the reinforcing pattern includes:
The method for manufacturing an X-ray transmissive window member according to claim 8 or 9, wherein the reinforcing pattern is formed by an inkjet method.
前記補強パターンを形成する工程では、前記X線透過膜の主面のうち前記前処理された主面上に前記補強パターンを形成する
請求項8〜10の何れか1項に記載のX線透過窓部材の製造方法。
Before the step of forming the reinforcing pattern, a step of pretreating the main surface of the X-ray permeable membrane using a silane coupling agent is performed.
The X-ray transmission according to any one of claims 8 to 10, wherein, in the step of forming the reinforcement pattern, the reinforcement pattern is formed on the pretreated main surface of the main surface of the X-ray transmission film. The manufacturing method of a window member.
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