JP2018129139A - X-ray transmission window member, x-ray detector, and method of manufacturing x-ray transmission window member - Google Patents

X-ray transmission window member, x-ray detector, and method of manufacturing x-ray transmission window member Download PDF

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JP2018129139A JP2017020072A JP2017020072A JP2018129139A JP 2018129139 A JP2018129139 A JP 2018129139A JP 2017020072 A JP2017020072 A JP 2017020072A JP 2017020072 A JP2017020072 A JP 2017020072A JP 2018129139 A JP2018129139 A JP 2018129139A
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浩文 中野
Hirofumi Nakano
浩文 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray transmission window member capable of improving X-ray transmittance while ensuring pressure resistance.SOLUTION: An X-ray transmission window member includes: a support frame 10 having an opening window; an X-ray transmission film 11 provided to close an opening window 10a; and a reinforcement pattern 12 being provided on a main surface S1 of the X-ray transmission film 11 and made of an organic material.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 Patent Document 1 below, as a configuration for preventing breakage of an X-ray transmission window provided in a sample chamber in a vacuum vessel, a configuration in which a support that reinforces the X-ray transmission window is provided on the X-ray transmission window. X-ray transmissive window members are disclosed. The support protrudes in a lattice shape on the X-ray transmission window and is composed of, for example, Si, Au, Cr, Ti or the like.

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。   Patent Document 2 below relates to an X-ray transmission window using a beryllium foil having high X-ray transmittance and mechanical strength, and is heat-treated after an aluminum adhesive layer is vacuum-deposited on the beryllium foil. A configuration in which a treated adhesive layer is coated with a polyimide resin film is disclosed. With such a configuration, the adhesion between the beryllium foil and the resin film protecting the beryllium foil is improved.

特開平7−333399号公報JP-A-7-333399 特開平8−315759号公報JP-A-8-315759

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.

第1実施形態のX線透過窓部材の平面図である。It is a top view of the X-ray transmissive window member of 1st Embodiment. 第1実施形態のX線透過窓部材の断面図である。It is sectional drawing of the X-ray transmissive window member of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例1を示す平面図である。It is a top view which shows the modification 1 of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例2を示す平面図である。It is a top view which shows the modification 2 of 1st Embodiment. X線透過窓部材における透過窓部の開口幅と破壊時圧差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the opening width of the transmission window part in a X-ray transmission window member, and the pressure difference at the time of destruction. 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。It is sectional process drawing which shows the manufacturing method of the X-ray transmissive window member of 1st Embodiment. 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。It is a figure explaining formation of the reinforcement pattern by the inkjet method. 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。It is a graph for demonstrating the effect of the X-ray transmissive window member of 1st Embodiment. 第2実施形態のX線透過窓部材の断面図である。It is sectional drawing of the X-ray transmissive window member of 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態のX線検出器の構成図である。It is a block diagram of the X-ray detector of 3rd Embodiment.

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 transmissive window member 1 shown in these drawings is used, for example, for isolating the X-ray detection element from the outside air, or for isolating the sample chamber for storing the sample to be analyzed in the X-ray analysis from the reduced-pressure atmosphere. It is used as a partition member. The X-ray transmission window member 1 includes a support frame 10, an X-ray transmission film 11, a reinforcing pattern 12, a mask film 13, a visible light shielding film 14 (shown only in FIG. 2), and a flange 15. Hereinafter, the structure of each of these members constituting the X-ray transmissive window member 1 will be described, and then the method for manufacturing the X-ray transmissive window member 1 will be described.

<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。
<Support frame 10>
The support frame 10 is a frame having an opening window 10a in the center, and supports an X-ray transmissive film 11 described below. The support frame 10 may be made of any material as long as it has an atmospheric pressure strength sufficient to withstand normal use, but is made of a material having a high etching selectivity with respect to the X-ray transmission film 11. Is preferred. As an example, when the X-ray transmissive film 11 described below is made of silicon nitride (SiN), the support frame 10 is made of a silicon substrate.

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 opening window 10a is not limited, the planar shape is assumed to be a substantially square as an example. Further, the side wall of the opening window 10 a has a tapered shape in which the opening diameter decreases toward the X-ray transmission film 11. The opening window 10a as described above has such a size that a necessary amount of X-ray transmission can be obtained, and is approximately 10 mm × 10 mm, for example, at a position where the opening width between opposing sides having a substantially square shape is substantially square. Suppose that

<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 permeable membrane 11>
The X-ray transmission film 11 is a film made of a material that transmits X-rays, and is provided on one main surface of the support frame 10 so as to close the opening window 10 a of the support frame 10. As such an X-ray transmissive film 11, a metal material such as silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), thin film graphite, diamond, ceramic, and metal beryllium, and a polymer material are used. Among these, amorphous silicon nitride is preferably used from the viewpoint of radiation resistance, mechanical strength, and chemical stability by X-ray irradiation.

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 X-ray transmission film 11 is set in a range where a sufficiently large X-ray transmittance can be obtained by the energy of X-rays transmitted through the X-ray transmission film 11. For example, when the X-ray transmission window member 1 is provided in an X-ray detector, the film thickness of the X-ray transmission film 11 made of silicon nitride is about 50 nm.

<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。
<Reinforcement pattern 12>
The reinforcing pattern 12 is for preventing the X-ray permeable film 11 from being damaged by a pressure difference applied to both surfaces of the X-ray permeable film 11, and is provided on the main surface of the X-ray permeable film 11. In particular, the reinforcing pattern 12 is made of an organic material, and is provided on one main surface S <b> 1 of the X-ray transmission film 11. Here, as an example, a configuration in which the reinforcing pattern 12 is provided on one main surface S1 of the X-ray permeable membrane 11 toward the support frame 10 side is illustrated. However, the reinforcing pattern 12 is the X-ray permeable membrane 11. Of the main surfaces on both sides, it is preferably provided on one main surface S1 on the negative pressure side. Therefore, the reinforcing pattern 12 may be provided on the main surface opposite to the support frame 10 side of the X-ray permeable membrane 11.

[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 pattern 12 as described above is made of an organic material, thereby preventing the X-ray transmission from being impaired. The organic material constituting the reinforcing pattern 12 is appropriately selected and used from among organic materials excellent in radiation resistance, mechanical strength, and chemical stability by X-ray irradiation, and in particular, a polymer organic material is used. It is done. An example of such an organic material is polyimide.

[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 pattern 12 is preferably a lattice-like network structure on one main surface S1 of the X-ray transmissive film 11. Such reinforcing patterns 12 are arranged in a plurality of rows (here 5 rows) / a plurality of columns (here 5 columns) along the side wall of the opening window 10a having a substantially square shape, for example. The interval of 12 is assumed to be uniform. In addition, the reinforcement patterns 12 of the plurality of columns / rows are arranged so that both end portions thereof reach the side wall of the opening window 10a of the support frame 10 and overlap the tapered side wall. Moreover, in the position where the reinforcement pattern 12 of several rows and the reinforcement pattern 12 of several rows overlap, these reinforcement patterns 12 may be in the laminated | stacked state.

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 opening window 10a, the X-ray transmission film 11 is partitioned into a plurality of transmission window portions 11a by the reinforcing pattern 12. Here, each divided transmission window portion 11a has a substantially square shape in plan view.

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 view showing Modification 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 3, the layout structure of the reinforcement pattern 12 in the X-ray transmission window member 1a may be a configuration in which the reinforcement patterns 12 are arranged in a plurality of rows / columns so that the transmission window portion 11a is rectangular. Good. In the case of the rectangular transmission window portion 11a, the peripheral length with respect to the area of the transmission window portion 11a is larger than that of the substantially square transmission window portion 11a as shown in FIG. 1, and the pressure resistance of each transmission window portion 11a is increased. Is improved.

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 pattern 12 in the X-ray transmissive window member 1b may be a honeycomb structure. In this case, each transmission window portion 11a partitioned by the reinforcing pattern 12 has a regular hexagonal planar shape, and the strength of the reinforcing pattern 12 itself can be obtained. Moreover, the corner | angular part of the periphery of each permeation | transmission window part 11a becomes a more obtuse angle, and it becomes difficult to apply a stress to a corner | angular part, As a result, the improvement of the pressure | voltage resistance of each permeation | transmission window part 11a is achieved.

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 Modification 1 and Modification 2 described above, the layout structure of the reinforcing pattern 12 may be concentric or other than the mesh structure, or may be a mesh structure combining these. It may be another structure.

[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 pattern 12, that is, the opening width of each transmission window portion 11 a partitioned by the reinforcing pattern 12 is, for example, horizontal opening when the layout of the reinforcing pattern 12 is the lattice-like mesh structure shown in FIGS. The width [Dh] and the vertical opening width [Dv]. In the case of the honeycomb structure shown in FIG. 4, the distance between diagonals, the distance between opposite sides, or the average distance thereof. Such an opening width is determined by pressure resistance required for each transmission window portion 11 a partitioned by the reinforcing pattern 12.

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 transmissive window member 1 is provided in an X-ray detector, the X-ray transmissive window member 1 is applied with an atmospheric pressure of 1 atmosphere or more. For this reason, each transmission window portion 11a is required to have a pressure resistance of 2.5 atm or more. Therefore, for the opening width of the transmission window portion 11a, for example, a pressure resistance simulation required when the opening width of the transmission window portion 11a is changed or a preliminary test is performed, and a required pressure resistance is obtained based on the result. It shall be set to a value.

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 transmission window portion 11a in the X-ray transmission window member 1 and the pressure difference at break. This graph shows that when the transmission window portion 11a is broken by pressing the X-ray transmission film 11 from the side where the reinforcing pattern 12 is not provided for the transmission window portion 11a having a substantially square planar shape shown in FIG. The result of having actually measured the pressure difference of both sides of the X-ray permeable membrane 11 as the pressure difference at the time of destruction is shown. The pressing speed was about 0.2 atm / second. The horizontal axis of the graph is the average value of the horizontal opening width [Dh] (= vertical opening width [Dv]) of the transmission window portion 11a, and the vertical axis of the graph is the pressure difference at break.

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 transmission window portion 11a is 600 μm or less. If the pressure resistance of 2.5 atm to 4.0 atm is required for each transmission window portion 11a, the horizontal opening width [Dh] (= vertical opening width [Dv]) of each transmission window portion 11a is , 220 μm or more and 600 μm or less.

[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 pattern 12 is, for example, the horizontal pattern width [Wh] and the vertical pattern width [Wv] when the layout of the reinforcing pattern 12 is the lattice-like mesh structure shown in FIGS. In the case of the honeycomb structure shown in FIG. 4, it may have a single pattern width [W]. Such a pattern width is set in a range in which each transmission window portion 11a of the X-ray transmission film 11 can have an opening width that can maintain a desired pressure resistance, and in a range that satisfies a required aperture ratio of the transmission window portion 11a. Is done. Here, the aperture ratio of the transmission window portion 11a is the total of the opening area of the transmission window portion 11a with respect to the opening area of the opening window 10a, and is set to 70% or more, for example. And the pattern width of the reinforcement pattern 12 set so that the opening width and opening ratio of such a transmission window part 11a may be satisfy | filled the range of about 1 micrometer or more and 100 micrometers or less.

[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 pattern 12 is a value determined by the material and the pattern width of the reinforcing pattern 12, and may be any value as long as the pressure resistance required for the reinforcing pattern 12 is obtained. Here, the pressure resistance required for the reinforcing pattern 12 is approximately the same as the pressure resistance required for each transmission window portion 11a, for example, 2.5 atm or more.

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 pattern 12 is set in a range of approximately 10 μm to 300 μm. As an example, if the reinforcing pattern 12 is made of polyimide and has a pattern width of 40 μm, the height is set to about 50 μm.

<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。
<Mask film 13>
The mask film 13 is a film that becomes an etching mask in etching when the opening window 10 a is formed in the support frame 10. Such a mask film 13 may be made of the same material as that of the X-ray transmission film 11, and is configured using silicon nitride (SiN) when the support frame 10 is configured using a silicon substrate. .

<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 light shielding film 14>
The visible light shielding film 14 is a film for preventing mixing of noise due to light in the visible light region. Such a visible light shielding film 14 is made of a material having a property of shielding light in the visible light region among materials that transmit X-rays, and is made of a metal material such as aluminum. The visible light shielding film 14 made of a metal material is formed on the transmission window portion 11a in a state of closing the opening window 10a of the support frame 10 by a film forming method such as a sputtering method. The visible light shielding film 14 may be provided as necessary, may be provided so as to cover the reinforcing pattern 12 as illustrated, or may be provided on the opposite surface.

<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。
<Flange 15>
The flange 15 is a member for attaching the X-ray transmissive window member 1 to an apparatus main body such as an X-ray detector, and is provided in a state where the support frame 10 is held and printed. It has a screw hole and so on. The flange 15 may be made of any material as long as it has an atmospheric pressure strength sufficient to withstand normal use, and is made of silicon, ceramic, metal, plastic, resin, or the like.

<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 transmissive window member 1>
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 transmissive window member 1 will be described with reference to FIG.

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 X-ray transmission film 11 is formed on one surface of the substrate 100, and the mask film 13 is formed on the other surface. For example, a silicon substrate is used as the substrate 100, and an X-ray transmissive film 11 made of silicon nitride having a predetermined thickness is formed on one main surface by a CVD method. On the other main surface of the substrate 100, a mask film 13 made of silicon nitride having a predetermined film thickness necessary as an etching mask is formed by a CVD method.

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 pattern 101 is formed on the mask film 13 by lithography. At this time, the resist pattern 101 is formed in a planar shape that covers the periphery of the substrate 100 and has a rectangular opening at the center. Thereafter, the shape of the resist pattern 101 is transferred to the mask film 13 by etching the mask film 13 using the resist pattern 101 as a mask.

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 X-ray transmission film 11, a protective film 102 is formed on the main surface opposite to the support frame 10 as necessary. The protective film 102 is made of, for example, a coating agent or resist having resistance to an alkaline etching solution, and is formed by a spin coating method.

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 substrate 100 is etched using the resist pattern 101 and the mask film 13 as a mask to expose the X-ray transmissive film 11 on the bottom surface of the etching. Etching may be wet etching or dry etching as long as it is isotropic. Thereby, the support frame 10 provided with the opening window 10a having a side wall taper shape and a rectangular planar shape is formed in the central portion of the substrate 100. Then, the opening window 10a of the support frame 10 is closed with the X-ray transmission film 11, and the X-ray transmission film 11 on the inner periphery of the opening window 10a is a single self-supporting film. In the etching of the substrate 100, the resist pattern 101 serving as a mask is removed by etching at an initial stage, and thereafter, the etching of the substrate 100 proceeds using the mask film 13 as a mask.

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 X-ray transmissive film 11 and the reinforcement pattern to be formed next is improved with respect to one main surface S1 of the X-ray transmissive film 11 exposed inside the opening window 10a of the support frame 10. For the pre-processing. This pretreatment is, for example, a treatment in which a silane coupling agent is applied on one main surface S1 of the X-ray transmission film 11 and dried. By this pretreatment, one main surface S1 of the X-ray permeable film 11 is made an adhesion improving layer 10 '.

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 X-ray transmissive film 11 exposed on the inner periphery of the opening window 10a of the support frame 10 by a printing method. 12 are laminated by a bottom-up method. An ink jet method is preferably applied to the formation of the reinforcing pattern 12 by such a printing method.

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 organic material 104 is continuously ejected from the ink jet nozzle 103 onto one main surface S1 of the X-ray transmission film 11. At this time, the ink jet nozzle 103 having a discharge diameter [r] of 1 μm or less can form a reinforcing pattern having a pattern width in the range of approximately 1 μm to 100 μm as described above. In the case of forming the reinforcing pattern 12 made of polyimide, the ink jet nozzle 103 is made to discharge a polyimide varnish obtained by dissolving a polyimide precursor in an organic solvent as an ink.

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 inkjet nozzle 103 is moved relative to the main surface S1 of the X-ray transmission film 11, and the main surface of the X-ray transmission film 11 whose surface is covered with the adhesion improving layer 10 ′. An uncured organic material layer 104a is formed on the surface S1. The relative movement of the inkjet nozzle 103 is performed along the layout of the reinforcing pattern to be formed. Then, by controlling the relative movement of the inkjet nozzle 103, the material layer 104a is stacked in a plurality of layers so as to have a height necessary for the reinforcing pattern. For example, in the case of forming a reinforcing pattern having a height of 40 μm, the material layer 104a is laminated in a plurality of layers at a height of about 80 μm, which is higher than this. Each material layer 104a is preferably formed continuously until the side wall of the opening window 10a in the support frame 10 is reached. As a result, the height [H] of the reinforcing pattern 12 partially increases at the position where the reinforcing patterns 12 intersect, but the strength of the reinforcing pattern 12 can be ensured.

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 organic material layer 104a is stacked at a required height along the layout of the reinforcing pattern 12 by the ink jet method, the material layer 104a is cured. Here, for example, when polyimide is used as the organic material, pre-baking is performed at 90 ° C. for 1 hour as a curing process, and then post-baking is performed at 400 ° C. for 1 hour. As a result, as shown in FIG. 6D, the reinforcing pattern 12 made of an organic material and having a predetermined pattern width and height [H] is formed in a predetermined layout structure.

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 protective film 102 is removed by etching. Next, if necessary, a visible light shielding film 14 made of, for example, aluminum is formed in a state of covering the reinforcing pattern 12 by a sputtering method.

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 transmission window member 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 is manufactured. Moreover, the manufacturing method of X-ray transmissive window member 1a, 1b demonstrated using FIG. 3 and FIG. 4 is implemented similarly to the above.

<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 transmissive window member 1 of the first embodiment described above (including the X-ray transmissive window members 1a and 1b of Modifications 1 and 2) is made of an organic material on one principal surface S1 of the X-ray transmissive film 11. This is a configuration in which the configured reinforcing pattern 12 is provided. The X-ray transmission window member 1 having such a configuration has a configuration in which X-rays also pass through the reinforcing pattern 12 made of an organic material, and can improve the X-ray transmittance while maintaining pressure resistance. Become. In addition, compared to conventional silicon reinforcing grids, it is possible to prevent the constituent material of the reinforcing pattern 12 from being excited by X-rays and emitting noise wavelength components.

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 pattern 12 by a bottom-up method by a printing method, a fine reinforcing pattern 12 made of an organic material can be easily formed with high accuracy as compared with, for example, an LB film formed by self-assembly. It is possible. In addition, since the reinforcing pattern 12 can be formed without applying excessive stress to the X-ray transmissive film 11 serving as the base, the reinforcing pattern 12 is not damaged without damaging the X-ray transmissive film 11 serving as a self-supporting film. Can be formed.

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 transmissive window member 2 of the second embodiment shown in this figure is different from the X-ray transmissive window member 1 of the first embodiment in that a reinforcing pattern made of an organic material on both sides of the X-ray transmissive film 11 12 and 12 'are provided. Other configurations include the constituent materials of the reinforcing patterns 12 and 12 ′, and are the same as the X-ray transmissive window member 1 of the first embodiment. Therefore, the layout structure of the reinforcing patterns 12, 12 ′ will be mainly described below.

<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。
<Reinforcement pattern 12>
The reinforcing pattern 12 is the same as the reinforcing pattern of the first embodiment, and is provided on one main surface S1 of the X-ray permeable membrane 11 toward the support frame 10 side. The layout structure of the reinforcing pattern 12 may be the same as that of any one of the first embodiment shown in FIG. 1, the first modification shown in FIG. 3, and the second modification shown in FIG. The reinforcing pattern 12 may be covered with the visible light shielding film 14 as necessary, as in the first embodiment.

<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。
<Reinforcement pattern 12 '>
The reinforcing pattern 12 ′ is provided on the other main surface S 2 of the X-ray permeable membrane 11. The layout structure of the reinforcing pattern 12 ′ may be the same as that of the reinforcing pattern 12, and is disposed so as to overlap the reinforcing pattern 12 with the X-ray transmissive film 11 interposed therebetween. In addition, when providing the visible light shielding film 14 as needed, this visible light shielding film 14 may be provided in a state of covering the reinforcing pattern 12 ′, or may cover both of the reinforcing patterns 12 and 12 ′. May be.

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 transmissive window member 2a may be provided with the reinforcing patterns 12, 12 ′ on both surfaces of the X-ray transmissive film 11 being shifted from each other in plan view. . In this case, as shown in FIG. 10, the layout structure of the reinforcement patterns 12 and 12 ′ is configured such that the same layout structure is shifted as it is in plan view, so that the arrangement state of the reinforcement patterns 12 and 12 ′ is uniform. However, the present invention is not limited to this. For example, the layout structure of the reinforcing pattern 12 ′ has a configuration in which a plurality of rows / columns of reinforcing patterns 12 provided on the one principal surface S 1 side are thinned out every other line, or the reinforcing pattern of the layout structure of FIG. 12 may be combined with a reinforcing pattern 12 ′ having another layout structure, for example, the layout structure of FIG.

<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 transmissive window member 2>
The manufacturing method of the X-ray transmissive window member 2 having such a configuration will be described with reference to FIG. 6D before and after any of the manufacturing procedures of the first embodiment described with reference to FIG. What is necessary is just to implement formation of reinforcement pattern 12 'by the inkjet method demonstrated using FIG.

<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 patterns 12 and 12 ′ made of an organic material on both surfaces of the X-ray transmission film 11. Can be obtained. Further, since the heights [H] and [H ′] of the respective reinforcing patterns 12 and 12 ′ can be reduced, the pattern collapse of the reinforcing patterns 12 and 12 ′ hardly occurs, and pattern formation is easy.

≪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 X-ray detector 3 shown in this figure is an energy dispersive detector mounted on, for example, an electron microscope or an analyzer using an electron beam. The X-ray detector 3 shown in FIG. Is characteristically provided with any of the X-ray transmission window members of the second embodiment and its modification. Here, as an example, the X-ray detector 3 will be described as including the X-ray transmission window member 1 of the first embodiment.

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-ray detector 3 includes, in order from the X-ray capturing direction, a magnet collimator 31, a case 32 having the X-ray transmission window member 1, an X-ray detection element 33 and a heat transfer unit housed in the case 32. 34, a detector body 35, a signal transmission unit 36, and a signal amplification processing unit 37.

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 housing 32 provided with the X-ray transmission window member 1 is configured as a cylindrical chamber whose inside is kept airtight, and is provided coaxially with the aperture 31 a provided in the magnet collimator 31. In such a casing 32, the X-ray transmission window member 1 is disposed on the bottom surface on the magnet collimator 31 side so as to face the aperture hole 31 a, and the X-ray transmission window member 1 allows one of the cylindrical casings 32 to be disposed. The bottom is sealed. From the viewpoint of ensuring the pressure resistance of the transmission window, the X-ray transmission window member 1 may be provided on the bottom surface of the casing 32 so that the reinforcing pattern is disposed toward the inside of the casing 32 that is at a negative pressure. preferable. The X-ray transmission window member 2 shown in FIGS. 9 to 11 is not limited to this because the reinforcing patterns 12 and 12 ′ are provided on both surfaces of the X-ray transmission film 11.

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 X-ray detection element 33 is disposed inside the housing 32 so as to face the X-ray transmission window member 1 and is cooled by a cooling element. The heat transfer section 34 is arranged so as to be drawn from the cooling element provided in the X-ray detection element 33 to the detector body 35 along the cylindrical casing 32. Further, a signal transmission unit 36 and a signal amplification processing unit 37 that processes a signal transmitted from the signal transmission unit 36 are arranged at the subsequent stage of the detector body 35.

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 X-ray detector 3 having the above-described configuration, in order to prevent condensation of the cooled X-ray detection element 33 and maintain sensitivity, the internal environment of the housing 32 is isolated from the external environment to a constant vacuum environment. It has a configuration that can be maintained. On the other hand, a change in atmospheric pressure occurs outside the housing 32 due to, for example, taking a sample to be analyzed into and out of the analyzer. For this reason, in the X-ray transmissive window member 1 constituting the bottom surface of the housing 32, the external environment side of the housing 32 becomes positive pressure and the internal environment side of the housing 32 becomes negative pressure due to a change in atmospheric pressure of the external environment. Pressure is applied.

<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 X-ray detector 3 of the third embodiment as described above has a configuration in which the bottom surface of the housing 32 provided with the X-ray detection element 33 is closed by the X-ray transmission window member 1 of the first embodiment. As described in the effect of the first embodiment, the X-ray transmissive window member 1 is intended to improve the X-ray transmittance while ensuring the pressure resistance. Therefore, in the X-ray detector 3 using such an X-ray transmission window member 1, the sensitivity is improved by improving the X-ray transmittance, the analysis accuracy is improved in the qualitative analysis and the quantitative analysis, and the analysis speed is further improved. It is possible to increase the speed.

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 X-ray detector 3 is replaced with the X-ray transmissive window member 1 of 1st Embodiment, the modification 1 of the 1st Embodiment shown in FIG.3 and FIG.4, Modification 2, Furthermore, FIGS. Even when the X-ray transmissive window member of any one of the second embodiment shown in FIG. 10 and its modification is used, the same effect can be obtained.

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 casing 32 in which an X-ray detection element 33 is accommodated is sealed with an X-ray transmission window member. The detector 3 has been described. However, the X-ray transmissive window member described above is not limited to such application, and can be widely applied as an X-ray transmissive window member disposed in a portion where a pressure difference occurs. As an example, the X-ray transmission window member of each of the above-described embodiments and modifications can be used as the X-ray transmission window member provided in the sample chamber in the vacuum vessel in the X-ray analyzer, and the same effect can be obtained. Can be obtained.

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 SYMBOLS 1, 1a, 1b, 2, 2a ... X-ray transmissive window member 3 ... X-ray detector 10 ... Support frame 10a ... Opening window 11 ... X-ray permeable film 12, 12 '... Reinforcement pattern 100 ... Substrate

Claims (11)

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。
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.
前記有機材料はポリイミドである
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.
前記補強パターンは、網目構造である
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.
前記補強パターンは、ハニカム構造である
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.
前記補強パターンは、前記X線透過膜の両側の主面上に設けられた
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.
前記X線透過膜の一主面上に設けられた前記補強パターンと、前記X線透過膜の他主面上に設けられた前記補強パターンとが、平面視的にずらして設けられている
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.
請求項1〜6の何れか1項に記載のX線透過窓部材を備えた
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.
基板の一主面上にX線透過膜を成膜する工程と、
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.
前記補強パターンを形成する工程は、
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.
前記補強パターンを形成する工程は、
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の前に、シランカップリング剤を用いて前記X線透過膜の主面を前処理する工程を行い、
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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