JP2602849Y2 - 半導体ｘ線検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、走査型電子顕微鏡、走
査透過型電子顕微鏡、微少部蛍光Ｘ線分析装置あるいは
微少部蛍光Ｘ線膜厚測定装置等に装着され、微少部分か
ら発生するＸ線を分析するための半導体Ｘ線検出器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術によるＸ線検出器の構造を図
４に示す。試料５の成分を励起する一次ビームａを試料
５に照射して、その照射により試料５から発生する二次
Ｘ線ｂをエネルギー分散型半導体Ｘ線検出器により検出
する。

【０００３】二次Ｘ線ｂを検出する検出部先端には、真
空にされた検出器内部と外界を遮断するため外筒３に、
低エネルギーのＸ線をよく透過し外界との圧力差に充分
耐えうる強度をもったベリリウム薄膜、有機薄膜、ダイ
ヤモンド薄膜、窒化ホウ素薄膜等の材料で作られたＸ線
入射窓４が取り付けられている。

【０００４】また通常は、試料５から発生したＸ線以外
のＸ線の入射を避けるために、Ｘ線入射窓４の前（外筒
３の外）にコリメータ６が取り付けられている。このよ
うな構造に基づくと、Ｘ線入射窓４の開口径は、冷却棒
２先端に取りつけられた半導体検出器素子１の有効径と
ほぼ同等であった。一方、Ｘ線入射窓４の厚みあるい
は、薄膜を支える支持構造体は大気圧と真空との圧力差
による力に充分耐えられるように、Ｘ線の透過率を犠牲
にして、厚くあるいは支持構造体の開口率を小さくして
作られていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
よると、外筒３内の真空に納めるＸ線検出器素子１の有
効径を大きくしようとした場合、Ｘ線入射窓４の開口径
も大きくせねばならず、したがって入射窓４にかかる大
気圧による力も大きくなり、入射窓４の厚みを厚くした
り、支持構造体の開口率を小さくして機械的強度を強く
しなければなない。結果としてＸ線の透過率の減少を招
くという課題があった。またＸ線の透過率をさらに向上
させようとする場合、入射窓４の板厚を薄くする。ある
いは支持構造体の開口率を大きくする必要があり、結果
として、大気圧による力に抗せず破損してしまい実現で
きなかったり、できても非常に脆弱なものになってしま
うという課題があった。

【０００６】そこで、この考案の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、エネルギー分散型半導体検出
器において、より高いＸ線透過率を持ち、より強い機械
的強度を確保するための構造を得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この考案はエネルギー分散型半導体検出器におい
て、検出器素子の位置はそのままにしＸ線入射窓をより
試料、あるいはＸ線発生点に近づける構造をとることに
よって、Ｘ線入射窓の開口径を小さくし、実質のＸ線検
出効率を損なうことなく機械的強度の強いＸ線入射窓の
実現が図れるようにした。

【０００８】

【作用】上記のように構成されたエネルギー分散型半導
体検出器においては、測定すべきＸ線の発生源は検出器
素子の有効径やＸ線入射窓の径にくらべ充分に小さく点
源と仮定できるため、Ｘ線発生源から放射状に出たＸ線
のうち検出素子の有効径内に向かったＸ線のみが検出可
能となる。ここでＸ線入射窓はＸ線発生源と検出器素子
との間に位置するため、その大きさは検出器素子の有効
径と同じである必要はなく、Ｘ線発生源と検出素子の有
効径の有効径が作る円錐あるいは錐体をその底面と平行
な面で切った断面の大きさがあればよいことになる。し
たがってＸ線入射窓の位置を検出器素子よりＸ線発生源
側に近づけることによって窓の開口径を小さくすること
ができ機械的強度の強いＸ線入射窓を作ることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下に、この考案の実施例を図面に基づいて
説明する。図１において、１は半導体検出器素子で、冷
却棒２によって通常、液体窒素温度に冷却されて使用さ
れる。低温で冷却するために、断熱のため半導体検出器
素子１と冷却棒２は真空中におかれている。真空の空間
を作るために、外筒３とＸ線入射窓４で密閉されてい
る。

【００１０】励起用電子線ビームあるいはＸ線ビームａ
（以下、一次ビームａと言う）は試料５の微小部分を励
起し、試料５からは蛍光Ｘ線等の二次Ｘ線ｂが発生す
る。二次Ｘ線ｂはＸ線入射窓４を透過して半導体検出器
素子１に達し計測される。ここで注目すべきことは、半
導体検出器素子１の径よりＸ線入射窓４の開口径のほう
が小さくなっている点である。

【００１１】外筒３の先端に設けられた開口部に、Ｘ線
入射窓４を取りつけるが、外筒３の先端形状は、コーン
形状をしている。この外筒３のコーン形状によりＸ線入
射窓４は、試料５の一次ビームａ照射位置に近づけるこ
とができる。これは、外筒３の先端角部が一次ビームａ
に障害を与えるのを避けることができるからである。

【００１２】また更に、Ｘ線入射窓４の外側前方にコリ
メータ６がないため、Ｘ線入射窓４は、試料５の一次ビ
ームａ照射位置に近づけることができる。通常の測定状
態では、一次ビームａも真空中にあるため窓には力は加
わらないが、エネルギー分散型半導体検出器１を製造す
るときや、試料５が置いてある側が大気の場合は、Ｘ線
入射窓４に大気圧による力が加わる。このとき、Ｘ線入
射窓４の開口径あるいは開口面積を小さくできたことに
より、窓にかかる力を小さくでき、結果として機械的強
度の強いＸ線入射窓をえることができる。また、Ｘ線入
射窓４の開口径が半導体検出素子の径より小さくなって
も、窓を透過するＸ線の量が減少することがないこと
は、図より明らかである。

【００１３】比較のために、図４に従来の技術による構
造を示す。図中の番号、記号は図１と同じである。Ｘ線
入射窓４の位置が半導体検出器素子１に近いため、試料
５からの蛍光Ｘ線を図１によるものと同じ強度（立体
角）を得るには、Ｘ線入射窓４の開口径を大きくしなけ
ればならない。したがって、同じ材質、厚さで窓を作っ
た場合、機械的強度が低下することとなる。

【００１４】図２に示す実施例は、他の実施例で、Ｘ線
入射窓４と半導体検出器素子１を離すことによりできた
空間に蛍光Ｘ線の発生点から発生した以外のＸ線が半導
体検出器素子に入射するのを防ぐためのコリメータ６を
配置したものである。図３に示す実施例は、その他の実
施例で、Ｘ線入射窓４と半導体検出器素子１を離すこと
によりできた空間に、電子線励起の場合、蛍光Ｘ線の発
生点から同時に発生する反射電子が半導体検出器素子に
入射するのを防ぐために、反射電子の軌道を曲げるため
の永久磁石７を配置したものである。

【００１５】

【考案の効果】この考案は、以上説明したようにＸ線入
射窓を半導体検出器素子から離し、点状のＸ線発生点に
近づけた構造としたので、Ｘ線の入射経路を妨げること
なく、Ｘ線入射窓の開口径を小さくすることができ、窓
の機械的強度を強くすることができ、また窓の厚みをよ
り薄くすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の基本的な実施例を示した断面図であ
る。

【図２】本考案の他の実施例を示した断面図である。

【図３】本考案の他の実施例を示した断面図である。

【図４】従来の技術を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体検出器素子 ２ 冷却棒 ３ 外筒 ４ Ｘ線入射窓 ５ 試料 ６ コリメータ ７ 永久磁石 ａ 励起用電子ビームあるいはＸ線ビーム ｂ 蛍光Ｘ線

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を検出する半導体検出器素子と、前
   記半導体検出器素子を真空雰囲気に保持するための外筒
   と、前記半導体検出器素子を冷却し、前記半導体Ｘ線検
   出器素子に接触して設けられた冷却棒と、前記外筒の先
   端にＸ線を通し、外気と気密にするＸ線入射窓とからな
   る半導体Ｘ線検出器において、前記外筒の先端外径は、
   コーン形状をしており、かつ前記Ｘ線入射窓の外径が前
   記半導体検出器素子外径より小さく、前記Ｘ線入射窓と
   前記半導体検出器素子の間に永久磁石を配置したことを
   特徴とする半導体Ｘ線検出器。