JP5074105B2

JP5074105B2 - エネルギ分散型ｘ線検出装置

Info

Publication number: JP5074105B2
Application number: JP2007152860A
Authority: JP
Inventors: 勝島田; 実山田; 淳藤井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: JP2008304372A

Description

本発明は、エネルギ分散型Ｘ線検出装置に関し、さらに詳しくは、絞り板やキャップの開口内面で発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来るエネルギ分散型Ｘ線検出装置に関する。

デュワから突出したセンサ筒の先端部に放射線検出素子を備えたエネルギー分散型Ｘ線検出装置が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００６−２１０４４１号公報

実際のエネルギー分散型Ｘ線検出装置では、放射線検出素子へのＸ線の入射角度を狭くするために、上記従来のエネルギー分散型Ｘ線検出装置のセンサ筒の先端部にキャップが取り付けられると共に放射線検出素子の間近に絞り板が設置されている。
ところが、従来の絞り板では、その開口内面にＸ線が当たるため、開口内面から蛍光Ｘ線が発生していた。そして、絞り板の間近に放射線検出素子があるため、開口内面で発生した蛍光Ｘ線が放射線検出素子に入射してノイズとなる問題点があった。また、同様に、従来のキャップでは、その開口内面にＸ線が当たるため、開口内面から蛍光Ｘ線が発生していた。そして、キャップは絞り板よりも放射線検出素子から遠いために絞り板の開口内面で発生した蛍光Ｘ線に比べれば影響は小さいが、やはりキャップの開口内面で発生した蛍光Ｘ線も放射線検出素子に入射し、ノイズとなる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、絞り板やキャップの開口内面で発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来るエネルギ分散型Ｘ線検出装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、放射線検出素子（５０）と、開口（４３）からＸ線を前記放射線検出素子（５０）へと入射させる絞り板（４２）と、開口（２３）から放射線を前記絞り板（４２）へと入射させるキャップ（２２）とを具備し、前記絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）が前記放射線検出素子（５０）側へ拡径した漏斗状であることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
上記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）では、絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）が放射線検出素子（５０）側へ拡径した漏斗状であるため、キャップ（２２）の開口（２３）から入ってきたＸ線は絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）に当たらない。よって、絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）で蛍光Ｘ線が発生して放射線検出素子（５０）に入射することを防止できる。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）が外部側へ拡径した漏斗状であることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
上記第２の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）では、キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）が外部側へ拡径した漏斗状であるため、キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）で発生した蛍光Ｘ線の方向が放射線検出素子（５０）に入射しないか入射しにくい方向となる。よって、キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）で発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来る。

第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記絞り板（４２）が銅製であることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）を提供する。
上記第３の観点によるエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）では、絞り板（４２）が銅製であるため、高エネルギーＸ線が絞り板（４２）を透過して放射線検出素子（５０）に入射するのを阻止することが出来る。

本発明のエネルギ分散型Ｘ線検出装置によれば、絞り板やキャップの開口内面で発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来るので、測定精度を向上することが出来る。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００を示す概略外観図である。
このエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００は、極低温冷媒を貯留するデュワ６０からセンサ筒１０を突出させ、センサ筒先端部１０ａに半導体Ｘ線検出素子５０を設置した構成である。

図２は、センサ筒先端部１０ａの拡大断面図である。
外パイプ２１は、センサ筒１０の外壁であり、その先端の開口はベリリウム窓３０で封止され、内部は真空空間３１になっている。真空空間３１には、冷熱を伝達するためのコールドフィンガー１１が設置されている。コールドフィンガー１１内には、基板４０が設置されている。基板４０には、接続金具４１が取り付けられている。

外パイプ２１は、真空保持性と強度性の観点からステンレス製である。コールドフィンガー１１は、真空保持性と伝熱性の観点から無酸素銅製である。

半導体Ｘ線検出素子５０と絞り板４２はカップ４５に入れられ、そのカップはホルダ１２に入れられ、そのホルダ１２をコールドフィンガー１１に螺合することにより、半導体Ｘ線検出素子５０が接続金具４１に当接した状態で保持される。

絞り板４２は、高エネルギーＸ線を阻止する観点から銅製である。カップ４５およびホルダ１２は、軽量性の観点からアルミニウム製である。

絞り板４２は開口４２を有し、その開口内面４３ａはＸ線検出素子５０側へ拡径した漏斗状である。

外パイプ２１には、キャップ２２が取り付けられ、その開口２３は外部に開いている。外パイプ２１とキャップ２２の間は、極低温ガスが導入されるガス空間２４になっている。極低温ガスは、開口２３から外部へ漏出している。

キャップ２２の開口内面２３ａは外部側へ拡径した漏斗状である。

キャップ２２は、コスト低減の観点から真鍮製である。

図３に示すように、キャップ２２の開口２３の内側エッジ２３ａと絞り板４２の開口４３の外側エッジ４３ｂを対角的に結ぶラインＬｉの、センサ筒１０の中心軸方向に対する角度をψｉとする。また、センサ筒１０の中心軸方向に対する、絞り板４２の開口内面４３ａのテーパ角をθとする。また、センサ筒１０の中心軸方向に対する、キャップ２２の開口内面２３ａのテーパ角をφとする。また、図３の角度ψ，θ，φの方向を正方向とする。数値例としては０度＜θ＜４５度である。

図３に示すように、ψｉ≦φなら、θ≧ψｉとすれば、キャップ２２の開口２３から入ってきたＸ線は絞り板４２の開口内面４３ａに当たらない。

図４に示すように、ψｉ≧φなら、キャップ２２の開口２３の外側エッジ２３ｂと絞り板４２の開口４３の外側エッジ４３ｂを対角的に結ぶラインＬｏの、センサ筒１０の中心軸方向に対する角度をψｏとするとき、θ≧ψｏとすれば、キャップ２２の開口２３から入ってきたＸ線は絞り板４２の開口内面４３ａに当たらない。

図５に示すように、Ｘ線βは絞り板４２の開口内面４３ａに当たらない。よって、絞り板４２の開口内面４３ａで蛍光Ｘ線が発生して半導体Ｘ線検出素子５０に入射することを防止できる。

これに対して、図６に示すように、θ＝０度の場合には、Ｘ線βが絞り板４２’の開口内面４３ａ’に当たる。このため、絞り板４２’の開口内面４３ａ’で蛍光Ｘ線γが発生して半導体Ｘ線検出素子５０に入射してしまう。

図７は、出力特性の実測例である。
実線は、銅製の絞り板４２で、θ＝１５度、φ＝１５度の実測例である。
破線は、銅製の絞り板で、θ＝０度、φ＝０度の実測例である。
一点鎖線は、アルミニウム製の絞り板で、θ＝０度、φ＝０度の実測例である。

実施例１のエネルギ分散型Ｘ線検出装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）絞り板４２の開口内面４３ａで蛍光Ｘ線が発生して半導体Ｘ線検出素子５０に入射することを防止できる。
（２）キャップ２２の開口内面２３ａが外部側へ拡径した漏斗状であるため、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の方向が半導体Ｘ線検出素子５０に入射しないか入射しにくい方向となり、キャップ２２の開口内面２３ａで発生した蛍光Ｘ線の悪影響を抑制することが出来る。
（３）絞り板４２が銅製であるため、高エネルギーＸ線が絞り板４２を透過して半導体Ｘ線検出素子５０に入射するのを阻止することが出来る。

本発明のエネルギ分散型Ｘ線検出装置は、例えば走査型電子顕微鏡などに利用できる。

実施例１に係るエネルギ分散型Ｘ線検出装置の概略外観図である。実施例１に係るセンサ筒先端部の拡大断面図である。絞り板の開口内面のテーパ角度条件を示す第１の説明図である。絞り板の開口内面のテーパ角度条件を示す第２の説明図である。本発明の効果を示す説明図である。従来の課題を示す説明図である。本発明の効果を示す特性図である。

符号の説明

１０センサ筒
１０ａセンサ筒先端部
２２キャップ
２３開口
４２絞り板
４３開口
５０半導体Ｘ線検出素子
６０デュワ
１００エネルギ分散型Ｘ線検出装置

Claims

真空空間（３１）内に配置された放射線検出素子（５０）及び絞り板（４２）と、
真空空間（３１）外に配置されたキャップ（２２）とを具備し、
前記絞り板（４２）は、Ｘ線を前記放射線検出素子（５０）へと入射させる開口（４３）を有するとともに、
前記キャップ（２２）は、Ｘ線を前記絞り板（４２）へと入射させる開口（２３）を有しており、
前記絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）が前記放射線検出素子（５０）側へ拡径した漏斗状であって、
前記キャップ（２２）の開口（２３）の内側エッジ（２３ａ）と絞り板（４２）の開口（４３）の外側エッジ（４３ｂ）を対角的に結ぶライン（Ｌｉ）と中心軸との角度をψｉとし、絞り板（４２）の開口内面（４３ａ）の中心軸に対するテーパ角をθとするとき、
θ≧ψｉであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。
請求項１に記載のエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、
前記キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）が外部側へ拡径した漏斗状であって、
前記キャップ（２２）の開口内面（２３ａ）の中心軸に対するテーパ角をφとするとき、
ψｉ≦φであることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。
請求項１または請求項２に記載のエネルギ分散型Ｘ線検出器（１００）において、前記絞り板（４２）が銅製であることを特徴とするエネルギ分散型Ｘ線検出装置（１００）。