JP6576823B2 - 固体撮像素子のクリーニング方法および放射線検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子のクリーニング方法および放射線検出装置に関する。

電子線やＸ線などの一次線を試料に照射し、試料から発生する放射線（Ｘ線や、γ線等）を検出して試料の元素分析を行う手法が知られている。

電子顕微鏡において電子線を試料に照射し、試料から発生するＸ線を検出して試料の組成を計測するエネルギー分散型Ｘ線分光は、その一例である。エネルギー分散型Ｘ線分光では、特性Ｘ線が試料を構成する元素に特有なエネルギーを持つことを利用している。エネルギー分散型Ｘ線分光で得られた特性Ｘ線のスペクトルでは、スペクトルのピークのエネルギー値から試料に含まれている元素種が求められ、スペクトルのピークの面積から該元素種の含有量が求められる。

また、上記手法の他の例として、回折格子とＣＣＤイメージセンサーを用いたＸ線検出システムがある。具体的には、例えば、電子顕微鏡において電子線を試料に照射し、試料から発生したＸ線をミラーで集光し、回折格子で分光する。そして、分光されたＸ線をＸ線用のＣＣＤイメージセンサーで受け、スペクトルを取得する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−５８１４６号公報

上記のＸ線検出システムでは、高加速・大電流での計測や、長時間の測定、頻繁な試料交換などにより、ＣＣＤイメージセンサーの表面に汚れが蓄積していくことがある。ＣＣＤイメージセンサーの表面に蓄積された汚れは、ＣＣＤイメージセンサーの感度の低下を招いてしまう。

上記のＸ線検出システムでは、不等間隔回折格子を使用することで、高いエネルギー分解能を得ることができ、電子線を照射した部分の価電子帯状態分布を得ることができる。しかしながら、ＣＣＤイメージセンサーの表面に汚れが蓄積されると、当該汚れの蓄積による感度の低下によって正確な電子状態分布を得ることが難しくなってしまう。

そのため、ＣＣＤイメージセンサーのクリーニングを行うことにより、ＣＣＤイメージセンサーの表面に蓄積された汚れを除去する。一般的に、ＣＣＤイメージセンサーのクリーニングは、溶剤等により汚れを拭き取ることで行われる。しかしながら、溶剤によるクリーニングでは、Ｘ線検出器からＣＣＤイメージセンサーを取り外さなければならず、ＣＣＤ配線の断線や、ＣＣＤイメージセンサーの破壊等のリスクがあった。

本発明は、以上のような問題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、容易に固体撮像素子の汚れを除去することができる固体撮像素子のクリーニング方法および放射線検出装置を提供することにある。

（１）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法は、
冷却して使用される固体撮像素子のクリーニング方法であって、
前記固体撮像素子を加熱しつつ、前記固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含み、
前記工程では、前記固体撮像素子を、加熱用媒体によって加熱する。

このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子を加熱しつつ、固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含むため、固体撮像素子の表面に付着した汚れを容易に除去することができる。また、このような固体撮像素子のクリーニング方法によれば、固体撮像素子を加熱して固体撮像素子の表面に付着した汚れを除去するため、例えば溶剤によって固体撮像素子の表面に付着した汚れを除去する場合と比べて、固体撮像素子が壊れる可能性を低減できる。

また、このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子を加熱用媒体によって加熱するため、例えば固体撮像素子をヒーター等に接触させて直接加熱する場合と比べて、容易に固体撮像素子を均一に加熱できるとともに、固体撮像素子の温度を緩やかに上昇させることができる。したがって、このような固体撮像素子のクリーニング方法で
は、固体撮像素子のクリーニングの際に、固体撮像素子の急激な温度上昇に起因して固体撮像素子が壊れる可能性を低減できる。また、このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子を加熱するためのヒーターを配置する必要がない。

（２）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法において、
前記加熱用媒体は、水であってもよい。

このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子を加熱用媒体としての水によって加熱するため、例えば固体撮像素子をヒーター等に接触させて直接加熱する場合と比べて、容易に固体撮像素子を均一に加熱できるとともに、固体撮像素子の温度を緩やかに上昇させることができる。したがって、このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子のクリーニングの際に、固体撮像素子の急激な温度上昇に起因して固体撮像素子が壊れる可能性を低減できる。

（３）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法において、
前記加熱用媒体の温度は、前記固体撮像素子の表面温度を５０度以上にする温度であってもよい。

このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子の表面に付着した汚れを十分に除去することができる。

（４）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法において、
前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーであってもよい。

（５）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法において、
前記固体撮像素子は、放射線検出器を構成していてもよい。

（６）本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法は、
試料に一次線を照射することにより前記試料から発生する放射線を検出する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を冷却するための冷却素子と、を備えた放射線検出器における、前記固体撮像素子のクリーニング方法であって、
前記固体撮像素子を加熱しつつ、前記固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含み、
前記固体撮像素子の動作時には、熱媒体を冷却することによって、前記冷却素子を冷却
し、
前記工程では、前記熱媒体を加熱することによって、前記固体撮像素子を加熱する。

このような固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子を加熱しつつ、固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含むため、固体撮像素子の表面に付着した汚れを容易に除去することができる。また、このような固体撮像素子のクリーニング方法によれば、固体撮像素子を加熱して固体撮像素子の表面に付着した汚れを除去するため、例えば溶剤によって固体撮像素子の表面に付着した汚れを除去する場合と比べて、固体撮像素子が壊れる可能性を低減できる。

また、このような固体撮像素子のクリーニング方法では、例えば放射線検出器の動作時と同じ状態で固体撮像素子のクリーニングを行うことができるため、固体撮像素子のクリーニング後に放射線検出器の調整が不要になる。

（７）本発明に係る放射線検出装置は、
試料に一次線を照射することにより前記試料から発生する放射線を検出する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記冷却素子を冷却するための熱媒体と、前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体とを選択的に生成する熱媒体生成部と、
前記冷却素子と熱的に接続され、前記固体撮像素子の動作時に前記熱媒体生成部から供給される熱媒体により前記冷却素子を冷却する冷却部と、
前記固体撮像素子が配置された空間に接続された排気装置と、
を含む。

このような放射線検出装置では、熱媒体生成部が固体撮像素子を加熱するための加熱用媒体を生成し、排気装置が固体撮像素子が配置された空間に接続されているため、固体撮像素子を加熱しつつ、固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気することができる。したがって、このような放射線検出装置では、固体撮像素子の表面に付着した汚れを容易に除去することができる。

また、このような放射線検出装置では、熱媒体生成部が冷却素子を冷却するための冷却用媒体および固体撮像素子を加熱するための加熱用媒体を生成するため、例えば放射線検出器の動作時と同じ状態で固体撮像素子のクリーニングを行うことができる。そのため、固体撮像素子のクリーニング後に放射線検出器の調整が不要になる。

（８）本発明に係る放射線検出装置において、
前記熱媒体生成部を制御する制御部と、
前記固体撮像素子が配置された空間の圧力を測定する真空計と、
を含み、
前記制御部は、前記真空計の測定結果に基づいて、前記熱媒体生成部に前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行ってもよい。

このような放射線検出装置では、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで終了させることができる。

（９）本発明に係る放射線検出装置において、
前記熱媒体生成部を制御する制御部を含み、
前記制御部は、時間を計測するタイマーを有し、前記タイマーが所定時間を計測した場合に、前記熱媒体生成部に前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行ってもよい。

このような放射線検出装置では、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで終了させることができる。

第１実施形態に係るＸ線検出システムを模式的に示す図。 第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図。 第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図。 第３実施形態に係るＸ線検出システムを模式的に示す図。 第３実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図。 第４実施形態に係るＸ線検出システムを模式的に示す図。 第４実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図。 第５実施形態に係るＸ線検出システムを模式的に示す図。

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。

また、以下では、本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法として、Ｘ線検出システムに搭載されたＸ線検出器の固体撮像素子のクリーニング方法を例に挙げて説明する。なお、本発明に係る固体撮像素子のクリーニング方法はこの例に限定されず、冷却して使用される固体撮像素子に適用可能である。

また、以下では、本発明に係る放射線検出装置として、Ｘ線を検出するＸ線検出器を備えたＸ線検出システムを例に挙げて説明するが、本発明に係る放射線検出装置は、Ｘ線以外の放射線（γ線等）を検出する放射線検出器を備えた放射線検出システムであってもよい。

１． 第１実施形態
１．１． Ｘ線検出システム
まず、第１実施形態に係るＸ線検出システム（放射線検出装置の一例）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Ｘ線検出システム１００を模式的に示す図である。なお、図１では、Ｘ線検出システム１００において、Ｘ線検出器４０が動作している状態、すなわち、Ｘ線検出器４０が冷却され、かつＸ線の検出が可能となっている状態を図示している。

Ｘ線検出システム１００は、図１に示すように、電子線照射部１０と、Ｘ線集光ミラー部２０と、回折格子３０と、Ｘ線検出器４０（放射線検出器の一例）と、チラー５０と、排気装置６０と、を含む。

電子線照射部１０は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電子線源としての電子銃、および照
射レンズ系で構成されている。電子線照射部１０は、試料Ｓに電子線を照射する。Ｘ線検出システム１００は、例えば、走査電子顕微鏡像を取得するための走査電子顕微鏡としての機能を有している。

Ｘ線集光ミラー部２０は、試料Ｓから放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子３０に導く。特性Ｘ線をＸ線集光ミラー部２０で集光させることにより、回折格子３０に入射する特性Ｘ線の強度を増加させることができる。これにより、測定時間の短縮や、スペクトルのＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

Ｘ線集光ミラー部２０は、例えば、互いに向かい合う２つのミラーで構成されている。２つのミラーの間隔は、試料Ｓ側（入射側）が狭く、回折格子３０側（出射側）が広くなっている。これにより、Ｘ線集光ミラー部２０が無い場合と比べて、回折格子３０に入射する特性Ｘ線の強度を増加させることができる。

回折格子３０は、Ｘ線集光ミラー部２０により集光された特性Ｘ線を受けて、エネルギーに応じて回折状態が異なる回折Ｘ線を生じさせる。回折格子３０は、収差補正のために不等間隔の溝が形成された不等間隔回折格子である。回折格子３０は、特性Ｘ線を大きな入射角で入射させたときに、回折Ｘ線の焦点をローランド円上ではなく、固体撮像素子４２の受光面４３上に形成するように構成されている。

Ｘ線検出器４０は、回折Ｘ線を検出する。Ｘ線検出器４０は、固体撮像素子４２と、冷却素子４４と、冷却部４６と、撮像素子制御部４８と、を備えている。

固体撮像素子４２は、回折Ｘ線を検出する。固体撮像素子４２は、軟Ｘ線に対する感度の高い固体撮像素子である。

固体撮像素子４２は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサー等である。固体撮像素子４２は、例えば、背面照射型のＣＣＤイメージセンサー（またはＣＭＯＳイメージセンサー）である。

固体撮像素子４２は、受光面４３が回折Ｘ線の結像面に一致するように位置調整がなされる。

冷却素子４４は、固体撮像素子４２を冷却する。冷却素子４４によって固体撮像素子４２は、例えば−７０度程度まで冷却される。これにより、固体撮像素子４２は、高感度な検出が可能となる。冷却素子４４は、例えば、ペルチェ素子である。

冷却部４６は、冷却素子４４を冷却する。冷却部４６は、例えば、ペルチェ素子の放熱部を冷却する。冷却部４６には、チラー５０から所定の温度（例えば２０度）の冷水Ｆ２（冷却用媒体の一例）が供給される。冷却部４６は、冷水Ｆ２によって冷却素子４４（ペルチェ素子の放熱部）を冷却する。

図示の例では、冷却部４６とチラー５０とは、配管５２によって接続されている。チラー５０と冷却部４６との間を配管５２で接続することにより、チラー５０と冷却部４６との間で冷水Ｆ２を循環させることができる。冷却部４６は、冷却素子４４（ペルチェ素子の放熱部）と熱的に接続されているため、冷水Ｆ２を循環させることにより、冷却素子４４を冷却することができる。

撮像素子制御部４８は、固体撮像素子４２および冷却素子４４を制御する。撮像素子制
御部４８は、固体撮像素子４２および冷却素子４４に電源を供給する。また、撮像素子制御部４８は、固体撮像素子４２の出力信号を外部（例えば波形分析装置）に出力する処理を行う。

チラー５０は、熱媒体としての水を冷却して冷水Ｆ２を生成する。チラー５０は、冷水Ｆ２を一定の温度に保ちつつ、冷水Ｆ２を冷却部４６に供給する。チラー５０は、冷却部４６との間で冷水Ｆ２を循環させる。

冷水Ｆ２は、例えば２０度の水である。なお、冷水Ｆ２の温度は、冷却素子４４の温度に応じて適宜設定可能である。

チラー５０は、配管５２を介して冷却部４６と接続されている。チラー５０は、固体撮像素子４２の動作時には、冷却部４６に冷水Ｆ２を供給する。チラー５０は、冷却部４６との間で冷水Ｆ２を循環させることができる。

なお、ここでは、冷却素子４４を冷水Ｆ２によって冷却する例について説明したが、冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体は、冷却素子４４を冷却することが可能な流体であればよく、油や、ガス等であってもよい。

排気装置６０は、試料Ｓ、Ｘ線集光ミラー部２０、回折格子３０、およびＸ線検出器４０が配置された試料室１２内（空間）に接続されている。排気装置６０は、試料室１２を排気する。これにより、試料室１２を減圧状態にすることができる。排気装置６０は、例えば、ターボ分子ポンプや、油拡散ポンプ、イオンポンプ等である。

Ｘ線検出システム１００は、図示はしないが、回折格子３０で回折され、固体撮像素子４２で検出された回折Ｘ線を分析して、エネルギーごとにＸ線が何個検出されたかを意味するエネルギー分布スペクトルを生成する波形分析装置を含んで構成されていてもよい。また、Ｘ線検出システム１００は、波形分析装置で生成されたエネルギー分布スペクトルを表示する表示部（ディスプレイ）を含んで構成されていてもよい。

１．２． 固体撮像素子のクリーニング方法。

次に、第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法について、図面を参照しながら説明する。

図２は、第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図である。

まず、図２に示すように、Ｘ線検出器４０を、Ｘ線検出システム１００の筐体から取り外す。そして、真空封止フランジ２によって固体撮像素子４２を気密に封止する。真空封止フランジ２によって封止された空間は、真空配管３を介して、排気装置４によって排気（真空排気）される。このとき、撮像素子制御部４８への電源の供給は停止されている。排気装置４は、例えば、油回転ポンプや、スクロールポンプ、ターボ分子ポンプ等である。

次に、Ｘ線検出器４０の冷却部４６に配管６を接続して、温水循環装置８を取り付ける。温水循環装置８は、熱媒体としての水を加熱して温水Ｆ４（加熱用媒体の一例）を生成する。温水循環装置８は、温水Ｆ４を一定の温度に保ちつつ、温水Ｆ４を冷却部４６に供給する。温水循環装置８は、冷却部４６との間で温水Ｆ４を循環させる。

次に、固体撮像素子４２を加熱する。固体撮像素子４２は、温水Ｆ４によって加熱される。図２に示すように、温水循環装置（例えばチラー）８によって温水循環装置８と冷却部４６との間で温水Ｆ４を循環させることにより、固体撮像素子４２を加熱する。

固体撮像素子４２を加熱することにより、固体撮像素子４２の表面（受光面４３）に付着した汚れがガスとして放出される。放出されたガス（汚れ）は、排気装置４によって排気される。このように、固体撮像素子４２を加熱しつつ、固体撮像素子４２を加熱することによって発生したガスを排気することにより、固体撮像素子４２の表面に付着した汚れを除去することができる。

このとき、固体撮像素子４２の表面温度は、例えば、５０度以上に設定する必要がある。固体撮像素子４２の表面温度が５０度よりも低い場合、固体撮像素子４２の表面に付着した汚れ（ハイドロカーボン等）を十分に除去することができない。温水Ｆ４の温度は、温度交換効率を考慮すると、所望する固体撮像素子４２の表面温度よりも数度高い温度に設定する必要がある。固体撮像素子４２の表面温度および温水Ｆ４の温度が高いほど固体撮像素子４２の表面の汚れの除去効率は上昇するが、固体撮像素子４２の表面温度が固体撮像素子４２の耐熱温度を上回ると、固体撮像素子４２が壊れる可能性が極めて高くなる。したがって、温水Ｆ４の温度は、固体撮像素子４２の表面温度が固体撮像素子４２の耐熱温度以下となる温度に設定する必要がある。温水Ｆ４の温度は、例えば、５０度以上９０度以下である。

また、温水Ｆ４の温度は、緩やかに上昇させることが望ましい。これにより、固体撮像素子４２の温度を緩やかに上昇させることができるため、固体撮像素子４２の急激な温度上昇に起因して固体撮像素子４２が壊れる可能性を低減できる。

固体撮像素子４２を加熱しつつ、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスを排気する処理を所定時間行うことで、固体撮像素子４２の表面に蓄積された汚れを除去することができる。

以上の工程により、固体撮像素子４２をクリーニングすることができる。

固体撮像素子４２のクリーニングが終了した後、Ｘ線検出器４０は、図１に示すように、Ｘ線検出システム１００の筐体に装着され、固体撮像素子４２の受光面４３が回折Ｘ線の結像面に一致するように位置調整がなされる。

なお、上述した実施形態では、図２に示すように、真空封止フランジ２、真空配管３、および排気装置４によって排気系を構成し、固体撮像素子４２を加熱することによって発生したガスを排気した。これに対して、図示はしないが、例えばＸ線検出システム１００が電子線照射部１０や試料室１２を排気する排気系とは別に固体撮像素子４２を排気する排気系を備えている場合には、Ｘ線検出システム１００にＸ線検出器４０を搭載した状態のままで、当該排気系を用いて、上述した固体撮像素子４２のクリーニングを行ってもよい。

第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法は、例えば、以下の特徴を有する。

第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子４２を加熱しつつ、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスを排気する工程を含む。そのため、固体撮像素子４２の表面に付着した汚れを除去することができる。また、第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法によれば、固体撮像素子４２を加熱して固体
撮像素子４２の表面に付着した汚れを除去するため、例えば溶剤によって固体撮像素子４２の表面に付着した汚れを除去する場合と比べて、固体撮像素子４２をＸ線検出器４０から取り外す必要がなく、また固体撮像素子４２が壊れる可能性を低減できる。したがって、容易に固体撮像素子４２の表面に付着した汚れを除去することができる。

第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子４２を加熱用媒体としての水によって加熱する。このように、第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、加熱用媒体を介して固体撮像素子４２を加熱するため、例えば固体撮像素子４２をヒーター等に接触させて直接加熱する場合と比べて、容易に、固体撮像素子４２を均一に加熱できるとともに、固体撮像素子４２の温度を緩やかに上昇させることができる。したがって、クリーニングの際に、固体撮像素子４２の急激な温度上昇に起因して固体撮像素子４２が壊れる可能性を低減できる。

第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、加熱用媒体（水）の温度は、固体撮像素子４２の表面温度を５０度以上にする温度である。そのため、第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法によれば、上述したように、固体撮像素子４２の表面に付着した汚れを十分に除去することができる。

第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、図２に示すように、真空封止フランジ２によって固体撮像素子４２を封止した状態で、固体撮像素子４２の加熱によって放出された汚れ（ガス）を排気している。そのため、当該汚れが試料室１２の壁部や、Ｘ線検出システム１００の配管等に付着することを防ぐことができる。

２． 第２実施形態
２．１． Ｘ線検出システム
次に、第２実施形態に係るＸ線検出システムについて説明する。なお、第２実施形態に係るＸ線検出システムの構成は、図１に示す第１実施形態に係るＸ線検出システム１００の構成と同じであり、図示を省略する。

第２実施形態に係るＸ線検出システムでは、チラー５０は、熱媒体としての水を冷却および加熱できるように構成されており、冷水Ｆ２および温水Ｆ４を選択的に生成することができる。すなわち、チラー５０は、冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体（冷水Ｆ２）および固体撮像素子４２を加熱するための加熱用媒体（温水Ｆ４）を生成する熱媒体生成部として機能する。

そのため、第２実施形態に係るＸ線検出システムでは、図１に示すＸ線検出器４０が動作している状態（Ｘ線の検出が可能な状態）では、チラー５０で熱媒体としての水を冷却することによって冷水Ｆ２とし、冷水Ｆ２を冷却部４６に供給することによって冷却素子４４を冷却する。また、後述する固体撮像素子４２のクリーニング時（図３参照）には、チラー５０で熱媒体としての水を加熱することによって温水Ｆ４とし、温水Ｆ４を冷却部４６に供給することによって固体撮像素子４２を加熱する。

２．２． 固体撮像素子のクリーニング方法。

次に、第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法について、図面を参照しながら説明する。図３は、第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図である。

図３に示すように、チラー５０によって熱媒体としての水を加熱する。例えば、ユーザーがチラー５０を操作して水の温度を指定すると、チラー５０は、冷水Ｆ２（例えば２０
度の水）を加熱して、指定された温度（例えば固体撮像素子４２の表面温度が５０度以上となる温度）の温水Ｆ４とする。これにより、温水Ｆ４は、配管５２を介して冷却部４６とチラー５０との間を循環し、固体撮像素子４２が加熱される。このとき、排気装置６０は動作しており、試料室１２を排気している。そのため、固体撮像素子４２を加熱することによって発生したガスが排気される。

チラー５０は、冷水Ｆ２の温度を緩やかに上昇させて温水Ｆ４とする。これにより、固体撮像素子４２の急激な温度上昇に起因して固体撮像素子４２が壊れる可能性を低減できる。

固体撮像素子４２を加熱しつつ、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスを排気する処理を所定時間行うことで、固体撮像素子４２の表面に蓄積された汚れを除去することができる。

以上の工程により、固体撮像素子４２をクリーニングすることができる。

固体撮像素子４２のクリーニングが終了した後、ユーザーがチラー５０を操作して水の温度を指定すると、チラー５０は、温水Ｆ４を冷却して、指定された温度（例えば２０度）の冷水Ｆ２とする（図１参照）。これにより、冷却素子４４が冷却され、固体撮像素子４２を動作可能な状態（Ｘ線の検出が可能な状態）にすることができる。

第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法は、例えば、以下の特徴を有する。

第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、上述した第１実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法と同様に、固体撮像素子４２を加熱しつつ、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスを排気する工程を含むため、容易に固体撮像素子４２の汚れを除去することができる。

さらに、第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、固体撮像素子４２の動作時には、冷却素子４４を熱媒体としての水を冷却することによって冷却し、固体撮像素子４２を加熱する工程では、熱媒体としての水を加熱することによって固体撮像素子４２を加熱する。そのため、第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法では、Ｘ線検出器４０をＸ線検出システムの筐体から取り外すことなく、固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができる。すなわち、Ｘ線検出器４０の動作時と同じ状態で固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができる。したがって、第２実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法によれば、固体撮像素子４２のクリーニング後にＸ線検出器４０の調整（例えば固体撮像素子４２の受光面４３の調整）が不要になる。

３． 第３実施形態
３．１． Ｘ線検出システム
次に、第３実施形態に係るＸ線検出システムについて図面を参照しながら説明する。図４は、第３実施形態に係るＸ線検出システム３００を模式的に示す図である。なお、図４では、Ｘ線検出システム３００において、Ｘ線検出器４０が動作している状態を図示している。

以下、第３実施形態に係るＸ線検出システム３００において、第１実施形態に係るＸ線検出システム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。

Ｘ線検出システム３００は、図４に示すように、電子線照射部１０と、Ｘ線集光ミラー部２０と、回折格子３０と、Ｘ線検出器４０と、チラー５０と、排気装置６０と、真空計７０と、制御部８０と、を含んで構成されている。

Ｘ線検出システム３００では、チラー５０は、上述した第２実施形態に係るＸ線検出システムと同様に、熱媒体としての水を冷却および加熱できるように構成されており、冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体（冷水Ｆ２）および固体撮像素子４２を加熱するための加熱用媒体（温水Ｆ４）を生成する熱媒体生成部として機能する。

真空計７０は、固体撮像素子４２が配置された空間（試料室１２）の圧力を測定する。真空計７０は、例えば、ピラニ真空計やペニング真空計等である。

制御部８０は、チラー５０を制御する。制御部８０は、例えば、チラー５０を制御して、熱媒体としての水の温度を制御する。制御部８０の処理の詳細については、後述する「３．２． 固体撮像素子のクリーニング方法」で説明する。

制御部８０の機能は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）でプログラムを実行することにより実現してもよいし、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。

また、Ｘ線検出システム３００は、図示はしないが、操作部を含んで構成されている。操作部は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、制御部８０に送る処理を行う。操作部は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ等である。

３．２． 固体撮像素子のクリーニング方法。

次に、第３実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、第３実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図である。

例えばユーザーが操作部を介して固体撮像素子４２のクリーニングの開始を要求すると、制御部８０は、操作部からの操作信号に基づいて、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始する。

制御部８０は、まず、チラー５０に対して、熱媒体としての水が予め設定された温度（例えば固体撮像素子４２の表面温度が５０度以上となる温度）となるように水を加熱させる制御を行う。これにより、チラー５０が温水Ｆ４を冷却部４６とチラー５０との間で循環させ、固体撮像素子４２が加熱される。このとき、排気装置６０は動作しており、試料室１２を排気している。そのため、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスが排気される。

ここで、固体撮像素子４２が加熱されることによってガスが発生するため、試料室１２の圧力は、例えばＸ線検出器４０の動作時の試料室１２の圧力と比べて、高くなる（真空度が低くなる）。そして、クリーニングが進み固体撮像素子４２の表面に蓄積された汚れが少なくなると、試料室１２の圧力は低くなる（真空度が高くなる）。

そのため、制御部８０は、真空計７０の測定結果をモニターし、真空計７０の測定結果に基づいて、チラー５０に水の加熱を停止させる制御、すなわち、固体撮像素子４２を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行う。より具体的には、制御部８０は、真空計７０の測定結果をモニターし、試料室１２の圧力が所定の圧力以下（例えばＸ線検出
器４０の動作時の試料室１２の圧力以下）となった場合に、チラー５０に水の加熱を停止させる制御を行う。これにより、チラー５０は、水の加熱を停止する。

以上の工程により、固体撮像素子４２をクリーニングすることができる。

制御部８０は、温水Ｆ４の加熱を停止させる制御を行った後、チラー５０に対して温水Ｆ４（水）が所定の温度（例えば２０度）となるように水を冷却させる制御を行う。これにより、チラー５０が冷水Ｆ２を冷却部４６とチラー５０との間で循環させ、冷却素子４４が冷却される。そのため、固体撮像素子４２を動作可能な状態（Ｘ線の検出が可能な状態）にすることができる。

第３実施形態に係るＸ線検出システム３００は、例えば、以下の特徴を有する。

第３実施形態に係るＸ線検出システム３００は、チラー５０が冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体（冷水Ｆ２）および固体撮像素子４２を加熱するための加熱用媒体（温水Ｆ４）を生成するため、Ｘ線検出器４０をＸ線検出システムの筐体から取り外すことなく固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができ、固体撮像素子４２のクリーニング後にＸ線検出器４０の調整が不要になる。

また、第３実施形態に係るＸ線検出システム３００では、制御部８０は、真空計７０の測定結果に基づいて、チラー５０に固体撮像素子４２を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御（水の加熱を停止させる制御）を行う。そのため、Ｘ線検出システム３００では、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで終了させることができる。また、Ｘ線検出システム３００では、固体撮像素子４２のクリーニングを自動で終了させることができるため、当該クリーニングを終了させるための手間を省くことができる。

４． 第４実施形態
４．１． Ｘ線検出システム
次に、第４実施形態に係るＸ線検出システムについて図面を参照しながら説明する。図６は、第４実施形態に係るＸ線検出システム４００を模式的に示す図である。なお、図６では、Ｘ線検出システム４００において、Ｘ線検出器４０が動作している状態を図示している。

以下、第４実施形態に係るＸ線検出システム４００において、第１実施形態に係るＸ線検出システム１００および第３実施形態に係るＸ線検出システム３００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。

Ｘ線検出システム４００は、図６に示すように、電子線照射部１０と、Ｘ線集光ミラー部２０と、回折格子３０と、Ｘ線検出器４０と、チラー５０と、排気装置６０と、制御部８０と、を含んで構成されている。

Ｘ線検出システム４００では、チラー５０は、上述したＸ線検出システム３００と同様に、熱媒体としての水を冷却および加熱できるように構成されており、冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体（冷水Ｆ２）および固体撮像素子４２を加熱するための加熱用媒体（温水Ｆ４）を生成する熱媒体生成部として機能する。

制御部８０は、チラー５０を制御する。制御部８０は、例えば、チラー５０を制御して、熱媒体としての水の温度を制御する。制御部８０は、時間を計測するタイマー８２を有している。制御部８０の処理の詳細については、後述する「４．２． 固体撮像素子のクリーニング方法」で説明する。

４．２． 固体撮像素子のクリーニング方法。

次に、第４実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング方法について、図面を参照しながら説明する。図７は、第４実施形態に係る固体撮像素子のクリーニング工程を模式的に示す図である。

例えばユーザーが操作部を介して固体撮像素子４２のクリーニングの開始を要求すると、制御部８０は、操作部からの操作信号に基づいて、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始する。

制御部８０は、まず、チラー５０に対して熱媒体としての水が予め設定された温度となるように加熱させる制御を行う。これにより、チラー５０が温水Ｆ４を冷却部４６とチラー５０との間で循環させ、固体撮像素子４２が加熱される。このとき、排気装置６０は動作しており、試料室１２を排気している。そのため、固体撮像素子４２を加熱することにより発生したガスが排気される。

また、制御部８０は、クリーニングの開始の要求に応じて（すなわち操作信号に基づいて）、タイマー８２による時間の計測を開始する。そして、制御部８０は、タイマー８２が所定時間を計測した場合に、チラー５０に水の加熱を停止させる制御、すなわち、固体撮像素子４２を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行う。これにより、チラー５０は、水の加熱を停止する。タイマー８２が計測する所定時間は、例えば、あらかじめ設定された任意の時間である。

以上の工程により、固体撮像素子４２をクリーニングすることができる。

制御部８０は、温水Ｆ４の加熱を停止させる制御を行った後、チラー５０に対して温水Ｆ４（水）が所定の温度（例えば２０度）となるように水を冷却させる制御を行う。これにより、固体撮像素子４２を動作可能な状態（Ｘ線の検出が可能な状態）にすることができる。

第４実施形態に係るＸ線検出システム４００は、例えば、以下の特徴を有する。

第４実施形態に係るＸ線検出システム４００は、チラー５０が冷却素子４４を冷却するための冷却用媒体（冷水Ｆ２）および固体撮像素子４２を加熱するための加熱用媒体（温水Ｆ４）を生成する。そのため、Ｘ線検出システム４００では、上述したＸ線検出システム３００と同様に、Ｘ線検出器４０をＸ線検出システムの筐体から取り外すことなく固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができ、固体撮像素子４２のクリーニング後にＸ線検出器４０の調整が不要になる。

また、第４実施形態に係るＸ線検出システム４００では、制御部８０は、タイマー８２を有し、タイマー８２が所定時間を計測した場合に、チラー５０に固体撮像素子４２を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御（水の加熱を停止させる制御）を行う。そのため、Ｘ線検出システム４００では、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで終了させることができる。また、Ｘ線検出システム４００では、固体撮像素子４２のクリーニングを自動で終了させることができるため、当該クリーニングを終了させるための手間を省くことができる。

５． 第５実施形態
５．１． Ｘ線検出システム
次に、第５実施形態に係るＸ線検出システムについて図面を参照しながら説明する。図８は、第５実施形態に係るＸ線検出システム５００を模式的に示す図である。なお、図８では、Ｘ線検出システム５００において、Ｘ線検出器４０が動作している状態を図示している。

以下、第５実施形態に係るＸ線検出システム５００において、第１実施形態に係るＸ線検出システム１００および第３実施形態に係るＸ線検出システム３００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。

Ｘ線検出システム５００は、図８に示すように、電子線照射部１０と、Ｘ線集光ミラー部２０と、回折格子３０と、Ｘ線検出器４０と、チラー５０と、排気装置６０と、真空計７０と、制御部８０と、を含んで構成されている。

Ｘ線検出システム５００では、制御部８０は、チラー５０およびＸ線検出器４０を制御する。Ｘ線検出システム５００では、例えば制御部８０で実行される制御ソフトウェアにおいてユーザーが連続測定シーケンスの後に固体撮像素子４２のクリーニングを行うコマンドを追加した場合、制御部８０は、当該コマンドに従って、Ｘ線検出器４０において連続測定が行われた後に、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始する。

制御部８０による固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理については、上述した「３．２． 固体撮像素子のクリーニング方法」または「４．２． 固体撮像素子のクリーニング方法」と同じであり、その説明を省略する。

また、制御部８０は、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理において、Ｘ線検出器４０の撮像素子制御部４８への電源の供給を停止する処理を行ってもよい。

なお、制御部８０は、Ｘ線検出器４０の総測定時間を計測し、当該総測定時間が所定時間以上になった場合に、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始してもよい。また、制御部８０は、当該総測定時間が所定時間以上になった場合に、ユーザーに固体撮像素子４２のクリーニングを促すために、表示部（ディスプレイ等、図示せず）に警告情報を表示させる処理や、警告用のランプ（図示せず）を点灯させる処理等を行ってもよい。

また、制御部８０は、固体撮像素子４２の動作時間（冷却時間）を計測し、当該動作時間が所定時間以上になった場合に、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始してもよい。また、制御部８０は、当該動作時間が所定時間以上になった場合に、上述したユーザーに固体撮像素子４２のクリーニングを促すための処理を行ってもよい。

また、制御部８０は、真空計７０の測定結果をモニターし、試料室１２の圧力（真空度）の履歴を記録する処理を行ってもよい。そして、制御部８０は、固体撮像素子４２の動作期間中の試料室１２の圧力の上昇（真空度の低下）の回数が所定回数以上となった場合に、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始してもよい。また、制御部８０は、固体撮像素子４２の動作期間中の試料室１２の圧力の上昇の回数が所定回数以上となった場合に、上述したユーザーに固体撮像素子４２のクリーニングを促すための処理を行ってもよい。

また、制御部８０は、真空計７０の測定結果をモニターし、試料室１２の圧力（真空度）の履歴を記録する処理を行ってもよい。そして、制御部８０は、固体撮像素子４２の動作期間中の試料室１２の圧力が所定圧力以上となった時間が所定時間以上となった場合に、固体撮像素子４２のクリーニングを行う処理を開始してもよい。また、制御部８０は、
固体撮像素子４２の動作期間中の試料室１２の圧力が所定圧力以上となった時間が所定時間以上となった場合に、上述したユーザーに固体撮像素子４２のクリーニングを促すため処理を行ってもよい。

第５実施形態に係るＸ線検出システム５００は、例えば、以下の特徴を有する。

第５実施形態に係るＸ線検出システム５００では、上述したように、定期的な固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができるため、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで行うことができ、固体撮像素子４２の表面に蓄積される汚れを低減できる。また、Ｘ線検出システム５００では、上述したように、定期的な固体撮像素子４２のクリーニングをユーザーに促すことができるため、固体撮像素子のクリーニングを適切なタイミングで行うことができる。

第５実施形態に係るＸ線検出システム５００では、上述したように、試料室１２の圧力（真空度）の履歴に基づいて、固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができるため、例えば固体撮像素子４２の動作時間に基づいてクリーニングを行う場合と比べて、より適切なタイミングで固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができる。

これは、例えば試料室１２に脱ガスの多い試料Ｓを導入した場合等には、固体撮像素子４２の動作時間が短くても、固体撮像素子４２の表面に付着する汚れは多くなる場合があるためである。

第５実施形態に係るＸ線検出システム５００では、上述したように、試料室１２の圧力（真空度）の履歴に基づいて、固体撮像素子４２のクリーニングをユーザーに促すことができるため、同様に、より適切なタイミングで固体撮像素子４２のクリーニングを行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、固体撮像素子４２のクリーニングにおいて、固体撮像素子４２を温水Ｆ４等の加熱用媒体によって加熱する場合について説明したが、例えば冷却素子４４としてのペルチェ素子に供給される直流電流の極性を、固体撮像素子４２を冷却している時の状態から反転させることにより、固体撮像素子４２を加熱してもよい。このように、ペルチェ素子に供給される直流電流の極性を反転させることにより、ペルチェ素子の冷却側と放熱側とが反転し、固体撮像素子４２を加熱することができる。

また、例えば、上述した実施形態では、Ｘ線検出器４０が、試料Ｓに電子線を照射することにより試料Ｓから発生するＸ線を検出する例について説明したが、試料Ｓに照射される一次線は、電子線に限定されず、例えばＸ線、イオン等であってもよい。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

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。

２…真空封止フランジ、３…真空配管、４…排気装置、６…配管、８…温水循環装置、１０…電子線照射部、１２…試料室、２０…Ｘ線集光ミラー部、３０…回折格子、４０…Ｘ線検出器、４２…固体撮像素子、４３…受光面、４４…冷却素子、４６…冷却部、４８…撮像素子制御部、５０…チラー、５２…配管、６０…排気装置、７０…真空計、８０…制御部、８２…タイマー、１００…Ｘ線検出システム、３００…Ｘ線検出システム、４００…Ｘ線検出システム、５００…Ｘ線検出システム

Claims (9)

1. 冷却して使用される固体撮像素子のクリーニング方法であって、
   前記固体撮像素子を加熱しつつ、前記固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含み、
   前記工程では、前記固体撮像素子を、加熱用媒体によって加熱する、固体撮像素子のクリーニング方法。
2. 請求項１において、
   前記加熱用媒体は、水である、固体撮像素子のクリーニング方法。
3. 請求項１または２において、
   前記加熱用媒体の温度は、前記固体撮像素子の表面温度を５０度以上にする温度である、固体撮像素子のクリーニング方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーである、固体撮像素子のクリーニング方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記固体撮像素子は、放射線検出器を構成している、固体撮像素子のクリーニング方法。
6. 試料に一次線を照射することにより前記試料から発生する放射線を検出する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を冷却するための冷却素子と、を備えた放射線検出器における、前記固体撮像素子のクリーニング方法であって、
   前記固体撮像素子を加熱しつつ、前記固体撮像素子を加熱することによって発生したガスを排気する工程を含み、
   前記固体撮像素子の動作時には、熱媒体を冷却することによって、前記冷却素子を冷却し、
   前記工程では、前記熱媒体を加熱することによって、前記固体撮像素子を加熱する、固体撮像素子のクリーニング方法。
7. 試料に一次線を照射することにより前記試料から発生する放射線を検出する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子を冷却する冷却素子と、
   前記冷却素子を冷却するための熱媒体と、前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体とを選択的に生成する熱媒体生成部と、
   前記冷却素子と熱的に接続され、前記固体撮像素子の動作時に前記熱媒体生成部から供給される熱媒体により前記冷却素子を冷却する冷却部と、
   前記固体撮像素子が配置された空間に接続された排気装置と、
   を含む、放射線検出装置。
8. 請求項７において、
   前記熱媒体生成部を制御する制御部と、
   前記固体撮像素子が配置された空間の圧力を測定する真空計と、
   を含み、
   前記制御部は、前記真空計の測定結果に基づいて、前記熱媒体生成部に前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行う、放射線検出装置。
9. 請求項７において、
   前記熱媒体生成部を制御する制御部を含み、
   前記制御部は、時間を計測するタイマーを有し、前記タイマーが所定時間を計測した場合に、前記熱媒体生成部に前記固体撮像素子を加熱するための熱媒体の生成を停止させる制御を行う、放射線検出装置。

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