JP6952055B2

JP6952055B2 - 放射線検出装置

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Publication number: JP6952055B2
Application number: JP2018556538A
Authority: JP
Inventors: 久秋山; 上野　楠夫; 楠夫上野; 武赤松
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: EP3540417A1; EP3540417B1; WO2018110265A1; US10823688B2; EP3540417A4; US20190317032A1; JPWO2018110265A1

Description

本発明は、試料の観察と、試料への放射線照射と、試料から発生する放射線の検出とを行う放射線検出装置に関する。

Ｘ線分析は、電子線又はＸ線等の放射線を試料へ照射し、試料から発生する特性Ｘ線を検出し、特性Ｘ線のスペクトルから試料に含有される成分を分析する手法である。Ｘ線分析の一例として、試料へ照射する放射線をＸ線とした蛍光Ｘ線分析がある。Ｘ線分析に用いられるＸ線検出装置は、試料へ放射線を照射する線源と、試料から発生する特性Ｘ線を検出する検出部とを備えている。また、Ｘ線検出装置は、試料を観察するために、試料を照明する光源と、光学顕微鏡とを備えている。特許文献１には、真空箱の外側に試料を配置するＸ線検出装置が開示されている。このＸ線検出装置では、放射線を透過させる透過膜を真空箱に設けてあり、真空箱の中から透過膜を通して試料へ放射線を照射する。また、特許文献１には、試料の撮影のために真空箱の中から試料を照明することが開示されている。

特許第４０７３２７７号公報

真空箱の中から試料を照明するには、試料を照明するための光が真空箱の壁を通過する領域をある程度大きく確保する必要がある。しかし、真空箱に設けた透過膜は、サイズが大きすぎる場合は真空を保つための耐久性に欠けるので、サイズを大きくすることができない。そこで、光が透過する材料でなる透光板を透過膜の周囲に配置し、透光板を通して試料を照明することが行われる。しかしながら、透過膜と透光部との境界に起因して影が発生することがある。また、凹凸を有する試料に光を照射した場合でも、影が発生する。このように、Ｘ線検出装置では、試料を均一に照明することが難しく、安定して試料を観察することが困難であるという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、試料を可及的に均一に照明することにより、安定して試料を観察することを可能にする放射線検出装置を提供することにある。

本発明に係る放射線検出装置は、試料保持部と、該試料保持部が保持する試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生した放射線を検出する検出部と、前記試料へ光を照射する照明部と、前記試料を観察するための観察部とを備える放射線検出装置において、前記試料保持部が保持する試料へ前記照明部が照射する光を透過させる透光板を備え、該透光板は、前記試料保持部と前記照射部との間の位置に配置されており、前記照射部が前記試料へ照射する放射線を通過させる開口部と、光を散乱させる散乱部とを有することを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、前記試料保持部、前記照明部及び前記透光板は、前記照明部が試料へ照射する光が前記開口部を通過しないように配置されていることを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、前記透光板から所定距離以上離隔した位置に前記試料保持部により保持された試料が、前記照明部の光を出射する部分の中心と前記開口部の縁とを結んだ線の延長線がなす仮想的な錐体の外側に位置するように、前記照明部が前記透光板に対して配置されていることを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、前記開口部の縁は、光を散乱させるようになっていないことを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、前記透光板の光を透過させる部分は、砂打ち加工されていることを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、前記試料保持部と前記透光板との間の距離を変更する変更部を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る放射線検出装置は、真空箱を更に備え、前記照射部、前記検出部及び前記照明部の少なくとも一部は前記真空箱の内部に配置されており、前記透光板は、前記真空箱の壁の一部であり、前記試料保持部は前記真空箱の外部に配置されていることを特徴とする。

本発明においては、放射線検出装置は、試料保持部が保持する試料へ照明部が照射する光を透過させる透光板を備える。透光板は、照射部が試料へ照射する放射線を通過させる開口部と、光を散乱させる散乱部とを有する。散乱部を透過する際に散乱した光が試料へ照射され、試料の観察が可能となる。散乱した光が照射されることによって、試料の表面に影が発生し難く、可及的に均一に試料が照明される。

本発明においては、試料へ照射される光は、透光板の開口部を通過しない。開口部の縁に起因した影が発生することが無く、可及的に均一に試料が照明される。

本発明においては、照明部の光を出射する部分の中心と開口部の縁とを結んだ線の延長線がなす仮想的な錐体の外側に試料が位置するように、照明部が配置されている。これにより、試料へ照射される光は、透光板の開口部を通過しない。

本発明においては、透光板の開口部の縁は、光を散乱させるようになっていない。開口部の縁を通る光が強調されることが原因で試料上に明暗が生じることが無くなり、試料上に明暗が生じ難くなる。

本発明においては、透光板が砂打ち加工されていることにより、透光板を透過する光が散乱されるようになる。

本発明においては、放射線検出装置は、試料保持部と透光板との間の距離を変更することができる。試料と透光板との間の距離が変更された場合でも、散乱した光が試料へ照射されることにより、試料の観察像は変化し難い。

本発明においては、透光板は真空箱の壁の一部であり、試料保持部は真空箱の外部に配置されている。真空箱の外部に配置された試料へ、真空箱の中から放射線が照射され、試料から発生した放射線は真空箱の中で検出される。

本発明にあっては、放射線検出装置は、可及的に均一に試料を照明し、安定した明るさで試料を観察することを可能にする等、優れた効果を奏する。

Ｘ線検出装置の構成を示すブロック図である。真空箱の底部の第１の構成例を示す平面図である。真空箱の底部の第２の構成例を示す平面図である。光源からの光が試料に照射される様子を示す模式図である。光源及び透光板の具体的な配置の第１の例を示す模式図である。光源及び透光板の具体的な配置の第２の例を示す模式図である。光源及び透光板の具体的な配置の第３の例を示す模式図である。実施形態２に係るＸ線検出装置の構成の一部を示す模式図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、Ｘ線検出装置の構成を示すブロック図である。Ｘ線検出装置は、蛍光Ｘ線分析装置であり、放射線検出装置に対応する。Ｘ線検出装置は、試料６を保持する試料保持部４と、Ｘ線を放射するＸ線源３１と、Ｘ線源３１が放射するＸ線を試料６へ照射するためにＸ線を導くＸ線光学素子３２と、試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出する検出部３３とを備えている。試料保持部４は、例えば、試料６が載置される試料台である。試料保持部４は、載置以外の方法で試料６を保持してもよい。Ｘ線源３１は、例えばＸ線管である。Ｘ線光学素子３２は、例えば、入射されたＸ線を内部で反射させながら導光するＸ線導管を用いたモノキャピラリレンズ、又は複数のＸ線導管を用いたポリキャピラリレンズである。Ｘ線源３１及びＸ線光学素子３２は、照射部に対応する。検出部３３は、検出した蛍光Ｘ線のエネルギーに比例した信号を出力する。Ｘ線源３１はＸ線を放射し、Ｘ線光学素子３２は、試料保持部４に保持された試料６上にＸ線を収束させ、試料６にＸ線が照射され、試料６から蛍光Ｘ線が発生し、蛍光Ｘ線は検出部３３で検出される。図１では、試料６に照射されるＸ線及び蛍光Ｘ線を実線矢印で示す。

また、Ｘ線検出装置は、試料６を照明する光源３６と、ミラー３４と、光学顕微鏡３５と、光学顕微鏡３５の焦点位置を調整する調整部５６とを備えている。光源３６は、試料保持部４に保持された試料６へ光を照射する照明部に対応する。光源３６は可視光を発光する。光源３６は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。Ｘ線検出装置は複数の光源３６を備えていてもよい。試料６へ照射された光は試料６で反射する。ミラー３４は、試料６で反射した光を反射し、光学顕微鏡３５へ入射させる。光学顕微鏡３５は撮像素子を有している。光学顕微鏡３５は入射された光を検出し、試料６を撮影する。光学顕微鏡３５は観察部に対応する。調整部５６は光学顕微鏡３５に連結されている。調整部５６は、光学顕微鏡３５を移動させることにより、試料６上に焦点が合うように、光学顕微鏡３５の焦点位置を調整する。調整部５６は、光学顕微鏡３５内の光学系を調節することにより焦点位置を調整してもよい。なお、Ｘ線検出装置は、レンズ等の光学系を更に備えていてもよい。図１では、光を破線矢印で示す。Ｘ線検出装置は、赤外線又は近赤外光を用いた試料６の観察を可能にする形態であってもよい。この形態では、照明部は赤外線又は近赤外光を試料６へ照射し、観察部は赤外線又は近赤外光を用いて試料６を撮影する。また、観察部は、使用者が直接に覗いて試料６を観察するための光学機器であってもよい。

また、Ｘ線検出装置は、真空箱２を備えている。図１中には真空箱２の断面を示している。真空箱２の壁の一部は、板状のフレーム２２と、光を透過させる透光板１とを含んで構成されている。フレーム２２は、開口部を有しており、透光板１は、フレーム２２の開口部を塞ぐ位置に配置されている。透光板１は、例えば、ポリカーボネイト、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene）、若しくはＰＯＭ（polyoxymethylene）等の透光性の樹脂、又はガラスで形成されている。フレーム２２は、アルミニウム等、透光板１よりも強度の高い材料で形成されている。フレーム２２は、開口部１１を有している。透光板１には、開口部１１を塞ぐように、Ｘ線透過膜２１が張設される。Ｘ線透過膜２１は、光及びＸ線を透過させる。Ｘ線検出装置は、更に、Ｘ線透過膜２１が張設された状態で真空箱２の内部を真空にする図示しない排気部を備えている。

Ｘ線光学素子３２、検出部３３、ミラー３４及び光源３６は、夫々に、少なくとも一部分が真空箱２内に配置されている。Ｘ線源３１及び光学顕微鏡３５は、一部又は全部が真空箱２内に配置されていてもよく、真空箱２の外部に配置されていてもよい。試料保持部４は、真空箱２外に配置されており、透光板１の外表面に対向して配置されている。試料保持部４は、試料６の表面の一部が開口部１１に対向するように試料６を保持する。光源３６及び試料保持部４は、光源３６からの光が透光板１を透過して試料保持部４に保持された試料６に照射されるように、配置されている。光源３６は、真空にならない位置に配置されていてもよい。ミラー３４及び光学顕微鏡３５は、試料６で反射された光が透光板１の開口部１１を通ってミラー３４で反射し、光学顕微鏡３５へ入射するように、配置されている。また、Ｘ線源３１、Ｘ線光学素子３２及び検出部３３は、Ｘ線源３１からのＸ線が開口部１１を通って試料６へ照射され、試料６で発生した蛍光Ｘ線が開口部１１を通って検出部３３へ入射するように、配置されている。なお、Ｘ線検出装置は、Ｘ線光学素子３２を備えていない形態であってもよい。

真空箱２の内部が真空に保たれた状態で、Ｘ線源３１がＸ線を放射し、Ｘ線は開口部１１を通って試料６へ照射され、蛍光Ｘ線が開口部１１を通って検出部３３へ入射し、検出部３３で蛍光Ｘ線が検出される。試料６が大気圧下に置かれた状態で、蛍光Ｘ線の検出が行われる。このため、試料６の扱いが簡単になる。また、真空下に置くことができない試料６についても、蛍光Ｘ線を検出することができる。

検出部３３には、検出部３３が出力した信号を処理する信号処理部５２が接続されている。信号処理部５２は、検出部３３が出力した各値の信号をカウントし、検出された蛍光Ｘ線のエネルギーとカウント数との関係、即ち蛍光Ｘ線のスペクトルを生成する処理を行う。信号処理部５２は、分析部５３に接続されている。分析部５３は、演算を行う演算部及びデータを記憶するメモリを含んで構成されている。信号処理部５２は、生成したスペクトルを示すデータを分析部５３へ出力する。分析部５３は、信号処理部５２からのデータを入力され、入力されたデータが示すスペクトルに基づいて、試料６に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。Ｘ線検出装置は、液晶ディスプレイ等の表示部５４を備えている。表示部５４は、光学顕微鏡３５が撮影した試料６の画像を表示する。使用者は、表示部５４に表示された試料６の画像を視認することにより、試料６を観察することができる。試料保持部４には、試料保持部４が透光板１に接離する方向に試料保持部４を駆動させる駆動部５５が連結されている。駆動部５５は、例えばステッピングモータを用いて構成されている。

Ｘ線源３１、光学顕微鏡３５、信号処理部５２、分析部５３、表示部５４、駆動部５５及び調整部５６は、制御部５１に接続されている。表示部５４は制御部５１を介して光学顕微鏡３５に接続されている。制御部５１は、演算部及びメモリを含んだコンピュータで構成されている。制御部５１は、Ｘ線源３１、信号処理部５２、分析部５３、表示部５４、駆動部５５及び調整部５６の動作を制御する。駆動部５５及び制御部５１は、変更部に対応する。制御部５１は、使用者からの指示を受け付け、受け付けた指示に応じてＸ線検出装置の各部を制御する構成であってもよい。表示部５４は、信号処理部５２が生成したスペクトル又は分析部５３による分析結果を表示してもよい。また、制御部５１及び分析部５３は同一のコンピュータで構成されていてもよい。

真空箱２のフレーム２２及び透光板１を含んだ部分を底部と言う。図２は、真空箱２の底部の第１の構成例を示す平面図である。透光板１は、平面視で中心に開口部１１が設けられている。フレーム２２は透光板１の周囲に配置されている。図中には、光源３６を示している。光源３６は、真空箱２の底部から離隔して配置されている。図２には、Ｘ線検出装置が三個の光源３６を備えた例を示している。三個の光源３６は、開口部１１を通り透光板１に直交する線の周りにほぼ均等に配置されている。夫々の光源３６は、透光板１へ光を照射するように配置されている。透光板１は、各光源３６からの光が当たり、しかも真空保持面積を小さくするように、平面視で、開口部１１の周りの三方向へ広がった形状になっている。透光板１は、光源３６からの光が照射される位置に、透過する光を散乱させる散乱部１２を有している。

散乱部１２は、例えば、透光板１の一部を砂打ち加工することによって、形成されている。砂打ち加工は、透光板１の両面に対して行われていてもよく、透光板１の内面又は外面の一方のみに行われていてもよい。砂打ち加工が透光板１の内面に行われている場合は、光源３６からの光が透光板１の表面で反射し難くなり、光学顕微鏡３５へ入射する反射光が試料６の観察を阻害することが抑制される。また、表面反射による光量の低下が抑制される。このため、砂打ち加工は透光板１の内面に対して行われていることが望ましい。また、砂打ち加工以外の方法で、散乱部１２が形成されていてもよい。例えば、散乱部１２は、エッチング等の化学的な表面処理、表面の研磨、又は表面に凹凸を形成する加工によって形成されていてもよい。また例えば、散乱部１２は、混濁した材料又はすりガラスによって構成されていてもよい。

図３は、真空箱２の底部の第２の構成例を示す平面図である。透光板１の中心に開口部１１が設けられ、フレーム２２は透光板１の周囲に配置されている。光源３６は、真空箱２の底部から離隔して配置されている。図３には、Ｘ線検出装置が五個の光源３６を備えた例を示している。五個の光源３６は、開口部１１を通り透光板１に直交する線の周りにほぼ均等に配置されている。夫々の光源３６は、透光板１へ光を照射するように配置されている。透光板１は、各光源３６からの光が当たり、しかも真空保持面積を小さくするように、平面視で、開口部１１の周りの五方向へ広がった形状になっている。透光板１は、光源３６からの光が照射される位置に、透過する光を散乱させる散乱部１２を有している。Ｘ線検出装置は、一個、二個、四個又は六個以上の光源３６を備えていてもよい。

図４は、光源３６からの光が試料６に照射される様子を示す模式図である。図中には透光板１の断面を示しており、Ｘ線透過膜２１を省略している。光源３６からの光が散乱部１２へ照射され、散乱部１２を透過する際に光は散乱される。散乱部１２で散乱された光が試料６へ照射される。散乱部１２で散乱した光が試料６へ照射されることにより、試料６が均一に照明されるようになる。試料６が凹凸を有する場合であっても、散乱した光が照射されることによって、試料６の表面に影が発生し難く、ほぼ均一に試料６が照明される。また、複数の光源３６により複数の方向から光が試料６へ当たるので、試料６の表面には影が発生し難い。また、影が発生した場合であっても、散乱した光によって、影と影以外の部分との明暗差が小さくなり、ほぼ均一に試料６が照明される。このため、光学顕微鏡３５で試料６を撮影する際に、試料６を可及的に均一に照明し、安定した明るさで試料６を観察することが可能となる。

また、光源３６及び透光板１は、光源３６から試料６へ照射される光が開口部１１を通過しないように配置されている。透光板１を透過した光と開口部１１を通過した光とが共に試料６へ照射された場合は、開口部１１の縁を通った光により、試料６上に影が発生する。試料６へ照射される光が開口部１１を通過しないようになっていることにより、開口部１１の縁に起因した影が発生することが無い。従って、可及的に均一に試料６が照明される。

具体的には、光源３６は指向性を有し、光源３６からの光の内、光源３６の光軸上の光の強度の５０％以上の強度を有する光が開口部１１を通過しないようになっている。光源３６が指向性を有する場合、出射される光の強度は、光軸上で最も高く、光の出射される方向が光軸となす角度が大きくなるほど低くなる。光軸上の光の強度の５０％の強度を有する光の出射される方向が光軸となす角度は、光源３６に応じた所定の角度となる。光軸に対してこの所定の角度をなす線が描く仮想的な錐体の外側に開口部１１が位置するように、光源３６の透光板１に対する位置、及び光源３６の光軸の透光板１に対する角度が定められている。図４には、光源３６の光軸を一点鎖線で示し、光軸に対して所定の角度をなす線を破線で示している。光源３６及び透光板１がこのように配置されていることにより、光源３６の光軸上の光の強度の５０％以上の強度を有する光は、開口部１１を通過しない。光源３６の光軸上の光の強度の５０％以上の強度を有する光は、主に散乱部１２を透過し、試料６へ照射される。このようにして、光源３６から試料６へ照射される光は実質的に開口部１１を通過しないようになっている。なお、５０％という値は一例である。Ｘ線検出装置は、光源３６の光軸上の光の強度の所定割合以上の強度を有する光が開口部１１を通過しないようになっていればよい。所定割合の値は、４５％又は６０％等、５０％以外の値であってもよい。

なお、透光板１の外面と試料保持部４に保持された試料６の表面との間の距離が所定距離以上である場合に、光源３６の光を出射する部分の中心である出射中心と開口部１１の外面の縁とを結んだ線の延長線がなす仮想的な錐体の外側に試料６が位置するように、光源３６の透光板１に対する配置が定められていてもよい。図４には、仮想的な錐体を二点鎖線で示している。所定距離は、例えば１ｍｍである。このように光源３６が透光板１に対して配置されていることにより、光源３６から試料６へ照射される光は開口部１１を通過しない。なお、Ｘ線検出装置は、透光板１の外面と試料保持部４に保持された試料６の表面との間の距離が所定距離以上である場合に、Ｘ線の照射軸と試料６の表面との交点が、光源３６の出射中心と開口部１１の外面の縁とを結んだ線の延長線がなす仮想的な錐体の外側に位置するように、光源３６の透光板１に対する配置が定められている形態であってもよい。Ｘ線の照射軸は、試料６へ照射されるＸ線の中心軸である。この形態では、Ｘ線光学素子３２を通ったＸ線が試料６へ照射される位置に照射される光は、開口部１１を通過しない。通常、光学顕微鏡３５で試料６を撮影する際には、試料６上のＸ線が照射される部分を撮影するので、この形態でも、光学顕微鏡３５で試料６を撮影した画像には影が発生し難い。

また、透光板１では、開口部１１の縁には散乱部１２が形成されていない。砂打ち加工等によって開口部１１の縁に散乱部１２が形成されている場合は、開口部１１の縁を通る光が強調され、試料６上に明暗が生じる。開口部１１の縁に散乱部１２が形成されていないことにより、試料６上に明暗が生じ難くなる。従って、可及的に均一に試料６が照明される。試料が均一に照明されることにより、光学顕微鏡３５で試料６を撮影する際に、安定した明るさで試料６を観察することが可能となる。なお、Ｘ線検出装置は、開口部１１の縁にも散乱部１２が形成された形態であってもよい。この形態でも、散乱光で試料６を均一に照明することが可能である。

また、前述したように、駆動部５５は、試料保持部４が透光板１に接離する方向に試料保持部４を駆動させる。即ち、Ｘ線検出装置は、試料保持部４が保持する試料６と透光板１との間の距離を変更することができる。試料６と透光板１との間の距離が変更された場合、Ｘ線光学素子３２と試料６との間の距離が変更され、Ｘ線光学素子３２によって試料６上に収束されるＸ線の照射範囲の広さが変化する。Ｘ線検出装置は、試料保持部４を駆動させることにより、試料６にＸ線を照射する範囲の広さを調整することができる。従来では、試料６と透光板１との間の距離が異なる場合、試料６へ照射される光の角度が異なり、光学顕微鏡３５で試料６を撮影した画像が異なる。特に、試料６が凹凸を有する場合は、試料６と透光板１との間の距離の違いに応じて、試料６上に生じる影の形状が変化し、試料６の画像が変化する。

本実施形態では、試料６と透光板１との間の距離が異なる複数の状態のいずれの状態においても、散乱部１２で散乱した光が同様に試料６へ照射され、光学顕微鏡３５で試料６を撮影した画像は変化し難い。また、散乱された光が試料６へ照射されることにより、試料６上に影が発生し難いので、試料６が凹凸を有する場合でも、試料６と透光板１との間の距離の違いに応じた試料６の画像の変化は生じ難い。従って、本実施形態においては、試料６と透光板１との間の距離を変更した場合でも、安定して試料６を観察することが可能となる。

図５は、光源３６及び透光板１の具体的な配置の第１の例を示す模式図である。図中には透光板１及びフレーム２２の断面を示しており、Ｘ線透過膜２１を省略している。開口部１１の中心から光源３６の出射中心までの透光板１に沿った方向の距離は１４ｍｍである。透光板１の外面から光源３６の出射中心までの透光板１に直交する方向の距離は３ｍｍである。光源３６の光軸と透光板１とのなす角度は３０°である。図中には、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ、５ｍｍ及び１０ｍｍである状態をまとめて示している。この第１の例では、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で、光源３６からの光が試料６へ照射される。図中には、光を実線矢印で示している。より詳しくは、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にある場合に、光源３６からの光が透光板１を透過し、かつ開口部１１を通過せずに、試料６上で開口部１１の中心に対向する位置に照射される。即ち、図５に示す如く光源３６及び透光板１が配置されたＸ線検出装置では、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に含まれるような位置に試料保持部４が試料６を保持した場合に、試料６が均一に照明される。

図６は、光源３６及び透光板１の具体的な配置の第２の例を示す模式図である。図中には透光板１及びフレーム２２の断面を示しており、Ｘ線透過膜２１を省略している。開口部１１の中心から光源３６の出射中心までの透光板１に沿った方向の距離は１４ｍｍである。透光板１の外面から光源３６の出射中心までの透光板１に直交する方向の距離は１０ｍｍである。光源３６の光軸と透光板１とのなす角度は６０°である。図中には、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１０ｍｍ、１５ｍｍ及び２０ｍｍである状態をまとめて示している。この第２の例では、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で、光源３６からの光が試料６へ照射される。図中には、光を実線矢印で示している。より詳しくは、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にある場合に、光源３６からの光が透光板１を透過し、かつ開口部１１を通過せずに、試料６上で開口部１１の中心に対向する位置に照射される。即ち、図６に示す如く光源３６及び透光板１が配置されたＸ線検出装置では、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に含まれるような位置に試料保持部４が試料６を保持した場合に、試料６が均一に照明される。

図７は、光源３６及び透光板１の具体的な配置の第３の例を示す模式図である。第３の例では、第１及び第２の例を組み合わせた例である。第３の例では、Ｘ線検出装置は、透光板１の外面までの距離が３ｍｍである光源３６１と、透光板１の外面までの距離が１０ｍｍである光源３６２とを備えている。光源３６１の光軸と透光板１とのなす角度は３０°であり、光源３６２の光軸と透光板１とのなす角度は６０°である。図中には、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ及び２０ｍｍである状態をまとめて示している。この第３の例では、試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で、光源３６１からの光が試料６へ照射される。試料６の表面から透光板１の外面までの距離Ｄが１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で、光源３６２からの光が試料６へ照射される。Ｘ線検出装置は、距離Ｄが１ｍｍ〜１０ｍｍの場合に光源３６１を用い、距離Ｄが１０ｍｍ〜２０ｍｍの場合に光源３６２を用いることにより、試料６と透光板１との間の距離を広い範囲で変更しながら、試料６を均一に照明することができる。

＜実施形態２＞
図８は、実施形態２に係るＸ線検出装置の構成の一部を示す模式図である。Ｘ線検出装置は、遮光部３７を備えている。遮光部３７は、光を遮蔽する材料で筒状に形成されている。遮光部３７の内径は開口部１１の幅以上である。遮光部３７は、透光板１の内面に一端が接し、開口部１１を内側に囲んで配置されている。遮光部３７は、光源３６からの光を遮蔽する。Ｘ線検出装置のその他の部分の構成は、実施形態１と同様である。光源３６からの光が遮光部３７で遮蔽されることによって、光源３６からの光は開口部１１へは入射できない。このため、光源３６から試料６へ照射される光は、開口部１１を通過しない。従って、試料６上に開口部１１の縁に起因した影が発生することが無い。本実施形態においても、光学顕微鏡３５で試料６を撮影する際に、可及的に均一に試料６が照明され、安定した明るさで試料６を観察することが可能となる。また、本実施形態では、実施形態１に比べて広配光の光源３６を用いた場合であっても、光が遮光部３７で遮蔽されることによって、光は開口部１１を通過しない。従って、実施形態１に比べて広配光の光源３６を用いることが可能となる。広配光の光源３６を用いることによって、試料６を照明する光の均一性がより高くなる。

なお、以上の実施形態１及び２においては、透光板１の一部が散乱部１２である形態を示したが、Ｘ線検出装置は、透光板１の全てが散乱部１２である形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、駆動部５５が試料保持部４を透光板１に接離する方向に駆動させる形態を示したが、Ｘ線検出装置は、駆動部５５が試料保持部４を透光板１に沿った方向にも駆動させることができる形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、Ｘ線をエネルギー別に分離して検出するエネルギー分散型の形態を示したが、Ｘ線検出装置は、Ｘ線を波長別に分離して検出する波長分散型の形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、Ｘ線を試料６へ照射し、試料６から発生した蛍光Ｘ線を検出する形態を示したが、Ｘ線検出装置は、Ｘ線以外の放射線を試料６へ照射し、試料６から発生する特性Ｘ線を検出する形態であってもよい。また、実施形態１及び２においては、放射線検出装置がＸ線検出装置である形態を示したが、放射線検出装置は、Ｘ線以外の放射線を検出部３３で検出する形態であってもよい。例えば、放射線検出装置は、電子線を試料６へ照射し、試料６から発生する二次電子又は反射電子を検出部３３で検出する形態であってもよい。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１透光板
１１開口部
１２散乱部
２真空箱
２１Ｘ線透過膜
２２フレーム
３１Ｘ線源
３２Ｘ線光学素子
３３検出部
３５光学顕微鏡
３６、３６１、３６２光源
４試料保持部
５１制御部
５４表示部
５５駆動部
６試料

Claims

試料保持部と、該試料保持部が保持する試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生した放射線を検出する検出部と、前記試料へ光を照射する照明部と、前記試料を観察するための観察部とを備える放射線検出装置において、
前記試料保持部が保持する試料へ前記照明部が照射する光を透過させる透光板を備え、
該透光板は、
前記試料保持部と前記照射部との間の位置に配置されており、
前記照射部が前記試料へ照射する放射線を通過させる開口部と、
光を散乱させる散乱部とを有すること
を特徴とする放射線検出装置。
前記試料保持部、前記照明部及び前記透光板は、前記照明部が試料へ照射する光が前記開口部を通過しないように配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
前記透光板から所定距離以上離隔した位置に前記試料保持部により保持された試料が、前記照明部の光を出射する部分の中心と前記開口部の縁とを結んだ線の延長線がなす仮想的な錐体の外側に位置するように、前記照明部が前記透光板に対して配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
前記開口部の縁は、光を散乱させるようになっていないこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
前記透光板の光を透過させる部分は、砂打ち加工されていること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
前記試料保持部と前記透光板との間の距離を変更する変更部を更に備えること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放射線検出装置。
真空箱を更に備え、
前記照射部、前記検出部及び前記照明部の少なくとも一部は前記真空箱の内部に配置されており、
前記透光板は、前記真空箱の壁の一部であり、
前記試料保持部は前記真空箱の外部に配置されていること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の放射線検出装置。