JP7156535B2 - 分光素子 - Google Patents

分光素子 Download PDF

Info

Publication number
JP7156535B2
JP7156535B2 JP2021532638A JP2021532638A JP7156535B2 JP 7156535 B2 JP7156535 B2 JP 7156535B2 JP 2021532638 A JP2021532638 A JP 2021532638A JP 2021532638 A JP2021532638 A JP 2021532638A JP 7156535 B2 JP7156535 B2 JP 7156535B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
support layer
analyzing crystal
crystal
coefficient
thermal expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021532638A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021009897A1 (ja
Inventor
拓朗 和泉
敏 徳田
晋 足立
哲弥 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Publication of JPWO2021009897A1 publication Critical patent/JPWO2021009897A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7156535B2 publication Critical patent/JP7156535B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/062—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements the element being a crystal
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/067—Construction details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

この発明は、分光素子に関する。
従来、蛍光Ｘ線分析装置等に用いられる分光素子が知られている。例えば、特開２０１１－１１７８９１号公報（以下、「特許文献１」という。）には、分光結晶と、熱伝導部材と、を備える分光素子が開示されている。分光結晶は、シリコン単結晶又はゲルマニウム単結晶からなる。熱伝導部材は、カーボンナノファイバ及びカーボンナノチューブの少なくとも一方を含有する無機材料からなる。熱伝導部材の熱伝導率は、分光結晶の熱伝導率よりも大きい。このため、分光結晶のＸ線照射領域で発生した熱が熱伝導部材に伝わることにより、分光結晶の温度分布が均一化される。
特開２０１１－１１７８９１号公報
特許文献１に記載されるような分光素子では、分光結晶の熱膨張率と熱伝導部材の熱膨張率との違いに起因して分光結晶に歪みが生じ、これにより分光性能が低下する場合がある。例えば、熱伝導部材の熱膨張率が分光結晶の熱膨張率よりも大きい場合、熱伝導部材が分光結晶と反対側に凸となるように湾曲することにより、分光結晶に歪みが生じる。
本発明の目的は、分光結晶に生じる歪みを低減可能な分光素子を提供することである。
本発明の第１態様は、Ｘ線を分光する分光結晶と、前記分光結晶を支持する第１支持層と、前記第１支持層を支持する第２支持層と、を備え、前記第１支持層は、前記分光結晶の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有し、前記第２支持層は、前記第１支持層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、前記第１支持層の剛性よりも大きな剛性を有する、分光素子に関する。
本分光素子は、第１支持層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、第１支持層の剛性よりも大きな剛性を有する第２支持層を備えているため、分光結晶の熱膨張率と第１支持層の熱膨張率との差に起因して第１支持層が第２支持層側に凸となるように湾曲することが抑制される。このため、分光結晶に生じる歪みが低減される。
本発明の一実施形態の分光素子の構成を概略的に示す正面図である。 図１に示される分光素子の１／４対象モデルを示す斜視図である。 実施例１の分光素子の変形後の状態を示す斜視図である。 実施例２の分光素子の変形後の状態を示す斜視図である。 比較例のモデルの変形後の状態を示す斜視図である。
この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
図１は、本発明の一実施形態の分光素子の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、分光素子１は、分光結晶１０と、第１支持層１１と、第２支持層１２と、を備えている。
分光結晶１０は、Ｘ線を分光する。分光結晶１０は、例えば、ゲルマニウムの単結晶、フッ化リチウムの単結晶又はシリコンの単結晶からなる。分光結晶１０は、Ｘ線の照射を受ける被照射面１０Ｓ１と、被照射面１０Ｓ１の反対側に形成された反対面１０Ｓ２と、を有している。
第１支持層１１は、分光結晶１０を支持している。第１支持層１１は、平板状に形成されている。第１支持層１１は、分光結晶１０の反対面１０Ｓ２に接する第１支持面１１Ｓ１と、第１支持面１１Ｓ１の反対側に形成された第１裏面１１Ｓ２と、を有している。第１支持面１１Ｓ１は、分光結晶１０の反対面１０Ｓ２に接着剤で接着されている。
第１支持層１１は、分光結晶１０にＸ線が照射された際における第１支持面１１Ｓ１からの高エネルギーの不純線（分光結晶１０によって分光されたＸ線とは異なるＸ線）の発生を抑えるために、軽元素（例えばチタンよりも軽い元素）からなることが好ましい。第１支持層１１は、分光結晶１０の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有している。本実施形態では、第１支持層１１は、アルミニウムからなる。第１支持層１１の厚さは、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されることが好ましく、１ｍｍ以上７ｍｍ以下に設定されることがより好ましい。
第２支持層１２は、第１支持層１１を支持している。第２支持層１２は、平板状に形成されている。第２支持層１２は、第１支持層１１の第１裏面１１Ｓ２に接する第２支持面１２Ｓ１と、第２支持面１２Ｓ１の反対側に形成された第２裏面１２Ｓ２と、を有している。
第２支持層１２は、第１支持層１１の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、第１支持層１１の剛性よりも大きな剛性を有している。本実施形態では、第２支持層１２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる。第２支持層１２の厚さは、第１支持層１１の厚さよりも小さくてもよい。第２支持層１２の厚さは、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されることが好ましく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されることがより好ましい。
以上に説明した分光素子１は、Ｘ線分析装置、例えば、特開２０１７－２２３６３８号公報に示されるような波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＷＤＸ）に好ましく用いられる。
次に、図２～図５を参照しながら、上記実施形態の分光素子１の実施例と、それに対する比較例と、のシミュレーション結果について説明する。
図２は、分光素子１の１／４対象モデルを示している。図２に示される点Ａは、分光結晶１０の被照射面１０Ｓ１の中心である。
図３に示される実施例１では、分光結晶１０は、ゲルマニウムからなり、その厚さは１ｍｍである。第１支持層１１は、アルミニウムからなり、その厚さは、４ｍｍである。第２支持層１２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、その厚さは、３ｍｍである。
図４に示される実施例２では、分光結晶１０及び第１支持層１１は、実施例１と同じである。第２支持層１２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）からなり、その厚さは、３ｍｍである。
図５に示される比較例では、分光結晶１０及び第１支持層１１は、実施例１と同じであるものの、この比較例は、第２支持層１２を備えていない。
実施例１、実施例２及び比較例に対し、１．５℃の温度上昇を与えるシミュレーションを行った。図３から図５には、それぞれ、１．５℃の温度上昇が与えられた場合のモデルの外形が実線で示されており、前記温度上昇が与えられる前の状態のモデルの外形が二点鎖線で示されている。
図３に示されるように、実施例１では、分光結晶１０の反りｄ１は、０．１μｍであった。図４に示されるように、実施例２では、分光結晶１０の反りｄ２は、０．０２μｍであった。図５に示されるように、比較例では、分光結晶１０の反りｄ３は、１．２μｍであった。なお、「反り」は、各モデルの被照射面１０Ｓ１のＸ軸方向における外端部と中心Ａとの距離であってＹ軸と平行な方向における距離を意味する。
以上に説明したように、本実施形態の分光素子１は、第１支持層１１の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、第１支持層１１の剛性よりも大きな剛性を有する第２支持層１２を備えているため、分光結晶１０の熱膨張率と第１支持層１１の熱膨張率との差に起因して第１支持層１１が第２支持層１２側に凸となるように湾曲することが抑制される。このため、分光結晶１０に生じる歪みが低減される。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）一態様に係る前記分光素子は、Ｘ線を分光する分光結晶と、前記分光結晶を支持する第１支持層と、前記第１支持層を支持する第２支持層と、を備え、前記第１支持層は、前記分光結晶の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有し、前記第２支持層は、前記第１支持層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、前記第１支持層の剛性よりも大きな剛性を有する。
第１項に記載の分光素子は、第１支持層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、第１支持層の剛性よりも大きな剛性を有する第２支持層を備えているため、分光結晶の熱膨張率と第１支持層の熱膨張率との差に起因して第１支持層が第２支持層側に凸となるように湾曲することが抑制される。このため、分光結晶に生じる歪みが低減される。
（第２項）第１項に記載の分光素子において、前記第１支持層の厚さは、１ｍｍ以上であることが好ましい。
第２項に記載の分光素子によれば、分光結晶にＸ線が照射された際に第２支持層の表面から不純線（分光結晶によって分光されたＸ線とは異なるＸ線）が発生したとしても、その不純線の少なくとも一部は第１支持層に吸収される。このため、分光素子によって分光されたＸ線の分析精度が高まる。
（第３項）第１項又は第２項に記載の分光素子において、前記分光結晶は、ゲルマニウム又はフッ化リチウムからなり、前記第１支持層は、アルミニウムからなり、前記第２支持層は、ステンレス鋼からなることが好ましい。
第３項に記載の分光素子によれば、第１支持層がアルミニウムからなるため、比較的安価に第１支持層が製造でき、また、第１支持層の加工性が高く、第１支持層からの不純線の発生も低減される。
１ 分光素子、２ ホルダ、３ 励起源、４ スリット、５ Ｘ線リニアセンサ、１０ 分光結晶、１０Ｓ１ 被照射面、１０Ｓ２ 反対面、１１ 第１支持層、１１Ｓ１ 第１支持面、１１Ｓ２ 第１裏面、１２ 第２支持層、１２Ｓ１ 第２支持面、１２Ｓ２ 第２裏面、１００ Ｘ線分光分析装置、Ｓ 試料。

Claims (2)

  1. Ｘ線を分光する分光結晶と、
    前記分光結晶を支持する第１支持層と、
    前記第１支持層を支持する第２支持層と、を備え、
    前記第１支持層は、前記分光結晶の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有し、
    前記第２支持層は、前記第１支持層の熱膨張率よりも小さな熱膨張率を有し、かつ、前記第１支持層の剛性よりも大きな剛性を有し、
    前記分光結晶は、ゲルマニウムからなり、
    前記第１支持層は、アルミニウムからなり、
    前記第２支持層は、ステンレス鋼からなる、分光素子。
  2. 前記第１支持層の厚さは、１ｍｍ以上である、請求項１に記載の分光素子。
JP2021532638A 2019-07-18 2019-07-18 分光素子 Active JP7156535B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/028235 WO2021009897A1 (ja) 2019-07-18 2019-07-18 分光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021009897A1 JPWO2021009897A1 (ja) 2021-01-21
JP7156535B2 true JP7156535B2 (ja) 2022-10-19

Family

ID=74209739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021532638A Active JP7156535B2 (ja) 2019-07-18 2019-07-18 分光素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11763957B2 (ja)
JP (1) JP7156535B2 (ja)
CN (1) CN113924628A (ja)
WO (1) WO2021009897A1 (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011117891A (ja) 2009-12-07 2011-06-16 Nec Corp 分光器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0833497B2 (ja) * 1987-03-25 1996-03-29 株式会社島津製作所 Ｘ線湾曲結晶
JPH08201589A (ja) * 1995-01-26 1996-08-09 Nikon Corp Ｘ線分光素子
JP3044683B2 (ja) 1995-03-17 2000-05-22 科学技術振興事業団 グラファイト層の形成方法、該方法によって形成されたグラファイト層を有するｘ線光学素子及びｘ線光学素子の製造方法
KR101134210B1 (ko) * 2003-10-02 2012-04-09 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하 반도체 리토그래피용 광학 서브어셈블리 및 투영 대물렌즈
JP2010116477A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd 複合体組成物
JP4615067B1 (ja) * 2010-07-06 2011-01-19 富士フイルム株式会社 光電変換素子及びそれを備えた太陽電池
JP5031936B2 (ja) * 2010-10-12 2012-09-26 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡
JP5610065B2 (ja) 2011-04-11 2014-10-22 株式会社島津製作所 ホルダセット及びそれを用いた脳機能計測装置
JP2013096750A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Hamamatsu Photonics Kk Ｘ線分光検出装置
US8507866B2 (en) * 2011-12-13 2013-08-13 Raytheon Company Cold-shielded infrared dispersive spectrometer with all ambient optics
EP3007206A4 (en) * 2013-05-24 2017-03-15 Mitsui Chemicals, Inc. Pellicle and euv exposure device comprising same
JP2017139238A (ja) * 2017-05-02 2017-08-10 キヤノン株式会社 透過型ターゲットおよび該透過型ターゲットの製造方法、ならびに、放射線発生管、並びに、該放射線発生管を備えた放射線発生装置、並びに、該放射線発生装置を備えた放射線撮影装置
KR20210076688A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 삼성전자주식회사 복합 고체전해질, 이를 포함하는 전기화학 셀, 및 상기 복합 고체전해질의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011117891A (ja) 2009-12-07 2011-06-16 Nec Corp 分光器

Also Published As

Publication number Publication date
US11763957B2 (en) 2023-09-19
CN113924628A (zh) 2022-01-11
US20220208408A1 (en) 2022-06-30
WO2021009897A1 (ja) 2021-01-21
JPWO2021009897A1 (ja) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6224352B2 (ja) コリメータ板、コリメータ・モジュール、放射線検出装置、放射線撮影装置、及びコリメータ・モジュールの組み立て方法
JP5383266B2 (ja) コリメータユニット、放射線検出装置および放射線診断装置
Stevenson et al. Phase-contrast X-ray imaging with synchrotron radiation for materials science applications
US20130064355A1 (en) Variable radius taper x-ray window support structure
JP7156535B2 (ja) 分光素子
EP2884266A1 (en) Manufacturing method for surface-enhanced raman scattering element
JP2017523386A (ja) Ｘ線吸収測定システム
Terentyev et al. Curved diamond-crystal spectrographs for x-ray free-electron laser noninvasive diagnostics
JP2015121639A (ja) 格子湾曲方法、湾曲型格子およびｘ線撮像装置
US20160349197A1 (en) X-ray talbot capturing apparatus
JP6365299B2 (ja) 回折格子および回折格子の製造方法、格子ユニットならびにｘ線撮像装置
US20180019089A1 (en) Improved materials and structures for large area x-ray dectector windows
Sakaguchi et al. Absolute evaluation of out-of-band radiation from laser-produced tin plasmas for extreme ultraviolet lithography
Oakley et al. A suborbital payload for soft X-ray spectroscopy of extended sources
JPH08201589A (ja) Ｘ線分光素子
TWI478198B (zh) Ion guns and the grid used
WO2016002027A1 (ja) 表示装置
EP1865309A1 (en) Fluorescent X-ray analysis apparatus
JP2010160034A (ja) 軟ｘ線分光装置
US20220350124A1 (en) Imaging mechanism and sample analyzing apparatus provided with the same
JP3918104B2 (ja) 蛍光ｘ線分析装置および蛍光ｘ線検出器
WO2012036160A1 (ja) Ｍｏコリメータおよびそれを用いたＸ線検出器、Ｘ線検査装置並びにＣＴ装置
JP2021131478A (ja) 凹面回折格子、及び光学装置
JP2003149154A (ja) 分光蛍光光度計
JP6809991B2 (ja) 分光器

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210908

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220919

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7156535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151