JPH10253762A - エネルギー分散型半導体x線検出器 - Google Patents
エネルギー分散型半導体x線検出器Info
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- JPH10253762A JPH10253762A JP9070438A JP7043897A JPH10253762A JP H10253762 A JPH10253762 A JP H10253762A JP 9070438 A JP9070438 A JP 9070438A JP 7043897 A JP7043897 A JP 7043897A JP H10253762 A JPH10253762 A JP H10253762A
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Abstract
がらも優れた分解能を有するEDS検出器を提供するこ
と。 【解決手段】 小型ガス循環式冷凍機3によってX線検
出素子7を冷却するようにしたEDS検出器において、
前記X線検出素子7として高純度のシリコン検出素子か
らなるものを用いた。
Description
微鏡と組合せ、電子ビームにより励起されて試料から放
出される特性X線を測定するX線マイクロアナライザ
や、X線励起による蛍光X線分析装置などエネルギー分
散型元素分析装置に用いられるエネルギー分散型半導体
X線検出器(以下、EDS検出器という)に関する。
ギー分散型元素分析装置に用いられるEDS検出器に
は、リチウムドリフト型シリコン半導体X線検出器(S
i(Li)検出器)が広く使用されてきている。このS
i(Li)検出器の特長は、高分解能、かつ多数の特性
X線を同時に測定することができ、しかもスペクトルの
同定が容易な点にある。反面、このSi(Li)検出器
においては、Si内部にドリフトされたLiイオンが熱
拡散により移動すると、検出素子の特性が劣化してしま
うため、液体窒素を用いて常時冷却する必要がある。
示すように構成して使用していた。すなわち、この図5
において、51は内部が外気と遮断されるとともに真空
に保持されたクライオスタットで、その上部には液体窒
素52を収容したデュアー53を備えている。54はデ
ュアー53に一端が溶接などにより接続され、熱的に連
結されたL字状のコールドフィンガーで、その他端には
Si(Li)検出素子55とプリアンプとしてのFET
56とが設けられている。57はX線58を透過させる
ための窓で、Si(Li)検出素子55の前面側に設け
られている。
素52によってSi(Li)検出素子55やFET56
が冷却されるので、リチウムの熱拡散が防止されるとと
もに、検出素子55やFET56の初段部が低雑音化さ
れるといった利点があるが、反面、液体窒素52を補給
しなければならず、日常のメンテナンスとしては煩わし
いといった問題がある。
て、ジュール・トムソン方式やパルスチューブ方式など
の小型ガス循環式冷凍機が開発されている。この小型ガ
ス循環式冷凍機は、十分な冷凍能力を備えるとともに、
低温発生部に機械的駆動部を持たず、構造が単純である
ところから、きわめて低振動であり、長時間運転に対す
る高い信頼性を備えており、保守が容易であるといった
特長がある。
を用いてSi(Li)検出器を冷却するように構成した
場合、小型ガス循環式冷凍機がAC電源を必要とすると
ころから、停電など不測の事態が発生した場合や運搬
時、Si(Li)検出器に対する冷却がなくなり、検出
素子の特性劣化が招来されることになる。これに対処す
るには、バッテリなど予備電源を設ければよいが、それ
だけ大型化し、コストアップとなる。
たもので、その目的は、全体としてコンパクトでしかも
安価でありながらも優れた分解能を有するEDS検出器
を提供することである。
め、この発明では、小型ガス循環式冷凍機によってX線
検出素子を冷却するようにしたEDS検出器において、
前記X線検出素子として高純度のシリコン検出素子から
なるものを用いている。
ば、厚さが2〜5mmで、比抵抗が30kΩ・cmとい
った高純度のn型Siウェハから構成される。このよう
に高純度のSiウェハを用いることにより、Liのドリ
フトを行わなくても、十分な厚さの真性領域を有する検
出素子が得られる。そして、高純度のシリコン検出素子
は、万一、停電などによって小型ガス循環式冷凍機が作
動しなくなってこれによる冷却が得られなくなり真空中
で高温になっても、特性劣化が生ずることがないから、
バッテリなど予備電源を設ける必要がなく、液体窒素用
のデュアーがない分、小型化される。
を、図を参照しながら説明する。
す。まず、図1は、この発明のEDS検出器1の構成を
概略的に示すもので、この図において、2はL字型のク
ライオスタットで、その内部が外気と遮断されるととも
に真空に保持されている。3はクライオスタット2の上
端部に設けられるパルスチューブ冷凍機で、その本体部
3aから冷熱部3bがクライオスタット2内部に延設さ
れている。このパルスチューブ冷凍機3は、十分な冷凍
能力を備えるとともに、低温発生部に機械的駆動部を持
たず、構造が単純であるところから、きわめて低振動で
あり、長時間運転に対する高い信頼性を備えており、保
守が容易であるといった特長を有するものである。な
お、4はシール部材である。
ールドフィンガーで、銅など熱伝導性の優れた素材より
なり、例えばL字状に形成されており、その一端側はパ
ルスチューブ冷凍機3の冷熱部3bと熱的に結合されて
いる。6はコールドフィンガー5の他端側にこれと熱的
に結合された状態で設けられる検出素子部である。7は
検出素子部6の主たる構成部材であるX線検出素子で、
その前面には、X線8を透過させるためのX線窓9が形
成されている。
て示すもので、10はX線窓9側が開口し、コールドフ
ィンガー5と熱的に結合した状態で設けられる素子保持
体で、その前面開口部にX線検出素子7が取り付けられ
ている。このX線検出素子7は、高純度のSiウェハか
らなる検出素子本体7a、高圧電極7bおよび信号取出
し用電極7cなどよりなる。また、11はX線検出素子
7の後方に、コールドフィンガー5と熱的に結合した状
態で設けられる低雑音FETパッケージで、その内部に
は信号取出し用電極7cと信号的に接続されたFET1
2が設けられている。このFET12は、詳細に図示し
てないが、信号線によって外部機器と接続されている。
また、素子保持体10および低雑音FETパッケージ1
1は、熱伝導性の良好な材料で構成されていることはい
うまでもない。
一例を示すもので、母材として比抵抗が30kΩ・cm
といった高純度のSiウェハを用意し、この高比抵抗母
材aの一方の面にn- 電極bを形成する(図3(A)参
照)。n- 電極bの形成には、金属蒸着による表面障壁
のほかに、Liの拡散の心配がないため、リン拡散のよ
うな高温プロセスも使用できる。
ハット型に形成する。
の金属材料を蒸着することにより、表面障壁のP電極c
を形成する。
ため、側面dの表面保護を行う。この表面保護は、X線
検出素子7を冷却したり、室温に戻したりしても特性が
劣化しない所謂耐温度サイクル特性を高めるほか、側面
の表面状態による電圧印加時の内部電界形態への影響を
軽減するといった効果がある。
おいては、X線検出素子7として高純度のシリコン検出
素子からなるものを用いているので、Liのドリフトを
行わなくても、十分な厚さの真性領域を有する検出素子
が得られる。そして、この高純度のシリコン検出素子か
らなるX線検出素子7は、真空中で高温になっても特性
劣化が生ずることがないから、従来のSi(Li)検出
器とは異なり、測定を行う場合だけパルスチューブ冷凍
機3によって冷却すればよい。したがって、バッテリな
ど予備電源を設ける必要がない。
X線検出素子7の冷却をパルスチューブ冷凍機3によっ
て行うものであり、パルスチューブ冷凍機3が従来の液
体窒素を収容したデュアーによって冷却する場合に比べ
て小型であるので、全体構成が小型化される。
のようなデメリットを甘受することがない。すなわち、
従来のSi(Li)検出器においては、そのSi(L
i)素子は、室温状態ではクライオスタットの真空度が
低下する(悪くなる)と性能劣化が生じイオンポンプに
より常時排気を行ったり、電子顕微鏡の排気ポンプによ
って定期的に排気する必要がある。そして、イオンポン
プは停電対策としてバッテリによってバックアップする
ことができるが、バッテリには寿命があるとともに容量
にも限度があり、長期停電には耐えることができないな
どである。
方式を使用したEDS検出器1を走査型電子顕微鏡と組
み合わせた元素分析装置の構成を概略的に示す図で、こ
の図において、13は走査型電子顕微鏡である。そし
て、14は元素分析装置の信号処理部で、EDS検出器
1に対して電源供給を行うとともに、EDS検出器1か
らの検出信号に基づいて信号処理を行う。15はバルブ
切換えユニットで、EDS検出器1とは連結管16を介
して連結されている。そして、17はコンプレッサで、
バルブ切換えユニット15とは高圧He(ヘリウム)配
管18、低圧He配管19を介して接続されている。ま
た、20はEDS検出器1およびコンプレッサ17を制
御するコントローラである。
構成がきわめてコンパクトであり、また、液体窒素によ
る冷却方式のように液体窒素の管理を行う必要がないと
ともに、長寿命であるといった利点を有する。
ではなく、冷凍機としてジュール・トムソン方式など他
の方式の小型ガス循環式冷凍機を用いることができ、そ
のような場合も同様の効果が得られることはいうまでも
ない。
れ、以下のような効果を奏する。
として高純度のシリコン検出素子からなるものを用いて
いるので、優れた分解能を有するとともに、常時冷却す
る必要がなく、測定に際して小型ガス循環式冷凍機で冷
却するだけでよい。したがって、その操作性および保守
性が従来のEDS検出器に比べて大いに優れているとと
もに、コンパクトであるといった利点を有する。また、
液体窒素を用いなくてもX線検出素子を冷却できるた
め、クリーンルームなど液体窒素を取り扱うことが問題
視されるような場所での使用に好適である。
ある。
方法の一例を説明するための図である。
例を概略的に示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 小型ガス循環式冷凍機によってX線検出
素子を冷却するようにしたエネルギー分散型半導体X線
検出器において、前記X線検出素子として高純度のシリ
コン検出素子からなるものを用いたことを特徴とするエ
ネルギー分散型半導体X線検出器。
Priority Applications (3)
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JP9070438A JPH10253762A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | エネルギー分散型半導体x線検出器 |
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JP9070438A JPH10253762A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | エネルギー分散型半導体x線検出器 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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1997
- 1997-03-07 JP JP9070438A patent/JPH10253762A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-06 US US09/036,396 patent/US6153883A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-06 GB GB9804839A patent/GB2322969B/en not_active Expired - Fee Related
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