TW202236346A - 光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置 - Google Patents

光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置 Download PDF

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山內邦義
近藤稔
中村𨺓之
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日商濱松赫德尼古斯股份有限公司
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Abstract

提供一種能夠提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率之光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置。電子線檢測器(1A)，具備：朝一方向延伸之導光體(2)；及第1螢光體層(3)，配置於導光體(2)的一端側，藉由被檢測線(E)的入射而使1次螢光(L1)產生；及第2螢光體層(4)，從導光體(2)的一端側朝向另一端側延伸，藉由1次螢光(L1)的入射而使2次螢光(L2)產生；及檢測部(5)，配置於導光體(2)的另一端側，和導光體(2)光學地耦合。

Description

光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置
本揭示有關光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置。
習知，作為例如裝入至掃描型電子顯微鏡等的電子線檢測器，有專利文獻1，2記載之檢測器。專利文獻1記載之檢測器，是於將在閃爍體產生的光引導至受光元件之光導中，設有閃爍體收容部，其由面向和閃爍體的入射面相反的面之第1面、與面向和閃爍體的入射面相反的面相異的面之第2面所形成。此專利文獻1之檢測器中，設有將從第2面入射的光朝向光導內部反射之傾斜面。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2017-183126號公報 專利文獻2：日本特開2013-243055號公報
發明所欲解決之問題
上述這樣的光導或電子線檢測器中，由被檢測線的檢測精度的提升的觀點看來，會要求提升將藉由被檢測線的入射而產生的光導光至檢測部時的導光效率。專利文獻1之檢測器中，雖藉由傾斜面的形成而構成為將從螢光體的兩旁射出的光也入射至光導，但導光效率的提升效果有限，光導的形狀也有限制。專利文獻2之檢測器中，有難以確保陶瓷螢光體的透明性這一問題。
本揭示係為了解決上述待解問題而創作，目的在於提供一種能夠提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率之光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置。 解決問題之技術手段
本揭示的一面向之光導，具備：朝一方向延伸之導光體；及第1螢光體層，配置於導光體的一端側，藉由被檢測線的入射而使1次螢光產生；及第2螢光體層，從導光體的一端側朝向另一端側延伸，藉由1次螢光的入射而使2次螢光產生。
此光導中，藉由在第1螢光體層產生的1次螢光的入射而使2次螢光產生之第2螢光體層，係從導光體的一端側朝向另一端側延伸。此光導中，在第1螢光體層產生的1次螢光會藉由導光體而被導光，除此之外藉由1次螢光的入射而在第2螢光體層產生的2次螢光會藉由導光體或第2螢光體層而被導光。是故，能夠提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率。
亦可以是，第2螢光體層，比第1螢光體層更朝導光體的另一端側延伸。在此情形下，可提高往第2螢光體層的1次螢光的入射效率。
亦可以是，第2螢光體層，從導光體的一端側延伸至另一端側。在此情形下，可提高往第2螢光體層的1次螢光的入射效率，除此之外能夠藉由第2螢光體層將2次螢光效率良好地導光。
亦可以是，更具備：第3螢光體層，從導光體的一端側朝向另一端側延伸，藉由2次螢光的入射而使3次螢光產生。在此情形下，藉由2次螢光的入射而在第3螢光體層產生的3次螢光，會藉由導光體或第3螢光體層而被導光。是故，能夠更加提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率。
亦可以是，第1螢光體層，藉由硫氧化釓、矽酸釔、YAG、YAP、具有InGaN/GaN的量子井結構層的螢光體、ZnO的任一者而構成。藉由採用這樣的第1螢光體層，能夠實現對被檢測線的高速響應。此外，能夠抑制在第1螢光體層產生的1次螢光洩漏至外部。
亦可以是，導光體，藉由透明玻璃、透明樹脂、空氣、或真空而構成。在此情形下，能夠藉由簡單的構成確保導光體所致之光的導光效率。
亦可以是，導光體，具有第1面及位於第1面的相反側之第2面，第1螢光體層設於第1面側，第2螢光體層至少設於第2面側，在第2面，於導光體的一端側設有傾斜面，其以隨著朝向一端側而趨近第1面之方式傾斜。藉由形成該傾斜面，可提高往第2螢光體層的1次螢光的入射效率。此外，當將具備光導的電子線檢測器裝入掃描型電子顯微鏡等時可謀求省空間化。
亦可以是，光導，更具備覆蓋第2螢光體層當中的導光體的一端側的邊緣之反射膜。藉此，可提高往第2螢光體層的1次螢光的入射效率。
亦可以是，在導光體的一端側，設有貫通導光體、第1螢光體層及第2螢光體層之貫通孔。此貫通孔，例如當將具備光導的電子線檢測器裝入掃描型電子顯微鏡時，能夠運用作為使電子線朝向試料通過之孔。
亦可以是，光導，更具備覆蓋貫通孔的內壁之金屬膜。在此情形下，藉由對金屬膜賦予電位，能夠使通過貫通孔內的電子線的軌道穩定化。
本揭示的一面向之電子線檢測器，具備：上述光導；及檢測部，配置於光導當中的導光體的另一端側，和導光體光學地耦合。
此電子線檢測器中，藉由在第1螢光體層產生的1次螢光的入射而使2次螢光產生之第2螢光體層，係從導光體的一端側朝向另一端側延伸。此電子線檢測器中，在第1螢光體層產生的1次螢光會藉由導光體而被導光至檢測部，除此之外藉由1次螢光的入射而在第2螢光體層產生的2次螢光會藉由導光體或第2螢光體層而被導光至檢測部。是故，能夠提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率。
本揭示的一面向之帶電粒子裝置，具備：電子源，朝向試料放出電子線；及檢測器，檢測藉由電子線的照射而在試料產生的帶電粒子；檢測器藉由上述電子線檢測器而構成。
適用於此帶電粒子裝置的電子線檢測器中，藉由在第1螢光體層產生的1次螢光的入射而使2次螢光產生之第2螢光體層，係從導光體的一端側朝向另一端側延伸。此電子線檢測器中，在第1螢光體層產生的1次螢光會藉由導光體而被導光至檢測部，除此之外藉由1次螢光的入射而在第2螢光體層產生的2次螢光會藉由導光體或第2螢光體層而被導光至檢測部。是故，能夠提升藉由被檢測線的入射而產生的光的導光效率。 發明之功效
按照本揭示，能夠提升在螢光體產生的光的導光效率。
以下參照圖面，詳細說明本揭示的一面向之光導，電子線檢測器，及帶電粒子裝置的良好的實施形態。 [第1實施形態]
圖1為第1實施形態之電子線檢測器的構成示意模型圖。圖1(a)為俯視圖，圖1(b)為底面圖，圖1(c)為截面圖。此電子線檢測器1，為檢測電子線或X射線等的被檢測線E之元件，構成為具備光導G。電子線檢測器1，例如被裝入泛用或半導體檢查用的掃描型電子顯微鏡、螢光顯微鏡、電子線檢測器、放射線檢測器等的帶電粒子裝置而使用。第1實施形態之電子線檢測器1A，如圖1(a)~圖1(c)所示，具備光導G1、檢測部5而構成。光導G1，具備導光體2、第1螢光體層3、第2螢光體層4。
導光體2，為將藉由被檢測線E的入射而第1螢光體層3及第2螢光體層4產生的螢光朝向檢測部5導光之部分。導光體2，例如藉由石英玻璃或硼矽酸玻璃這類的透明玻璃、壓克力等的透明樹脂等對於在第1螢光體層3及第2螢光體層4產生的螢光具有透明性的材料而形成。導光體2，朝一方向延伸，於延伸方向具有一端部2a及另一端部2b。圖1例子中，導光體2呈薄板狀，具有以和延伸方向正交的一個軸作為法線方向之第1面2c、及位於該第1面2c的相反側之第2面2d。
第1面2c，從導光體2的一端側直到另一端側呈平坦面。第2面2d，於導光體2的一端側具有傾斜面K，其以隨著朝向該一端側而趨近第1面2c之方式傾斜。相對於第1面2c之傾斜面K的傾斜角度，例如呈10°~60°程度。第2面2d當中，除了傾斜面K之外的另一端側的部分，呈和第1面2c平行的平坦面。在導光體2的一端部2a，設有例如截面圓形的孔部，其將第1面2c與第2面2d的傾斜面K於導光體2的厚度方向連結。
第1螢光體層3，為藉由被檢測線的入射而使1次螢光L1產生之層。第1螢光體層3，例如藉由硫氧化釓、矽酸釔、YAG(釔鋁石榴石)、YAP(釔鋁鈣鈦礦)、具有InGaN/GaN的量子井結構層之螢光體、ZnO的任一者而構成。第1螢光體層3，緊貼第1面2c側而設置，從導光體2的一端側朝向另一端側以一定的範圍延伸。圖1(b)例子中，第1螢光體層3，於第1面2c的俯視下呈圓形狀，和導光體2的孔部同心地配置。第1螢光體層3的直徑，和導光體2的寬幅呈同程度。在第1螢光體層3的中心，和導光體2的孔部的位置相對應，設有和該孔部連通之截面圓形的孔部。
第2螢光體層4，為藉由1次螢光L1的入射而使2次螢光L2產生之層。第2螢光體層4，例如為使紫色域的波長的光產生作為2次螢光L2之紫色螢光體層，例如藉由螢光壓克力或螢光玻璃等而形成。第2螢光體層4，至少緊貼導光體2的第2面2d側而設置，從導光體2的一端側朝向另一端側延伸。此處，第2螢光體層4，比第1螢光體層3還朝導光體2的另一端側延伸，進一步延伸至導光體2的另一端側的邊緣。圖1(a)~圖1(c)例子中，第2螢光體層4，全體而言設置成覆蓋導光體2。亦即，第2螢光體層4，於導光體2的第1面2c當中的除了第1螢光體層3之外的部分、導光體2的第2面2d、及導光體2的寬幅方向的側面2e，2e，以和第1螢光體層3同程度的厚度設置。
於導光體2的一端側，在覆蓋傾斜面K的第2螢光體層4，和導光體2的孔部的位置相對應，設有和該孔部連通之截面圓形的孔部。藉由該些孔部，在導光體2的一端側，設有將導光體2、第1螢光體層3、及第2螢光體層4朝導光體2的厚度方向貫通之貫通孔6。在貫通孔6的內壁，設有覆蓋該內壁之金屬膜7。金屬膜7，例如當將電子線檢測器1A適用於掃描型電子顯微鏡時，藉由賦予電位而發揮使通過貫通孔6內的電子線的軌道穩定化之功能。作為金屬膜7的構成材料，例如可舉出鋁或銀等。
檢測部5，為檢測在第1螢光體層3及第2螢光體層4產生的光之部分。檢測部5，配置於導光體2的另一端側，和導光體2光學地耦合。圖1(a)~圖1(c)例子中，檢測部5，例如藉由光電子增倍管而構成，於導光體2的另一端側，對導光體2及第2螢光體層4雙方光學地耦合。檢測部5，對外部裝置(未圖示)輸出和檢測出的光的強度相應之輸出訊號。
具有以上這樣的構成之電子線檢測器1A中，導光體2作用成為在第1螢光體層3及第2螢光體層4產生的螢光的中心(center)光導，第2螢光體層4作用成為在第1螢光體層3及第2螢光體層4產生的螢光的側(side)光導。具體而言，電子線檢測器1A中，如圖1(c)所示，若被檢測線E入射至第1螢光體層3，則於第1螢光體層3會產生和被檢測線E的入射量相應之1次螢光L1。在第1螢光體層3產生的1次螢光L1的大部分會入射至導光體2，在導光體2內一面反覆反射一面入射至檢測部5。
在第1螢光體層3產生的1次螢光L1當中，從包含傾斜面K的第2面2d穿出至導光體2的外側之成分，會入射至位於隔著導光體2和第1螢光體層3相反側之第2螢光體層4。若1次螢光L1入射至第2螢光體層4，則於第2螢光體層4會產生和1次螢光L1的入射量相應之2次螢光L2。在第2螢光體層4產生的2次螢光L2的大部分會在第2螢光體層4內一面反覆反射一面入射至檢測部5。本實施形態中，在第1螢光體層3產生的1次螢光L1當中，在導光體2內反覆反射的途中穿出至第1面2c及第2面2d的外側之成分也會入射至第2螢光體層4。藉由此成分而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2，也會在第2螢光體層4內一面反覆反射一面入射至檢測部5。
如以上說明般，電子線檢測器1A中，藉由在第1螢光體層3產生的1次螢光L1的入射而使2次螢光L2產生之第2螢光體層4，係從導光體2的一端側朝向另一端側延伸。此電子線檢測器1A中，在第1螢光體層3產生的1次螢光L1會藉由導光體2而被導光至檢測部5，除此之外藉由1次螢光L1的入射而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2會藉由導光體2或第2螢光體層4而被導光至檢測部5。是故，能夠提升藉由被檢測線E的入射而產生的光的導光效率。
本實施形態中，第2螢光體層4比第1螢光體層3還朝導光體2的另一端側延伸，從導光體2的一端側延伸至另一端側。藉此，可提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率，除此之外能夠藉由第2螢光體層4將2次螢光效率L2良好地導光至檢測部5。
本實施形態中，第1螢光體層3藉由硫氧化釓、矽酸釔、YAG、YAP、具有InGaN/GaN的量子井結構層的螢光體、ZnO的任一者而構成。藉此，能夠實現對被檢測線E的高速響應。此外，能夠抑制在第1螢光體層3產生的1次螢光L1洩漏至外部。
本實施形態中，導光體2藉由石英玻璃或硼矽酸玻璃這類的透明玻璃、壓克力等的透明樹脂而構成。藉此，能夠藉由簡單的構成確保導光體2所致之光的導光效率。另，當如本實施形態般採用第2螢光體層4以覆蓋導光體2之方式設置的構成的情形下，亦可以是導光體2藉由空氣或真空而形成。在此情形下，電子線檢測器1A會成為第1螢光體層3及第2螢光體層4所造成的中空構造，因此可謀求構成的進一步簡單化及輕量化。
本實施形態中，第1螢光體層3設於導光體2的第1面2c側，第2螢光體層4設於導光體2的第2面2d側。又，在第2面2d，於導光體2的一端側設有傾斜面K，其以隨著朝向該一端側而趨近第1面2c之方式傾斜。藉由形成該傾斜面K，可提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率。此外，當將電子線檢測器1A裝入掃描型電子顯微鏡等時可謀求省空間化。
本實施形態中，在導光體2的一端側，設有貫通導光體2、第1螢光體層3及第2螢光體層4之貫通孔6。此貫通孔6，例如當將電子線檢測器1A裝入掃描型電子顯微鏡時，能夠運用作為使電子線朝向試料通過之孔。此外，本實施形態中，設有覆蓋貫通孔6的內壁之金屬膜7。在此情形下，藉由對金屬膜7賦予電位，能夠使通過貫通孔6內的電子線的軌道穩定化。 [第2實施形態]
圖2(a)為第2實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。此外，圖2(b)為其變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。該些圖中，為了說明的簡化而省略貫通孔6的圖示，惟如同第1實施形態般設有貫通孔6。另一方面，同圖所示電子線檢測器1B、1C，其第2螢光體層4未延伸至導光體2的另一端側的邊緣，這點和第1實施形態相異。
圖2(a)所示電子線檢測器1B，具有光導G2。光導G2中，導光體2的第1面2c側及第2面2d側的第2螢光體層4的延伸長度皆為第1螢光體層3的延伸長度的一半以下。圖2(a)例子中，針對導光體2的延伸方向，第1面2c側的第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣，比第2面2d側的第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣還位於另一端部2b側。導光體2位於第1面2c側的第2螢光體層4與檢測部5之間、及第2面2d側的第2螢光體層4與檢測部5之間。
此外，光導G2中，設有覆蓋第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之反射膜10。圖2(a)例子中，以覆蓋導光體2的傾斜面K(除了貫通孔6之外)之方式設有反射膜10。反射膜10，例如藉由Al等的金屬而形成，將朝向導光體2的一端側之1次螢光及2次螢光L2朝另一端側反射。
圖2(b)所示電子線檢測器1C，和電子線檢測器1B更不同之處在於省略了導光體2的第1面2c側的第2螢光體層4。電子線檢測器1C，具有光導G3。光導G3中，第1面2c側的第1螢光體層3設於第1面2c上，另一方面第2面2d側的第2螢光體層4以和第2面2d平齊之方式設置。
該些電子線檢測器1B、1C中，亦是在第1螢光體層3產生的1次螢光L1會藉由導光體2而被導光至檢測部5，除此之外藉由1次螢光L1的入射而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2會藉由導光體2而被導光至檢測部5。是故，能夠提升藉由被檢測線E的入射而產生的光的導光效率。此外，電子線檢測器1B，1C中，藉由覆蓋第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之反射膜10，可提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率。本實施形態中，反射膜10覆蓋導光體2的傾斜面K的全面，因此在第2螢光體層4產生的2次螢光L2的導光效率亦能提升。另，此反射膜10亦可適用於第1實施形態之光導G1。 [第3實施形態]
圖3(a)為第3實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。此外，圖3(b)為其變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。如同圖2般，為了說明的簡化為省略貫通孔6的圖示。同圖所示電子線檢測器1D、1E，和第1實施形態不同之處在於，在導光體2的第2面2d未設有傾斜面K。亦即，電子線檢測器1D、1E中，導光體2呈朝一方向延伸之直方體形狀。
圖3(a)所示電子線檢測器1D，具有光導G4。光導G4中，如同第1實施形態般，以全體而言覆蓋導光體2之方式設有第2螢光體層4。亦即，在導光體2的第1面2c當中的除了第1螢光體層3之外的部分、導光體2的第2面2d、及導光體2的寬幅方向的側面(未圖示)形成有第2螢光體層4。在導光體2的一端側的端面2f，設有反射膜10。圖3(a)例子中，反射膜10以覆蓋導光體2的一端側的端面2f，並且以覆蓋第1螢光體層3及第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之方式設置。
圖3(b)所示電子線檢測器1E，第2螢光體層4的構成和電子線檢測器1D更加不同。電子線檢測器1E，具有光導G5。光導G5中，在導光體2的第1面2c側未設有第2螢光體層4，導光體2的第2面2d側的第2螢光體層4的延伸長度和第1螢光體層3的延伸長度為同程度。針對導光體2的延伸方向，第1面2c側的第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣，和第2面2d側的第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣為相同位置。光導G5中，第1面2c側的第1螢光體層3設於第1面2c上，另一方面第2面2d側的第2螢光體層4以和第2面2d平齊之方式設置。
該些電子線檢測器1D、1E中，亦是在第1螢光體層3產生的1次螢光L1會藉由導光體2而被導光至檢測部5，除此之外藉由1次螢光L1的入射而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2會藉由導光體2或第2螢光體層4而被導光至檢測部5。是故，能夠提升藉由被檢測線E的入射而產生的光的導光效率。此外，電子線檢測器1D、1E中，藉由覆蓋第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之反射膜10，可提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率。本實施形態中，反射膜10覆蓋導光體2當中的一端側的端面1f及第1螢光體層3當中的導光體2的一端側的邊緣，因此可更加提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率，除此之外亦能提升在第2螢光體層4產生的2次螢光L2的導光效率。 [第4實施形態]
圖4為第4實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。此外，圖5及圖6為其變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。同圖所示電子線檢測器1F~1J，和第1實施形態不同之處在於，在導光體2的第2面2d未設有傾斜面K。此外，電子線檢測器1F~1J中，導光體2呈朝一方向延伸之圓柱形狀。
如圖4所示，電子線檢測器1F，具有光導G6。光導G6中，在導光體2的一端側的端面2f的全面設有第1螢光體層3。第2螢光體層4，以覆蓋導光體2的周面的全體及第1螢光體層3的周面的全體之方式設置。
圖5(a)所示電子線檢測器1G，和電子線檢測器1F的差異在於，在電子線檢測器1F的構成追加了反射膜10。電子線檢測器1G，具有光導G7。光導G7中，反射膜10，於導光體2的一端側，以覆蓋第1螢光體層3、第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之方式設置。反射膜10的一部分，亦伸出至第2螢光體層4的周面。反射膜10的外伸部分10a當中的另一端部2b的邊緣，比第1螢光體層3當中的另一端部2b側的邊緣還位於另一端部2b側。
圖5(b)所示電子線檢測器1H，和電子線檢測器1F的差異在於，第2螢光體層4未延伸至導光體2的另一端側的邊緣。電子線檢測器1H，具有光導G8。光導G8中，第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣，比第1螢光體層3當中的另一端部2b側的邊緣還位於另一端部2b側。反射膜10的外伸部分10a當中的另一端部2b的邊緣，比第1螢光體層3當中的另一端部2b側的邊緣還位於另一端部2b側。此外，反射膜10的外伸部分10a當中的另一端部2b的邊緣，比第2螢光體層4當中的另一端部2b側的邊緣還位於另一端部2b側。亦即，反射膜10的外伸部分10a，呈覆蓋第2螢光體層4的周面的全體之狀態。
圖6(a)所示電子線檢測器1I，和電子線檢測器1F的差異在於，第2螢光體層4當中的一端部2a側的邊緣成為傾斜面Ka。電子線檢測器1I，具有光導G9。光導G9中，於傾斜面Ka的形成部分，第2螢光體層4的厚度隨著朝向導光體2的一端側而逐漸變小。反射膜10包含傾斜面Ka，以覆蓋第1螢光體層3及第2螢光體層4之方式設置。如同光導G8般，反射膜10的外伸部分10a，呈覆蓋第2螢光體層4的周面的全體之狀態。
圖6(b)所示電子線檢測器1J，如同電子線檢測器1I般，和電子線檢測器1F的差異在於第2螢光體層4當中的一端部2a側的邊緣成為傾斜面Ka。電子線檢測器1J，具有光導G10。電子線檢測器1J中，亦是於傾斜面Ka的形成部分，第2螢光體層4的厚度隨著朝向導光體2的一端側而逐漸變小。另一方一面，第2螢光體層4，以覆蓋導光體2的周面的全體及第1螢光體層3的周面的全體之方式設置。反射膜10包含傾斜面Ka，以覆蓋第1螢光體層3的全體及第2螢光體層4的一部分(第1螢光體層3側的部分)之方式設置。
該些電子線檢測器1F~1J中，亦是在第1螢光體層3產生的1次螢光L1會藉由導光體2而被導光至檢測部5，除此之外藉由1次螢光L1的入射而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2會藉由導光體2或第2螢光體層4而被導光至檢測部5。是故，能夠提升藉由被檢測線E的入射而產生的光的導光效率。此外，電子線檢測器1G~1J中，藉由覆蓋第2螢光體層4當中的導光體2的一端側的邊緣之反射膜10，可提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率。本實施形態中，反射膜10覆蓋第1螢光體層3，並且反射膜10的外伸部分10a覆蓋第2螢光體層4的周面的全體。藉此，可更加提高往第2螢光體層4的1次螢光L1的入射效率，除此之外亦能提升在第2螢光體層4產生的2次螢光L2的導光效率。 [效果確認試驗]
接下來，說明本揭示之光導及電子線檢測器的效果確認試驗。
圖7為第1效果確認試驗的測定系統示意模型圖。第1效果確認試驗為下述試驗，即，當獲得有關本揭示之光導及電子線檢測器的見解時，調查導光體的材料與光的導光效率之關係。如圖7所示，第1效果確認試驗的測定系統101A，具備：朝一方向延伸之導光體102；及螢光體層103，於導光體102的一端側緊貼該導光體102的第1面側而設置；及檢測部105，設於導光體的另一端側。
試驗例1中將導光體102藉由壓克力螢光板構成，試驗例2中將導光體102藉由石英構成。壓克力螢光板，訂為使綠色域的波長的光產生作為2次螢光之綠色螢光板、及使紫色域的波長的光產生作為2次螢光之紫色螢光板這2種類。螢光體層103訂為藉由GaN構成的高速螢光體，檢測部105藉由光電子增倍管構成。導光體102、螢光體層103及檢測部105，除了被檢測線E的入射位置之外以遮光治具106覆蓋，針對試驗例1，2的各者測定了根據對被檢測線E入射而從檢測部105輸出的訊號的電流值。
圖8(a)及圖8(b)為第1效果確認試驗的測定結果示意圖。同圖中，橫軸示意被檢測線的加速電壓，縱軸示意檢測部的電流值。由同圖所示結果可知，當將導光體102訂為綠色螢光板的情形及將導光體102訂為紫色螢光板的情形之任一者下，相較於試驗例1，試驗例2對於同一強度之對被檢測線E的檢測部105的電流值來得較高。由此結果可獲得下述見解，即，即使令在螢光體層產生的1次螢光直接地(不透過藉由石英等而構成的導光體)入射至螢光板，也無法增加光的導光效率。
第1效果確認試驗中，在導光體102為石英的情形及為壓克力螢光板的情形下檢測結果會發生差異的理由，料想是由入射至導光體102的被檢測線E的擴散所引起。具體而言，此測定系統101A中，藉由被檢測線E的入射而在螢光體層103產生的1次螢光為擴散光，會從產生位置以將近180°的擴散度入射至導光體2。當導光體102為壓克力螢光板的情形下，從螢光體層103入射的1次螢光會在壓克力螢光板內再發光，成為2次螢光。然而，2次螢光所造成的光的擴散度，當導光體102為石英的情形下，會和從螢光體層103入射至導光體102的1次螢光的擴散度近乎相同。因此，推測會因壓克力螢光板的穿透率比石英的穿透率還低而引起被導光至檢測部105的光的總量減少。
圖9為第2效果確認試驗的測定系統示意模型圖。如同圖所示，第2效果確認試驗的測定系統101B，和第1效果確認試驗的測定系統101A不同之處在於，在導光體102的第1面側及第2面側分別設置了側(side)導光體104。第1面側的側導光體104鄰接於螢光體層103而延伸至導光體102的另一端側的邊緣，第2面的側導光體104從導光體102的一端側的邊緣延伸至另一端側的邊緣。針對實施例及比較例的任一者，皆是將導光體102藉由石英構成。另一方面，實施例中將側導光體104藉由螢光壓克力板構成，比較例中將側導光體104藉由石英構成。
圖10為第2效果確認試驗的試驗結果示意圖。同圖中，如同圖8(a)及圖8(b)般，橫軸示意被檢測線的加速電壓，縱軸示意檢測部的電流值。由圖10所示結果可知，實施例中，相較於比較例，對於同一強度之對被檢測線E的檢測部105的電流值平均高了40%程度。由此結果可獲得下述見解，即，將在螢光體層103產生的1次螢光藉由以石英等構成的導光體102導光，除此之外將藉由1次螢光而產生的2次螢光以和導光體102不同的側導光體104導光，藉此能夠增加光的導光效率。
此測定系統101B中，亦是藉由被檢測線E的入射而在螢光體層103產生的1次螢光為擴散光，會從產生位置以將近180°的擴散度入射至導光體102。比較例中，導光體102及側導光體104皆藉由石英而構成。因此，料想在螢光體層103產生的1次螢光當中的一定的角度(臨界角)以下的成分，會穿透導光體102及螢光體層103的相反側的側導光體104而射出至外部，被導光至檢測部105的光的總量僅限於1次螢光的一部分。
相對於此，實施例中，在螢光體層103產生的1次螢光當中的一定的角度(臨界角)以下的成分會入射至螢光體層103的相反側的側導光體104，藉此2次螢光會產生。料想此2次螢光會藉由側導光體104而被導光，藉此被導光至檢測部105的光的總量會增加。此外，實施例中，2次螢光的一部分藉由導光體102而被導光，除此之外藉由導光體102而被導光的1次螢光的一部分會入射至螢光體層103側的側導光體104而可使2次螢光產生。藉此，料想被導光至檢測部105的光的總量會進一步增加。 [變形例]
本揭示不限於上述實施形態。例如上述各實施形態中，光導G具備第1螢光體層3及第2螢光體層4，但光導G除了該些螢光體層之外，亦可如下記圖11(a)及圖11(b)所示，更具備藉由2次螢光的入射而使3次螢光產生之第3螢光體層11。在此情形下，令第3螢光體層11從導光體2的一端側朝向另一端側延伸，藉此在第3螢光體層11產生的3次螢光會藉由導光體2或第3螢光體層11而被導光至檢測部5。是故，能夠更加提升藉由被檢測線E的入射而產生的光的導光效率。
光導G除了第3螢光體層11之外，亦可更具備藉由3次螢光的入射而使4次螢光產生之第4螢光體層12。如圖11(a)所示，構成電子線檢測器1K的光導G11中，除了第1實施形態之光導G1的構成之外，還以覆蓋第2螢光體層4的外面側之方式設有第3螢光體層11，以覆蓋第3螢光體層11的外面側之方式設有第4螢光體層12。如圖11(b)所示，構成電子線檢測器1L的光導G12中，除了第4實施形態之光導G6的構成之外，還以覆蓋第2螢光體層4的外面側之方式設有第3螢光體層11，以覆蓋第3螢光體層11的外面側之方式設有第4螢光體層12。
當設置高次的螢光體層的情形下，較佳是在n次(n為整數)的螢光體層產生的n次螢光的波長趨近(n＋1)次的螢光體層的激發中心波長。當第2螢光體層4例如為使紫色域的波長的光產生作為2次螢光之紫色螢光體層的情形下，第3螢光體層11例如優選為使綠色域的波長的光產生作為3次螢光之綠色螢光體層，第4螢光體層12例如優選為使紅色域的波長的光產生作為4次螢光之紅色螢光體層。
圖12為適用本揭示的電子線檢測器而成之帶電粒子裝置的構成示意模型圖。同圖所示帶電粒子裝置21，構成作為掃描型電子顯微鏡。帶電粒子裝置21構成為包含：電子源22，朝向試料S放出電子線e1；及檢測器23，檢測藉由電子線e1的照射而在試料S產生的帶電粒子。檢測器23，藉由檢測來自試料S的反射電子e2之檢測器23A、與檢測來自試料S的二次電子e3之檢測器23B而構成。
檢測器23A例如藉由上述的電子線檢測器1A而構成，檢測器23B例如藉由上述的電子線檢測器1F而構成。電子線檢測器1F，於比電子線檢測器1A還靠試料S側，配置於筒狀構件24內。從電子源22射出的電子線e1，藉由掃描線圈25而偏向，實施電子線e1所致之試料S的掃描。通過了掃描線圈25的電子線e1，通過了藉由磁路及激發線圈而構成的對物透鏡26後，通過電子線檢測器1A的貫通孔6照射至試料S。
藉由電子線e1的照射，試料S中，反射電子e2與二次電子e3會產生。反射電子e2入射至電子線檢測器1A，使第1螢光體層3發光。在第1螢光體層3產生的1次螢光L1及在第2螢光體層4產生的2次螢光L2，藉由檢測部5而被檢測，變換成和檢測出光的強度相應之輸出訊號。二次電子e3入射至電子線檢測器1F，如同電子線檢測器1A般，使第1螢光體層3發光。在第1螢光體層3產生的1次螢光L1及在第2螢光體層4產生的2次螢光L2，藉由檢測部5而被檢測，變換成和檢測出光的強度相應之輸出訊號。
此帶電粒子裝置21中，於構成檢測器23A、23B的電子線檢測器1A、1F中，在第1螢光體層3產生的1次螢光L1會藉由導光體2而被導光至檢測部5，除此之外藉由1次螢光L1的入射而在第2螢光體層4產生的2次螢光L2會藉由導光體2或第2螢光體層4而被導光至檢測部5。是，能夠提升藉由被檢測線亦即反射電子e2及二次電子e3的入射而產生的光的導光效率。
1(1A~1L):電子線檢測器 G(G1~G12):光導 2:導光體 2c:第1面 2d:第2面 3:第1螢光體層 4:第2螢光體層 5:檢測部 6:貫通孔 7:金屬膜 10:反射膜 11:第3螢光體層 12:第4螢光體層 21:帶電粒子裝置 22:電子源 23:檢測器 E:被檢測線 K:傾斜面 L1:1次螢光 L2:2次螢光 e1:電子線 e2:反射電子 e3:二次電子 S:試料
[圖1]第1實施形態之電子線檢測器的構成示意模型圖，(a)為俯視圖，(b)為底面圖，(c)為截面圖。 [圖2](a)為第2實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖，(b)為其變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖3](a)為第3實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖，(b)為其變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖4]第4實施形態之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖5](a)及(b)為第4實施形態的變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖6](a)及(b)為第4實施形態的另一變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖7]第1效果確認試驗的測定系統示意模型圖。 [圖8](a)及(b)為第1效果確認試驗的試驗結果示意圖。 [圖9]第2效果確認試驗的測定系統示意模型圖。 [圖10]第2效果確認試驗的試驗結果示意圖。 [圖11](a)及(b)為另一變形例之電子線檢測器的構成示意模型截面圖。 [圖12]適用本揭示的電子線檢測器而成之帶電粒子裝置的構成示意模型圖。
1(1A):電子線檢測器
G1:光導
2:導光體
2a:一端部
2b:另一端部
2c:第1面
2d:第2面
2e:側面
3:第1螢光體層
4:第2螢光體層
5:檢測部
6:貫通孔
7:金屬膜
E:被檢測線
K:傾斜面
L1:1次螢光
L2:2次螢光

Claims (12)

  1. 一種光導，具備： 朝一方向延伸之導光體； 第1螢光體層，配置於前述導光體的一端側，藉由被檢測線的入射而使1次螢光產生；及 第2螢光體層，從前述導光體的前述一端側朝向另一端側延伸，藉由前述1次螢光的入射而使2次螢光產生。
  2. 如請求項1記載之光導，其中，前述第2螢光體層，比前述第1螢光體層還朝前述導光體的前述另一端側延伸。
  3. 如請求項1或2記載之光導，其中，前述第2螢光體層，從前述導光體的前述一端側延伸至前述另一端側。
  4. 如請求項1~3任一項記載之光導，其中，更具備：第3螢光體層，從前述導光體的前述一端側朝向前述另一端側延伸，藉由前述2次螢光的入射而使3次螢光產生。
  5. 如請求項1~4任一項記載之光導，其中，前述第1螢光體層，藉由硫氧化釓、矽酸釔、YAG(Yttrium Aluminium Garnet；釔鋁石榴石)、YAP(Yttrium Aluminum Perovskite；釔鋁鈣鈦礦)、具有InGaN/GaN的量子井結構層的螢光體、ZnO的任一者而構成。
  6. 如請求項1~5任一項記載之光導，其中，前述導光體，藉由透明玻璃、透明樹脂、空氣或真空而構成。
  7. 如請求項1~6任一項記載之光導，其中，前述導光體具有第1面及位於前述第1面的相反側之第2面，前述第1螢光體層設於前述第1面側，前述第2螢光體層至少設於前述第2面側，在前述第2面，於前述導光體的一端側設有傾斜面，其以隨著朝向前述一端側而趨近前述第1面之方式傾斜。
  8. 如請求項1~7任一項記載之光導，其中，更具備：反射膜，覆蓋前述第2螢光體層當中的前述導光體的前述一端側的邊緣。
  9. 如請求項1~8任一項記載之光導，其中，在前述導光體的一端側，設有貫通前述導光體、前述第1螢光體層及前述第2螢光體層之貫通孔。
  10. 如請求項9記載之光導，其中，更具備：覆蓋前述貫通孔的內壁之金屬膜。
  11. 一種電子線檢測器，具備：如請求項1~10任一項記載之光導；及檢測部，配置於前述光導當中的前述導光體的前述另一端側，和前述導光體光學地耦合。
  12. 一種帶電粒子裝置，具備： 電子源，朝向試料放出電子線；及 檢測器，檢測藉由前述電子線的照射而在前述試料產生的帶電粒子； 前述檢測器，藉由如請求項11記載之電子線檢測器而構成。
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