WO2022091749A1 - 放射線検出モジュール、及び放射線検出装置 - Google Patents

放射線検出モジュール、及び放射線検出装置 Download PDF

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WO2022091749A1
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radiation
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hole
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大輔 松永
健吾 安井
悠史 大久保
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株式会社堀場製作所
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00Details of radiation-measuring instruments

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detection module including a plurality of radiation detection elements and a radiation detection device.
  • Some radiation detectors that detect radiation such as X-rays are equipped with a radiation detection element using a semiconductor.
  • the radiation detection element has a plate shape, and a sensitive region capable of detecting radiation exists on the surface of the radiation detection element.
  • a collimator that limits the radiation incident range has been arranged on the surface of the radiation detection element.
  • the conventional radiation detector is provided with a housing, and a radiation detection element and a collimator are arranged inside the housing. The radiation detector is used, for example, for irradiating a sample with radiation, detecting the radiation generated from the sample, and analyzing the components of the sample based on the detection result.
  • Patent Document 1 discloses a radiation detector that does not have a collimator because the housing also serves as a collimator. In such a radiation detector, the radiation detection element can be brought closer to the sample as compared with the radiation detector provided with the collimator, and the detection efficiency is improved.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a radiation detection module capable of bringing a plurality of radiation detection elements close to a radiation source, and a radiation detection device. There is something in it.
  • the radiation detection module includes a block and a plurality of radiation detection elements mounted on the block, and the block has a plurality of first surfaces for mounting the radiation detection element, respectively.
  • Each of the plurality of first surfaces is open at one end and has a plurality of first through holes for passing radiation, and the radiation detection element has an incident surface on which radiation is incident.
  • the radiation detection element is characterized in that the incident surface faces the first surface and is mounted on the first surface in a state where the opening of the first through hole in the first surface is closed. And.
  • the radiation detection module includes a block and a plurality of radiation detection elements.
  • Each radiation detection element is attached to each of the plurality of first surfaces of the block.
  • the block is formed with a plurality of first through holes having one end opened on each of the plurality of first surfaces.
  • the radiation detection element is mounted on the first surface in a state where the opening of the first through hole is closed. Radiation passes through the first through hole, enters the radiation detection element, and is detected. Radiation that has passed through the first through hole is incident on the radiation detection element.
  • the block acts as a collimator that limits the range of radiation incident. Since the block acts as a collimator, no collimator and housing are required. Since there is no housing, the housings do not interfere with each other, and the plurality of radiation detection elements can be closer to the radiation source than before. Therefore, the efficiency of detecting radiation is improved.
  • the block further has a single second surface different from the plurality of first surfaces, and the other end of the plurality of first through holes is opened in the second surface. It is characterized by doing.
  • the block has a single second surface.
  • the opening at the other end of the plurality of first through holes is formed on the second surface.
  • the opening of the first through hole in the second surface faces the radiation source. Radiation enters the first through hole, passes through the first through hole, enters the radiation detection element, and is detected.
  • the radiation detection module according to the present invention is characterized in that straight lines orthogonal to each of the plurality of first surfaces intersect non-perpendicularly with the second surface.
  • a straight line orthogonal to each of the plurality of first surfaces intersects the second surface non-perpendicularly.
  • the second surface faces the source of radiation
  • the normal of the incident surface of the radiation detection element intersects the source.
  • the radiation detection module according to the present invention is characterized in that the plurality of first through holes are linear, and extension lines of the central axes of the plurality of first through holes intersect each other at a position in front of the second surface. And.
  • extension lines of the central axes of the plurality of first through holes intersect each other at the position in front of the bottom surface.
  • the generated radiation passes through the plurality of first through holes and is detected by the plurality of radiation detection elements.
  • the block has one end open to the second surface and allows radiation to pass through an external sample arranged facing the second surface.
  • the second through hole is further linear, and the extension line of the central axis of the plurality of first through holes and the extension line of the central axis of the second through hole are at one point. Characterized by crossing.
  • the block has a second through hole, and the opening at one end of the second through hole is formed on the second surface.
  • the second surface can be opposed to the external sample, and the sample can be irradiated with the primary radiation that has passed through the second through hole.
  • the extension line of the central axis of the plurality of first through holes 114 and the extension line of the central axis of the second through hole intersect at one point.
  • the block has one end open to the second surface and allows radiation to pass through an external sample arranged facing the second surface. It is characterized by further having a second through hole of.
  • the block has a second through hole, and the opening at one end of the second through hole is formed on the second surface.
  • the second surface can be opposed to the external sample, and the sample can be irradiated with the primary radiation that has passed through the second through hole. Irradiation of the primary radiation generates secondary radiation from the sample, and the secondary radiation passes through the first through hole and is detected by the radiation detection element. Due to the presence of the second through hole, the primary radiation can be applied to the sample and the secondary radiation can be detected while the radiation detection module is close to the sample.
  • the openings of the plurality of first through holes on the second surface are located at rotationally symmetric positions about the center of the second through holes on the second surface. It is characterized in that the lengths of the plurality of first through holes are the same.
  • the openings of the plurality of first through holes on the second surface are located at rotationally symmetric positions about the center of the second through holes on the second surface, and the plurality of first through holes are located.
  • the plurality of first surfaces are located at rotationally symmetric positions about the second through hole, and are located between each of the plurality of first surfaces and the second surface.
  • the face angle is characterized by having the same acute angle.
  • the surface angle between each of the plurality of first surfaces and the second surface is an acute angle.
  • the plurality of first surfaces can be brought closer to the radiation source, and the plurality of radiation detection elements can be brought closer to the radiation source.
  • the plurality of first surfaces are at positions rotationally symmetric with respect to the second through hole, and the above-mentioned surface angles are the same.
  • the distances from the radiation source to the plurality of first surfaces are substantially equal, and the distances from the radiation source to the plurality of radiation detection elements are substantially equal. Therefore, it becomes easy to make the distances from the source along the radiation path to the plurality of radiation detection elements equal.
  • the block has an enlarged shape of each of a plurality of side surfaces of a pyramid, the first surface being the enlarged side surface, and the second surface being the enlarged surface. It is characterized by being the lower bottom surface of a pyramid.
  • the block has a shape in which the side surfaces of each of the pyramidal pedestals are enlarged.
  • the first surface of the block corresponds to the enlarged side surface and the second surface corresponds to the lower bottom surface. Since the block has such a shape, the positions of the plurality of first surfaces can be set to rotationally symmetric positions, and the surface angles between the plurality of first surfaces and the second surface can be set to the same acute angle. can.
  • the incident surface includes a sensitive region capable of detecting radiation, and the size of the opening of the first through hole on the first surface is the same.
  • the radiation detection element is not less than or equal to the size of the sensory region, and is characterized in that the radiation detection element is mounted on the first surface in a state where the sensitive region closes the opening.
  • the size of the opening of the first through hole on the first surface is equal to or less than the size of the sensitive region on the incident surface of the radiation detection element.
  • the opening of the first through hole can be closed in the felt region, and the range in which the radiation is incident is surely limited to the felt region.
  • the radiation detection module according to the present invention is characterized in that the material of the block is a ferromagnetic material, and a magnetic field generation mechanism is provided on the inner surface of the first through hole.
  • a magnetic field generation mechanism is provided on the inner surface of the first through hole.
  • noise is generated.
  • the moving direction of the electrons moving in the first through hole is bent by the magnetic field, and it is difficult for the electrons to enter the radiation detection element. Therefore, noise is reduced.
  • the material of the block is a ferromagnetic material, the magnetic field does not leak to the outside of the block, and even if the sample is a magnetic material, the sample is not attracted to the block.
  • the radiation detection device includes an irradiation unit that irradiates a sample with radiation, a radiation detection module according to the present invention having a radiation detection element that detects radiation generated from the sample, and radiation detected by the radiation detection element. It is characterized by including a spectrum generation unit for generating the spectrum of.
  • the radiation detection device includes a radiation irradiation unit and a radiation detection module.
  • the primary radiation from the irradiation unit is applied to the sample, and the secondary radiation generated from the sample is detected by the radiation detection element included in the radiation detection module.
  • a plurality of radiation detection elements can be brought closer to the sample than before, and the efficiency of detecting secondary radiation is improved. Therefore, the radiation detection device can improve the detection sensitivity of the secondary radiation generated from the sample.
  • the radiation detection device includes an irradiation unit that irradiates a sample with radiation, a radiation detection module according to the present invention having a radiation detection element that detects radiation generated from the sample, and radiation detected by the radiation detection element. It is provided with a spectrum generation unit for generating the spectrum of the above, an analysis unit for analyzing the sample based on the spectrum, and a display unit for displaying the spectrum generated by the spectrum generation unit or the analysis result by the analysis unit. It is a feature.
  • the radiation detection device includes an irradiation unit, a radiation detection module, and an analysis unit.
  • the radiation detection device can perform the analysis of the sample based on the detection result of the secondary radiation with high accuracy.
  • the present invention a plurality of radiation detection elements can be brought closer to the radiation source than before. Therefore, the present invention has excellent effects such as improvement in the efficiency of detecting radiation.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the radiation detection apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic perspective view which shows the radiation detection module. It is a schematic plan view which shows the radiation detection module. It is a schematic perspective view which shows a block. It is a schematic plan view which shows a block. It is a schematic diagram which shows the back side of a block. It is a schematic cross-sectional view which shows the radiation detector. It is a schematic cross-sectional view which shows the positional relationship of the X-ray optical element, a block, a radiation detection element and a sample which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic cross-sectional view which shows the example of the block and the radiation detector which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the block and the radiation detector according to the third embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a block, a radiation detector, and a sample according to the fourth embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the radiation detection apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radiation detection device 10 according to the first embodiment.
  • the radiation detection device 10 is a fluorescent X-ray analyzer.
  • the radiation detection device 10 has a sample table 23 on which the sample 4 is placed, an X-ray source 21 that emits X-rays that are primary radiation for irradiating the sample 4, and an X-ray emitted by the X-ray source 21. It includes an X-ray optical element 22 that converges and irradiates the sample 4, and a radiation detection module 1 including a plurality of radiation detection elements.
  • the X-ray source 21 is, for example, an X-ray tube.
  • the X-ray optical element 22 is, for example, a monocapillary lens using an X-ray conduit that guides light while internally reflecting incident X-rays, or a polycapillary lens using a plurality of X-ray conduits.
  • the X-ray optical element 22 is incident with the X-rays emitted by the X-ray source 21 and converges the X-rays.
  • the radiation detection module 1 is configured to allow the X-ray optical element 22 to pass converged X-rays. Details of the radiation detection module 1 will be described later.
  • the X-rays that have passed through the radiation detection module 1 irradiate the sample 4 placed on the sample table 23.
  • the X-ray source 21 and the X-ray optical element 22 correspond to the irradiation unit.
  • Fluorescent X-rays which are secondary radiation, are generated in the X-ray-irradiated portion of the sample 4.
  • the radiation detection element included in the radiation detection module 1 detects fluorescent X-rays generated from the sample 4 and outputs a signal proportional to the energy of the detected fluorescent X-rays.
  • X-rays and fluorescent X-rays irradiated to the sample 4 are indicated by solid arrows.
  • the radiation detection device 10 may be in a form of holding the sample 4 by a method other than the method of placing it on the sample table 23.
  • the radiation detection module 1 is connected to a signal processing unit 31 that processes the signal output by the radiation detection element.
  • the signal processing unit 31 counts the signals of each value output by the radiation detection element, and performs a process of generating a relationship between the energy of radiation and the number of counts, that is, a radiation spectrum.
  • the signal processing unit 31 corresponds to the spectrum generation unit.
  • the signal processing unit 31 is connected to the analysis unit 33.
  • the analysis unit 33 includes a calculation unit for performing calculations and a memory for storing data.
  • the signal processing unit 31 outputs data indicating the generated spectrum to the analysis unit 33.
  • the analysis unit 33 inputs data from the signal processing unit 31 and performs qualitative analysis or quantitative analysis of the elements contained in the sample 4 based on the spectrum indicated by the input data. For example, the analysis unit 33 may analyze the amount of impurities contained in the sample 4.
  • a display unit 34 such as a liquid crystal display is connected to the analysis unit 33.
  • the display unit 34 displays the analysis result by the analysis unit 33. Further, the display unit 34 displays the spectrum generated by the signal processing unit 31.
  • the signal processing unit 31 may not generate a spectrum, and the analysis unit 33 may generate a spectrum. In this form, the analysis unit 33 corresponds to the spectrum generation unit.
  • a drive unit 35 for moving the sample table 23 is connected to the sample table 23.
  • the drive unit 35 is configured by using, for example, a stepping motor.
  • the drive unit 35 moves the sample table 23 one-dimensionally, two-dimensionally, or three-dimensionally.
  • the drive unit 35 moves the sample table 23 in the horizontal plane direction.
  • the drive unit 35 moves the sample 4 by moving the sample table 23, and changes the position where the X-ray is irradiated on the sample 4.
  • the signal processing unit 31, analysis unit 33, drive unit 35, and X-ray source 21 are connected to the control unit 32.
  • the control unit 32 controls the operations of the signal processing unit 31, the analysis unit 33, the drive unit 35, and the X-ray source 21.
  • the control unit 32 emits X-rays to the X-ray source 21 while moving the sample 4 to the drive unit 35, causes the signal processing unit 31 to generate a spectrum, and causes the analysis unit 33 to distribute or distribute the spectrum on the sample 4.
  • the element distribution may be generated.
  • the display unit 34 may display the distribution of the spectrum or the distribution of elements.
  • the control unit 32 may be configured to accept the user's operation and control each unit of the radiation detection device 10 according to the accepted operation. Further, the control unit 32 and the analysis unit 33 may be configured by the same computer.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the radiation detection module 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the radiation detection module 1.
  • the radiation detection module 1 includes a block 11 and a plurality of radiation detectors 12.
  • the plurality of radiation detectors 12 are mounted on the block 11.
  • the radiation detector 12 includes a radiation detection element.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing the block 11.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the block 11.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the back side of the block 11.
  • FIG. 6 shows a view of the block 11 shown in FIG. 4 as viewed from the back side.
  • the block 11 is made of a solid material such as metal.
  • the material of the block 11 is a material having a small influence on the analysis due to the system peak.
  • the system peak is a peak caused by fluorescent X-rays generated from the block 11 among the peaks included in the spectrum.
  • the material of the block 11 is a light element such as aluminum.
  • the material of the block 11 may be a material that shields radiation, such as brass.
  • the block 11 has a pyramidal trapezoidal shape.
  • the first embodiment shows an example in which the block 11 has a triangular frustum shape. More specifically, the block 11 has an enlarged shape on each side surface of a pyramid base having a plurality of side surfaces congruent. Each side surface is expanded in a direction that does not intersect with the virtual extension surface of the upper bottom surface and the virtual extension surface of the lower bottom surface. Further, the plurality of side surfaces have an enlarged shape while maintaining rotational symmetry with respect to the rotational symmetry axis of the pyramid base.
  • the block 11 has a top surface 111 corresponding to the upper and lower surfaces of the pyramid table, and a plurality of mounting surfaces (first surface) 113 on which the side surface of the pyramid table is an enlarged surface. ..
  • the mounting surface 113 is a surface for mounting the radiation detector 12.
  • the block 11 has a bottom surface (second surface) 115 corresponding to the lower bottom surface of the pyramidal table.
  • the shape of the block 11 may be the shape of a pyramid base whose side surface is not enlarged.
  • the radiation detection module 1 is arranged between the X-ray optical element 22 and the sample table 23.
  • the top surface 111 faces the tip of the X-ray optical element 22, and the bottom surface 115 faces the mounting surface of the sample table 23.
  • the bottom surface 115 faces the surface of the sample 4.
  • the radiation detection module 1 is formed with a first through hole 114 penetrating from the bottom surface 115 to each mounting surface 113. That is, the radiation detection module 1 has a plurality of first through holes 114.
  • the first through hole 114 is formed linearly. One end of each first through hole 114 is open to each mounting surface 113. The other ends of the plurality of first through holes 114 are open to the bottom surface 115.
  • the radiation detection module 1 is formed with a second through hole 112 penetrating from the top surface 111 to the bottom surface 115.
  • the second through hole 112 is formed linearly.
  • One end of the second through hole 112 is open to the bottom surface 115, and the other end is open to the top surface 111.
  • an example is shown in which the opening at one end of the second through hole 112 is located at the center of gravity of the bottom surface 115 and the opening at the other end is located at the center of gravity of the top surface 111.
  • the opening of the second through hole 112 on the bottom surface 115 and the openings of the plurality of first through holes 114 on the bottom surface 115 form an opening 116 connected to each other.
  • the radiation detection module 1 is arranged so that the opening of the second through hole 112 on the top surface 111 faces the tip of the X-ray optical element 22, and the opening 116 faces the mounting surface of the sample table 23. There is.
  • the opening 116 faces the surface of the sample 4.
  • the opening of the second through hole 112 on the bottom surface 115 and the opening of the plurality of first through holes 114 on the bottom surface 115 may not be connected to each other. Also in this form, each opening faces the surface of the sample 4.
  • the openings of the plurality of first through holes 114 on the bottom surface 115 be rotationally symmetrical with each other about the center of the second through holes 112 on the bottom surface 115, whether connected or not. Further, it is desirable that the lengths of the plurality of first through holes 114 are the same.
  • the tip of the X-ray optical element 22 may be inserted into the second through hole 112.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the radiation detector 12.
  • the radiation detector 12 has a substrate 121 and a radiation detection element 122.
  • the radiation detection element 122 has a plate shape and is arranged on the substrate 121.
  • the radiation detection element 122 is a semiconductor radiation detection element such as an SDD (Silicon Drift Detector).
  • SDD Silicon Drift Detector
  • the radiation detection element 122 generates an electric charge according to the energy of the incident radiation, and outputs a current signal according to the generated electric charge.
  • the material of the substrate 121 is, for example, synthetic resin, glass or ceramic.
  • the substrate 121 is provided with a circuit necessary for the radiation detection element 122 to operate.
  • the circuit includes various components such as an amplifier that converts or amplifies the signal output by the radiation detection element 122.
  • the circuit provided on the substrate 121 and the radiation detection element 122 are electrically connected to each other. Further, the circuit provided on the substrate 121 and the signal processing unit 31 are electrically connected to each other. The signal output by the radiation detection element 122 is input to the signal processing unit 31 via a circuit provided on the substrate 121.
  • the radiation detector 12 may be provided with a temperature regulator for adjusting the temperature of the radiation detection element 122, and the temperature of the radiation detection element 122 may be adjusted to a constant temperature such as 30 ° C. by the temperature regulator. By keeping the temperature of the radiation detection element 122 constant, the accuracy with which the radiation detection element 122 detects radiation is stable.
  • the radiation detector 12 may be in a form not provided with a temperature controller.
  • the radiation detection element 122 has an incident surface 125 on which the radiation to be detected is incident.
  • the radiation detection element 122 is arranged on the substrate 121 so that the surface on the back side of the incident surface 125 faces the surface of the substrate 121.
  • the incident surface 125 includes a sensitive region 123 capable of detecting radiation and a dead region 124 not used for detecting radiation.
  • the sensitive region 123 occupies a region including the center of the incident surface 125.
  • the radiation detector 12 is mounted on the block 11 so that the incident surface 125 of the radiation detection element 122 faces the mounting surface 113. Further, the radiation detector 12 is mounted on the block 11 in a state where the incident surface 125 of the radiation detection element 122 closes the opening of the first through hole 114 in the mounting surface 113.
  • the radiation detection element 122 is mounted on the mounting surface 113 so that the incident surface 125 faces the mounting surface 113 and the opening of the first through hole 114 in the mounting surface 113 is closed. Therefore, the incident surface 125 of the radiation detection element 122 faces the opening of the first through hole 114.
  • 2 and 3 show the radiation detector 12 mounted on the block 11, and the back surface of the substrate 121 on which the radiation detection element 122 is arranged can be seen on the front surface.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the X-ray optical element 22, the block 11, the radiation detection element 122, and the sample 4 according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a cross section of the radiation detection module 1 cut along the line VIII-VIII shown in FIG.
  • the opening of the second through hole 112 on the top surface 111 faces the tip of the X-ray optical element 22, and the opening 116 faces the surface of the sample 4. Therefore, the X-rays converged by the X-ray optical element 22 pass through the second through hole 112 and irradiate the sample 4. Fluorescent X-rays are radially generated from the sample 4 irradiated with X-rays.
  • the portion of the sample 4 irradiated with X-rays becomes a source of fluorescent X-rays.
  • X-rays and fluorescent X-rays are indicated by solid arrows.
  • the presence of the second through hole 112 allows the radiation detection module 1 to irradiate the sample 4 with X-rays in a state of being close to the sample 4. Even when the tip of the X-ray optical element 22 is inserted into the second through hole 112, the X-ray is converged by the X-ray optical element 22, passes through the second through hole 112, and is irradiated to the sample 4. Ru.
  • the fluorescent X-rays generated from the sample 4 enter the first through hole 114 from the opening 116 and enter the first through hole 114. Pass through 114. Since the incident surface 125 of the radiation detection element 122 faces the opening of the first through hole 114 in the mounting surface 113, the fluorescent X-rays are incident on the incident surface 125.
  • the radiation detection element 122 detects the incident fluorescent X-rays and outputs a signal. Fluorescent X-rays that have passed through the first through hole 114 are detected in each of the plurality of radiation detection elements 122, and a signal is output.
  • the signal processing unit 31 counts the signals of each value output by the radiation detection element 122 and generates a spectrum.
  • the analysis unit 33 performs analysis based on the spectrum.
  • the driving unit 35 may move the sample 4, and the analysis unit 33 may generate a spectral distribution or an elemental distribution.
  • the analysis unit 33 may analyze the distribution of impurities contained in the sample 4.
  • the display unit 34 displays the analysis result.
  • the plurality of mounting surfaces 113 are in rotationally symmetrical positions with respect to the second through hole 112. More precisely, the plurality of mounting surfaces 113 may be in rotationally symmetric positions with the central axis of the second through hole 112 as the central axis.
  • the headdress between each of the plurality of mounting surfaces 113 and the bottom surface 115 is the same acute angle.
  • the mounting surface 113 and the bottom surface 115 do not have to directly intersect with each other.
  • the face angle between each virtual extension surface of the surface 113 and the virtual extension surface of the bottom surface 115 may be the same acute angle.
  • the mounting surface 113 and the bottom surface 115 are arranged so that straight lines orthogonal to each of the plurality of mounting surfaces 113 intersect non-perpendicularly with the bottom surface 115. Further, the plurality of mounting surfaces 113 are not parallel to each other.
  • the bottom surface 115 faces the sample 4
  • the normal of the incident surface 125 of the radiation detection element 122 intersects the surface of the sample 4, and the sample 4 is located in front of the incident surface 125.
  • the solid angle of the fluorescent X-rays generated from the sample 4 and incident on the incident surface 125 is larger than that in the case where the normal of the incident surface 125 does not intersect the surface of the sample 4.
  • the efficiency of detecting the fluorescent X-rays from the sample 4 by the radiation detection element 122 is increased. Further, since the plurality of mounting surfaces 113 are located around the straight line orthogonal to the bottom surface 115 so that the straight line orthogonal to the mounting surface 113 intersects the bottom surface 115 non-perpendicularly, the front surface of each incident surface 125 is formed. A plurality of radiation detection elements 122 are arranged so that the sample 4 is located on the sample 4. The solid angle of the fluorescent X-rays generated from the sample 4 and incident on the incident surface 125 of the plurality of radiation detection elements 122 becomes large, and the efficiency of detecting the fluorescent X-rays from the sample 4 becomes high.
  • the bottom surface 115 and the first through hole 114 are configured so that the extension lines of the central axes of the plurality of first through holes 114 intersect each other at the position in front of the bottom surface 115. It is more desirable that all the extension lines of the central axes of the plurality of first through holes 114 intersect at one point.
  • the position where the extension lines of the central axes of the plurality of first through holes 114 intersect is a position close to the bottom surface 115 and separated from the bottom surface 115 in the front direction of the bottom surface 115.
  • the extension line of the central axis of the plurality of first through holes 114 and the extension line of the central axis of the second through hole 112 intersect at one point. It is configured as such.
  • the position where the extension line of the central axis of the plurality of first through holes 114 and the extension line of the central axis of the second through hole 112 intersect at one point is close to the bottom surface 115 and separated from the bottom surface 115 in the front direction of the bottom surface 115.
  • the intensity of the X-rays applied to the sample 4 is maximum on the central axis of the second through hole 112.
  • the intensity of the irradiated X-rays is high. Fluorescent X-rays generated from a large position are detected by a plurality of radiation detection elements 122. The intensity of the detected fluorescent X-rays increases according to the intensity of the irradiated X-rays. Therefore, the fluorescent X-rays generated from the sample 4 can be efficiently detected.
  • the block 11 serves as a collimator that limits the range in which the fluorescent X-rays are incident on the incident surface 125 to the sensitive region 123. It is desirable that the size of the opening of the first through hole 114 on the mounting surface 113 is equal to or smaller than the size of the sensitive region 123, and the radiation detection element 122 is mounted with the sensitive region 123 closing the opening. It is desirable that it is mounted on the surface 113.
  • the shape and size of the opening of the first through hole 114 are the same as the shape and size of the region included in the sensitive region 123 having a relatively high X-ray detection sensitivity. May be good. In this state, the range in which the fluorescent X-rays are incident is surely limited to the sensitive region 123.
  • a shielding portion made of a substance having a higher ability to shield radiation such as X-rays than the material of the block 11 may be provided on the edge of the opening of the first through hole 114 on the mounting surface 113.
  • the material of the block 11 is aluminum, and the shielding portion is brass.
  • the shielding portion is provided in an annular shape on the edge of the opening of the first through hole 114 on the mounting surface 113. The shielding portion effectively suppresses the spread of fluorescent X-rays beyond the opening of the first through hole 114, further improving the performance of the block 11 as a collimator.
  • a shielding portion may be provided on the inner surface of the first through hole 114.
  • the shielding portion is provided from the opening on the mounting surface 113 to the inside of the block 11. Also in this form, the spread of fluorescent X-rays is effectively suppressed by the shielding portion, and the performance of the block 11 as a collimator is further improved. Since the X-rays from hitting the block 11 are suppressed by the shielding portion and the fluorescent X-rays generated from the block 11 are shielded to some extent by the shielding portion, the system peak caused by the fluorescent X-rays generated from the block 11 is reduced. To.
  • the inner surface of the first through hole 114 may be provided with a coating made of a substance having a higher ability to shield radiation than the material of the block 11.
  • the material of the block 11 is aluminum, and the inner surface of the first through hole 114 is coated with brass. The coating more effectively shields the radiation and further improves the performance of the block 11 as a collimator.
  • a second coating for shielding secondary radiation generated from the first coating may be provided on the first coating provided on the inner surface of the first through hole 114.
  • a third coating may be provided on the second coating to shield the secondary radiation generated from the second coating.
  • the material of the second coating is a material having a lower atomic number than the material of the first coating
  • the material of the third coating is the material of the second coating. It is desirable that the material has an atomic number smaller than that of the material of.
  • the material of the second coating is aluminum and the material of the third coating is fluororesin. Radiation is more effectively shielded, the performance of the block 11 as a collimator is improved, and the system peak is reduced.
  • the radiation detector 12 Since the block 11 plays the role of a collimator, the radiation detector 12 does not require a collimator and a housing. Since the plurality of radiation detectors 12 do not have a housing, the housings do not interfere with each other, and the housings do not interfere with the sample 4. Therefore, as compared with the conventional case, the plurality of radiation detection elements 122 included in the plurality of radiation detectors 12 can be brought closer to the sample 4 which is the source of fluorescent X-rays. By bringing the plurality of radiation detection elements 122 closer to the sample 4, the efficiency of detecting the fluorescent X-rays generated from the sample 4 is improved. Therefore, the radiation detection device 10 can improve the detection sensitivity of the fluorescent X-rays generated from the sample 4. By improving the detection sensitivity of fluorescent X-rays, the radiation detection device 10 can perform analysis of the sample 4 based on fluorescent X-rays with high accuracy.
  • the openings of the plurality of first through holes 114 on the bottom surface 115 are positioned rotationally symmetrical with respect to the center of the second through holes 112 on the bottom surface 115, and the lengths of the plurality of first through holes 114 are the same.
  • the distances from the sample 4 to the plurality of radiation detection elements 122 along the path of the fluorescent X-rays are substantially equal. Therefore, the fluorescent X-rays can be detected almost evenly by the plurality of radiation detection elements 122. It is not necessary to correct the intensity of the fluorescent X-rays detected by the plurality of radiation detection elements 122 according to the distance, and the intensity of the fluorescent X-rays can be calculated by a simple calculation.
  • the plurality of mounting surfaces 113 can approach the sample 4, and the plurality of radiation detecting elements 122 can be brought closer to the sample 4. Since the plurality of mounting surfaces 113 are in rotationally symmetrical positions with respect to the second through hole 112 and the above-mentioned surface angles are the same, the distances from the sample 4 to the plurality of mounting surfaces 113 become substantially uniform. The distances from the sample 4 to the plurality of radiation detection elements 122 are substantially equal. Therefore, it becomes easy to make the distances from the sample 4 to the plurality of radiation detection elements 122 along the path of the fluorescent X-rays equal.
  • the radiation detection device 10 is provided with the drive unit 35 in the present embodiment, the radiation detection device 10 may not be provided with the drive unit 35.
  • the radiation detection device 10 irradiates a point on the sample 4 with X-rays and detects fluorescent X-rays generated from the point.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of the block 11 and the radiation detector 12 according to the second embodiment.
  • the configuration of the portion of the radiation detection device 10 other than the block 11 is the same as that of the first embodiment.
  • the inner diameter of the first through hole 114 gradually expands from the bottom surface 115 toward the mounting surface 113, and the closer to the mounting surface 113, the larger the inner diameter.
  • the inner surface of the first through hole 114 forms a prefix conical surface.
  • the opening of the first through hole 114 on the mounting surface 113 is larger than that of the first embodiment. Since the opening of the first through hole 114 is large, when the radiation detection element 122 having a wider sensitive area 123 than that of the first embodiment is mounted on the mounting surface 113, the radiation detection element 122 detects radiation in a wider area. can do.
  • the inner diameter of the first through hole 114 is widened as a whole, the area where the block 11 does not shield the radiation is widened, and the performance of the block 11 as a collimator is deteriorated.
  • the inner diameter of the first through hole 114 is small in the region close to the bottom surface 115, and the inner diameter of the first through hole 114 becomes larger as it gets closer to the radiation detection element 122. Can be suppressed. Therefore, the radiation detection element 122 can detect radiation in a wide area while suppressing the deterioration of the performance of the block 11 as a collimator. When the radiation detection element 122 detects radiation over a wide area, the radiation detection sensitivity is improved. Therefore, the radiation detection device 10 can further improve the detection sensitivity of the fluorescent X-rays generated from the sample 4.
  • the radiation detection element 122 having a wider sensitive region 123 can be used without increasing the size of the block 11 as compared with the first embodiment. Therefore, the distance between the sample 4 and the radiation detection element 122 does not increase as compared with the first embodiment, and the detection sensitivity of fluorescent X-rays does not decrease due to the increase in the distance. Therefore, the detection sensitivity of the fluorescent X-rays generated from the sample 4 is further improved, and the radiation detection device 10 can perform the analysis of the sample 4 based on the fluorescent X-rays with higher accuracy.
  • the mounting surface 113 and the radiation detection element 122 are separated from each other.
  • An electric signal flows through the incident surface 125 of the radiation detection element 122.
  • the material of the block 11 is a conductor such as metal, an electric current can flow through the block 11. Therefore, when the block 11 and the incident surface 125 come into contact with each other, a current flows between the block 11 and the radiation detection element 122, and noise is generated in the signal output by the radiation detection element 122.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a first example of the block 11 and the radiation detector 12 according to the third embodiment.
  • the configuration of the portion of the radiation detection device 10 other than the block 11 and the radiation detector 12 is the same as that of the first or second embodiment.
  • a gap 126 is provided between the incident surface 125 of the radiation detection element 122 and the mounting surface 113.
  • the radiation detector 12 penetrates the substrate 121 and is fixed to the block 11 by a screw 127 inserted into the block 11 from the mounting surface 113.
  • the screw 127 fixes the radiation detector 12 to the block 11 while maintaining the gap 126. Due to the gap 126, the incident surface 125 is not in contact with the block 11. Therefore, no current flows between the block 11 and the radiation detection element 122, and noise does not occur in the signal output by the radiation detection element 122.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the block 11 and the radiation detector 12 according to the third embodiment.
  • the configuration of the portion of the radiation detection device 10 other than the block 11 and the radiation detector 12 is the same as that of the first or second embodiment.
  • An insulating layer 128 made of an insulator is provided between the incident surface 125 of the radiation detection element 122 and the mounting surface 113.
  • the radiation detector 12 is fixed to the block 11 by a screw 127.
  • the radiation detector 12 may be fixed to the block 11 without the screw 127.
  • the insulating layer 128 may be adhered to the mounting surface 113, and the radiation detection element 122 may be adhered to the insulating layer 128. Due to the presence of the insulating layer 128 between the incident surface 125 and the mounting surface 113, no current flows between the block 11 and the radiation detection element 122, and noise is generated in the signal output by the radiation detection element 122. There is nothing to do.
  • the block 11 plays the role of a collimator, so that the detection sensitivity of the fluorescent X-rays generated from the sample 4 is improved.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the block 11, the radiation detector 12, and the sample 4 according to the fourth embodiment. Arrows in the figure indicate fluorescent X-rays generated from sample 4.
  • the configuration of the portion of the radiation detection device 10 other than the block 11 is the same as that of the first to third embodiments.
  • an electron trap 117 (magnetic field generation mechanism) is provided on the inner surface of the first through hole 114.
  • the electronic trap 117 is configured by arranging a plurality of permanent magnets so as to face each other on the inner surface of the first through hole 114.
  • the permanent magnet is attached to the inner surface of the first through hole 114, or is embedded in the block 11 in a state where a magnetic field is generated in the first through hole 114.
  • the permanent magnet causes the electronic trap 117 to generate a magnetic field in the first through hole 114.
  • the electronic trap 117 corresponds to the magnetic field generation mechanism.
  • electrons may be generated in addition to fluorescent X-rays.
  • noise is generated in the signal output by the radiation detection element 122.
  • the electron trap 117 generates a magnetic field in the first through hole 114
  • the moving direction of the electrons moving in the first through hole 114 is bent by the magnetic field. Therefore, the electrons generated from the sample 4 are bent in the moving direction on the way to the radiation detection element 122, and it is difficult for the electrons to enter the radiation detection element 122.
  • the electrons incident on the radiation detection element 122 are reduced, and the noise generated in the signal output by the radiation detection element 122 is reduced.
  • the material of the block 11 is a ferromagnet such as iron or nickel. If the material of the block 11 is not a ferromagnet, the magnetic field generated by the electron trap 117 leaks to the outside of the block 11. When the sample 4 is a magnetic material, the magnetic field attracts the sample 4 to the block 11. In the fourth embodiment, since the material of the block 11 is a ferromagnet, the magnetic field generated by the electron trap 117 is blocked by the block 11 and does not leak to the outside of the block 11. Therefore, the sample 4 is not attracted to the block 11, and the magnetic material can be used as the sample 4. Therefore, the sample 4 is not limited.
  • the electronic trap 117 may be in a form of generating a magnetic field by a method other than the method using a permanent magnet.
  • the electronic trap 117 may be configured by using an electromagnet.
  • the block 11 plays the role of a collimator, the detection sensitivity of the fluorescent X-rays generated from the sample 4 is improved.
  • the noise caused by the electrons incident on the radiation detection element 122 is reduced, so that the radiation detection sensitivity is further improved. Therefore, the radiation detection device 10 can perform the analysis of the sample 4 based on the fluorescent X-rays with higher accuracy.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the radiation detection device 10 according to the fifth embodiment.
  • the radiation detection device 10 does not include the sample table 23 and the drive unit 35.
  • the sample 4 is a long sheet and is moved by the roller 41 in the direction indicated by the white arrow.
  • the radiation detection module 1 is arranged so that the opening 116 faces the surface of the sample 4.
  • the configuration of the other parts of the radiation detection device 10 is the same as that of the first to fourth embodiments. It is desirable that the extension lines of the central axes of the plurality of first through holes 114 intersect each other on the surface of the sample 4. It is more desirable that the extension line of the central axis of the plurality of first through holes 114 and the extension line of the central axis of the second through hole 112 intersect at one point on the surface of the sample 4.
  • the sample 4 moves continuously, and the X-rays from the X-ray source 21 irradiate the sample 4 via the X-ray optical element 22 and the radiation detection module 1. As the sample 4 moves, a plurality of portions on the sample 4 are sequentially irradiated with X-rays, and fluorescent X-rays are sequentially generated from each portion.
  • the plurality of radiation detection elements 122 included in the radiation detection module 1 sequentially detect fluorescent X-rays generated from the sample 4, and the analysis unit 33 sequentially analyzes them. In FIG. 13, X-rays and fluorescent X-rays are indicated by solid arrows.
  • the analysis unit 33 analyzes the amount of impurities contained in the sample 4 based on the intensity of the fluorescent X-rays detected by the radiation detection element 122. For example, the analysis unit 33 analyzes the thickness of the sample 4 from the detected fluorescent X-ray intensity by utilizing the fact that the intensity of the fluorescent X-ray of the base material of the sample 4 changes depending on the thickness of the sample 4.
  • the plurality of radiation detection elements 122 can be brought closer to the sample 4 than in the conventional case, and the efficiency of detecting the fluorescent X-rays generated from the sample 4 is improved. Therefore, the radiation detection device 10 has high detection sensitivity of fluorescent X-rays generated from sample 4, and the time required for detecting fluorescent X-rays is short.
  • the sample 4 is an industrial product, and the amount of impurities or the thickness of the sample 4 can be measured by using the radiation detection device 10, and the abnormality of the sample 4 can be determined according to the amount of impurities or the thickness of the sample 4. can.
  • the radiation detection device 10 Since the radiation detection device 10 requires a short time to detect the fluorescent X-rays generated from the sample 4, the time required to determine the abnormality of the sample 4 is also short. Therefore, the moving time of the sample 4 when determining the abnormality of the sample 4 can be increased. Therefore, by using the radiation detection device 10 according to the fifth embodiment, it is possible to efficiently carry out the production and inspection of the sample 4.
  • the radiation detection device 10 is provided with the X-ray optical element 22, but the radiation detection device 10 may not be provided with the X-ray optical element 22.
  • the block 11 serves as a collimator that limits the range in which the sample 4 is irradiated with X-rays.
  • the radiation detection module 1 includes three radiation detection elements 122, but the block 11 has two or four or more mounting surfaces 113, and the radiation detection device 10 has. It may be in the form of including two or four or more radiation detection elements 122.
  • the block 11 has a shape like a pyramid trapezoid, but the block 11 may have another shape.
  • the shape of the mounting surface 113 may be a shape other than a rectangle, such as a square or a circle.
  • the shape of the substrate 121 or the radiation detection element 122 may also be a shape other than a rectangle, such as a square or a circle.
  • the shape of the block 11 is such that if the plurality of mounting surfaces 113 are in rotationally symmetric positions with respect to the second through hole 112 and the surface angle between each mounting surface 113 and the bottom surface 115 is an acute angle, a pyramid base is formed. It may have a shape other than the shape of the shape.
  • the primary radiation is an X-ray
  • the radiation detection device 10 may use a radiation other than the X-ray as the primary radiation.
  • the radiation detection device 10 includes a radiation source other than the X-ray source 21.
  • the radiation detection device 10 uses a particle beam such as an electron beam as the primary radiation, and detects the secondary radiation generated from the sample 4 by the irradiation of the primary radiation or the radiation reflected on the surface of the sample 4. May be good.
  • the radiation detection device 10 may have a form other than the form in which the opening at one end of the second through hole 112 is located at the center of gravity of the bottom surface 115 and the opening at the other end is located at the center of gravity of the top surface 111. ..
  • the opening at one end of the second through hole 112 may be located at a position other than the center of gravity in the bottom surface 115, and the opening at one end of the second through hole 112 is located at a position other than the center of gravity of the top surface 111. May be good.
  • the radiation detection device 10 may have a form in which the radiation detection module 1 has a plurality of second through holes 112. Alternatively, the radiation detection module 1 may have a form that does not have the second through hole 112.
  • the radiation detection device 10 irradiates the sample 4 with primary radiation such as X-rays from the back side of the sample 4, and detects the secondary radiation generated from the sample 4 by the irradiation of the primary radiation or the radiation transmitted through the sample 4. It may be in the form.
  • the radiation detection device 10 may be in a form that does not include a radiation source such as an X-ray source 21, an analysis unit 33, or a display unit 34.
  • a radiation source such as an X-ray source 21, an analysis unit 33, or a display unit 34.
  • the radiation detection device 10 outputs data corresponding to the detection of radiation to the outside, and analysis based on the data is performed externally.
  • the radiation detection device 10 detects externally generated radiation.
  • the plurality of radiation detection elements 122 can be brought closer to the radiation source than in the conventional case, and the efficiency of detecting radiation is improved.
  • Radiation detection module 10 Radiation detection device 11 Block 111 Top surface 112 Second through hole 113 Mounting surface (first surface) 114 1st through hole 115 Bottom surface (2nd surface) 116 Opening 117 Electronic trap (magnetic field generation mechanism) 12 Radiation detector 121 Board 122 Radiation detection element 123 Sensitive area 124 Insensitive area 125 Incident surface 21 X-ray source 22 X-ray optical element 23 Sample stand 4 Samples

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Abstract

放射線の発生源へ複数の放射線検出素子を近づけることができる放射線検出モジュール、及び放射線検出装置を提供する。 放射線検出モジュールは、ブロックと前記ブロックに装着された複数の放射線検出素子とを備える。前記ブロックは、夫々に前記放射線検出素子が装着されるための複数の第1面と、前記複数の第1面の夫々に一端が開口しており、放射線を通過させるための複数の第1貫通孔とを有する。前記放射線検出素子は、放射線が入射される入射面を有する。前記放射線検出素子は、前記入射面を前記第1面に対向させ、かつ前記第1面における前記第1貫通孔の開口部を塞いだ状態で、前記第1面に装着されている。

Description

放射線検出モジュール、及び放射線検出装置
 本発明は、複数の放射線検出素子を含む放射線検出モジュール、及び放射線検出装置に関する。
 X線等の放射線を検出する放射線検出器には、半導体を用いた放射線検出素子を備えたものがある。放射線検出素子は板状であり、放射線検出素子の表面には、放射線を検出することが可能な有感領域が存在する。従来、有感領域以外に放射線が入射することを防止するために、放射線が入射する範囲を限定するコリメータが放射線検出素子の表面に配置されていた。従来の放射線検出器は、ハウジングを備え、ハウジングの内部に放射線検出素子及びコリメータが配置されていた。放射線検出器は、例えば、試料へ放射線を照射し、試料から発生する放射線を検出し、検出結果に基づいて試料の成分を分析する用途で用いられる。
 試料から発生する放射線の検出効率を高めるためには、放射線検出素子を試料に近づければよい。しかしながら、ハウジング及びコリメータの存在のため、放射線検出素子を試料に近づけることができる距離には下限が存在する。特許文献1には、ハウジングがコリメータを兼ねることにより、コリメータを備えていない放射線検出器が開示されている。このような放射線検出器では、コリメータを備える放射線検出器に比べて、放射線検出素子を試料へより近づけることが可能であり、検出効率が向上する。
国際公開第2019/117276号
 試料から発生する放射線の検出効率を高める方法としては、複数の放射線検出素子で試料からの放射線を検出する方法がある。しかしながら、複数の放射線検出器が備えるハウジングが互いに干渉するので、複数の放射線検出器が備える放射線検出素子を試料に近づけることができる距離には下限が存在する。このため、検出効率の向上には限界がある。
 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、放射線の発生源へ複数の放射線検出素子を近づけることができる放射線検出モジュール、及び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モジュールは、ブロックと、前記ブロックに装着された複数の放射線検出素子とを備え、前記ブロックは、夫々に前記放射線検出素子が装着されるための複数の第1面と、前記複数の第1面の夫々に一端が開口しており、放射線を通過させるための複数の第1貫通孔とを有し、前記放射線検出素子は、放射線が入射される入射面を有し、前記放射線検出素子は、前記入射面を前記第1面に対向させ、かつ前記第1面における前記第1貫通孔の開口部を塞いだ状態で、前記第1面に装着されていることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、放射線検出モジュールは、ブロックと、複数の放射線検出素子とを備える。夫々の放射線検出素子は、ブロックが有する複数の第1面の夫々に装着される。ブロックには、複数の第1面の夫々に一端が開口した複数の第1貫通孔が形成されている。放射線検出素子は、第1貫通孔の開口部を塞いだ状態で第1面に装着されている。放射線は、第1貫通孔を通過し、放射線検出素子へ入射し、検出される。放射線検出素子へは、第1貫通孔を通過した放射線が入射する。このため、ブロックは、放射線が入射する範囲を限定するコリメータとしての役割を果たす。ブロックがコリメータの役割を果たしているので、コリメータ及びハウジングが不要である。ハウジングが無いので、互いにハウジングが干渉することは無く、複数の放射線検出素子は従来よりも放射線の発生源に近づくことができる。従って、放射線を検出する効率が向上する。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記ブロックは、前記複数の第1面とは異なる単一の第2面を更に有し、前記複数の第1貫通孔の他端は前記第2面に開口していることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、ブロックは、単一の第2面を有する。複数の第1貫通孔の他端の開口部は第2面に形成されている。第2面を放射線の発生源に対向させることにより、第2面における第1貫通孔の開口部は放射線の発生源に対向する。放射線は、第1貫通孔へ入射し、第1貫通孔を通過し、放射線検出素子へ入射し、検出されることになる。
 本発明に係る放射線検出モジュールは、前記複数の第1面の夫々に直交する直線が前記第2面に非垂直に交差することを特徴とする。
 本発明の一形態においては、複数の第1面の夫々に直交する直線が第2面に非垂直に交差している。第2面が放射線の発生源に対向している場合、放射線検出素子の入射面の法線が発生源に交差する。また、夫々の入射面の正面に発生源が位置するように複数の放射線検出素子を配置することが可能である。この状態では、複数の放射線検出素子の入射面へ入射する蛍光X線の立体角が大きくなる。
 本発明に係る放射線検出モジュールは、前記複数の第1貫通孔は直線的であり、前記複数の第1貫通孔の中心軸の延長線が前記第2面の正面の位置で互いに交わることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、複数の第1貫通孔の中心軸の延長線が底面の正面の位置で互いに交わる。複数の第1貫通孔の中心軸の延長線が交わる位置に放射線の発生源を配置した場合は、発生した放射線が複数の第1貫通孔を通過し、複数の放射線検出素子で検出される。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記ブロックは、前記第2面に一端が開口しており、前記第2面に対向して配置された外部の試料に対して照射される放射線を通過させるための第2貫通孔を更に有し、前記第2貫通孔は直線的であり、前記複数の第1貫通孔の中心軸の延長線と前記第2貫通孔の中心軸の延長線とが一点で交わることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、ブロックは第2貫通孔を有し、第2貫通孔の一端の開口部は第2面に形成されている。第2面を外部の試料に対向させ、第2貫通孔を通過した一次放射線を試料へ照射することができる。また、複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線と第2貫通孔の中心軸の延長線とが一点で交わる。この一点の位置に試料の表面を配置した場合は、照射される一次放射線の強度が大きい位置から発生した二次放射線が複数の放射線検出素子で検出される。このため、検出される二次放射線の強度が大きくなる。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記ブロックは、前記第2面に一端が開口しており、前記第2面に対向して配置された外部の試料に対して照射される放射線を通過させるための第2貫通孔を更に有することを特徴とする。
 本発明の一形態においては、ブロックは第2貫通孔を有し、第2貫通孔の一端の開口部は第2面に形成されている。第2面を外部の試料に対向させ、第2貫通孔を通過した一次放射線を試料へ照射することができる。一次放射線の照射によって、試料から二次放射線が発生し、二次放射線は第1貫通孔を通過して放射線検出素子で検出される。第2貫通孔が存在することによって、放射線検出モジュールが試料に近づいた状態で、一次放射線を試料へ照射し、二次放射線を検出することができる。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記第2面における前記複数の第1貫通孔の開口部は、前記第2面における前記第2貫通孔の中心を中心とした回転対称の位置にあり、前記複数の第1貫通孔の長さは同一であることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、第2面における複数の第1貫通孔の開口部が、第2面における第2貫通孔の中心を中心とした回転対称の位置にあり、複数の第1貫通孔の長さが同一である。これにより、第2面を放射線の発生源に対向させた場合に、放射線の経路に沿った発生源から複数の放射線検出素子までの距離がほぼ等しくなる。このため、複数の放射線検出素子でほぼ均等に放射線を検出することができる。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記複数の第1面は、前記第2貫通孔を中心とした回転対称の位置にあり、前記複数の第1面の夫々と前記第2面との間の面角は、同一の鋭角であることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、複数の第1面の夫々と第2面との間の面角は鋭角である。これにより、複数の第1面が放射線の発生源に近づき、複数の放射線検出素子を、放射線の発生源に近づけることができる。また、複数の第1面は第2貫通孔に対して回転対称の位置にあり、前述の面角は同一である。これにより、放射線の発生源から複数の第1面までの距離がほぼ均等になり、放射線の発生源から複数の放射線検出素子までの距離がほぼ均等になる。このため、放射線の経路に沿った発生源から複数の放射線検出素子までの距離を等しくすることが容易となる。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記ブロックは、角錐台の複数の側面の夫々を拡大させた形状を有し、前記第1面は、拡大した前記側面であり、前記第2面は、前記角錐台の下底面であることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、ブロックは、角錐台の夫々の側面が拡大した形状を有している。ブロックの第1面は拡大した側面に対応し、第2面は下底面に対応する。ブロックがこのような形状であることにより、複数の第1面の位置を回転対称の位置とし、複数の第1面の夫々と第2面との間の面角を同一の鋭角とすることができる。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記入射面は、放射線を検出することが可能な有感領域を含んでおり、前記第1面における前記第1貫通孔の開口部の大きさは、前記有感領域の大きさ以下であり、前記放射線検出素子は、前記有感領域が前記開口部を塞いだ状態で、前記第1面に装着されていることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、第1面における第1貫通孔の開口部の大きさは、放射線検出素子の入射面の有感領域の大きさ以下である。有感領域で第1貫通孔の開口部を塞ぐことができ、放射線が入射する範囲が有感領域に確実に限定される。
 本発明に係る放射線検出モジュールでは、前記ブロックの材料は強磁性体であり、前記第1貫通孔の内面に、磁界発生機構を設けてあることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、第1貫通孔の内面に、磁界発生機構が設けられている。第1貫通孔を通って電子が放射線検出素子へ入射した場合は、ノイズが発生する。磁界発生機構により第1貫通孔内に磁界が発生している状態では、第1貫通孔内を移動する電子は、磁界によって移動方向が曲げられ、放射線検出素子へ入射し難い。このため、ノイズが低減される。また、ブロックの材料が強磁性体であることによって、磁界がブロックの外部へ漏れることは無く、試料が磁性体であっても試料がブロックへ引き寄せられることは無い。
 本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生する放射線を検出する放射線検出素子を有する本発明に係る放射線検出モジュールと、前記放射線検出素子が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部とを備えることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、放射線検出装置は、放射線の照射部と、放射線検出モジュールとを備える。照射部からの一次放射線が試料へ照射され、試料から発生した二次放射線は、放射線検出モジュールが有する放射線検出素子により検出される。複数の放射線検出素子を従来よりも試料へ近づけることができ、二次放射線を検出する効率が向上する。従って、放射線検出装置は、試料から発生する二次放射線の検出感度を向上させることができる。
 本発明に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記試料から発生する放射線を検出する放射線検出素子を有する本発明に係る放射線検出モジュールと、前記放射線検出素子が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記スペクトルに基づいて前記試料に関する分析を行う分析部と、前記スペクトル生成部が生成したスペクトル又は前記分析部による分析結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
 本発明の一形態においては、放射線検出装置は、照射部と、放射線検出モジュールと、分析部とを備える。試料から発生する二次放射線の検出感度が向上することによって、放射線検出装置は、二次放射線の検出結果に基づいた試料の分析を高精度に行うことができる。
 本発明にあっては、放射線の発生源へ複数の放射線検出素子を従来よりも近づけることができる。このため、放射線を検出する効率が向上する等、本発明は優れた効果を奏する。
実施形態1に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。 放射線検出モジュールを示す模式的斜視図である。 放射線検出モジュールを示す模式的平面図である。 ブロックを示す模式的斜視図である。 ブロックを示す模式的平面図である。 ブロックの裏側を示す模式図である。 放射線検出器を示す模式的断面図である。 実施形態1に係るX線光学素子、ブロック、放射線検出素子及び試料の位置関係を示す模式的断面図である。 実施形態2に係るブロック及び放射線検出器の例を示す模式的断面図である。 実施形態3に係るブロック及び放射線検出器の第1の例を示す模式的断面図である。 実施形態3に係るブロック及び放射線検出器の第2の例を示す模式的断面図である。 実施形態4に係るブロック、放射線検出器及び試料を示す模式的断面図である。 実施形態5に係る放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
 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、実施形態1に係る放射線検出装置10の構成を示すブロック図である。放射線検出装置10は、蛍光X線分析装置である。放射線検出装置10は、試料4が載置される試料台23と、試料4へ照射するための一次放射線であるX線を放射するX線源21と、X線源21が放射するX線を収束して試料4へ照射するX線光学素子22と、複数の放射線検出素子を含む放射線検出モジュール1とを備えている。X線源21は、例えばX線管である。X線光学素子22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線光学素子22は、X線源21が放射したX線を入射され、X線を収束する。放射線検出モジュール1は、X線光学素子22が収束したX線を通過させる構成になっている。放射線検出モジュール1の詳細は後述する。
 放射線検出モジュール1を通過したX線は、試料台23に載置された試料4へ照射される。X線源21及びX線光学素子22は、照射部に対応する。試料4のX線を照射された部分では、二次放射線である蛍光X線が発生する。放射線検出モジュール1が含む放射線検出素子は、試料4から発生した蛍光X線を検出し、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。図1では、試料4に照射されるX線及び蛍光X線を実線矢印で示す。なお、放射線検出装置10は、試料台23に載置させる方法以外の方法で試料4を保持する形態であってもよい。
 放射線検出モジュール1には、放射線検出素子が出力した信号を処理する信号処理部31が接続されている。信号処理部31は、放射線検出素子が出力した各値の信号をカウントし、放射線のエネルギーとカウント数との関係、即ち放射線のスペクトルを生成する処理を行う。信号処理部31は、スペクトル生成部に対応する。
 信号処理部31は、分析部33に接続されている。分析部33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31は、生成したスペクトルを示すデータを分析部33へ出力する。分析部33は、信号処理部31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4に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行う。例えば、分析部33は、試料4に含まれる不純物の量を分析してもよい。分析部33には、液晶ディスプレイ等の表示部34が接続されている。表示部34は、分析部33による分析結果を表示する。また、表示部34は、信号処理部31が生成したスペクトルを表示する。なお、放射線検出装置10は、信号処理部31はスペクトルを生成せず、分析部33がスペクトルを生成する形態であってもよい。この形態では、分析部33はスペクトル生成部に対応する。
 試料台23には、試料台23を移動させる駆動部35が連結されている。駆動部35は、例えば、ステッピングモータを用いて構成されている。駆動部35は、試料台23を一次元、二次元又は三次元に移動させる。例えば、駆動部35は、試料台23を水平面方向に移動させる。駆動部35は、試料台23を移動させることにより、試料4を移動させ、試料4上でX線が照射される位置を変更する。
 信号処理部31、分析部33、駆動部35及びX線源21は、制御部32に接続されている。制御部32は、信号処理部31、分析部33、駆動部35及びX線源21の動作を制御する。制御部32は、駆動部35に試料4を移動させながら、X線源21にX線を放射させ、信号処理部31にスペクトルを生成させ、分析部33に試料4上でのスペクトルの分布又は元素分布を生成させてもよい。表示部34は、スペクトルの分布又は元素分布を表示してもよい。制御部32は、使用者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じて放射線検出装置10の各部を制御する構成であってもよい。また、制御部32及び分析部33は同一のコンピュータで構成されていてもよい。
 図2は、放射線検出モジュール1を示す模式的斜視図である。図3は、放射線検出モジュール1を示す模式的平面図である。放射線検出モジュール1は、ブロック11と、複数の放射線検出器12とを備えている。複数の放射線検出器12は、ブロック11に装着されている。放射線検出器12は、放射線検出素子を含んでいる。
 図4は、ブロック11を示す模式的斜視図である。図5は、ブロック11を示す模式的平面図である。図6は、ブロック11の裏側を示す模式図である。図4に示すブロック11を裏側から見た図を図6に示している。ブロック11は、金属等の固体の材料で構成されている。例えば、ブロック11の材料は、システムピークによる分析への影響が小さい材料であることが望ましい。システムピークは、スペクトルに含まれるピークの中でブロック11から発生する蛍光X線に起因したピークである。例えば、ブロック11の材料はアルミニウム等の軽元素である。又は、ブロック11の材料は、真鍮等、放射線を遮蔽する材料であってもよい。ブロック11は、角錐台状の形状を有している。実施形態1では、ブロック11が三角錐台状の形状を有している例を示している。より詳しくは、ブロック11は、複数の側面が合同である角錐台の各側面が拡大した形状を有している。各側面は、上底面の仮想的な延長面及び下底面の仮想的な延長面とは交差しない方向に拡大している。また、複数の側面は、角錐台の回転対称軸に対する回転対称性を保ちながら拡大された形状を有する。
 図4及び図5に示すように、ブロック11は、角錐台の上底面に対応する頂面111と、角錐台の側面が拡大した面である複数の装着面(第1面)113とを有する。装着面113は、放射線検出器12が装着されるための面である。図6に示すように、ブロック11は、角錐台の下底面に対応する底面(第2面)115を有する。なお、ブロック11の形状は、側面が拡大していない角錐台の形状であってもよい。
 放射線検出モジュール1は、X線光学素子22と、試料台23との間に配置されている。頂面111は、X線光学素子22の先端に対向しており、底面115は、試料台23の載置面に対向している。試料台23に試料4が載置されている状態では、底面115は試料4の表面に対向する。
 放射線検出モジュール1には、底面115から夫々の装着面113まで貫通した第1貫通孔114が形成されている。即ち、放射線検出モジュール1は複数の第1貫通孔114を有している。第1貫通孔114は直線的に形成されている。夫々の第1貫通孔114の一端は、夫々の装着面113に開口している。複数の第1貫通孔114の他端は、底面115に開口している。
 放射線検出モジュール1には、頂面111から底面115まで貫通した第2貫通孔112が形成されている。第2貫通孔112は直線的に形成されている。第2貫通孔112の一端は底面115に開口しており、他端は頂面111に開口している。本実施形態では、第2貫通孔112の一端の開口部が底面115の重心に位置し、他端の開口部が頂面111の重心に位置している例を示している。
 図6に示すように、底面115における第2貫通孔112の開口部と、底面115における複数の第1貫通孔114の開口部とは、互いに連結した開口部116を形成している。放射線検出モジュール1は、頂面111における第2貫通孔112の開口部がX線光学素子22の先端に対向し、開口部116が試料台23の載置面に対向するように、配置されている。試料台23に試料4が載置されている状態では、開口部116は試料4の表面に対向する。底面115における第2貫通孔112の開口部と、底面115における複数の第1貫通孔114の開口部とは、連結していなくてもよい。この形態でも、夫々の開口部は、試料4の表面に対向する。底面115における複数の第1貫通孔114の開口部は、連結していてもいなくても、底面115における第2貫通孔112の中心を中心として互いに回転対称の位置にあることが望ましい。また、複数の第1貫通孔114の長さは同一であることが望ましい。なお、X線光学素子22の先端は、第2貫通孔112に挿入されていてもよい。
 図7は、放射線検出器12を示す模式的断面図である。放射線検出器12は、基板121と、放射線検出素子122とを有している。放射線検出素子122は、板状であり、基板121上に配置されている。放射線検出素子122は、SDD(Silicon Drift Detector)等の半導体放射線検出素子である。放射線検出素子122は、入射した放射線のエネルギーに応じた電荷を発生し、発生した電荷に応じた電流信号を出力する。基板121の材質は、例えば合成樹脂、ガラス又はセラミックである。基板121には、放射線検出素子122が動作するために必要な回路が設けられている。回路には、放射線検出素子122が出力する信号を変換又は増幅する増幅器等の各種の部品が含まれている。基板121に設けられている回路と放射線検出素子122とは電気的に接続されている。また、基板121に設けられている回路と信号処理部31とは電気的に接続されている。放射線検出素子122が出力した信号は、基板121に設けられている回路を経由して、信号処理部31へ入力される。
 放射線検出器12は、放射線検出素子122の温度を調整する温度調整器を備え、温度調整器により放射線検出素子122の温度を30℃等の一定の温度に調整する形態であってもよい。放射線検出素子122の温度が一定に保たれることにより、放射線検出素子122が放射線を検出する精度が安定する。放射線検出器12は、温度調整器を備えていない形態であってもよい。
 放射線検出素子122は、検出すべき放射線が入射する入射面125を有している。放射線検出素子122は、入射面125の裏側の面が基板121の表面に対向するように、基板121上に配置されている。入射面125には、放射線を検出することが可能な有感領域123と、放射線の検出には利用されない不感領域124とが含まれる。有感領域123は、入射面125の中央を含んだ領域を占めている。放射線検出器12は、放射線検出素子122の入射面125が装着面113に対向するように、ブロック11に装着されている。更に、放射線検出器12は、放射線検出素子122の入射面125が、装着面113における第1貫通孔114の開口部を塞いだ状態で、ブロック11に装着されている。即ち、放射線検出素子122は、入射面125が装着面113に対向するように、かつ、装着面113における第1貫通孔114の開口部を塞いだ状態で、装着面113に装着されている。このため、第1貫通孔114の開口部には、放射線検出素子122の入射面125が対向している。図2及び図3には、ブロック11に装着された放射線検出器12を示しており、表面に放射線検出素子122が配置された基板121の裏面が見えている。
 図8は、実施形態1に係るX線光学素子22、ブロック11、放射線検出素子122及び試料4の位置関係を示す模式的断面図である。図8には、図3に示すVIII-VIII線で放射線検出モジュール1を切断した断面を示す。前述したように、頂面111における第2貫通孔112の開口部がX線光学素子22の先端に対向し、開口部116が試料4の表面に対向する。このため、X線光学素子22が収束したX線は、第2貫通孔112を通過し、試料4へ照射される。X線が照射された試料4からは、蛍光X線が放射状に発生する。試料4上のX線が照射された部分は、蛍光X線の発生源となる。図8には、X線及び蛍光X線を実線矢印で示す。第2貫通孔112が存在することによって、放射線検出モジュール1が試料4に近づいた状態でX線を試料4へ照射することができる。なお、X線光学素子22の先端が第2貫通孔112に挿入されている状態でも、X線は、X線光学素子22で収束され、第2貫通孔112を通過し、試料4へ照射される。
 底面115が試料4に対向し、また開口部116が試料4に対向しているので、試料4から発生した蛍光X線は、開口部116から第1貫通孔114へ浸入し、第1貫通孔114を通過する。装着面113における第1貫通孔114の開口部には、放射線検出素子122の入射面125が対向しているので、蛍光X線は、入射面125へ入射する。放射線検出素子122は、入射した蛍光X線を検出し、信号を出力する。複数の放射線検出素子122の夫々において、第1貫通孔114を通過した蛍光X線が検出され、信号が出力される。信号処理部31は、放射線検出素子122が出力した各値の信号をカウントし、スペクトルを生成する。分析部33は、スペクトルに基づいた分析を行う。駆動部35が試料4を移動させ、分析部33はスペクトル分布又は元素分布を生成してもよい。例えば、分析部33は、試料4に含まれる不純物の分布を分析してもよい。表示部34は分析結果を表示する。
 複数の装着面113は、第2貫通孔112を中心として互いに回転対称の位置にある。より厳密に、複数の装着面113は、第2貫通孔112の中心軸を中心軸とした回転対称の位置にあってもよい。複数の装着面113の夫々と底面115との間の面角は、同一の鋭角である。なお、装着面113と底面115とは直接に交差していなくてもよい。複数の装着面113の夫々の仮想的な延長面と底面115との間の面角、複数の装着面113の夫々と底面115の仮想的な延長面との間の面角、又は複数の装着面113の夫々の仮想的な延長面と底面115の仮想的な延長面との間の面角が、同一の鋭角であればよい。
 装着面113及び底面115は、複数の装着面113の夫々に直交する直線が底面115に非垂直に交差するように、配置されている。また、複数の装着面113は互いに非平行である。底面115が試料4に対向している場合、放射線検出素子122の入射面125の法線が試料4の表面に交差し、入射面125の正面に試料4が位置する。この状態では、入射面125の法線が試料4の表面に交差しない場合に比べて、試料4から発生して入射面125へ入射する蛍光X線の立体角が大きくなる。従って、試料4からの蛍光X線を放射線検出素子122で検出する効率が高くなる。また、装着面113に直交する直線が底面115に非垂直に交差するように、底面115に直交する直線の周りに複数の装着面113が位置していることにより、夫々の入射面125の正面に試料4が位置するように複数の放射線検出素子122が配置される。試料4から発生して複数の放射線検出素子122の入射面125へ入射する蛍光X線の立体角が大きくなり、試料4からの蛍光X線を検出する効率が高くなる。
 底面115及び第1貫通孔114は、複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線が底面115の正面の位置で互いに交わるように、構成されていることが望ましい。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線が全て一点で交わることがより望ましい。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線が交わる位置は、底面115に近接し、底面115の正面方向へ底面115から離隔した位置である。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線が交わる位置に試料4の表面を配置した場合は、試料4の同一部分から発生した蛍光X線が複数の第1貫通孔114を通過し、複数の放射線検出素子122で検出される。従って、試料4からの蛍光X線を放射線検出素子122で検出する効率がより高くなる。
 より望ましくは、底面115、第1貫通孔114及び第2貫通孔112は、複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線と第2貫通孔112の中心軸の延長線とが一点で交わるように、構成されている。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線と第2貫通孔112の中心軸の延長線とが一点で交わる位置は、底面115に近接し、底面115の正面方向へ底面115から離隔した位置である。試料4へ照射されるX線の強度は、第2貫通孔112の中心軸上で最大となる。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線と第2貫通孔112の中心軸の延長線とが一点で交わる位置に試料4の表面を配置した場合は、照射されるX線の強度が大きい位置から発生した蛍光X線が複数の放射線検出素子122で検出される。照射されるX線の強度に応じて、検出される蛍光X線の強度が大きくなる。従って、試料4から発生する蛍光X線を効率的に検出することができる。
 放射線検出素子122の入射面125へは、第1貫通孔114を通過した蛍光X線が入射する。このため、ブロック11は、入射面125の中で蛍光X線が入射する範囲を有感領域123に限定するコリメータとしての役割を果たす。装着面113における第1貫通孔114の開口部の大きさは、有感領域123の大きさ以下であることが望ましく、放射線検出素子122は、有感領域123が開口部を塞いだ状態で装着面113に装着されていることが望ましい。例えば、第1貫通孔114の開口部の形状及び大きさは、有感領域123に含まれる比較的にX線の検出感度の高い領域の形状及び大きさと同等の形状及び大きさになっていてもよい。この状態では、蛍光X線が入射する範囲が有感領域123に確実に限定される。
 装着面113における第1貫通孔114の開口部の縁には、ブロック11の材料に比べてX線等の放射線を遮蔽する性能がより高い物質でなる遮蔽部が設けられていてもよい。例えば、ブロック11の材料はアルミニウムであり、遮蔽部は真鍮でなる。例えば、遮蔽部は、装着面113における第1貫通孔114の開口部の縁に環状に設けられている。遮蔽部によって、蛍光X線が第1貫通孔114の開口部よりも広がることが効果的に抑制され、ブロック11のコリメータとしての性能がより向上する。又は、第1貫通孔114の内面に、遮蔽部が設けられていてもよい。遮蔽部は、装着面113における開口部からブロック11の内部にかけて設けられる。この形態でも、遮蔽部によって蛍光X線が広がることが効果的に抑制され、ブロック11のコリメータとしての性能がより向上する。ブロック11へX線が当たることが遮蔽部によって抑制され、またブロック11から発生した蛍光X線が遮蔽部である程度遮蔽されるので、ブロック11から発生する蛍光X線に起因するシステムピークが低減される。
 第1貫通孔114の内面には、ブロック11の材料に比べて放射線を遮蔽する性能が高い物質でなるコーティングが設けられていてもよい。例えば、ブロック11の材料はアルミニウムであり、第1貫通孔114の内面に真鍮がコーティングされている。コーティングによってより効果的に放射線が遮蔽され、ブロック11のコリメータとしての性能がより向上する。
 第1貫通孔114の内面に設けられた第1のコーティングの上に、第1のコーティングから発生する二次放射線を遮蔽するための第2のコーティングが設けられていてもよい。第2のコーティングの上には、第2のコーティングから発生する二次放射線を遮蔽するための第3のコーティングが設けられていてもよい。発生する二次放射線の強度を小さくするために、第2のコーティングの材料は第1のコーティングの材料よりも原子番号が小さい材料であることが望ましく、第3のコーティングの材料は第2のコーティングの材料よりも原子番号が小さい材料であることが望ましい。例えば、第2のコーティングの材料はアルミニウムであり、第3のコーティングの材料はフッ素樹脂である。放射線がより効果的に遮蔽され、ブロック11のコリメータとしての性能がより向上し、システムピークが低減される。
 ブロック11がコリメータの役割を果たしているので、放射線検出器12には、コリメータ及びハウジングが不要である。複数の放射線検出器12は、ハウジングを有していないので、互いにハウジングが干渉することは無く、また、試料4にハウジングが干渉することも無い。このため、従来に比べて、複数の放射線検出器12が備える複数の放射線検出素子122を、蛍光X線の発生源である試料4により近づけることができる。複数の放射線検出素子122を試料4に近づけることにより、試料4から発生する蛍光X線を検出する効率が向上する。従って、放射線検出装置10は、試料4から発生する蛍光X線の検出感度を向上させることができる。蛍光X線の検出感度が向上することによって、放射線検出装置10は、蛍光X線に基づいた試料4の分析を高精度に行うことが可能となる。
 底面115における複数の第1貫通孔114の開口部が、底面115における第2貫通孔112の中心を中心として互いに回転対称の位置にあり、複数の第1貫通孔114の長さが同一であることにより、開口部116を試料4に対向させた場合に、蛍光X線の経路に沿った試料4から複数の放射線検出素子122までの距離がほぼ等しくなる。このため、複数の放射線検出素子122でほぼ均等に蛍光X線を検出することができる。複数の放射線検出素子122で検出した蛍光X線の強度を距離に応じて補正する必要が無く、簡便な計算で、蛍光X線の強度を計算することができる。
 複数の装着面113の夫々と底面115との間の面角が鋭角であることにより、複数の装着面113が試料4へ近づき、複数の放射線検出素子122を、試料4に近づけることができる。複数の装着面113が第2貫通孔112を中心として互いに回転対称の位置にあり、前述の面角が同一であることによって、試料4から複数の装着面113までの距離がほぼ均等になり、試料4から複数の放射線検出素子122までの距離がほぼ均等になる。このため、蛍光X線の経路に沿った試料4から複数の放射線検出素子122までの距離を等しくすることが容易となる。
 なお、本実施形態では、放射線検出装置10が駆動部35を備える形態を示したが、放射線検出装置10は駆動部35を備えていない形態であってもよい。この形態では、放射線検出装置10は、試料4上の一点にX線を照射し、当該一点から発生した蛍光X線を検出する。
<実施形態2>
 実施形態2では、第1貫通孔114が放射線検出素子122に向けて広がっている形態を示す。図9は、実施形態2に係るブロック11及び放射線検出器12の例を示す模式的断面図である。放射線検出装置10のブロック11以外の部分の構成は、実施形態1と同様である。第1貫通孔114の内径は、底面115から装着面113へ向けて徐々に広がっており、装着面113に近いほど大きい。例えば、第1貫通孔114の内面は接頭円錐面をなす。装着面113における第1貫通孔114の開口部は、実施形態1に比べて大きくなる。第1貫通孔114の開口部が大きいため、実施形態1に比べて有感領域123が広い放射線検出素子122を装着面113に装着した場合に、放射線検出素子122はより広い面積で放射線を検出することができる。
 第1貫通孔114の内径を全体的に広げた場合は、ブロック11が放射線を遮蔽しない領域が広がり、ブロック11のコリメータとしての性能が低下する。実施形態2では、底面115に近い領域では第1貫通孔114の内径が小さく、放射線検出素子122に近づくほど第1貫通孔114の内径が大きくなるので、ブロック11が放射線を遮蔽しない領域の広がりを抑制することができる。このため、ブロック11のコリメータとしての性能の低下を抑えながら、放射線検出素子122が広い面積で放射線を検出することが可能となる。放射線検出素子122が広い面積で放射線を検出することによって、放射線の検出感度が向上する。従って、放射線検出装置10は、試料4から発生する蛍光X線の検出感度をより向上させることができる。
 また、実施形態2では、実施形態1に比べてブロック11を大型化することなく、有感領域123が広い放射線検出素子122を利用することができる。このため、試料4と放射線検出素子122との間の距離が実施形態1に比べて拡大することが無く、距離の拡大が原因で蛍光X線の検出感度が低下することは無い。従って、試料4から発生する蛍光X線の検出感度がより向上し、放射線検出装置10は、蛍光X線に基づいた試料4の分析をより高精度に行うことが可能となる。
<実施形態3>
 実施形態3では、装着面113と放射線検出素子122との間が離隔している形態を示す。放射線検出素子122の入射面125には、電気信号が流れる。ブロック11の材料が金属等の導電体である場合は、ブロック11には電流が流れ得る。このため、ブロック11と入射面125とが接触した場合には、ブロック11と放射線検出素子122との間に電流が流れ、放射線検出素子122が出力する信号にノイズが発生する。
 図10は、実施形態3に係るブロック11及び放射線検出器12の第1の例を示す模式的断面図である。放射線検出装置10のブロック11及び放射線検出器12以外の部分の構成は、実施形態1又は2と同様である。放射線検出素子122の入射面125と、装着面113との間には、隙間126が設けられている。放射線検出器12は、基板121を貫通し、装着面113からブロック11に挿入されるビス127によって、ブロック11に対して固定されている。ビス127は、隙間126を保ちながら、放射線検出器12をブロック11に固定している。隙間126があることによって、入射面125はブロック11に接触していない。このため、ブロック11と放射線検出素子122との間に電流が流れることはなく、放射線検出素子122が出力する信号にノイズが発生することはない。
 図11は、実施形態3に係るブロック11及び放射線検出器12の第2の例を示す模式的断面図である。放射線検出装置10のブロック11及び放射線検出器12以外の部分の構成は、実施形態1又は2と同様である。放射線検出素子122の入射面125と、装着面113との間には、絶縁体でなる絶縁層128が設けられている。放射線検出器12は、ビス127によってブロック11に対して固定されている。放射線検出器12は、ビス127無しでブロック11に固定されていてもよい。例えば、装着面113に絶縁層128が接着され、絶縁層128に放射線検出素子122が接着されていてもよい。入射面125と装着面113との間に絶縁層128が存在することによって、ブロック11と放射線検出素子122との間に電流が流れることはなく、放射線検出素子122が出力する信号にノイズが発生することはない。
 実施形態3においても、ブロック11がコリメータの役割を果たしていることによって、試料4から発生する蛍光X線の検出感度が向上する。実施形態3では、ブロック11と放射線検出素子122との間に流れる電流を原因とするノイズの発生を防止することができるので、放射線の検出感度がより向上する。従って、放射線検出装置10は、蛍光X線に基づいた試料4の分析をより高精度に行うことが可能となる。
<実施形態4>
 図12は、実施形態4に係るブロック11、放射線検出器12及び試料4を示す模式的断面図である。図中の矢印は、試料4から発生する蛍光X線を示す。放射線検出装置10のブロック11以外の部分の構成は、実施形態1~3と同様である。実施形態4では、第1貫通孔114の内面に、電子トラップ117(磁界発生機構)が設けられている。電子トラップ117は、第1貫通孔114の内面に、複数の永久磁石が互いに対向するように配置されることによって、構成されている。永久磁石は、第1貫通孔114の内面に貼り付けられているか、又は第1貫通孔114内に磁界が生じる状態でブロック11に埋め込まれている。永久磁石によって、電子トラップ117は、第1貫通孔114内に磁界を発生させる。電子トラップ117は磁界発生機構に対応する。
 試料4から発生する二次放射線として、蛍光X線以外に、電子が発生することがある。発生した電子が放射線検出素子122へ入射した場合は、放射線検出素子122が出力する信号にノイズが発生する。電子トラップ117が第1貫通孔114内に磁界を発生させている状態では、第1貫通孔114内を移動する電子の移動方向が磁界によって曲げられる。このため、試料4から発生した電子は、放射線検出素子122へ向かう途中で移動方向が曲げられ、放射線検出素子122へ入射し難い。放射線検出素子122へ入射する電子が低減され、放射線検出素子122が出力する信号に発生するノイズが低減される。
 実施形態4では、ブロック11の材料は、鉄又はニッケル等の強磁性体である。ブロック11の材料が強磁性体ではない場合は、電子トラップ117が発生させた磁界がブロック11の外部へ漏れる。試料4が磁性体である場合は、磁界によって試料4がブロック11へ引き寄せられる。実施形態4では、ブロック11の材料が強磁性体であるので、電子トラップ117が発生させた磁界は、ブロック11によって遮断され、ブロック11の外部へ漏れることは無い。このため、試料4がブロック11へ引き寄せられることは無く、磁性体を試料4として使用することができる。従って、試料4が制限されることは無い。
 電子トラップ117は、永久磁石を用いる方法以外の方法で磁界を発生させる形態であってもよい。例えば、電子トラップ117は、電磁石を用いて構成されていてもよい。実施形態4においても、ブロック11がコリメータの役割を果たしていることによって、試料4から発生する蛍光X線の検出感度が向上する。実施形態4では、電子が放射線検出素子122へ入射することを原因とするノイズが低減されるので、放射線の検出感度がより向上する。従って、放射線検出装置10は、蛍光X線に基づいた試料4の分析をより高精度に行うことが可能となる。
<実施形態5>
 図13は、実施形態5に係る放射線検出装置10の構成を示すブロック図である。実施形態5では、放射線検出装置10は、試料台23及び駆動部35を備えていない。試料4は、長尺のシートであり、白抜き矢印で示す方向にローラ41によって移動する。放射線検出モジュール1は、開口部116が試料4の表面に対向するように配置されている。放射線検出装置10のその他の部分の構成は、実施形態1~4と同様である。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線は、試料4の表面で互いに交わることが望ましい。複数の第1貫通孔114の中心軸の延長線と第2貫通孔112の中心軸の延長線とは、試料4の表面上の一点で交わることがより望ましい。
 試料4は連続的に移動し、X線源21からのX線は、X線光学素子22及び放射線検出モジュール1を経由して試料4へ照射される。試料4が移動することにより、試料4上の複数の部分にX線が順次照射され、各部分から蛍光X線が順次発生する。放射線検出モジュール1が有する複数の放射線検出素子122は、試料4から発生した蛍光X線を順次検出し、分析部33は、順次分析を行う。図13では、X線及び蛍光X線を実線矢印で示している。例えば、放射線検出素子122が検出した蛍光X線の強度に基づいて、分析部33は、試料4に含まれる不純物の量を分析する。例えば、試料4の母材の蛍光X線の強度が試料4の厚みによって変化することを利用して、分析部33は、検出した蛍光X線の強度から試料4の厚みを分析する。
 実施形態5においても、放射線検出装置10では、複数の放射線検出素子122を従来よりも試料4に近づけることが可能であり、試料4から発生する蛍光X線を検出する効率が向上する。このため、放射線検出装置10は、試料4から発生する蛍光X線の検出感度が高く、蛍光X線を検出するために必要な時間が短い。例えば、試料4は工業生産物であり、放射線検出装置10を用いて不純物の量又は試料4の厚みを測定し、不純物の量又は試料4の厚みに応じて試料4の異常を判定することができる。放射線検出装置10は、試料4から発生した蛍光X線を検出するために必要な時間が短いので、試料4の異常を判定するために必要な時間も短い。このため、試料4の異常を判定する際の試料4の移動時間を速くすることができる。従って、実施形態5に係る放射線検出装置10を用いることにより、試料4の生産及び検査を時間的に効率良く実行することが可能となる。
 以上の実施形態1~5においては、放射線検出装置10がX線光学素子22を備える形態を示したが、放射線検出装置10は、X線光学素子22を備えていない形態であってもよい。この形態では、ブロック11は、試料4へX線が照射される範囲を限定するコリメータとしての役割を果たす。実施形態1~5においては、放射線検出モジュール1が三個の放射線検出素子122を備える形態を示したが、ブロック11は二個又は四個以上の装着面113を有し、放射線検出装置10は二個又は四個以上の放射線検出素子122を備える形態であってもよい。実施形態1~5においては、ブロック11が角錐台状の形状を有している形態を示したが、ブロック11はその他の形状を有している形態であってもよい。装着面113の形状は、正方形又は円形等、長方形以外の形状であってもよい。基板121又は放射線検出素子122の形状も、正方形又は円形等、長方形以外の形状であってもよい。ブロック11の形状は、複数の装着面113が第2貫通孔112を中心とした回転対称の位置にあり、夫々の装着面113と底面115との間の面角が鋭角であれば、角錐台状の形状以外の形状であってもよい。
 実施形態1~5においては、一次放射線をX線とした形態を示したが、放射線検出装置10は、一次放射線としてX線以外の放射線を用いる形態であってもよい。この形態では、放射線検出装置10は、X線源21以外の放射線源を備える。例えば、放射線検出装置10は、電子線等の粒子線を一次放射線として用い、一次放射線の照射により試料4から発生した二次放射線、又は試料4の表面で反射した放射線を検出する形態であってもよい。
 放射線検出装置10は、第2貫通孔112の一端の開口部が底面115の重心に位置し、他端の開口部が頂面111の重心に位置している形態以外の形態であってもよい。第2貫通孔112の一端の開口部は、底面115の中で重心以外の位置にあってもよく、第2貫通孔112の一端の開口部は、頂面111の重心以外の位置にあってもよい。放射線検出装置10は、放射線検出モジュール1が複数の第2貫通孔112を有している形態であってもよい。或は、放射線検出モジュール1は、第2貫通孔112を有していない形態であってもよい。例えば、放射線検出装置10は、試料4の裏側からX線等の一次放射線を試料4へ照射し、一次放射線の照射により試料4から発生した二次放射線、又は試料4を透過した放射線を検出する形態であってもよい。
 放射線検出装置10は、X線源21等の放射線源、分析部33又は表示部34を備えていない形態であってもよい。分析部33を備えていない形態では、放射線検出装置10は、放射線の検出に応じたデータを外部へ出力し、データに基づいた分析が外部で行われる。放射線源を備えていない形態では、放射線検出装置10は、外部で発生した放射線を検出する。この形態においても、複数の放射線検出素子122を従来よりも放射線の発生源に近づけることが可能であり、放射線を検出する効率が向上する。
 本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
 1 放射線検出モジュール
 10 放射線検出装置
 11 ブロック
 111 頂面
 112 第2貫通孔
 113 装着面(第1面)
 114 第1貫通孔
 115 底面(第2面)
 116 開口部
 117 電子トラップ(磁界発生機構)
 12 放射線検出器
 121 基板
 122 放射線検出素子
 123 有感領域
 124 不感領域
 125 入射面
 21 X線源
 22 X線光学素子
 23 試料台
 4 試料
 

Claims (13)

  1.  ブロックと、
     前記ブロックに装着された複数の放射線検出素子とを備え、
     前記ブロックは、
     夫々に前記放射線検出素子が装着されるための複数の第1面と、
     前記複数の第1面の夫々に一端が開口しており、放射線を通過させるための複数の第1貫通孔とを有し、
     前記放射線検出素子は、放射線が入射される入射面を有し、
     前記放射線検出素子は、前記入射面を前記第1面に対向させ、かつ前記第1面における前記第1貫通孔の開口部を塞いだ状態で、前記第1面に装着されていること
     を特徴とする放射線検出モジュール。
  2.  前記ブロックは、前記複数の第1面とは異なる単一の第2面を更に有し、
     前記複数の第1貫通孔の他端は前記第2面に開口していること
     を特徴とする請求項1に記載の放射線検出モジュール。
  3.  前記複数の第1面の夫々に直交する直線が前記第2面に非垂直に交差すること
     を特徴とする請求項2に記載の放射線検出モジュール。
  4.  前記複数の第1貫通孔は直線的であり、
     前記複数の第1貫通孔の中心軸の延長線が前記第2面の正面の位置で互いに交わること
     を特徴とする請求項2又は3に記載の放射線検出モジュール。
  5.  前記ブロックは、前記第2面に一端が開口しており、前記第2面に対向して配置された外部の試料に対して照射される放射線を通過させるための第2貫通孔を更に有し、
     前記第2貫通孔は直線的であり、
     前記複数の第1貫通孔の中心軸の延長線と前記第2貫通孔の中心軸の延長線とが一点で交わること
     を特徴とする請求項4に記載の放射線検出モジュール。
  6.  前記ブロックは、前記第2面に一端が開口しており、前記第2面に対向して配置された外部の試料に対して照射される放射線を通過させるための第2貫通孔を更に有すること
     を特徴とする請求項2乃至4のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。
  7.  前記第2面における前記複数の第1貫通孔の開口部は、前記第2面における前記第2貫通孔の中心を中心とした回転対称の位置にあり、
     前記複数の第1貫通孔の長さは同一であること
     を特徴とする請求項5又は6に記載の放射線検出モジュール。
  8.  前記複数の第1面は、前記第2貫通孔を中心とした回転対称の位置にあり、
     前記複数の第1面の夫々と前記第2面との間の面角は、同一の鋭角であること
     を特徴とする請求項5乃至7のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。
  9.  前記ブロックは、角錐台の複数の側面の夫々を拡大させた形状を有し、
     前記第1面は、拡大した前記側面であり、
     前記第2面は、前記角錐台の下底面であること
     を特徴とする請求項8に記載の放射線検出モジュール。
  10.  前記入射面は、放射線を検出することが可能な有感領域を含んでおり、
     前記第1面における前記第1貫通孔の開口部の大きさは、前記有感領域の大きさ以下であり、
     前記放射線検出素子は、前記有感領域が前記開口部を塞いだ状態で、前記第1面に装着されていること
     を特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。
  11.  前記ブロックの材料は強磁性体であり、
     前記第1貫通孔の内面に、磁界発生機構を設けてあること
     を特徴とする請求項1乃至10のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。
  12.  試料へ放射線を照射する照射部と、
     前記試料から発生する放射線を検出する放射線検出素子を有する請求項1乃至10のいずれか一つに記載の放射線検出モジュールと、
     前記放射線検出素子が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と
     を備えることを特徴とする放射線検出装置。
  13.  試料へ放射線を照射する照射部と、
     前記試料から発生する放射線を検出する放射線検出素子を有する請求項1乃至10のいずれか一つに記載の放射線検出モジュールと、
     前記放射線検出素子が検出した放射線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、
     前記スペクトルに基づいて前記試料に関する分析を行う分析部と、
     前記スペクトル生成部が生成したスペクトル又は前記分析部による分析結果を表示する表示部と
     を備えることを特徴とする放射線検出装置。
     
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