JP7701934B2 - Radiation detection module and radiation detection device - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a radiation detection module including a plurality of radiation detection elements, and a radiation detection device.
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。Some radiation detectors that detect radiation such as X-rays include a radiation detection element that uses a semiconductor. The radiation detection element is plate-shaped, and a sensitive area capable of detecting radiation is present on the surface of the radiation detection element. Conventionally, in order to prevent radiation from entering areas other than the sensitive area, a collimator that limits the range into which radiation enters has been disposed on the surface of the radiation detection element. Conventional radiation detectors include a housing, and the radiation detection element and collimator are disposed inside the housing. Radiation detectors are used, for example, to irradiate a sample with radiation, detect radiation emitted from the sample, and analyze the components of the sample based on the detection results.
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。In order to improve the detection efficiency of radiation generated from a sample, the radiation detection element can be brought closer to the sample. However, due to the presence of a housing and a collimator, there is a lower limit to how close the radiation detection element can be to the sample.
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。One method for improving the detection efficiency of radiation emitted from a sample is to detect radiation from the sample using multiple radiation detection elements. However, because the housings of the multiple radiation detectors interfere with each other, there is a lower limit to how close the radiation detection elements of the multiple radiation detectors can be to the sample. For this reason, there is a limit to how much the detection efficiency can be improved.
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。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a radiation detection module and a radiation detection device that can bring multiple radiation detection elements close to a radiation source.
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。The radiation detection module according to the present invention comprises a block and a plurality of radiation detection elements attached to the block, the block having a plurality of first surfaces on which the radiation detection elements are attached, and a plurality of first through holes each having an opening at one end on each of the first surfaces for passing radiation, the radiation detection elements having an incident surface on which radiation is incident, and the radiation detection elements are attached to the first surface with the incident surface facing the first surface and with the openings of the first through holes in the first surface blocked.
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。In one embodiment of the present invention, the radiation detection module includes a block and a plurality of radiation detection elements. Each radiation detection element is attached to a respective one of a plurality of first surfaces of the block. A plurality of first through holes, each of which has an open end, is formed in the block. The radiation detection elements are attached to the first surface with the openings of the first through holes blocked. Radiation passes through the first through holes, enters the radiation detection elements, and is detected. The radiation that has passed through the first through holes enters the radiation detection elements. Therefore, the block serves as a collimator that limits the range into which the radiation enters. Since the block serves as a collimator, a collimator and a housing are not 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 source of radiation than before. Therefore, the efficiency of detecting radiation is improved.
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。 In the radiation detection module of the present invention, the block further has a single second surface different from the plurality of first surfaces, and the other ends of the plurality of first through holes open into the second surface.
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。In one embodiment of the present invention, the block has a single second surface. The openings at the other ends of the multiple first through holes are formed in the second surface. By facing the second surface to a radiation source, the openings of the first through holes in the second surface face the radiation source. Radiation enters the first through holes, passes through the first through holes, enters the radiation detection element, and is detected.
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。The radiation detection module of the present invention is characterized in that straight lines perpendicular to each of the plurality of first surfaces intersect non-perpendicularly with the second surface.
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。 In one embodiment of the present invention, a straight line perpendicular to each of the multiple first surfaces intersects the second surface non-perpendicularly. When the second surface faces the radiation source, the normal to the incident surface of the radiation detection element intersects the source. It is also possible to arrange the multiple radiation detection elements so that the source is located in front of each incident surface. In this state, the solid angle of the fluorescent X-rays incident on the incident surfaces of the multiple radiation detection elements becomes large.
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。The radiation detection module of the present invention is characterized in that the multiple first through holes are linear and extensions of the central axes of the multiple first through holes intersect with each other at a position in front of the second surface.
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。In one embodiment of the present invention, extensions of the central axes of the first through holes intersect with each other at a position in front of the bottom surface. When a radiation generating source is disposed at a position where the extensions of the central axes of the first through holes intersect, the generated radiation passes through the first through holes and is detected by the radiation detection elements.
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。In the radiation detection module of the present invention, the block has one end opening on the second surface and further has a second through hole for passing radiation irradiated to an external sample arranged opposite the second surface, the second through hole being linear, and an extension line of the central axis of the plurality of first through holes and an extension line of the central axis of the second through hole intersect at one point.
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。In one embodiment of the present invention, the block has a second through hole, and an opening at one end of the second through hole is formed on the second surface. The second surface is placed facing an external sample, and the primary radiation that has passed through the second through hole can be irradiated onto the sample. In addition, an extension line of the central axis of the multiple first through
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。 In the radiation detection module of the present invention, the block has one end opening on the second surface and further has a second through hole for passing radiation irradiated to an external sample positioned opposite the second surface.
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。In one embodiment of the present invention, the block has a second through hole, and an opening at one end of the second through hole is formed in the second surface. The second surface is faced to an external sample, and the primary radiation that has passed through the second through hole can be irradiated onto the sample. 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. The presence of the second through hole makes it possible to irradiate the sample with the primary radiation and detect the secondary radiation when the radiation detection module is close to the sample.
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。In the radiation detection module of the present invention, the openings of the multiple first through holes in the second surface are located in rotationally symmetric positions around the center of the second through hole in the second surface, and the multiple first through holes have the same length.
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。In one embodiment of the present invention, the openings of the multiple first through holes in the second surface are located at positions that are rotationally symmetrical about the center of the second through hole in the second surface, and the multiple first through holes have the same length. As a result, when the second surface is opposed to a radiation source, the distances from the radiation source along the radiation path to the multiple radiation detection elements are approximately equal. This allows the multiple radiation detection elements to detect radiation approximately evenly.
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。In the radiation detection module of the present invention, the multiple first surfaces are located in positions that are rotationally symmetrical about the second through hole, and the surface angles between each of the multiple first surfaces and the second surface are the same acute angle.
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。In one embodiment of the present invention, the face angle between each of the multiple first faces and the second face is an acute angle. This brings the multiple first faces closer to the radiation source, and allows the multiple radiation detection elements to be closer to the radiation source. In addition, the multiple first faces are located in rotationally symmetric positions with respect to the second through hole, and the face angles are the same. This makes the distances from the radiation source to the multiple first faces approximately uniform, and the distances from the radiation source to the multiple radiation detection elements approximately uniform. This makes it easy to equalize the distances from the radiation source to the multiple radiation detection elements along the radiation path.
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。In the radiation detection module of the present invention, the block has a shape in which each of the multiple side surfaces of a truncated pyramid is enlarged, the first surface is the enlarged side surface, and the second surface is the lower base surface of the truncated pyramid.
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。In one embodiment of the present invention, the block has a shape in which each side of a truncated pyramid is enlarged. The first face of the block corresponds to the enlarged side, and the second face corresponds to the lower base. By having the block in this shape, the positions of the multiple first faces can be rotationally symmetrical, and the face angles between each of the multiple first faces and the second face can be the same acute angle.
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。 In the radiation detection module of the present invention, the incident surface includes a sensitive area capable of detecting radiation, the size of the opening of the first through hole in the first surface is equal to or smaller than the size of the sensitive area, and the radiation detection element is attached to the first surface with the sensitive area blocking the opening.
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。In one embodiment of the present invention, the size of the opening of the first through hole in the first surface is equal to or smaller than the size of the sensitive area of the incident surface of the radiation detection element. The opening of the first through hole can be blocked by the sensitive area, and the range into which radiation is incident is reliably limited to the sensitive area.
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。 In the radiation detection module of the present invention, the material of the block is a ferromagnetic material, and a magnetic field generating mechanism is provided on the inner surface of the first through hole.
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。In one embodiment of the present invention, a magnetic field generating mechanism is provided on the inner surface of the first through hole. When electrons enter the radiation detection element through the first through hole, noise is generated. When a magnetic field is generated in the first through hole by the magnetic field generating mechanism, the direction of movement of electrons moving in the first through hole is bent by the magnetic field, making it difficult for them to enter the radiation detection element. This reduces noise. In addition, because the material of the block is a ferromagnetic material, the magnetic field does not leak outside the block, and even if the sample is a magnetic material, the sample will not be attracted to the block.
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。The radiation detection device of the present invention is characterized by comprising an irradiation unit that irradiates a sample with radiation, a radiation detection module of the present invention having a radiation detection element that detects radiation generated from the sample, and a spectrum generation unit that generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detection element.
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。 In one aspect of the present invention, the radiation detection device includes a radiation irradiation unit and a radiation detection module. Primary radiation from the irradiation unit is irradiated onto a sample, and secondary radiation generated from the sample is detected by radiation detection elements possessed by the radiation detection module. The multiple radiation detection elements can be brought closer to the sample than in the past, improving the efficiency of detecting secondary radiation. Therefore, the radiation detection device can improve the detection sensitivity of secondary radiation generated from the sample.
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。The radiation detection device according to the present invention is characterized in that it comprises an irradiation unit which irradiates a sample with radiation, a radiation detection module according to the present invention having a radiation detection element which detects radiation generated from the sample, a spectrum generation unit which generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detection element, an analysis unit which performs an analysis of the sample based on the spectrum, and a display unit which displays the spectrum generated by the spectrum generation unit or the analysis results by the analysis unit.
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。In one embodiment of the present invention, the radiation detection device includes an irradiation unit, a radiation detection module, and an analysis unit. By improving the detection sensitivity of secondary radiation generated from a sample, the radiation detection device can perform highly accurate analysis of the sample based on the detection results of the secondary radiation.
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。In the present invention, multiple radiation detection elements can be brought closer to the radiation source than in the past. This improves the efficiency of radiation detection, and provides other excellent effects.
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。
The present invention will now be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
<
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
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。The X-rays that pass through the
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。A
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。The
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。A
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。The
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。
Fig. 2 is a schematic perspective view showing the
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。
Figure 4 is a schematic perspective view showing the
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。4 and 5, the
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。The
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。The
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。The
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。6, the opening of the second through
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。
Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing the
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。The
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。The
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。
Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the X-ray
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。
The
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。The multiple mounting
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。The mounting
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。It is preferable that the
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。More preferably, the
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。
Fluorescent X-rays that have passed through the first through-
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。
The edge of the opening of the first through
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。The inner surface of the first through
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。A second coating may be provided on the first coating provided on the inner surface of the first through
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。Since the
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。
The openings of the first through
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。
The surface angle between each of the multiple mounting
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。In this embodiment, the
<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。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, the first through
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。If the inner diameter of the first through
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。Furthermore, in embodiment 2, it is possible to use
<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。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, the mounting
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。
Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing a first example of the
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。
Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the
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。In the third embodiment, the
<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。
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FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the
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。In addition to fluorescent X-rays, electrons may be generated as secondary radiation from the
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。In
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。The
<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。
<Embodiment 5>
13 is a block diagram showing the configuration of the
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。
The
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。In the
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。In the
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。
In the first to fifth embodiments, the primary radiation is X-rays, but the
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。The
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。The
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。The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the claims. In other words, embodiments obtained by combining technical means that are appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
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
REFERENCE SIGNS
114 First through
116
12
Claims (12)
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面に装着されており、
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
を特徴とする放射線検出モジュール。 Blocks and
a plurality of radiation detection elements attached to the block;
The block is
a plurality of first surfaces to which the radiation detection elements are respectively attached;
Each of the first surfaces has an opening at one end, and the first surfaces have a plurality of first through holes for passing radiation therethrough;
The radiation detection element has an incident surface onto which radiation is incident,
the radiation detection element is attached to the first surface with the incident surface facing the first surface and with an opening of the first through hole in the first surface being blocked;
the block further has a single second surface different from the plurality of first surfaces;
the other ends of the plurality of first through holes are open to the second surface;
A radiation detection module comprising:
を特徴とする請求項1に記載の放射線検出モジュール。 2. The radiation detection module according to claim 1 , wherein a straight line perpendicular to each of the plurality of first surfaces intersects the second surface non-perpendicularly.
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1又は2に記載の放射線検出モジュール。 the plurality of first through holes are linear;
The radiation detection module according to claim 1 or 2 , wherein extensions of central axes of the first through holes intersect with each other at a position in front of the second surface.
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3に記載の放射線検出モジュール。 the block further includes a second through hole having one end open on the second surface and configured to pass radiation to be irradiated onto an external sample disposed opposite the second surface;
The second through hole is linear,
The radiation detection module according to claim 3 , wherein an extension line of central axes of the plurality of first through holes and an extension line of central axes of the second through holes intersect at one point.
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。 4. The radiation detection module according to claim 1, wherein the block has one end open to the second surface and further has a second through hole for passing radiation to be irradiated to an external sample arranged opposite the second surface.
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4又は5に記載の放射線検出モジュール。 openings of the plurality of first through holes in the second surface are located at positions rotationally symmetrical about a center of the second through hole in the second surface,
The radiation detection module according to claim 4 or 5 , wherein the first through holes have the same length.
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4乃至6のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。 the first surfaces are located at positions rotationally symmetrical about the second through hole,
7. The radiation detection module according to claim 4 , wherein the surface angles between the plurality of first surfaces and the second surface are the same acute angle.
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7に記載の放射線検出モジュール。 The block has a shape in which each of a plurality of side surfaces of a truncated pyramid is enlarged,
the first surface is an enlarged side surface,
The radiation detection module according to claim 7 , wherein the second surface is a lower base surface of the truncated pyramid.
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8のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。 the entrance surface includes a sensitive area capable of detecting radiation;
a size of an opening of the first through hole in the first surface is equal to or smaller than a size of the sensitive area,
The radiation detection module according to claim 1 , wherein the radiation detection element is attached to the first surface with the sensitive region covering the opening.
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9のいずれか一つに記載の放射線検出モジュール。 the material of the block is ferromagnetic;
10. The radiation detection module according to claim 1, wherein a magnetic field generating mechanism is provided on an inner surface of the first through hole.
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。 an irradiation unit that irradiates radiation onto the sample;
The radiation detection module according to claim 1 , further comprising a radiation detection element for detecting radiation generated from the sample;
and a spectrum generating unit that generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detection element.
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。 an irradiation unit that irradiates radiation onto the sample;
The radiation detection module according to claim 1 , further comprising a radiation detection element for detecting radiation generated from the sample;
a spectrum generating unit that generates a spectrum of the radiation detected by the radiation detection element;
an analysis unit that performs an analysis on the sample based on the spectrum;
a display unit that displays the spectrum generated by the spectrum generating unit or the analysis result by the analyzing unit.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004170116A (en) | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Natl Inst Of Radiological Sciences | Gamma ray incident direction detector |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05107384A (en) * | 1991-10-14 | 1993-04-27 | Toshiba Corp | Device and method for measuring radiation using simple method of correcting density |
| JPH08220029A (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-30 | Toshiba Corp | Nondestructive inspection device and inspection method for radioactive pollutants |
| FR2735874B1 (en) * | 1995-06-20 | 1997-08-22 | Centre Nat Rech Scient | NON-INVASIVE RADIO-IMAGING ANALYSIS DEVICE, PARTICULARLY FOR IN VITO EXAMINATION OF SMALL ANIMALS, AND IMPLEMENTATION METHOD |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004170116A (en) | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Natl Inst Of Radiological Sciences | Gamma ray incident direction detector |
| JP2017020820A (en) | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 株式会社テクノエックス | Radiation detection device, radiation measurement device radiation measurement method |
| US20170160212A1 (en) | 2015-12-03 | 2017-06-08 | Incoatec Gmbh | Method of adjusting the primary side of an x-ray diffractometer |
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