(57)【要約】      （修正有）【課題】ウィンドウの破損や剥離が抑制された光検出器を提供する。【解決手段】検出対象光が通過する入射口１１が開口され、検出対象光の検出用部品が内部に格納された金属容器１０と、入射口を覆って配置された、検出対象光が透過する薄膜状のウィンドウ２０と、ウィンドウ２０の外縁の上に配置された、入射口１１と重なる開口部３１を有する環形状の金属蓋３０と、金属容器１０の入射口１１の周囲とウィンドウ２０とを接合し、ウィンドウ２０の外縁と金属蓋３０とを接合する接着剤４０とを備える。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
検出対象光が通過する入射口が開口され、前記検出対象光の検出用部品が内部に格納された金属容器と、
前記入射口を覆って配置された、前記検出対象光が透過する薄膜状のウィンドウと、
前記ウィンドウの外縁の上に配置された、前記入射口と重なる開口部を有する環形状の金属蓋と、
前記金属容器の前記入射口の周囲と前記ウィンドウとを接合し、前記ウィンドウの前記外縁と前記金属蓋とを接合する接着剤と
を備えることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記ウィンドウの前記金属容器との接合面において、前記金属容器の前記入射口の開口端を超えて前記接着剤が延在し、
前記ウィンドウの前記金属蓋との接合面において、前記金属蓋の前記開口部の開口端を超えて前記接着剤が延在している
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記金属容器の前記入射口と前記金属蓋の前記開口部が同一形状であり、
平面視で前記金属容器の前記入射口の開口端と前記金属蓋の前記開口部の開口端が重なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記入射口が、前記金属容器の平面状の底面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光検出器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、薄膜状のウィンドウを有する光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検出器や赤外線検出器などの光検出器では、入射窓から金属容器（筐体）の内部に入射した検出対象光が、金属容器の内部に配置された検出用部品によって検出される。光検出器の入射窓は、ガンマ線などの高エネルギー線の光検出器を除いて、金属容器に形成された入射口に薄い膜状の窓材（以下において「ウィンドウ」という。）が配置された構造が一般的である。
【０００３】
光検出器では、金属容器の内部を真空状態に保ったり特定のガスを金属容器内に封入したりするために、金属容器の内部が気密封止される（例えば、特許文献１参照。）。通常、金属容器の内部を気密封止するために、ウィンドウと金属容器とは接着剤によって接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７７９４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
検出対象光をウィンドウで極力吸収させないために、ウィンドウの膜厚は非常に薄く形成される。このため、金属容器に接合させたウィンドウが破損する問題が生じやすい。ウィンドウの材料に使用されるベリリウム（Ｂｅ）やベリリウム化合物は非常に高価であり、且つ人体に有害である。このため、ウィンドウの破損や金属容器からの剥離を発生させることなく、高い歩留まりで安全に製造できる光検出器の構成が望まれている。
【０００６】
上記問題点を鑑み、本考案は、ウィンドウの破損や剥離が抑制された光検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の一態様によれば、（ア）検出対象光が通過する入射口が開口され、検出対象光の検出用部品が内部に格納された金属容器と、（イ）入射口を覆って配置された、検出対象光が透過する薄膜状のウィンドウと、（ウ）ウィンドウの外縁の上に配置された、入射口と重なる開口部を有する環形状の金属蓋と、（エ）金属容器の入射口の周囲とウィンドウとを接合し、ウィンドウの外縁と金属蓋とを接合する接着剤とを備える光検出器が提供される。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、ウィンドウの破損や剥離が抑制された光検出器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の構成を示す模式図である。
【図２】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の装着例を示す模式図である。
【図３】比較例の光検出器の構成を示す模式図である。
【図４】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の製造方法を説明するための模式図であり（その１）、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV方向に沿った断面図である。
【図５】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の製造方法を説明するための模式図であり（その２）、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のV−V方向に沿った断面図である。
【図６】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の製造方法を説明するための模式図であり（その３）、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のVI−VI方向に沿った断面図である。
【図７】本考案の第１の実施形態に係る光検出器の製造方法を説明するための模式図であり（その４）、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII−VII方向に沿った断面図である。
【図８】本考案の第１の実施形態の変形例に係る光検出器の構成を示す模式図である。
【図９】本考案の第１の実施形態の変形例に係る光検出器の効果を説明するための模式図である（その１）。
【図１０】本考案の第１の実施形態の変形例に係る光検出器の効果を説明するための模式図である（その２）。
【図１１】本考案の第２の実施形態に係る光検出器の構成を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本考案の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、以下に示す実施形態は、この考案の技術的思想を具体化するための装置を例示するものである。この考案の実施形態は、実用新案登録請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
（第１の実施形態）
本考案の第１の実施形態に係る光検出器１は、図１に示すように、検出対象光が通過する入射口１１が開口された金属容器１０と、入射口１１を覆って配置されたウィンドウ２０と、ウィンドウ２０の外縁の上に配置された、平面視で入射口１１と重なる開口部３１を有する環形状の金属蓋３０とを備える。金属容器１０の入射口１１の周囲とウィンドウ２０、及びウィンドウ２０の外縁と金属蓋３０とは、接着剤４０によって接合されている。ウィンドウ２０は、検出対象光が透過する薄膜状の材料からなる。光検出器１では、ウィンドウ２０を透過した検出対象光が、金属容器１０の内部に格納された検出用部品によって検出される。
【００１２】
図１は、光検出器１が比例計数管である例を示している。金属容器１０はガス封入金属容器であり、内部に検出用部品である陽極線１２が格納されている。金属容器１０は、例えば円筒形状である。金属容器１０の一方の底面１０１に、入射口１１が配置されている。
【００１３】
金属容器１０と陽極線１２間の絶縁性を確保した接続方法によって、底面１０１の内壁に陽極線１２が接続されている。この接続には、例えばガラス溶接法などを使用可能である。
【００１４】
金属容器１０の他方の底面１０２には、電気信号が伝播するための開口部が設けられ、開口部は絶縁材料からなるキャップ１３によって封止されている。キャップ１３を貫通して陽極線１２に接続する導線の導入端子１３０がキャップ１３に設けられている。導入端子１３０に金属容器１０の外部の電源１１０及び前置増幅器１２０が接続され、導入端子１３０を介して電源１１０及び前置増幅器１２０が陽極線１２と電気的に接続されている。キャップ１３を配置することによって、底面１０２における金属容器１０と陽極線１２間の絶縁性が確保されている。
【００１５】
図１に示した光検出器１では、電源１１０によって陽極線１２に電圧を印加することにより、陽極線１２と金属容器１０の内壁面との間に電界を形成する。そして、前置増幅器１２０によって比例計数管からの出力が増幅される。
【００１６】
ところで、Ｘ線検出器やガンマ線検出器などとして使用される比例計数管では、金属容器１０の内部に特定のガスを封入して検出対象光の検出が行われることが一般的である。例えば、陽極線１２におけるリーク電流を抑制するために金属容器１０の内部を乾燥窒素などの気体で満たす。また、気体の電離作用を利用して信号増幅を行うために金属容器１０の内部に不活性ガスを満たす。例えば、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）またはキセノン（Ｘｅ）のいずれかを成分に含む気体を金属容器１０の内部に封入する。
【００１７】
金属容器１０の内部にガスを封入する光検出器１は、波長分散型Ｘ線検出装置などに使用される。これらの光検出装置では、励起用光線を照射するなどして試料から検出対象光を放出させ、この検出対象光を光検出器１で検出する。このとき、試料から検査対象光以外のマンガン（Ｍｎ）や鉄（Ｆｅ）などの種々の光線が放出される。
【００１８】
このため、光検出装置では、図２に示すようにフィルター２００が光検出器１に装着されることが一般的である。試料から放射される光を分光器（図示略）によって分光した種々の光線がフィルター２００に入射され、検出対象光のみがフィルター２００に形成されたスリット２０１を通過して光検出器１に入射する。スリット２０１の幅や分光器からの距離を最適化することによって、所望の検出対象光がスリット２０１を介して光検出器１に入射する。このため、図２に示すように、フィルター２００の光検出器１のウィンドウ２０と対向する領域にスリット２０１が形成されている。
【００１９】
フィルター２００の内部は中真空（１０Ｐａ程度）に保たれる。このため、図２に示すように、フィルター２００と光検出器１とはＯリング２１０を介して接触している。したがって、図３に示した比較例の光検出器１Ａのように円筒形状の金属容器１０の側面にウィンドウ２０を配置した場合には、ウィンドウ２０やウィンドウ２０の周囲の金属容器１０が曲面であるため、光検出器１Ａをフィルター２００に装着することが困難である。陽極線１２から金属容器１０の内壁面までの距離を一定にするため、金属容器１０は円筒形状であることが一般的である。
【００２０】
比較例とは異なり、光検出器１では、金属容器１０の平面状の底面１０１に入射口１１が形成されている。このため、光検出器１をフィルター２００に装着することが容易である。
【００２１】
また、ウィンドウ２０にＯリング２１０を直接に取り付けると、ウィンドウ２０が破れたり剥がれたりする問題が生じる。しかし、光検出器１では金属蓋３０によってウィンドウ２０が保護されている。図２に示したように金属蓋３０にＯリング２１０を接触させることよって、ウィンドウ２０の破損や剥がれを防止できる。
【００２２】
なお、金属容器１０の入射口１１と金属蓋３０の開口部３１が同一形状であり、且つ、平面視で金属容器１０の入射口１１の開口端と金属蓋３０の開口部３１の開口端が重なっていることが好ましい。つまり、金属容器１０の入射口１１の内壁面と金属蓋３０の開口部３１の内壁面を面一にする。これにより、ウィンドウ２０の同一箇所に上下方向から均等に接着力が加わる。その結果、ウィンドウ２０の破損や剥がれを抑制できる。
【００２３】
以上に説明したように、図１に示した光検出器１は、ウィンドウ２０の外縁を金属容器１０と金属蓋３０とで上下から挟み込んだ構造である。このため、ウィンドウ２０が破損したり金属容器１０から剥離したりすることを抑制できると共に、金属容器１０の内部の気密性が向上する。つまり、金属容器１０に封入されたガスが外部に漏れ出したり、外部の気体が金属容器１０の内部に侵入したりすることが抑制される。更に、ウィンドウ２０の上部に金属蓋３０を配置することによって、ウィンドウ２０の破損や剥離を生じることなく、Ｏリング２１０によって光検出器１とフィルター２００との接続箇所をシールできる。
【００２４】
本考案の実施形態に係る光検出器１は、例えば、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置、ＧＭ計数管を利用した放射線線量計、赤外線によるイメージング装置などに好適に使用可能である。
【００２５】
図面を参照して、光検出器１の製造方法の例を以下に説明する。なお、以下の説明では、金属容器１０について入射口１１が形成された底面１０１周辺のみを図示し、内部に格納された検出用部品などの図示を省略している。
【００２６】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、金属容器１０の開口部３１の周囲に接着剤４０を塗布する。そして、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、開口部３１を覆うようにウィンドウ２０を配置して、接着剤４０によってウィンドウ２０の外縁と金属容器１０の開口部３１の周囲を接合する。なお、ウィンドウ２０を金属容器１０の上に重ねた後に、ウィンドウ２０の外側に接着剤４０を塗布し、表面張力によって接着剤４０を金属容器１０とウィンドウ２０との間に浸透させてもよい。
【００２７】
次いで、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ウィンドウ２０の外縁に新たに接着剤４０を塗布する。そして、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ウィンドウ２０の外縁に重ねて環形状の金属蓋３０を配置し、接着剤４０によってウィンドウ２０と金属蓋３０を接合する。以上により、図１に示した光検出器１が完成する。
【００２８】
金属容器１０や金属蓋３０には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）材が好適に使用される。アルミニウム（Ａｌ）材や銅（Ｃｕ）材ではレーザ溶接ができないが、ＳＵＳ材であれば可能である。また、ＳＵＳ材は、Ｃｕ材に比べて安価である。
【００２９】
ウィンドウ２０には、検出対象光が透過できる薄膜が使用される。例えば検出対象光がＸ線である場合には、ウィンドウ２０に膜厚数μｍ〜２０μｍ程度のベリリウム箔などが使用される。または、シリコン製或いはカーボン製のフレームに有機物質膜若しくは窒化シリコン膜を貼り付けてウィンドウ２０を構成してもよい。
【００３０】
接着剤４０には、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂系接着剤などを使用可能である。
【００３１】
＜変形例＞
図８に示すように、ウィンドウ２０の金属容器１０との接合面において金属容器１０の入射口１１の開口端を超えて接着剤が延在し、ウィンドウ２０の金属蓋３０との接合面において金属蓋３０の開口部３１の開口端を超えて接着剤４０が延在していることが好ましい。これは以下の理由による。
【００３２】
一般的に、金属容器１０の内部にガスを封入する光検出器１では、金属容器１０の内壁面から発生する脱ガスの影響を少なくする必要がある。このために、光検出器１の製造工程において、金属容器１０の内部の圧力を高真空（１０-5〜１０-4Ｐａ程度）状態まで下げた後に、ガスを金属容器１０の内部に大気圧程度まで封入することが一般的に行われている。
【００３３】
しかし、ウィンドウ２０の膜厚は、検出対象光を極力吸収させないために非常に薄い。例えば、Ｘ線検出用のウィンドウ２０に使用されるベリリウム箔の膜厚は数十〜数百μｍである。ベリリウムはヤング率が２８７６ＧＰａであり、比較的高い弾性率、剛性を有する。しかし、金属容器１０の内部の圧力を高真空状態まで下げると、図９に示すように、金属容器１０の入射口１１の内側に張り出すようにウィンドウ２０が変形する。このため、ウィンドウ２０が金属容器１０の入射口１１の開口端と接触することによって破損するおそれがある。
【００３４】
また、光検出器１をフィルター２００に装着した後にフィルター２００の内部を中真空にした際に、図１０に示すように金属蓋３０の開口部３１の内側に張り出すようにウィンドウ２０が変形する。このため、ウィンドウ２０が金属蓋３０の開口部３１の開口端と接触することによって破損するおそれがある。
【００３５】
しかし、図８に示した光検出器１では、接着剤４０が、ウィンドウ２０と金属容器１０との接続箇所から、金属容器１０の入射口１１の開口端を越えてウィンドウ２０の表面上に延在している。このため、ウィンドウ２０が入射口１１の内側に張り出すように変形した場合には、ウィンドウ２０は接着剤４０と接触する。つまり、ウィンドウ２０と金属容器１０が接触しない。
【００３６】
また、図８に示す接着剤４０は、ウィンドウ２０と金属蓋３０との接続箇所から、金属蓋３０の開口部３１の開口端を越えてウィンドウ２０の表面上に延在している。このため、ウィンドウ２０が開口部３１の内側に張り出すように変形した場合には、ウィンドウ２０は接着剤４０と接触する。つまり、ウィンドウ２０と金属蓋３０が接触しない。
【００３７】
上記のように、図８に示した光検出器１では、金属容器１０の入射口１１と金属蓋３０の開口部３１の開口端の角部が接着剤４０によって覆われている。このため、ウィンドウ２０が変形した場合にも、ウィンドウ２０は金属容器１０や金属蓋３０と直接には接触せず、ウィンドウ２０の破損が抑制される。
【００３８】
したがって、図８に示した光検出器１によれば、金属容器１０の内部を真空にしたりガスを封入したりする場合にウィンドウ２０に反りが生じても、ウィンドウ２０が金属容器１０や金属蓋３０と接触することによって破損することを抑制できる。
【００３９】
なお、ウィンドウ２０と金属蓋３０を接合する工程において、金属蓋３０の開口部３１の開口端を超えて接着剤４０が延在していないことが目視などによって確認できる場合には、接着剤４０を追加塗布してもよい。
【００４０】
（第２の実施形態）
光検出器には、陽極線以外の検出用部品も使用される。例えば、照射されたＸ線のエネルギーを電気信号に変換する検出素子が使用される。検出素子の例としては、シリコン（Ｓｉ）基板を用いたＰ−Ｉ−Ｎ接合を有する半導体検出素子や、ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）素子などがある。
【００４１】
図１１に、検出素子１４を検出用部品に使用した光検出器１の例を示す。検出素子１４から出力された電気信号は、図示を省略する初段ＦＥＴ回路などによって検出対象のＸ線のエネルギーに比例した電圧に変換・増幅され、リード線１５を伝播して検出信号として出力される。
【００４２】
図１１に示した光検出器１では、熱雑音や暗電流を抑制して微弱な光を検出する場合などに、例えば−７０℃〜−２０℃程度の低温で検出素子１４を動作させることが好ましい。このため、金属容器１０の内部に配置されたサーモモジュール１６上に検出素子１４が搭載されている。サーモモジュール１６には、例えばペルチェ素子を複数実装したものが用いられる。
【００４３】
検出素子１４を低温で動作させる場合などには、金属容器１０の内部を真空に保ち、検出素子１４を真空環境下に置くことが有効である。これにより、外部からの熱の影響（熱伝導）が抑制され、検出素子１４の温度調整が容易である。
【００４４】
また、微弱エネルギーの放射線の減衰を防ぐために、光検出器１をＨｅ雰囲気中で使用することがある。このとき、金属容器１０内部に熱伝導率の大きいＨｅガスが侵入すると、少量のＨｅの影響で冷却能力が不足するおそれがある。
【００４５】
これに対し、図１１に示した光検出器１では、図１に示した光検出器１と同様に金属蓋３０を用いてウィンドウ２０が金属容器１０に接合されて、金属容器１０の内部が気密封止される。このため、金属容器１０の内部を真空に保持する場合に、金属容器１０とウィンドウ２０との接合部分を通って外部から金属容器１０の内部に気体が侵入することを抑制できる。したがって、図１１に示した光検出器１によれば、金属容器１０の内部の真空度が低下したり冷却能力が不足したりすることを防止できる。更に、金属蓋３０とＯリング２１０を接触させることによって、ウィンドウ２０の破損や剥離を生じることなく、Ｏリング２１０によって光検出器１とフィルター２００との接続箇所をシールできる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【符号の説明】
【００４６】
１…光検出器
１０…金属容器
１１…入射口
１２…陽極線
１４…検出素子
２０…ウィンドウ
３０…金属蓋
３１…開口部
４０…接着剤
２００…フィルター
２０１…スリット
２１０…Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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