(57)【要約】      （修正有）【課題】耐圧性を確保しつつもＸ線透過率の向上を図ることが可能なＸ線透過窓部材を提供する。【解決手段】開口窓を有する支持枠１０と、前記開口窓１０ａを塞いで設けられたＸ線透過膜１１と、前記Ｘ線透過膜１１の主面Ｓ１上に設けられた有機材料からなる補強パターン１２とを備えたＸ線透過窓部材である。【選択図】図１
2018129139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口窓を有する支持枠と、
前記開口窓を塞いで設けられたＸ線透過膜と、
前記Ｘ線透過膜の主面上に設けられた有機材料からなる補強パターンとを備えた
Ｘ線透過窓部材。
【請求項２】
前記有機材料はポリイミドである
請求項１記載のＸ線透過窓部材。
【請求項３】
前記補強パターンは、網目構造である
請求項１または２に記載のＸ線透過窓部材。
【請求項４】
前記補強パターンは、ハニカム構造である
請求項１〜３の何れか１項に記載のＸ線透過窓部材。
【請求項５】
前記補強パターンは、前記Ｘ線透過膜の両側の主面上に設けられた
請求項１〜４の何れか１項に記載のＸ線透過窓部材。
【請求項６】
前記Ｘ線透過膜の一主面上に設けられた前記補強パターンと、前記Ｘ線透過膜の他主面上に設けられた前記補強パターンとが、平面視的にずらして設けられている
請求項５に記載のＸ線透過窓部材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のＸ線透過窓部材を備えた
Ｘ線検出器。
【請求項８】
基板の一主面上にＸ線透過膜を成膜する工程と、
前記基板をパターンエッチングすることにより開口窓を有する支持枠を形成し、前記Ｘ線透過膜によって前記開口窓を塞いだ状態とする工程と、
前記Ｘ線透過膜の主面上に、印刷法によって有機材料からなる補強パターンを形成する工程とを有する
Ｘ線透過窓部材の製造方法。
【請求項９】
前記補強パターンを形成する工程は、
前記支持枠を形成した後、前記支持枠の開口窓の内周に前記補強パターンを形成する
請求項８に記載のＸ線透過窓部材の製造方法。
【請求項１０】
前記補強パターンを形成する工程は、
インクジェット法によって前記補強パターンの形成を行う
請求項８または９に記載のＸ線透過窓部材の製造方法。
【請求項１１】
前記補強パターンを形成する工程の前に、シランカップリング剤を用いて前記Ｘ線透過膜の主面を前処理する工程を行い、
前記補強パターンを形成する工程では、前記Ｘ線透過膜の主面のうち前記前処理された主面上に前記補強パターンを形成する
請求項８〜１０の何れか１項に記載のＸ線透過窓部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過窓部材、Ｘ線検出器、およびＸ線透過窓部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を用いた分析装置には、Ｘ線検出素子を外気から隔離するため、あるいは試料室を減圧雰囲気から隔離するための隔壁部材として、Ｘ線を透過するＸ線透過窓部材が用いられている。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、真空容器内の試料室に設けられるＸ線透過窓の破損を防止するための構成として、Ｘ線透過窓を補強するサポートをＸ線透過窓上に突設する構成のＸ線透過窓部材が開示されている。サポートは、Ｘ線透過窓上に格子状に突設され、例えばＳｉ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ等で構成するとしている。
【０００４】
また下記特許文献２には、Ｘ線の透過率が高くかつ機械的強度も有するベリリウム箔を用いたＸ線透過窓に関し、ベリリウム箔にアルミニウムの接着層が真空蒸着された後に加熱処理され、加熱処理された接着層にポリイミド樹脂膜がコーティングされた構成が開示されている。このような構成により、ベリリウム箔とそれを保護する樹脂膜との密着性の向上が図られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３３３９９号公報
【特許文献２】特開平８−３１５７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上述したＸ線透過窓部材には、Ｘ線分析の精度の向上および分析速度の向上を図るために、さらなるＸ線透過率の向上が望まれている。
【０００７】
そこで本発明は、耐圧性を確保しつつもＸ線透過率の向上を図ることが可能なＸ線透過窓部材、このＸ線透過窓部材を用いたＸ線検出器、およびＸ線透過窓部材の製造方法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】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明は、開口窓を有する支持枠と、前記開口窓を塞いで設けられたＸ線透過膜と、前記Ｘ線透過膜の主面上に設けられた有機材料からなる補強パターンとを備えたＸ線透過窓部材である。また本発明は、このような構成のＸ線透過窓部材を備えたＸ線検出器、およびこのようなＸ線透過窓部材の製造方法でもある。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような構成の本発明によれば、耐圧性を確保しつつもＸ線透過率の向上を図ることが可能なＸ線透過窓部材、このＸ線透過窓部材を用いたＸ線検出器、およびＸ線透過窓部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のＸ線透過窓部材の平面図である。
【図２】第１実施形態のＸ線透過窓部材の断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例１を示す平面図である。
【図４】第１実施形態の変形例２を示す平面図である。
【図５】Ｘ線透過窓部材における透過窓部の開口幅と破壊時圧差との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態のＸ線透過窓部材の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】インクジェット法による補強パターンの形成を説明する図である。
【図８】第１実施形態のＸ線透過窓部材の効果を説明するためのグラフである。
【図９】第２実施形態のＸ線透過窓部材の断面図である。
【図１０】第２実施形態の変形例を示す平面図である。
【図１１】第２実施形態の変形例を示す断面図である。
【図１２】第３実施形態のＸ線検出器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本開示の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
１．第１実施形態（一主面側に補強パターンを設けたＸ線透過窓部材）
２．第２実施形態（両面に補強パターンを設けたＸ線透過窓部材）
３．第３実施形態（Ｘ透過窓部材を設けたＸ線検出器）
なお、各実施形態および変形例において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態のＸ線透過窓部材の平面図である。また図２は、第１実施形態のＸ線透過窓部材の断面図であり、図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【００１３】
これらの図に示すＸ線透過窓部材１は、例えばＸ線検出素子を外気から隔離するため、あるいはＸ線分析の分析対象となる試料を収容するための試料室を減圧雰囲気から隔離するための隔壁部材として用いられるものである。このＸ線透過窓部材１は、支持枠１０、Ｘ線透過膜１１、補強パターン１２、マスク膜１３、可視光遮蔽膜１４(図２のみに図示）、フランジ１５を備えている。以下、Ｘ線透過窓部材１を構成するこれらの各部材の構成を説明し、次にＸ線透過窓部材１の製造方法を説明する。
【００１４】
＜支持枠１０＞
支持枠１０は、中央に開口窓１０ａを有する枠体であって、次に説明するＸ線透過膜１１を支持する。この支持枠１０は、通常の使用に十分耐えられる耐大気圧強度を持つものであれば材質は問わないが、Ｘ線透過膜１１に対してエッチング選択比が高い材料を用いて構成されることが好ましい。一例として、次に説明するＸ線透過膜１１が窒化シリコン（ＳｉＮ）によって構成されるものである場合、支持枠１０はシリコン基板を用いて構成されている。
【００１５】
開口窓１０ａは、その開口形状が限定されることはないが、一例として平面形状が略正方形であることとする。また開口窓１０ａの側壁は、Ｘ線透過膜１１に向かって開口径が小さくなるテーパー形状となっている。以上のような開口窓１０ａは、必要とされるＸ線の透過量が得られる大きさを有し、平面形状が略正方形の対向辺間の開口幅が最も狭い箇所において、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ程度であることとする。
【００１６】
＜Ｘ線透過膜１１＞
Ｘ線透過膜１１は、Ｘ線を透過する材料で構成された膜であって、支持枠１０の開口窓１０ａを塞ぐ状態で支持枠１０の一主面上に設けられている。このようなＸ線透過膜１１としては、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、薄膜グラファイト、ダイヤモンド、セラミック、金属ベリリウム等の金属材料、および高分子材料等が用いられる。なかでも、放射線耐性、機械的強度、およびＸ線照射による化学的安定性の観点から、非晶質の窒化シリコンが好ましく用いられる。
【００１７】
Ｘ線透過膜１１の膜厚は、このＸ線透過膜１１を透過するＸ線のエネルギーによって、十分に大きなＸ線透過率が得られる範囲に設定される。例えば、このＸ線透過窓部材１が、Ｘ線検出器に設けられるものである場合、窒化シリコンからなるＸ線透過膜１１の膜厚は５０ｎｍ程度である。
【００１８】
＜補強パターン１２＞
補強パターン１２は、Ｘ線透過膜１１の両面に掛かる圧力差によってＸ線透過膜１１が破損することを防止するためのものであり、Ｘ線透過膜１１の主面上に設けられている。特に、この補強パターン１２は、有機材料によって構成されたものであって、Ｘ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に設けられている。ここでは一例として、Ｘ線透過膜１１の支持枠１０側に向かう一主面Ｓ１上に、補強パターン１２が設けられている構成を図示しているが、補強パターン１２は、Ｘ線透過膜１１の両側の主面のうち、陰圧となる側の一主面Ｓ１上に設けられることが好ましい。したがって、補強パターン１２は、Ｘ線透過膜１１の支持枠１０側とは逆の主面上に設けられていてもよい。
【００１９】
［補強パターン１２の材質］
以上のような補強パターン１２は、有機材料によって構成されたものであり、これによりＸ線の透過が損なわれることを防止している。補強パターン１２を構成する有機材料は、放射線耐性、機械的強度、およびＸ線照射による化学的安定性に優れた有機材料の中から、適宜に選択して用いられ、特に高分子有機材料が用いられる。このような有機材料として、ポリイミドが例示される。
【００２０】
［補強パターン１２のレイアウト構造］
補強パターン１２のレイアウト構造は、Ｘ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に格子状の網目構造であることが好ましい。このような補強パターン１２は、例えば平面形状が略正方形の開口窓１０ａの側壁に沿って、複数行（ここでは５行）／複数列（ここでは５列）に配列されており、各補強パターン１２の間隔は均等であることとする。またこれら複数列／複数行の補強パターン１２は、それぞれの両端部が、支持枠１０の開口窓１０ａの側壁に達し、テーパー形状の側壁に重ねて配置される。また複数行の補強パターン１２と複数列の補強パターン１２とが重なる位置では、これらの補強パターン１２が積層された状態となっていてよい。
【００２１】
これにより、開口窓１０ａの内周においては、補強パターン１２によってＸ線透過膜１１が複数の透過窓部１１ａに区画された状態となっている。ここでは、区画された各透過窓部１１ａは、平面視的な形状がほぼ均等な略正方形となっている。
【００２２】
図３は、第１実施形態の変形例１を示す平面図である。図３に示すように、Ｘ線透過窓部材１ａにおける補強パターン１２のレイアウト構造は、透過窓部１１ａが矩形となるように、複数行／複数列に補強パターン１２を配置した構成であってもよい。矩形の透過窓部１１ａであれば、図１に示したように略正方形の透過窓部１１ａと比較して、透過窓部１１ａの面積に対する周縁長が大きくなり、各透過窓部１１ａの耐圧性の向上が図られる。
【００２３】
図４は、第１実施形態の変形例２を示す平面図である。図４に示すように、Ｘ線透過窓部材１ｂにおける補強パターン１２のレイアウト構造は、ハニカム構造であってもよい。この場合、補強パターン１２によって区画された各透過窓部１１ａは、正六角形の平面形状を有し、補強パターン１２自体の強度を得ることができる。また、各透過窓部１１ａの周縁の角部がより鈍角になって角部に応力が掛かり難くなり、この結果として各透過窓部１１ａの耐圧性の向上が図られる。
【００２４】
以上のような変形例１および変形例２の他にも、補強パターン１２のレイアウト構造は、網目構造以外の同心円状であったり、放射状であってもよく、またこれらを組み合わせた網目構成であってもよく、他の構造であってもよい。
【００２５】
［補強パターン１２の開口幅］
補強パターン１２の開口幅、すなわち補強パターン１２によって区画された各透過窓部１１ａの開口幅は、例えば補強パターン１２のレイアウトが図１および図３に示した格子状の網目構造の場合、水平開口幅［Ｄｈ］および垂直開口幅［Ｄｖ］である。また図４に示したハニカム構造の場合、対角間の距離、対向辺間の距離、またはこれらの平均の距離である。このような開口幅は、補強パターン１２によって区画された各透過窓部１１ａに要求される耐圧性によって決まる。
【００２６】
例えば、このＸ線透過窓部材１が、Ｘ線検出器に設けられるものである場合、Ｘ線透過窓部材１には、１気圧かそれ以上の気圧が掛かる。このため、各透過窓部１１ａには、２．５ａｔｍ以上の耐圧性が要求されることになる。したがって、透過窓部１１ａの開口幅は、例えば透過窓部１１ａの開口幅を変化させた場合の耐圧性のシミュレーションや予備試験を実施し、その結果に基づいて必要とされる耐圧性が得られる値に設定されることとする。
【００２７】
図５は、Ｘ線透過窓部材１における透過窓部１１ａの開口幅と破壊時圧差との関係を示すグラフである。このグラフは、図１に示した平面形状が略正方形の透過窓部１１ａについて、補強パターン１２が設けられていない側からＸ線透過膜１１を加圧し、透過窓部１１ａが破壊された時点においてのＸ線透過膜１１の両側の圧差を破壊時圧差として実測した結果を示している。加圧速度は、約０．２ａｔｍ／秒とした。グラフの横軸は透過窓部１１ａの水平開口幅［Ｄｈ］（＝垂直開口幅［Ｄｖ］）の平均値であり、グラフの縦軸は破壊時圧差である。
【００２８】
このグラフから、透過窓部１１ａの水平開口幅［Ｄｈ］（＝垂直開口幅［Ｄｖ］）が６００μｍ以下の範囲で、破壊時圧差２．５ａｔｍ以上の耐圧性が得られることが分かる。そして、各透過窓部１１ａに対して、２．５ａｔｍ〜４．０ａｔｍの耐圧性を求める場合であれば、各透過窓部１１ａの水平開口幅［Ｄｈ］（＝垂直開口幅［Ｄｖ］）は、２２０μｍ以上、６００μｍ以下に設定すればよいことが分かる。
【００２９】
［補強パターン１２のパターン幅］
補強パターン１２のパターン幅は、例えば補強パターン１２のレイアウトが図１および図３に示した格子状の網目構造の場合、水平パターン幅［Ｗｈ］および垂直パターン幅［Ｗｖ］である。また図４に示したハニカム構造の場合、単一のパターン幅［Ｗ］であってよい。このようなパターン幅は、Ｘ線透過膜１１の各透過窓部１１ａが所望の耐圧性を維持できる開口幅となり得る範囲で、かつ必要とされる透過窓部１１ａの開口率を満たす範囲で設定される。ここで透過窓部１１ａの開口率とは、開口窓１０ａの開口面積に対する透過窓部１１ａの開口面積の合計であり、例えば７０％以上に設定される。そして、このような透過窓部１１ａの開口幅および開口率を満たすように設定される補強パターン１２のパターン幅は、おおむね１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲となる。
【００３０】
［補強パターン１２の高さ］
補強パターン１２の高さ［Ｈ］は、補強パターン１２の材質およびパターン幅によって決まる値であり、補強パターン１２に必要とされる耐圧性が得られる値であればよい。ここで、補強パターン１２に必要とされる耐圧性は、各透過窓部１１ａに必要とされる耐圧性と同程度であり、例えば２．５ａｔｍ以上である。
【００３１】
このような補強パターン１２のパターン高さ［Ｈ］さは、おおむね１０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲で設定される。一例として、ポリイミドからなるパターン幅が４０μｍの補強パターン１２であれば、高さは５０μｍ程度に設定されることになる。
【００３２】
＜マスク膜１３＞
マスク膜１３は、支持枠１０に開口窓１０ａを形成する際のエッチングにおいて、エッチングマスクとなる膜である。このようなマスク膜１３は、Ｘ線透過膜１１と同様の材質であってよく、支持枠１０がシリコン基板を用いて構成されたものである場合、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いて構成される。
【００３３】
＜可視光遮蔽膜１４＞
可視光遮蔽膜１４は、可視光領域の光によるノイズの混入を防ぐための膜である。このような可視光遮蔽膜１４は、Ｘ線を透過する材料のうち、可視光領域の光を遮蔽する性質を有する材料を用いて構成され、例えばアルミニウムのような金属材料によって構成される。金属材料によって構成される可視光遮蔽膜１４は、スバッタ法などの成膜方法によって、支持枠１０の開口窓１０ａを塞ぐ状態で透過窓部１１ａ上に成膜される。なお、この可視光遮蔽膜１４は、必要に応じて設けられればよく、また図示したように補強パターン１２を覆って設けられてもよく、その逆側の面に設けられてもよい。
【００３４】
＜フランジ１５＞
フランジ１５は、このＸ線透過窓部材１をＸ線検出器のような装置本体に取り付けるための部材であり、支持枠１０を保持刷る状態で設けられており、必要に応じてここでの図示を省略したネジ留め穴等を備えている。このようなフランジ１５は、通常の使用に十分耐えられる耐大気圧強度を持つものであれば材質が問われることはなく、シリコン、セラミック、金属、プラスチック、樹脂等によって構成される。
【００３５】
＜Ｘ線透過窓部材１の製造方法＞
図６は、上述した第１実施形態のＸ線透過窓部材の製造方法を示す断面工程図である。以下、この図にしたがってＸ線透過窓部材１の製造方法を説明する。
【００３６】
先ず、図６（ａ）に示すように、基板１００の一方の面にＸ線透過膜１１を成膜し、他方の面にマスク膜１３を成膜する。例えば、基板１００としてシリコン基板を用い、その一方の主面上に、ＣＶＤ法によって所定膜厚の窒化シリコンからなるＸ線透過膜１１を成膜する。また基板１００の他方の主面上に、ＣＶＤ法によってエッチングマスクとして必要な所定膜厚の窒化シリコンからなるマスク膜１３を成膜する。
【００３７】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク膜１３の上部に、リソグラフィー法によってレジストパターン１０１を形成する。この際、レジストパターン１０１は、基板１００の周縁を覆い、中央部に矩形の開口を有する平面形状に形成する。その後、このレジストパターン１０１をマスクにしてマスク膜１３をエッチングすることにより、レジストパターン１０１の形状をマスク膜１３に転写する。
【００３８】
その後、Ｘ線透過膜１１において、支持枠１０と逆側の主面上に、必要に応じて保護膜１０２を成膜する。この保護膜１０２は、例えばアルカリエッチング液に対する耐性を持ったコート剤またはレジストからなるものであり、スピンコート法によって形成する。
【００３９】
次いで、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン１０１およびマスク膜１３をマスクにして、基板１００をエッチングし、エッチング底面にＸ線透過膜１１を露出させる。エッチングは、等方性であればウェットエッチングであってもドライエッチングであってもよい。これにより、基板１００の中央部に、側壁テーパー形状で矩形の平面形状を有する開口窓１０ａを設けた支持枠１０を形成する。そして、支持枠１０の開口窓１０ａをＸ線透過膜１１によって塞いだ状態とし、また開口窓１０ａの内周におけるＸ線透過膜１１を１枚の自立膜とする。なお、基板１００のエッチングにおいては、初期の段階においてマスクとなるレジストパターン１０１がエッチング除去され、その後は、マスク膜１３をマスクとして基板１００のエッチングが進行する。
【００４０】
次いで、支持枠１０の開口窓１０ａの内部に露出しているＸ線透過膜１１の一主面Ｓ１に対し、Ｘ線透過膜１１と次に形成する補強パターンとの間の密着性を向上させるための前処理を施す。この前処理は、例えばシランカップリング剤をＸ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に塗布して乾燥させる処理である。この前処理によりＸ線透過膜１１の一主面Ｓ１を密着性改善層１０’とする。
【００４１】
次に、図６（ｄ）に示すように、支持枠１０の開口窓１０ａの内周に露出しているＸ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に、印刷法によって有機材料からなる補強パターン１２をボトムアップ方式で積層して形成する。このような印刷法による補強パターン１２の形成には、インクジェット法が好ましく適用される。
【００４２】
図７は、インクジェット法による補強パターンの形成を説明する図である。この図に示すように、インクジェット法による補強パターンの形成においては、インクジェットノズル１０３から、Ｘ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に未硬化の有機材料１０４を連続的に吐出させる。この際、インクジェットノズル１０３は、吐出径［ｒ］が１μｍ以下のものを用いることにより、上述したようにパターン幅がおおむね１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲の補強パターンの形成が実現される。そして、ポリイミドからなる補強パターン１２を形成する場合であれば、ポリイミドの前駆体を有機溶媒に溶解させたポリイミドワニスをインクとして、インクジェットノズル１０３から吐出させる。
【００４３】
またこの際、Ｘ線透過膜１１の一主面Ｓ１に対して、インクジェットノズル１０３の先端を相対的に移動させ、表面が密着性改善層１０’で覆われたＸ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に、未硬化の有機材料の材料層１０４ａを形成する。インクジェットノズル１０３の相対的な移動は、形成する補強パターンのレイアウトに沿って実施する。そしてインクジェットノズル１０３の相対的な移動を制御することにより、材料層１０４ａを複数層に積層させ、補強パターンに必要な高さとする。例えば、高さ４０μｍの補強パターンを形成する場合であれば、これよりも高い８０μｍ程度の高さで材料層１０４ａを複数層に積層させる。各材料層１０４ａは、支持枠１０における開口窓１０ａの側壁に達するまで連続的に形成することが好ましい。これにより、補強パターン１２が交差する位置では、補強パターン１２の高さ［Ｈ］が部分的に大きくなるが、補強パターン１２の強度を確保することができる。
【００４４】
以上のようにしてインクジェット法によって、補強パターン１２のレイアウトに沿って必要な高さに未硬化の有機材料の材料層１０４ａを積層させた後、材料層１０４ａの硬化処理を実施する。ここでは、例えば有機材料としてポリイミドを用いる場合であれば、硬化処理として、プリベークを９０℃で１時間実施し、その後ポストべークを４００℃で１時間実施する。これにより、図６（ｄ）に示したように、有機材料によって構成され、所定のパターン幅および高さ［Ｈ］を有する補強パターン１２が、所定のレイアウト構造で形成される。
【００４５】
その後、図６（ｅ）に示すように、エッチングによって保護膜１０２を剥離する。次いで、必要に応じて、例えばアルミニウムからなる可視光遮蔽膜１４を、スパッタ法によって補強パターン１２を覆う状態で成膜する。
【００４６】
以上により、図１および図２を用いて説明したＸ線透過窓部材１を作製する。また図３および図４を用いて説明したＸ線透過窓部材１ａ，１ｂの製造方法も、以上と同様に実施される。
【００４７】
＜第１実施形態の効果＞
以上説明した第１実施形態のＸ線透過窓部材１（変形例１，２のＸ線透過窓部材１ａ，１ｂも含む）は、Ｘ線透過膜１１の一主面Ｓ１上に、有機材料によって構成した補強パターン１２を設けた構成である。このような構成のＸ線透過窓部材１は、Ｘ線が有機材料からなる補強パターン１２をも透過する構成となり、耐圧性を維持しつつもＸ線の透過率の向上を図ることが可能となる。しかも、これまでのシリコン製の補強グリッドと比較して、補強パターン１２の構成材料がＸ線によって励起されてノイズ波長成分が放出されることも防止できる。
【００４８】
また印刷法によってボトムアップ方式で補強パターン１２を形成することにより、例えば自己組織化によって形成するＬＢ膜と比較して、有機材料からなる微細な補強パターン１２を、高精度でかつ容易に形成することが可能である。しかも下地となるＸ線透過膜１１に対して過大な応力を掛けることなく補強パターン１２の形成が可能であるため、自立膜となっているＸ線透過膜１１を破損することなく、補強パターン１２を形成することが可能である。
【００４９】
図８は、第１実施形態のＸ線透過窓部材の効果を説明するためのグラフである。このグラフは、（１）〜（３）の各Ｘ線透過窓部材についての、入射Ｘ線エネルギーに対するＸ線透過率の関係をシミュレーションした結果を示す図である。横軸は、入射Ｘ線エネルギーであり、縦軸はＸ線透過率である。
【００５０】
（１）〜（３）のＸ線透過窓部材は、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜をＸ線透過膜とし、補強パターンの開口率を７６％としたものであり、各透過窓部および補強パターンの耐圧性として、破壊時圧差２．５ａｔｍ以上が確保されたものである。
【００５１】
このうち（１）は、上述した第１実施形態のＸ線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ４０μｍのポリイミドである。（２）は、比較例１のＸ線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ１５μｍのシリコンである。（３）は、比較例２のＸ線透過窓部材の結果であり、補強パターンは高さ２００μｍのシリコンである。
【００５２】
図８に示す結果から、（１）の第１実施形態の有機材料からなる補強パターンを設けたＸ線透過窓部材は、（２）および（３）のものと比較して、３ｋｅＶ〜１０ｋｅＶの高エネルギー領域のＸ線の透過率が上昇する効果が確認された。
【００５３】
≪第２実施形態≫
図９は、第２実施形態のＸ線透過窓部材の断面図である。この図に示す第２実施形態のＸ線透過窓部材２が、第１実施形態のＸ線透過窓部材１と異なるところは、Ｘ線透過膜１１の両面に、有機材料によって構成された補強パターン１２，１２’が設けられているところにある。他の構成は、補強パターン１２，１２’の構成材料を含み、第１実施形態のＸ線透過窓部材１と同様である。したがって、以下においては主に補強パターン１２，１２’のレイアウト構造を説明する。
【００５４】
＜補強パターン１２＞
補強パターン１２は、第１実施形態の補強パターンと同様のものであって、Ｘ線透過膜１１の支持枠１０側に向かう一主面Ｓ１上に設けられている。この補強パターン１２のレイアウト構造は、図１に示した第１実施形態、図３に示した変形例１、および図４に示した変形例２の何れかと同様であってよい。この補強パターン１２が、必要に応じて可視光遮蔽膜１４によって覆われていてもよいことは、第１実施形態と同様である。
【００５５】
＜補強パターン１２’＞
補強パターン１２’は、Ｘ線透過膜１１における他主面Ｓ２上に設けられている。この補強パターン１２’のレイアウト構造は、補強パターン１２と同様であってよく、Ｘ線透過膜１１を介して補強パターン１２に重ねて配置されている。なお、必要に応じて可視光遮蔽膜１４を設ける場合、この可視光遮蔽膜１４は、補強パターン１２’を覆う状態で設けられていてもよく、補強パターン１２，１２’の両方を覆ってもうけられてもよい。
【００５６】
図１０は、第２実施形態の変形例を示す平面図である。また図１１は、第２実施形態の変形例を示す断面図であり、図１０のＡ−Ａ断面に相当する図面である。これらの図１０および図１１に示す変形例のように、Ｘ線透過窓部材２ａは、Ｘ線透過膜１１の両面の補強パターン１２，１２’を、互いに平面視的にずらして設けてもよい。この場合、補強パターン１２，１２’のレイアウト構造は、図１０に示すように、同様のレイアウト構造をそのまま平面視的にずらした構成とすることで、補強パターン１２，１２’の配置状態が均一となるため好ましいが、これに限定されることはない。例えば、補強パターン１２’のレイアウト構造は、一主面Ｓ１側に設けた複数行／複数列の補強パターン１２を、１本おきに間引いた構成であったり、また図１のレイアウト構造の補強パターン１２に対して、他のレイアウト構造であって例えば図４のレイアウト構造の補強パターン１２’を組み合わせてもよい。
【００５７】
＜Ｘ線透過窓部材２の製造方法＞
このような構成のＸ線透過窓部材２の製造方法は、図６を用いて説明した第１実施形態の製造手順のうちの何れかの手順の前後に、図６（ｄ）を用いて説明した前処理と、図６（e）を用いて説明したインクジェット法による補強パターン１２’の形成を実施すればよい。
【００５８】
＜第２実施形態の効果＞
以上説明した第２実施形態（変形例も含む）によれば、Ｘ線透過膜１１の両面に有機材料によって構成した補強パターン１２，１２’を設けたことにより第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、各補強パターン１２，１２’の高さ［Ｈ］，［Ｈ’］を低くすることができるため、補強パターン１２，１２’のパターン倒れが発生し難く、パターン形成も容易である。
【００５９】
≪第３実施形態≫
図１２は、第３実施形態のＸ線検出器の構成図である。この図に示すＸ線検出器３は、例えば電子顕微鏡や電子線を用いた分析器に搭載されたエネルギー分散型の検出器であり、第１実施形態およびその変形例１、変形例２、さらには第２実施形態およびその変形例のＸ線透過窓部材の何れかを備えたところが特徴的である。ここでは一例として、Ｘ線検出器３が、第１実施形態のＸ線透過窓部材１を備えていることとして説明を行う。
【００６０】
このＸ線検出器３は、Ｘ線の取り込み方向から順に、マグネットコリメータ３１、Ｘ線透過窓部材１を備えた筐体３２、筐体３２内に収容されたＸ線検出素子３３および伝熱部３４、検出器ボディ３５、信号伝達部３６、および信号増幅処理部３７を備えている。
【００６１】
Ｘ線透過窓部材１を備えた筐体３２は、内部が気密状態に保たれる筒状のチャンバーとして構成され、マグネットコリメータ３１に設けられた絞り孔３１ａと同軸に設けられている。このような筐体３２において、マグネットコリメータ３１側の底面に、絞り孔３１ａに臨む状態でＸ線透過窓部材１が配置され、このＸ線透過窓部材１によって筒状の筐体３２の一方の底面が封止されている。Ｘ線透過窓部材１は、透過窓の耐圧性を確保する観点から、陰圧となる筐体３２の内側に向かって補強パターンが配置されるように、筐体３２の底面に設けられることが好ましい。なお、図９〜図１１に示したＸ線透過窓部材２であれば、Ｘ線透過膜１１の両面に補強パターン１２，１２’が設けられているためこの限りではない。
【００６２】
Ｘ線検出素子３３は、筐体３２の内部において、Ｘ線透過窓部材１に対向して配置され、冷却素子によって冷却される構成となっている。伝熱部３４は、Ｘ線検出素子３３に設けられた冷却素子から筒状の筐体３２に沿って検出器ボディ３５にまで引き出して配置されている。また検出器ボディ３５の後段には、信号伝達部３６と、信号伝達部３６から伝達された信号を処理する信号増幅処理部３７が配置されている。
【００６３】
以上のような構成のＸ線検出器３は、冷却されたＸ線検出素子３３の結露を防止して感度を保つため、筐体３２の内部環境を外部環境と隔絶して一定の真空環境に維持できる構成となっている。これに対して、筐体３２の外部は、分析対象となる試料の分析装置内への出し入れなどにより、気圧変化が発生する。このため、筐体３２の底面を構成しているＸ線透過窓部材１には、外部環境の気圧変化により、筐体３２の外部環境側が陽圧、筐体３２の内部環境側が陰圧となる圧力が印加される。
【００６４】
＜第３実施形態の効果＞
以上のような第３実施形態のＸ線検出器３は、Ｘ線検出素子３３が設けられた筐体３２の底面を第１実施形態のＸ線透過窓部材１によって塞いだ構成である。このＸ線透過窓部材１は、第１実施形態の効果で説明したように、耐圧性を確保しつつもＸ線の透過率の向上が図られたものである。したがって、このようなＸ線透過窓部材１を用いたＸ線検出器３は、Ｘ線透過率の向上による感度の向上が図られ、定性分析および定量分析における分析精度の向上、さらには分析速度の高速化を図ることが可能となる。
【００６５】
またＸ線検出器３は、第１実施形態のＸ線透過窓部材１に換えて、図３および図４に示した第１実施形態の変形例１、変形例２、さらには図９〜図１０に示した第２実施形態およびその変形例の何れかのＸ線透過窓部材を用いた場合であっても、同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
なお、以上の第３実施形態においては、Ｘ線透過窓部材を備えた装置の一例として、Ｘ線検出素子３３が収容される筐体３２をＸ線透過窓部材で封止した構成のＸ線検出器３を説明した。しかしながら、以上で説明したＸ線透過窓部材は、このような適用に限定されることはなく、圧力差が生じる部分に配置されるＸ線透過窓部材として広く適用可能である。その一例としては、Ｘ線分析装置における真空容器内の試料室に設けられるＸ線透過窓部材として、上述した各実施形態及び変形例のＸ線透過窓部材を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，１ａ，１ｂ，２，２ａ…Ｘ線透過窓部材
３…Ｘ線検出器
１０…支持枠
１０ａ…開口窓
１１…Ｘ線透過膜
１２，１２’…補強パターン
１００…基板
【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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【図１２】
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