(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射光発生装置のモニター口に取着するシンチレータ素子保持モジュールであって、当該シンチレータ素子保持モジュールはシンチレータ素子と、シンチレータ素子を保持しかつ気密的に接合する保持体とを有し、前記保持体は貫通孔を有し、少なくとも一部が導電材料からなり、前記モニター口を被覆するよう放射光発生装置に取着されるとともに、前記シンチレータ素子は前記貫通孔を被覆するように保持体と導電接合されていることを特徴とするシンチレータ素子保持モジュール。
【請求項２】
前記保持体の貫通孔周囲には、シンチレータ素子の保持部を有し、当該保持部は外周側の第１段部と内周側の第２段部を有するとともに、これら段部間には段部間より低い低部が形成されており、前記シンチレータ素子は保持部と接合材により導電接合されていることを特徴とする請求項１記載のシンチレータ素子保持モジュール。
【請求項３】
前記接合材は導電性接合部材を含む複数の接合部材からなり、第１段部とシンチレータ素子とは前記導電性接合部材で接合されていることを特徴とする請求項２記載のシンチレータ素子保持モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載のシンチレータ素子保持モジュールが複数のスタッドボルトにより放射光発生装置のモニター口周囲に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする放射光発生装置。
【請求項５】
前記モニター口に取着されるシンチレータ素子保持モジュールの前記放射光発生装置の反対側に、前記シンチレータ素子の蛍光を検出する光電変換装置を設けたことを特徴とする請求項４記載の放射光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射光発生装置に取着され放射光を測定するシンチレータを構成するシンチレータ素子保持モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータはシンチレータ素子（シンチレーション検出素子）に放射線等が衝突したとき、短時間発光（蛍光）する光を検出する検出器であり、シンチレータ素子として例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）の単結晶が用いられている。このシンチレータ素子は放射線が入射すると励起状態が形成される。そして、励起エネルギを放出して基底状態に脱励起する際に、脱励起時に発生する短寿命の微弱な発光（蛍光）を高感度の光センサ等の光電変換素子で検知し、これにより入射された放射線等を検出している。
【０００３】
例えばＺｎＯを用いたシンチレータ素子は電離放射線を含む紫外線より短い波長の光線に蛍光するが、このような素子は上記光線を用いた放射光発生装置を備えた様々な測定装置等に用いられている。例えばＥＵＶレーザを用いた装置は装置内部が超高真空に保たれ、シンチレータ素子もこの装置内部に配置される。シンチレータ素子にＥＵＶレーザを照射することにより蛍光が生じ、シンチレータとして機能し、これによりＥＵＶレーザの放射タイミングを測定している。またＸ線撮像装置のように固体撮像素子の前面にシンチレータ素子を配置して、シンチレーション検出素子の蛍光に基づく画像を得る場合もある。このような各種装置に用いるシンチレーション検出素子は装置内部の例えば高真空または超高真空雰囲気に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構成においてはシンチレータ素子が装置内部に組み込まれているため素子のメンテナンスが困難で、またシンチレータ素子の不具合が生じたときの交換が難しいという問題があった。また装置の境界壁にシンチレータ素子を取着する場合も高い気密性と耐圧性が必要であった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、放射光発生装置に対してシンチレータ素子の着脱が容易で、メンテナンス性が向上し、かつ耐圧性に優れたシンチレータ素子保持モジュールおよび当該シンチレータ素子保持モジュールを用いた放射光発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシンチレータ素子保持モジュールは、上記目的を達成するために用いられたもので、放射光発生装置のモニター口に取着するシンチレータ素子保持モジュールであって、当該シンチレータ素子保持モジュールはシンチレータ素子と、シンチレータ素子を保持しかつ気密的に接合する保持体とを有し、前記保持体は貫通孔を有し、少なくとも一部が導電材料からなり、前記モニター口を被覆するよう放射光発生装置に取着されるとともに、前記シンチレータ素子は前記貫通孔を被覆するように保持体と導電接合されていることを特徴としている。本発明による放射光は電離放射線を含むマイクロ波より短い波長の光線等を指している。
【０００８】
モニター口は放射光発生装置の内外の境界壁に設けられ、当該モニター口にシンチレータ素子保持モジュールが取り付けられる。このような構成によりシンチレータ素子を装置の内外の境界壁に配置することができ、シンチレータ素子のメンテナンス性や交換を容易にすることができる。
【０００９】
またシンチレータ素子保持モジュールは、シンチレータ素子と当該シンチレータ素子を保持しかつ気密的に接合する保持体とを有した構成により、装置内外の雰囲気を遮断することができる。この保持体は例えば平板状の金属板や断面が凹形状でかつ凹形状上部の開口部分のフランジ（鍔部）を有する構成であってもよい。
【００１０】
また前記保持体は貫通孔を有し、少なくとも一部が導電材料からなり、前記モニター口を被覆するよう放射光発生装置に取着されるとともに、前記シンチレータ素子は前記貫通孔を被覆するように導電接合されている構成により、貫通孔に配置したシンチレータ素子により放射光を装置外部に導出することができるとともに、放射線等の照射に基づく電荷を、保持体を介して接地することにより除去できる。従って、電荷の影響を受けず放射光について安定した検出および測定を行うことができる。
【００１１】
また上記構成において、前記保持体の貫通孔周囲には、シンチレータ素子の保持部を有し、当該保持部は外周側の第１段部と内周側の第２段部を有するとともに、これら段部間には段部間より低い低部が形成されており、前記シンチレータ素子は保持部と接合材により導電接合されている構成であってもよい。
【００１２】
上記構成により、外周側の第１段部と内周側の第２段部を有するとともに、これら段部間には段部間より低い低部が形成されているので、接合材が第１段部と底部間の境界で保持されやすくなり、仮に接合材の余分が生じた場合でも底部に溜まり、第２段部には及ばない。よって、シンチレータ素子に照射された放射光に基づく蛍光が確実に光電変換装置により補足され、放射光に関する検出能を低下させない。
【００１３】
さらに上記構成において、前記接合材は導電性接合部材を含む複数の接合部材からなり、第１段部とシンチレータ素子とは前記導電性接合部材で接合されていることを特徴とする請求項２記載のシンチレータ素子保持モジュールであってもよい。
【００１４】
上記構成により、第１段部にてシンチレータ素子と導電接合材で接合することにより、確実にかつ効率的に両者を導電接合することができ、放射線等の照射に基づく電荷を効率的に接地し、除去できる。
【００１５】
本発明は、シンチレータ素子保持モジュールを用いた放射光発生装置についても提案している。すなわち、上記各シンチレータ素子保持モジュールに複数のボルト貫通孔を設け、スタッドボルトによりこれら各ボルト貫通孔を介して放射光発生装置のモニター口周囲に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする放射光発生装置であってもよい。
【００１６】
シンチレータ素子保持モジュールを構成する保持体の外縁にあるフランジ部に、周状に複数のネジ穴式のボルト貫通孔が設けられ、また放射光発生装置のモニター口の周囲に前記ボルト貫通孔に対応した間隔でネジ穴が形成されている。前記ボルト貫通孔と前記ネジ穴とをネジ式のスタッドボルトで螺合することにより、シンチレータ素子保持モジュールが着脱自在にモニター口に取り付けられる。なお。図示していないが保持体とモニター口の間には例えば銅からなるガスケットが介在している。当該ガスケットはボルト貫通孔と貫通孔間に配置され、貫通孔に対応した孔の形成された中空円状のシートからなる。
【００１７】
上記構成によれば、シンチレータ素子保持モジュールが前記モニター口に着脱自在に取り付けられているので、シンチレータ素子保持モジュールの交換が極めて容易になり、メンテナンス性が向上する。また構成の異なった複数のモジュールを用意し、必要に応じて交換することにより、汎用性の高い放射光発生装置を得ることができる。
【００１８】
さらに、前記モニター口に取着されるシンチレータ素子保持モジュールの前記放射光発生装置の反対側に、前記シンチレータ素子の蛍光を検出する光電変換装置を設けた放射光発生装置であってもよい。光電変換装置はシンチレータ素子の受光面に連続または密着して取着してもよいし、蛍光面の蛍光を光導波路により光電変換装置まで導波する構成であってもよい。
【００１９】
上記構成により、放射光のシンチレータ素子への入射に基づく蛍光を光電変換装置が直ちに検出することができ、効率的なシンチレータを得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、放射光発生装置に対してシンチレータ検出素子の着脱が容易で、メンテナンス性の向上し、かつ耐圧性に優れたシンチレータ素子保持モジュールおよび当該シンチレータ素子保持モジュールを用いた放射光発生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す放射光発生装置の部分断面図
【図２】図１のモニター口部分拡大図
【図３】本発明による第１の実施形態におけるシンチレータ素子保持モジュールの平面図
【図４】本発明によるシンチレータ素子保持モジュールの他の実施形態を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は放射光発生装置としてＥＵＶ（極端紫外光）レーザ発生装置の一部を表示する断面図であり、図２は図１において、モニター口部分の部分拡大図であり、シンチレータ素子保持モジュールの保持構成を示している。また図３はシンチレータ素子保持モジュールの平面図である。
【００２３】
図１において、放射光発生装置として例示したＥＵＶレーザ発生装置にシンチレータ素子保持モジュール２が取着された構成を開示している。ＥＵＶレーザ発生装置は真空容器であるチャンバ１０を有し、図示していないチャンバ１０内に放電電極を有する放電部と、ＥＵＶ集光部が設けられている。またチャンバ内を真空雰囲気にする真空ポンプが設けられている。前記放電電極はパルス電力供給部に接続され、放電電極間でプラズマ界が形成され、放電時に流れる大電流により高温かつ加熱励起されたプラズマ界からＥＵＶレーザである放射光Ｂが放射される
構成である。
【００２４】
チャンバ１０の一部にはモニター口１１が設けられ、当該モニター口は放射光発生装置の内外の境界壁であって、前記放射光Ｂが照射される位置に配置されている。モニター口１１には装置の外方からシンチレータ素子保持モジュール２がスタッドボルトにより気密的に密着接合されている。
【００２５】
図３に示すように、シンチレータ素子保持モジュール２は保持体２１とシンチレータ素子２２とを有している。保持体２１は金属板からなり、その材料としてＳＵＳ３０４等のステンレス材を用いているが、金属材料はステンレス材に限定されるものではない。保持体は中央部分に貫通孔２０とその周囲に保持部２１０を有し、さらにその外周にフランジ部２ａを有している。貫通孔２０は放射光発生装置からのＥＵＶレーザが入射し、装置外に導出するように配置された平面視円形の貫通孔である。保持部２１０は段部と底部からなる多段構成であり、貫通孔２０の外側に第２段部２１ｃが矩形周状に形成されている。第２段部２１ｃの外周には第２段部２１ｃよりも低い位置（凹んだ位置）に底部２１ｂが矩形周状に形成されている。さらに底部２１ｂの外周には底部２１ｂよりも高い位置に底部２１ａが矩形周状に形成されている。本実施の形態においては第１段部２１ａと第２段部２１ｃとは同じ高さに設定されているが、第１段部が第２段部より高く設定されてもよい。
【００２６】
また保持体の外周近傍のフランジ部２ａには表裏に貫通する複数のボルト貫通孔２３ａが周状に形成されている。本実施の形態においてはボルト貫通孔は６つ形成されている。当該ボルト穴はネジ溝が形成されており、ネジ溝を有するスタッドボルト２３と螺合される構成である。本実施の形態においては、保持体２１は真空部品であるＩＣＦ７０固定フランジを用いており、当該保持体にシンチレータ素子を保持する保持部を設けた構成である。なお、用途によってＩＣＦ７０より開口径の大きい固定フランジ、例えばＩＣＦ１１４固定フランジ等を用いてもよい。またこの場合ボルト貫通孔は８つ形成してもよい。
【００２７】
シンチレータ素子２２は酸化亜鉛（ＺｎＯ）単結晶からなる平板であり、本実施の形態においては、ＩｎとＬｉとを含有する酸化亜鉛単結晶からなっている。酸化亜鉛単結晶は、水熱合成法により結晶成長させたものであり、得られた酸化亜鉛単結晶を切断して、種結晶６の＋Ｃ面である（０００１）面又は−Ｃ面である（０００−１）面上に成長した部分を取り出し、この部分の酸化亜鉛単結晶をシンチレータ素子として用いている。なお、酸化亜鉛に添加する添加物はＩｎとＬｉ以外の物質を用いてもよい。
【００２８】
シンチレータ素子２２は保持体２１の保持部にペースト状の接合材により導電接合される。本実施の形態においては図２に示すように、保持部２１０は保持体の表面から凹んだ構成であり、当該保持部２１０にシンチレータ素子２２を嵌め合う様に配置される。保持部２１０とシンチレータ素子２２との接合は２種類の接合材により接合されている。すなわちシンチレータ素子は保持部の第１段部２１ａに第１接合材により接合され、第１接合材の上方であって、保持部との間隙に第２接合材を充填し、気密シールしている構成である。
【００２９】
本実施の形態においては、第１接合材として銀粒子をベースとした導電性の接着剤で非常に高い耐熱性を有するパイロダクト５９７Ａ（商品名）を用いている。また第２接合材としてアウトガスが少なく耐熱性を有するエポキシ系接着剤であるアレコムボンド５２６Ｎ（商品名）を用いている。
【００３０】
なお、シンチレータ素子２２に放射される放射光Ｂに基づく電荷がシンチレータ素子表面２１にチャージされることがあるが、第１接合材は導電性接合材であり金属板からなる保持体に導電接合されるので、当該電荷は第１接合材を介して接地することにより除去できる。従って、電荷の影響を受けずに放射光について安定した検出および測定を行うことができる。
【００３１】
上記接合材を用いた保持体とシンチレータ素子との接合手順について以下に説明する。シンチレータ素子は酸化亜鉛単結晶の平板である。段部および底部、貫通孔を有する保持板は金属板からなり、第１段部に第１接合材を塗布し、シンチレータ素子を凹部となる保持部に嵌め合う状態で搭載する。この状態で常温放置後１００℃前後の温度で接合材を硬化させる。このとき荷重をかけて接合してもよい。その後、保持部とシンチレータ素子の境界部分に第２接合材を注入するように塗布し、１００℃を超える温度で接合材を硬化させる。なお、上記各接合材は上記に例示した接合材を用いている。
【００３２】
上記シンチレータ素子保持モジュールを放射光発生装置のモニター口にスタッドボルトで螺合し、気密的に接合を行う。なお、図示していないが保持体とモニター口の間には例えば銅からなるガスケットが介在している。当該ガスケットはボルト貫通孔２３ａと貫通孔２０間に配置され、貫通孔２０に対応した孔の形成された中空円状のシートからなる。
【００３３】
図１に示すように、シンチレータ素子の背面（モニター口の反対側）にシンチレータ素子の蛍光を検出する光電変換装置を設けられている。このような構成により、放射光のシンチレータ素子への入射に基づく蛍光を光電変換装置が直ちに検出することができ、効率的なシンチレータを得ることができる。光電変換装置は例えば光電子倍増管が用いられ、シンチレータ素子が発した蛍光を光電子倍増管で増幅して検出する構成である。光電変換装置はシンチレータ素子の蛍光面に連続して取着してもよいし、蛍光面の蛍光を光ファイバ等の光導波路により光電変換装置まで導波する構成であってもよい。そして図示していないが、当該光電変換装置のデータを信号処理装置で処理し、例えば放射光のタイミングデータや画像データ等の所望の情報を得る。
【００３４】
なお、シンチレータ素子保持モジュールを放射光発生装置に取着した際にはベーキング処理（加熱処理）を行う。これはシンチレータ素子保持モジュールに付着した吸着物質を除去するためである。具体的には上述のシンチレータ素子保持モジュールを放射光発生装置のモニター口にスタッドボルトにより気密的に取着し、ターボ分子ポンプ等により真空排気を行いながら、シンチレータ素子保持モジュールを加熱することによりベーキング処理を行う。
【００３５】
実施例として、外形サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍのＺｎＯ（酸化亜鉛）の平板からなるシンチレータ素子を上記実施の形態で示した保持体の保持部に接合したシンチレータ素子保持モジュールを作製し、これを放射光発生装置のモニター口にスタッドボルトにより気密的に取着した。このシンチレータ素子保持モジュールを約１６０℃で数時間加熱し、かつ放射光発生装置の内部を真空排気したところ、真空到達度が１．０×１０^-5Ｐａ以上となってもシンチレータ素子保持モジュールとして実用上問題ないことを確認でき、高温、高真空環境においても、シンチレータ素子と保持体間の接合部から気密漏れはないことが確認された。なお、上記シンチレータ素子の外形サイズ、処理温度、時間等は一例であり、要求仕様によりこれを変更することができる。
【００３６】
次にシンチレータ素子保持モジュールの他の構成例を以下に示す。図４に示すように、シンチレータ素子保持モジュールが全体として凹形構成であってもよい。シンチレータ素子保持モジュール４は貫通孔４０と保持部４１０とフランジ部４ａを有し、保持部４１０の底部にシンチレータ素子２２が気密接合された構成である。保持部は第１段部４１ａ，低部４１ｂ、第２段部４１ｃを有し、第１の実施形態と同様導電性の第１接合材Ｓ１と第２接合材により気密的かつ導電性を有して接合してもよい。上記構成においては、装置内部にシンチレータ素子を突出して配置することができるので、シンチレータ素子を用いた測定が容易になり、かつ測定に係る自由度を向上させることができるという効果がある。
【００３７】
なお、上記実施の形態において、接合材の例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば第１接合材にナノ金属微粒子含有するペースト状接合材を用いてもよいし、金属ろう材を用いてもよい。またモニター口へのシンチレータ素子保持モジュールの気密接合はスタッドボルトで螺合する以外にシンチレータ素子保持モジュールを接合材で張り付けクランプ部材で張り付けクランプ部材で固定した構成であってもよい。
【００３８】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
シンチレータ素子保持モジュールおよび放射光発生装置の生産に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  放射光発生装置
１１  モニター口
２  シンチレータ素子保持モジュール
２０  貫通孔
２１  保持体
２１０  保持部
２１ａ  第１段部
２１ｂ  低部
２１ｃ  第２段部
２２  シンチレータ素子
２３  スタッドボルト
３  光電変換装置
【図１】
0005807589.tif 000002
【図２】
0005807589.tif 000003
【図３】
0005807589.tif 000004
【図４】
0005807589.tif 000005