(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一面がＸ線照射を受けるように配置されたＸ線フォトリフラクティブ結晶と、
このＸ線フォトリフラクティブ結晶の前記一面上に形成された金属膜と、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶側から該結晶と金属膜との界面に測定光を入射させる光源と、
前記界面で全反射した前記測定光の光量を検出する光検出器とを備えてなるＸ線センサー。
【請求項２】
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶がプリズム状に整形されており、
前記測定光がこのプリズム状のＸ線フォトリフラクティブ結晶の、前記一面とは別の面から該結晶に入射するように前記光源が配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサー。
【請求項３】
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶が、プリズムの一面上に層状にして取り付けられており、
前記測定光がこのプリズムの前記一面とは別の面から該結晶に入射するように前記光源が配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサー。
【請求項４】
前記光源として、前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶と金属膜との界面を２次元的に照射する測定光を発するものが用いられ、
前記光検出器として、２次元的に広がる受光面を有して、前記界面で全反射した前記測定光の光量を該一面の各部分毎に検出可能なイメージセンサーが用いられ、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶が、その前記一面に、画像情報を有するＸ線の照射を受けるように配設されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のＸ線センサー。
【請求項５】
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶として、ＭｇＯ、ＺｎＯまたはＳｃがドープされたＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 ；ＬｉＮｂＯ3 ；ＬｉＴａＯ3 ；ＢａＴｉＯ3 ；ＳＢＮ；ＢＳＯ；ＧａＡｓおよびＢＢＯのうちのいずれか１つの結晶が用いられていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のＸ線センサー。
【請求項６】
前記金属膜が、金、銀、銅およびアルミニウムのうちのいずれか１つの膜であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のＸ線センサー。
【請求項７】
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶を加熱または光照射することにより、フォトリフラクティブ効果による屈折率変化を消去する手段を備えていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のＸ線センサー。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項記載のＸ線センサーを用いるＸ線検出方法であって、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶と金属膜との界面に、該金属膜に表面プラズモン共鳴が生じる条件で測定光を入射させ、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶の一面にＸ線が照射されたときの、該結晶の屈折率変化による表面プラズモン発生条件の変化から引き起こされる、前記全反射した測定光の光量変化を測定することを特徴とするＸ線検出方法。
【請求項９】
前記測定光を前記界面に対して、ｐ偏光状態で、かつ前記表面プラズモン共鳴が生じる入射角で入射させることを特徴とする請求項８記載のＸ線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線センサーに関し、特に詳細には、金属膜における表面プラズモンの発生を利用して、Ｘ線を高感度で光の信号として検出するＸ線センサーに関するものである。
【０００２】
また本発明は、そのようなＸ線センサーを用いるＸ線検出方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｘ線を検出するＸ線センサーとして種々のタイプのものが知られており、Ｘ線照射によりフォトリフラクティブ効果を示す結晶（本明細書ではこれをＸ線フォトリフラクティブ結晶と称する）のプレートを用いるＸ線センサーも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶を利用する従来のＸ線センサーは、全て感度が著しく低く、微量のＸ線を精度良く検出するのは極めて困難となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、微量のＸ線を精度良く検出可能なＸ線センサーおよびＸ線検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＸ線センサーは、
その一面がＸ線照射を受けるように配置されたＸ線フォトリフラクティブ結晶と、
このＸ線フォトリフラクティブ結晶の前記一面上に形成された金属膜と、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶側から該結晶と金属膜との界面に測定光を入射させる光源と、
前記界面で全反射した測定光の光量を検出する光検出器とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
なおこのＸ線センサーの１つの形態において、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶はプリズム状に整形され、光源は、測定光がこのプリズム状のＸ線フォトリフラクティブ結晶の、前記一面とは別の面から該結晶に入射するように配置される。
【０００８】
またこのＸ線センサーの別の形態において、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶は、プリズムの一面上に層状にして取り付けられ、光源は、測定光がこのプリズムの前記一面とは別の面から該結晶に入射するように配置される。
【０００９】
一方、本発明によるＸ線センサーは、例えば試料を透過させる等により２次元画像情報を有するものとなっているＸ線を検出して、Ｘ線画像情報を読み取るように構成することも可能である。
【００１０】
その場合は、前記光源として、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶と金属膜との界面を２次元的に照射する測定光を発するものが用いられ、
光検出器として、２次元的に広がる受光面を有して、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶と金属膜との界面で全反射した測定光の光量を該一面の各部分毎に検出可能なイメージセンサーが用いられ、
Ｘ線フォトリフラクティブ結晶は、その前記一面に、画像情報を有するＸ線の照射を受けるように配設される。
【００１１】
なお本発明のＸ線センサーにおいて、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶としては、ＭｇＯ、ＺｎＯまたはＳｃがドープされたＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 ；ＬｉＮｂＯ3 ；ＬｉＴａＯ3 ；ＢａＴｉＯ3 ；ＳＢＮ；ＢＳＯ；ＧａＡｓおよびＢＢＯのうちのいずれか１つの結晶が用いられるのが望ましい。
【００１２】
他方、金属膜としては、金、銀、銅およびアルミニウムのうちのいずれか１つの膜が用いられるのが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明のＸ線センサーの好ましい形態においては、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶を加熱または光照射することにより、フォトリフラクティブ効果による屈折率変化を消去する手段が設けられる。
【００１４】
一方本発明によるＸ線検出方法は、上述の通りの本発明のＸ線センサーを用いるものであって、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶と金属膜との界面に、該金属膜に表面プラズモン共鳴が生じる条件で測定光を入射させ、
前記Ｘ線フォトリフラクティブ結晶の一面にＸ線が照射されたときの、該結晶の屈折率変化による表面プラズモン発生条件の変化から引き起こされる、前記全反射した測定光の光量変化を測定することを特徴とするものである。
【００１５】
なおこのＸ線検出方法において、前記界面に対して測定光を、ｐ偏光状態で、かつ表面プラズモン共鳴が生じる入射角で入射させるのが望ましい。
【００１６】
【発明の効果】
上記構成のＸ線センサーにおいて、金属膜の種類、膜厚を適切に選ぶと、光によってこの金属膜に生じる表面プラズモン共鳴を観測することができる。
【００１７】
すなわち、このＸ線センサーの金属膜にＸ線を照射すると、Ｘ線は金属膜を透過し、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶に吸収される。このとき該結晶内でフォトリフラクティブ効果が生じ、光に対する結晶の屈折率が変化する。この屈折率の変化量は、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶に吸収されたＸ線量に比例する。以上のようにして金属膜とＸ線フォトリフラクティブ結晶との間の相対的な屈折率の関係が変化すると、屈折率の変化量に応じて表面プラズモン共鳴の条件が変化する。
【００１８】
そこで例えば、測定光の、金属膜とＸ線フォトリフラクティブ結晶との界面への入射角を表面プラズモンの共鳴条件に合わせておくと、入射光のエネルギーは特異的に高く金属膜に吸収され、反射光の強度が弱くなる。この状態で、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶にＸ線が照射されるようにしておくと、表面プラズモン共鳴条件の変化が有った際に、反射光量が増大することになる。したがって、この反射光量を光検出器で検出することにより、Ｘ線強度を光検出信号に変換して観測することが可能になる。
【００１９】
前述の構成を有する本発明のＸ線検出方法によれば、以上のようにして、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶に照射されたＸ線の強度を、光検出器が出力する光検出信号の変化として測定することができる。
【００２０】
なお、本発明のＸ線センサーにおいて、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶を加熱または光照射することにより、フォトリフラクティブ効果による屈折率変化を消去する手段が設けられていれば、Ｘ線フォトリフラクティブ結晶を繰り返し使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態であるＸ線センサーの側面形状を示すものである。
【００２２】
図示されようにこのＸ線センサーは、一面10ａ側からＸ線11の照射を受けるように配置されたＸ線フォトリフラクティブ結晶であるＬＮ(ＬｉＮｂＯ3 )結晶10と、このＬＮ結晶10の一面10ａ上に形成されたＡｕ（金）膜12と、ＬＮ結晶10側から該ＬＮ結晶10とＡｕ膜12との界面Ｆに測定光13を入射させる光源14と、上記の界面Ｆで全反射した測定光13の光量を検出する光検出器15とを備えている。
【００２３】
本例においてＬＮ結晶10は、断面三角形のプリズム状に整形されている。そして光源14は、測定光13が上記一面10ａとは別の面10ｂから該結晶10に入射し、また上記界面Ｆにｐ偏光状態で入射するように配置されている。
【００２４】
一方、プリズム状のＬＮ結晶10は、フォトリフラクティブ効果による屈折率変化が光で観測できる方位（本例ではＺ軸）が、Ａｕ膜12と平行になるように配設されている。
【００２５】
ここで、Ａｕ膜12とＬＮ結晶10との界面Ｆに対する測定光13の入射角θは、Ａｕ膜12における表面プラズモンの共鳴条件に合うように設定されている。そのようにしておくと、測定光13のエネルギーは特異的に高くＡｕ膜12に吸収され、上記界面Ｆからの反射光の強度が弱くなる。
【００２６】
この状態でＡｕ膜12にＸ線11が照射されると、表面プラズモン共鳴条件が変化し、測定光13の反射光量が増大する。したがって、この反射光量を検出する光検出器15の光検出信号Ｓは、Ｘ線11の強度を示すものとなる。
【００２７】
以上のようにして本装置によれば、Ｘ線11の強度を電気信号に変換して観測することが可能になる。
【００２８】
なお、ＬＮ結晶10のフォトリフラクティブ効果による屈折率変化は、それを加熱または光照射することにより消去することができる。そのような消去手段を設けておけば、ＬＮ結晶10を繰り返し使用することができる。
【００２９】
次に図２を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線センサーについて説明する。なおこの図２において、図１中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての重複した説明は省略する（以下、同様）。
【００３０】
この第２実施形態のＸ線センサーにおいては、断面三角形のプリズム20が設けられ、このプリズム20の一面20ａ上に、ＬＮ結晶10が層状にして取り付けられている。なおプリズム20は、ＬＮ結晶10のフォトリフラクティブの軸の屈折率と同じ屈折率を有する高屈折率ガラスから形成されている。
【００３１】
一方光源14は、測定光13が上記一面20ａとは別の面20ｂから該プリズム20に入射し、またＡｕ膜12とＬＮ結晶10との界面Ｆにｐ偏光状態で入射するように配置されている。
【００３２】
以上の構成においても、第１実施形態におけるのと同様にして光検出器15から、Ａｕ膜12に照射されたＸ線11の強度を示す光検出信号Ｓが出力される。
【００３３】
次に図３を参照して、本発明の第３実施形態によるＸ線センサーについて説明する。この第３実施形態のＸ線センサーにおいては、ＬＮ結晶10とＡｕ膜12との界面Ｆを２次元的に照射する測定光13を発する光源30が用いられている。またＡｕ膜12は、試料32を透過したＸ線11の照射を受けるように配設されている。このＸ線11は、試料32を透過することにより、該試料32の透過Ｘ線画像情報を示すものとなっている。
【００３４】
一方光検出器としては、２次元的に広がる受光面を有して、上記界面Ｆで全反射した測定光13の光量を、該界面Ｆの各部分毎に検出可能なイメージセンサー31が用いられている。このイメージセンサー31が出力する光検出信号Ｓは、界面Ｆの各部分毎にＸ線11の強度を示すものとなるから、この光検出信号Ｓを例えばＣＲＴ表示装置33等に入力すれば、試料32の透過Ｘ線画像34を表示することができる。あるいは、この光検出信号Ｓを例えば光走査記録装置に入力する等により、試料32の透過Ｘ線画像34をハードコピーとして再生することも可能である。
【００３５】
次に図４を参照して、本発明の第４実施形態によるＸ線センサーについて説明する。この第４実施形態のＸ線センサーは、第３実施形態のものと比べると、試料32が載置される試料台40が設けられている点が異なる。
【００３６】
Ａｕ膜12上に直接試料32を置くと、Ａｕ膜12に傷や汚れが付いたり、表面プラズモン共鳴条件に影響が及んで光検出信号Ｓが変動する等の不具合が生じ得る。本実施形態では、試料台40の上に試料32が載置されるので、このような問題の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるＸ線センサーの側面図
【図２】本発明の第２の実施形態であるＸ線センサーの側面図
【図３】本発明の第３の実施形態であるＸ線センサーの側面図
【図４】本発明の第４の実施形態であるＸ線センサーの側面図
【符号の説明】
10    ＬＮ結晶
10ａ、10ｂ    ＬＮ結晶の面
11    Ｘ線
12    Ａｕ（金）膜
13    測定光
14    光源
15    光検出器
20    プリズム
20ａ、20ｂ    プリズムの面
30    光源
31    イメージセンサー
32    試料
33    ＣＲＴ表示装置
34    試料の透過Ｘ線画像
40    試料台
【図１】
0003877875.tif 000002
【図２】
0003877875.tif 000003
【図３】
0003877875.tif 000004
【図４】
0003877875.tif 000005