(57)【要約】【課題】従来の光センサを内蔵するビームストップは、それを支える糸状の高分子や金属、あるいは膜状の高分子フィルムからなる支持体に配線が埋め込まれており、光センサで変換された電気的なシグナルがこの配線を介して導き出される。この場合、ビームストップの支持体およびその配線によって回折光の吸収が生じる。したがって、光センサを持つ光吸収体の近傍から外側で周囲360°に渡って吸収斑なく２次元検出できず、回折像の領域が制限される。【解決手段】光センサを内蔵するビームストップで光を検出しかつ光の強度を減衰し、その近傍から外側で周囲360°に渡って吸収斑なく光源より下流に光を透過し、光センサを内蔵するビームストップで変換した電気的シグナルをその外部に伝達する装置およびシステムを提供することにある。本発明は、金属線による配線およびそれが埋め込まれた支持棒の代わりに、高いＸ線および光透過性を有しかつ導電層を有するフィルムを用いることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波センサを内蔵しかつ電磁波の強度を減衰するビームストップを電磁波の透過性のある導電層を有するフィルムで支持し、電磁波センサで変換した電気的シグナルをフィルムの導電層を介して、その外部に伝達する、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ。
【請求項２】
前記電磁波センサが、Si PINフォトダイオード、 Siフォトダイオード、 InGaAs PINフォトダイオード、 InGaAs フォトダイオード、GaPフォトダイオード、 GaAsPフォトダイオード、又は Geフォトダイオードからなる、請求項１記載のビームストップ。
【請求項３】
波長1700nm以下かつ波長1000nm以上で感度のある光センサを内蔵しかつ光の強度を減衰するビームストップを光の透過性のある導電層を有するフィルムで支持し、光センサで変換した電気的シグナルをフィルムの導電層を介して、その外部に伝達する、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ。
【請求項４】
前記光センサが、InGaAs PINフォトダイオード又は InGaAs フォトダイオードからなる、請求項３記載のビームストップ。
【請求項５】
波長1000nm以下かつ波長300nm以上で感度のある光センサを内蔵しかつ光の強度を減衰するビームストップを光の透過性のある導電層を有するフィルムで支持し、光センサで変換した電気的シグナルをフィルムの導電層を介して、その外部に伝達する、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ。
【請求項６】
前記光センサが、Si PINフォトダイオード, Siフォトダイオード, GaAsPフォトダイオード,又はGaPフォトダイオードからなる、請求項５記載のビームストップ。
【請求項７】
波長0.2nm以下で感度のある光センサを内蔵しかつ光の強度を減衰するビームストップを光の透過性のある導電層を有するフィルムで支持し、光センサで変換した電気的シグナルをフィルムの導電層を介して、その外部に伝達する、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ。
【請求項８】
光センサが、InGaAs PINフォトダイオード又はSi PINフォトダイオードからなる請求項７記載のビームストップ。
【請求項９】
波長0.16nm以下かつ0.05nm以上で感度のある光センサを内蔵しかつ光の強度を減衰するビームストップを光の透過性のある導電層を有するフィルムで支持し、光センサで変換した電気的シグナルをフィルムの導電層を介して、その外部に伝達する、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ。
【請求項１０】
前記光センサの材質が、InGaAs PINフォトダイオード、又はSi PINフォトダイオード~なる、請求項９記載のビームストップ。
【請求項１１】
前記フィルムが、導電性素材、絶縁素材、導電性素材の３層で構成される、請求項１、請求項３，請求項５，請求項７又は請求項９記載のビームストップ。
【請求項１２】
前記絶縁性素材が、ポリエステル, ポリエチレンテレフタラート(PET), ポリエチレン, ポリスチレン, ポリプロピレン, ポリオキシメチレン, ポリカーボネート, ABS樹脂, ポリアクリロニトリル, メタクリル酸エステル(PMMA), ポリアミド, ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),  ポリイミド, ポリ塩化ビニル, ポリ塩化ビニリデン, ポリテトラフルオロエチレン, ガラス, マイカ,又は 窒化ホウ素からなり、前記導電性素材が、ポリピロール, ポリアセチレン, ポリアセン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン, アルミ(Al), カーボン(C), 又はベリリウム(Be)からなる、請求項１１記載のビームストップ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のビームストップを備えた光又はＸ線回折測定機器。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のビームストップを備えた光又はＸ線吸収率又は透過率測定機器。
【請求項１５】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のビームストップを備えた光又はＸ線反射率測定機器。
【請求項１６】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のビームストップを備えた光又はＸ線反射率、吸収率及び透過率の同時測定機器。
【請求項１７】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のビームストップを備えた光又はＸ線回折及び反射率の同時測定機器。
【請求項１８】
光回折散乱測定装置において、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップが発生する電気的なシグナルを基に、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップの最適な位置を見出す方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置を備えた計測機器において、光の入射を制御するシャッターあるいは強度調節器の開閉に連動し、請求項１ないし１２に記載の装置で計測した値を参照し、光の入射を制御するシャッターあるいは強度調節器を閉じるあるいは光源の運転を停止するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線および光回折散乱測定装置で使用される導電層を有するフィルムで支持された電磁波センサ又は光センサを内蔵するビームストップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビームストップは、Ｘ線および光回折散乱測定装置で使用される場合には、主に糸状の高分子や金属、あるいは膜状の高分子フィルムで支持される。これは、Ｘ線および光の強度を減衰させ、微弱な回折光を測定するために用いられるが、ビームストップによりＸ線及び光の強度が減衰されるので、 試料を透過した入射ビームの強度を検出することはできない。
【０００３】
又、従来の光センサを内蔵するビームストップは、それを支える糸状の高分子や金属、あるいは膜状の高分子フィルムからなる支持体に配線が埋め込まれており、光センサで変換された電気的なシグナルがこの配線を介して導き出される（非特許文献１及び２）。
【非特許文献１】J. Synchrotron Rad. 10 (2003) 287-288, J. Appl. Cryst. 40 (2007) 791-795
【非特許文献２】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｒｙｓｔ．４０（２００７）７９１−７９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記背景技術の場合、ビームストップの支持体およびその配線によって回折光の吸収が生じる。したがって、光センサを持つ光吸収体の近傍から外側で周囲360°に渡って回折光の吸収斑がなく２次元検出できず、回折像の領域が制限される問題がある。そこで、本発明は、この問題点を解決するために発明されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的とするところは、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップを提供し、更に光センサを内蔵するビームストップで光を検出し、かつ光の強度を減衰するが、ビームストップを透過しない入射ビーム光は、光透過性のある導電層を有するフィルム支持体を透過し２次元検出器で検出されるので、ビームストップ近傍から外側で周囲360°に渡って吸収斑なく光源より下流に光を透過し、光センサを内蔵するビームストップで変換した電気的シグナルをその外部に伝達する、方法、装置およびシステムを提供することにある。本発明は、金属線による配線およびそれが埋め込まれた支持棒の代わりに、高いＸ線および光透過性を有しかつ導電層を有するフィルムを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
従来の支持体に配線が埋め込まれた光センサを内蔵するビームストップに比べ、本発明には次の利点がある。例えば、異方性試料の場合、試料からの回折像が配向するので、従来の支持体による吸収角度を考慮し配置しなければならなかったが、本発明は支持体による吸収斑を考慮しなくてもいいので、そのアライメント（ビームストップの設置又は配置）に要する時間を削減可能となった。
【０００７】
又、等方性試料の場合、ビームストップ近傍から外側で周囲360°に渡り吸収斑なく回折像を２次元検出することが可能なので、回折像の解析において円周方向360°で円周積分できるので、限られた領域の解析と比べＳＮ比が高くなる。したがって、同等なＳＮ比のデータを得るとき、本発明は従来に比べ測定時間は短い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、試料、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップ、２次元検出器のように配置し、光センサで変換した電気的シグナルをフィルムを介して、その外部に伝達する装置を構成し、入射ビーム光を試料に当てた。試料を透過した入射ビーム光は、光吸収体兼光センサである本発明のビームストップで、その強度を検出し、吸収される。試料で散乱され、且つビームストップを透過しない入射ビーム光は、光透過性のある導電層を有するフィルムを透過し２次元検出器で検出される。
【０００９】
試料にコラーゲンを用いたときの２次元検出器で検出された像を図２に示す。この図に示された像には、その中央部において、入射ビームがビームトップの光センサの存在により透過しない部分が示されている。
【００１０】
また、入射光の強度を変えたとき、本発明の導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップが発生した電流値を図３に示す。この図によれば、入射光の強度が増加するにつれて光センサーの発生した電流が増加していることが示されている。
【００１１】
本発明の導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップについての拡大図を図４に示す。光センサのアノードとカソードを、絶縁フィルムを挟んだ２層の導電層Ａと導電層Ｂを有するフィルムのそれぞれに導体接続した。即ち、光センサを内蔵するビームストップは、絶縁フィルムの両面に導電層Ａ及びＢが設けられたフィルム支持体で支持されており、このフィルム支持体と光センサとの間に導電体Ｃが介在し、その光センサの上下に導電体Ｄが設けられている。導電層Ａは、光センサのアノードと接続し、導電接続ａを介してフィルム支持体裏側の導電層Ａと接続している。導電体Ｄは、光センサのカソードと導電接続ｂを介して接続し、導電接続ｃ介してフィルム支持体表面側の電導層Ｂと接続している。又、光センサに入射する光量を調節するために光量調節体を光センサの開口側に設けている。
【００１２】
入射したＸ線および光は、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップで電気的なシグナルに変換され、Ｘ線および光透過性を持つフィルムの導電層を介してその電気的シグナルを外部に伝播できるようになる。この電気的なシグナルは、入射したＸ線および光の強度に比例する。したがって、試料を透過したＸ線および光の強度を測定できるので、試料に入射するＸ線および光の強度のモニタリングと組み合わせて、試料を透過したＸ線および光の吸収率測定あるいは透過率測定を可能にする。
【００１３】
Ｘ線を透過する導電層を有するフィルムが光センサを内蔵するビームストップを支持するので、このビームストップ近傍から外側で周囲360°に渡り吸収斑なく回折像を２次元検出することが可能となる。
【００１４】
光センサを内蔵するビームストップによって、入射Ｘ線および光の強度を吸収減衰する。したがって、強い強度の入射Ｘ線および光が２次元検出器に直接入ることによって、２次元検出器をいためることがない。また、入射強度は回折強度に比べ大強度なので入射強度を減衰することによって、弱い回折強度を２次元検出器のダイナミックレンジ一杯に調節して測定可能とする。
【００１５】
したがって、光及びＸ線の吸収率（透過率)測定と回折測定を別々に行なっていたものを、１度の測定で吸収率および透過率測定と回折測定を同時に測定可能となり、測定時間を短縮できる。また、Ｘ線および光ダメージのある試料ならば、使用する試料量の削減に繋がる。
【００１６】
Ｘ線および光回折散乱測定装置の設置（アライメント）において、導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップが入射Ｘ線および光によって電気的なシグナルを発生するので、そのシグナルをモニタリングすることで、入射Ｘ線および光とビームストップの配置を最適化できる。したがって、アライメントに要する時問を短縮できる。
【００１７】
回折像を検出する２次元検出器は大強度な入射Ｘ線および光に弱いので、２次元検出器を守るインターロックのシステム構築が本発明により可能となる。Ｘ線および光露光を制御するシャッターと入射Ｘ線および光の強度を同期計測することで、入射Ｘ線および光の位置のずれ、ビームストップの落下など２次元検出器に直接光が露光されることを早期発見できるようになり、そのダメージを最小限にするシステムを構築できる。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
図５に示されるように、本発明の電磁波センサ又は光センサを内蔵したビームストップを、電流増幅器又はpicoammeter、電圧―周波数変換器、及びカウンターと直列に結合し、Ｘ線ビーム又は光ビームをビームストップに入射してその強度を減衰し、センサで電気的シグナルに変換し、そのシグナルをビームストップの導電層を介してビームストップに結合された機器に導入することにより、Ｘ線及び光の回折率、吸収率、透過率、及び反射率を個別に又は同時に検出する。
（実施例２)
図６に示されるように、ビームストップと入射光が直線上に配置されているとき、ビームストップはその電気的シグナルとして電流を発生する。そこで、ビームストップを入射光の方向に対し直交する２軸方向に手動あるいは遠隔で操作できるようにし、その操作によって最大電流値を見出すことができる。又は本発明のビームストップの検出面と入射光の位置が外れると電流値が減少するので、その電流値とその位置を基に最適なビームストップの位置を見出すことができる。
(実施例３)
ビームストップと入射光が直線上に配置されるとき、ビームストップはその電気的シグナルとして電流を発生する。そこで、入射光を制御するシャッターを試料の前に配置し、シャッターの開口度を調節することより、図７に示されるように、入射光を、試料を透過してビームストップに設けられたセンサの位置のみに入射させることができる。
【００１９】
(実施例４)
本発明のビームストップと入射光が直線上に配置されるとき、ビームストップはその電気的シグナルとして電流を発生するので、図８に示されるように、入射光を制御するシャッターを試料の前に配置し、その開口度に連動してビームストップが適当な電流値を発生すれば、正常に測定が行なわれている条件を示している。これに対し、電流値がゼロ、あるいは極端に小さいときには前述の条件から外れていることを示している。
【００２０】
そこで、２次元検出器の保護の観点から光源からの光が検出器に直接入射されないようにシャッターの開口度を強制的に調節し、試料を透過した入射光をビームストップのセンサ位置近傍に制限することができる。又は、シャッターを強制的に閉じ、若しくはシャッターの開放を禁止する措置等を取るシステムとすることができる。
【産業上の利用分野】
【００２１】
本発明のビームストップは、Ｘ線および光回折散乱測定装置に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】Ｘ線センサを内蔵するビームストップを使用して実施する本発明の模式図である。
【図２】本発明のビームトップを使用した場合の２次元検出器で検出された像を示す図である。
【図３】本発明の導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップで検出された電流値を示す図である。
【図４】本発明の導電層を有するフィルムで支持された光センサを内蔵するビームストップの断面を示す図である。
【図５】本発明のビームストップを使用した測定機器の構成を示す図である。
【図６】本発明のビームストップの検出面と入射光の位置を調整し、得られた電流値とその位置を基に最適なビームストップの位置を見出すことを示す図である。
【図７】試料の前に配置されたシャッターの開口度を調節することより、入射光を試料を透過してビームストップに設けられたセンサの位置のみに入射させることを示す図である。
【図８】試料の前に配置したシャッターの開口度によりビームストップが適当な電流値を発生すれば、正常に測定が行なわれており、又、電流値がゼロ、あるいは極端に小さいときには正常な測定が行われていないことを示す図である。
【図３】
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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１】
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【図２】
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【図４】
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