Ｘ射线测量设备制造技术

本发明专利技术提供了一种Ｘ射线测量设备，其包括：Ｘ射线源，被配置为发射Ｘ射线，以用Ｘ射线辐照样品；准直器，被配置为使从Ｘ射线源发射的Ｘ射线束形成为切片的扇形光束Ｘ射线；通量挡板，被配置为阻挡扇形光束Ｘ射线的通量的一部分，以在调整通量的能量强度分布的同时抑制光束硬化，所述通量挡板被放置在准直器和样品之间；以及Ｘ射线检测器，被配置为检测透过样品的Ｘ射线的剂量。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种X射线测量设备，其使用从X射线源发射出的X射线来照射样 品，并且通过X射线检测器来检测透过样品的X射线的透射剂量。本公开提供一种X射线 测量设备，其中改进了用于调整来自X射线源的通量(辐射通量)的空间强度分布的挡板 (shield)，以在减小射束硬化发生的同时抑制中心部分的通量强度。射束硬化在专利文献 1中被专门地公开。
技术介绍
图6是示出了用于测量样品(诸如纸、膜、薄膜板等)的基本重量的设备的结构示 例的透视图。来自X射线源1的锥形光束X射线Bl通过具有缝隙21的准直器2，以形成切 片的扇形光束X射线B2。使用扇形光束X射线B2来照射在箭头F的方向上行进的样品3。通过置于样品之下以面对X射线源1的X射线检测器4的线感测器来测量透过样 品3的X射线的透射剂量。事先测量其基本重量已知的样品，并且绘制如图7所示的标准 曲线L。基于透射剂量与基本重量之间的关系来执行对样品的基本重量测量。可以通过类 似方法来执行对样品的涂层量测量或膜厚度测量。可以使用闪烁器和半导体受光装置(CXD、C-M0S等)的组合作为X射线检测器4。 闪烁器和半导体受光装置的组合以这样的方式来测量辐射剂量，即，当接收到电子束或光 子能量(电磁波)时使闪烁器发出荧光，并且通过对可见光敏感的半导体受光装置来将荧 光强度转换为电荷。可替换地，可以将直接转换类型的辐射检测装置等用作X射线检测器 4。在直接转换类型的辐射检测装置中，电子束或光子能量(电磁波)被半导体受光装置直 接接收，并且被转换为与辐射强度相对应的电荷量。X射线检测器4所检测到的透射剂量的输出通常为约10到12位(10 到4096灰 度)。该输出根据X射线源1与X射线检测器4之间的距离或者X射线源辐射角(如图6 中所示的2Θ)的值而改变。图8示出了 X射线检测器4的输出的特性的示例。具有线性形状的X射线检测器4的中心部分靠近X射线源1。X射线检测器4的 外围对透射剂量的敏感性根据关于辐射角θ的所谓的余弦四次方定律而减弱。因此，确定 诸如X射线源1的输出、照射时间(累计时间)等之类的测量条件，以不提供中心部分的最 大输出的饱和。剂量高的中心部分的测量准确性不同于剂量低的外围(最外部分)的测量准确 性。约1/2的减小不太成问题。但是，如果X射线源1与X射线检测器4之间的距离短或 者如果X射线源1的辐射角的强度具有过度的指向性，则在外围(最外部分)可以获得中 心部分输出的仅一小部分。因此，在外围(最外部分)不能获得期望的测量准确性。因此，如图9所示，在X射线源1与样品3之间的任意位置处插入中心部分阶梯式 变厚而形成的通量挡板5，以仅在通量高的中心部分限制透射剂量。通量挡板5的材料通常为金属薄片或铝、铜、铁、不锈钢等的薄板、诸如PET或者聚 丙烯酸酯(acrylic)板之类的树脂材料、具有沉积有金属的树脂基材的复合材料等。尽管图9中所示通量挡板5被形成为三阶，但是其不必总为三阶。通量挡板5可 以通过诸如制模或切割之类的处理来形成，以使其厚度可以连续变化。可替换地，通量挡板 5不必须具有整合的形状，而可以具有这样的形状，其中在中心部分层压较大量的薄片。以 这种方式，在可以获得空间上连续衰减的同时，还可以容易地调整屏蔽效应。图10示出了以这种方式限制中心部分剂量的情况下X射线检测器4的输出特性。 当插入三阶通量挡板5时，输出特性中总共出现了四阶差异，但是，与中心部分的减小相 比，外围的减小可以被抑制。当通量挡板5的阶数增大时或者当使通量挡板5的阶彼此连续时，则可以使输出 特性的每阶差异变得更小。剂量确实减小了。但是，只要中心部分的剂量和外围的剂量可 以均勻，则当延长照射时间或者增大X射线源1的输出时，就可以确保令人满意的外围准确 性。另外，可以更大地限制中心部分的剂量，这是因为中心部分的通量强度的稍微降 低会导致透射后的均勻剂量。 JP-T-2003-517577图11示出了当由具有相关技术结构的通量挡板5限制中心部分的剂量时刚好在 X射线到达样品3之前的X射线强度分布。使用与X射线管电压相对应的连续谱来辐射光 子能量。但是，由于大气吸收和辐射窗材料(铍、云母等的薄膜)在低能带(图11中的区 域D)的吸收不高于几keV，因此有助于测量的光子能量在样品的最外部分具有能量分布A。即使当从同一 X射线源辐射的通量被通量挡板限制在仅中心部分处时，短波和高 能X射线的衰减也如图11中参考标号B所示的低。样品中心处的能量分布如图11中的参 考标号C所示。如图所示，短波光束硬化在中心部分比在外围(最外部分)发生地更强烈。这种现象的发生是因为随着屏蔽效应的加强，由参考标号B所示的低能X射线的 衰减增大而高能X射线没有被衰减。因此，发生了所谓的光束硬化现象，其中峰值能量被移 至样品的中心部分的高能侧。当使用高能X射线来测量薄膜样品时，不能获得令人满意的样品的衰减特性。因 此，不能获得具有高测量准确性的测量结果。另外，测量透射特性的光子能通量在中心部分 和外围之间是不同的。因此，测量结果与如图7所示事先获得的标准曲线(衰减特性与基 本重量之间的关系)不一致。即，当测量具有与事先测量的样品相同的厚度(基本重量) 的样品时，外围输出的减小将导致好像样品较厚的错误测量。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种X射线测量设备，其中在抑制光束硬化发生的 同时改进了通量的空间强度分布，并且能量分布和通量剂量在中心部分和外围之间是均勻 的，以使得可以减小由测量位置引起的测量错误。根据示例性实施例的一种X射线测量设备，包括X射线源，被配置为发射X射线，以用X射线辐照样品；准直器，被配置为使从X射线源发射的X射线束形成为切片的扇形光束X射线；通量挡板，被配置为阻挡扇形光束X射线的通量的一部分，以在调整通量的能量 强度分布的同时抑制光束硬化，所述通量挡板被放置在准直器和样品之间；以及X射线检测器，被配置为检测透过样品的X射线的剂量。根据以下的详细描述、附图和权利要求，本专利技术的其他特征和优点将变得明显。附图说明图1是示出了根据本专利技术的实施例的X射线测量设备的剖视图；图2是示出了在本专利技术的实施例中使用的通量挡板的结构示例的平面视图；图3是示出了在本专利技术的实施例中使用的通量挡板的另一个结构示例的平面视 图；图4是示出了在本专利技术的实施例中使用的通量挡板的再一个结构示例的平面视 图；图5是示出了在本专利技术的实施例中使用的通量挡板的再一个结构示例的透视图；图6是示出了用于测量样品的基本重量的设备的结构示例的透视图；图7是示出了基本重量与透射剂量之间的关系的视图；图8是示出了样品宽度方向与透射剂量之间的关系的视图；图9是示出了具有通量挡板的样品的基本重量测量设备的结构示例的透视图；图10是示出了当使用通量挡板时样品宽度方向与透射剂量之间的关系的视图； 以及图11是示出了用于通过通量挡板说明光束硬化的光子能量与X射线强度之间的 关系的视图。具体实施例方式以下将参考附图来详细描述示例性实施例。图1是示出了根据本专利技术的实施例的 X射线测量设备的剖视图。与参考图6描述的相关技术结构中的元件相同的元件分别由相 同的数字标出，并且其描述将被省略。该实施例的特征在于这样一个结构，其中在X射线源1与样品3之间插入通量挡 板100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ射线测量设备，其包括：Ｘ射线源，被配置为发射Ｘ射线，以用Ｘ射线辐照样品；准直器，被配置为使从Ｘ射线源发射的Ｘ射线束形成为切片的扇形光束Ｘ射线；通量挡板，被配置为阻挡扇形光束Ｘ射线的通量的一部分，以在调整通量的能量强度分布的同时抑制光束硬化，所述通量挡板被放置在准直器和样品之间；以及Ｘ射线检测器，被配置为检测透过样品的Ｘ射线的剂量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：市泽康史，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]