特開 2023-176594 放射線検出装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176594

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】放射線検出装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/24 20060101AFI20231206BHJP

   G01N 23/22 20180101ALI20231206BHJP

   G01T 1/17 20060101ALI20231206BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

G01T1/24

G01N23/22

G01T1/17 H

G01T1/36 C

G01T1/17 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088953

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】松永 大輔

【テーマコード（参考）】

2G001

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001AA03

2G001BA04

2G001BA05

2G001CA01

2G001DA01

2G001DA02

2G001FA08

2G188BB02

2G188BB15

2G188CC28

2G188CC31

2G188DD09

2G188DD11

2G188DD13

2G188DD14

2G188DD19

2G188DD35

2G188EE08

2G188EE12

2G188FF02

2G188FF05

(57)【要約】

【課題】適切にシステムピークを低減させることのできる放射線検出装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】放射線検出装置は、半導体部を有する放射線検出素子と、情報処理部とを備える。情報処理部は、半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、計算したスペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して半導体部へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、計算したシステムピークを、半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引く。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体部を有する放射線検出素子と、情報処理部とを備える放射線検出装置において、
前記情報処理部は、
前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、
計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、
計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引く
ことを特徴とする放射線検出装置。

【請求項2】

前記放射線検出素子は、放射線が入射する入射面から前記半導体部までの間に存在する表面層を更に有し、
前記情報処理部は、
前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記表面層の成分に応じた前記表面層での放射線の吸収特性と、前記表面層の厚みとに基づいて、前記表面層に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記表面層へ入射した放射線のスペクトルを計算し、
計算した前記スペクトルと、前記表面層の成分に応じた前記表面層での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記表面層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記表面層から発生した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算し、
前記表面層から発生した前記特性Ｘ線のスペクトルに基づいて、前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、前記システムピークを計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。

【請求項3】

前記表面層は、複数の層から構成されており、
前記情報処理部は、
前記複数の層の順番と、各層の成分に応じた各層での放射線の吸収特性と、各層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、各層へ入射した放射線のスペクトルを計算し、
各層へ入射した放射線のスペクトルと、各層の成分に応じた各層での特性Ｘ線の発生特性と、各層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、各層から発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算し、
各層から発生した特性Ｘ線のスペクトルと、前記複数の層の順番と、各層の成分に応じた各層での放射線の吸収特性と、各層中で他の層からの特性Ｘ線が透過する物質の量とに基づいて、前記半導体部へ入射した各層からの特性Ｘ線のスペクトルを計算する
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。

【請求項4】

前記放射線検出素子を収容するハウジングを更に備え、
前記ハウジングは、塞がれていない開口部を有し、
前記放射線検出素子は、前記入射面を前記開口部に対向させて配置されており、
前記表面層は遮光膜を含む
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線検出装置。

【請求項5】

前記遮光膜の成分は、アルミニウム、カーボン、金、ベリリウム、マグネシウム、又はそれらの合金である
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線検出装置。

【請求項6】

前記放射線検出素子を含んだ放射線検出器を更に備え、
前記情報処理部は、
前記放射線検出器に固有の補正係数を用いて、前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放射線検出装置。

【請求項7】

試料へ放射線を照射する照射部と、
前記システムピークを差し引かれた後の放射線のスペクトルを表示する表示部と
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の放射線検出装置。

【請求項8】

放射線検出素子が有する半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、
計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、
計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引く
ことを特徴とする情報処理方法。

【請求項9】

放射線検出素子が有する半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、
計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、
計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引く
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線を検出するための放射線検出装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器には、半導体を用いた放射線検出素子を備えたものがある。放射線検出素子に放射線が入射した場合、放射線のエネルギーに応じた量の電荷が半導体内に発生し、電荷量に応じた信号が生成され、生成された信号の数と放射線のエネルギーとの関係を示す放射線のスペクトルが生成される。放射線のスペクトルには、検出すべき放射線に起因するピークとは別に、放射線検出器内で発生した特性Ｘ線に起因する所謂システムピークが含まれる。放射線検出の精度を高めるためには、システムピークを低減させる必要がある。特許文献１には、放射線のスペクトルからシステムピークによるバックグラウンドを差し引く技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－９９７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、システムピークによるバックグラウンドとして定数をスペクトルから差し引いている。定数を差し引く方法では、適切にシステムピークを低減させることは困難である。システムピークを低減させる他の方法として、放射線検出器内で発生する特性Ｘ線を遮蔽する方法がある。しかし、保護膜等の放射線検出素子の表面付近にある部分から発生する特性Ｘ線を遮蔽することはできず、この特性Ｘ線に起因するシステムピークが発生する。

【0005】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、適切にシステムピークを低減させることのできる放射線検出装置、情報処理方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態に係る放射線検出装置は、半導体部を有する放射線検出素子と、情報処理部とを備える放射線検出装置において、前記情報処理部は、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引くことを特徴とする。

【0007】

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、放射線検出素子に含まれる半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分と、物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、物体へ入射した放射線のスペクトルを計算する。また、放射線検出装置は、物体へ入射した放射線のスペクトルと、物体の成分及び物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、システムピークを計算し、放射線のスペクトルからシステムピークを差し引く。このように、放射線検出装置は、放射線のスペクトルからシステムピークを差し引くことによって、放射線のスペクトルを補正する。放射線検出装置は、半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分及び物体中で放射線が透過する物質の量に応じたシステムピークを計算することにより、適切な強度のシステムピークを得ることができる。

【0008】

本発明の一形態に係る放射線検出装置では、前記放射線検出素子は、放射線が入射する入射面から前記半導体部までの間に存在する表面層を更に有し、前記情報処理部は、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記表面層の成分に応じた前記表面層での放射線の吸収特性と、前記表面層の厚みとに基づいて、前記表面層に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記表面層へ入射した放射線のスペクトルを計算し、計算した前記スペクトルと、前記表面層の成分に応じた前記表面層での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記表面層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記表面層から発生した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算し、前記表面層から発生した前記特性Ｘ線のスペクトルに基づいて、前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、前記システムピークを計算することを特徴とする。

【0009】

本発明の一形態においては、放射線は、半導体部へ入射する前に、放射線検出素子に含まれる表面層を透過する。放射線検出装置は、半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、表面層の成分及び厚みとに基づいて、表面層へ入射した放射線のスペクトルを計算する。表面層の成分及び厚みに応じて、表面層での放射線の減衰が計算でき、半導体部へ入射した放射線のスペクトルから、表面層へ入射した放射線のスペクトルが計算できる。放射線検出装置は、表面層へ入射した放射線のスペクトルと、表面層の成分と、表面層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、表面層から発生した特性Ｘ線を計算し、半導体部へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算する。表面層中で放射線が透過する物質の量として表面層の厚みを用いることができる。表面層へ入射した放射線のスペクトルと、表面層の成分及び厚みとから、放射線によって表面層で発生した特性Ｘ線のスペクトルが計算でき、システムピークが得られる。

【0010】

本発明の一形態に係る放射線検出装置では、前記表面層は、複数の層から構成されており、前記情報処理部は、前記複数の層の順番と、各層の成分に応じた各層での放射線の吸収特性と、各層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、各層へ入射した放射線のスペクトルを計算し、各層へ入射した放射線のスペクトルと、各層の成分に応じた各層での特性Ｘ線の発生特性と、各層中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、各層から発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算し、各層から発生した特性Ｘ線のスペクトルと、前記複数の層の順番と、各層の成分に応じた各層での放射線の吸収特性と、各層中で他の層からの特性Ｘ線が透過する物質の量とに基づいて、前記半導体部へ入射した各層からの特性Ｘ線のスペクトルを計算することを特徴とする。

【0011】

本発明の一形態においては、表面層は複数の層からなる。複数の層の順番と、各層の成分と、各層中で放射線が透過する物質の量とに応じて、各層へ入射した放射線のスペクトルと、各層で発生した特性Ｘ線のスペクトルとが定まる。放射線検出装置は、各層で発生して半導体部へ入射した特性Ｘ線を計算することにより、当該特性Ｘ線に起因するシステムピークを計算することができる。

【0012】

本発明の一形態に係る放射線検出装置は、前記放射線検出素子を収容するハウジングを更に備え、前記ハウジングは、塞がれていない開口部を有し、前記放射線検出素子は、前記入射面を前記開口部に対向させて配置されており、前記表面層は遮光膜を含むことを特徴とする。

【0013】

本発明の一形態においては、放射線検出素子はハウジングに収容されており、ハウジングには窓材で塞がれていない開口部が設けられており、開口部を通過した放射線が放射線検出素子へ入射し、検出される。放射線検出装置は、エネルギーが低いために窓材を透過することができない放射線を検出することができる。表面層には遮光膜が含まれており、放射線検出素子の内部へ光が入射することが防止される。放射線検出装置は、情報処理によって、遮光膜を原因とするシステムピークを低減させた放射線のスペクトルを得ることができる。

【0014】

本発明の一形態に係る放射線検出装置では、前記遮光膜の成分は、アルミニウム、カーボン、金、ベリリウム、マグネシウム、又はそれらの合金であることを特徴とする。

【0015】

本発明の一形態においては、遮光膜の成分は、アルミニウム、カーボン、金、ベリリウム、マグネシウム、又はそれらの合金である。このような遮光膜によって、放射線検出素子の内部へ光が入射することが効果的に防止される。このため、光によってノイズが発生することが防止される。

【0016】

本発明の一形態に係る放射線検出装置は、前記放射線検出素子を含んだ放射線検出器を更に備え、前記情報処理部は、前記放射線検出器に固有の補正係数を用いて、前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することを特徴とする。

【0017】

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、放射線検出器に固有の補正係数を用いて、半導体部へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。補正係数は、放射線検出器の構成に応じて、半導体部へ入射する特性Ｘ線の強度を補正するための係数である。補正係数を用いることにより、特性Ｘ線に起因するシステムピークを正確に計算することができる。

【0018】

本発明の一形態に係る放射線検出装置は、試料へ放射線を照射する照射部と、前記システムピークを差し引かれた後の放射線のスペクトルを表示する表示部とを更に備えることを特徴とする。

【0019】

本発明の一形態においては、放射線検出装置は、照射部を備え、放射線を照射した試料から発生する蛍光Ｘ線等の放射線を検出する。システムピークが低減された放射線のスペクトルに基づいて、試料に含まれる元素の分析を高精度に行うことができる。放射線検出装置は、表示部に、システムピークを低減させた放射線のスペクトルを表示する。使用者は、システムピークが低減した放射線のスペクトルを確認することができる。

【0020】

本発明の一形態に係る情報処理方法は、放射線検出素子が有する半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量に基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引くことを特徴とする。

【0021】

本発明の一形態に係るコンピュータプログラムは、放射線検出素子が有する半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、前記半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分に応じた前記物体での放射線の吸収特性と、前記物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、前記物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域における、前記物体へ入射した放射線のスペクトルを計算し、計算した前記スペクトルと、前記物体の成分に応じた前記物体での前記特性Ｘ線の発生特性と、前記物質の量とに基づいて、前記物体から発生して前記半導体部へ入射した前記特性Ｘ線のスペクトルを計算することにより、システムピークを計算し、計算した前記システムピークを、前記半導体部へ入射した放射線のスペクトルから差し引く処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

【0022】

本発明の一形態においては、放射線検出素子に含まれる半導体部へ入射した放射線のスペクトルと、半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分と、物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、物体へ入射した放射線のスペクトルが得られる。物体へ入射した放射線のスペクトルと、物体の成分及び物体中で放射線が透過する物質の量とに基づいて、システムピークが計算され、放射線のスペクトルからシステムピークが差し引かれる。半導体部へ入射する前に放射線が透過する物体の成分及び物体中で放射線が透過する物質の量に応じて、適切なシステムピークが得られる。得られたシステムピークを放射線のスペクトルから差し引くことにより、適切にシステムピークが低減した放射線のスペクトルが得られる。

【発明の効果】

【0023】

本発明にあっては、放射線検出素子を用いて検出した放射線のスペクトルから適切にシステムピークを低減させることができる等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】放射線検出装置の機能構成例を示すブロック図である。

【図2】放射線検出器の構成の第１例を示す模式的断面図である。

【図3】放射線検出器の構成の第２例を示す模式的断面図である。

【図4】放射線検出素子及びコリメータの例を示す模式的断面図である。

【図5】分析装置の内部の構成例を示すブロック図である。

【図6】半導体部へ入射した放射線のスペクトルの例を示すグラフである。

【図7】特性データの内容例を示す概念図である。

【図8】吸収係数と放射線のエネルギーとの関係を示すグラフである。

【図9】分析装置が実行する放射線のスペクトルを補正する情報処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。

【図10】半導体部へ入射した特性Ｘ線のスペクトルの例を示すグラフである。

【図11】補正された放射線のスペクトルを示すグラフである。

【図12】分析装置が実行する放射線のスペクトルを補正する情報処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、放射線検出装置１０の機能構成例を示すブロック図である。放射線検出装置１０は、例えば蛍光Ｘ線分析装置である。放射線検出装置１０は、試料５２に電子線又はＸ線等の放射線を照射する照射部３５と、試料５２が載置される試料台５１と、放射線検出器２とを備えている。照射部３５から試料５２へ放射線が照射され、試料５２では蛍光Ｘ線等の放射線が発生し、放射線検出器２は試料５２から発生した放射線を検出する。図中には、放射線を矢印で示している。なお、放射線検出装置１０は、試料台５１に載置させる方法以外の方法で試料５２を保持する形態であってもよい。

【0026】

放射線検出器２には、放射線検出素子１及びプリアンプ２１が含まれている。プリアンプ２１は、一部が放射線検出器２の内部に含まれ他の部分が放射線検出器２の外部に配置されていてもよい。放射線検出器２には、信号処理部３２と、放射線検出素子１に放射線検出のために必要な電圧を印加する電圧印加部３１とが接続されている。信号処理部３２には、分析装置４が接続されている。電圧印加部３１、信号処理部３２、照射部３５及び分析装置４は、制御部３３に接続されている。制御部３３は、電圧印加部３１、信号処理部３２、照射部３５及び分析装置４の動作を制御する。分析装置４には、液晶ディスプレイ又はＥＬディスプレイ（Electroluminescent Display）等の表示部３４が接続されている。制御部３３は、使用者の操作を受け付け、受け付けた操作に応じて放射線検出装置１０の各部を制御する構成であってもよい。

【0027】

図２は、放射線検出器２の構成の第１例を示す模式的断面図である。放射線検出器２は、ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）である。放射線検出器２は、円筒の一端に切頭錐体が連結した形状のハウジング２５を備えている。ハウジング２５は、板状の底板部にキャップ状のカバーが被さって構成されている。ハウジング２５の先端には、開口部２５１が形成されている。開口部２５１には窓材を有する窓は設けられておらず、開口部２５１は塞がれていない。ハウジング２５の内側には、放射線検出素子１、コリメータ２２、回路基板２３、冷却部２４、及びコールドフィンガ２６が配置されている。ハウジング２５は、放射線検出素子１、コリメータ２２、回路基板２３及び冷却部２４を収容している。冷却部２４は例えばペルチェ素子である。

【0028】

放射線検出素子１は、回路基板２３の表面に実装されており、開口部２５１に対向する位置に配置されている。コリメータ２２は、両端が開口した筒状であり、放射線を遮蔽する材料で構成されている。コリメータ２２は、放射線検出素子１と開口部２５１との間に配置されている。コリメータ２２の一端は開口部２５１に対向しており、他端は放射線検出素子１の表面に対向している。主に開口部２５１を通過して放射線がハウジング２５の内側へ入射し、コリメータ２２は、放射線の一部を遮蔽する。放射線検出素子１は、コリメータ２２で遮蔽されずに入射した放射線を検出する。

【0029】

回路基板２３には、回路が形成されており、プリアンプ２１が実装されている。図２では、プリアンプ２１を省略している。回路基板２３の裏面は、直接に又は介在物を介して、冷却部２４の吸熱部分に熱的に接触している。冷却部２４の放熱部分はコールドフィンガ２６に熱的に接触している。コールドフィンガ２６は、冷却部２４の放熱部分が熱的に接触する平板状の部分と、ハウジング２５の底板部を貫通している部分とを有している。放射線検出素子１の熱は、回路基板２３を通じて冷却部２４に吸熱され、冷却部２４からコールドフィンガ２６へ伝わり、コールドフィンガ２６を通じて放射線検出器２の外部へ放熱される。

【0030】

放射線検出器２は、ハウジング２５の底板部を貫通した複数のリードピン２７を備えている。リードピン２７は、ワイヤボンディング等の方法で回路基板２３に接続されている。電圧印加部３１による放射線検出素子１への電圧の印加と、プリアンプ２１からの信号の出力とはリードピン２７を通じて行われる。なお、放射線検出器２は、その他の構成物を更に備えていてもよい。

【0031】

図３は、放射線検出器２の構成の第２例を示す模式的断面図である。この第２例では、放射線検出器２は、冷却部２４及びコールドフィンガ２６を備えていない。回路基板２３の裏面は、直接に又は介在物を介して、ハウジング２５の底板部に熱的に接触している。放射線検出素子１の熱は、回路基板２３を通じてハウジング２５の底板部へ伝導し、底板部から放射線検出器２の外部へ放出される。この第２例においても、放射線は、主に開口部２５１を通過してハウジング２５の内側へ入射し、放射線検出素子１へ入射する。

【0032】

図４は、放射線検出素子１及びコリメータ２２の例を示す模式的断面図である。放射線検出素子１は、シリコンドリフト型放射線検出素子である。放射線検出素子１は、全体的に平板状である。放射線検出素子１は、Ｓｉ（シリコン）からなる板状の半導体部１１を備えている。半導体部１１の成分はｎ型のＳｉである。放射線検出素子１は、検出対象の放射線が入射する入射側に位置する入射面１５１と、入射面１５１の裏側に位置する電極面１５２とを有する。入射面１５１の一部は、コリメータ２２で覆われている。放射線検出素子１は、電極面１５２が回路基板２３に対向し、入射面１５１が開口部２５１に対向するように、配置されている。

【0033】

放射線検出素子１の、入射面１５１から半導体部１１までの間の部分には、表面層１２が設けられている。表面層１２は、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の複数の層から構成されている。電極層１２３は、半導体部１１の入射面１５１側にある部分に設けられている。電極層１２３は、Ｓｉを半導体部１１の成分とは異なる型の半導体にするドーパントがドープされている。電極層１２３の成分は、ホウ素等の特定のドーパントがＳｉにドープされたｐ型のＳｉであり、例えば、ｐ＋Ｓｉである。電極層１２３は、電極として機能する。電極層１２３は、平面視で入射面１５１の中央に対応する部分を含む、入射面１５１に沿った大半の領域に形成されている。例えば、電極層１２３の形状は平面視で円状である。入射面１５１の中でコリメータ２２で覆われていない部分に対応する領域には全て電極層１２３が形成されている。入射面１５１に沿った領域の周縁には、電極層１２３が形成されていない部分が存在する。

【0034】

電極層１２３の外側には、環状のガードリング電極１６１が設けられている。ガードリング電極１６１は、電極層１２３の周囲を囲む位置に配置されている。ガードリング電極１６１の電位は浮遊電位である。図４には、単一のガードリング電極１６１を示しているが、実際には、多重の環状になった複数のガードリング電極１６１が設けられている。ガードリング電極１６１は、半導体部１１の縁と電極層１２３との間の絶縁破壊を防止する。なお、ガードリング電極１６１の外側に、接地電位に接続される接地電極が設けられていてもよい。接地電極が設けられている場合は、ガードリング電極１６１は、電極層１２３と接地電極との間の絶縁破壊を防止する。

【0035】

電極層１２３、及び半導体部１１の入射面１５１側の部分は、酸化膜１２２で覆われている。酸化膜１２２の成分はＳｉの酸化物である。電極層１２３は、放射線検出素子１の外部と接続されている。例えば、酸化膜１２２を貫通した図示しない金属電極が電極層１２３に接続されており、ガードリング電極１６１は金属電極を介して放射線検出素子１の外部と接続されている。

【0036】

酸化膜１２２の少なくとも一部は、遮光膜１２１で覆われている。少なくとも、酸化膜１２２の、平面視でコリメータ２２が重なっていない部分は、遮光膜１２１で覆われている。遮光膜１２１は、遮光性を有する物質で構成されている。例えば、遮光膜１２１の成分はアルミニウム又はカーボンである。遮光膜１２１の成分は、金、ベリリウム又はマグネシウムであってもよい。或いは、遮光膜１２１の成分は、アルミニウム、カーボン、金、ベリリウム又はマグネシウムを含んだ合金であってもよい。遮光膜１２１により、放射線検出素子１の内部へ光が入射することが効果的に防止され、光によりノイズが発生することが防止される。例えば、遮光膜１２１の表面が入射面１５１をなす。遮光膜１２１は、更に保護膜で覆われていてもよい。

【0037】

半導体部１１の電極面１５２側にある部分には、放射線検出時に信号を出力する電極である信号出力電極１３が設けられている。信号出力電極１３の成分は、半導体部１１と同じ型のＳｉである。例えば、信号出力電極１３の成分は、リン等の特定のドーパントがＳｉにドープされたｎ＋Ｓｉである。また、半導体部１１の電極面１５２側にある部分には、平面視で多重の環状になった複数の曲線状電極１４が設けられている。曲線状電極１４の成分は、半導体部１１とは異なる型の半導体であり、ホウ素等の特定のドーパントがＳｉにドープされたｐ型のＳｉである。例えば、曲線状電極１４の成分は、ｐ＋Ｓｉである。複数の曲線状電極１４はほぼ同心であり、複数の曲線状電極１４のほぼ中心に信号出力電極１３が位置している。即ち、複数の曲線状電極１４は信号出力電極１３を囲んでおり、信号出力電極１３と夫々の曲線状電極１４との間の距離は異なる。

【0038】

図４には四つの曲線状電極１４を示しているが、実際にはより多くの曲線状電極１４が設けられている。なお、曲線状電極１４の形状は円環以外の環であってもよく、多重の曲線状電極１４は同心でなくともよい。曲線状電極１４の形状は環の一部が欠けた形状であってもよい。信号出力電極１３は、多重の曲線状電極１４の中心以外の位置に配置されていてもよい。放射線検出素子１は、信号出力電極１３、複数の曲線状電極１４及び電極層１２３の組を複数有する形態であってもよい。

【0039】

複数の曲線状電極１４の外側には、環状のガードリング電極１６２が設けられており、ガードリング電極１６２の外側には、環状の接地電極１６３が設けられている。接地電極１６３は、接地電位に接続される。ガードリング電極１６２の電位は浮遊電位である。ガードリング電極１６２は、曲線状電極１４と接地電極１６３との間の絶縁破壊を防止する。図４には、単一のガードリング電極１６２を示しているが、実際には、多重の環状になった複数のガードリング電極１６２が設けられている。なお、接地電極１６３が設けられておらず、入射面１５１側に接地電極が設けられていてもよい。接地電極１６３が設けられていない場合、ガードリング電極１６２は、半導体部１１の縁と曲線状電極１４との間の絶縁破壊を防止する。入射面１５１又は電極面１５２側の少なくとも一方には、接地電極が設けられている必要がある。

【0040】

ガードリング電極１６１及び１６２は、半導体部１１とは異なる型の半導体であり、ｐ型のＳｉである。例えば、ガードリング電極１６１及び１６２の成分は、ｐ＋Ｓｉである。ガードリング電極１６１及び１６２は同じ極性になっている。なお、ガードリング電極１６１及び１６２の電位は固定電位であってもよい。

【0041】

半導体部１１の電極面１５２側の部分は、酸化膜１２４で覆われている。酸化膜１２４の成分はＳｉの酸化物である。酸化膜１２４の代わりにＳｉの窒化膜が設けられていてもよい。酸化膜１２４は、更に保護膜で覆われていてもよい。信号出力電極１３、曲線状電極１４及び接地電極１６３は、放射線検出素子１の外部と接続されている。例えば、酸化膜１２４を貫通した図示しない金属電極が信号出力電極１３、曲線状電極１４及び接地電極１６３の夫々に接続されている。信号出力電極１３、曲線状電極１４及び接地電極１６３は金属電極を介して放射線検出素子１の外部と接続されている。

【0042】

最も内側の曲線状電極１４と、最も外側の曲線状電極１４とは、電圧印加部３１に接続されている。複数の曲線状電極１４は、最も内側の曲線状電極１４の電位が最も高く、最も外側の曲線状電極１４の電位が最も低くなるように、電圧印加部３１から電圧を印加される。また、放射線検出素子１は、信号出力電極１３からの距離が互いに異なり隣接する曲線状電極１４の間に、所定の電気抵抗が発生するように構成されている。例えば、隣接する曲線状電極１４の間に位置する部分の成分を調整することで、二つの曲線状電極１４が接続される電気抵抗チャネルが形成されている。即ち、複数の曲線状電極１４は、電気抵抗を介して数珠つなぎに接続されている。電圧が印加されることによって、夫々の曲線状電極１４は、外側の曲線状電極１４から内側の曲線状電極１４に向けて順々に単調に増加する電位を有する。即ち、曲線状電極１４の電位は、信号出力電極１３に遠い曲線状電極１４から信号出力電極１３に近い曲線状電極１４へ向けて順々に増加する。なお、複数の曲線状電極１４の中に、電位が同じ隣接する一対の曲線状電極１４が含まれていてもよい。

【0043】

複数の曲線状電極１４の電位によって、半導体部１１内には、段階的に信号出力電極１３に近いほど電位が高く信号出力電極１３から遠いほど電位が低くなる電界（電位勾配）が生成される。また、電極層１２３は、電圧印加部３１に接続されている。電極層１２３は、電極層１２３の電位が最も内側の曲線状電極１４と最も外側の曲線状電極１４との間の電位になるように、信号出力電極１３から電圧が印加される。このように、半導体部１１の内部には、信号出力電極１３に近づくほど電位が高くなる電界が生成される。

【0044】

照射部３５から試料５２へ放射線が照射され、試料５２では蛍光Ｘ線等の放射線が発生し、放射線検出器２へ入射する。放射線は、主に開口部２５１を通過し、放射線検出器２の内部へ入射する。放射線検出器２の内部へ入射した放射線の一部は、コリメータ２２で遮蔽される。コリメータ２２で遮蔽されなかった放射線は、入射面１５１から放射線検出素子１へ入射する。放射線検出素子１へ入射した放射線は、表面層１２を透過し、半導体部１１へ入射する。表面層１２は、半導体部１１へ入射する前に放射線が透過する物体であり、表面層１２の厚みは、表面層１２中で放射線が透過する物質の量に対応する。

【0045】

半導体部１１へ入射した放射線は、半導体部１１内で吸収され、吸収された放射線のエネルギーに応じた量の電荷が、半導体部１１内に発生する。発生する電荷は電子及び正孔である。発生した電荷は、半導体部１１の内部の電界によって移動し、一方の種類の電荷は、信号出力電極１３へ集中して流入する。本実施形態では、放射線の入射によって発生した電子が移動し、信号出力電極１３へ流入する。信号出力電極１３へ流入した電荷は電流信号となって出力される。

【0046】

信号出力電極１３はプリアンプ２１に接続されている。信号出力電極１３が出力した信号はプリアンプ２１へ入力される。プリアンプ２１は、電流信号を電圧信号へ変換する。プリアンプ２１は、放射線のエネルギーに応じた強度の信号を出力する。プリアンプ２１は信号処理部３２に接続されている。プリアンプ２１が信号を出力することにより、放射線検出器２は、放射線のエネルギーに応じた強度の信号を出力する。信号処理部３２は、放射線検出器２が出力した信号を受け付け、信号の強度を検出することにより、放射線検出器２が検出した放射線のエネルギーに対応する信号値を検出する。信号処理部３２は、信号値別に信号をカウントし、信号値とカウント数との関係を示すデータを分析装置４へ出力する。

【0047】

図５は、分析装置４の内部の構成例を示すブロック図である。分析装置４は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。分析装置４は、演算部４１と、メモリ４２と、読取部４３と、記憶部４４と、操作部４５とを備えている。また、分析装置４は、信号処理部３２、制御部３３及び表示部３４に接続されている。演算部４１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はマルチコアＣＰＵを用いて構成されている。演算部４１は、量子コンピュータを用いて構成されていてもよい。メモリ４２は、演算に伴って発生する一時的なデータを記憶する。メモリ４２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）である。読取部４３は、光ディスク又は可搬型メモリ等の記録媒体４０から情報を読み取る。

【0048】

記憶部４４は、不揮発性であり、例えばハードディスク又は不揮発性半導体メモリである。操作部４５は、ユーザからの操作を受け付けることにより、テキスト等の情報の入力を受け付ける。操作部４５は、例えばタッチパネル、キーボード又はポインティングデバイスである。

【0049】

演算部４１は、記録媒体４０に記録されたコンピュータプログラム４４１を読取部４３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム４４１を記憶部４４に記憶させる。演算部４１は、コンピュータプログラム４４１に従って、分析装置４に必要な処理を実行する。なお、コンピュータプログラム４４１は、分析装置４の外部からダウンロードされてもよい。又は、コンピュータプログラム４４１は、記憶部４４に予め記憶されていてもよい。これらの場合は、分析装置４は読取部４３を備えていなくてもよい。なお、分析装置４は、複数のコンピュータで構成されていてもよい。或は、制御部３３及び分析装置４は同一のコンピュータで構成されていてもよい。

【0050】

分析装置４は、信号処理部３２が出力した信号値とカウント数との関係を示すデータを受け付ける。分析装置４は、信号処理部３２からのデータに基づいて、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを生成する。信号値は放射線のエネルギーに対応し、カウント数は放射線を検出した回数に対応するので、信号値とカウント数との関係から、放射線のスペクトルが得られる。スペクトルは、放射線のエネルギーと強度との関係を示す。放射線検出器２が出力した信号を信号値別にカウントする処理は、信号処理部３２ではなく分析装置４で行ってもよい。放射線のスペクトルの生成は信号処理部３２で行われてもよい。分析装置４は、放射線のスペクトルを表したスペクトルデータを記憶部４４に記憶する。

【0051】

図６は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルの例を示すグラフである。図中の横軸は放射線のエネルギーを示し、縦軸は放射線の強度を示す。放射線のスペクトルには、複数のピークが含まれる。より詳しくは、試料５２からは成分に応じたエネルギーを有する放射線が発生し、放射線のスペクトルには、試料５２の成分に応じたピークが含まれる。放射線のスペクトルには、放射線検出器２内で発生した特性Ｘ線に起因するシステムピークが含まれている。図６中には、システムピークの位置を矢印で示す。分析装置４は、放射線のスペクトルを補正するための情報処理方法を実行する。より詳しくは、分析装置４は、生成した放射線のスペクトルからシステムピークを差し引くことにより、放射線のスペクトルを補正する処理を実行する。分析装置４は、情報処理部に対応する。

【0052】

前述したように、試料５２からの放射線は、開口部２５１を通過し、表面層１２を透過し、半導体部１１へ入射する。開口部２５１は、塞がれていないので、通過する放射線に対して影響を及ぼさない。放射線の一部は、表面層１２を透過する際に、表面層１２に吸収される。このため、放射線は減衰する。また、放射線を吸収した表面層１２からは、蛍光Ｘ線等の特性Ｘ線が発生する。特性Ｘ線は、半導体部１１へ入射し、検出される。このように、検出される放射線には表面層１２からの特性Ｘ線が含まれており、放射線のスペクトルには、特性Ｘ線のスペクトルが混在している。表面層１２からの特性Ｘ線スペクトルが、システムピークとなっている。

【0053】

記憶部４４は、放射線に関する放射線検出器２の特性を表した数値を記録した特性データ４４２を記憶している。特性データ４４２に記録された数値は、分析装置４が実行する情報処理において利用される。図７は、特性データ４４２の内容例を示す概念図である。特性データ４４２は、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３での放射線の吸収特性を表した吸収係数を記録している。物体へ入射する放射線の強度をＩ₀ 、物体を透過した放射線の強度をＩ、物体の吸収係数をμ、放射線が透過した物体の厚みをｄとすると、以下の（１）式が成り立つ。
Ｉ＝Ｉ₀ ｅｘｐ（－μｄ） …（１）

【0054】

吸収係数は、放射線のエネルギーに応じて変化する。図８は、吸収係数と放射線のエネルギーとの関係を示すグラフである。図中の横軸は放射線のエネルギーを示し、縦軸は各エネルギーを有する放射線に対する吸収係数を示す。全般的には、放射線はエネルギーが高いほど物体を透過し易く、放射線のエネルギーの増加に伴って吸収係数が減少する傾向がある。ところが、吸収係数は、吸収端と呼ばれる特定のエネルギーで急激に増加する。吸収端のエネルギーは、物体中の電子の遷移を発生させるエネルギーである。吸収端よりも高いエネルギーの放射線が物体に吸収された場合、物体内の原子は励起され、吸収端よりも低いエネルギーの特性Ｘ線が発生する。物体に特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される特定の帯域を、吸収帯域とする。吸収帯域は、吸収端よりも高いエネルギーが含まれる帯域である。吸収帯域に含まれる放射線が物体に吸収されたことに応じて、吸収帯域よりも低いエネルギーを有する特性Ｘ線が物体から発生する。即ち、物体からの特性Ｘ線に起因するシステムピークは、吸収帯域よりもエネルギーの低い帯域に発生する。

【0055】

吸収係数は、物体の成分によって異なる。特性データ４４２には、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の夫々における吸収係数が記録されている。また、特性データ４４２には、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の夫々について、図８に示す如き、放射線の各エネルギーに対する吸収係数の値が記録されている。特性データ４４２には、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の夫々における吸収帯域が記録されている。特性データ４４２には、吸収端が記録されていてもよい。特性データ４４２には、放射線の吸収特性を表した情報として、吸収係数以外の情報が記録されていてもよい。

【0056】

特性データ４４２には、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の夫々における特性Ｘ線の発生特性が記録されている。特性Ｘ線の発生特性は、吸収帯域に含まれる放射線が物体に吸収された場合に発生する特性Ｘ線のエネルギーを示す。また、特性Ｘ線の発生特性は、どの程度の強度の放射線が吸収された場合にどの程度の強度の特性Ｘ線が発生するのかを表すための特性値からなる。例えば、特性Ｘ線の発生特性には、蛍光収率又は分岐比が含まれる。

【0057】

特性データ４４２には、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の夫々の厚みが記録されている。遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の各層の厚みが大きいほど、各層を透過する放射線が各層中で透過する物質の量が大きくなるので、各層の厚みは放射線が各層中で透過する物質の量に対応する値である。各層の厚みは、各層で吸収される放射線の強度に影響する。各層の厚みは、各層で発生する特性Ｘ線の強度にも影響する。また、遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の各層の順番が記録されている。例えば、半導体部１１から近い順番が記録されている。

【0058】

特性データ４４２は、システムピークの強度を補正するための補正係数を記録している。表面層１２で発生した特性Ｘ線には、半導体部１１へ入射することのないものが含まれる。例えば、図４に示す放射線検出素子１では、表面層１２で発生した特性Ｘ線の中で、図中の上側、即ち半導体部１１から離れる向きに放射された特性Ｘ線は、半導体部１１へは入射しない。例えば、放射線検出器２内に、特性Ｘ線を反射する部品が配置されている場合は、半導体部１１から離れる向きに放射された特性Ｘ線の一部がこの部品で反射され、半導体部１１へ入射することがある。このように、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線の中で半導体部１１へ入射する特性Ｘ線の割合は、放射線検出器２の構成によっても変化する。このため、システムピークの強度は、放射線検出器２の構成によっても変化する。補正係数は、放射線検出器２の構成に応じて、半導体部１１へ入射する特性Ｘ線の強度を補正するための係数であり、放射線検出器２に固有の値である。補正係数の値は１未満である。

【0059】

特性データ４４２に記録された各種の数値は、理論的な計算又は実験によって得られ、記録されている。演算部４１は、必要に応じて、特性データ４４２に記録された数値を読み出し、読み出した数値を用いて後述の情報処理を実行する。なお、放射線に関する放射線検出器２の特性を表した数値の一部又は全部は、分析装置４の外部に記憶されていてもよく、演算部４１は、分析装置４の外部に記憶された数値を取得して情報処理を実行してもよい。例えば、通信ネットワークを介して分析装置４接続されたデータベースに放射線に関する放射線検出器２の特性を表した数値が記憶され、特性データ４４２には夫々の数値を参照するためのリンクが記録されている。演算部４１は、リンクを利用して、情報処理に必要な数値をデータベースから取得してもよい。

【0060】

以下、分析装置４が実行する情報処理を説明する。図９は、分析装置４が実行する放射線のスペクトルを補正する情報処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。第１の例では、システムピークの原因として遮光膜１２１からの特性Ｘ線のみを扱う。酸化膜１２２及び電極層１２３から発生する特性Ｘ線は強度が小さいとして、考慮に入れないこととする。以下、ステップをＳと略す。演算部４１がコンピュータプログラム４４１に従って情報処理を実行することにより、分析装置４は以下の処理を実行する。

【0061】

分析装置４は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルに基づいて、電極層１２３へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ１１）。Ｓ１１では、例えば、演算部４１は、（１）式において、生成した放射線のスペクトルに基づいた強度をＩ、電極層１２３へ入射した放射線の強度をＩ₀ 、電極層１２３の吸収係数をμ、電極層１２３の厚みをｄとして、Ｉ₀ を計算する。演算部４１は、各エネルギーにおけるＩ₀ を計算することにより、電極層１２３へ入射した放射線のスペクトルを計算する。

【0062】

分析装置４は、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ１２）。Ｓ１２では、演算部４１は、電極層１２３へ入射した放射線のスペクトルに基づいて、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルを計算する。例えば、演算部４１は、（１）式において、電極層１２３へ入射した放射線のスペクトルに基づいた強度をＩ、酸化膜１２２へ入射した放射線の強度をＩ₀ 、酸化膜１２２の吸収係数をμ、酸化膜１２２の厚みをｄとして、Ｉ₀ を計算する。演算部４１は、各エネルギーにおけるＩ₀ を計算することにより、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルを計算する。

【0063】

分析装置４は、遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ１３）。Ｓ１３では、演算部４１は、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルに基づいて、遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルを計算する。例えば、演算部４１は、（１）式において、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルに基づいた強度をＩ、遮光膜１２１へ入射した放射線の強度をＩ₀ 、遮光膜１２１の吸収係数をμ、遮光膜１２１の厚みをｄとして、Ｉ₀ を計算する。演算部４１は、各エネルギーにおけるＩ₀ を計算することにより、遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルを計算する。Ｓ１１～Ｓ１３での表面層１２の各層へ入射した放射線のスペクトルの計算は、各層について半導体部１１から近い順番に実行される。

【0064】

遮光膜１２１は、放射線が照射されることによって特性Ｘ線を発生させる。このため、酸化膜１２２へ入射した放射線には、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線が含まれる。Ｓ１３で計算される放射線のスペクトルは、酸化膜１２２へ入射した特性Ｘ線を含む放射線のスペクトルに基づいて計算されるので、実際に遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルとは異なり、特性Ｘ線に起因するピークが含まれている。前述したように、吸収端よりも高いエネルギーの放射線が物体に吸収された場合、吸収端よりも低いエネルギーの特性Ｘ線が発生する。このため、特性Ｘ線のエネルギーは、特性Ｘ線を発生させる放射線が吸収される吸収帯域よりも低い。特性Ｘ線に起因するピークは、吸収帯域には含まれない。従って、Ｓ１３で計算される放射線のスペクトルの中の、吸収帯域でのスペクトルは、実際に遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルに相当する。分析装置４は、Ｓ１３では、吸収帯域でのスペクトルのみを計算してもよい。

【0065】

分析装置４は、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ１４）。Ｓ１４では、演算部４１は、遮光膜１２１へ入射した放射線の吸収帯域でのスペクトルと、遮光膜１２１での特性Ｘ線の発生特性と、遮光膜１２１の厚みとに基づいて、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。特性Ｘ線の発生特性は、特性Ｘ線のエネルギーと、遮光膜１２１へ入射した放射線の吸収帯域での強度に応じた特性Ｘ線の強度とを示す。また、遮光膜１２１の厚みが大きいほど、遮光膜１２１中で放射線が透過する物質の量が大きくなり、発生する特性Ｘ線の強度は大きくなる。遮光膜１２１の厚みは、遮光膜１２１中で放射線が透過する物質の量に対応する。演算部４１は、特性Ｘ線のエネルギーを特定し、特性Ｘ線の強度を計算することにより、特性Ｘ線のスペクトルを計算する。

【0066】

分析装置４は、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ１５）。Ｓ１５では、演算部４１は、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線のスペクトルと、酸化膜１２２及び電極層１２３の吸収係数及び厚みと、補正係数とに基づいて、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。例えば、演算部４１は、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線の強度をＩ₀ 、酸化膜１２２を透過して電極層１２３へ入射した特性Ｘ線の強度をＩとし、酸化膜１２２の吸収係数及び厚みを用いて、電極層１２３へ入射した特性Ｘ線の強度を計算する。また、演算部４１は、電極層１２３へ入射した特性Ｘ線の強度をＩ₀ 、電極層１２３を透過して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度をＩとし、電極層１２３の吸収係数及び厚みを用いて、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を計算する。酸化膜１２２及び電極層１２３の厚みが大きいほど、酸化膜１２２及び電極層１２３中で特性Ｘ線が透過する物質の量が大きくなり、半導体部１１へ入射する特性Ｘ線の強度は低下する。酸化膜１２２及び電極層１２３の厚みは、酸化膜１２２及び電極層１２３中で特性Ｘ線が透過する物質の量に対応する。

【0067】

更に、演算部４１は、計算した特性Ｘ線の強度に補正係数を乗じることにより、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を補正する。補正係数を用いることにより、放射線検出器２の構成に応じて、半導体部１１へ入射する特性Ｘ線の強度が補正される。補正係数を用いることにより、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を正確に計算することができる。また、補正係数を用いることにより、酸化膜１２２及び電極層１２３での特性Ｘ線の吸収と、放射線検出器２の構成による特性Ｘ線への影響とを分離することができる。例えば、放射線検出素子１が同一で、放射線検出器２の放射線検出素子１以外の部分が異なる放射線検出装置１０でも、同一の透過割合と、放射線検出器２の構成に応じた補正係数とを用いて、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を計算することができる。

【0068】

夫々のエネルギーに対応する特性Ｘ線の強度を補正することにより、演算部４１は、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルは、当該特性Ｘ線に起因するシステムピークに相当する。従って、分析装置４は、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算することによって、システムピークを計算する。図１０は、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルの例を示すグラフである。図中の横軸は特性Ｘ線のエネルギーを示し、縦軸は特性Ｘ線の強度を示す。図１０に示す特性Ｘ線のスペクトルは、当該特性Ｘ線に起因するシステムピークに相当する。

【0069】

なお、分析装置４は、Ｓ１４で、特性Ｘ線の強度に補正係数を乗じることにより、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線の強度を補正する処理を行ってもよい。分析装置４は、Ｓ１５で、補正係数を用いて、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線の強度又は電極層１２３へ入射した特性Ｘ線の強度を補正してもよい。或いは、分析装置４は、Ｓ１５では、補正係数を利用しない計算により、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を計算してもよい。例えば、特性Ｘ線の発生特性を、予め、放射線検出器２の構成による影響を盛り込んだ値に定めておき、演算部４１は、この発生特性を用いた計算により、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を計算してもよい。

【0070】

分析装置４は、計算したシステムピークを用いて、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを補正する（Ｓ１６）。Ｓ１６では、演算部４１は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルからシステムピークを差し引くことにより、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを補正する。演算部４１は、補正した放射線のスペクトルを表すデータを記憶部４４に記憶する。

【0071】

図１１は、補正された放射線のスペクトルを示すグラフである。図中の横軸は放射線のエネルギーを示し、縦軸は放射線の強度を示す。図６に示す如き補正前の放射線のスペクトルに比べて、図１０に示す如き特性Ｘ線のスペククトルに相当するシステムピークが低減している。システムピークが低減しているので、補正後のスペクトルは、放射線検出器２へ入射した放射線のスペクトルに相当する。

【0072】

分析装置４は、補正された放射線のスペクトルを表示する（Ｓ１７）。Ｓ１７では、演算部４１は、表示部３４に、補正された放射線のスペクトルを含んだ画像を表示する。使用者は、システムピークが低減した放射線のスペクトルを確認することができる。分析装置４は、補正前のスペクトルをも表示してもよい。例えば、演算部４１は、補正前のスペクトルと補正されたスペクトルとを並べて示した画像を表示部３４に表示してもよい。例えば、演算部４１は、使用者が操作部４５を操作することによって受け付けた指示に従って、補正前のスペクトルの表示と、補正されたスペクトルの表示とを交互に切り替える処理を行ってもよい。Ｓ１７が終了した後は、分析装置４は、放射線のスペクトルを補正する情報処理を終了する。

【0073】

図１２は、分析装置４が実行する放射線のスペクトルを補正する情報処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。第２の例では、システムピークの原因として遮光膜１２１からの特性Ｘ線と、酸化膜１２２からの特性Ｘ線とを扱う。演算部４１がコンピュータプログラム４４１に従って情報処理を実行することにより、分析装置４は以下の処理を実行する。分析装置４は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルに基づいて、電極層１２３へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ２０１）。Ｓ２０１では、演算部４１は、Ｓ１１と同様に処理を行う。分析装置４は、酸化膜１２２へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２では、演算部４１は、Ｓ１２と同様に処理を行う。分析装置４は、Ｓ２０２では、吸収帯域でのスペクトルのみを計算してもよい。

【0074】

分析装置４は、酸化膜１２２で発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ２０３）。Ｓ２０３では、演算部４１は、酸化膜１２２へ入射した放射線の吸収帯域でのスペクトルと、酸化膜１２２での特性Ｘ線の発生特性と、酸化膜１２２の厚みとに基づいて、酸化膜１２２で発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。演算部４１は、特性Ｘ線のエネルギーを特定し、特性Ｘ線の強度を計算することにより、特性Ｘ線のスペクトルを計算する。

【0075】

分析装置４は、酸化膜１２２で発生して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ２０４）。Ｓ２０４では、演算部４１は、酸化膜１２２で発生した特性Ｘ線のスペクトルと、電極層１２３の吸収係数及び厚みと、補正係数とに基づいて、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。例えば、演算部４１は、酸化膜１２２で発生した特性Ｘ線の強度をＩ₀ 、電極層１２３を透過して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度をＩとし、電極層１２３の吸収係数及び厚みを用いて、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を計算する。更に、演算部４１は、計算した特性Ｘ線の強度に補正係数を乗じることにより、半導体部１１へ入射した特性Ｘ線の強度を補正する。夫々のエネルギーに対応する特性Ｘ線の強度を補正することにより、演算部４１は、酸化膜１２２で発生して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する。

【0076】

分析装置４は、遮光膜１２１へ入射した放射線のスペクトルを計算する（Ｓ２０５）。Ｓ２０５では、演算部４１は、Ｓ１３と同様に処理を行う。分析装置４は、Ｓ２０５では、吸収帯域でのスペクトルのみを計算してもよい。分析装置４は、遮光膜１２１で発生した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ２０６）。Ｓ２０６では、演算部４１は、Ｓ１４と同様に処理を行う。分析装置４は、遮光膜１２１で発生して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルを計算する（Ｓ２０７）。Ｓ２０７では、演算部４１は、Ｓ１３と同様に処理を行う。

【0077】

分析装置４は、システムピークを計算する（Ｓ２０８）。Ｓ２０８では、演算部４１は、酸化膜１２２で発生して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルと、遮光膜１２１で発生して半導体部１１へ入射した特性Ｘ線のスペクトルとを足し合わせることにより、システムピークを計算する。

【0078】

分析装置４は、計算したシステムピークを用いて、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを補正する（Ｓ２０９）。Ｓ２０９では、演算部４１は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルからシステムピークを差し引くことにより、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを補正する。Ｓ２０８及びＳ２０９では、分析装置４は、酸化膜１２２からの特性Ｘ線のスペクトルと、遮光膜１２１からの特性Ｘ線のスペクトルとを足し合わせることなく、スペクトルを補正してもよい。この処理では、演算部４１は、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルから、酸化膜１２２からの特性Ｘ線のスペクトルと、遮光膜１２１からの特性Ｘ線のスペクトルとを差し引くことにより、半導体部１１へ入射した放射線のスペクトルを補正する。演算部４１は、補正した放射線のスペクトルを表すデータを記憶部４４に記憶する。

【0079】

分析装置４は、補正された放射線のスペクトルを表示する（Ｓ２１０）。Ｓ２１０では、演算部４１は、Ｓ１７と同様に処理を行う。Ｓ２１０が終了した後は、分析装置４は、放射線のスペクトルを補正する情報処理を終了する。

【0080】

Ｓ１１～Ｓ１７又はＳ２０１～Ｓ２１０の処理は随時実行される。例えば、分析装置４は、放射線のスペクトルを生成する都度、Ｓ１１～Ｓ１７又はＳ２０１～Ｓ２１０の処理を実行する。分析装置４は、使用者が操作部４５を操作することによって補正の指示を受け付けた場合に、Ｓ１１～Ｓ１７又はＳ２０１～Ｓ２１０の処理を実行してもよい。分析装置４は、システムピークの原因として遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３からの特性Ｘ線を扱って、放射線のスペクトルを補正する情報処理を行ってもよい。分析装置４は、更に、補正された放射線のスペクトルに基づいた情報処理を行ってもよい。例えば、分析装置４は、補正された放射線のスペクトルに基づいて、試料５２に含まれる元素の定性分析又は定量分析を行ってもよい。

【0081】

以上詳述した如く、本実施形態においては、放射線検出器２は試料５２から発生した放射線を検出し、分析装置４は、放射線のスペクトルを生成し、補正する。より詳しくは、分析装置４は、半導体部１１へ入射した放射線の強度を計算し、表面層１２の成分及び厚みに応じてシステムピークを計算し、放射線のスペクトルからシステムピークを差し引く。放射線のスペクトルからシステムピークが差し引かれることにより、システムピークが低減したスペクトルが得られる。表面層１２の成分及び厚みに応じたシステムピークを計算することにより、適切な強度のシステムピークが得られる。このため、放射線のスペクトルから適切にシステムピークを低減させることができる。

【0082】

システムピークが低減されることにより、放射線検出器２へ入射した放射線のスペクトルが得られる。使用者は、放射線検出器２へ入射した放射線のスペクトルを確認することができる。システムピークが低減されたスペクトルに基づいて、従来よりも精度の良い分析を行うことが可能となる。例えば、分析装置４は、試料５２に含まれる元素の定性分析又は定量分析を高精度に行うことができる。

【0083】

本実施形態では、放射線又は特性Ｘ線が遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３の各層を透過する物質の量に対応する値として、各層の厚みを用いる例を示した。放射線検出装置１０は、Ｓ１１～Ｓ１７又はＳ２０１～Ｓ２１０の処理を実行する際に、放射線又は特性Ｘ線が各層を透過する物質の量に対応する値として、厚み以外の値を利用する形態であってもよい。例えば、放射線検出装置１０は、放射線又は特性Ｘ線が各層を透過する物質の量に対応する値として、各層での放射線若しくは特性Ｘ線の経路に沿った物質の量そのもの、各層の密度、又は質量分率を用いて、Ｓ１１～Ｓ１７又はＳ２０１～Ｓ２１０の処理を実行してもよい。

【0084】

本実施形態では、ハウジング２５には窓材で塞がれていない開口部２５１が設けられており、開口部２５１を通過した放射線が検出される。検出される放射線は窓材を透過する必要が無いので、放射線検出装置１０は、エネルギーが低いために窓材を透過することができない放射線を検出することができる。一方で、開口部２５１を通過して放射線検出器２の内部へ光が入射し易くなる。放射線検出素子１の内部へ光が入射してノイズが発生することを防止するために遮光膜１２１が必要となり、遮光膜１２１を原因とするシステムピークが発生する。本実施形態では、光によるノイズの発生を防止しながらも、情報処理によって、システムピークを低減させた放射線のスペクトルを得ることができる。

【0085】

なお、本実施形態においては、表面層１２が遮光膜１２１、酸化膜１２２及び電極層１２３からなる形態を示したが、表面層１２は、より多くの層からなる形態であってもよい。放射線検出器２は、開口部２５１が設けられておらず、窓材を有する窓を備え、窓を透過した放射線を検出する形態であってもよい。放射線検出装置１０は、半導体部１１へ入射する前に放射線が透過する物体として表面層１２以外の物体を扱う形態であってもよい。即ち、放射線検出装置１０は、表面層１２以外の物体から発生した特性Ｘ線に起因するシステムピークをも放射線のスペクトルから差し引く形態であってもよい。例えば、放射線検出装置１０は、放射線検出器２が備える窓又はコリメータ２２から発生した特性Ｘ線に起因するシステムピークを放射線のスペクトルから差し引く。この形態では、分析装置４は、表面層１２に関する処理と同様の処理を行うことにより、窓又はコリメータ２２からの特性Ｘ線に起因するシステムピークを、放射線のスペクトルから差し引くことができる。

【0086】

本実施形態においては、放射線検出素子１を構成する半導体がＳｉである形態を示したが、放射線検出素子１はＳｉ以外の半導体で構成された形態であってもよい。本実施形態においては、半導体部１１がｎ型の半導体からなり、電極層１２３及び曲線状電極１４がｐ型の半導体からなる形態を示したが、放射線検出素子１は、半導体部１１がｐ型の半導体からなり、電極層１２３及び曲線状電極１４がｎ型の半導体からなる形態であってもよい。本実施形態においては、放射線検出素子１がシリコンドリフト型放射線検出素子である形態を示したが、放射線検出素子１は、半導体製の素子であれば、シリコンドリフト型放射線検出素子以外の素子であってもよい。このため、放射線検出器２は、ＳＤＤ以外の放射線検出器であってもよい。

【0087】

本実施形態においては、放射線検出器２がコリメータ２２を備える形態を示したが、放射線検出器２はコリメータ２２を備えていない形態であってもよい。本実施形態においては、放射線検出素子１がハウジング２５に収容されている形態を示したが、放射線検出器２は、ハウジング２５を備えていない形態であってもよい。本実施形態においては、放射線検出装置１０が照射部３５及び試料台５１を備えている形態を示したが、放射線検出装置１０は、照射部３５又は試料台５１を備えていない形態であってもよい。本実施形態においては、放射線のスペクトルの横軸はエネルギーである例を示したが、放射線検出装置１０は、波長又は波数等のエネルギー以外の値を横軸としたスペクトルを扱う形態であってもよい。

【0088】

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0089】

各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

【符号の説明】

【0090】

１０ 放射線検出装置
１ 放射線検出素子
１１ 半導体部
１２ 表面層
１２１ 遮光膜
１２２ 酸化膜
１２３ 電極層
２ 放射線検出器
２５ ハウジング
２５１ 開口部
３４ 表示部
３５ 照射部
４ 分析装置
４０ 記録媒体
４４１ コンピュータプログラム
５２ 試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】