射束檢測構件及使用該構件的射束檢測器的製作方法

2023-07-22 18:24:06

專利名稱：：射束檢測構件及使用該構件的射束檢測器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及射束檢測構件及使用了該構件的射束檢測器，其通過向射束照射部照射通過同步加速器放射光設備等發生的高能量的放射光等射束，進行該射束光的位置強度等的檢測。
背景技術：
：近年來，在醫療、材料、電子學領域等的研究開發中，產生射束狀的紫外線至X線的同步加速器放射光設備等被廣泛應用。這種射束光肉眼看不到，因此，不容易正確地測定這種射束的位置，光學系統的調整困難。另外，放射光的能量高，因此，存在的危險為，錯誤地對非照射對象和實驗者照射高能量的光，另外，在實驗者不注意期間間接地照射了大量的x射束。因此，需要短時間、且容易地測定放射射束光的位置的射束檢測器和射束檢測方法。通常，觀察電子射束的位置等的螢光板，因為放射光的能量大且螢光板自身承受損傷，所以在本目的中不能使用。下面，參照圖810，對現有例的射束檢測器或射束檢測方法進行說明。圖8是表示現有例的X線射束監視器裝置之一例的概略結構圖，圖9是用於概略說明現有例的放射光位置監視器的一例的俯視圖及剖面圖，圖10是表示現有例的射束監視器之一例的結構的立體圖。首先，在圖8中，本現有例的透過型X線射束監測器裝置具有在監視器板12的表面一半和背面一半形成光電膜14、15的結構，照射X線射束11時從光電膜14、15放出電子(光電子)，用2次電子倍增管16a、16b測定從各面放出的電子量。表面的光電膜14和背面的光電膜15配置於不重複的位置，因此，能夠測定來自中心位置的射束11的一次元的偏離(參照專利文獻l)。但是，上述現有例的X線射束監視器能夠推測射束的一維的中心位置(例如x坐標)，但是，不能決定二維的位置(y坐標)。為決定y坐標，需要以與第一射束監視器在一條直線上的方式設置第二射束監視器。但是，當作成這種的結構時，放射光束兩次通過射束監視器，因此，發生射束的吸收和散射，產生射束的品質降低的問題。另外，放射電子導致信號交錯，而產生不能決定正確的射束中心位置的問題。其次，在圖9中，本現有例的放射光位置監視器使用在中心有穿孔22的圓盤狀的氣相合成金剛石板21，將其周邊分成4份的扇狀的金屬電極23、23、配置於金剛石板21的兩面。對上述金屬電極23、23、照射放射光時放出光電子，因此，通過監視光電子電流推測放射光束的中心位置。在本現有例的放射光位置監視器中，配置有分割成4份的金屬電極23、23、，因此，可知放射光束的中心位置的(x、y)坐標(參照專利文獻2)。上述放射光位置監視器為了檢測射束的中心位置，從夾持金剛石板21而對置的電極23及23、發生的光電子形成的電流推測射束中心位置。但是，這種推測只有射束強度的截面分布為正圓形時才合適，但是，一般而言，在射束強度的截面分布是歪斜的橢圓形、兩個圓為重複的形狀的的基礎上，截面分布隨時變化。因此，在上述現有例中提到的放射光位置監視器存在的缺點是，不但不能正確的推測出來射束位置，而且也不能捕捉到截面分布的變化。另外，在本現有例的檢測方式中，在放射光束自放射光位置監視器的中心的穿孔22大幅度偏移時，不能全部發揮功能。即，會出現假如預先不知道上述放射光束的位置，就不能進行放射光束位置的檢測這種自相矛盾的問題。另外，其它的現有例的放射光位置監視器，其結構和圖9類似，因此，使用本圖9進行說明時，通過測定不放出電子而配置於金剛石板21兩面的電極間23、23、的電流(光電流)，推測放射光束的中心位置。所述放射光束具有某程度的寬度，但是，上述射束周邊的比較強的弱射束光通過用電極23及23、夾持的金剛石板21時，在上述金剛石中生成多數的電子，空穴對，生成的電子及空穴分別向正、負極23、23、移動，電極間流過電流(參照專利文獻3)。在上述圖9中，上述現有例的放射光位置監視器是測定夾持金剛石板21而對置的電極23及23、間流過的光電流的。但是，一般而言，用氣相合成製作的金剛石板的膜質不均勻，即使射束向位置監測器對稱地照射，來自各電極的輸出也不相等，其結果是存在不能正確地推測出射束位置的問題。另外，和上述專利文獻2的情況同樣，放射光束自放射光位置監視器的中心大幅度偏移時，不能全部發揮功能。另外，在圖10中，根據作為其它的現有例提出的射束監視器器，具有第一單元37，該單元包括一對金剛石板31a、31b，該金剛石板在使端面彼此平行分離配置的兩面具有電極33;第二單元38，在測定對象的射束進行的方向從上述第一單元37分離配置。而且同時，在該射束監視器的第二單元38上，在使端面彼此平行分離配置的兩面具有電極33的一對金剛石板31c、31d在測定對象的射束36的進行方向配置有一組或多組，構成上述第一單元37及第二單元38的金剛石板31a、31b、31c、31d中，一對或多對的金剛石板可以調整其相互間隔41a、41b(參照專利文獻4)。專利文獻1:日本公開特許平7-318657號公報專利文獻2:日本公開特許平8-279624號公報專利文獻3:日本公開特許平8-297166號公報專利文獻4:日本公開特許平11-174199號公報上述射束監視器是在金剛石板31a、31b、31c、31d中摻雜硼而構成的。但是，該現有例的射束監視器的測定原理是測定在射束金剛石板上發生的電流的，為得到低電阻率的金剛石板只不過是僅摻雜硼。因此，具有和上述現有例的專利文獻2提案的放射光位置監視器同樣的問題。艮口，不光是不能正確地推測射束位置，也存在不能捕捉到截面分布的變化的問題。另外，放射光束自放射光位置監視器的中心起大幅度偏移時，不能全部發揮功能。即，會出現假如預先不知道上述放射光束的位置，就不能進行放射光束位置的監視這種自相矛盾的問題。
發明內容本發明是鑑於上述問題而開發的，其目的在於提供一種射束檢測構件及使用了該構件的射束檢測器，能夠高精度且長期穩定地檢測從高能量直至低能量的放射光束和軟X線射束等的位置及其強度分布，還有這些時間變化，能夠用比現有的檢測裝置更低的成本製造。為實現上述目的，本發明的射束檢測構件採用的裝置包括，用於檢測射束的位置及強度的射束檢測構件的射束照射部使用金剛石膜而構成，該金剛石膜由含有至少選自矽(Si)、氮(N)、鋰(LO、鈹(Be)、硼(B)、磷(P)、硫(S)、鎳(Ni)、釩(V)中的一種或兩種以上的元素(X)的多晶金剛石(C)膜構成。同時，所述射束檢測構件的特徵在於，含有X/C-0.11000ppm從這些上述元素中選擇的一種或兩種以上的元素X，且具有當向所述多晶金剛石膜照射射束時發光的發光功能。其特徵在於，所述的射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜。其特徵在於，所述金剛石膜的至少一部分用基板保持，並且，所述多晶金剛石膜的膜厚為0.1um3mm。其特徵在於，構成所述多晶金剛石膜的金剛石粒子的平均粒子直徑為0.1umlmm。其特徵在於，所述發射光波長為150800nm。其特徵在於，所述發射光在波長730760nm區域顯示峰值強度。其特徵在於，所述發光在波長500600nm區域顯示峰值強度。其特徵在於，所述多晶金剛石膜表面平坦度為30100nm。其特徵在於，將所述^f束照射部組合多個而成為模塊結構。其特徵在於，所述多晶金剛石膜形成自立膜結構，該自立膜部分是照射射束的射束照射部。其特徵在於，所述多晶金剛石膜由射束照射部和比該射束照射部的厚度更厚的厚膜部構成。其特徵在於，所述基板是矽基板，或二氧化矽的薄膜介於基板和多晶金剛石膜之間的基板。本發明的射束檢測器採用的裝置，具有用於檢測射束的位置和強度的射束檢測構件，其特徵在於，具備本發明的射束檢測構件和觀測所述發光現象的發光觀測裝置，根據利用該發光觀測裝置觀測的發光狀態，檢測所述射束的位置和強度。其特徵在於，所述射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜，所述發光觀測裝置的照相機。本發明的射束檢測構件，其用於至少檢測射束的位置和強度的射束照射部用多晶金剛石膜而構成，該多晶金剛石(C)膜含有X/C=0.11000ppm至少選自矽(Si)、氮(N)、鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、磷(P)、硫(S)、鎳(Ni)、釩(V)中的一種或兩種以上的元素(X)，且具有當向該多晶金剛石膜照射所述射束時發光的發光功能。因此，從射束照射光點可得到具有足夠強度的可視光和紫外光等單色光。在金剛石膜內部激勵的可視光通過存在於多晶金剛石膜的內部的微細結晶粒邊界散射而射出膜外部。因此，嚴格地說，具有比真射束直徑擴大ym等級的檢測能力。但是，實際上，um等級的擴大不成問題。與之相對，用單晶構成金剛石膜時，因為在膜內晶粒邊界不存在，所以不引起內部散射，但是，激勵的可視光在膜表面反射而從試樣的端部射出膜外部。結果是不能觀察射束點，不能用於射束位置檢測。另外，本發明的射束檢測構件中，所述射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜，所述發光波長為150800nm，因此，發射光只要是可視光，就可用肉眼判斷放射線射束的照射點，能夠用肉眼特定所述射束的照射位置。另外，本發明的射束檢測構件中，所述金剛石膜的至少一部分用基板保持，並且，所述多晶金剛石膜的膜厚為0.1ym3mm，另夕卜，金剛石粒子的平均粒子直徑為0.1ymlmm，因此，能夠得到適當尺寸的發光區域及適當的發光亮度和高品質的透過放射光束。另外，本發明的射束檢測構件中，所述發光在波長730760nm或500600nm區域現實峰值強度，因此，是分布與多晶金剛石膜中含有的矽(Si)及硼(B)有關的發光，但是，尤其是發光強度顯著，容易檢測發光能夠特定射束位置。本發明的射束檢測構件中，所述多晶金剛石膜表面平坦度為30100nm，因此與未研磨的所述金剛石膜比較，放射光束使發光強度提高至25倍以上。另外，本發明的射束檢測構件中，將所述射束檢測構件組合多個而成為模塊結構，能夠同時檢測、觀測多數個照射光射束的位置和強度。另外，本發明的射束檢測構件中，所述多晶金剛石膜具有自立膜結構，該自立膜部分是照射射束的射束照射部，因此，對於大電流的電子線也不會破損。另外，本發明的射束檢測構件中，所述多晶金剛石膜由所述射束照射部和比該射束照射部的厚度更厚的厚模部構成，因此，能夠抑制射束照射部的溫度上升。本發明的射束檢測構件中，所述基板是矽基板，或使二氧化矽的薄膜介於基板和多晶金剛石膜之間的基板，因此容易確保對於射束基板的平坦度和放射光束的垂直度。另一方面，本發明的射束檢測器是具有用於檢測射束的位置和強度的射束檢測構件的射束檢測器，其具備觀測射束檢測構件和所述發光現象的發光觀測裝置，因此，即使所述發光在非可視光區域，也可以根據利用該發光觀測裝置觀測的發光狀態，檢測所述射束的位置和強度。而且，本發明的射束檢測器中，所述射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜，所述發光觀測裝置是照相機，因此，能夠檢測與軟X線紫外線對應的寬波長區域和寬能量範圍的放射光束，並且，能夠用所述照相機攝取鮮明的點像。另外，通過使用所述照相機中的數位照相機等，能夠實時測定放射光束的位置及強度分布。圖1是示意性表示本發明實施方式1的射束檢測構件的表面的示意立體圖2是示意性表示本發明實施方式1的射束檢測構件的背面的示意立體圖3是示意性表示使用本發明實施方式1的射束檢測構件的射束檢測器的整體結構的示意剖面圖4是示意性表示本發明實施方式2的射束檢測構件的表面的示意平面圖5是表示本發明的、來自具備了在多晶金剛石膜中摻雜了矽(Si)的射束檢測構件的射束檢測器的發光光譜的觀測例的圖6是表示本發明的、來自具備了在多晶金剛石膜中慘雜了硼(B)的射束檢測構件的射束檢測器的發光光譜的觀測例的圖7是表示對於本發明的實施例2的射束檢測構件的X線線量的照射地點的強度的圖8是表示現有例的X線射束監視器裝置之一實施例的概略結構圖；圖9是用於概略說明現有例的放射光位置監視器之一具體例的俯視圖及剖面圖10是表示現有例的射束監視器的實施例的結構的立體圖。符號說明1、射束檢測器2、20、射束檢測構件3、3a、發光觀測裝置4、多晶金剛石膜5、基板6、射束照射部7、放射光束7a、射束照射點8、8a、發射光具體實施例方式首先，下面，參照圖13，對本發明實施方式1的射束檢測構件及使用了該構件的射束檢測器進行說明。圖1是示意性表示本發明實施方式1的射束檢測構件的表面的示意立體圖，圖2是示意性表示本發明實施方式1的射束檢測構件的背面的示意立體圖。另外，圖3是示意性表示使用了本發明實施方式1的射束檢測構件的射束檢測器的整體結構的示意剖面圖。如圖l及2所示，本發明實施方式l的射束檢測構件2在基板5的背面形成多晶金剛石(C)膜4，上述基板5隻將其邊緣部作為環狀的框架而構成。而且，在上述多晶金剛石膜4中摻入以原子比表示Si/C=0.11000ppm的矽元素。使用圖3且如後述，通過在上述多晶金剛石膜4中摻入Si原子，從而在照射放射光束7時，從照射點7a發出具有足夠強度的紅色的單色光發光8。上述原子比Si/C不足O.lppm時發光強度過弱，另外，Si/C超過1000ppm時多晶金剛石膜4的結晶性降低，從而發光強度降低。更具體而言，上述原子比Si/C優選1100ppm，進一步優選550ppm。若列舉在上述多晶金剛石膜4中摻雜的其它的優選的元素，則至少是選自矽(Si)、氮(N)、鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、磷(P)、硫(S)、鎳(Ni)、釩(V)中的一種或兩種以上的元素(X)。而且，通過將這種元素X以原子比X/O0.11000ppm摻雜，從而當向上述多晶金剛石膜4照射射束時，從放射光束照射點7a得到具有足夠強度的可視光和紫外光等。這些雜質的總濃度(X/C)的上下限及理想的範圍和上述Si的情況相同。而且，對於上述射束檢測構件2而言，除去照射放射光束7時通過的射束照射部6的區域的基板，多晶金剛石膜4成為如圖3所示的獨立結構。這種結構例如採用作為基板5的矽，剩餘應除去的區域用耐酸性材料屏蔽矽基板，可以將這個用氟硝酸溶液通過蝕刻而製成。上述多晶金剛石膜4的膜厚例如在射束照射部6優選為薄為530ym，在其它的基板5上優選厚達70100um。這種多晶金剛石膜4的膜厚分布可以應用金剛石膜4的選擇成長技術而實現。如前所述，將上述金剛石膜4的厚度在射束照射部6設定為薄，其它的部分設定為厚的理由是為了抑制射束照射部6的溫度上升。本發明的射束檢測構件2是如圖1及圖2所示那樣簡單結構，因此，與需要按照現有例的專利文獻14提示的複雜製作工藝製造的射束檢測構件相比，製造成本可大幅降低。而且，如圖3所示，本發明實施方式1的放射光檢測器1具有如上述的本發明實施方式1的射束檢測構件2、配置於放射光束7的照射側的發光觀測裝置3。對構成上述射束檢測構件2的射束照射部6的多晶金剛石膜4照射放射光束7，從上述多晶金剛石膜4發出發射光8，通過發光觀測裝置3觀測該發射光8，由此進行上述射束光7的照射點7a及強度的檢測。上述發光現象是從射束照射點7a向全方位均等發光，因此，例如，也可以通過發光觀察裝置3a觀察向上述射束檢測構件2的裡側的發射光8a。上述發光觀測裝置3可以使用通常的光學照相機和數位照相機，或紫外線CCD照相機、攝像機等。上述多晶金剛石膜4的膜厚根據入射的放射光束7的能量和能量密度決定最適當的值。一般而言，多晶金剛石膜4的膜厚適合為0.1um3mm。上述膜厚不足0.1iim時，發光區域過小因此發光微弱。相反，膜厚為3mm以上時，在多晶金剛石膜4的合成中需要長時間，製造成本增大，並且，透過的放射光束7通過多晶金剛石膜4吸收，散射，透過的放射光束7的品質降低。上述多晶金剛石膜4的膜厚也可以根據適用條件選擇，但更優選320nm。多晶金剛石膜4的粒徑和發光亮度有關，平均粒子直徑優選0.1ymlmm。上述平均粒徑不足0.1um時，多晶金剛石膜4中非金剛石成分增加，由此而造成的結晶缺陷的密度也增大，發光亮度降低。相反，平均粒徑設定為超過lmm的大小時，需要長時間成膜，製造成本增大。另外，透過的放射光束7通過大粒徑的多晶金剛石膜吸收'散射，透過的放射光束7的品質降低。考慮多晶金剛石膜4的合成時間時，金剛石的平均粒徑更優選110um。對本發明的多晶金剛石膜4照射能量為5300keV的放射光束7時，能夠從多晶金剛石膜4上發生發光波長為150800nm的發射光8。上述放射光8若在可視光區域，則放射光束7的照射點7a用肉眼可以判斷，上述放射光8若在比可視光短的波長區域，作為發光觀察裝置3可以採用紫外線CCD照相機特定照射點7a。另外，上述多晶金剛石膜4的表面平坦度優選30100nm。若將上述多晶金剛石膜4的表面平坦度設定為30100nm，則放射光束7導致發光強度提高至25倍，但是，在上述表面平坦度不足30nm時，需要特別的時間成膜多晶金剛石膜，且花費特別時間且需要將膜表面進行研磨平坦化的工藝，因此過大增加成本，另一方面，上述表面平坦度超過100nm時，膜表面的光散射導致光的輸出效率降低。多晶金剛石膜4的表面平坦度可以將該金剛石膜4表面進行機械的及/或化學機械的研磨加工而提高。作為這種的研磨加工方法有浸漬於水中分散有氧化鋁和二氧化矽、二氧化鈦等的磨粒的研磨液中，一邊摩擦金剛石一邊研磨其表面的化學機械研磨方法；在能夠控制氧氣分壓和內部溫度的真空室內，通過金剛石表層部的碳原子還原鐵、鎳、鈷、銅的氧化金屬體並且研磨金剛石的方法等。另外，上述表面平坦度可以通過利用探針臺階儀和雷射的幹涉相位差的顯微鏡簡單測定。下面，參照附圖4說明本發明實施方式2的射束檢測構件。圖4是示意性表示本發明實施方式2的射束檢測構件的表面的示意平面圖。另外，本發明實施方式2與上述實施方式1不同之處在於射束檢測構件的整體構成不是圖1所示的構成，其它的是相同的構成，因此，和上述實施方式1同樣的部位附帶同樣的符號，下面對其不同的點進行說明。艮P，如圖4所示，本發明實施方式2的射束檢測構件20是將多數個射束照射部6平面連接，成為模塊結構而形成的。通過這種的結構，可以擴大射束的檢測範圍。另外，對於這種的模塊化，不一定需要平面連接，也可以根據用途形成曲面。下面，參照圖5及圖6說明觀測來自本發明的射束檢測器1的發光光譜的例子。圖5是表示本發明的、來自具備了在多晶金剛石膜中摻雜了矽(Si)的射束檢測構件的射束檢測器的發光光譜的觀測例的圖，圖6是表示本發明的、來自具備了在多晶金剛石膜中摻雜了硼(B)的射束檢測構件的射束檢測器的發光光譜的觀測例的圖。首先，在圖5所示的多晶金剛石膜.4中摻雜了矽(Si)的例子中，通過放射光束7的照射，看到波長738土0.5nm(半值寬度6士0.5nm)的強的發光帶。用數位照相機攝取鮮豔的紅色的點，這是以發光光譜寬度窄、且得到充分的發光強度的方式選擇Si的原子比Si/C的效果。另外，在圖6的多晶金剛石膜4中摻雜了硼(B)的例子中，通過放射光束7的照射，看到波長540士10nm的強的發光帶。這樣，上述發射光優選在波長730760nm或500600nm區域顯示峰值強度。上述發射光8若是波長730760nrn或500600nm的區域，則就是與各個多晶金剛石膜中含有的矽(Si)或硼(B)有關的發光，尤其是發光強度顯著且容易檢測發光，能夠特定射束位置。本發明的射束檢測構件2是採用熱傳導率高的金剛石而構成的，因此，放射光束點7a沒有局部的過熱。另外，金剛石是由原子量小(即電子數少)的炭構成的，因此，其特徵也是和放射線7的相互作用小，幾乎不吸收。因此，在試樣的放射光束7入射側和透過側設置本發明的射束檢測構件2，也能夠測定放射光束7的位置和強度變化。另外，有時放射光透過部6的多晶金剛石膜4的表面平坦性和平行度(相對於放射光束的垂直度)成為重要的要素。因此，研磨多晶金剛石膜4的成長表面使其平坦化，或作為基板使用表面平坦的矽晶片，能夠確保表面平坦。另外，為確保相對於放射光束7的垂直度，有效的辦法為1)作為基板使用厚度為lcm左右的矽板，防止多晶金剛石膜4的撓曲；2)預先在基板5的局部塗敷二氧化矽，緩解上述多晶金剛石膜4和基板5的熱膨脹率的差。本發明的射束檢測構件2使用對放射線具有耐久性的金剛石構成，因此，放射光之外也可以用於電子線、加速放射線粒子等的高能量射束的測定。尤其是，通過將多晶金剛石膜4設為獨立的膜結構，相對於大電流的電子線也可以作為無破損的檢測部使用。另外，圖l、2表示作為本發明的射束檢測構件2的典型的實施方式，但是，在本發明中，原則上是對多晶金剛石膜4照射放射光束7，只要產生發射光(可視光、紫外光)8現象即可，因此，未必需要將多晶金剛石膜2設定為獨立的膜結構。另外，基板5也可以使用矽基板之外的高融點金屬和陶瓷，也可以是使二氧化矽的薄膜介於矽基板等基板和多晶金剛石膜之間的基板。這樣的變形例是本發明的範圍。另外，在對於高強度的放射光束7使用時，在射束照射部6以外的多晶金剛石膜4及基板5上塗敷熱傳導率大且加工性優異的鋁等的金屬膜，將該部分和水冷夾具接合，也能夠防止射束照射部6的多晶金剛石膜4的溫度上升。實施例(實施例l)通過以下工藝製作圖1、2所示的射束檢測構件2。首先，將1英寸直徑的矽基板在數10ym直徑的金剛石粉末的乙醇混濁液中施加超聲波，由此進行促進核產生的處理。衝洗了附著於基板的金剛石粉末後，在微波等離子CVD裝置內設置矽基板，形成金剛石膜。作為原料氣體，使用l體積％甲垸和99體積％氫氣的混合氣體。氣體壓力設定為45Torr、基板溫度設定為800°C。為了在上述多晶金剛石膜中混入Si，進一步向原料氣體內添加稀釋了氫氣的矽烷(SiH4)或乙矽垸(Si2H6)，沿矽基板橫向配置矽晶片。其結果為，用830小時進行成膜得到厚度為1040um的多晶金剛石膜。在膜中確認滲入了550ppm的Si原子。另外，該膜的金剛石粒子的平均粒子直徑約為20um。接著，將多晶金剛石膜在大約20(TC的鉻酸硫酸飽和溶液中進行表面清洗，接著在IOO'C的王水中進行表面清洗。之後，將矽基板的裡面用難以溶於氟硝酸的聚亞醯胺膜進行保護，在氟硝酸中浸泡，蝕刻除去放射光束透過區域的矽。在保持臺上設置製作好的射束檢測構件，作為發光觀測裝置使用彩色CCD照相機而構成射束檢測器。向上述射束照射部照射能量為5300keV的放射光束時，從放射光束的照射位置的多晶金剛石膜區域觀察明顯的紅色的發光。改變放射光的加速電壓*射束電流進行測定，與放射光的能量成比例，確認照射位置的亮度變化。另外，擴大照射位置進行觀察時，可知和時間同樣射束截面形狀複雜變化。(實施例2)用和實施例1同樣的工藝製作摻雜了硼的金剛石。為了在多晶金剛石膜中摻雜硼，向原料氣體內添加稀釋氫氣的乙硼烷(B2H6)或三甲基硼(B(CH3)3)，沿矽基板橫向配置硼酸(B203)片。其結果為，通過2075小時的成膜，得到厚度為1548um的多晶金剛石膜。在該膜中摻雜了l100ppm的B原子。用這種摻雜了硼的金剛石試樣，用和實施例1同樣的方法，蝕刻處理矽基板的一部分，製成射束檢測構件。向這種射束檢測構件照射能量為15keV的X線射束時，從照射位置的多晶金剛石膜區域觀察青綠色的發光。另外，改變照射的X線射束的線量後進行觀察時，如圖7所示，與線量成正比地使照射位置的亮度變化。另外，圖7中的Si摻雜表示用實施例1製成的試樣的發光強度的變化。(實施例3)用和實施例1同樣的方法，在構成射束檢測構件的多晶金剛石膜中，合成混入了Si、N、Li、Be、B、P、S的多晶金剛石膜。在多晶金剛石膜中摻雜了這些元素的情況下，通過放射光的能量確認自照射位置發出的可視光紫外光。但是，發光光譜如表l所示，因添加元素的種類和添加濃度而有大的不同。表1tableseeoriginaldocumentpage16另外，當添加多個元素時，用添加的各個元素的發光波長確認發光。添加多個種類的元素時，對於各個元素優選添加1100ppm，進一步優選添加550ppm。(實施例4)用上述實施例13製成的射束檢測用的多晶金剛石膜表面的研磨，用使用了氧化鋁磨粒分散研磨液的化學機械研磨方法實施。在未研磨(aa-grown)的金剛石膜表面，最大有3Um的高低差(peak-to-valley)，但是，這樣研磨加工後的表面平坦度為30100um。由這種表面平坦性高的金剛石膜，用和實施例13同樣的方法，蝕刻除去基板的一部分而製成射束檢測構件。對這些射束檢測構件，用和實施例13同樣的條件照射X線射束而測定發光強度時，和上述實施例l3比較，分別得到25倍的亮度。(實施例5)作為基板表面使用了(001)面即矽基板(1英寸直徑)。首先，將矽基板在基板溫度約800°C、5體積％的甲烷和95體積％氫氣的混合等離子中曝光1小時，碳化矽基板表面。接著，對上述基板施加20分鐘的-200V的偏壓電壓，在基板整個面上形成金剛石核。之後，停止上述偏壓電壓的施加，再使用3體積％的甲烷和97體積。^氫氣的混合氣體，通過微波等離子CVD法在金剛石表面上成膜6小時。上述氣體壓力設定為45Torr、基板溫度設定為80(TC。其結果為，在矽基板整個面上得到厚度為5"m的金剛石膜。接著，在上述基板中心部放置直徑15mm、厚度0.2mm的石英圓板，再將其收容於反應器內，用同樣的甲烷/氫氣混合氣體進行80小時的金剛石合成。其結果為，只在未用石英圓板覆蓋的基板邊緣部重疊了膜厚為70um的金剛石膜。之後，除去石英圓板，利用氟硝酸蝕刻除去矽基板側的15um直徑區域。增大邊緣部的多晶金剛石膜的膜厚的理由是因為利用金剛石的高熱傳導率特性，抑制放射光束照射部的多晶金剛石膜的溫度上升。將製作好的上述射束檢測構件設置於保持臺，作為發光觀測裝置使用彩色CCD照相機而構成射束檢測器。向上述射束照射部照射能量為5300keV的放射光時，從放射光束的照射位置觀察紅色的發光。增加加速電壓*射束電流進行測定時，也沒有上述射束照射部的破損，觀測與加速電壓射束電流成比例的發光強度。在本實施例5中，有意地不添加雜質元素，但是，根據兩次離子質量分析(SIMS)，在多晶金剛石膜中檢測出的矽為550ppm。這種結果，被認為是在上述的工藝中，矽基板通過氫等離子進行蝕刻，混入多晶金剛石膜中的。(比較例1)在矽基板上，用微波等離子CVD裝置合成金剛石膜。該金剛石中的矽元素含量為0.07ppm。認為這是基板的矽原子混入了上述金剛石膜合成中的緣故。這樣一來，對製成的射束檢測構件的射束照射部照射波長為0.0370.24nm的放射光，但是，未觀察到發出光。對於其它的元素也同樣，向金剛石膜中添加不足O.lppm的元素，製作射束檢測構件，也未能看到發出光。(比較例2)向原料氣體中添加乙矽烷(Si2H6)，用微波等離子CVD裝置合成金剛石膜。該金剛石中的矽元素含量約為1200ppm。認為這是基板的矽原子混入了上述金剛石膜合成中的緣故。這樣合成的金剛石膜的粒徑不足0.1Um。對製成的射束檢測構件的射束照射部照射能量為5300keV的放射光束時，未觀察到發出光。對於其它的元素也同樣，即使向金剛石膜中添加超過1000ppm的元素而製作射束檢測構件，也未確認有發出光。本發明的射束檢測器，向構成射束檢測構件的多晶金剛石膜中摻雜了上述原子的結果是，各原子乃至各原子的滲入導致的結晶缺陷形成固有的電子能量準位，通過放射光束照射電子從價電子帶激勵成高能量狀態，經過各種能量的緩和過程，觀測從特定或多個電子能量準位向價電子帶遷移時的發光的方式。科學地了解到，含有雜質元素的金剛石通過電子能量的激勵產生具有特定的光譜的發出光，但是，實際照射放射光束時，發出可視光和紫外光，另外，沒有發現將這個用於放射光束的位置'強度檢測部和檢測器的現有例。本發明的射束檢測構件用耐放射線性優異的金剛石膜和矽基板等基板構成，因此，不會像其它材料那樣在短時間內性能劣化。另外，在多晶金剛石膜中，例如通過控制Si原子進行摻入，從放射光束的照射位置觀察具有足夠強度的紅色的單色光的發光，應用通常的數位照相機等的發光觀測裝置構成射束檢測器，能夠攝取鮮明的光點圖像。因此，本發明的射束檢測構件及使用了該構件的射束檢測器可以實時測定放射光束的位置及強度分布。另外，射束放射光束通常可以是檢測器，因此，通過遠離操作可以微微調整放射光束的光學系，另外，也能夠預先防止錯誤地且高能量的放射光束對非照射體照射造成的事故。另外，來自本發明的多晶金剛石膜的發光不是可視光而是紫外光時，作為發光觀測裝置使用紫外線CCD照相機，可以測定放射光束的位置和強度分布。本發明的射束檢測器如上述，使放射光束直接照射多晶金剛石膜，通過由發光觀測裝置監視來自多晶金剛石膜的發光位置和其強度分布，由此可以決定射束位置和強度分布。射束多晶金剛石膜的面積原則上沒有限制，因此放射光束容易地可移動地覆蓋於數cm數10cm直徑的範圍內。因此，即使放射光束位置位於標準位置之外，也知道射束位置。另外，因為從上述多晶金剛石膜的放射光束照射光點也可以發出可視光，所以其特徵在於，不進行複雜的電子信號處理，能夠直接觀測射束位置、強度及強度分布。本發明的射束檢測器是這種的方式，因此完全沒有電子信號的交錯"幹擾等問題。另外，因為直接地觀察射束截面，所以其截面形狀不是正圓時也能夠檢測和觀測，另外，即使時間發生變化也能夠檢測和觀測。本發明的射束檢測構件需要利用與軟X線紫外線對應的波長0.110nm的放射光束的照射多晶金剛石發光，因此，通過肉眼和照相機等發光觀測裝置能夠檢測寬波長區域和寬能量範圍的放射光束。另外，作為多晶金剛石膜，可以使用厚度為數"m數10um的薄材料，因此，利用本發明的檢測器，不會減弱、分散放射光束。權利要求1、一種射束檢測構件，其用於檢測射束的位置和強度，其特徵在於，被照射射束的射束照射部由多晶金剛石(C)膜構成，並且具有當向該多晶金剛石(C)膜照射射束時發光的發光功能，該多晶金剛石膜含有至少從矽(Si)、氮(N)、鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、磷(P)、硫(S)、鎳(Ni)、釩(V)中選出的一種或兩種以上的元素(X)，並且，X/C＝0.1～1000ppm。2、如權利要求1所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜。3、如權利要求1或2所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述金剛石膜的至少一部分由基板保持，並且，所述多晶金剛石膜的膜厚為0.1um3mmc4、如權利要求13中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，構成所述多晶金剛石膜的金剛石粒子的平均粒徑為0.1ymlmm。5、如權利要求14中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述發光波長為150800nm。6、如權利要求14中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述發光在波長730760nm區域顯示峰值強度。7、如權利要求14中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述發光在波長500600nm區域顯示峰值強度。8、如權利要求17中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述多晶金剛石膜表面平坦度為30100nm。9、如權利要求18中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，將多個所述射束照射部組合成為模塊結構。10、如權利要求19中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述多晶金剛石膜形成自立膜結構，該自立膜部分是被照射射束的射束照射部。11、如權利要求110中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述多晶金剛石膜由射束照射部和比該射束照射部的厚度厚的厚膜部構成。12、如權利要求311中任一項所述的射束檢測構件，其特徵在於，所述基板是矽基板，或是在基板和多晶金剛石膜之間設有二氧化矽薄膜的基板。13、一種射束檢測器，其具備用於檢測射束的位置和強度的射束^^測構件，其特徵在於，具備權利要求112中任一項所述的射束檢測構件和觀測所述發光現象的發光觀測裝置，根據利用該發光觀測裝置觀測的發光狀態檢測所述射束的位置和強度。14、如權利要求13所述的射束檢測器，其特徵在於，所述射束是放射光束，所述金剛石膜採用在能量5300keV的射束照射區域發光的多晶金剛石膜，所述發光觀測裝置是照相機。全文摘要本發明提供一種射束檢測構件及使用了該構件的射束檢測器，能夠高精度且長期穩定地檢測放射光束和軟X線射束等的位置及其強度分布，還有它們時間的變化，能夠用比現有的檢測裝置更低的成本製造。用於檢測射束的位置和強度的射束檢測構件(2)，照射射束的射束照射部由多晶金剛石(C)膜(4)構成，該多晶金剛石(C)膜含有X/C＝0.1～1000ppm至少選自矽(Si)、氮(N)、鋰(Li)、鈹(Be)、硼(B)、磷(P)、硫(S)、鎳(Ni)、釩(V)中的一種或兩種以上的元素(X)，且具有當向該多晶金剛石膜(4)照射上述射束時發光(8)、(8a)的發光功能。通過這種射束檢測構件(2)和觀測上述發光現象的發光觀測裝置(3)、(3a)構成射束檢測器(1)。文檔編號C01B31/06GK101395246SQ20078000719公開日2009年3月25日申請日期2007年2月27日優先權日2006年3月2日發明者小橋宏司,林和志,橫田嘉宏,橘武史申請人:株式會社神戶制鋼所