專利名稱：：射束檢測構(gòu)件及使用該構(gòu)件的射束檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及射束檢測構(gòu)件及使用了該構(gòu)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(shè)備等發(fā)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(shù)：
：近年來，在醫(yī)療、材料、電子學(xué)領(lǐng)域等的研究開發(fā)中，產(chǎn)生射束狀的紫外線至X線的同步加速器放射光設(shè)備等被廣泛應(yīng)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(xué)系統(tǒng)的調(diào)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熒光板，因為放射光的能量大且熒光板自身承受損傷，所以在本目的中不能使用。下面，參照圖810，對現(xiàn)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(xiàn)有例的X線射束監(jiān)視器裝置之一例的概略結(jié)構(gòu)圖，圖9是用于概略說明現(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)視器的一例的俯視圖及剖面圖，圖10是表示現(xiàn)有例的射束監(jiān)視器之一例的結(jié)構(gòu)的立體圖。首先，在圖8中，本現(xiàn)有例的透過型X線射束監(jiān)測器裝置具有在監(jiān)視器板12的表面一半和背面一半形成光電膜14、15的結(jié)構(gòu)，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配置于不重復(fù)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(xiàn)有例的X線射束監(jiān)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(jiān)視器在一條直線上的方式設(shè)置第二射束監(jiān)視器。但是，當(dāng)作成這種的結(jié)構(gòu)時，放射光束兩次通過射束監(jiān)視器，因此，發(fā)生射束的吸收和散射，產(chǎn)生射束的品質(zhì)降低的問題。另外，放射電子導(dǎo)致信號交錯，而產(chǎn)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(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)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、配置于金剛石板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(jiān)視光電子電流推測放射光束的中心位置。在本現(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)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(jiān)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(fā)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、兩個圓為重復(fù)的形狀的的基礎(chǔ)上，截面分布隨時變化。因此，在上述現(xiàn)有例中提到的放射光位置監(jiān)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(xiàn)有例的檢測方式中，在放射光束自放射光位置監(jiān)視器的中心的穿孔22大幅度偏移時，不能全部發(fā)揮功能。即，會出現(xiàn)假如預(yù)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(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)視器，其結(jié)構(gòu)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于金剛石板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(shù)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(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)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，用氣相合成制作的金剛石板的膜質(zhì)不均勻，即使射束向位置監(jiān)測器對稱地照射，來自各電極的輸出也不相等，其結(jié)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(jiān)視器的中心大幅度偏移時，不能全部發(fā)揮功能。另外，在圖10中，根據(jù)作為其它的現(xiàn)有例提出的射束監(jiān)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(jiān)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(gòu)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(diào)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(jiān)視器是在金剛石板31a、31b、31c、31d中摻雜硼而構(gòu)成的。但是，該現(xiàn)有例的射束監(jiān)視器的測定原理是測定在射束金剛石板上發(fā)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(xiàn)有例的專利文獻2提案的放射光位置監(jiān)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(jiān)視器的中心起大幅度偏移時，不能全部發(fā)揮功能。即，會出現(xiàn)假如預(yù)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(jiān)視這種自相矛盾的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)的，其目的在于提供一種射束檢測構(gòu)件及使用了該構(gòu)件的射束檢測器，能夠高精度且長期穩(wěn)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(xiàn)有的檢測裝置更低的成本制造。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件采用的裝置包括，用于檢測射束的位置及強度的射束檢測構(gòu)件的射束照射部使用金剛石膜而構(gòu)成，該金剛石膜由含有至少選自硅(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(gòu)成。同時，所述射束檢測構(gòu)件的特征在于，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(dāng)向所述多晶金剛石膜照射射束時發(fā)光的發(fā)光功能。其特征在于，所述的射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜。其特征在于，所述金剛石膜的至少一部分用基板保持，并且，所述多晶金剛石膜的膜厚為0.1um3mm。其特征在于，構(gòu)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。其特征在于，所述發(fā)射光波長為150800nm。其特征在于，所述發(fā)射光在波長730760nm區(qū)域顯示峰值強度。其特征在于，所述發(fā)光在波長500600nm區(qū)域顯示峰值強度。其特征在于，所述多晶金剛石膜表面平坦度為30100nm。其特征在于，將所述^f束照射部組合多個而成為模塊結(jié)構(gòu)。其特征在于，所述多晶金剛石膜形成自立膜結(jié)構(gòu)，該自立膜部分是照射射束的射束照射部。其特征在于，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(gòu)成。其特征在于，所述基板是硅基板，或二氧化硅的薄膜介于基板和多晶金剛石膜之間的基板。本發(fā)明的射束檢測器采用的裝置，具有用于檢測射束的位置和強度的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，具備本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件和觀測所述發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)光觀測裝置，根據(jù)利用該發(fā)光觀測裝置觀測的發(fā)光狀態(tài)，檢測所述射束的位置和強度。其特征在于，所述射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜，所述發(fā)光觀測裝置的照相機。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件，其用于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(gòu)成，該多晶金剛石(C)膜含有X/C=0.11000ppm至少選自硅(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(dāng)向該多晶金剛石膜照射所述射束時發(fā)光的發(fā)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(nèi)部激勵的可視光通過存在于多晶金剛石膜的內(nèi)部的微細結(jié)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(gòu)成金剛石膜時，因為在膜內(nèi)晶粒邊界不存在，所以不引起內(nèi)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(jié)果是不能觀察射束點，不能用于射束位置檢測。另外，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，所述射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜，所述發(fā)光波長為150800nm，因此，發(fā)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(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，所述金剛石膜的至少一部分用基板保持，并且，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(dāng)尺寸的發(fā)光區(qū)域及適當(dāng)?shù)陌l(fā)光亮度和高品質(zhì)的透過放射光束。另外，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，所述發(fā)光在波長730760nm或500600nm區(qū)域現(xiàn)實峰值強度，因此，是分布與多晶金剛石膜中含有的硅(Si)及硼(B)有關(guān)的發(fā)光，但是，尤其是發(fā)光強度顯著，容易檢測發(fā)光能夠特定射束位置。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)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(fā)光強度提高至25倍以上。另外，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，將所述射束檢測構(gòu)件組合多個而成為模塊結(jié)構(gòu)，能夠同時檢測、觀測多數(shù)個照射光射束的位置和強度。另外，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，所述多晶金剛石膜具有自立膜結(jié)構(gòu)，該自立膜部分是照射射束的射束照射部，因此，對于大電流的電子線也不會破損。另外，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)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(gòu)成，因此，能夠抑制射束照射部的溫度上升。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件中，所述基板是硅基板，或使二氧化硅的薄膜介于基板和多晶金剛石膜之間的基板，因此容易確保對于射束基板的平坦度和放射光束的垂直度。另一方面，本發(fā)明的射束檢測器是具有用于檢測射束的位置和強度的射束檢測構(gòu)件的射束檢測器，其具備觀測射束檢測構(gòu)件和所述發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)光觀測裝置，因此，即使所述發(fā)光在非可視光區(qū)域，也可以根據(jù)利用該發(fā)光觀測裝置觀測的發(fā)光狀態(tài)，檢測所述射束的位置和強度。而且，本發(fā)明的射束檢測器中，所述射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜，所述發(fā)光觀測裝置是照相機，因此，能夠檢測與軟X線紫外線對應(yīng)的寬波長區(qū)域和寬能量范圍的放射光束，并且，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(shù)碼照相機等，能夠?qū)崟r測定放射光束的位置及強度分布。圖1是示意性表示本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件的表面的示意立體圖2是示意性表示本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件的背面的示意立體圖3是示意性表示使用本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件的射束檢測器的整體結(jié)構(gòu)的示意剖面圖4是示意性表示本發(fā)明實施方式2的射束檢測構(gòu)件的表面的示意平面圖5是表示本發(fā)明的、來自具備了在多晶金剛石膜中摻雜了硅(Si)的射束檢測構(gòu)件的射束檢測器的發(fā)光光譜的觀測例的圖6是表示本發(fā)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(gòu)件的射束檢測器的發(fā)光光譜的觀測例的圖7是表示對于本發(fā)明的實施例2的射束檢測構(gòu)件的X線線量的照射地點的強度的圖8是表示現(xiàn)有例的X線射束監(jiān)視器裝置之一實施例的概略結(jié)構(gòu)圖；圖9是用于概略說明現(xiàn)有例的放射光位置監(jiān)視器之一具體例的俯視圖及剖面圖10是表示現(xiàn)有例的射束監(jiān)視器的實施例的結(jié)構(gòu)的立體圖。符號說明1、射束檢測器2、20、射束檢測構(gòu)件3、3a、發(fā)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(fā)射光具體實施例方式首先，下面，參照圖13，對本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件及使用了該構(gòu)件的射束檢測器進行說明。圖1是示意性表示本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件的表面的示意立體圖，圖2是示意性表示本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)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(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件的射束檢測器的整體結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖l及2所示，本發(fā)明實施方式l的射束檢測構(gòu)件2在基板5的背面形成多晶金剛石(C)膜4，上述基板5只將其邊緣部作為環(huán)狀的框架而構(gòu)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的硅元素。使用圖3且如后述，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(fā)出具有足夠強度的紅色的單色光發(fā)光8。上述原子比Si/C不足O.lppm時發(fā)光強度過弱，另外，Si/C超過1000ppm時多晶金剛石膜4的結(jié)晶性降低，從而發(fā)光強度降低。更具體而言，上述原子比Si/C優(yōu)選1100ppm，進一步優(yōu)選550ppm。若列舉在上述多晶金剛石膜4中摻雜的其它的優(yōu)選的元素，則至少是選自硅(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(dāng)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(zhì)的總濃度(X/C)的上下限及理想的范圍和上述Si的情況相同。而且，對于上述射束檢測構(gòu)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(qū)域的基板，多晶金剛石膜4成為如圖3所示的獨立結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)例如采用作為基板5的硅，剩余應(yīng)除去的區(qū)域用耐酸性材料屏蔽硅基板，可以將這個用氟硝酸溶液通過蝕刻而制成。上述多晶金剛石膜4的膜厚例如在射束照射部6優(yōu)選為薄為530ym，在其它的基板5上優(yōu)選厚達70100um。這種多晶金剛石膜4的膜厚分布可以應(yīng)用金剛石膜4的選擇成長技術(shù)而實現(xiàn)。如前所述，將上述金剛石膜4的厚度在射束照射部6設(shè)定為薄，其它的部分設(shè)定為厚的理由是為了抑制射束照射部6的溫度上升。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件2是如圖1及圖2所示那樣簡單結(jié)構(gòu)，因此，與需要按照現(xiàn)有例的專利文獻14提示的復(fù)雜制作工藝制造的射束檢測構(gòu)件相比，制造成本可大幅降低。而且，如圖3所示，本發(fā)明實施方式1的放射光檢測器1具有如上述的本發(fā)明實施方式1的射束檢測構(gòu)件2、配置于放射光束7的照射側(cè)的發(fā)光觀測裝置3。對構(gòu)成上述射束檢測構(gòu)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(fā)出發(fā)射光8，通過發(fā)光觀測裝置3觀測該發(fā)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(fā)光現(xiàn)象是從射束照射點7a向全方位均等發(fā)光，因此，例如，也可以通過發(fā)光觀察裝置3a觀察向上述射束檢測構(gòu)件2的里側(cè)的發(fā)射光8a。上述發(fā)光觀測裝置3可以使用通常的光學(xué)照相機和數(shù)碼照相機，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(jù)入射的放射光束7的能量和能量密度決定最適當(dāng)?shù)闹怠Ｒ话愣?，多晶金剛石?的膜厚適合為0.1um3mm。上述膜厚不足0.1iim時，發(fā)光區(qū)域過小因此發(fā)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，制造成本增大，并且，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(zhì)降低。上述多晶金剛石膜4的膜厚也可以根據(jù)適用條件選擇，但更優(yōu)選320nm。多晶金剛石膜4的粒徑和發(fā)光亮度有關(guān)，平均粒子直徑優(yōu)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(jié)晶缺陷的密度也增大，發(fā)光亮度降低。相反，平均粒徑設(shè)定為超過lmm的大小時，需要長時間成膜，制造成本增大。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(zhì)降低?？紤]多晶金剛石膜4的合成時間時，金剛石的平均粒徑更優(yōu)選110um。對本發(fā)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(fā)生發(fā)光波長為150800nm的發(fā)射光8。上述放射光8若在可視光區(qū)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(qū)域，作為發(fā)光觀察裝置3可以采用紫外線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(yōu)選30100nm。若將上述多晶金剛石膜4的表面平坦度設(shè)定為30100nm，則放射光束7導(dǎo)致發(fā)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(dǎo)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(xué)機械的研磨加工而提高。作為這種的研磨加工方法有浸漬于水中分散有氧化鋁和二氧化硅、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(xué)機械研磨方法；在能夠控制氧氣分壓和內(nèi)部溫度的真空室內(nèi)，通過金剛石表層部的碳原子還原鐵、鎳、鈷、銅的氧化金屬體并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激光的干涉相位差的顯微鏡簡單測定。下面，參照附圖4說明本發(fā)明實施方式2的射束檢測構(gòu)件。圖4是示意性表示本發(fā)明實施方式2的射束檢測構(gòu)件的表面的示意平面圖。另外，本發(fā)明實施方式2與上述實施方式1不同之處在于射束檢測構(gòu)件的整體構(gòu)成不是圖1所示的構(gòu)成，其它的是相同的構(gòu)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(fā)明實施方式2的射束檢測構(gòu)件20是將多數(shù)個射束照射部6平面連接，成為模塊結(jié)構(gòu)而形成的。通過這種的結(jié)構(gòu)，可以擴大射束的檢測范圍。另外，對于這種的模塊化，不一定需要平面連接，也可以根據(jù)用途形成曲面。下面，參照圖5及圖6說明觀測來自本發(fā)明的射束檢測器1的發(fā)光光譜的例子。圖5是表示本發(fā)明的、來自具備了在多晶金剛石膜中摻雜了硅(Si)的射束檢測構(gòu)件的射束檢測器的發(fā)光光譜的觀測例的圖，圖6是表示本發(fā)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(gòu)件的射束檢測器的發(fā)光光譜的觀測例的圖。首先，在圖5所示的多晶金剛石膜.4中摻雜了硅(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(fā)光帶。用數(shù)碼照相機攝取鮮艷的紅色的點，這是以發(fā)光光譜寬度窄、且得到充分的發(fā)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(fā)光帶。這樣，上述發(fā)射光優(yōu)選在波長730760nm或500600nm區(qū)域顯示峰值強度。上述發(fā)射光8若是波長730760nrn或500600nm的區(qū)域，則就是與各個多晶金剛石膜中含有的硅(Si)或硼(B)有關(guān)的發(fā)光，尤其是發(fā)光強度顯著且容易檢測發(fā)光，能夠特定射束位置。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件2是采用熱傳導(dǎo)率高的金剛石而構(gòu)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(shù)少)的炭構(gòu)成的，因此，其特征也是和放射線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(cè)和透過側(cè)設(shè)置本發(fā)明的射束檢測構(gòu)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(相對于放射光束的垂直度)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硅晶片，能夠確保表面平坦。另外，為確保相對于放射光束7的垂直度，有效的辦法為1)作為基板使用厚度為lcm左右的硅板，防止多晶金剛石膜4的撓曲；2)預(yù)先在基板5的局部涂敷二氧化硅，緩解上述多晶金剛石膜4和基板5的熱膨脹率的差。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件2使用對放射線具有耐久性的金剛石構(gòu)成，因此，放射光之外也可以用于電子線、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(shè)為獨立的膜結(jié)構(gòu)，相對于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(fā)明的射束檢測構(gòu)件2的典型的實施方式，但是，在本發(fā)明中，原則上是對多晶金剛石膜4照射放射光束7，只要產(chǎn)生發(fā)射光(可視光、紫外光)8現(xiàn)象即可，因此，未必需要將多晶金剛石膜2設(shè)定為獨立的膜結(jié)構(gòu)。另外，基板5也可以使用硅基板之外的高融點金屬和陶瓷，也可以是使二氧化硅的薄膜介于硅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(fā)明的范圍。另外，在對于高強度的放射光束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上涂敷熱傳導(dǎo)率大且加工性優(yōu)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)通過以下工藝制作圖1、2所示的射束檢測構(gòu)件2。首先，將1英寸直徑的硅基板在數(shù)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(chǎn)生的處理。沖洗了附著于基板的金剛石粉末后，在微波等離子CVD裝置內(nèi)設(shè)置硅基板，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(shè)定為45Torr、基板溫度設(shè)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(nèi)添加稀釋了氫氣的硅烷(SiH4)或乙硅垸(Si2H6)，沿硅基板橫向配置硅晶片。其結(jié)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。之后，將硅基板的里面用難以溶于氟硝酸的聚亞酰胺膜進行保護，在氟硝酸中浸泡，蝕刻除去放射光束透過區(qū)域的硅。在保持臺上設(shè)置制作好的射束檢測構(gòu)件，作為發(fā)光觀測裝置使用彩色CCD照相機而構(gòu)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(qū)域觀察明顯的紅色的發(fā)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復(fù)雜變化。(實施例2)用和實施例1同樣的工藝制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(nèi)添加稀釋氫氣的乙硼烷(B2H6)或三甲基硼(B(CH3)3)，沿硅基板橫向配置硼酸(B203)片。其結(jié)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，蝕刻處理硅基板的一部分，制成射束檢測構(gòu)件。向這種射束檢測構(gòu)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(qū)域觀察青綠色的發(fā)光。另外，改變照射的X線射束的線量后進行觀察時，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制成的試樣的發(fā)光強度的變化。(實施例3)用和實施例1同樣的方法，在構(gòu)成射束檢測構(gòu)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(fā)出的可視光紫外光。但是，發(fā)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1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>另外，當(dāng)添加多個元素時，用添加的各個元素的發(fā)光波長確認發(fā)光。添加多個種類的元素時，對于各個元素優(yōu)選添加1100ppm，進一步優(yōu)選添加550ppm。(實施例4)用上述實施例13制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(xué)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，這樣研磨加工后的表面平坦度為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制成射束檢測構(gòu)件。對這些射束檢測構(gòu)件，用和實施例13同樣的條件照射X線射束而測定發(fā)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)面即硅基板(1英寸直徑)。首先，將硅基板在基板溫度約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，碳化硅基板表面。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。之后，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(shè)定為45Torr、基板溫度設(shè)定為80(TC。其結(jié)果為，在硅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，再將其收容于反應(yīng)器內(nèi)，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(jié)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。之后，除去石英圓板，利用氟硝酸蝕刻除去硅基板側(cè)的15um直徑區(qū)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(dǎo)率特性，抑制放射光束照射部的多晶金剛石膜的溫度上升。將制作好的上述射束檢測構(gòu)件設(shè)置于保持臺，作為發(fā)光觀測裝置使用彩色CCD照相機而構(gòu)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(fā)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(fā)光強度。在本實施例5中，有意地不添加雜質(zhì)元素，但是，根據(jù)兩次離子質(zhì)量分析(SIMS)，在多晶金剛石膜中檢測出的硅為550ppm。這種結(jié)果，被認為是在上述的工藝中，硅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)在硅基板上，用微波等離子CVD裝置合成金剛石膜。該金剛石中的硅元素含量為0.07ppm。認為這是基板的硅原子混入了上述金剛石膜合成中的緣故。這樣一來，對制成的射束檢測構(gòu)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(fā)出光。對于其它的元素也同樣，向金剛石膜中添加不足O.lppm的元素，制作射束檢測構(gòu)件，也未能看到發(fā)出光。(比較例2)向原料氣體中添加乙硅烷(Si2H6)，用微波等離子CVD裝置合成金剛石膜。該金剛石中的硅元素含量約為1200ppm。認為這是基板的硅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。對制成的射束檢測構(gòu)件的射束照射部照射能量為5300keV的放射光束時，未觀察到發(fā)出光。對于其它的元素也同樣，即使向金剛石膜中添加超過1000ppm的元素而制作射束檢測構(gòu)件，也未確認有發(fā)出光。本發(fā)明的射束檢測器，向構(gòu)成射束檢測構(gòu)件的多晶金剛石膜中摻雜了上述原子的結(jié)果是，各原子乃至各原子的滲入導(dǎo)致的結(jié)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(tài)，經(jīng)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(fā)光的方式?？茖W(xué)地了解到，含有雜質(zhì)元素的金剛石通過電子能量的激勵產(chǎn)生具有特定的光譜的發(fā)出光，但是，實際照射放射光束時，發(fā)出可視光和紫外光，另外，沒有發(fā)現(xiàn)將這個用于放射光束的位置'強度檢測部和檢測器的現(xiàn)有例。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件用耐放射線性優(yōu)異的金剛石膜和硅基板等基板構(gòu)成，因此，不會像其它材料那樣在短時間內(nèi)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(fā)光，應(yīng)用通常的數(shù)碼照相機等的發(fā)光觀測裝置構(gòu)成射束檢測器，能夠攝取鮮明的光點圖像。因此，本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件及使用了該構(gòu)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?？梢允菣z測器，因此，通過遠離操作可以微微調(diào)整放射光束的光學(xué)系，另外，也能夠預(yù)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(fā)明的多晶金剛石膜的發(fā)光不是可視光而是紫外光時，作為發(fā)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(fā)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(fā)光觀測裝置監(jiān)視來自多晶金剛石膜的發(fā)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于數(shù)cm數(shù)10cm直徑的范圍內(nèi)。因此，即使放射光束位置位于標準位置之外，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(fā)出可視光，所以其特征在于，不進行復(fù)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(fā)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"干擾等問題。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(fā)生變化也能夠檢測和觀測。本發(fā)明的射束檢測構(gòu)件需要利用與軟X線紫外線對應(yīng)的波長0.110nm的放射光束的照射多晶金剛石發(fā)光，因此，通過肉眼和照相機等發(fā)光觀測裝置能夠檢測寬波長區(qū)域和寬能量范圍的放射光束。另外，作為多晶金剛石膜，可以使用厚度為數(shù)"m數(shù)10um的薄材料，因此，利用本發(fā)明的檢測器，不會減弱、分散放射光束。權(quán)利要求1、一種射束檢測構(gòu)件，其用于檢測射束的位置和強度，其特征在于，被照射射束的射束照射部由多晶金剛石(C)膜構(gòu)成，并且具有當(dāng)向該多晶金剛石(C)膜照射射束時發(fā)光的發(fā)光功能，該多晶金剛石膜含有至少從硅(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)，并且，X/C＝0.1～1000ppm。2、如權(quán)利要求1所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜。3、如權(quán)利要求1或2所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述金剛石膜的至少一部分由基板保持，并且，所述多晶金剛石膜的膜厚為0.1um3mmc4、如權(quán)利要求13中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)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(quán)利要求14中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述發(fā)光波長為150800nm。6、如權(quán)利要求14中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述發(fā)光在波長730760nm區(qū)域顯示峰值強度。7、如權(quán)利要求14中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述發(fā)光在波長500600nm區(qū)域顯示峰值強度。8、如權(quán)利要求17中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述多晶金剛石膜表面平坦度為30100nm。9、如權(quán)利要求18中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，將多個所述射束照射部組合成為模塊結(jié)構(gòu)。10、如權(quán)利要求19中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述多晶金剛石膜形成自立膜結(jié)構(gòu)，該自立膜部分是被照射射束的射束照射部。11、如權(quán)利要求110中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，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(gòu)成。12、如權(quán)利要求311中任一項所述的射束檢測構(gòu)件，其特征在于，所述基板是硅基板，或是在基板和多晶金剛石膜之間設(shè)有二氧化硅薄膜的基板。13、一種射束檢測器，其具備用于檢測射束的位置和強度的射束^^測構(gòu)件，其特征在于，具備權(quán)利要求112中任一項所述的射束檢測構(gòu)件和觀測所述發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)光觀測裝置，根據(jù)利用該發(fā)光觀測裝置觀測的發(fā)光狀態(tài)檢測所述射束的位置和強度。14、如權(quán)利要求13所述的射束檢測器，其特征在于，所述射束是放射光束，所述金剛石膜采用在能量5300keV的射束照射區(qū)域發(fā)光的多晶金剛石膜，所述發(fā)光觀測裝置是照相機。全文摘要本發(fā)明提供一種射束檢測構(gòu)件及使用了該構(gòu)件的射束檢測器，能夠高精度且長期穩(wěn)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(xiàn)有的檢測裝置更低的成本制造。用于檢測射束的位置和強度的射束檢測構(gòu)件(2)，照射射束的射束照射部由多晶金剛石(C)膜(4)構(gòu)成，該多晶金剛石(C)膜含有X/C＝0.1～1000ppm至少選自硅(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(dāng)向該多晶金剛石膜(4)照射上述射束時發(fā)光(8)、(8a)的發(fā)光功能。通過這種射束檢測構(gòu)件(2)和觀測上述發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)光觀測裝置(3)、(3a)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2006年3月2日發(fā)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