DE19505433C2

DE19505433C2 - Röntgenstrahllinsen

Info

Publication number: DE19505433C2
Application number: DE19505433A
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Tomie
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-02-18
Also published as: US5684852A; JP2526409B2; US5594773A; JPH07230000A; DE19505433A1

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf refraktive Linsen zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit kurzer Wellenlänge.

Beschreibung des Standes der Technik

Mit Reflexion bzw. Beugung im Röntgengebiet arbeitende Optiken sind be reits bekannt (US 51 27 029; US 50 42 059; US 50 22 061). Die vorliegen de Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einer refraktiven Röntgen strahllinse.

Es ist bekannt, daß der komplexe Brechungsindex n eines Materials ausgedrückt werden kann durch

n = 1 - δ - iβ (1)

und daß das folgende gilt:

2π (δ + iβ) = N_a.r_e.λ².(f1 + if2) (2)

wobei i: WURZEL (-1); δ: Phasenverzögerungskoeffizient; β Extinktionskoeffizient; N_a atomare Dichte; r_e klassischer Elektronenradius; λ Wellenlänge des Lichtes; und f1, f2 atomare Streufaktoren.

Reflektierende Spiegel und brechende Linsen können ohne wei teres für die Verwendung in dem Bereich sichtbaren Lichtes hergestellt werden, da Materialien mit einem Brechungsindex n weit von 1 und einer kleinen Absorption (|β/δ| « 1) in diesem Bereich ohne weiteres verfügbar sind. Im Gegensatz dazu sind optische Elemente, die Reflexion oder Refraktion, d. h. Brechung, verwenden, intrinsisch schwierig für die Verwendung in dem Röntgenstrahlbereich herzustellen, da in diesem Bereich alle Materialien einen Brechungsindex n nahe 1 aufweisen, d. h. |δ| « 1, und eine große Absorption aufweisen.

Beispielsweise wird ein konkaves Stück aus Material mit der Gestalt eines Rotationsparaboloids betrachtet, das der Bezie hung genügt

r² = 2δf (d(r) - d0) (3)

wobei d(r) die Dicke in einem Abstand r gemessen senkrecht von der Achse und d0 die Dicke bei dem dünnsten Teil, näm lich dem Teil ist, durch welche die Achse tritt. In dem Fall eines kleinen Koeffizienten δ wirkt ein derartiges konkaves Stück aus Material als eine Linse, welche eine ebene elektro magnetische Welle, die parallel zu der Achse eintritt, fokus siert, und zwar mit einem Fokalabstand, d. h. einer Brenn weite f. In dem speziellen Fall, wo (d(r) - d0) beträcht lich kleiner als r ist, kann Gleichung (3) angenähert werden an eine sphärische Oberfläche von Radius R, wie durch die Gleichung 4 gezeigt

R = δf (4)

Da δ in dem Bereich der Röntgenstrahlen im allgemeinen ei nen extrem kleinen Absolutwert in der Größenordnung von 10⁻⁵ aufweist, würde jedoch eine Linse, die gemäß Gleichung 4 her gestellt ist, eine sehr lange Brennweite in dem Röntgen strahlbereich aufweisen. Zum Beispiel würde eine konkave Linse, die aus Beryllium hergestellt ist, mit einem Krüm mungsradius R = 1 cm eine Brennweite f von 4,5 Kilometern mit Bezug auf Röntgenstrahlen der Wellenlänge λ = 0,1 nm aufweisen (derartige Röntgenstrahlen werden im nachfolgenden als 0,1 nm Röntgenstrahlen bezeichnet werden). Da der atoma re Streufaktor f1 eines Materials näherungsweise seiner Atom zahl Z gleich ist, können kürzere Brennweiten erhalten wer den, indem Materialien mit größerer Atomzahl Z verwendet werden. Jedoch wird, selbst wenn Gold (Z = 79) verwendet wird, die Brennweite nur zu ungefähr 220 Metern oder ungefähr einem Zwanzigstel jener einer Berylliumlinse verringert.

In die Entwicklung von Techniken, die die Herstellung von Röntgenstrahloptiken ermöglichen, ist viel Arbeit investiert worden. Unter den relativ frühen Studien über Brechungslin sen befindet sich jene, die von P. Kirkpatrick (J. Opt. Soc. Am. 39 (1949) 746) veröffentlicht wurde. Kirkpatrick hat vor ausgesagt, daß man ein lineares Fokalmuster erhalten würde, wenn ein 0,07 nm-Röntgenstrahl in die konkave Seite einer optischen konkaven Linse schräg in einem extrem flachen Winkel in der Größenordnung mehrerer µRad eintritt. Da schrä ger Einfall in einem extrem flachen Winkel große Aberration zur Folge hat, sind die Fokussiereigenschaften, die durch dieses Verfahren erhalten werden, jedoch sehr dürftig und die Absorption durch das Substrat ist ziemlich erheblich. Es gibt keinen Zweifel, warum keine anderen Studium über refraktive Röntgenstrahllinsen berichtet worden sind.

Fokussieren von Röntgenstrahlen ist nicht mit Transmissions linsen, sondern durch Reflexionstechniken versucht worden. Wenn eine elektromagnetische Welle an einer Grenzfläche ref lektiert wird, wo der Brechungsindex diskontinuierlich ist, steigt die Reflexionsintensität mit zunehmender Differenz be züglich des Brechungsindex bei der Grenzfläche. In dem Rönt genstrahlbereich, wo alle Materialien einen Brechungsindex n nahe 1 aufweisen, ist die Normaleinfallsreflektivität bei einer einzelnen Grenzfläche extrem klein. Dies führt zu der Idee, einen sehr flachen Röntgenstrahleinfallswinkel zu ver wenden, um die Totalreflexionsbedingung einzuhalten. Wenn ein Bündel von 1 nm Röntgenstrahlen beispielsweise auf Gold oder irgendein anderes Metall in einem flachen Winkel von 20 mrad einfällt, wird die Reflektivität in der Größenordnung von einigen 10% liegen. Jedoch macht es die große Aberra tion, die in dem Fall schrägen Einfalls auf eine sphärische Oberfläche entsteht, wiederum unmöglich, gute Fokussierungs eigenschaften zu erhalten.

Das optische System des Wolter-Typus, das ein Rotationsellip soid verwendet, und das optische System des Kirkpatrick- Baez-Typus, das zwei sich senkrecht schneidende elliptische Zylinder verwendet, wurden zum Mildern dieses Aberrations problemes entwickelt. Diese optischen Systeme schrägen Ein falls können Röntgenstrahlen herunter zu kurzen Wellenlängen von ungefähr 0,08 nm fokussieren. Es ist jedoch schwierig, asphärische Oberflächen mit hoher Präzision herzustellen.

Daher ist geforscht worden, um sphärische reflektierende Spiegel zu ermöglichen, welche relativ einfach mit Präzision herzustellen sind und mit normalem Einfall zu verwenden sind, was vom Gesichtspunkt der Aberrationscharakteristiken vorteilhaft ist. Spezifischerweise sind Versuche durchge führt worden, Vorteil aus der Tatsache zu ziehen, daß, wenn eine große Anzahl von Übergängen bzw. Grenzflächen in einer festen Periode laminiert werden, der intensivierende Effekt, der durch Interferenz zwischen den sehr schwachen Röntgen strahlwellen erzeugt wird, die von den individuellen Übergän gen reflektiert werden, es möglich macht, eine große Reflek tivität ungeachtet der extrem kleinen Normalreflektivitäten an den individuellen Grenzflächen zu erhalten. Dies führte zu der Entwicklung von Röntgenstrahlen reflektierenden Viel schichtspiegeln, die aus einer großen Anzahl laminierter Fil me jeder mit einer Dicke näherungsweise gleich einem Viertel der Wellenlänge der zu fokussierenden Röntgenstrahlen beste hen. Forschung zu reflektierenden Spiegeln dieses Typus ist besonders aktiv geworden seit der Entwicklung von T. Barbee et al. (Appl. Opt. 24 (1985) 883 ff.) eines Röntgenstrahlen reflek tierenden Vielschicht-Spiegels mit einer beispiellos hohen Reflektivität von 65% mit Bezug auf 17 nm-Röntgenstrahlen. Seit diesem Durchbruch sind sphärische reflektierende Viel schichtspiegelsysteme, die abbildende Auflösungen von eini gen 10 nm aufweisen, entwickelt worden. Unter den Vorteilen dieser optischen Systeme sind die, daß sie mit Durchmessern bis zu einigen 10 mm hergestellt werden können, und daß sie relativ große Konvergenzwinkel um ungefähr 0,2 rad erlauben.

Separat von dem vorhergehenden schlug A.V. Baez (J. Opt. Soc. Am. 42 (1952) 756 ff.) ein Beugungsverfahren zum Fokussieren von Röntgenstrahlen durch die Verwendung einer Fresnel-Zonenplat te vor. Die Fresnel-Zonenplatte weist eine große Anzahl kon zentrischer ringähnlicher Öffnungen auf, die in vorgeschrie benen Intervallen beabstandet sind und in der Breite in Rich tung auf die Außenseite abnehmen, und verwendet werden kön nen, um Röntgenstrahlen zu fokussieren, indem die Interfe renz zwischen den gebeugten Röntgenstrahlen von den individu ellen Ringen verwendet wird. Die Größe des Brennpunktes ist auf die Breite des äußersten Ringes begrenzt und die Beu gungseffizienz ist kleiner als 10%. Kondensorzonenplatten eines Durchmessers von 1 mm, einer äußersten Ringbreite von 0,3 µm und einer Brennweite von 10 cm und Mikrozonenplatten eines Durchmessers von 20-plus µm oder 20 µm oder darüber, einer Breite des äußersten Ringes von 50 nm und einer Brenn weite von ungefähr 0,6 mm werden gegenwärtig erzeugt. Jedoch betragen die Konvergenzwinkel dieser Platten nur einige 10 mrad.

Noch ist kein Röntgenstrahlsystem entwickelt worden, das fähig ist, Röntgenstrahlen kurzer Wellenlängen unter 1 nm zu einem Durchmesser von einigen µm auf befriedigende Weise zu fokussieren. Es werden weiterhin sehr kleine Pinholes bzw. Lochblenden verwendet. Es ist möglich, ein 0,04 nm Röntgen strahlmikrobündel oder dergleichen zu erzeugen, indem eine Lochblende verwendet wird.

Obwohl verschiedene Röntgenstrahlfokussiertechniken wie in dem vorhergehenden beschrieben entwickelt worden sind, ist keine vollständig befriedigend. Obwohl einige dieser Techni ken bemerkenswerte Verdienste aufweisen, haben sie auch zahl reiche Nachteile. Jene, die schrägen Einfall verwenden, kön nen praktisch nicht angewendet werden, und zwar wegen ihrer großen Aberration. Auf der anderen Seite sind optische Syste me, die dazu entworfen sind, diese Nachteile durch die Ver wendung von optischen Elementen zu mildern, die asphärisch sind oder nicht kreisförmige Querschnitte aufweisen, wie je ne des Wolter-Typus und Kirkpatrick-Baez-Typus, schwierig herzustellen, insbesondere, wenn hohe Präzision erforderlich ist.

Es ist auch schwierig, hohe Präzision in reflektierenden Mul tischichtspiegeln in dem kurzen Wellenlängenbereich herzu stellen und zu erreichen, selbst obwohl sie sphärische opti sche Elemente verwenden können und Normaleinfall erlauben, und zwar wegen der stringenten Bedingungen wie, daß die Dicke jeder Schicht einem Viertel der Wellenlänge der zu fokussierenden Röntgenstrahlen gleich sowie präzise konstant sein muß, und daß die Grenzflächen klar definiert sein müs sen. Es ist in der Tat schwierig, multiple Filmschichten mit einer kurzen Periode zu bilden, um so klar definierte Grenz flächen mit niedriger Oberflächenrauhigkeit zu bilden. Als eine Folge kann ein wahrnehmbares Maß an Reflektivität durch Normaleinfall nur bei Wellen von 4,4 nm oder darüber er reicht werden. Obwohl Röntgenstrahlen mit ziemlich kurzen Wellenlängen fokussiert werden können, indem schräger Ein fall verwendet wird, ist das Verfahren, das schrägen Einfall verwendet, wie früher erklärt, grundlegend unerwünscht. Mit anderen Worten sehen gegenwärtig verfügbare Röntgenstrahlen reflektierende Vielschichtspiegel hohe Auflösung vor, wenn sie zum Fokussieren von Röntgenstrahlen relativ langer Wel lenlängen von mehreren 10 nm und darüber verwendet werden, sind aber zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit kurzer Wellenlange nicht geeignet.

Obwohl die Fresnel-Zonenplatte, die oben beschrieben ist, Röntgenstrahlen kürzerer Wellenlänge fokussieren kann, als mit einem optischen Vielschichtsystem fokussiert werden kann, funktioniert es nichts desto trotz nicht gut, wenn die Röntgenstrahlenwellenlänge zu kurz ist, und zwar aufgrund des Anstieges der Röntgenstrahleindringleistung mit abnehmen der Wellenlänge und ist daher auf Anwendungen bei Wellenlän gen herab zu bestenfalls 2-3 nm begrenzt. Darüberhinaus weist es, wie zuvor herausgestellt wurde, eine niedrige Beu gungseffizienz von ungefähr 10% auf und ist nicht einfach herzustellen.

In dem Verfahren, das eine Lochblende anstelle eines opti schen Systems verwendet, muß für Röntgenstrahlen in dem Wel lenlängenbereich hoher Eindringleistung die Lochblende in einem Substrat beträchtlicher Dicke gebildet sein. Da es schwierig ist, eine Lochblende mit einem großen Aspektver hältnis (Verhältnis der Dicke zum Durchmesser) mit hoher Prä zision herzustellen, sowie aus anderen Gründen, ist es nicht tatsächlich möglich, eine Lochblende mit einem Submikrometer durchmesser zu bilden. Ein noch fatalerer Defekt dieses Ver fahrens ist, daß nahezu die ganze einfallende Röntgenstrahl energie abgeschnitten und verschwendet wird, so daß die transmittierte Röntgenstrahlintensität extrem niedrig ist.

Diese Erfindung wurde im Lichte der vorhergehenden Nachteile des Standes der Technik erreicht und zielt darauf, eine Rönt genstrahlrefraktionslinse zu schaffen, welche einen erweiter ten Bereich der anwendbaren Wellenlänge besitzt, gute Fokus sierungseigenschaften vorsieht und relativ einfach herzustel len ist.

Diese Erfindung wurde nach den folgenden Betrachtungen des Erfinders erreicht:

1. Während ein Material mit einer konkaven Gestalt eines Ro tationsparaboloides wie durch die zuvor erwähnte Gleich ung (3) theoretisch als eine Röntgenstrahllinse ideal ist, kann ein Materialstück mit einer sphärischen konka ven Oberfläche eines Radius R eine Röntgenstrahllinse mit der Brennweite f, die durch die vorerwähnte Gleichung (4) gegeben ist, innerhalb eines praktischen Bereiches approximieren.
2. Das Ausmaß, zu welchem die Brennweite f durch bloßes Verringern des Radius R verkürzt werden kann, hat im Ausdruck der Fabrikationstechnologie und praktischen Verwendung Grenzen, und daher bleibt die Brennweite f selbst nach maximaler praktischer Verringerung ziemlich lang.
3. Die gesamte Brennweite f_t kann auf f/N verringert werden, indem N Röntgenstrahllinsen langer Brennweite f wie in Fig. 1 gezeigt kaskadiert werden. In dieser Anordnung müssen jedoch viele Einheitsröntgenlinsen nach der Her stellung der individuellen Einheitsröntgenlinsen angeord net werden. Die Dicke jeder Einheitsröntgenstrahllinse muß sehr dünn sein, um starke Absorption von Röntgenstrah len zu vermeiden, was jede Einheitsröntgenstrahllinse sehr zerbrechlich und schwierig handzuhaben macht. Dar über hinaus wäre das Ausrichten der optischen Achsen aller Einheitsröntgenlinsen längs der Röntgenstrahllin senachse mit hoher Präzision extrem schwierig. Daher ist die Anordnung vieler Röntgenstrahllinsen in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration praktisch unmöglich.

Um mit den obigen Problemen fertig zu werden, zog der Erfin der die Idee in Erwägung, hohle Hemisphären in einer flachen Platte wie in Fig. 2(a) gezeigt anzuordnen, in welche Rönt genstrahlen aus der Seitenoberfläche der Platte eintreten. Der Erfinder zog weiter die Idee in Erwägung, hohle Zylinder anstelle der Hemisphären für die einfachere Herstellung anzu ordnen.

In den in Fig. 2 gezeigten Anordnungen können alle Einheits röntgenlinsen in einem einzigen Substrat hergestellt werden, was die Ausrichtung aller Röntgenstrahllinsen längs der Rönt genstrahlachse mit hoher Präzision ermöglicht. Die Absorp tion von Röntgenstrahlen kann minimiert werden, indem die Einheitsröntgenlinsen sehr eng angeordnet werden. Darüber hinaus kann, da hohle Zylinder sehr einfach zu bohren sind, eine Röntgenstrahllinse, die aus vielen Hohlzylindern wie in Fig. 2 gezeigt zusammengesetzt ist, sehr einfach ohne weite res hergestellt werden.

In der vorliegenden Erfindung weist eine Einheitsröntgenlin se, die aus einem Hohlzylinder oder hohlen Hemisphäre von Radius R gebildet ist, eine Brennweite f_u auf, die gegeben ist durch

f_u = R/2δ (5)

Der Grund dafür, daß die Brennweite f_U, die durch Gleichung (5) dargestellt ist, die Hälfte der Brennweite f ist, die durch Gleichung (4) repräsentiert ist, besteht darin, daß die Einheitslinse zwei konkave Oberflächen längs der Röntgenstrahlachse wie durch die gestrichelten Linien von Fig. 2 angedeutet umfaßt.

Wenn N Einheitslinsen ausgerichtet werden, wird die effekti ve Brennweite f_T mit Bezug auf ein Bündel von Röntgenstrah len, das in die Achse des Einheitslinsenfeldes eintritt, d. h. die Röntgenstrahllinsenachse,

f_T = f_U/N (6)

Um gute Fokussierungseigenschaften mit einer Linse dieser An ordnung zu erhalten, muß die Bearbeitung mit einer hohen Prä zision durchgeführt werden, die fähig ist, den geometrischen Fehler innerhalb eines kleinen Bruchteiles des Wertes zu hal ten, der erhalten wird, indem die Wellenlänge der Röntgen strahlen, die zu fokussieren sind, durch δ des Linsenmate rials geteilt wird (= λ/δ). Selbst dann ist die Überarbei tungspräzision, die erforderlich ist, viel weniger stringent als jene, die für die Herstellung eines optischen Schrägein fallsystems, d. h. eines optischen Systems mit schrägem Ein fall, eines reflektierenden optischen Vielschichtsystems, einer Zonenplatte oder dergleichen nach dem Stand der Tech nik erforderlich ist. Zusätzlich sind existierende Technolo gien für die hochpräzise lineare Ausrichtung der Anzahl N hohler- Zylinder oder hohler Hemisphären vorhanden.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung schafft eine Röntgenstrahllinse mit einer An zahl N (N ≧ 2) von Einheitslinsen, die jede gebildet ist, indem ein hohler Zylinder in einem Stück aus Linsenmaterial gebildet wird, das fähig ist, zu fokussierende Röntgenstrahlen zu transmittieren, wobei die hohlen Zylinder längs einer Strahlachse hintereinander ange ordnet sind, ihre jeweiligen Zylinderachsen parallel zueinander ausge richtet sind und die Strahlachse, genannt Feldachse und die jeweiligen Zylinderachsen quer zueinander verlaufen.

Die Anzahl N hohler Zylinder kann ohne weiteres derart entworfen und her gestellt werden, daß ihre individuellen Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) gleich sind, d. h. derart, daß Rj (1 ≦ j ≦ N) = R. Während dies die gewöhnliche Anord nung ist, ist sie jedoch keine Notwendigkeit. Einige der Anzahl N hohler Zylinder können Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) aufweisen, welche von jenen der an deren verschieden sein, oder alle der Radien können verschieden sein. In derartigen Fällen gilt die folgende Beziehung zwischen dem vorgenanntem numerischen Wert R und den Radien R1, R2, . . . RN der ersten bis N-ten hohlen Zylinder.

(1/R) = {(1/R1) + (1/R2) + . . . + (1(RN)}/N (7)

Mit anderen Worten kann, wenn einige oder alle der Radien der hohlen Zylinder differieren, die Röntgenstrahllinse als eine behandelt werden, die aus einem Feld einer Anzahl N hohler Zylinder besteht, und zwar mit Ra dius R, der gemäß Gleichung (7) berechnet wird. Der numerische Wert von R, der auf diese Weise berechnet wird, kann so während des Linsenent wurfs als ein Parameter für die Vorberechnung der abschließenden Brennweite oder zum Bestimmen der Gestalt der später zu beschreiben den Korrekturelemente verwendet werden. Gleichung (7) wird für den Wert R, der darin in reziproker Form enthalten ist, gelöst. In Worten ausge drückt, läuft dies darauf hinaus, R als den Wert zu behandeln, der erhal ten wird, indem der numerische Wert N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Zylinder geteilt wird, d. h. durch {(1/R1) + (1/R2) + . . . + (1/RN)}. Wenn alle der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) gleich sind, wird die rechte Seite von Gleichung (7) die gleiche wie die linke Seite (1/R).

In der tatsächlichen Herstellung der Röntgenstrahllinse gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann die vorerwähnte grund legende Anordnung in der Form einer Röntgenstrahllinse am be sten erreicht werden, indem ein einzelnes Stück Linsensub strat mit einer Anzahl N paralleler Hohlzylinder gebohrt wird, die auf einer Feldachse ausgerichtet sind, und indivi duelle Einheitslinsen bilden. Mit anderen Worten wird ein einzelnes Substratstück als das Linsenmaterial für die indi viduellen Einheitslinsen verwendet.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung werden hohle Hemisphären anstelle der vorerwähnten hohlen Zy linder verwendet. (Die obigen Erklärungen, die hinsichtlich des Radius Rj (1 ≦ j ≦ N) gegeben worden sind, sind auch in diesem Falle anwendbar). Darüber hinaus ist es möglich, Vertiefungen anstelle perfekter hohler Hemisphären zu verwen den, die als ein Teil eines sphärischen Raums gebildet sind. Die Erfindung schafft auch eine Röntgenstrahllinse, die aus so angeordneten Einheitslinsen gebildet ist.

Ein dritter Aspekt der Erfindung schafft eine Röntgenstrahl linse, die aus ersten und zweiten Sublinsen besteht, die jede in der Weise der vorerwähnten Röntgenstrahllinse gebil det sind, die aus hohlen Zylindereinheitslinsen besteht, wo rin die ersten und zweiten Sublinsen tandemartig bzw. hinter einander auf einer gemeinsamen Feldachse angeordnet sind und die Hohlzylindergruppe, die die Anzahl N von Einheitslinsen der ersten Sublinse bildet, und die Hohlzylindergruppe, die die Anzahl N von Einheitslinsen der zweiten Sublinse bildet, mit den Achsen ihrer Hohlzylinder in rechten Winkeln zueinan der angeordnet sind. Zum Einstellen der Brennweite der Rönt genstrahllinse gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann die An zahl von Einheitslinsen in der einen oder anderen der ersten und zweiten Sublinsen zu einer Anzahl M gemacht werden, wel che von der Anzahl N verschieden ist. Darüberhinaus müssen die ersten und zweiten Sublinsen nicht in separaten Stücken aus Linsenmaterial gebildet werden, sondern können in einem einzelnen Stück aus Linsenmaterial gebildet werden. Zusätz lich kann die eine oder andere der ersten und zweiten Sublin sen in zwei geteilt werden (so daß die Gesamtanzahl von Sub linsen 3 wird), wobei eine der Teilungen eine Anzahl (N-X) von Einheitslinsen aufweist und die andere Teilung eine An zahl X von Einheitslinsen aufweist, und die verbleibende (nicht geteilte) Sublinse dazwischengeschoben wird. X ist eine Anzahl gleich oder größer als 1 und kleiner als N. Im allgemeinen gilt X = N/2.

Ein vierter Aspekt der Erfindung schafft eine Röntgenstrahl linse, die aus ersten und zweiten Sublinsen besteht, wobei jede in der Weise der vorerwähnten Röntgenstrahllinse gebil det ist, die aus Hohlhemisphäreneinheitslinsen besteht, worin eine der ersten und zweiten Sublinsen invertiert bzw. umgedreht wird und auf der anderen plaziert ist, wobei die Achsen der hohlen Hemisphären senkrecht zu der Feldachse liegen. In diesem Fall kann, da jede Einheitslinse der ersten und zweiten Sublinsen mit einer Einheitslinse der anderen Sublinse in einem Punkt auf der Feldachse in Über deckung gebracht werden kann, eine kompakte Anordnung erhalten werden, die aus einer Anzahl N sphärischer Räume besteht, die jede durch ein Paar von in Überdeckung stehenden Einheitslinsen gebildet ist und in der Feldachsenrichtung ausgerichtet sind. Dies ist jedoch nicht beschränkend und die Funktion der Röntgenstrahllinse wird selbst dann mani festiert, wenn die ersten und zweiten Sublinsen in der Richtung der Feldachse versetzt sind, insoweit wie sie auf der Feldachse ausgerichtet sind.

Diese Erfindung schafft weiter Röntgenstrahllinsen, die mit einem Korrekturelement für sphärische Aberration zum Korri gieren der sphärischen Aberration, die durch die im wesentli chen lineare Anordnung (Kaskadenanordnung) der Anzahl N von Einheitslinsen gebildet ist, vorgesehen ist, einem Intensi tätskorrekturelement zum Erhalten gleichförmiger Intensitäts verteilung der Röntgenstrahlen, die durch die Anzahl N von Einheitslinsen transmittiert werden, und einer Lückenanord nung zum Verringern der Abschwächung der transmittierten Röntgenstrahlintensität durch das Material zwischen Ein heitslinsen benachbart in der Richtung der Feldachse vorgesehen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Kaskade von refraktiven Röntgen strahllinsen zeigt, welche fähig ist, die Ge samtbrennweite zu verkürzen, aber deren Lin sen schwierig zu handhaben sind, und deren optische Achsen praktisch unmöglich längs der Röntgenstrahllinsenachse auszurichten sind,

Fig. 2(a) eine schematische perspektivische Ansicht, die eine kaskadierte Röntgenstrahlbrechungs linse mit hohlen hemisphärischen Oberflächen zeigt, die in einem Linsensubstrat für die einfache Ausrichtung der optischen Achsen längs der Röntgenstrahllinsenachse ange ordnet sind,

Fig. 2(b) eine schematische perspektivische Ansicht, die eine kaskadierte Röntgenstrahlbrechungs linse mit hohlen zylindrischen Oberflächen, die in einem Linsensubstrat für die einfache Herstellung angeordnet sind, zeigt;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Röntgenstrahllinse, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 4(a-c) schematische Ansichten, die das erste Ausfüh rungsbeispiel von Fig. 3 modifiziert für die Punktfokussierung zeigen;

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Röntgenstrahllinse, welche ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, worin die hohlen Zylindereinheitslinsen des ersten Ausführungsbeispiels gegen hohle he misphärische Einheitslinsen ersetzt sind;

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die das zweite Ausführungsbeispiel von Fig. 5 für Punktfo kussierung modifiziert zeigt;

Fig. 7(a-e) erklärende Ansichten der Korrekturelemente zum Korrigieren sphärischer Aberration und ungleichmäßiger Röntgenstrahltransmissionsin tensität in der Röntgenstrahllinse, die in Fig. 3 gezeigt ist,

Fig. 8(a-e) erklärende Ansichten von Korrekturelementen zum Korrigieren sphärischer Aberration und ungleichmäßiger Röntgenstrahltransmissionsin tensität in der Röntgenstrahllinse, die in Fig. 5 zeigt ist,

Fig. 9(a-b) erklärende Ansichten, die ein Mittel zum Überwinden des Problems der Röntgenstrahlab sorption durch die Dicke des Linsenmaterials zwischen den Einheitslinsen in den Ausfüh rungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfin dung zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 3 zeigt eine Röntgenstrahllinse 10, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Fokussieren eines Rönt genstrahlbündels X_R der Wellenlänge λ darstellt. Die Röntgen strahllinse 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird gebil det, indem die Anzahl N (N ≧ 2) hohler Zylinder 12 in der Dicken-Richtung eines massiven Linsenmaterialstückes 11 mit der Gestalt eines rechteckigen Parallelpipedons bzw. Quaders oder flacher Platte gebohrt wird. Die Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der hohlen Zylinder 12 in diesem Ausführungsbeispiel weisen alle den gleichen Wert R auf. Den Phasenverzögerungskoeffi zienten des Linsenmaterialstückes 11 bei der Wellenlänge λ des Röntgenstrahlbündels X_R, das zu fokussieren ist, als δ festlegend, folgt aus Gleichung (5), daß jeder hohlen Zylin der 12 als eine Einheitsröntgenlinse 12 wirkt, und zwar mit einer Brennweite f_U. Mit anderen Worten approximiert, wenn die Einheitsröntgenlinsen 12 des Hohlzylinderstypus zu einem sehr kleinen Durchmesser zum Gebrauch als Röntgenstrahllin sen gebildet werden, jede das ideale Rotationsparaboloid, das durch Gleichung (3) festgelegt ist, sehr eng und sieht als solches einen praktischen Linseneffekt vor.

Wie zuvor herausgestellt, ist jedoch die Brennweite eines einzelnen hohlen Zylinders 12 zum Gebrauch beim Fokussieren von Röntgenstrahlen viel zu lang. In dieser Erfindung werden daher eine Anzahl N von hohlen Zylindern 12 kaskadiert, wo bei ihre Achsen 13 parallel zueinander ausgerichtet sind und senkrecht zu einer Röntgenstrahllinsenachse 14. Die Gesamt röntgenstrahllinse 10, die aus der Anzahl N von hohlen Zylindern 12 (Einheitslinsen 12) besteht, weist so eine effektive Brennweite f_T auf, die auf f_U/N reduziert ist. Ein Röntgenstrahlbündel X_R, das in die Röntgenstrahllinse längs der Feldachse der Einheitslinsen 12 eintritt, wird als eine Linie fokussierter Röntgenstrahlen F_P in einer Fokallinie F_P entsprechend einer effektiven Brennweite f_T fokussiert, deren Größenordnung innerhalb eines praktisch verwendbaren Bereiches fällt.

Die Brennweite f_T der so angeordneten Röntgenstrahllinse 10 kann wie gewünscht verkürzt werden, indem die Anzahl N der ausgerichteten Einheitslinsen 12 erhöht wird. Um eine prakti sche Linsenöffnung bzw. Linsenapertur bei einer praktischen Brennweite zu erhalten, wird es jedoch bevorzugt, daß das δ des Linsenmaterialstückes 11, durch welches die Röntgenstrah len transmittiert werden, so groß wie möglich ist. Da δ eines Materials näherungsweise seiner Dichte proportional ist, ist es ratsam, ein Material mit einer großen spezifi schen Dichte zu verwenden. Auf der anderen Seite ist es, wenn die Röntgenstrahlabsorption zu minimieren ist, notwen dig, ein Linsenmaterialstück 11 mit einem niedrigen Röntgen strahlabsorptionskoeffizienten (Abschwächungskoeffizienten) β zu verwenden. Da das Problem der Absorption ernsthafter wird, wenn die Wellenlänge λ der zu fokussierenden Röntgen strahlen zunimmt, muß δ erhöht werden, wenn die Linse verwen det wird, um Röntgenstrahlen mit relativ langer Wellenlänge zu fokussieren.

So umfassen geeignete Linsenmaterialien für verschiedene Röntgenstrahlen z. B. Lithium (Atomzahl Z = 3) zum Fokussie ren von Röntgenstrahlen mit 1 bis 0,3 nm, Beryllium (Z = 4) zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit Wellenlängen in der Umgebung von 0,2 nm und Chrom (Z = 24) zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit Wellenlängen im Bereich von 0,06 nm. Dies ist jedoch nicht begrenzend und andere Materialien kön nen verwendet werden, wenn der Einfachheit der Bearbeitung oder irgendeinem anderen Faktor Priorität erteilt wird. In einigen Fällen wie bei der Verwendung von Aluminium für 0,8 nm Röntgenstrahlen und Silizium für 0,7 nm Röntgenstrahlen ist das am besten geeignete Material vom Gesichtspunkt der Wellenlänge auch ein exzellentes Material vom Gesichtspunkt der Bearbeitbarkeit. Was hier gesagt worden ist, findet auch auf andere Ausführungen der Erfindung, die später zu beschreiben sind, Anwendung.

Zwei spezifische Beispiele von Röntgenstrahllinsen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden nun beschrieben werden. Das erste kann hergestellt werden, indem 10 hohle Zylinder 12 des Radius R = 400 µm längs einer geraden Linie 14, die sich in der longitudinalen Richtung einer 8 mm-langen Berylli umplatte 11 (dem Linsenmaterialstück 11) erstrecken, gebohrt werden. Eine gerade Linie, die durch die Achsen aller der 10 hohlen Zylinder 12 in rechten Winkeln dazu tritt, wird als die Röntgenstrahllinsenachse festgelegt, und der Abstand zwischen benachbarten hohlen Zylindern 12 in der Richtung der Feldachse wird soweit wie möglich verringert. Als eine Folge ist die Brennweite f_T, welche dem Kehrwert des Qua drates der Wellenlänge λ des Röntgenstrahlbündels X_R umge kehrt proportional ist, näherungsweise 50 cm für 0,8 nm Röntgenstrahlen in dem Fall dieses spezifischen Beispiels der Röntgenstrahllinse 10 und ein Röntgenstrahlbündel, das 300 µm in der Breite mißt (R_X = 150 µm) kann fokussiert werden. (Obwohl Fig. 3 ein rechteckiges Röntgenstrahlbündel -X_R- Einfallsmuster zeigt, das die ganze nutzbare Fläche abdeckt, wird es zu verstehen sein, daß irgendein beliebiges Einfallsmuster, das in diesen Bereich fällt, verwendet wer den kann). Darüberhinaus beträgt der Konvergenzwinkel θ, der gegeben ist durch θ = 2R_X/f_T, 0,6 mrad und der Konvergenz durchmesser ΔX = λ/θ beträgt 1,3 µm.

Das zweite spezifische Beispiel kann hergestellt werden, indem 50 hohle Zylinder 12 des Radius R = 500 µm längs einer geraden Linie 14, die sich in der longitudinalen Richtung einer 50 mm langen Kohlenstoffplatte 11 (dem Linsenmaterial stück 11) erstrecken, gebohrt werden. Dies schafft eine Rönt genstrahllinse 10 mit einer Brennweite f_T von 165 cm für 0,1 nm Röntgenstrahlen. Der Konvergenzwinkel θ beträgt 0,14 mrad und der Konvergenzdurchmesser ΔX betrug 0,7 µm. Der effek tive Linsendurchmesser wird dazu abgeschätzt, 230 µm zu betragen, welches kleiner als der Durchmesser 2R der hohlen Zylinder ist.

Wie aus dem vorhergehenden verstanden werden wird, schafft die Erfindung eine im hohen Maße praktische Röntgenstrahllin se, welche ohne weiteres hergestellt werden kann. Selbst hoh le Zylinder 12 eines Durchmesser einer Größenordnung von 10 kleiner als jene der vorerwähnten spezifischen Beispiele kön nen mit hinreichend hoher Präzision unter Verwendung eines Mikrobohrers gebohrt werden. Darüberhinaus sind verschiedene andere Bearbeitungstechnologien gegenwärtig für diesen Zweck verfügbar, einschließlich zum Beispiel Laserstrahlbearbei tung und lithographischer Technologien, die in der Herstel lung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet wer den, und dergleichen. Diese Tatsache, daß diese Erfindung Einheitslinsen mit kreisförmigen anstelle nicht kreisförmi ger Querschnitte verwendet, erweist sich als ein wichtiger Vorteil während der tatsächlichen Linsenfabrikation.

Die Röntgenstrahllinse 10, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird gebildet, indem eine Anzahl N (N ≧ 2) hohler Zylinder 12 in einem einzelnen Linsenmaterialstück 11 gebohrt werden. Dies ist jedoch nicht begrenzend, und das Prinzip der Erfindung ermöglicht es, auch auf verschiedene andere Arten ausgeführt zu werden. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Linsenmate rialstücken 11, jedes mit einem einzelnen hohlen Zylinder 12, als die Einheitslinse verwendet werden, und diese Ein heitslinsen können physikalisch benachbart oder nahe aneinan der angeordnet werden, um eine erfindungsgemäße Röntgen strahllinse 10 herzustellen, welche im wesentlichen aus der gleichen Gruppe von hohlen Zylindern wie in Fig. 3 gezeigt gebildet ist. Dies findet auch auf später zu beschreibende Ausführungsbeispiele Anwendung.

Obwohl die Röntgenstrahllinse 10, die in der vorhergehenden Weise gebildet ist, eine fokussierte Röntgenstrahllinie X_P bei der Brennlinie f_P erzeugt, kann die in Fig. 4 gezeigte Technik zum Erhalten eines fokussierten Röntgenstrahlpunktes X_P verwendet werden. Wie in Fig. 4(a) und Fig. 4(b) (wel che eine längs Linie 2B-2B von Fig. 4(a) genommene Quersch nittansicht ist) gezeigt, weist dieses Ausführungsbeispiel erste und zweite Sublinsen 10a, 10b auf, die jede in der Wei se der oben beschriebenen Röntgenstrahllinse 10 angeordnet sind. Die ersten und zweiten Sublinsen 10a und 10b sind mit ihren hohlen Zylindern 12 hintereinander bzw. tandemartig angeordnet, die auf einer gemeinsamen Feldachse ausgerichtet sind, wobei aber die Achsen ihrer hohlen Zylinder 12 senk recht zueinander liegen. Mit dieser Anordnung wird die Brenn linie f_P des ersten Ausführungsbeispiels ein Brennpunkt f_P und die fokussierte Röntgenstrahllinie X_P wird ein fokussier ter Röntgenstrahlpunkt X_P.

Wie aus Fig. 4(a) und 4(b) ersichtlich ist, differiert der Abstand zwischen dem Punkt, bei welchem die Röntgenstrah len in die erste Sublinse 10a eintreten, und dem Brennpunkt F_P von dem Abstand zwischen dem Punkt, bei welchem die Rönt genstrahlen in die zweite Sublinse 10b eintreten, und der Brennlinie F_P. In einigen Fällen kann es daher wünschenswert sein, die Brennweiten der ersten und zweiten Sublinsen 10a, 10b auf verschiedene Werte einzustellen. Dies kann erreicht werden, indem eine verschiedene Anzahl (Anzahl M) von hohlen Zylindern in der zweiten Sublinse 10b als die Anzahl (Anzahl N), die in der ersten Sublinse 10a gebohrt werden, gebohrt wird, oder, indem der Radius R der hohlen Zylinder 12, die in der zweiten Sublinse 10b gebohrt werden, von jenem der hohlen Zylinder 12 verschieden gemacht wird, die in der er sten Sublinse 10a gebohrt werden. Es ist auch in Grenzen mög lich, einen Raum zwischen den ersten und zweiten Sublinsen 10a und 10b zu belassen und die Differenz bezüglich der Foka labstände der zwei Sublinsen zu variieren, indem die Größe des Raumes variiert wird. Dieser "Raum" (und die "Lücke", auf die später Bezug genommen wird) ist ein Hohlraum, der von Linsenmaterial nicht besetzt wird. Er kann vollständig evakuiert werden (Vakuumzustand), mit Luft oder einem ande ren Gas gefüllt sein, oder ein Material mit einem Absorp tionskoeffizienten enthalten, der bei der Wellenlänge der Röntgenstrahlen, die zu fokussieren sind, keine Probleme verursacht. Mit anderen Worten kann ein "Raum" oder eine "Lücke", wie hierin ausgedrückt, irgendein Bereich sein, der sich als solcher bei der betrachteten Röntgenstrahlwellen länge verhält.

Während die ersten und zweiten Sublinsen 10a und 10b als se parate Komponenten in Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt sind, können sie statt dessen in einem einzelnen Linsenmaterial stück 11 wie in Fig. 4(c) gezeigt gebildet sein, in wel chem Fall die Röntgenstrahllinse 10 als ein unitäres, d. h. einstückiges optisches Element gebildet sein kann. In dem veranschaulichten Fall wird ein einzelnes Linsenmaterial stück 11 mit rechteckigem Querschnitt auf seiner linken Hälfte mit allen der Glieder einer ersten Gruppe von hohlen Zylindern 12, die die erste Sublinse 10a bilden, und auf seiner rechten Hälfte mit allen der Glieder einer zweiten Gruppe von hohlen Zylindern 12, die die zweite Sublinse 10b bilden, derart gebildet, daß die Achsen 13 der ersten und zweiten Gruppen von hohlen Zylindern 12 senkrecht zueinander liegen. Andere Anordnungen sind auch möglich. Zum Beispiel kann eine Röntgenstrahllinse, die der Röntgenstrahllinse 10 von Fig. 4(a), 4(b) funktionell äquivalent ist, auch erhalten werden, indem alternierend die hohlen Zylinder so gebohrt werden, daß die Achsen benachbarter hohler Zylinder oder benachbarter Subgruppen von hohlen Zylindern senkrecht zueinander wie parallel zu der Feldachse gesehen liegen. Dieses gleiche Prinzip kann z. B. auch angewendet werden, indem eine der ersten und zweiten Sublinsen 10a, 10b (10a zum Beispiel) in zwei geteilt werden, wobei eine der Divisio nen eine Anzahl (N-X) von Einheitslinsen aufweist und die andere Division eine Anzahl X von Einheitslinsen aufweist, und die zweite Sublinse 10b dazwischengeschoben wird. X ist eine Zahl gleich oder größer als 1 und kleiner als N. Im allgemeinen wird es für die geteilte Sublinse bevorzugt, daß sie hälftig geteilt ist, d. h., daß X gleich N/2 ist. Diese Anordnung kann auch erreicht werden, indem die Sublinsen in einem einzelnen Linsenmaterialstück gebildet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, vier oder mehr Röntgenstrahllin sen gemäß dieser Erfindung zu kombinieren.

Weiter müssen die Radien Rj (1 ≦ i ≦ N) der Anzahl N von hohlen Zylindern nicht alle den gleichen Wert R aufweisen. Statt dessen können einige der hohlen Zylinder Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) aufweisen, welche von jenen der anderen verschieden sind, oder alle der Radien können verschieden sein. Dies gilt unabhängig davon, ob die Röntgenstrahllinse 10 als eine einzelne Einheit oder als eine Kombination von Sublinsen ge bildet wird. Die auf diese Weise erhaltene Linse ist jener äquivalent, die erhalten wird, indem die Anzahl N hohler Zy linder des äquivalenten Radius R, der gemäß Gleichung (7) be rechnet ist, ausgerichtet wird, und weist die gleiche Brenn weite f_T einer derartigen Linse auf. Dies bedeutet, daß die effektive Brennweite f_T der Röntgenstrahllinse 10 gemäß die ser Erfindung willkürlich eingestellt werden kann, indem der Radius Rj der individuellen hohlen Zylinder differierend gemacht wird. Eine ähnliche Erklärung kann auch hinsichtlich des Ausführungsbeispiels gegeben werden, das hohle Hemi sphären verwendet und als nächstes zu beschreiben ist.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bezugszahlen 20, 21, 22 in dieser Figur deuten Glieder an entsprechend jenen, die durch die Bezugszahlen 10, 11, 12 in den früheren Ausführungsbeispielen angedeutet sind. Dieses Ausführungsbeispiel differiert von den früheren darin, daß es hohle Hemisphären 22 verwendet, um die Einheitslinsen zu bilden. Spezifischer wird die Röntgenlinse 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gebildet, indem die Anzahl N (N ≧ 2) hoh ler Hemisphären 22 des Radius R in einem massiven Linsenmate rialstück 21 mit der Gestalt eines rechteckigen Parallelepi peds oder Quaders bzw. flacher Platte derart gebildet wird, daß ihre Achsen eine Feldachse schneiden (eine gerade Li nie). In Übereinstimmung mit Gleichung (5), welche Gleichung (3) eng annähert, wirkt jede hohle Hemisphäre 22 als eine Einheitslinse 22 mit einer Brennweite f_U. Falls die Anzahl N ausgerichteter hohler Hemisphären 22 hinreichend groß ge macht wird, kann die effektive Brennweite f_T der Röntgen strahllinse 20 praktisch kurz gemacht werden, und zwar auf grund der Beziehung f_T = f_U/N. Als eine Folge wird ein Rönt genstrahlbündel X_R von halbkreisförmigem Querschnitt, das in die Röntgenstrahllinse 20 längs der Feldachse eintritt, auf einen Brennpunkt F_P als ein fokussierter Röntgenstrahlhalb kreis X_P fokussiert, dessen mikroskopische halbkreisförmige Gestalt für die meisten Zwecke als ein Punkt betrachtet werden kann.

Ein kreisförmiges Röntgenstrahlbündel kann fokussiert wer den, indem die Konfiguration bzw. Anordnung von Fig. 6 ange nommen wird, welche erste und zweite Sublinsen 20a, 20b um faßt, die jede in der Weise der vorgenannten Röntgenstrahl linse gebildet sind, die aus Hohlhemisphäreneinheitslinsen bestehen, wobei eine der ersten und zweiten Sublinsen 20a oder 20b invertiert bzw. umgedreht und auf der Oberseite der anderen derart plaziert ist, daß die Achsen ihrer hohlen Hemisphären die Feldachse schneiden. Ein kreisförmiges Rönt genstrahlbündel X_R, das in die Röntgenstrahllinse 20 dieser Anordnung eintritt, wird zu einem fokussierten Röntgenstrahl punkt X_P bei dem Brennpunkt F_P konvergent gemacht.

In der Anordnung gemäß Fig. 6 werden die Anzahl N hohler He misphären 22, 22 bei Positionen längs der respektiven Feld achsen der ersten und zweiten Sublinsen 20a, 20b gebildet, um so in Paaren in Überdeckung zu stehen, die jede einen hoh len sphärischen Raum bilden, wenn eine der Sublinsen inver tiert und auf der Oberseite der anderen angeordnet ist. Wäh rend dies vom Gesichtspunkt der Verringerung der Größe der Röntgenstrahllinse gemäß dieser Erfindung bevorzugt ist, ist es keine Anforderung. Die Röntgenstrahllinse könnte ihre Funktion selbst dann erfüllen, wenn die ersten und zweiten Sublinsen 20a, 20b in der Richtung der Feldachse versetzt sind.

Die hohlen Hemisphären 22 können mit hinreichender Präzision durch irgendwelche von verschiedenen existierenden Technolo gien wie durch eine elektrische Entladungsbearbeitung, iso tropes Ätzen oder die Verwendung einer Form mit Sphären, die längs einer geraden Linie gebildet sind, hergestellt werden. Selbst in diesem Fall ist die Bearbeitungspräzision, die zum Bilden der hohlen Hemisphären 22 oder der vorerwähnten hoh len Zylinder 12 erforderlich ist, viel weniger stringent als jene, die für die Fabrikation eines optischen Systems schrä gen Einfalls, eines reflektierenden optischen Vielschicht systems, einer Zonenplatte oder dergleichen nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Zum Erhalten guter fokussieren der Eigenschaften der Röntgenstrahllinse 10 oder 20 gemäß dieser Erfindung kann es notwendig sein, die Bearbeitung der Einheitslinsen mit einer Präzision durchzuführen, die fähig ist, den geometrischen Fehler innerhalb eines kleinen Bruch teiles des Wertes zu halten, der erhalten wird, indem die Wellenlänge der Röntgenstrahlen, die zu fokussieren sind, durch δ des Linsenmaterials geteilt wird (= λ/δ). Da die erforderliche Präzision höchstens innerhalb einiger µm liegt, kann sie jedoch ohne weiteres mit verfügbaren Technologien erreicht werden.

Die Ausführungsbeispiele, die gebildet werden, indem hohle Zylinder 12 und hohle Hemisphären 22, d. h. Halbkugeln 22 ver wendet werden, die in dem vorhergehenden beschrieben sind, haben bestimmte fundamentale Charakteristiken gemeinsam. Spe zifischerweise haben sie, da die Röntgenstrahllinsen 10 und 20 das zu fokussierende Röntgenstrahlbündel X_R transmittie ren, eine hohe intrinsische Fokussierungseffizienz. Da all gemein die Fokussierungsleistungsfähigkeit und die Fokussie rungseffizienz durch die Absorption des Linsenmaterials be grenzt ist, ist es ein Vorteil der Röntgenstrahllinse gemäß dieser Erfindung, daß sie insbesondere bei kurzen Röntgen strahlwellenlängen unter 1 nm gut funktioniert. Wie aus Glei chung (1) und Gleichung (2), die früher dargelegt wurden, verstanden werden kann, ist die Röntgenstrahllinse auf der Seite der kurzen Wellenlänge durch die Tatsache begrenzt, daß δ schnell abnimmt, wenn die Röntgenstrahlwellenlänge λ kürzer wird, während die Brennweite der Röntgenstrahllinse schnell in umgekehrter Proportion zu δ ansteigt. So er streckt sich der Wellenlängenbereich, innerhalb von welchem die Röntgenstrahllinsen 10 und 20 praktisch verwendbar sind, bis zu ungefähr 0,05 nm herunter, einem Wert, welcher be trächtlich kürzer als jener ist, der durch die früher dis kutierten Röntgenstrahloptiken gemäß dem Stand der Technik erreicht werden kann. So demonstriert die Röntgenstrahllinse gemäß der Erfindung auch in diesem Punkt ihre Überlegenheit.

Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gesehen wer den kann, ist die sphärische Oberfläche von Gleichung (4) je doch eine Approximation des idealen Rotationsparaboloids, der aus Gleichung (3) erhalten wird, d. h. die sphärische Ab erration ist für einen großen Wert von r groß. Eine gute Me thode, dieses Problem zu überwinden oder abzuschwächen, ist, die Anordnung der in den Fig. 7(a) bis 7(c) gezeigten Ausführungsbeispiele anzunehmen.

Die in Fig. 7(a) gezeigte Röntgenstrahllinse ist die glei che wie die Röntgenstrahllinse 10 von Fig. 3 darin, daß sie hohle Zylinder 12 als die Einheitslinsen 12 verwendet, ist aber weiter bei dem Röntgenstrahleintrittsabschnitt mit einem Korrekturabschnitt 30 vorgesehen, der sich auf die op tischen Eigenschaften des Röntgenstrahlbündels X_R, das zu fo kussieren ist, bezieht. Ein erstes Element des Korrekturab schnittes 30 ist ein Sphärische-Aberration-Korrektur-Element 32, das dazu vorgesehen ist, seine optische Achse koinzident mit der Feldachse X_C aufzuweisen.

Wie in Fig. 7(b) gezeigt, ist das Korrekturelement 32 für sphärische Aberration eine runde Säule, deren dickster Teil in der Ebene senkrecht zu den Achsen der hohlen Zylinder 12 (der Ebene, in welche die Öffnung der hohlen Zylinder 12 ge sehen wird) bei der Mitte X₀, durch welche die Feldachse X_C tritt, liegt. Vorzugsweise variiert die Dicke t (r) mit dem Abstand r gemessen senkrecht von der Feldachse X_C gemäß

t(r) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2} (8)

wobei N die Gesamtanzahl von Einheitslinsen (hohlen Zylin dern 12) ist, die verwendet wird, und R entweder der tatsäch liche Radius der hohlen Zylinder oder der äquivalente Radius davon, der gemäß Gleichung (7) berechnet ist, ist.

Da die Gestalt selten in strikter Übereinstimmung mit Gleich ung (8) stehen muß, genügt es jedoch, die folgende Gleichung (9) zu verwenden, die erhalten wird, indem der Grad von Gleichung (8) verringert wird.

t(r) = (NR/4) (r/R)⁴ (9)

Zusätzlich ist es manchmal einfacher, die runde Säule als ein polygonales Prisma zu approximieren und in derartigen Fällen kann das Korrekturelement 32 für sphärische Aberra tion der Anordnung, die in Übereinstimmung mit Gleichung (8) oder Gleichung (9) wie in Fig. 7(b) gezeigt gebildet ist, wie in Fig. 7(c) gezeigt zu einem massiven Element modifi ziert werden, dessen Querschnittsprofil 34 aus geraden Li nien-Segmenten gebildet ist, welche einen Halbkreis approxi mieren bzw. annähern. Das polygonale Prisma, das auf diese Weise gebildet ist, ist im allgemeinen hinreichend als das sphärische Aberrationskorrekturelement 32.

Es gibt zwei Arten, eine Röntgenstrahllinse mit einer kurzen Brennweite zu erhalten: indem die Anzahl N der hohlen Zylin der 12 erhöht wird, oder indem der Radius der hohlen Zylin der 12 verringert wird. Wie aus Gleichung (8) und (9) er sichtlich ist, muß jedoch, wenn der Radius der hohlen Zylin der 12 verringert wird, das Korrekturelement 32 für sphäri sche Aberration eine große Dicke aufweisen, wenn eine Rönt genstrahllinse mit großer Öffnung bzw. Apertur erhalten werden soll. Ein großer Radius ist daher zum Erhalten einer Röntgenstrahllinse mit einer großen Apertur und einem Kor rekturelement 32 für sphärische Aberration minimaler Dicke (Größe) besser.

Die Dicke des Linsenmaterials in der Richtung der Röntgen strahltransmission durch die Röntgenstrahllinse 10, die in Fig. 3-7(a) gezeigt ist, nimmt in Richtung auf die Peri pherie der Linsenapertur zu, so daß die Röntgenstrahlintensi tätsabschwächung in Richtung auf die Peripherie zunimmt. Dies kann ein Faktor werden, der die Größe der Linsenapertur begrenzt. Um dieses Problem zu überwinden, ist der Korrekt urabschnitt 30 des in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels weiter mit einem Intensitätskorrekturelement 31 für die über tragenen Röntgenstrahlen vorgesehen.

Das Intensitätskorrekturelement 31 dient dazu, die Inten sitätsverteilung gleichmäßig zu machen, indem die Transmis sionsintensität bei der Mitte der Linse bewußt abgeschwächt wird. Wie in Fig. 7(d) gezeigt, kann das Intensitätskorrek turelement 31 zum Beispiel ein massiver aufrecht stehender Zylinder mit einem Ellipsenabschnitt mit einer großen Halb achse R sein. Er wird aus einem Material mit einem großen Wert β/δ gebildet. Wegen der Größenverringerung ist es bevor zugt, ein Material mit einem großen Absorptionskoeffizienten β zu verwenden (das keine kleine Atomzahl aufweist).

Eine präzise elliptische Anordnung ist jedoch in den meisten tatsächlichen Anwendungen nicht notwendig und es ist im all gemeinen hinreichend, statt dessen ein Element mit einem Ra dius r_f, maximaler Dicke t_f und der Querschnittsanordnung eines kreisförmigen Segmentes wie in Fig. 7(e) gezeigt oder ein sogar noch weiter vereinfachtes Element zu verwen den, welches wie in Fig. 7(a) gezeigt, ein massives Prisma mit der Querschnittsanordnung eines Rechtecks der Dicke t_f in der Richtung parallel zu der Feldachse X_C und Breite W_f in der Richtung senkrecht zu der Feldachse darstellt.

In dem zweiten spezifischen Beispiel, das früher beschrieben wurde, beträgt zum Beispiel der effektive Linsendurchmesser 2r nur 230 µm ungeachtet dessen, daß der Radius R der hohlen Zylinder 12, die die Einheitslinsen bilden, 500 µm beträgt. Es wird angenommen, daß diese Röntgenstrahllinse mit einem Korrekturelement 32 für sphärische Aberration vorgesehen ist, das aus dem gleichen Kohlenstoffmaterial wie das Linsen materialstück 11 hergestellt ist, und zwar in Form eines massiven polygonalen Prismas, dessen Breite 2r in der Rich tung senkrecht zu der Feldachse X_C 500 µm beträgt und worin
t(r) = 375 µm bei r = 0 µm
t(r) = 325 µm bei r = 150 µm
t(r) = 225 µm bei r = 200 µm
t(r) = 0 µm bei r = 250 µm.

Obwohl diese Anordnung in der Tat die sphärische Aberration mit Bezug auf das einfallende Röntgenstrahlbündel X_R verrin gert, fällt die Röntgenstrahltransmissivität in der Umgebung von r = 250 µm auf 10% jener bei der Mitte. Wenn ein Inten sitätskorrekturelement 31, das als ein rechteckiges Wolfram-Pris ma der Breite W_f = 250 µm und Dicke t_f = 120 µm weiter miteinbezogen wird, kann die Ungleichmäßigkeit bezüglich der Röntgenstrahltransmissionsintensitätsverteilung auf ein Drittel oder darunter verringert werden. Noch gleichförmige re Intensitätsverteilung kann erhalten werden, indem das Intensitätskorrekturelement 31 als ein Teil eines massiven aufrechten Zylinders gebildet wird, der die Querschnittsge stalt eines kreisförmigen Segmentes aufweist, wie in Fig. 7(e) gezeigt, um z. B. einen Radius r_f von 1 mm und eine maximale Dicke t_f von 240 µm aufzuweisen.

Das gleiche Prinzip kann auch auf die Ausführungsbeispiele mit den hohlen Hemisphären 22 als den Einheitslinsen angewen det werden. Zum Beispiel kann eine Röntgenstrahllinse 20 mit der Anzahl N von Einheitslinsen, die als hohle Hemisphären 22 wie in Fig. 8(a) gezeigt gebildet sind, mit einem massi ven sphärischen Aberration-Korrekturelement 32 vorgesehen werden, welches eine Draufsichtsanordnung wie jene von Fig. 7(b) aufweist und entweder Gleichung (8) oder Gleichung (9) genügt oder näherungsweise genügt, und weiter wie in Fig. 8(b) gezeigt derart angeordnet ist, daß seine Dicke h (X_C) mit dem Abstand von der Feldachse X_C in der Richtung senk recht zu sowohl der Feldachse X_C als auch der Ebene, die die Öffnung der hohlen Hemisphäre 22 einschließt, so variiert, daß er der Beziehung genügt oder näherungsweise genügt

h (X_C) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2} (10)

oder der etwas vereinfachten Beziehung

h (X_C) = (NR/4) (r/R)⁴ (11)

Wie in Fig. 8(d) gezeigt, ist das Intensitätskorrekturele ment 31 der Röntgenstrahllinse 20 vorzugsweise ein massives Element, das als ein Rotationsellipsoid geformt ist, um so anordnungsmäßig der Gruppe von Anzahl N von Einheitslinsen, die als hohle Hemisphären 22 konstituiert bzw. gebildet sind, komplementär zu sein. Wie in Fig. 8(e) gezeigt, kann es jedoch statt dessen in einer einfach herzustellenden konischen Gestalt oder wie in Fig. 8(a) gezeigt als ein Prismaelement mit rechteckigem Querschnitt gebildet sein, um die einfachste Anordnung in Draufsicht zu ergeben.

In den Ausführungsbeispielen von Fig. 7 und 8 werden das sphärische Aberrationskorrekturelement 32 und das Intensi tätskorrekturelement 31 auf einem Korrekturabschnittssubstrat 33 einstückig mit dem Linsenmaterialstück 11 oder 21 gebil det. Jedoch ist es auch möglich, das Substrat 33 aus einem auf geeignete Weise ausgewählten Material als ein separates Glied von dem Linsenmaterialstück 11 oder 21 zu bilden, oder das Korrekturelement 32 für sphärische Aberration und das Intensitätskorrekturelement 31 jedes auf seinem eigenen Sub strat zu bilden. Darüberhinaus muß der Korrekturabschnitt 30 nicht notwendigerweise bei dem Röntgenstrahleingangsabsch nitt der Röntgenstrahllinse 10 oder 20 vorgesehen sein, son dern kann statt dessen bei einem Zwischenteil des Transmis sionsweges des Röntgenstrahlbündels X_R angeordnet sein. In speziellen Fällen kann die Anzahl N von Einheitslinsen 12, 22 eine erste Gruppe sein, die aus einer Anzahl K von aufein anderfolgenden Einheitslinsen und einer zweiten Gruppe be steht, die aus einer Anzahl L von konsekutiven Einheitslin sen besteht, wobei K + L = N, und der Korrekturabschnitt 30 zwischen den zwei Gruppen vorgesehen ist.

Die Absorption der transmittierten Röntgenstrahlen nimmt ab, wenn die Dicke des Linsenmaterials zwischen benachbarten Paa ren der Anzahl N von Einheitslinsen (hohlen Zylindern 12, 12 oder hohlen Hemisphären 22, 22), die längs der Feldachse X_C ausgerichtet sind, dünner wird. So kann die Absorption trans mittierter Röntgenstrahlen verringert werden, indem die hoh len Zylinder 12 oder die hohlen Hemisphären 22 in enger Pro ximität derart ausgerichtet werden, daß die Dicke des Linsen materials zwischen benachbarten Einheitslinsen Null oder na hezu Null bei dem Schnittpunkt mit der Feldachse X_C wird. In einigen Fällen ist es möglich, benachbarte Paare der hohlen Zylinder 12, 12 oder benachbarte Paare der hohlen Hemisphä ren 22, 22 so zu bilden, daß sie in der Richtung der Feldach se partiell überlappen.

Weiter kann die Röntgenstrahlabsorption insbesondere in dem Fall der Einheitslinsen 12 des Typus der hohlen Zylinder beträchtlich verringert werden, indem wie in Fig. 9(a) gezeigt zwischen jedem Paar benachbarter Einheitslinsen Lücken der Breite ts vorgesehen werden, die sich von den Linsenperipherien in der Richtung senkrecht zu der Feldachse X_C erstrecken. In diesem Fall kann das vorerwähnte Intensi tätskorrekturelement 30 überflüssig sein, obwohl sein Ge brauch nicht ausgeschlossen ist. Ein spezieller guter Rönt genstrahlabsorptionsreduktionseffekt kann ohne Degradierung des Linseneffektes erhalten werden, indem wie in Fig. 9(a) gezeigt gerade furchenähnliche Lücken 41, 41 vorgesehen wer den, die als Furchen gebildet sind, deren einwärts weisende Wände sich parallel erstrecken.

Zum Beispiel wird, wenn das zweite spezifische Beispiel, das früher beschrieben wurde, mit hohlen Zylindern 12 von R = 500 µm, die in enger Angrenzung längs der Feldachse X_C ausge richtet sind, gebildet ist, die Röntgenstrahltransmittivität bei r = 250 µm 30% durch die Bildung zwischen jedem benach barten Paar der hohlen Zylinder 12 der geraden furchenähnli chen Lücken 41, 41 der Breite ts = 60 µm erhöht, welche von Punkten bei einem Abstand W_S = 200 µm gemessen senkrecht aus wärts von der Feldachse X_C beginnen, die durch die Mitte der Einheitslinsen treten, und sich in Richtung auf die entgegengesetzten Ränder erstrecken.

Die Röntgenstrahlabsorptionsverteilung kann noch gleichförmi ger gemacht werden, indem die Lücken derart gebildet werden, daß ihre Breite in der Richtung parallel der Feldachse X_C kleiner von der Peripherie in Richtung auf die Feldachse X_C gebildet wird. So ist es, wie in Fig. 9(b) gezeigt, bevor zugt, stufenähnliche Lücken 42 zu schaffen, deren Breite in der Richtung parallel zu der Feldachse X_C progressiv in Schritten von der Peripherie auf die Feldachse X_C enger wird.

Das gleiche Prinzip kann auch auf die Ausführungsbeispiele mit den hohlen Hemisphären 22 als den Einheitslinsen angewen det werden. Dies ist der Grund, warum die Bezugssymbole 20, 21, 22 in Klammern in Fig. 9 beinhaltet sind. Wenn hohle Hemisphären 22 verwendet werden, ist es bevorzugt, stufenähn liche Lücken wie jene, die in Fig. 9(b) gezeigt sind, vor zusehen, um sich so auch in das Linsenmaterialstück 21 zwischen benachbarten Einheitslinsen 22, 22 in der Quer schnittsrichtung senkrecht zu der in Zeichnungsblatt von Fig. 9 in einer derartigen Weise zu erstrecken, daß ihre Breiten mit zunehmendem Abstand von der Mitte zunehmen. Da die Bildung derartiger Lücken jedoch mühsam ist, sind die Mittel gemäß Fig. 9 im allgemeinen besser zum Gebrauch mit Einheitslinsen, die als hohle Zylinder 12 gebildet sind, geeignet.

Während Ausführungsbeispiele detailliert im vorhergehenden beschrieben worden sind, sind verschiedene Modifikationen in nerhalb des technischen Umfangs der Erfindung möglich. Dar überhinaus erstreckt sich in der Röntgenstrahllinse, die die hohlen Hemisphären 22 verwendet, das technische Konzept die ser Erfindung nicht nur auf den Fall, wo perfekte hohle He misphären nicht aufgrund begrenzter Bearbeitungspräzision ge bildet werden können, sondern auch auf den Fall, wo hohle Hemisphären willkürlich so gebildet werden, daß sie von der wahren Gestalt hohler Hemisphären abweichen. Zum Beispiel kann der Brennweitenverkürzungseffekt gemäß der vorliegenden Erfindung auch erreicht werden, indem in Proximität längs der Feldachse eine Anzahl N von Eindrückungen ausgerichtet werden, die jede als Teil einer hohlen sphärischen Ober fläche (sphärischer Raum) gebildet sind, aber ihre Öffnung nicht bei einer Höhe von 180° auf der Oberfläche der hohlen Hemisphäre, sondern auf einer beliebigen Höhe von weniger als 180° aufweisen.

Die Röntgenstrahllinse zum Fokussieren eines Röntgenstrahl bündels gemäß dieser Erfindung wird aus einer Gruppe von einer Anzahl N von Einheitslinsen gebildet, aber da die indi viduellen Einheitslinsen dazu gebildet sind, sphärische Ober flächen oder kreisförmige Abschnitte aufzuweisen, können sie zu hoher Präzision viel einfacher hergestellt werden als die optischen Röntgenstrahlelemente des Standes der Technik. Darüberhinaus braucht es den schrägen Einfall nicht verwen den, wie er in einigen der Röntgenstrahloptiken nach dem Stand der Technik gefunden wird, sondern nimmt intrinsisch überlegenen normalen Einfall an. Zusätzlich kann, da wie zuvor dargelegt, Einheitslinsen sehr kleinen Durchmessers mit hoher Präzision erzeugt werden können, die Röntgenstrahl linse dazu hergestellt werden, über einen breiten Röntgen strahlwellenlängenbereich verwendbar zu sein. Weiter kann, da der anwendbare Bereich besonders einfach in Richtung auf die Seite der kurzen Wellenlänge auszudehnen ist, hohe Fokus sierleistungsfähigkeit erhalten werden. Da die Röntgenstrahl linse von dem Transmissionstypus ist, kann sie darüberhinaus hohe Fokussiereffizienz erreichen. In der Tat ist es mög lich, gemäß dieser Erfindung Röntgenstrahllinsen zu schaf fen, welche zum ersten Mal fähig sind, ein Röntgenstrahlbün del einer Wellenlänge von 1 nm oder weniger auf einen kleinen Durchmesser mit hoher Effizienz zu fokussieren.

Claims

1. Röntgenstrahllinse zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit einer Anzahl N (N ≧ 2) von Einheitslinsen, die jede gebildet sind, indem ein hohler Zylinder in einem Stück aus Linsenmaterial gebildet wird, das in der Lage ist, zu fokussierende Röntgenstrahlen zu transmit tieren, wobei die hohlen Zylinder längs einer Strahlachse hinterein ander angeordnet sind, ihre jeweiligen Zylinderachsen parallel zu einander ausgerichtet sind und die Strahlachse, genannt Feldachse und die jeweiligen Zylinderachsen quer zueinander verlaufen.

2. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin alle der hohlen Zylinder, die die Einheitslinsen bilden, in ei nem einzigen Linsenmaterialstück gebildet sind.

3. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin die Anzahl N von hohlen Zylindern Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) auf weist, welche gleich sind.

4. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin die Anzahl N von hohlen Zylindern Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) auf weisen, von welchen einige oder alle verschieden sind.

5. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, weiter mit einem Sphärische-Aberration-Korrekturelement zum Kor rigieren der sphärischen Aberration der Anzahl N von Einheitslin sen, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgenstrahlen an geordnet ist, die in die Röntgenstrahllinse längs der Feldachse ein treten.

6. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 5, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration aus einem mit dem Linsenmaterialstück einstückigen Substrat gebildet ist.

7. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 5, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration eine massi ve runde Säule ist, deren Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feld achse gemessen in der Richtung senkrecht zu sowohl der Feldachse als auch den Achsen der hohlen Zylinder lautet:
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2},
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Zylinder geteilt wird.

8. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 5, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration eine massive runde Säule ist, deren Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feld achse gemessen in der Richtung senkrecht zu sowohl der Feldachse als auch den Achsen der hohlen Zylinder variiert gemäß
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴,
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Zylinder geteilt wird.

9. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 5, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration eine massive runde Säule ist, deren Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feld achse gemessen in der Richtung senkrecht zu sowohl der Feldachse als auch den Achsen der hohlen Zylinder näherungsweise variiert gemäß
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2},
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Zylinder geteilt wird.

10. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 5, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration eine massive runde Säule ist, deren Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feld achse gemessen in der Richtung senkrecht zu sowohl der Feldachse als auch den Achsen der hohlen Zylinder näherungsweise variiert wie
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴,
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Zylinder geteilt wird.

11. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, weiter mit einem Intensitätskorrekturelement zum Gleichförmigma chen der Transmissionsintensitätsverteilung der Anzahl N von Ein heitslinsen, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgen strahlen angeordnet ist, die längs der Feldachse in die Röntgen strahllinse eintreten.

12. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 11, worin das Intensitätskorrekturelement ein massiver Körper ist, des sen Querschnittsgestalt eine Ellipse mit einer kleinen Halbachse ist, die auf der Feldachse der Anzahl N von Einheitslinsen liegt und ei ner großen Halbachse von R oder einem kreisförmigen Segment, das eine derartige Ellipse approximiert, und welches die Intensität der Röntgenstrahlen, die durch die Anzahl N von Einheitslinsen trans mittiert werden, mit einer Rate abschwächt, welche von der Periphe rie der Anzahl N von Einheitslinsen in Richtung auf die Mitte davon zunimmt, wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der indi viduellen hohlen Zylinder geteilt wird.

13. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 11, worin das Intensitätskorrekturelement ein prismenförmiger massi ver Körper ist, welcher die Intensität der Röntgenstrahlen, die durch die Anzahl N von Einheitslinsen treten, nur in der Nachbarschaft der Mitte der Anzahl N von Einheitslinsen abschwächt.

14. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 11, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration auf einem Substrat gebildet ist, welches mit dem Linsenmaterialstück ein stückig ist.

15. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Lithium hergestellt ist.

16. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Beryllium hergestellt ist.

17. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Kohlenstoff hergestellt ist.

18. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Chrom hergestellt ist.

19. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Aluminium hergestellt ist.

20. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Linsenmaterialstück aus Silizium hergestellt ist.

21. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin das Stück von Linsenmaterial, das mit den hohlen Zylindern gebildet ist, die die Einheitslinsen bilden, in Teilen davon zwischen Paaren von hohlen Zylindern in der Richtung der Feldachse angren zend mit Lücken zum Verringern der Abschwächung der transmit tierten Röntgenstrahlenintensität gebildet ist, wobei die Lücken sich von entgegengesetzten peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse erstrecken.

22. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 21, worin die Lücken gerade Furchen sind, die sich senkrecht zu der Feldachse erstrecken.

23. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 21, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse erstrecken und in der Richtung parallel zu der Feldachse mit zunehmendem Abstand von den peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

24. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 21, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse erstrecken und progressiv in Schritten in der Richtung parallel zu der Feldachse mit zunehmendem Abstand von den peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

25. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin die Dicke des Materials des Linsenmaterialstückes zwischen Paaren hohler Zylinder angrenzend in der Richtung der Feldachsen Null oder nahezu Null bei dem Teil ist, der die Feldachse schneidet.

26. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 1, worin die Dicke des Materials des Linsenmaterialstückes zwischen Paaren hohler Zylinder benachbart in der Richtung der Feldachse Null bei dem Teil ist, der die Feldachse schneidet, und die benach barten hohlen Zylinder sich in der Richtung der Feldachse partiell überlappen.

27. Röntgenstrahllinse mit ersten und zweiten Sublinsen, die jeder in der Art der Röntgenstrahllinse von Anspruch 1 gebildet sind, wobei die ersten und zweiten Sublinsen hintereinander auf einer gemein samen Feldachse ausgerichtet sind, wobei die Achsen der Anzahl N von hohlen Zylindern, die die Einheitslinsen der ersten Sublinse bil den, und die Achsen der Anzahl N von hohlen Zylindern, die die Einheitslinsen der zweiten Sublinse bilden, senkrecht zueinander liegen.

28. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 27, worin einige oder alle der Radien der hohlen Zylinder der ersten Sublinse und einige oder alle der Radien der hohlen Zylinder der zweiten Sublinse voneinander differieren.

29. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 27, worin die Anzahl von Einheitslinsen auf einer der ersten und zwei ten Sublinsen eine Anzahl M ist, die von der Anzahl N verschieden ist.

30. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 27, worin die ersten und zweiten Sublinsen auf einem einzigen Linsen materialstück gebildet sind.

31. Röntgenstrahllinse mit drei Sublinsen, die jede in der Weise der Röntgenstrahllinse von Anspruch 1 gebildet sind, wobei zwei der drei Sublinsen derart gebildet sind, daß, statt daß sie eine Anzahl N von hohlen Zylindern aufweisen, eine davon eine Anzahl (N - X) von hohlen Zylindern aufweist und die andere eine Anzahl von X von hohlen Zylindern aufweist, wobei X eine Anzahl gleich oder größer als 1 und kleiner als N ist, wobei die verbleibende Sublinse zwischen die zwei Sublinsen eingeschoben ist, wobei alle der drei Sublinsen hintereinander in der Richtung der Feldachse ausgerichtet sind, und die Achsen der hohlen Zylinder der verbleibenden Sublinse und die Achsen der hohlen Zylinder der zwei Sublinsen senkrecht zuein ander liegen.

32. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 31, worin X gleich (N/2) ist.

33. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 31, worin einige oder alle der Radien der hohlen Zylinder von jeder der drei Sublinsen von einigen oder allen der Radien der hohlen Zylin der von einer oder beiden der anderen zwei Sublinsen differiert.

34. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 31, worin die Anzahl von hohlen Zylindern der Sublinse, die in der Richtung der Feldachse eingeschoben sind, eine Anzahl M ist, die von der Zahl N verschieden ist.

35. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 31, worin die drei Sublinsen in einem einzigen Linsenmaterialstück ge bildet sind.

36. Röntgenstrahllinse zum Fokussieren von Röntgenstrahlen mit einer Anzahl N (N ≧ 2) von Einheitslinsen, die jede gebildet sind, indem ei ne hohle Hemisphäre in einem Stück aus Linsenmaterial gebildet ist, das fähig ist, zu fokussierende Röntgenstrahlen zu transmittie ren, wobei die hohlen Hemisphären längs einer Strahlachse hinter einander angeordnet sind, ihre jeweiligen Mittelsenkrechten auf ih rer ebenen Grundfläche parallel zueinander ausgerichtet sind und die Strahlachse, genannt Feldachse und die jeweiligen Mittelsenk rechten quer zueinander verlaufen.

37. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin alle die hohlen Hemisphären, die die Einheitslinsen bilden, in einem einzigen Linsenmaterialstück gebildet sind.

38. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin die Anzahl N von hohlen Hemisphären Radien Rj (1 ≦ i ≦ N) aufweist, welche gleich sind.

39. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin die Anzahl N hohler Hemisphären Radien Rj (1 ≦ i ≦ N) auf weist, wovon alle oder einige verschieden sind.

40. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, weiter mit einem Korrekturelement für sphärische Aberration zum Korrigieren sphärischer Aberration der Anzahl N von Einheitslinsen, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgenstrahlen angeord net ist, die in die Röntgenstrahllinse längs der Feldachse eintreten.

41. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 40, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration auf einem Substrat gebildet ist, welches mit dem Linsenmaterialstück ein stückig ist.

42. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 40, worin das Korrekturelement für sphärische Aberration ein massiver Körper ist, dessen Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feldachse gemessen in der Richtung senkrecht zu der Feldachse und parallel zu der Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären einschließt, zumindest näherungsweise variiert gemäß
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2},
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ i ≦ N) von individuellen der hohlen Hemisphären geteilt wird.

43. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 40, worin das Korrekturelement für sphärische Aberration ein massiver Körper ist, dessen Dicke t (r) mit dem Abstand r von der Feldachse gemessen in der Richtung senkrecht zu der Feldachse und parallel zu der Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären einschließt, zumindest näherungsweise variiert gemäß
t(r) = (NR/4) (r/R)⁴,
wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der individuellen hohlen Hemisphären geteilt wird.

44. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 42, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration ein massiver Körper ist, dessen Anordnung in einem Querschnitt, der die Feld achse umfaßt, derart ist, daß seine Dicke h (X_C) mit dem Abstand X_C von der Feldachse in der Richtung senkrecht zu der Feldachse und senkrecht zu einer Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphäre umfaßt, zumindest näherungsweise variiert gemäß
h (X_C) = (NR/4) (r/R)⁴ {1 + (r/R)²/2}.

45. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 42, worin das Korrekturelement auf sphärische Aberration ein massiver Körper ist, dessen Anordnung in einem Querschnitt, der die Feld achse umfaßt, derart ist, daß seine Dicke h (X_C) mit dem Abstand X_C von der Feldachse in der Richtung senkrecht zu der Feldachse und senkrecht zu einer Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt, näherungsweise variiert gemäß
h (X_C) = (NR/4) (X_C/R)⁴.

46. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, die weiter ein Intensitätskorrekturelement zum Gleichförmigmachen der Transmissionsintensitätsverteilung der Anzahl N von Einheits linsen umfaßt, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgen strahlen, die in die Röntgenstrahllinse längs der Feldachse eintre ten, liegt.

47. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 46, worin das Intensitätskorrekturelement auf einem Substrat gebildet ist, welches mit dem Linsenmaterialstück einstückig ist.

48. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 46, worin das Intensitätskorrekturelement ein massiver Körper ist, der als ein Rotationsellipsoid mit einer kleinen Halbachse, die auf der Feldachse der Anzahl N von Einheitslinsen liegt, und einer großen Halbachse von R geformt ist, und der die Intensität der Röntgen strahlen, die durch die Anzahl N von Einheitslinsen transmittiert werden, mit einer Rate abschwächt, welche von der Peripherie der Anzahl N von Einheitslinsen in Richtung auf die Mitte davon zu nimmt, wobei R ein Wert ist, der erhalten wird, indem die Anzahl N durch die Summe der Kehrwerte der Radien Rj (1 ≦ j ≦ N) der indivi duellen hohlen Hemisphären geteilt wird.

49. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 48, worin der massive Körper, der als ein Rotationsellipsoid geformt ist, durch einen konischen massiven Körper approximiert ist.

50. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Lithium hergestellt ist.

51. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Beryllium hergestellt ist.

52. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Kohlenstoff hergestellt ist.

53. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Chrom hergestellt ist.

54. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Aluminium hergestellt ist.

55. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Linsenmaterialstück aus Silizium hergestellt ist.

56. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin das Stück aus Linsenmaterial in Teilen davon zwischen Paa ren von Einheitslinsen benachbart in der Richtung der Feldachse mit Lücken zum Verringern der Abschwächung der transmittierten Röntgenstrahlintensität gebildet ist, wobei die Lücken sich aus ent gegengesetzten peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse erstrecken.

57. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 56, worin die Lücken gerade Furchen sind, die sich senkrecht zu der Feldachse in einer Ebene parallel zu einer Ebene erstrecken, die ei ne Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt.

58. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 56, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse in einer Ebene parallel zu einer Ebene erstrecken, die eine Öffnung der hohlen He misphäre umfaßt und in der Richtung parallel zu der Feldachse mit zunehmendem Abstand von den peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

59. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 56, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse erstrecken und in einer Ebene senkrecht zu einer Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt, und parallel zu der Feldachse, in der Rich tung parallel zu der Feldachse mit zunehmendem Abstand von den peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

60. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 56, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse in einer Ebene parallel zu einer Ebene erstrecken, die eine Öffnung der hohlen He misphären umfaßt und progressiv in Schritten in der Richtung par allel zu der Feldachse mit zunehmendem Abstand von den periphe ren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

61. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 56, worin die Lücken sich senkrecht zu der Feldachse in einer Ebene senkrecht zu einer Ebene erstrecken, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt, und parallel zu der Feldachse, und progressiv in Schritten in der Richtung parallel zu der Feldachse mit zuneh mendem Abstand von den peripheren Bereichen in Richtung auf die Feldachse enger werden.

62. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin die Dicke des Materials des Linsenmaterialstückes zwischen Paaren hohler Hemisphären benachbart in der Richtung der Feld achse Null oder nahezu Null bei dem Teil ist, der die Feldachse schneidet, und zwar in einer Ebene, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt.

63. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin die Dicke des Materials des Linsenmaterialstückes zwischen Paaren der hohlen Hemisphären benachbart in der Richtung der Feldachse Null bei dem Teil ist, der die Feldachse in einer Ebene schneidet, die eine Öffnung der hohlen Hemisphären umfaßt, und die benachbarten hohlen Hemisphären einander in der Richtung der Feldachse partiell überlappen.

64. Röntgenstrahllinse mit ersten und zweiten Sublinsen, die jede in der Weise der Röntgenstrahllinse von Anspruch 36 gebildet sind, wobei eine der Sublinsen umgekehrt ist und auf der anderen angeordnet ist, wobei die Achsen der hohlen Hemisphären senkrecht zu der Feld achse liegen.

65. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 36, worin die hohlen Hemisphären durch Eindrückungen ersetzt sind, die jede als Teil einer hohlen sphärischen Oberfläche gebildet ist.

66. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 65, weiter mit einem Korrekturelement für sphärische Aberration zum Korrigieren sphärischer Aberration der Anzahl N von Einheitslinsen, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgenstrahlen angeord net ist, die in die Röntgenstrahllinse längs der Feldachse eintreten.

67. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 65, weiter mit einem Intensitätskorrekturelement zum Gleichförmigma chen der Transmissionsintensitätsverteilung der Anzahl N von Ein heitslinsen, welches auf einem Transmissionsweg von Röntgen strahlen angeordnet ist, die in die Röntgenstrahllinse längs der Feld achse eintreten.

68. Röntgenstrahllinse nach Anspruch 65, worin das Stück von Linsenmaterial in dem Teil davon zwischen Paaren von Einheitslinsen benachbart in der Richtung der Feldach se mit Lücken zum Verringern der Abschwächung der transmittier ten Röntgenstrahlintensität gebildet ist, wobei die Lücken sich von entgegengesetzten peripheren Bereichen in Richtung auf die Feld achse erstrecken.