JP2001035689A

JP2001035689A - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP2001035689A
Application number: JP21181799A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishimura; 靖彦西村; Atsushi Sakata; 篤坂田; Akira Mase; 晃間瀬; Kyoji Matsubara; 享治松原; Hirozumi Azuma; 博純東
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc; Toyota Macs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc; Toyota Macs Inc
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】飛散粒子の遮蔽とＸ線の波長選択を一つの手段
で行う。【解決手段】ターゲット３とＸ線光学系６の間に、ター
ゲット３から所定距離離れた位置に所定幅の開孔をもち
開孔をＸ線が通過する空間アパーチャー５を配置した。
空間アパーチャー５の開孔を所定幅としておくことによ
り、Ｘ線は開孔を通過する際に波長選択されるため、狭
帯域スペクトル化されたＸ線がＸ線光学系５に入射す
る。一方、空間アパーチャーの存在により飛散粒子を遮
蔽することができるので、Ｘ線光学系５への飛散粒子の
侵入を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープラズマ
軟Ｘ線、Ｘ線レーザーなどを発生させるＸ線発生装置に
関し、詳しくはＸ線を狭帯域スペクトルとして取り出す
ことができるＸ線発生装置に関する。本発明のＸ線発生
装置から取り出されるＸ線は、Ｘ線光電子分光、Ｘ線回
折分光、ナノ構造解析、Ｘ線顕微鏡などに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】近年、真空容器内に配置された所定のタ
ーゲットにレーザービームを照射してＸ線を発生させる
Ｘ線発生装置が知られている。例えばターゲットとして
平板状あるいは円柱状の固体金属を用い、このターゲッ
トの表面にレーザービームを集光させることによって高
密度レーザープラズマを生成し、この自由膨張したプラ
ズマ中から発生するＸ線をＸ線光学系を介して外部へ導
く構造のものが知られている。

【０００３】また近年、１０〜１００ＭＷ／ｃｍ²以上
の強度をもつ高エネルギーのレーザー光が開発され、こ
のレーザー光を励起用に用いてレーザープラズマ軟Ｘ線
を発生させる装置が提案され（特開平7-128500号公報な
ど）、Ｘ線リソグラフィやＸ線顕微鏡などへの応用が期
待されている。

【０００４】しかしこのようなＸ線発生装置では、過熱
による不具合を回避するために数１０分以上の間隔をあ
けて間欠的に励起用レーザー光の照射を行っているのが
現状である。これでは連続的に軟Ｘ線を取り出すことが
困難であるが、近年、特開平7-94296号公報に開示され
ているように、波形制御されたパルス列の固体レーザー
を用いることにより、１Ｈｚ又は１０Ｈｚの繰り返しで
レーザープラズマ軟Ｘ線を発生させることができるよう
になっている。

【０００５】そして米国特許4,700,371 号などには、波
形制御されたパルス列の固体レーザーとテープ形状のタ
ーゲットを用いることにより、真空容器を常圧に戻すこ
となく高頻度で繰り返してレーザープラズマ軟Ｘ線を発
生させることが提案されている。

【０００６】ところが励起用レーザー光を用いたＸ線発
生装置では、ターゲットから燃焼分解物や破砕物からな
る飛散粒子がＸ線と同時に放出され、広範囲の領域に飛
散する。また１０ＭＷ／ｃｍ²以上の高エネルギーの励
起用レーザー光の場合は、飛散粒子の速度が特に大きく
なり、一層広範囲に飛散する。そしてこの飛散粒子がＸ
線光学系に付着すると、装置から取り出されるＸ線量が
減少したり、Ｘ線光学系の要素を劣化させる場合があ
る。またレーザー光学系に飛散粒子が付着すると、励起
用レーザー光の利用効率が低減する。さらにテープ形状
のターゲットを用いるなどして、長時間繰り返してレー
ザープラズマ軟Ｘ線を発生させる場合には、短時間の間
に多量の飛散粒子が爆発的に発生してＸ線光学系やレー
ザー光学系に付着するという問題がある。

【０００７】そのため従来のＸ線発生装置では、数十か
ら数千回の励起用レーザー照射毎に真空容器を常圧に戻
し、Ｘ線光学系やレーザー光学系に付着した飛散粒子を
除去している。したがって長時間連続してＸ線を取り出
すことが困難であり、作業性及び生産性が低いという問
題があった。

【０００８】そこで特開平4-112498号公報、特開平8-19
4100号公報には、ターゲットとＸ線光学系との間に高分
子フィルムを介在させ、高分子フィルムを通してＸ線を
Ｘ線光学系へ照射する構成の装置が開示されている。ま
た特開平10-26699号公報には、励起用レーザー入射窓へ
の飛散粒子の付着を阻止するために高分子フィルムを用
いることが提案されている。このようにすれば、飛散粒
子は高分子フィルムに付着して捕捉されるので、飛散粒
子がＸ線光学系やレーザー光学系に付着するのが防止さ
れ、上記不具合を解決することができる。

【０００９】また特開平9-237695号公報あるいは特開平
9-245989号公報などには、ターゲット近傍に開孔をもつ
飛散粒子遮蔽材を配置し、バッファーガスで遮蔽する方
法が開示されている。

【００１０】ところでターゲットにエネルギービームを
照射することにより発生するＸ線には、種々の波長のも
のが含まれている。したがってＸ線光学系でＸ線を有効
に利用するためには、特定波長のＸ線を狭帯域スペクト
ルとして取り出す必要がある。そこで特開平10-10305公
報には、Ｘ線レーザーの共振器に多層ハーフミラー膜を
形成して波長選択を行う方法が開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来のＸ線発
生装置においては、飛散粒子の遮蔽手段とＸ線の波長選
択手段とは全く別の技術思想から成り立っており、飛散
粒子の遮蔽手段ではＸ線の波長を選択することが困難で
あり、Ｘ線の波長選択手段では飛散粒子を遮蔽すること
が困難である。したがって飛散粒子の遮蔽とＸ線の波長
選択の両方が必要な場合には、飛散粒子遮蔽手段と波長
選択手段の両方を設ける必要があり、真空容器内のスペ
ース面の制約やコスト面で不具合が生じている。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、飛散粒子の遮蔽とＸ線の波長選択を一つの
手段で行うことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のＸ線発生装置の特徴は、真空容器と、真空容器内に
配置されたターゲットと、ターゲットにエネルギービー
ムを照射するビーム照射手段と、真空容器に連通して設
けられターゲットから発生したＸ線を導くＸ線光学系
と、よりなるＸ線発生装置において、ターゲットとＸ線
光学系の間には、ターゲットから所定距離離れた位置に
所定幅の開孔をもち開孔をＸ線が通過する空間アパーチ
ャーが配置されていることにある。

【００１４】空間アパーチャーの開孔の幅は、０．１〜
５ｍｍであることが望ましい。また開孔には窒化ケイ素
膜、酸化ケイ素膜及び高分子膜から選ばれるＸ線透過膜
が配置されていることが望ましい。

【００１５】空間アパーチャーはターゲットの法線方向
に５０ｍｍ以内の範囲で移動可能であることが好まし
い。またターゲットの法線に対してターゲットのエネル
ギービーム照射位置と空間アパーチャーの開孔とを結ぶ
直線がなす角度が７０〜１００度となるように、ターゲ
ット及び空間アパーチャーの少なくとも一方が移動可能
であることが好ましい。

【００１６】また本発明のＸ線発生装置は、空間アパー
チャーは開孔を開閉可能に構成され、開孔の開時間を１
μｓ〜数百μｓの間に制御できる制御手段をもつことが
望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のＸ線発生装置では、ター
ゲットとＸ線光学系の間に、ターゲットから所定距離離
れた位置に所定幅の開孔をもちその開孔をＸ線が通過す
る空間アパーチャーが配置されている。Ｘ線は空間アパ
ーチャーの開孔は通過するが、開孔以外を通過すること
は困難である。したがってターゲットから発生したＸ線
は、先ず空間アパーチャーの開孔を通過し、その後Ｘ線
光学系に入射される。そして空間アパーチャーの開孔を
所定幅としておくことにより、Ｘ線は開孔を通過する際
に波長選択されるため、狭帯域スペクトル化されたＸ線
がＸ線光学系に入射する。一方、空間アパーチャーの存
在により飛散粒子を遮蔽することができるので、Ｘ線光
学系への飛散粒子の侵入を抑制することができる。

【００１８】空間アパーチャーの開孔の幅は、０．１〜
５ｍｍとすることが望ましい。開孔の幅が０．１ｍｍよ
り小さくなるとＸ線が開孔を通過することが困難とな
り、５ｍｍより大きくなると飛散粒子が開孔を通過する
ようになるため好ましくない。開孔幅の値は、例えばタ
ーゲットからＸ線集光ミラーまでの距離と、Ｘ線集光ミ
ラーからスリットまでの距離との比率などによって決め
られる。

【００１９】また空間アパーチャーの開孔には、窒化ケ
イ素膜、酸化ケイ素膜及び高分子膜から選ばれるＸ線透
過膜が配置されていることが望ましい。これにより飛散
粒子が開孔を通過するのを確実に阻止できるとともに、
Ｘ線透過膜によるＸ線の波長選択が可能となるので、一
層容易に狭帯域スペクトル化することができる。

【００２０】ターゲットにエネルギービームが照射され
るとプラズマが発生し、プラズマ中のイオン密度はター
ゲットの表面で最も高く、ターゲットから法線方向に離
れるほど低くなる。したがって発生するＸ線強度もター
ゲットの法線方向で異なる。またターゲットの法線方向
以外の方向においても、観察する位置によってＸ線強度
が異なる。したがって空間アパーチャーの開孔の位置に
よってＸ線強度が異なり、またターゲットの種類やエネ
ルギービームの種類によってもＸ線強度分布が異なるの
で、狭帯域スペクトルを得るに最適な位置は実験毎に最
適な位置を決定できるようにすることが望ましい。

【００２１】そこで本発明のＸ線発生装置においては、
空間アパーチャーはターゲットの法線方向に５０ｍｍ以
内の範囲で移動可能であることが好ましい。ターゲット
の表面からターゲットの法線方向に５０ｍｍ以内の範囲
で空間アパーチャーを移動可能とすることにより、ター
ゲットの種類に応じた狭帯域スペクトルのＸ線を取り出
すことが可能となる。なお５０ｍｍを超えて移動させる
と、発生するプラズマの範囲を超えてしまいＸ線が開孔
を通過することが困難となるので、５０ｍｍ以内とし
た。

【００２２】またターゲットの法線に対してターゲット
のエネルギービーム照射位置と空間アパーチャーの開孔
とを結ぶ直線がなす角度が７０〜１００度となるよう
に、ターゲット及び空間アパーチャーの少なくとも一方
が移動可能であることが好ましい。ターゲットの法線に
対する角度が７０度未満では複数の温度範囲、複数のイ
オン状態の領域を観察することとなるため、複数の幅広
いスペクトルを得ることとなり、１００度を超えるとタ
ーゲットより大きく膨らみ、はみ出した領域もしくはタ
ーゲットの裏側を観察することとなるため、狭帯域化で
きず光量も不充分となる。７０〜１００度傾斜した位置
に空間アパーチャーを配置することにより、飛散粒子を
遮蔽するとともにＸ線の波長選択を行うことが可能とな
る。

【００２３】さらに空間アパーチャーは開孔を開閉可能
に構成され、開孔の開時間を１μｓ〜数百μｓの間に制
御できるように構成することが好ましい。開孔の開時間
が１μｓより短いとＸ線の通過が困難となり、開時間が
数百μｓより長くなると飛散粒子が開孔を通過するよう
になる。

【００２４】Ｘ線はターゲットへのエネルギービームの
照射に僅かに遅れて発生し、その速度はきわめて大きい
ので、開孔へ到達するにはきわめて短い時間であるもの
の、空間アパーチャーとターゲットとの距離に応じた時
間で開孔に到達する。一方、飛散粒子は音速で空間アパ
ーチャに向かって進む。つまりＸ線と飛散粒子とは、空
間アパーチャーに到達するまでの時間が異なり、この時
間はターゲットから空間アパーチャーまでの距離に応じ
て計算される。したがってパルス列の固体レーザーの照
射間隔と、空間アパーチャーとターゲットとの距離とに
応じて開孔の開閉タイミングを決定すれば、Ｘ線の到達
時に開孔を開き、飛散粒子の到達時には開孔を閉じるよ
うにすることができる。

【００２５】ターゲットとして用いられるターゲット材
料は、アルミニウム、ベリリウム、ホウ素などの固体タ
ーゲット、あるいはヘリウム、ネオン、キセノン、アル
ゴン、クリプトンなどの気体ターゲットを用いることが
できる。各ターゲット材料によって発生するＸ線のスペ
クトルが異なるので、ターゲット材料の種類と空間アパ
ーチャーの開孔幅及びＸ線透過膜を選択することによ
り、所望の狭帯域スペクトルのＸ線を取り出すことが可
能となる。

【００２６】ビーム照射手段としては、強度が１０ＭＷ
／ｃｍ²以上のレーザー光を照射する装置を利用するこ
とができ、レーザー光の種類としては１００ＭＷ／ｃｍ
²以上のものが特に好ましく、ＹＡＧレーザー、ガラス
レーザー、エキシマレーザー、ＣＯ２ガスレーザーなど
のレーザー光を利用できる。１００ＭＷ／ｃｍ²以上の
強度のレーザー光を用いれば、２〜４０ｎｍの波長の軟
Ｘ線を効率よく発生させることができる。

【００２７】また真空容器の真空度は、１０^-10〜１０
^-3Ｐａの範囲が一般的に用いられ、Ｘ線光学系として
は、Ｘ線集光ミラー、Ｘ線分光器、波長選択用フィルタ
などが例示される。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２９】（実施例１）図１に本実施例のＸ線発生装
置を示す。このＸ線発生装置は、一側壁にレーザー入射
窓１０を備え、その側壁と９０度に交差する側壁に分光
器接続ポート１１をもつ真空容器１と、真空容器１外部
に配置された集光レンズ２と、真空容器１内に配置され
たターゲット３と、レーザー入射窓１０の近傍に配置さ
れた飛散粒子シールド装置４と、ターゲット３の近傍に
配置された空間アパーチャー５と、分光器接続ポート１
１に連結された平面結像型斜入射分光器６と、から構成
されている。

【００３０】真空容器１には図示しない排気装置が接続
され、真空容器１内を１０^-4Ｐａまで減圧可能とされて
いる。またレーザー入射窓１０は石英ガラスから形成さ
れ、真空容器１の側壁に真円形状に形成されている。

【００３１】集光レンズ２は、真空容器１外部でレーザ
ー光入射窓１０と同軸的に配置されている。そしてター
ゲット３のターゲット法線と、レーザー入射窓１０の中
心及び集光レンズ２の中心が同一直線（レーザー光軸）
上に位置し、その延長線上に図示しないレーザー光源が
配置されている。このレーザー光源は、１０Ｈｚの繰り
返し周波数で数１００ＭＷ／ｃｍ²の高エネルギーの励
起用レーザー光を照射するものである。

【００３２】飛散粒子シールド装置４は、一対のリール
４０，４１と、一対のリール４０，４１間に介装された
ポリエチレンフィルム４２と、図示しないモータとから
構成されている。レーザー光入射窓１０は一対のリール
４０，４１の間に位置し、ポリエチレンフィルム４２が
飛散粒子を遮蔽することでレーザー光入射窓１０を清浄
に保っている。そしてポリエチレンフィルム４２は一方
のリール４０に巻回され、モータの駆動によって一方の
リール４０から他方のリール４１に巻き取られるように
構成されている。したがって飛散粒子が付着した部分は
リール４１に巻き取られるので、常に新しいポリエチレ
ンフィルム４２がレーザー光入射窓１０を覆い、レーザ
ー光の強度が低下するのが防止されている。

【００３３】空間アパーチャー５は、ターゲット３と平
面結像型斜入射分光器６の間で、ターゲット３のレーザ
ー光集光位置から５ｍｍ離れた位置に配置されている。
この空間アパーチャー５は、図２に示すように間隙５１
を隔てて立設された一対の壁部５０と、間隙５１を覆う
ように配置され図示しないモータによって回転駆動され
るシャッター５２とから構成されている。一対の壁部５
０及びシャッター５２は可動ステージ５３に保持されて
いる。シャッター５２の一部には開口５５が設けられ、
シャッター５２の回転によって開口５５が間隙５１と連
通したときにのみＸ線が間隙５１及び開口５５を通過し
て平面結像型斜入射分光器６に入射するように構成され
ている。すなわち間隙５１と開口５５が重なって本発明
にいう空間アパーチャーの開孔が形成される。

【００３４】可動ステージ５３は、モータ５４の駆動に
よってターゲット３の法線と平行方向（図１の矢印Ａ方
向）に移動可能に構成され、一対の壁部５０及びシャッ
ター５２は可動ステージ５３の移動とともにターゲット
３の法線と平行方向に移動可能となっている。ターゲッ
ト３に発生するプラズマ３０内では、ターゲット３上の
レーザー光集光位置からターゲット３の法線方向に離れ
るにつれてイオン密度が低くなっているので、発生する
Ｘ線を取り出す位置としてターゲット３の法線方向の距
離が重要となる。したがって上記したように空間アパー
チャー５をターゲット３の法線と平行方向に移動可能と
することで、空間アパーチャー５の開孔と平面結像型斜
入射分光器６を結ぶ直線（Ｘ線光軸）とターゲット３の
法線との交点の位置（以下、Ｘ線取出し位置という）
を、ターゲット３の法線上の任意の位置とすることがで
きる。

【００３５】平面結像型斜入射分光器６は、Ｘ線集光ミ
ラー６０と、スリット６１と、回折格子６２とをもち、
Ｘ線集光ミラー６０で集光されたＸ線がスリット６１を
通過し、回折格子６２を通過することにより得られたス
ペクトルがＸ線ＣＣＤカメラ６３で観察できるように構
成されている。この平面結像型斜入射分光器６は、座金
６４に設けられている長孔によって、真空容器１に対し
て図１の矢印Ｂ方向に移動可能とされ、空間アパーチャ
ー５の位置に応じて真空容器１への取付位置を調整でき
るようになっている。これにより、空間アパーチャー５
の開孔を通過したＸ線をＸ線集光ミラー６０に確実に導
くことができる。

【００３６】また平面結像型斜入射分光器６内のＸ線集
光ミラー６０はトロイダル反射面を有しており、面に垂
直方向に対してはスリット６１で集光し、面に平行方向
に対してはＸ線ＣＣＤカメラ６３の位置で集光するよう
に設計されている。

【００３７】平面結像型斜入射分光器６のスリット６１
は、０．１ｍｍ×２０ｍｍの開口を有している。またタ
ーゲット３からＸ線集光ミラー６０までの距離は６００
ｍｍであり、Ｘ線集光ミラー６０からスリット６１まで
の距離は９５ｍｍであることから、Ｘ線集光ミラー６０
に垂直な方向での光源の縮小率は約１／６となる。ま
た、スリット６１からＸ線ＣＣＤカメラ６３までの距離
は約４７３ｍｍであるため、Ｘ線集光ミラー６０に平行
な方向での光源の縮小率は約１となる。

【００３８】レーザー光がターゲットに照射され、ター
ゲット表面にプラズマが生成されそのプラズマが膨張し
ていく。そしてレーザー光の照射時間が７〜１０ｎｓで
あるから、生成されたプラズマが充分に冷却されるには
μｓ〜サブミり秒かかる。また生成されたプラズマの膨
張速度が音速とほぼ同じオーダーであるため、μｓ程度
の間隔で０．３４ｍｍ程度の空間分解能であればよい。
このことから、空間アパーチャー５の一対の壁部５０の
間隔を０．２ｍｍとし、長さがスリット６１と同じ２０
ｍｍとなるように間隙５１を形成した。

【００３９】上記のように構成された本実施例のＸ線発
生装置を用い、以下のように実験を行った。

【００４０】先ずシャッター５２の回転速度を決めて、
間隙５１の開閉時間を決定する必要がある。レーザー光
がターゲット３に照射されることによって発生するＸ線
の速度は、３×１０⁸ｍ／ｓときわめて大きいので、Ｘ
線はレーザー光の照射から１０μｓ遅れて発生するとす
ると、Ｘ線取出し位置がターゲット３の表面から１ｍｍ
離れた位置にある場合、レーザー光がターゲット３に照
射されてからＸ線が空間アパーチャー５に到達するまで
に要する時間は１０μｓ＋３ｐｓとなる。

【００４１】一方、ターゲット３にレーザー光が照射さ
れて発生する飛散粒子は音速（３４０ｍ／ｓ）で進むの
で、ターゲット３にレーザー光が照射されると同時に飛
散粒子が発生するとして、レーザー光がターゲット３に
照射されてから飛散粒子が空間アパーチャー５に到達す
るまでの時間は３μｓである。

【００４２】同様に計算すると、Ｘ線取出し位置がター
ゲット３の表面から１０ｍｍ離れた位置にある場合、Ｘ
線は１０μｓ＋３３ｐｓ後に、飛散粒子は約３０μｓ後
に空間アパーチャー５に到達することになる。

【００４３】そこでモータ５４の駆動によって可動ステ
ージ５３を駆動することで、Ｘ線取出し位置とターゲッ
ト３の表面との距離を０〜４．５ｍｍの間で変化させ、
この距離に応じてシャッター５２の開口５５が間隙５１
と一致するタイミングを計算して、Ｘ線が空間アパーチ
ャー５に到達したときにのみシャッター５２の開口５５
が間隙５１と一致するようにした。これにより飛散粒子
が平面結像型斜入射分光器６に侵入するのを確実に阻止
することができる。

【００４４】そしてターゲット３としてアルミニウムを
用い、Ｘ線取出し位置とターゲット３の表面との距離を
０〜４．５ｍｍの間で０．５ｍｍずつ変化させながら、
空間アパーチャー５の開孔を通過した軟Ｘ線のスペクト
ルをＸ線ＣＣＤカメラ５３で観察した。結果を図３〜８
に示す。

【００４５】図３〜８に示すように、Ｘ線取出し位置と
ターゲット３との距離がゼロの場合には、Ｘ線スペクト
ルには多数のピークが観察されるのに対し、Ｘ線取出し
位置とターゲット３との距離が大きくなるにつれてピー
ク数が少なく単純化されていることがわかる。そして図
３〜８の結果を波長１６ｎｍのピークについてまとめる
と、図９に示すように、アルミニウムターゲットから発
生する波長１６ｎｍの狭帯域スペクトルのスペクトル幅
（半値幅）は、Ｘ線取出し位置とターゲット３との距離
が４．５ｍｍのときに最小となり、狭帯域スペクトル化
されたＸ線を取り出すことができていることが明らかで
ある。

【００４６】（実施例２）アルミニウムに代えてベリリ
ウムをターゲット３としたこと以外は実施例１と同様に
して実験を行った。結果を図１０〜１５に示す。

【００４７】図１０〜１５に示すように、Ｘ線取出し位
置とターゲット３との距離がゼロの場合には、Ｘ線スペ
クトルには多数のピークが観察されるのに対し、Ｘ線取
出し位置とターゲット３との距離が大きくなるにつれて
ピーク数が少なく単純化されていることがわかる。そし
て図１０〜１５の結果を波長６．４ｎｍのピークについ
てまとめると、図１６に示すように、ベリリウムターゲ
ットから発生する波長６．４ｎｍの狭帯域スペクトルの
スペクトル幅（半値幅）は、Ｘ線取出し位置とターゲッ
ト３との距離が４．５ｍｍのときに最小となり、狭帯域
スペクトル化されたＸ線を取り出すことができているこ
とが明らかである。

【００４８】（実施例３）図１７に本実施例のＸ線発生
装置を示す。このＸ線発生装置では、真空容器１は複数
の分光器接続ポート１１を備え、それぞれの分光器接続
ポート１１に平面結像型斜入射分光器６が接続可能とな
っている。なお平面結像型斜入射分光器６が接続されな
い分光器接続ポート１１は、遮蔽板１２によって遮蔽さ
れている。

【００４９】ターゲット３は、その位置で回動可能とさ
れてレーザー光の光軸に対する角度を可変できるように
なっており、ターゲット表面とレーザー光軸とがなす角
度を任意に調整することができる。

【００５０】空間アパーチャー５は、ターゲット３と平
面結像型斜入射分光器６の間で、ターゲット３のレーザ
ー光集光位置から５０ｍｍ離れた位置に配置されてい
る。また空間アパーチャー５は、実施例１と同様にター
ゲット３の法線方向に移動可能であるとともに、図１７
の矢印Ｃ方向にも移動可能とされている。すなわち空間
アパーチャー５は、観察角度を保ったままターゲット３
の法線に沿って自在に平行移動可能となっている。

【００５１】すなわち空間アパーチャー５は、ターゲッ
ト３のレーザー光照射点から法線方向に１ｍｍ離れた点
とシャッター５２の開孔とを結ぶ直線と、ターゲット３
の法線とがなす角度（以下、観察角度という）を可変で
きるように移動可能とされている。さらに、空間アパー
チャー５の位置に応じた位置の分光器接続ポート１１
に、平面結像型斜入射分光器６が接続される。したがっ
て本実施例のＸ線発生装置では、ターゲット３の表面か
ら法線方向に１ｍｍ離れたＸ線取出し位置のＸ線を常に
取出すことができるようになっている。

【００５２】本実施例のＸ線発生装置は、上記した点が
異なること以外は実施例１と同様に構成されている。

【００５３】さて、このＸ線発生装置を用い、アルミニ
ウムをターゲットとして、先ずターゲット３の法線をレ
ーザー光の光軸と一致した状態に固定し、空間アパーチ
ャー５を移動させて観察角度を９０度から４５度の間で
変化させながら、Ｘ線スペクトルをＸ線ＣＣＤカメラ５
３で観察した。このときの波長１６ｎｍのピークの変化
を図１８に示す。

【００５４】次に空間アパーチャー５を実施例１の状態
で固定し、ターゲット３を回動させて観察角度を９０度
から４５度の間で変化させながら、Ｘ線スペクトルをＸ
線ＣＣＤカメラ６３で観察した。このときの波長１６ｎ
ｍのピークの変化を図１９に示す。

【００５５】図１８より、観察角度が変化することによ
って、波長１６ｎｍの狭帯域スペクトルの強度とスペク
トル幅（半値幅）が変化していることがわかる。また図
１９より、レーザー光の光軸に対するターゲット３の角
度を変化させた場合には、観察角度を変化させたときに
Ｘ線強度とスペクトル幅のいずれも安定していない。し
たがって観察角度を変化させる場合には、ターゲット３
は固定として空間アパーチャー５を移動させた方が好ま
しいことがわかる。

【００５６】また図１８及び図１９ともに観察角度が４
５度に近付くとスペクトル幅が広くなっていくことか
ら、観察角度は７０度から１００度の範囲が好ましいこ
とがわかる。

【００５７】（参考例）空間アパーチャーをもたないこ
と以外は実施例１と同様の装置を用い、ターゲット３と
平面結像型斜入射分光器６との間に厚さ０．２μｍの窒
化ケイ素膜を配置してＸ線スペクトルを観察した。また
窒化ケイ素膜を配置しない場合のＸ線スペクトルも観察
した。結果を図２０に示す。

【００５８】図２０より、窒化ケイ素膜を透過すること
によりある程度の狭帯域スペクトルとなっていることが
わかる。したがって本発明のＸ線発生装置において、空
間アパーチャーの開孔に窒化ケイ素膜を配置すれば、さ
らに狭帯域のスペクトルを取出すことができる。

【００５９】

【発明の効果】すなわち本発明のＸ線発生装置によれ
ば、空間アパーチャーの存在により飛散粒子を遮蔽でき
るとともに、狭帯域スペクトルを取出すことができる。
したがって真空容器内のスペースを節約でき、小型化で
きるとともに安価な装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＸ線発生装置の構成を示す
説明図である。

【図２】図１の装置の要部拡大斜視図である。

【図３】アルミニウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離がゼロの場合において本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図４】アルミニウムをターゲットとしＸ線取出し位置
とターゲットとの距離が１．０ｍｍの場合に、本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図５】アルミニウムをターゲットとしＸ線取出し位置
とターゲットとの距離が２．０ｍｍの場合に、本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図６】アルミニウムをターゲットとしＸ線取出し位置
とターゲットとの距離が３．０ｍｍの場合に、本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図７】アルミニウムをターゲットとしＸ線取出し位置
とターゲットとの距離が４．０ｍｍの場合に、本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図８】アルミニウムをターゲットとしＸ線取出し位置
とターゲットとの距離が４．５ｍｍの場合に、本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図９】図３〜８を波長１６ｎｍのスペクトルについて
まとめたものであり、Ｘ線取出し位置とターゲットとの
距離に対するＸ線強度と半値幅の関係を示すグラフであ
る。

【図１０】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離がゼロの場合において本発明の
一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペクトルで
ある。

【図１１】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離が１．０ｍｍの場合において本
発明の一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペク
トルである。

【図１２】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離が２．０ｍｍの場合において本
発明の一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペク
トルである。

【図１３】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離が３．０ｍｍの場合において本
発明の一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペク
トルである。

【図１４】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離が４．０ｍｍの場合において本
発明の一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペク
トルである。

【図１５】ベリリウムをターゲットとし、Ｘ線取出し位
置とターゲットとの距離が４．５ｍｍの場合において本
発明の一実施例のＸ線発生装置で観察されたＸ線スペク
トルである。

【図１６】図１０〜１５を波長６．４ｎｍのスペクトル
についてまとめたものであり、Ｘ線取出し位置とターゲ
ットとの距離に対するＸ線強度と半値幅の関係を示すグ
ラフである。

【図１７】本発明の第３実施例のＸ線発生装置の構成を
示す説明図である。

【図１８】第３の実施例において、観察角度に対するＸ
線強度と半値幅の関係を示すグラフである。

【図１９】第３の実施例において、観察角度に対するＸ
線強度と半値幅の関係を示すグラフである。

【図２０】窒化ケイ素膜の有無によるＸ線スペクトルの
差を示すグラフである。

【符号の説明】

１：真空容器２：集光レンズ３：ターゲ
ット４：飛散粒子シールド装置５：空間ア
パーチャー６：平面結像型斜入射分光器１１：分光器
接続ポート３０：プラズマ５２：シャッター６３：Ｘ線
ＣＣＤカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村靖彦愛知県豊田市トヨタ町２番地株式会社トヨタマックス内 (72)発明者坂田篤愛知県豊田市トヨタ町２番地株式会社トヨタマックス内 (72)発明者間瀬晃愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松原享治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者東博純愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 4C092 AA06 AB23 BC18 BD13 BF10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、該真空容器内に配置された
ターゲットと、該ターゲットにエネルギービームを照射
するビーム照射手段と、該真空容器に連通して設けられ
該ターゲットから発生したＸ線を導くＸ線光学系と、よ
りなるＸ線発生装置において、該ターゲットと該Ｘ線光学系の間には、該ターゲットか
ら所定距離離れた位置に所定幅の開孔をもち該開孔内を
Ｘ線が通過する空間アパーチャーが配置されていること
を特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】前記空間アパーチャーの前記開孔の幅は
０．１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載
のＸ線発生装置。
【請求項３】前記開孔には窒化ケイ素膜、酸化ケイ素
膜及び高分子膜から選ばれるＸ線透過膜が配置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】前記空間アパーチャーは前記ターゲット
の法線と平行方向に５０ｍｍ以内の範囲で移動可能であ
ることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】前記ターゲットの法線に対して前記ター
ゲットの前記エネルギービーム照射位置と前記開孔とを
結ぶ直線がなす角度が７０〜１００度となるように、前
記ターゲット及び前記空間アパーチャーの少なくとも一
方が移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の
Ｘ線発生装置。
【請求項６】前記空間アパーチャーは前記開孔を開閉
可能に構成され、前記開孔の開時間を１μｓ〜数百μｓ
の間に制御できる制御手段をもつことを特徴とする請求
項１に記載のＸ線発生装置。