JP2002228797A - 積層型ピンホールディスク及びその製造方法 - Google Patents

積層型ピンホールディスク及びその製造方法

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長生 上條
Shigeji Tamura
繁治 田村
Masato Yasumoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡におけるｏｒｄ
ｅｒ ｓｏｒｔｉｎｇａｐｅｒｔｕｒｅ（ＯＳＡ）とし
て利用するピンホールディスクの多層膜を作製する際
に、その穴がずれない、且つテーパーのない厚いピンホ
ールを形成する方法。 【解決手段】 複数枚のピンホールディスクを積重ね、
そのピンホールにワイヤ、ピン又は光を使用してピンホ
ールの位置をそろえて固定した後に、その複数枚の各ピ
ンホールディスク間を接着又は溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレネルゾーンプ
レート（ＦＺＰ）を用いた硬Ｘ線顕微鏡におけるｏｒｄ
ｅｒ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＯＳＡ）と
して利用される積層型ピンホールディスク、及びその作
製方法に関するものである。
【０００２】特に、本発明は、積層型ピンホールディス
クを、高エネルギーを使用する硬Ｘ線顕微鏡におけるＯ
ＳＡとして利用することにより、従来のＸ線（レントゲ
ン）撮影技術では空間分解能が足りずに観察できなかっ
た微細な構造物を観察できることになった。
【０００３】本発明の応用分野としては、医療分野、特
に従来のレントゲン撮影技術に取って代わる可能性と性
能を持つている。又、材料分野への応用としては、硬Ｘ
線顕微鏡の特徴である高エネルギーＸ線の持つ強い透過
力を利用することにより、核燃料棒の非破壊検査といっ
た重金属及び厚い金属材料の非破壊検査と分析への応用
が考えられる。
【０００４】又、生物学への応用としては、高エネルギ
ーＸ線は、生物試料に対するダメージを軽減できるの
で、動植物細胞の活動及び内部構造を生きたままその場
で観察できる。
【０００５】
【従来の技術】ＯＳＡ（以下、ピンホールディスクとす
る）は、フレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）を用いた硬
Ｘ線顕微鏡の開発には必要不可欠な光学素子である。こ
れまでのＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡は、使用するＸ線
のエネルギーが低かったこともあり、従来から用いられ
てきたピンホールディスクの厚さで十分であった。その
一例としては、１枚の直径９．５ｍｍの金属製ディスク
の中央に直径開口２０μｍの丸穴を貫通させたもので十
分であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、利用するＸ線
エネルギーが１００ＫｅＶ程度と高くなってくると、白
金製のピンホールディスクを用いたとしても、従来の厚
さでは、硬Ｘ線顕微鏡においてＦＺＰから回折される不
要な硬Ｘ線を止める（遮蔽する）ことが難しくなって来
た。
【０００７】ピンホールディスクは、図１に示されるよ
うに、硬Ｘ線顕微鏡の部分装置として利用され、硬Ｘ線
は左から入射し、ＦＺＰにより集光される光１とその他
の光２とに分かれる。ピンホールディスクは、集光する
特定の次数の光１のみを選択的に通し、その他の不要な
光２を遮断する機能を有するものである。
【０００８】上記遮蔽問題を解決するにはピンホールデ
ィスクの厚さを更に増せば良いと考えられるが、１枚の
厚い金属製ディスクに例えば直径２０μｍの穴をテーパ
をつけずに貫通させることは技術的に限界があり、従来
のピンホール作製技術によって作られて来たピンホール
ディスクでは、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡の開発は不
可能であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、このため、従
来の１枚のピンホールディスクを多数枚積層して接着或
いは溶接することを特徴としている。この時、各ピンホ
ールの開口位置をそろえるために、ピンホールの開口に
合う硬いワイヤ（例えば、タングステンワイヤ）又はピ
ンを各ピンホールの全てに通し、その穴位置をそろえた
状態で各ピンホールディスク間を接着（あるいは溶接）
することにより作製するものである。又、レーザー光等
の光を各ピンホールに通し、その穴の位置をそろえた状
態で各ピンホールディスク間を固着することにより作製
することもできる。
【００１０】本発明の方法を用いれば、不要な硬Ｘ線を
止める（遮蔽する）ために必要な、穴の奥行きを有し、
かつテーパーのない深い穴の空いたピンホールディスク
を作製することができ、そしてその積層枚数を選択する
ことによりピンホールディスクの厚さを調節できる。
【００１１】
【実施例】図２（ａ）、（ｂ）に１枚のピンホールディ
スクの仕様を示す。ピンホールディスクの材料は白金
で、外形９．５ｍｍ、厚さ２００μｍの中央に直径２０
μｍ、深さ２００μｍの丸穴が貫通している。これ自体
は従来の放電加工技術によって作製できるものである。
【００１２】次に、この１枚のピンホールディスクを複
数枚積み重ねて接着又は溶接する。図３にその一例とし
て２枚重ねたピンホールディスクの例を示す。上下のピ
ンホールの穴の位置がずれないように硬い真っ直ぐな金
属ワイヤ、ピン等を穴に通して２枚のピンホールディス
クの固定位置を決める。
【００１３】その後、互いにピンホールディスクの接平
面（穴を除く）を接着又は溶接する。接着又は溶接完了
後、金属ワイヤ、ピン等を抜き、積層型ピンホールディ
スクが完成する。
【００１４】なお、複数枚のピンホールディスクの穴の
位置を揃える方法として、レーザー光等の光を用いる場
合は、図５に示されるように、穴を通過してくる光を光
検出器で計測し、その強度が最大になるように、複数枚
のピンホールディスク間相互の穴の位置を調整決定す
る。
【００１５】
【発明の効果】積層型ピンホールディスクは、現時点で
は、２枚積層した白金製のピンホールディスク（厚さ４
００μｍ）を用いれば計算上は８２ＫｅＶの硬Ｘ線を９
９．９％遮蔽できる。これはＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微
鏡のＯＳＡとして十分使用に耐え得るものである。
【００１６】現在、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡は、提
案されている硬Ｘ線顕微鏡の中でも最も高い空間分解能
を達成できると期待されている。積層型ピンホールディ
スクの発明によって、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡が実
現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡のピンホールデ
ィスクの機能を説明する図である。
【図２】 １枚のピンホールディスクの平面及び断面を
示す図である。
【図３】 ２枚のピンホールディスクを積層し、タング
ステンワイヤ又はピン等で穴の位置を揃えて接着又は溶
接する工程を示す図である。
【図４】 積層型ピンホールディスクの完成図である。
【図５】 レーザー光等を使用して複数枚のピンホール
ディスク間相互の穴の位置を調整決定する工程を示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 長生 兵庫県佐用郡三日月町光都１丁目１番１号 財団法人高輝度光科学研究センター内 (72)発明者 田村 繁治 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 経済産 業省産業技術総合研究所大阪工業技術研究 所内 (72)発明者 安本 正人 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 経済産 業省産業技術総合研究所大阪工業技術研究 所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ピンホールディスクを多数枚積層し、そ
    の各ピンホール位置を揃えた状態でピンホールディスク
    間を接着又は溶接することにより、ピンホールディスク
    のピンホールの奥行き方向にテーパーのない穴が形成さ
    れた積層型ピンホールディスク。
  2. 【請求項２】 その積層枚数を変えることにより厚さの
    調節が可能な請求項１記載の積層型ピンホールディスク
  3. 【請求項３】 各ピンホールディスクの中心に開いたピ
    ンホール位置を揃えるためにピンホールの開口に合う太
    さのワイヤ、ピン又は光をその各ピンホールに貫通し、
    ピンホールの位置を揃えた状態で各ピンホールディスク
    間を接着又は溶接することからなる積層型ピンホールデ
    ィスクの製造方法。
  4. 【請求項４】 積層型ピンホールディスクを構成する各
    ピンホールディスクのピンホール位置を積層方向に揃え
    るために、顕微鏡とワイヤ若しくはピンとを使用し、又
    は光検出器と光とを使用する請求項３記載の方法。
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