JP2002328102A - Scanning x-ray microscope - Google Patents

Scanning x-ray microscope

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JP2002328102A
JP2002328102A JP2001133608A JP2001133608A JP2002328102A JP 2002328102 A JP2002328102 A JP 2002328102A JP 2001133608 A JP2001133608 A JP 2001133608A JP 2001133608 A JP2001133608 A JP 2001133608A JP 2002328102 A JP2002328102 A JP 2002328102A
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JP
Japan
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ray
sample
scanning
rays
microscope
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Pending
Application number
JP2001133608A
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Japanese (ja)
Inventor
Taeko Minobayashi
妙子 美濃林
Atsuhiko Hirai
敦彦 平井
Yoshinori Hosokawa
好則 細川
Shigehiro Nishino
茂弘 西野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
X RAY PREC Inc
X-RAY PRECISION Inc
Original Assignee
X RAY PREC Inc
X-RAY PRECISION Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a scanning speed for a scanning X-ray microscope to provide a means capable of shortening a measuring time. SOLUTION: This scanning X-ray microscope 100 is provided with an X-ray generator 101, an X-ray converging element 102 for converging an X-ray 10 generated from the X-ray generator 101 on a sample S, an oscillation mechanism 103 for oscillating integrally the X-ray generator 101 and the X-ray converging element 102, a sample stage 104 for mounting the sample S, a slide mechanism 105 for slide-moving the sample stage 104, X-ray measuring instruments 106, 107 for detecting X-rays 10A, 10B from the sample S, and an X-ray measurement signal imaging device 108 for controlling operations of the oscillation mechanism 103 and the slide mechanism 105 and for conducting image processing based on measured values measured by the X-ray measuring instruments 106, 107.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば透過X線分
析や蛍光X線分析等、X線をプローブとして試料分析を
行うX線顕微鏡に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray microscope for performing sample analysis using X-rays as a probe, for example, transmission X-ray analysis and fluorescent X-ray analysis.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型X線顕微鏡は、試料の測定領域に
X線をスキャンして試料からの透過X線又は蛍光X線等
検出することにより、試料の内部構造等を非破壊に分析
できるものである。図6は、従来の走査型X線顕微鏡の
構成を示す模式図であるが、従来の走査型X線顕微鏡1
は、X線を発生させるX線管2と、X線管2から発せら
れたX線2Aを試料S上に照射させるX線ガイドチュー
ブ3と、試料Sを載置して二次元方向に走査可能な試料
ステージ4と、試料を透過したX線2Bを検出する透過
X線検出器5と、試料Sから発せられる蛍光X線2Cを
検出する蛍光X線検出器6と、試料ステージ4の走査制
御及び透過X線検出器5或いは蛍光X線検出器6の計測
値に基づく画像処理を行うコンピュータ7とを備えてな
る。
2. Description of the Related Art A scanning X-ray microscope can non-destructively analyze the internal structure and the like of a sample by scanning an X-ray on a measurement area of the sample and detecting transmitted X-rays or fluorescent X-rays from the sample. Things. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional scanning X-ray microscope.
Is an X-ray tube 2 for generating X-rays, an X-ray guide tube 3 for irradiating the sample S with X-rays 2A emitted from the X-ray tube 2, and a two-dimensional scanning with the sample S placed thereon. Possible sample stage 4, transmitted X-ray detector 5 for detecting X-rays 2B transmitted through the sample, fluorescent X-ray detector 6 for detecting fluorescent X-rays 2C emitted from sample S, and scanning of sample stage 4 A computer 7 for controlling and performing image processing based on the measurement values of the transmitted X-ray detector 5 or the fluorescent X-ray detector 6.

【0003】前記従来の走査型X線顕微鏡1によれば、
試料Sの測定領域をコンピュータ7に入力し、該入力情
報に基づいて試料ステージ4の走査が制御されて、試料
Sの測定領域にX線2がをスキャンされ、測定領域の各
スキャン座標における透過X線検出器5或いは蛍光X線
検出器6の計測値に基づいて測定領域の2次元画像が作
成されてディスプレイ等(図示せず)に表示される。
According to the conventional scanning X-ray microscope 1,
The measurement area of the sample S is input to the computer 7, the scanning of the sample stage 4 is controlled based on the input information, the X-ray 2 is scanned over the measurement area of the sample S, and the transmission of the measurement area at each scan coordinate is performed. A two-dimensional image of the measurement area is created based on the measurement value of the X-ray detector 5 or the fluorescent X-ray detector 6, and displayed on a display or the like (not shown).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の走査型
X線顕微鏡1は、試料Sに照射するX線2Aの輝度が低
いので、ノイズ等の影響を減らしてコントラストの高い
画像を得るために、試料Sの測定領域にX線2Aを繰り
返してスキャンさせ、各スキャン毎の透過X線検出器5
或いは蛍光X線検出器6の計測値をコンピュータ7に蓄
積記憶させて、コンピュータ演算によりS/Nを増大す
る方法が採用されている。
However, in the conventional scanning X-ray microscope 1, since the brightness of the X-ray 2A applied to the sample S is low, it is necessary to reduce the influence of noise and the like to obtain an image with high contrast. , The measurement area of the sample S is repeatedly scanned with the X-rays 2A, and the transmission X-ray detector 5 for each scan is scanned.
Alternatively, a method of accumulating and storing the measurement values of the fluorescent X-ray detector 6 in the computer 7 and increasing the S / N by computer operation is adopted.

【0005】一方、試料ステージ4の走査は2軸方向に
行われ、多くはマイクロメートル単位の精度で走査する
必要があるので、周知の走査機構では試料ステージ4の
走査速度に限界がある。従って、X線2Aを測定領域に
複数回スキャンさせる場合に、試料ステージ4の走査速
度の限界から1回当りのスキャン時間が長く、その結
果、測定時間が長期化し、例えば、1平方センチメート
ルの試料を分析するためには数時間が必要であった。
[0005] On the other hand, the scanning of the sample stage 4 is performed in two axial directions, and it is necessary to perform scanning with an accuracy of micrometer units in most cases. Therefore, the scanning speed of the sample stage 4 is limited in a known scanning mechanism. Accordingly, when the X-ray 2A is scanned a plurality of times on the measurement area, the scan time per scan is long due to the limit of the scanning speed of the sample stage 4, and as a result, the measurement time is prolonged. It took several hours to analyze.

【0006】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたも
のであり、走査型X線顕微鏡のスキャンスピードを向上
させることにより、測定時間を短縮できる手段を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a means for shortening the measurement time by improving the scanning speed of a scanning X-ray microscope.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
になされた本発明の請求項1に係る走査型X線顕微鏡
は、X線源と、X線源から発生したX線を試料上に集光
するX線集光素子と、試料が載置される試料ステージ
と、試料からのX線を検出するX線検出器と、検出され
たX線を画像化する制御演算部とを具備してなる走査型
X線顕微鏡において、前記X線源及びX線集光素子を一
体的に揺動させる揺動機構と、前記試料ステージを、該
揺動機構の揺動方向と直交する方向にスライド移動させ
るスライド機構とを有するものである。これにより、X
線源と試料ステージとは夫々一方向にのみ駆動されて走
査の高速化が図られ、試料の測定領域にX線が高速でス
キャンされる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning X-ray microscope, comprising: an X-ray source; an X-ray generated from the X-ray source; An X-ray focusing element for focusing, a sample stage on which the sample is placed, an X-ray detector for detecting X-rays from the sample, and a control operation unit for imaging the detected X-rays. A scanning mechanism for integrally swinging the X-ray source and the X-ray focusing element, and sliding the sample stage in a direction orthogonal to the swing direction of the swing mechanism. And a slide mechanism for moving. This gives X
The radiation source and the sample stage are each driven only in one direction to speed up the scanning, and the measurement region of the sample is scanned with the X-ray at a high speed.

【0008】また、本発明(請求項2)は、請求項1に
記載の走査型X線顕微鏡において、前記X線集光素子
は、X線源から発生したX線を所定の大きさに絞って照
射するX線ガイドチューブを有するものである。X線集
光素子が複数本のポリキャピラリとされることにより、
試料に照射されるX線の輝度が高くなる。
According to a second aspect of the present invention, in the scanning X-ray microscope according to the first aspect, the X-ray focusing element narrows down the X-rays generated from the X-ray source to a predetermined size. And an X-ray guide tube for irradiation. The X-ray focusing element is made up of multiple polycapillaries,
The brightness of the X-ray irradiated on the sample is increased.

【0009】また、本発明(請求項3)は、請求項1又
は2に記載の走査型X線顕微鏡において、前記制御演算
部は、前記揺動機構の揺動動作を、垂直軸に対するX線
の光軸の角度が大きくなるに従い揺動速度が遅くなるよ
うにして、試料の単位面積当りの入射X線量が一定とな
るように制御するものである。これにより、揺動走査に
よる試料上での非線形応答は適当なアルゴリズムによ
り、直交座標系に変換される。
According to a third aspect of the present invention, in the scanning X-ray microscope according to the first or second aspect, the control operation unit controls the swinging operation of the swinging mechanism by using an X-ray with respect to a vertical axis. As the angle of the optical axis becomes larger, the swing speed becomes slower, so that the incident X-ray dose per unit area of the sample is controlled to be constant. Thus, the non-linear response on the sample due to the swing scanning is converted into a rectangular coordinate system by an appropriate algorithm.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
走査型X線顕微鏡100を、図面に基づいて具体的に説
明する。図1に示すように、本走査型X線顕微鏡100
は、X線発生器(X線源)101と、X線発生器101
から発生したX線10を試料S上に集光するX線集光素
子102と、X線発生器101とX線集光素子102と
を一体的に揺動させる揺動機構103と、試料Sを載置
するための試料ステージ104と、試料ステージ104
をスライド移動させるスライド機構105と、試料Sか
らのX線10A、10Bを検出するX線計測装置(X線
検出器)106、107と、揺動機構103及びスライ
ド機構105の動作を制御するとともにX線計測装置1
06、107の計測値に基づいて画像処理を行うX線計
測信号画像化装置(制御演算部)108とを具備してな
るものである。なお必要に応じて、X線発生器101か
ら試料Sまでの間の光軸上にX線シャッタ等を設けても
よいことは勿論である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A scanning X-ray microscope 100 according to an embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the main scanning X-ray microscope 100
Are an X-ray generator (X-ray source) 101 and an X-ray generator 101
An X-ray condensing element 102 for converging the X-rays 10 generated from the laser beam onto the sample S, a swing mechanism 103 for integrally shaking the X-ray generator 101 and the X-ray condensing element 102, and a sample S Stage 104 on which a sample is placed, and sample stage 104
Mechanism 105 for detecting the X-rays 10A and 10B from the sample S, X-ray measuring devices (X-ray detectors) 106 and 107, and the swing mechanism 103 and the operation of the slide mechanism 105. X-ray measurement device 1
An X-ray measurement signal imaging device (control operation unit) 108 for performing image processing based on the measurement values 06 and 107. If necessary, an X-ray shutter or the like may be provided on the optical axis between the X-ray generator 101 and the sample S as a matter of course.

【0011】X線発生器101は、図2に示すように、
フィラメント11から出射した電子流がターゲット12
に衝突してX線を発生させるX線源13が内装されたX
線管14を備え、該X線管14には図示しない高電圧安
定化電源から電気が供給される構造となっている。X線
管14内で発生したX線10はベリリウム窓15を透過
してX線集光素子102の入射口に入射する。
The X-ray generator 101 is, as shown in FIG.
The electron flow emitted from the filament 11 is
Equipped with an X-ray source 13 for generating X-rays by colliding with
The X-ray tube 14 has a structure in which electricity is supplied to the X-ray tube 14 from a high-voltage stabilized power supply (not shown). The X-rays 10 generated in the X-ray tube 14 pass through the beryllium window 15 and enter the entrance of the X-ray condenser 102.

【0012】X線集光素子102は、図3に示すよう
に、先端側に向かって縮径された概略円錐状のケーシン
グ20に、中空のガラス細管からなるX線ガイドチュー
ブ21が複数本内挿された所謂ポリキャピラリのもので
あり、入射口21aから入射したX線10を所定の大き
さに絞って試料S上に照射するものである。X線ガイド
チューブ21も先端側に向かって縮径されており、図に
示すように、X線ガイドチューブ21に入射されたX線
10は、X線ガイドチューブ21の内壁で全反射しなが
ら所定の大きさに絞られて出射口21bより出射する。
これにより、X線発生器101から放射状に発生したX
線10は所定の大きさのスポット、例えばスポット径が
約30μmのマイクロビームに絞り込まれて、試料Sに
照射される。
As shown in FIG. 3, the X-ray condensing element 102 has a plurality of X-ray guide tubes 21 made of a hollow glass tube inside a generally conical casing 20 whose diameter is reduced toward the distal end. It is a so-called polycapillary inserted, and irradiates the sample S with the X-rays 10 incident from the entrance 21a narrowed down to a predetermined size. The X-ray guide tube 21 is also reduced in diameter toward the distal end side, and as shown in the figure, the X-rays 10 incident on the X-ray guide tube 21 are predetermined while being totally reflected by the inner wall of the X-ray guide tube 21. And is emitted from the emission port 21b.
As a result, X radially generated from X-ray generator 101
The line 10 is focused on a spot of a predetermined size, for example, a micro beam having a spot diameter of about 30 μm, and is irradiated on the sample S.

【0013】前記X線発生器101とX線集光素子10
2とは、揺動機構103により一体的に揺動されるもの
となっている。即ち、図1においては、前記X線発生器
101とX線集光素子102とが図面表裏方向に揺動さ
れる。図4は、揺動機構103の構成を示したものであ
るが、本発明の揺動機構はこれに限定されるものではな
く、その他の構成によっても達成できることは勿論であ
る。
The X-ray generator 101 and the X-ray focusing element 10
Reference numeral 2 indicates that the swing mechanism 103 swings integrally. That is, in FIG. 1, the X-ray generator 101 and the X-ray condensing element 102 are swung in the front and back directions of the drawing. FIG. 4 shows the configuration of the swing mechanism 103, but the swing mechanism of the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the swing mechanism can be achieved by other configurations.

【0014】図4は、図1の視点Eからみた前記揺動機
構103の構造を現したものであり、図に示すように、
前記X線発生器101は、フレーム30の天面に湾曲自
在な薄鋼板31を介して吊設され、その下面の一部にボ
ールネジ受け31が固着されている。該ボールネジ受け
31は、フレーム30に回転自在に横設されたボールネ
ジ32と螺合している。ボールネジ32は、モータ等の
アクチュエータ33と連結されて回転するものとなって
おり、該アクチュエータ33は、前記X線計測信号画像
化装置108により制御される。ボールネジ32の回転
により、ボールネジ受け部31が図左右方向に移動され
てX線発生器101が揺動され、同時にX線発生器10
1に固定されているX線集光素子102も揺動する。こ
れにより、X線発生器101から発生されるX線10が
一方向に走査される。
FIG. 4 shows the structure of the swing mechanism 103 as viewed from the viewpoint E in FIG. 1. As shown in FIG.
The X-ray generator 101 is suspended from a top surface of a frame 30 via a thin steel plate 31 which can be freely bent, and a ball screw receiver 31 is fixed to a part of the lower surface. The ball screw receiver 31 is screwed with a ball screw 32 which is rotatably provided on the frame 30. The ball screw 32 is connected to an actuator 33 such as a motor and rotates, and the actuator 33 is controlled by the X-ray measurement signal imaging device 108. Due to the rotation of the ball screw 32, the ball screw receiving portion 31 is moved in the horizontal direction in the figure, and the X-ray generator 101 is swung.
The X-ray focusing element 102 fixed to 1 also swings. Thus, the X-rays 10 generated from the X-ray generator 101 are scanned in one direction.

【0015】試料ステージ104は、試料Sを固定可能
な平台であり、前記X線集光素子102の下方に配設さ
れている。試料ステージ104には、スライド機構10
5が設けられ、前記揺動機構103によるX線発生器1
01及びX線集光素子102の揺動方向と直交する方
向、即ち図1の左右方向にスライド移動自在となってい
る。スライド機構105は、例えばサーボモータとボー
ルネジによる1軸アクチュエータ等、周知の構成のもの
であり、前記X線計測信号画像化装置108により制御
される。これにより、試料Sが前記X線10の走査方向
と直交する方向に走査される。
The sample stage 104 is a flat base on which the sample S can be fixed, and is disposed below the X-ray focusing element 102. The slide mechanism 10 is mounted on the sample stage 104.
X-ray generator 1 provided by the swing mechanism 103
01 and the X-ray condensing element 102 are slidable in a direction orthogonal to the swing direction, that is, in the left-right direction in FIG. The slide mechanism 105 has a well-known configuration such as a one-axis actuator using a servomotor and a ball screw, and is controlled by the X-ray measurement signal imaging device 108. Thus, the sample S is scanned in a direction orthogonal to the scanning direction of the X-rays 10.

【0016】X線計測装置106は、試料ステージ10
4の下方に配設されて、試料Sを透過した透過X線10
Aを計測するものであり、一方、X線計測装置107
は、試料ステージ104の上下方の複数箇所に配設され
て、試料Sから発生する蛍光X線10Bを計測するもの
であり、比例計数管やシンチレータ等、周知のX線検出
手段を用いることができる。また、前記X線計測信号画
像化装置108は、前記揺動機構103及びスライド機
構105の動作を制御するとともに、該X線計測装置1
06、107の計測値に基づいて2次元画像を作成し、
ディスプレイ等に表示する。
The X-ray measuring device 106 includes the sample stage 10
4, the transmitted X-rays 10 transmitted through the sample S
A is measured, while the X-ray measurement device 107
Is provided at a plurality of positions above and below the sample stage 104 to measure the fluorescent X-rays 10B generated from the sample S. It is possible to use well-known X-ray detection means such as a proportional counter or a scintillator. it can. Further, the X-ray measurement signal imaging device 108 controls the operations of the swing mechanism 103 and the slide mechanism 105, and
A two-dimensional image is created based on the measurement values of 06 and 107,
Display on a display or the like.

【0017】以下、本走査型X線顕微鏡100の動作に
ついて説明する。まず、試料ステージ104に、例えば
電子基板等の測定対象となる試料Sを固定してプレスキ
ャンを行うことにより、ディスプレイ等に試料Sの概略
画像が表示され、該概略画像の所望範囲をマウスクリッ
ク等で指定することにより、試料Sの測定領域がX線計
測信号画像化装置108に入力される。X線計測信号画
像化装置108は、該入力情報に基づいて、揺動機構1
03及びスライド機構105を動作させて、X線発生器
101から発生されるX線10及び試料Sを走査し、試
料Sの測定領域にX線10をスキャンさせる。
The operation of the scanning X-ray microscope 100 will be described below. First, a sample S to be measured, such as an electronic substrate, is fixed on the sample stage 104 and pre-scanned, so that a schematic image of the sample S is displayed on a display or the like, and a desired area of the schematic image is clicked with a mouse. Thus, the measurement area of the sample S is input to the X-ray measurement signal imaging device 108. The X-ray measurement signal imaging device 108, based on the input information,
The X-ray 10 and the sample S generated from the X-ray generator 101 are scanned by operating the 03 and the slide mechanism 105, and the measurement area of the sample S is scanned with the X-ray 10.

【0018】以下、前記X線計測信号画像化装置108
による揺動機構103及びスライド機構105の制御方
法について詳細に説明する。図5に示すように、揺動機
構103により、試料面Fに対して垂直に照射されてい
るX線10の光軸を揺動走査する際に、角速度ωを一定
に保持してX線10の光軸を揺動させれば、試料面Fに
おける単位時間当りのスキャンスピードは、揺動中央付
近に比べて揺動端側が速くなり、試料面Fの全幅におい
てスキャンスピードが一定とならない。これを補正する
ために、前記X線計測信号画像化装置108は、揺動機
構103の揺動動作を、垂直軸Yに対するX線10の光
軸の角度θが大きくなるに伴い揺動動作の角速度ωが遅
くなるようにして、試料Sの単位面積当りの入射X線量
が一定となるように制御するものである。
Hereinafter, the X-ray measurement signal imaging device 108 will be described.
A method of controlling the swing mechanism 103 and the slide mechanism 105 by the following will be described in detail. As shown in FIG. 5, when the swing mechanism 103 swings and scans the optical axis of the X-ray 10 radiated perpendicularly to the sample surface F, the X-ray 10 When the optical axis is rocked, the scan speed per unit time on the sample surface F is higher at the rocking end side than in the vicinity of the rocking center, and the scan speed is not constant over the entire width of the sample surface F. In order to correct this, the X-ray measurement signal imaging device 108 changes the swing operation of the swing mechanism 103 as the angle θ of the optical axis of the X-ray 10 with respect to the vertical axis Y increases. The control is performed so that the angular velocity ω is slowed and the incident X-ray dose per unit area of the sample S is constant.

【0019】この制御アルゴリズムは、次のように導か
れる。図5に示すように、X線発生器101から試料面
Fまでの距離をr、X線10の光軸10が垂直軸Yと重
なる位置、即ちθ=0から揺動する際の角速度をω
して、時間ΔtにおけるX線10の光軸の揺動角をΔ
θとすれば、次式が成り立つ。
This control algorithm is derived as follows. As shown in FIG. 5, the distance from the X-ray generator 101 to the sample surface F is r, and the angular velocity at which the optical axis 10 of the X-ray 10 overlaps the vertical axis Y, ie, θ = 0, is ω. 0 , the swing angle of the optical axis of the X-ray 10 at time Δt 0 is Δ
Assuming θ 0 , the following equation holds.

【数1】 (Equation 1)

【0020】一方、X線10の光軸が垂直軸Yに対して
角度θだけ揺動した位置から更に揺動する際の角速度を
ωとして、時間ΔtにおけるX線10の光軸の揺動角を
Δθとすれば、次式が成り立つ。
On the other hand, assuming that the angular velocity at which the optical axis of the X-ray 10 further swings from the position at which the optical axis swings by the angle θ with respect to the vertical axis Y is ω, the swing angle of the optical axis of the X-ray 10 at time Δt Is Δθ, the following equation holds.

【数2】 (Equation 2)

【0021】更に、揺動角Δθ、Δθによる試料面F
上のスキャン幅をΔx、Δxとすれば、次の2式が成
り立つ。
Further, the sample surface F based on the swing angles Δθ 0 and Δθ
Assuming that the upper scan width is Δx 0 and Δx, the following two equations hold.

【数3】 (Equation 3)

【0022】試料面Fの全幅においてスキャンスピード
を一定とするためには、スキャン幅及びスキャン時間が
等しければよいから、まず、Δx=Δxとして、前記
式3及び式4から次式が導かれる。
In order to keep the scan speed constant over the entire width of the sample surface F, the scan width and the scan time need only be equal. First, assuming that Δx 0 = Δx, the following equations are derived from the above equations 3 and 4. .

【数4】 (Equation 4)

【0023】更に、前記式1、式2、及び式5より次式
が導かれる。
Further, the following equations are derived from the above equations 1, 2 and 5.

【数5】 (Equation 5)

【0024】次に、Δt=Δtとし、更にこれを単位
時間とすれば、前記式6より次式が導かれる。
Next, assuming that Δt 0 = Δt and this is a unit time, the following equation is derived from the above equation 6.

【数6】 これにより、X線10の光軸が垂直軸Yと重なる位置に
あるときの角速度ωを与えれば、角度θだけ揺動した
ときの角速度ωを求めることができ、この座標変換アル
ゴリズムに基づいて揺動機構103を制御することによ
り、試料Sに照射されるX線量を測定領域幅全体に渡っ
て一定に保つことができる。
(Equation 6) Thus, if the angular velocity ω 0 when the optical axis of the X-ray 10 is at a position overlapping with the vertical axis Y is given, the angular velocity ω when swinging by the angle θ can be obtained, and based on this coordinate conversion algorithm, By controlling the swing mechanism 103, the X-ray dose applied to the sample S can be kept constant over the entire measurement area width.

【0025】なお、X線10の光軸の揺動角度θの検出
方法は特に限定されるものではなく、例えば、X線発生
器101及びX線集光素子102を撮像するCCDカメ
ラを設けて画像処理により求めたり、揺動機構103に
角度センサ等を設けて求める等、周知の検出方法を用い
ることができる。
The method of detecting the swing angle θ of the optical axis of the X-ray 10 is not particularly limited. For example, a CCD camera for imaging the X-ray generator 101 and the X-ray condensing element 102 is provided. A well-known detection method can be used, such as by image processing, or by providing the swing mechanism 103 with an angle sensor or the like.

【0026】揺動機構103が測定領域幅を揺動し終わ
ると、スライド機構105が試料ステージを1ステップ
だけ移動させ、同様に再度揺動が行われる。これを測定
領域全体に渡って行われることにより、試料SにX線1
0がスキャンされ、試料SからのX線10sがX線計測
装置106、107により計測されて、X線計測信号画
像化装置108が、各スキャン座標における計測値をマ
ッピングして2次元画像を作成する。
When the swing mechanism 103 finishes swinging the measurement area width, the slide mechanism 105 moves the sample stage by one step, and swing is performed again. By performing this over the entire measurement area, the sample S
0 is scanned, X-rays 10s from the sample S are measured by the X-ray measuring devices 106 and 107, and the X-ray measurement signal imaging device 108 maps the measured values at each scan coordinate to create a two-dimensional image. I do.

【0027】なお、前記X線計測信号画像化装置108
は、例えば、汎用コンピュータを用いて、揺動機構10
3及びスライド機構105の制御及び画像処理をソフト
ウェアで実行することとしても、また、揺動機構103
及びスライド機構105に専用ハードウェアを設けて、
画像処理と別途に制御を行うものとしてもよい。
The X-ray measurement signal imaging device 108
Is, for example, using a general-purpose computer, the swing mechanism 10
3 and the slide mechanism 105 and the image processing are executed by software.
And, dedicated hardware is provided for the slide mechanism 105,
The control may be performed separately from the image processing.

【0028】このように、本実施の形態に係る走査型X
線顕微鏡100によれば、X線発生器101及びX線集
光素子102を一方向に揺動させるとともに、試料ステ
ージ104を該揺動方向と直交する方向にスライド移動
させて試料SにX線10をスキャンするものとしたの
で、走査機構の構造が簡略化でき、更に、走査速度が向
上されてX線10の高速スキャンが可能となり、測定時
間が大幅に短縮化される。
As described above, the scanning type X according to this embodiment is
According to the X-ray microscope 100, the X-ray generator 101 and the X-ray condensing element 102 are swung in one direction, and the sample stage 104 is slid in a direction orthogonal to the swinging direction, so that the X-ray Since 10 is scanned, the structure of the scanning mechanism can be simplified, the scanning speed can be improved, and high-speed scanning of the X-rays 10 can be performed, and the measurement time is greatly reduced.

【0029】また、X線集光装置102をポリキャピラ
リとして、X線発生器101から発生されるX線10を
絞り込んで試料Sに出射し、試料Sに照射されるX線の
輝度を高くしたので、スキャン回数を軽減することがで
き測定時間が更に短縮化される。
Further, using the X-ray focusing device 102 as a polycapillary, the X-rays 10 generated from the X-ray generator 101 are narrowed down, emitted to the sample S, and the brightness of the X-rays applied to the sample S is increased. Therefore, the number of scans can be reduced, and the measurement time can be further reduced.

【0030】なお、本実施の形態においては、試料Sか
らの透過X線及び蛍光X線を検出するものとしたが、適
当な検出手段を用いることにより、これに代えて又は加
えて、回折X線や散乱X線等を検出することもできるこ
とは当然である。
In this embodiment, the transmitted X-rays and the fluorescent X-rays from the sample S are detected. However, by using appropriate detection means, the diffraction X-rays can be used instead or additionally. Naturally, it is also possible to detect rays, scattered X-rays and the like.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る走査
型X線顕微鏡によれば、X線源及びX線集光素子を一体
的に揺動させる揺動機構と、試料ステージを、該揺動機
構の揺動方向と直交する方向にスライド移動させるスラ
イド機構とを備え、X線源と試料ステージとは夫々独自
に一方向にのみ走査されるものとしたので、走査機構の
構造が簡略化され、更に、走査速度の高速化を図ること
ができ、測定時間が大幅に短縮化される。
As described above, according to the scanning X-ray microscope of the present invention, the swing mechanism for integrally swinging the X-ray source and the X-ray focusing element and the sample stage are provided. A slide mechanism that slides in the direction perpendicular to the swing direction of the swing mechanism is provided. The X-ray source and sample stage are each independently scanned in only one direction, so the structure of the scanning mechanism is simplified. In addition, the scanning speed can be increased, and the measurement time can be greatly reduced.

【0032】また、本発明によれば、前記X線集光素子
を、X線源から発生したX線を所定の大きさに絞って照
射するものとしたので、試料に照射されるX線の輝度が
高くなりスキャン回数が軽減される。これにより、測定
時間を更に短縮化することができる。
Further, according to the present invention, the X-ray condensing element is configured to irradiate the X-rays generated from the X-ray source to a predetermined size, thereby irradiating the X-rays irradiating the sample. Brightness is increased and the number of scans is reduced. Thereby, the measurement time can be further reduced.

【0033】また、本発明によれば、前記揺動機構の揺
動動作を、垂直軸に対するX線の光軸の角度が大きくな
るに従い揺動速度が遅くなるようにして、試料の単位面
積当りの入射X線量が一定となるように制御するので、
揺動走査による試料上での非線形応答は適当なアルゴリ
ズムにより、直交座標系に変換される。これにより、高
速且つ高精度のX線分析が可能となる。
Further, according to the present invention, the rocking operation of the rocking mechanism is controlled such that the rocking speed becomes slower as the angle of the optical axis of the X-ray with respect to the vertical axis becomes larger, so that the rocking speed per unit area of the sample is increased. Is controlled so that the incident X-ray dose is constant.
The non-linear response on the sample due to the oscillating scan is converted into a rectangular coordinate system by an appropriate algorithm. This enables high-speed and high-accuracy X-ray analysis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る走査型X線顕微鏡1
00の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a scanning X-ray microscope 1 according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the structure of 00.

【図2】X線発生器101の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray generator 101.

【図3】X線集光素子102の構成を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an X-ray focusing element 102.

【図4】揺動機構103の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a swing mechanism 103.

【図5】X線発生器101及びX線集光素子102の揺
動の制御方法を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of controlling the swing of the X-ray generator 101 and the X-ray focusing element 102.

【図6】従来の走査型X線顕微鏡1の構成を示す模式図
である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional scanning X-ray microscope 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 走査型X線顕微鏡 101 X線発生器(X線源) 102 X線集光素子 103 揺動機構 104 試料ステージ 105 スライド機構 106、107 X線計測装置(X線検出器) 108 X線計測信号画像化装置(制御演算部) 21 X線ガイドチューブ REFERENCE SIGNS LIST 100 Scanning X-ray microscope 101 X-ray generator (X-ray source) 102 X-ray condensing element 103 Swing mechanism 104 Sample stage 105 Slide mechanism 106, 107 X-ray measurement device (X-ray detector) 108 X-ray measurement signal Imaging device (control calculation unit) 21 X-ray guide tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 敦彦 京都府亀岡市大井町並河2丁目18−16 (72)発明者 細川 好則 京都府京田辺市大住ケ丘1丁目5−16 (72)発明者 西野 茂弘 京都府京都市山科区竹鼻木ノ本町2 ガー デンシテイ611 Fターム(参考) 2G001 AA01 BA04 BA11 CA01 GA06 HA13 JA02 QA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Atsuhiko Hirai 2-18-16 Namikawa, Oimachi, Kameoka, Kyoto (72) Inventor Yoshinori Hosokawa 1-5-16, Osumigaoka, Kyotanabe, Kyoto (72) Inventor Nishino Shigehiro 2 Garan Density 611 F Term (reference) 2G001 AA01 BA04 BA11 CA01 GA06 HA13 JA02 QA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線源と、X線源から発生したX線を試
料上に集光するX線集光素子と、試料が載置される試料
ステージと、試料からのX線を検出するX線検出器と、
検出されたX線を画像化する制御演算部とを具備してな
る走査型X線顕微鏡において、 前記X線源及びX線集光素子を一体的に揺動させる揺動
機構と、前記試料ステージを、該揺動機構の揺動方向と
直交する方向にスライド移動させるスライド機構とを有
するものであることを特徴とする走査型X線顕微鏡。
An X-ray source, an X-ray condensing element for converging X-rays generated from the X-ray source on a sample, a sample stage on which the sample is mounted, and detecting X-rays from the sample An X-ray detector,
A scanning X-ray microscope comprising a control operation unit for imaging a detected X-ray, an oscillating mechanism for integrally oscillating the X-ray source and the X-ray focusing element, and the sample stage And a slide mechanism for sliding the slide mechanism in a direction orthogonal to the swing direction of the swing mechanism.
【請求項2】 前記X線集光素子は、X線源から発生し
たX線を所定の大きさに絞って照射するX線ガイドチュ
ーブを有するものであることを特徴とする請求項1に記
載の走査型X線顕微鏡。
2. The X-ray focusing device according to claim 1, wherein the X-ray condensing element has an X-ray guide tube for irradiating X-rays generated from an X-ray source to a predetermined size. Scanning X-ray microscope.
【請求項3】 前記制御演算部は、前記揺動機構の揺動
動作を、垂直軸に対するX線の光軸の角度が大きくなる
に従い揺動速度が遅くなるようにして、試料の単位面積
当りの入射X線量が一定となるように制御するものであ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の走査型X線
顕微鏡。
3. The control operation unit controls the swinging operation of the swinging mechanism so that the swinging speed decreases as the angle of the optical axis of the X-ray with respect to the vertical axis increases. The scanning X-ray microscope according to claim 1, wherein the incident X-ray dose is controlled to be constant.
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