JP2003004677A - Ｘ線照射位置指示装置及びｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線の照射位置と分析位置の正確な位置合わ
せを行い、正確に目的とする位置の分析を行う。 【解決手段】 一の光学部材２を通してＸ線と可視光と
を照射し、Ｘ線の照射位置と同一位置に照射した可視光
の照射位置によって、Ｘ線の照射位置と分析位置の正確
な位置合わせを行って、正確に目的とする位置の分析を
行う。Ｘ線照射位置指示装置１は、同一開口からそれぞ
れ照射するＸ線及び可視光を同一位置に集光させる光学
部材２を備え、この光学部材２を通してＸ線及び可視光
を照射すると、試料上に照射されるＸ線の照射位置と可
視光の照射位置は同一位置となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線の照射位置を
定める位置決め技術、及びこの位置決め技術を用いた分
析技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線マイクロビームを試料に照射するこ
とによって試料面から放出される光電子や蛍光Ｘ線を検
出し、試料表面の元素種や原子の結合状態や組成比を分
析するＸ線分析装置が知られている。このような分析
は、例えば半導体やストレージの分野における局所の材
料分析や不良箇所の解析、生物の分野における細胞表面
の化学状態分析等に適用することができる。

【０００３】試料を分析するには、試料面を観察してＸ
線を照射する分析位置を予め定める必要がある。従来、
試料面において分析位置を定めるには、観察用の光学顕
微鏡を設け、光学顕微鏡のクロスマーカーをＸ線が照射
される位置に一致させ、試料の分析位置がクロスマーカ
ーの中心となるように試料を移動させている。Ｘ線分析
が求められる分野では高い空間分解能が求められてい
る。例えば、半導体やストレージ、あるいは生物の分野
などでは、１μｍ〜数１０μｍの高い空間分解能が要求
されている。このように空間分解能が高まるに伴って、
分析位置を定めるため、予め光学顕微鏡で表示される範
囲は小さくなる傾向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光学顕微鏡のクロスマ
ーカーによって試料上の分析位置を位置決めするには、
光学顕微鏡のクロスマーカーとＸ線の照射位置が一致し
ていることが必要である。なぜなら、光学顕微鏡のクロ
スマーカーがＸ線の照射位置からずれている場合には、
光学顕微鏡を観察して分析位置にクロスマーカーを位置
合わせしたとしても、Ｘ線はクロスマーカー位置とは異
なる位置に照射されるため、所望とする位置と異なる位
置を分析することになるからである。そこで、光学顕微
鏡のクロスマーカーとＸ線の照射位置とを合わせるため
に、予め光学顕微鏡の光軸とＸ線の照射軸との軸合わせ
を行っておく必要がある。

【０００５】従来、Ｘ線分析装置では、Ｘ線を照射する
機構と光学顕微鏡とはそれぞれ独立した構成であり、Ｘ
線の照射軸と光学顕微鏡の光軸はそれぞれ別々に軸合わ
せを行っている。そのため、Ｘ線の照射位置を分析した
い位置に正確に一致させることが難しいという問題があ
る。そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、
Ｘ線の照射位置と分析位置の正確な位置合わせを行い、
正確に目的とする位置の分析を行うことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一の光学部材
を通してＸ線と可視光とを照射し、Ｘ線の照射位置と同
一位置に照射した可視光の照射位置によって、Ｘ線の照
射位置と分析位置の正確な位置合わせを行って、正確に
目的とする位置の分析を行う。

【０００７】本発明のＸ線照射位置指示装置は、同一開
口からそれぞれ照射するＸ線及び可視光を同一位置に集
光させる光学部材を備える。この光学部材を通してＸ線
及び可視光を照射すると、試料上に照射されるＸ線の照
射位置と可視光の照射位置は同一位置となる。Ｘ線の照
射位置は光学顕微鏡で確認することはできないが、可視
光の照射位置は光学顕微鏡で確認することができるた
め、この可視光の照射位置によってＸ線の照射位置を指
示することができ、本発明のＸ線照射位置指示装置によ
れば、可視光の照射位置とＸ線の照射位置は一致してい
るため正確な位置合わせを行うことができる。可視光は
有色光とすることができ、分析対象の色に応じて識別が
容易な色を選択することもできる。

【０００８】Ｘ線照射位置指示装置に用いる光学部材の
第１の態様は、Ｘ線の光路と可視光の光路を同一光路と
する構成であり、この光路を同一とすることでＸ線の集
光位置と可視光の集光位置を同一位置とすることができ
る。また、Ｘ線照射位置指示装置に用いる光学部材の第
２の態様は、一つの光学部材においてＸ線の焦点位置と
可視光の焦点位置を一致させる構成であり、焦点位置を
一致させることでＸ線の集光位置と可視光の集光位置を
同一位置とすることができる。

【０００９】また、光学部材はキャピラリーレンズで構
成することができる。キャピラリーレンズは複数本のキ
ャピラリーチューブによって構成することができ、照射
側の開口に向かって配置間隔を狭めることによって集光
させる。キャピラリーチューブとは、例えば中空ガラス
管であり、Ｘ線が内部を全反射しながら通過できる光学
部材である。このキャピラリーレンズを構成する同一の
キャピラリーチューブにＸ線及び可視光を通すことで前
記第１の同一光路による態様とすることができる。ま
た、キャピラリーレンズを構成するキャピラリーチュー
ブの内、一部のキャピラリーチューブにＸ線を通し残余
のキャピラリーチューブに可視光を通し、各キャピラリ
ーチューブの焦点位置を一致させることで前記第２の同
一焦点位置による態様とすることができる。

【００１０】また、光学部材は照射側の開口に向かって
径が絞られ内壁面を反射面とする導管で構成することが
できる。この導管にＸ線及び可視光を通すことで前記第
１の同一光路による態様及び前記第２の同一焦点位置に
よる態様とすることができる。

【００１１】また、本発明のＸ線分析装置は、本発明の
Ｘ線照射位置指示装置を適用する構成であり、試料上に
Ｘ線を照射することによってＸ線分析を行うＸ線分析装
置において本発明のＸ線照射位置指示装置を備えた構成
とし、Ｘ線照射位置指示装置が試料上に照射する可視光
の照射位置によってＸ線の分析位置を指示する。Ｘ線照
射位置指示装置によって、分析しようとする位置にＸ線
を正確に照射することができ、光学顕微鏡で確認した正
確な位置を分析することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の分析位
置指示装置の概略を説明するための概略図を示してい
る。図１において、Ｘ線照射位置指示装置１は、光学部
材２と可視領域の光を発光する光源３を備え、光源３か
ら発せられた可視光は光学部材２で細く絞られ、試料台
１１上に載置された試料Ｓを照射する。試料Ｓの像は、
例えばＣＣＤカメラを備えた光学顕微鏡４によって撮像
され、光学像処理部５によって信号処理されて顕微鏡像
を表示するモニタ９に画像表示される。モニタ９には、
試料像と共に、試料Ｓ上に照射された可視光の照射位置
も表示される。

【００１３】また、光学部材２にはＸ線発生部６から発
せられたＸ線も入射し、細く絞られた後、試料台１１上
に載置された試料Ｓを照射する。試料ＳからはＸ線照射
によって光電子や蛍光Ｘ線が放出される。これら光電子
や蛍光Ｘ線を検出することによって、試料表面の元素種
や原子の結合状態や組成比を分析することができる。

【００１４】図１では、検出手段としてＸ線検出部７を
示している。Ｘ線検出部７で検出したＸ線信号はＸ線信
号処理部８によって信号処理されてモニタ９′にスペク
トルが表示される。また、Ｘ線又は試料を二次元的に走
査して得られた検出信号を画像処理部８′で処理するこ
とでモニタ９″に走査像を表示することもできる。上記
した各モニタ９，９′，９″はそれぞれ別々の構成とす
ることも、あるいは同一の表示面上に別ウインドウで表
示する構成とすることもできる。

【００１５】ここで、本発明の光学部材２は、光源３か
らの可視光とＸ線発生部６からのＸ線を試料Ｓ上の同一
位置に照射する。可視光の照射位置とＸ線の照射位置が
一致しているため、モニタ９上で可視光の照射位置を用
いて分析位置を定めることによって、Ｘ線の照射位置を
正確に設定することができる。

【００１６】図２は、本発明による分析位置の設定手順
を説明するための概略図である。はじめに、図２（ａ）
において、試料台１１上に載置した試料Ｓを光学顕微鏡
４で撮像し、モニタ９上に試料像Ｔを画像表示する。こ
のとき、光源３から発した可視光を光学部材２の入射側
の開口２ａに入射し、光学部材２で絞った可視光を開口
２ｂから試料Ｓ上に照射すると、試料Ｓ上に照射された
可視光の照射位置はモニタ９上で照射位置Ｐとして観察
することができる。可視光は、例えば有色光とすること
で試料像Ｔからの識別を容易とすることができ、試料像
Ｔに色調に応じて有色光の色調を変えることで識別をよ
り容易なものとすることができる。

【００１７】ここで、光学部材２と光学顕微鏡４との位
置関係を所定位置に設定しておくことによって、モニタ
９の表示画面上に表示される可視光の照射位置Ｐは、試
料Ｓが移動しても常に一定位置（例えば表示画面の中央
位置、なお、表示画面の位置は任意に定めることができ
る）となる。モニタ９に表示された試料像Ｔを観察しな
がら分析したい位置Ｒを定め、分析したい位置Ｒと可視
光の照射位置Ｐが一致するように試料台１１を移動させ
て試料Ｓの位置を調節する。本発明の光学部材２は、可
視光の照射位置ＰとＸ線の照射位置Ｑが一致しているた
め、可視光の照射位置Ｐを分析したい位置Ｒに位置合わ
せすることによって、Ｘ線の照射位置Ｑを分析したい位
置Ｒに位置合わせすることができる。

【００１８】可視光の照射位置Ｐを分析したい位置Ｒに
位置合わせした後、次に、図２（ｂ）において、同一位
置で光源３からの可視光に代えてＸ線発生部６からのＸ
線を光学部材２の入射側の開口２ａに入射し、光学部材
２で絞ったＸ線を開口２ｂから試料Ｓ上に照射する。Ｘ
線は試料Ｓ上において照射位置Ｑに照射される。本発明
の光学部材２の開口から照射するＸ線及び可視光は同一
位置に集光されるため、図２（ｂ）で照射したＸ線の照
射位置Ｑは図２（ａ）で定めた可視光の照射位置Ｐと同
一位置となる。

【００１９】Ｘ線検出部７は、照射位置Ｑから発生した
蛍光Ｘ線等を検出し、Ｘ線信号処理部８で信号処理した
後、分析位置ＲのＸ線スペクトルをモニタ９′に表示す
る。また、Ｘ線又は試料を二次元的に走査し、画像処理
部８′で処理した走査像Ｕをモニタ９″に表示すること
もできる。したがって、本発明のＸ線照射位置指示装置
は、走査機能を有するＸ線分析装置に適用した場合に
は、走査領域の位置決めに適用することができる。

【００２０】以下、本発明のＸ線照射位置指示装置及び
Ｘ線分析装置に適用する光学部材の例を図３〜図６を用
いて説明する。図３は、光学部材の第１の態様である。
光学部材２Ａは、入射側の開口２Ａａから照射側の開口
２Ａｂに向かって径が絞られ、内壁面２Ａｄを反射面と
する導管２Ａｃで構成する。ここで、導管２Ａｃは中空
の構成とすることができる。入射側の開口２Ａａから入
射したＸ線及び可視光は、内壁面２Ａｄの反射面で全反
射しながら照射側の開口２Ａｂに向かって絞られ、開口
２Ａｂから焦点Ａに集光する。焦点Ａに試料が配置され
ている場合には、焦点Ａは試料Ｓ上において可視光の照
射位置ＰあるいはＸ線の照射位置Ｑとなる。

【００２１】図３（ａ）は、光源３から可視光を照射し
た場合を示しており、可視光は焦点Ａにある試料Ｓ上の
照射位置Ｐに集光する。一方、図３（ｂ）は、Ｘ線発生
部６からＸ線を照射した場合を示しており、Ｘ線は焦点
Ａにある試料Ｓ上の照射位置Ｑに集光する。可視光とＸ
線は同一の焦点Ａに集光するため、可視光の照射位置Ｐ
とＸ線の照射位置Ｑは一致する。

【００２２】図４は、光学部材の第２の態様である。光
学部材２Ｂは、複数のキャピラリーチューブから構成さ
れ、キャピラリーチューブを入射側の開口２Ｂａから照
射側の開口２Ｂｂに向かって配置間隔を狭めると共に
し、照射側の開口２Ｂｂにおいて各キャピラリーチュー
ブの先端を焦点Ａに向けて配置する。ここで、キャピラ
リーチューブは、入射側の開口２Ｂａから入射した可視
光及びＸ線を内面で全反射しながら照射側の開口２Ｂｂ
に向けて送る光導体である。

【００２３】入射側の開口２Ｂａから入射したＸ線及び
可視光は、各キャピラリーチューブの内面で全反射しな
がら照射側の開口２Ｂｂに向かって進むと共に、開口２
Ｂｂに向かって径が絞られることで、開口２Ｂｂから焦
点Ａに集光する。焦点Ａに試料が配置されている場合に
は、焦点Ａは試料Ｓ上において可視光の照射位置Ｐある
いはＸ線の照射位置Ｑとなる。

【００２４】図４（ａ）は、光源３から可視光を照射し
た場合を示しており、可視光は焦点Ａにある試料Ｓ上の
照射位置Ｐに集光する。一方、図４（ｂ）は、Ｘ線発生
部６からＸ線を照射した場合を示しており、Ｘ線は焦点
Ａにある試料Ｓ上の照射位置Ｑに集光する。可視光とＸ
線は同一の焦点Ａに集光するため、可視光の照射位置Ｐ
とＸ線の照射位置Ｑは一致する。

【００２５】図５，図６は、光学部材の第３，４の態様
であり、第２の態様と同様にキャピラリーチューブを用
いて構成する例である。第３，４の態様は、複数のキャ
ピラリーチューブの入射側を二分割し、一方からは可視
光を入射し、他方からはＸ線を入射する構成である。

【００２６】図５に示す第３の態様の光学部材２Ｃは、
光学部材２Ｃを構成する複数のキャピラリーチューブに
おいて、入射側のキャピラリーチューブを任意に選した
二つの束に分け、一方の束の開口２Ｃａを光源３側に対
向させ、他方の束の開口２Ｃａ′をＸ線発生部６側に対
向させる。なお、照射側のキャピラリーチューブは、第
２の態様と同様に、入射側の開口２Ｃａ（２Ｃａ′）か
ら照射側の開口２Ｃｂに向かって配置間隔を狭めると共
にし、照射側の開口２Ｃｂにおいて各キャピラリーチュ
ーブの先端を焦点Ａに向けて配置する。

【００２７】図６に示す第４の態様の光学部材２Ｄは、
光学部材２Ｄを構成する複数のキャピラリーチューブに
おいて、入射側のキャピラリーチューブを断面方向、あ
るいは径方向で内周部分と外周部分の二つの束に分け
（なお、図６は断面方向で二分した例を示している）、
一方の束の開口２Ｄａを光源３側に対向させ、他方の束
の開口２Ｄａ′をＸ線発生部６側に対向させる。なお、
照射側のキャピラリーチューブは、第２の態様と同様
に、入射側の開口２Ｄａ（２Ｄａ′）から照射側の開口
２Ｄｂに向かって配置間隔を狭めると共にし、照射側の
開口２Ｄｂにおいて各キャピラリーチューブの先端を焦
点Ａに向けて配置する。

【００２８】図５，６において、入射側の開口２Ｃａ
（２Ｃａ′）（２Ｄａ（２Ｄａ′））から入射したＸ線
及び可視光は、各キャピラリーチューブの内面で全反射
しながら照射側の開口２Ｃｂ（２Ｄｂ）に向かって進む
と共に、開口２Ｃｂ（２Ｄｂ）に向かって径が絞られる
ことで、開口２Ｃｂ（２Ｄｂ）から焦点Ａに集光する。
焦点Ａに試料が配置されている場合には、焦点Ａは試料
Ｓ上において可視光の照射位置ＰあるいはＸ線の照射位
置Ｑとなる。

【００２９】図５（ａ），図６（ａ）は、光源３から可
視光を照射した場合を示しており、可視光は焦点Ａにあ
る試料Ｓ上の照射位置Ｐに集光する。一方、図５
（ｂ），図６（ｂ）は、Ｘ線発生部６からＸ線を照射し
た場合を示しており、Ｘ線は焦点Ａにある試料Ｓ上の照
射位置Ｑに集光する。可視光とＸ線は同一の焦点Ａに集
光するため、可視光の照射位置ＰとＸ線の照射位置Ｑは
一致する。なお、図４，５，６において、１本のキャピ
ラリーチューブは１本の線で表現している。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＸ線照射
位置指示装置によればＸ線の照射位置と分析位置の正確
な位置合わせを行うことができ、また、本発明のＸ線分
析装置によれば正確に目的とする位置のＸ線分析を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分析位置指示装置の概略を説明するた
めの概略図である。

【図２】本発明による分析位置の設定手順を説明するた
めの概略図である。

【図３】本発明の光学部材の第１の態様を説明するため
の図である。

【図４】本発明の光学部材の第２の態様を説明するため
の図である。

【図５】本発明の光学部材の第３の態様を説明するため
の図である。

【図６】本発明の光学部材の第４の態様を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線照射位置指示装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ…光学部材、２ａ，２Ａａ，２Ｂａ，２Ｃａ，２Ｃ
ａ′，２Ｄａ，２Ｄａ′…入射側の開口、２ｂ，２Ａ
ｂ，２Ｂｂ，２Ｃｂ，２Ｄｂ…照射側の開口、２Ａｃ…
導管、２Ａｄ…内壁面、３…光源、４…光学顕微鏡、５
…光学像処理部、６…Ｘ線発生部、７…Ｘ線検出部、８
…Ｘ線信号処理部、８′…画像処理部、９，９′，９″
…モニタ、１０…Ｘ線分析装置、１１…試料台、１２…
制御部、Ｐ…可視光照射位置、Ｑ…Ｘ線照射位置、Ｒ…
分析位置、Ｓ…試料、Ｔ…試料像、Ｕ…走査像。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一開口からそれぞれ照射するＸ線及び
   可視光を同一位置に集光させる光学部材を備え、前記光
   学部材によって集光させた可視光の照射位置によってＸ
   線の照射位置を指示する、Ｘ線照射位置指示装置。
2. 【請求項２】 試料上にＸ線を照射することによってＸ
   線分析を行うＸ線分析装置において、請求項１記載のＸ
   線照射位置指示装置を備え、当該Ｘ線照射位置指示装置
   が試料上に照射する可視光の照射位置によってＸ線の分
   析位置を指示する、Ｘ線分析装置。