JP2003517568A - 単一隅カークパトリック・バエズのビーム調整光学素子組立体 - Google Patents

単一隅カークパトリック・バエズのビーム調整光学素子組立体

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JP2003517568A JP2000532856A JP2000532856A JP2003517568A JP 2003517568 A JP2003517568 A JP 2003517568A JP 2000532856 A JP2000532856 A JP 2000532856A JP 2000532856 A JP2000532856 A JP 2000532856A JP 2003517568 A JP2003517568 A JP 2003517568A
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Abstract

(57)【要約】 多層ブラッグＸ線反射面を有する単一隅構成でカークパトリック・バエズの並列光学素子を含むＸ線反射システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、Ｘ線光学素子に関する。更に詳しくは、本発明は、Ｘ線ビームを調
整し、方向付けし、集束し、または平行にするための改良したカークパトリック
・バエズの光学装置に関する。
【０００２】 調整し、方向付けし、集束し、または平行にしたＸ線を利用する種々の用途が
ある。例えば、放射線治療システムは、悪性組織を破壊するためにＸ線を利用し
、Ｘ線回折またはミクロ回折システムは、試料結晶にその格子構造に対応する回
折パターンを作るためにＸ線放射を向け、および蛍光Ｘ線分光システムは、指向
性Ｘ線ビームを使用する。
【０００３】 多くの用途で、ビームを２方向に導くのが望ましい。ビームを２次元で平行に
するために、伝統的カークパトリック・バエズの光学方式が使われることがある
。連続する順序に配列した二つの交差ミラーが発散Ｘ線ビームを二つの方向に沿
って独立に平行にする。点線源では、二つの放物面ミラーを備えるこの連続順序
のシステムが平行なビームを形成するだろう。有限線源では、このシステムが２
方向に発散の異なるビームを形成するだろう。二つの楕円ミラーを備えるこの連
続順序のシステムは、その焦点に点線源があれば、完全な実点像を生み出すこと
ができる。被写界物体に対しては、この像をこのシステムによって拡大または縮
小するだろう。二つのミラーが物体から異なる距離にあるので、この倍率は、両
方向で異なるだろう。
【０００４】 本発明は、並列方式および多層ブラッグＸ線反射面を使うカークパトリック・
バエズのシステムの革新的変形を使用する。この並列システムは、連続システム
に関連する問題に対する解を与えると共に、他の利点をもたらす。並列システム
のミラーは、線束を増し、Ｘ線検出装置によるデータ収集に要する時間を短縮す
るために最適化した光学性能のために最も適切な位置に配列できる。この並列シ
ステムは、表面不完全性の欠点が少なく、それで整列誤差を防ぐために予備整列
して接着する。この並列光学素子は、また連続方式のそれより遙かにコンパクト
で、スペースが貴重な用途に使えるようにする。並列光学素子の性能は、傾斜ｄ
多層ブラッグＸ線反射器を組込むことによって更に改善さえできる。この多層反
射器は、大きな反射角を有し、収集効率が高い結果になり、反射したＸ線の周波
数を選択する能力を与える。
【０００５】 （発明の概要） 本発明は、カークパトリック・バエズの並列方式および多層ブラッグＸ線反射
面に基づく、新しい型式のＸ線光学素子である。本発明は、カークパトリック・
バエズ方式で予備整列し且つ互いに接着した傾斜ｄ多層ブラッグ反射器を組込む
。これらの反射器は、小さい試料上に集束したとき大きい線束密度を生じ、多層
構造がこのＸ線光学素子に反射した周波数帯域を制御させる。このＸ線光学素子
は、Ｘ線を広帯域、狭帯域、または単色状態で反射する能力を有するだろう。
【０００６】 本発明の目的は、試料上の線束を増すことである。 本発明の他の目的は、Ｘ線光学素子の収差を減らすことである。 本発明の他の目的は、容易に操作できるコンパクトなＸ線光学素子を創ること
である。 本発明の更なる目的は、容易に整列できるＸ線光学素子を提供することである
。 本発明のその上更なる目的は、狭帯域、単色、または周波数選択可能多色Ｘ線
ビームを提供することである。
【０００７】 （好適実施例の詳細な説明） 図１は、伝統的な連続して配列したカークパトリック・バエズ・ミラーシステ
ムの模式図である。この連続して配列したミラーシステムは、発散Ｘ線ビームを
二つの方向に沿って独立に反射することによって、Ｘ線ビームを集束または平行
にすることができる。ミラー１２ａおよび１２ｂは、連続する順序に配列し、放
物面または楕円面で構成してもよい。点線源１０では、二つの放物面ミラーを備
えるこの連続順序のシステムが平行なビームを形成するだろう。有限線源では、
この放物面システムが２方向に異なる発散のビームを形成するだろう。楕円ミラ
ーが放物面ミラーに置き換わるとき、この連続して配列したシステムは、その焦
点に点線源があれば、集束したビームを形成し、完全な実点像を生み出すだろう
。被写界物体に対しては、この像をこのシステムによって拡大または縮小するだ
ろう。二つのミラーが物体から異なる距離にあるので、この倍率は、これらのミ
ラーと物体を隔てる距離で変るだろう。
【０００８】 連続順序のカークパトリック・バエズのシステムの性能に大きく影響する幾つ
かの制限がある。両ミラーを最も最適化した位置に設置する方法がなく、それが
線束が少なく、収差が大きい結果になる。反射面の理想的曲率からの象徴的ずれ
Δαを考えると、画像計画での理想的位置からのＸ線のずれは、２Δαｌに等し
いだろう。但し、ｌは、入射点と像面の間の距離である。連続システムに対して
、物体近くのミラー上の象徴的誤差が大きなずれになる。これらのミラーが反射
器から異なる距離にあるとき、もし両ミラーが同じ角度ずれを有するならば、線
源に最も近いミラーからの収差が大きいだろう。連続順序のカークパトリック・
バエズのシステムは、ミラーが被写界物体距離に関して異なる位置にあるので、
種々の倍率を有するだろう。最後に、連続順序のカークパトリック・バエズのミ
ラー用整列装置は、嵩張り、且つ複雑で、この整列手続は、これらの調整がビー
ムに対する整列と両ミラーに対する整列を含むので、困難且つ時間が掛る。
【０００９】 並列カークパトリック・バエズ・システムは、連続システムに関連する問題に
解を与えると共に、他の利点をもたらす。図２に、並列システムを全体を１６で
示す。反射面１８ａおよび１８ｂを９０°の角度に隣接して取付ける。この並列
システムは、連続順序のシステムが有するように、反射面間に距離オフセットが
なく、可能性ある収差問題を減らす。
【００１０】 図３ａ〜図３ｂは、ミラー面上の第１作動領域２０ａおよび第２作動領域２０
ｂを示す、並列カークパトリック・バエズのミラーシステムの模式図である。こ
れらの作動領域２０ａおよび２０ｂは、反射面１８ａおよび１８ｂの結合によっ
て作られた隅上およびそれに隣接して位置する。
【００１１】 図４は、入射および反射Ｘ線ビーム経路を示す、並列カークパトリック・バエ
ズ・システムの更に詳しい模式図である。個々のＸ線ビーム２６ａおよび２６ｂ
は、Ｘ線源１０から放射され、このＸ線ビームの断面２２で最初に調べてもよい
。このビームの断面２２は、Ｘ線源１０から出るＸ線ビームの多くの発散方向を
示す。個々のＸ線ビーム２６ａは、一般的に反射面１８ａと１８ｂの接合部上に
ある作動領域２０ａに入射する。個々のＸ線ビーム２６ｂも作動領域２０ａに入
射する。ビーム２６ａおよび２６ｂは、作動領域２０ａによって反射され、図３
ａおよび図３ｂに示すように、やはり一般的に反射面１８ａと１８ｂの接合部上
に作動領域２０ａと対抗して一部それと重複して位置する作動領域２０ｂへ方向
転換される。ビーム２６ａおよび２６ｂは、次にこのシステム１６を出て、反射
面１８ａと１８ｂの形状およびＸ線源の形に依って、発散、平行または集束形で
もよい。この構成は、一般的に単一隅構成として知られている。
【００１２】 本発明に対して、放物面または楕円ミラー面のどの様な組合せを使ってもよい
。例えば、一つの反射面が楕円面を有し、第２の反射面が放物反射面を有しても
よい。
【００１３】 本発明に於ける反射面は、多層または傾斜ｄ多層ブラッグＸ線反射面として構
成する。ブラッグ構造は、次のブラッグの式を満足するときだけＸ線放射を反射
する： ｎλ＝２ｄｓｉｎ（θ） 但し、 ｎ ＝ 反射次数 λ ＝ 入射放射線の波長 ｄ ＝ ブラッグ構造の層設定間隔または 結晶の格子面間隔 θ ＝ 入射角。
【００１４】 多層または傾斜ｄ多層ブラッグミラーは、狭帯域または単色Ｘ線放射を反射す
るためにそれら固有のブラッグ構造を利用する、固定焦点を有する光学素子であ
る。反射したＸ線放射の帯域幅は、この光学および多層パラメータを操作するこ
とによってカスタマイズできる。この多層ミラーのｄ間隔は、この多層ミラー上
のあらゆる点でブラッグの条件を満足するような方法で作ることができる。この
ｄ間隔は、多層ミラーの帯域通過を制御するために横にまたは深さ方向に変える
ことができる。
【００１５】 この多層ミラーは、大きな反射角を有し、入射Ｘ線に対して高い収集効率ｄで
ある結果となる。これらの多層ミラーは、全反射ミラーに比べて、微小焦点Ｘ線
管で線束を１桁以上増すことができる。多層ミラーは、それらの単色出力のため
に、回折解析中に試料から出る望ましくない特性の放射線を数千倍減少すること
もできる。
【００１６】 図５で分るように、この単一隅光学素子を使うとき、同軸直行Ｘ線、単一反射
Ｘ線または散乱Ｘ線をなくするために、開口５８を有するＸ線開口組立体５６を
入口領域、出口領域または両方に配置してもよい。
【００１７】 並列カークパトリック・バエズ方式と多層または傾斜ｄ多層ブラッグＸ線反射
面の組合せは、方向付けし、集束し、または平行にしたＸ線を要する多くの用途
に対して優れた光学素子を提供することができる。
【００１８】 図６は、本発明の整列方法を示す模式図である。カークパトリック・バエズの
ミラーが正しく動作するためには、非常に特別な整列をしなければならない。本
発明は、カークパトリック・バエズのミラーを正しく方向付けるために微細調整
装置を利用する。この光学素子の整列は、五自由度：即ち、二つの回転および三
つの平行移動の調整で達成できる。二つのミラーの回転軸は、この模式図に示す
ように、二つのミラーの交差中心を貫通し、それぞれ、ミラーに平行であるべき
である。この光学素子（図６）に垂直な二つの平行移動は、それぞれ、ミラー面
に平行であるべきである（図６の下部参照）。これらの自由度は、入射角および
ビーム位置の調整を可能にする。
【００１９】 この発明は、上に図示し且つ説明した厳密な構造には限定されず、前記請求項
で定義するこの発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更および
修整をなすことができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 伝統的な連続して配列したカークパトリック・バエズ・ミラーシステムの模式
図である。
【図２】 並列カークパトリック・バエズ・ミラーシステムの模式図である。
【図３】 ａ〜ｂは並列カークパトリック・バエズ・ミラーシステムの作動領域を示す模
式図である。
【図４】 並列カークパトリック・バエズシステムのＸ線ビーム経路を示す更に詳しい模
式図である。
【図５】 開口組立体を備える並列カークパトリック・バエズ・ミラーシステムの模式図
である。
【図６】 本発明の整列方法の模式図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】 多くの用途で、ビームを２方向に導くのが望ましい。ビームを２次元で平行に
するために、伝統的カークパトリック・バエズの光学方式が使われることがある
。連続する順序に配列した二つの交差ミラーが発散Ｘ線ビームを二つの方向に沿
って独立に平行にする。点線源では、二つの放物面ミラーを備えるこの連続順序
のシステムが平行なビームを形成するだろう。有限線源では、このシステムが２
方向に発散の異なるビームを形成するだろう。二つの楕円ミラーを備えるこの連
続順序のシステムは、その焦点に点線源があれば、完全な実点像を生み出すこと
ができる。被写界物体に対しては、この像をこのシステムによって拡大または縮
小するだろうが、二つのミラーが物体から異なる距離にあるので、この倍率は、
両方向で異なるだろう。連続して配列したカークパトリック・バエズの光学方式 を開示する、アンダーウッドＪＨ外の論文：“多層ミラーを備えるＸ線顕微鏡” 、アプライド・オプチックス；米国；１９８６年６月１日、２５巻１１号、ｐｐ １７３０〜１７３２；ＸＰ００２１０４７４０；ＩＳＳＮ０００３−６９３５を 参照する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 本発明は、並列方式および多層ブラッグＸ線反射面を使うカークパトリック・
バエズのシステムの革新的変形を使用する。この並列システムは、連続システム
に関連する問題に対する解を与えると共に、他の利点をもたらす。並列システム
のミラーは、線束および解像度を増し、Ｘ線検出装置によるデータ収集に要する
時間を短縮するために最適化した光学性能のために最も適切な位置に配列できる
。この並列システムは、表面不完全性の欠点が少なく、それで整列誤差を防ぐた
めに予備整列して接着する。この並列光学素子は、また連続方式のそれより遙か
にコンパクトで、スペースが貴重な用途に使えるようにする。並列光学素子の性
能は、傾斜ｄ多層ブラッグＸ線反射器を組込むことによって更に改善さえできる
。この多層反射器は、大きな反射角を有し、収集効率が高い結果になり、反射し
たＸ線の周波数を選択する能力を与える。多層Ｘ線反射器を開示する、ヨーロッ パ特許ＷＯＡ９６０４６６５を参照する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 （発明の概要） 本発明は、カークパトリック・バエズの並列方式および多層ブラッグＸ線反射
面に基づく、新しい型式のＸ線光学素子である。本発明は、並列カークパトリッ
ク・バエズ方式で予備整列し且つ互いに接着した傾斜ｄ多層ブラッグ反射器を組
込む。これらの反射器は、小さい試料上に集束したとき大きい線束密度を生じ、
多層構造がこのＸ線光学素子に反射した周波数帯域を制御させる。このＸ線光学
素子は、Ｘ線を広帯域、狭帯域、単色、または周波数選択可能多色状態で反射す
る能力を有するだろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H087 KA11 KA12 LA21 LA25 NA05 TA04 TA06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線指向システムであって： Ｘ線を方向転換するカークパトリック・バエズの並列光学素子を含み、上記カ
    ークパトリック・バエズの並列光学素子が多層ブラッグＸ線反射面を含むシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 請求項１のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグＸ
    線反射面が傾斜ｄ間隔を有するシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２のＸ線指向システムに於いて、上記傾斜ｄ間隔が横
    勾配であるシステム。
  4. 【請求項４】 請求項２のＸ線指向システムに於いて、上記傾斜ｄ間隔が深
    さ勾配であるシステム。
  5. 【請求項５】 請求項１のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグＸ
    線反射面が楕円面を有するシステム。
  6. 【請求項６】 請求項１のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグＸ
    線反射面が放物面を有するシステム。
  7. 【請求項７】 請求項１のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグＸ
    線反射面が楕円面および放物面であるシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１のＸ線指向システムであって、更に、少なくとも一
    つのＸ線開口組立体を含み、上記組立体が上記Ｘ線の一部を掩蔽するシステム。
  9. 【請求項９】 請求項のＸ線指向システムであって： 複数のＸ線反射器を含み； 上記Ｘ線反射器が多層ブラッグＸ線反射器であり；および 上記Ｘ線反射器が入射ビームを２方向に独立に反射するシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグ
    Ｘ線反射器が傾斜ｄ間隔を有するシステム。
  11. 【請求項１１】 請求項１０のＸ線指向システムに於いて、上記傾斜ｄ間隔
    が横勾配であるシステム。
  12. 【請求項１２】 請求項１０のＸ線指向システムに於いて、上記傾斜ｄ間隔
    が深さ勾配であるシステム。
  13. 【請求項１３】 請求項９のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグ
    Ｘ線反射器が楕円面を有するシステム。
  14. 【請求項１４】 請求項９のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグ
    Ｘ線反射器が放物面を有するシステム。
  15. 【請求項１５】 請求項９のＸ線指向システムに於いて、上記多層ブラッグ
    Ｘ線反射面が楕円面および放物面であるシステム。
  16. 【請求項１６】 請求項９のＸ線指向システムであって、更に、少なくとも
    一つのＸ線開口組立体を含み、上記組立体が上記Ｘ線の一部を掩蔽するシステム
    。
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US09/026,385 US6041099A (en) 1998-02-19 1998-02-19 Single corner kirkpatrick-baez beam conditioning optic assembly
US09/026,385 1998-02-19
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