JP2775949B2 - Ｘ線光学素子保持枠 - Google Patents
Ｘ線光学素子保持枠Info
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- JP2775949B2 JP2775949B2 JP2001585A JP158590A JP2775949B2 JP 2775949 B2 JP2775949 B2 JP 2775949B2 JP 2001585 A JP2001585 A JP 2001585A JP 158590 A JP158590 A JP 158590A JP 2775949 B2 JP2775949 B2 JP 2775949B2
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- Japan
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- ray
- holding frame
- optical element
- optical system
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K7/00—Gamma- or X-ray microscopes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、そのＸ線光学系と同一光軸の可視光学系を
備えたＸ線装置に用いられて都合の良いＸ線光学素子保
持枠に関する。
備えたＸ線装置に用いられて都合の良いＸ線光学素子保
持枠に関する。
［従来の技術］ 試料カプセルに封入した細胞等の生物試料を生かした
まま、光学顕微鏡をはるかに越えた高倍率で観察できる
装置として、波長２〜5nm程度の軟Ｘ線を用いたＸ線顕
微鏡が注目されている。
まま、光学顕微鏡をはるかに越えた高倍率で観察できる
装置として、波長２〜5nm程度の軟Ｘ線を用いたＸ線顕
微鏡が注目されている。
軟Ｘ線は、Ｘ線と呼ばれる波長1pm〜10nmの領域の電
磁波のうち、通常は、200pm以上の波長を有するものと
され、波長400〜800nmの可視光線よりも２桁以上も短い
波長の電磁波である。また、軟Ｘ線は、物質に反射され
ない一方で透過する物質に良く吸収され、空気中でも急
速に減衰される。従って、軟Ｘ線を用いたＸ線顕微鏡で
は、一般的に、軟Ｘ線の透過観察が行われ、その光路は
高い真空度に保たれ、レンズ素子としては薄膜上に形成
されたフレネルゾーンパターンが用いられ、試料も極く
薄い物が準備される。
磁波のうち、通常は、200pm以上の波長を有するものと
され、波長400〜800nmの可視光線よりも２桁以上も短い
波長の電磁波である。また、軟Ｘ線は、物質に反射され
ない一方で透過する物質に良く吸収され、空気中でも急
速に減衰される。従って、軟Ｘ線を用いたＸ線顕微鏡で
は、一般的に、軟Ｘ線の透過観察が行われ、その光路は
高い真空度に保たれ、レンズ素子としては薄膜上に形成
されたフレネルゾーンパターンが用いられ、試料も極く
薄い物が準備される。
第３図は、Ｘ線光学系１に可視光学系２を重ねて備え
たＸ線顕微鏡の一例の構成を示す。この顕微鏡では、セ
ットされた試料の観察を両方の光学系を用いて行えるか
ら、軟Ｘ線による高倍率観察に先立つ、可視光による低
倍率な予備観察や、軟Ｘ線による高解像度な観察画像に
可視光による色情報を組合せた効率的な観察が可能であ
る。
たＸ線顕微鏡の一例の構成を示す。この顕微鏡では、セ
ットされた試料の観察を両方の光学系を用いて行えるか
ら、軟Ｘ線による高倍率観察に先立つ、可視光による低
倍率な予備観察や、軟Ｘ線による高解像度な観察画像に
可視光による色情報を組合せた効率的な観察が可能であ
る。
第３図において、観察試料Ｓは、中央のホールダＨに
セットされる。また、Ｘ線光学系１は、大気による軟Ｘ
線の減衰を避けるために真空槽３に納められ、軟Ｘ線発
生器Ｇ、コンデンサゾーンプレートR1、対物ゾーンプレ
ートR2、撮像素子Ｃから構成されている。発生器Ｇで発
生した軟Ｘ線は、コンデンサゾーンプレートR1により収
束されて試料Ｓを透過した後に、対物ゾーンプレートR2
で収束されて撮像素子Ｃ上に結像する。ここで、各ゾー
ンプレートR1、R2は、その構造上、大口径のものが得ら
れず、また軟Ｘ線に対する収束効率も低いため、軟Ｘ線
のビームサイズはφ0.2mm程度であるが、発生器Ｇから
撮像素子Ｃまでの光路長は2mに達する。
セットされる。また、Ｘ線光学系１は、大気による軟Ｘ
線の減衰を避けるために真空槽３に納められ、軟Ｘ線発
生器Ｇ、コンデンサゾーンプレートR1、対物ゾーンプレ
ートR2、撮像素子Ｃから構成されている。発生器Ｇで発
生した軟Ｘ線は、コンデンサゾーンプレートR1により収
束されて試料Ｓを透過した後に、対物ゾーンプレートR2
で収束されて撮像素子Ｃ上に結像する。ここで、各ゾー
ンプレートR1、R2は、その構造上、大口径のものが得ら
れず、また軟Ｘ線に対する収束効率も低いため、軟Ｘ線
のビームサイズはφ0.2mm程度であるが、発生器Ｇから
撮像素子Ｃまでの光路長は2mに達する。
一方、可視光学系２は、中央に軟Ｘ線通過孔を設けた
ミラーM1、M2を用いてＸ線光学系１に重ね合せられてい
て、ランプＢ、コンデンサレンズL1、ミラーM1、コンデ
ンサレンズL2、対物レンズL3、ミラーM2、接眼レンズL4
で構成される。ここで、コンデンサレンズL2、対物レン
ズL3の中央部にもミラーM1、M2と同様に軟Ｘ線通過孔が
設けられている。
ミラーM1、M2を用いてＸ線光学系１に重ね合せられてい
て、ランプＢ、コンデンサレンズL1、ミラーM1、コンデ
ンサレンズL2、対物レンズL3、ミラーM2、接眼レンズL4
で構成される。ここで、コンデンサレンズL2、対物レン
ズL3の中央部にもミラーM1、M2と同様に軟Ｘ線通過孔が
設けられている。
可視光学系２には、軟Ｘ線に対するゾーンプレートよ
りも格段に収束効率が高く、しかも大口径な光学レンズ
が使用され、ミラー等を用いることも可能であるから、
Ｘ線光学系１よりも相当自由に光学系を組立てることが
可能であり、コンデンサレンズL2、対物レンズL3のよう
な孔開きレンズの製作や使用も容易である。
りも格段に収束効率が高く、しかも大口径な光学レンズ
が使用され、ミラー等を用いることも可能であるから、
Ｘ線光学系１よりも相当自由に光学系を組立てることが
可能であり、コンデンサレンズL2、対物レンズL3のよう
な孔開きレンズの製作や使用も容易である。
ランプＢの光は、コンデンサレンズL1で平行光となり
ミラーM1で反射され、コンデンサレンズL2で収束されて
試料Ｓを透過した後に、対物レンズL3、ミラーM2を経
て、接眼レンズL4で収束されて観察者Ｍに観察像を与え
る。
ミラーM1で反射され、コンデンサレンズL2で収束されて
試料Ｓを透過した後に、対物レンズL3、ミラーM2を経
て、接眼レンズL4で収束されて観察者Ｍに観察像を与え
る。
第２図は、このＸ線顕微鏡に用いられた対物ゾーンプ
レートR2及び保持枠Ｆの構造を示す。
レートR2及び保持枠Ｆの構造を示す。
第２図において、基板Ｗは一辺14mmの正方形シリコン
板で、その中央部には軟Ｘ線の透過部として、薄膜Ｎが
張られた一辺0.2mmの正方形の孔Ｐが形成され、この薄
膜Ｎ上にフルネルゾーンパターンが描かれている。
板で、その中央部には軟Ｘ線の透過部として、薄膜Ｎが
張られた一辺0.2mmの正方形の孔Ｐが形成され、この薄
膜Ｎ上にフルネルゾーンパターンが描かれている。
［発明が解決しようとする課題］ 第２図の対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆは、可視
光線をほとんど透過しないので、第３図のＸ線顕微鏡に
おいては、対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆをスライ
ド枠に固定して出し入れ可能とし、可視光学系２による
観察を行う際には可視光路から退去させるようにしてい
たが、細い軟Ｘ線ビームの長い光路を有するＸ線光学系
１においては、対物ゾーンプレートR2の位置決めや角度
調整を相当高精度に行う必要があり、また、これの退去
や復帰に係る機構は、高真空に保たれた真空槽３内で動
作する必要があるため、装置全体のコストが大幅に上昇
した。
光線をほとんど透過しないので、第３図のＸ線顕微鏡に
おいては、対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆをスライ
ド枠に固定して出し入れ可能とし、可視光学系２による
観察を行う際には可視光路から退去させるようにしてい
たが、細い軟Ｘ線ビームの長い光路を有するＸ線光学系
１においては、対物ゾーンプレートR2の位置決めや角度
調整を相当高精度に行う必要があり、また、これの退去
や復帰に係る機構は、高真空に保たれた真空槽３内で動
作する必要があるため、装置全体のコストが大幅に上昇
した。
本発明は、第３図のＸ線顕微鏡において、可視光学系
２による観察を行う際にも可視光路から退去させる必要
のない対物ゾーンプレート、詳しくはその保持枠を提供
することを目的とする。
２による観察を行う際にも可視光路から退去させる必要
のない対物ゾーンプレート、詳しくはその保持枠を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るＸ線光学素子保持枠は、ほぼ中央部にＸ
線光学素子の保持部を設けたＸ線光学素子保持枠におい
て、保持部の周辺に可視光線の透過する窓を設けたもの
である。
線光学素子の保持部を設けたＸ線光学素子保持枠におい
て、保持部の周辺に可視光線の透過する窓を設けたもの
である。
［作用］ 本発明に係るＸ線光学素子保持枠では、Ｘ線光学素子
の保持部の周辺に可視光線の透過する窓が設けられてい
て、この窓を可視光線が自由に通過できるから、例えば
第３図のＸ線顕微鏡に位置決め、固定された状態で、Ｘ
線光学系１と可視光学系２の両方を使用できる。ここ
で、Ｘ線光学素子の保持部は、第２図の対物ゾーンプレ
ートR2のように薄膜形成基板それ自体の一部を構成して
も良いが、別の薄膜支持体上の作成したゾーンプレート
をその薄膜支持体と共に取付ける受入れ部であっても良
い。
の保持部の周辺に可視光線の透過する窓が設けられてい
て、この窓を可視光線が自由に通過できるから、例えば
第３図のＸ線顕微鏡に位置決め、固定された状態で、Ｘ
線光学系１と可視光学系２の両方を使用できる。ここ
で、Ｘ線光学素子の保持部は、第２図の対物ゾーンプレ
ートR2のように薄膜形成基板それ自体の一部を構成して
も良いが、別の薄膜支持体上の作成したゾーンプレート
をその薄膜支持体と共に取付ける受入れ部であっても良
い。
［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の実施例に係る対物ゾーンプレート
R2及び保持枠Ｆの構造を示す。本実施例は、本発明のＸ
線光学素子保持枠を第２図の対物ゾーンプレートR2に応
用したものである。
R2及び保持枠Ｆの構造を示す。本実施例は、本発明のＸ
線光学素子保持枠を第２図の対物ゾーンプレートR2に応
用したものである。
第１図において、基板Ｗは、厚さ0.2mm、一辺14mmの
正方形のシリコン板で、中央部には軟Ｘ線の透過部とし
て、薄膜Ｎが張られた一辺0.2mmの正方形の孔Ｐが形成
され、この薄膜Ｎ上にフルネルゾーンパターンが描かれ
ている。また、孔Ｐの周囲の保持枠Ｆには5mm×5.5mmの
可視光線の通過窓T1〜T4が形成され、縦横の梁部K1〜K4
の幅はその断面形状が台形であるために表面と裏面で異
なるが広い方の幅で言うと0.5mmである。
正方形のシリコン板で、中央部には軟Ｘ線の透過部とし
て、薄膜Ｎが張られた一辺0.2mmの正方形の孔Ｐが形成
され、この薄膜Ｎ上にフルネルゾーンパターンが描かれ
ている。また、孔Ｐの周囲の保持枠Ｆには5mm×5.5mmの
可視光線の通過窓T1〜T4が形成され、縦横の梁部K1〜K4
の幅はその断面形状が台形であるために表面と裏面で異
なるが広い方の幅で言うと0.5mmである。
本実施例の対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆは、１
枚のシリコン板上にフルネルゾーンパターン描画部と可
視光線の通過窓T1〜T4とが一体に形成されているので、
フルネルゾーンパターン形成時の位置精度が、対物ゾー
ンプレートR2位置決め時の光学系アライメント精度にそ
のまま反映されることに加えて、対物ゾーンプレートR2
はＸ線顕微鏡内に固定されて以後移動しないから、Ｘ線
光学系の組立てが容易であるとともに、初期の光学系ア
ライメント精度が常に維持される。
枚のシリコン板上にフルネルゾーンパターン描画部と可
視光線の通過窓T1〜T4とが一体に形成されているので、
フルネルゾーンパターン形成時の位置精度が、対物ゾー
ンプレートR2位置決め時の光学系アライメント精度にそ
のまま反映されることに加えて、対物ゾーンプレートR2
はＸ線顕微鏡内に固定されて以後移動しないから、Ｘ線
光学系の組立てが容易であるとともに、初期の光学系ア
ライメント精度が常に維持される。
次に、本実施例の対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆ
の製作方法を説明する。
の製作方法を説明する。
まず、基板Ｗの両面に窒化シリコン（Si3N4）薄膜を
形成する。製膜方法としては、LP−CVD法、ECR−CVD法
等の化学的手法に限らずスパッタ法等の物理的手法でも
かまわないが、軟Ｘ線透過部がたるまず、しかも強度が
十分保たれるように、膜の内部応力（引張応力）が109
〜1011dyn/cm2の範囲に制御する。
形成する。製膜方法としては、LP−CVD法、ECR−CVD法
等の化学的手法に限らずスパッタ法等の物理的手法でも
かまわないが、軟Ｘ線透過部がたるまず、しかも強度が
十分保たれるように、膜の内部応力（引張応力）が109
〜1011dyn/cm2の範囲に制御する。
次に、この窒化シリコン薄膜上にフォトレジスト層を
形成してマスク露光転写、現像、窒化シリコン薄膜のエ
ッチングに行って、孔Ｐ部の片面および窓T1〜T4部の両
面の窒化シリコン薄膜を除去する。このとき、窓T1〜T4
部の窒化シリコン薄膜は、片面のみを除去することとし
ても良く、その場合には、完成時に窓T1〜T4に透明な窒
化シリコン薄膜が残ることになる。
形成してマスク露光転写、現像、窒化シリコン薄膜のエ
ッチングに行って、孔Ｐ部の片面および窓T1〜T4部の両
面の窒化シリコン薄膜を除去する。このとき、窓T1〜T4
部の窒化シリコン薄膜は、片面のみを除去することとし
ても良く、その場合には、完成時に窓T1〜T4に透明な窒
化シリコン薄膜が残ることになる。
次に、窒化シリコン薄膜を除去した部分から基板Ｗの
湿式エッチングを行い、孔Ｐおよび窓T1〜T4を形成す
る。ここで、エッチング液としては、エチレンジアミン
とピロカテコールと水の混合液、または水酸化カリウム
水溶液を用いると良い。基板Ｗとしてシリコン結晶板
（100）を用いることで異方性エッチングが可能で、孔
Ｐ周辺に好ましいテーパ部（テーパ面は111面）を自動
的に形成することが可能である。
湿式エッチングを行い、孔Ｐおよび窓T1〜T4を形成す
る。ここで、エッチング液としては、エチレンジアミン
とピロカテコールと水の混合液、または水酸化カリウム
水溶液を用いると良い。基板Ｗとしてシリコン結晶板
（100）を用いることで異方性エッチングが可能で、孔
Ｐ周辺に好ましいテーパ部（テーパ面は111面）を自動
的に形成することが可能である。
次に、孔Ｐ上に残った窒化シリコン薄膜Ｎ上に金属薄
膜を形成し、この薄膜をフレネルゾーンパターン状に整
形すれば、ゾーンプレートR2が完成する。ただし、この
フレネルゾーンパターンの形成は基板Ｗの湿式エッチン
グ以前に行うこととしても良い。
膜を形成し、この薄膜をフレネルゾーンパターン状に整
形すれば、ゾーンプレートR2が完成する。ただし、この
フレネルゾーンパターンの形成は基板Ｗの湿式エッチン
グ以前に行うこととしても良い。
［発明の効果］ 本発明に係るＸ線光学素子保持枠では、Ｘ線光学素子
を所定位置に保持したままでも可視光線が自由に透過で
きるから、例えば、第３図のＸ線顕微鏡に位置決め、固
定された状態で、Ｘ線光学系１と可視光学系２の両方を
使用できる。従って対物ゾーンプレートはＸ線顕微鏡内
に固定されたまま常に当初の位置精度を維持し、また対
物ゾーンプレートの退去や復帰に係る機構は、全く不要
となる。すなわち、このＸ線顕微鏡におけるＸ線光学系
の信頼性が増すとともに、製作や調整に伴うコストが削
減され、さらにＸ線顕微鏡全体の小型化や操作性の向上
が容易となる。
を所定位置に保持したままでも可視光線が自由に透過で
きるから、例えば、第３図のＸ線顕微鏡に位置決め、固
定された状態で、Ｘ線光学系１と可視光学系２の両方を
使用できる。従って対物ゾーンプレートはＸ線顕微鏡内
に固定されたまま常に当初の位置精度を維持し、また対
物ゾーンプレートの退去や復帰に係る機構は、全く不要
となる。すなわち、このＸ線顕微鏡におけるＸ線光学系
の信頼性が増すとともに、製作や調整に伴うコストが削
減され、さらにＸ線顕微鏡全体の小型化や操作性の向上
が容易となる。
また、Ｘ線光学系と可視光学系とを同時に動作させ
て、観察試料から多重的な情報を得る等、Ｘ線顕微鏡の
用途と能力の拡大をもたらす。
て、観察試料から多重的な情報を得る等、Ｘ線顕微鏡の
用途と能力の拡大をもたらす。
第１図は、本発明の実施例に係るＸ線光学素子保持枠を
説明するためのもので、対物ゾーンプレートR2及び保持
枠Ｆの構造を示す平面図である。 第２図は、従来のＸ線光学素子保持枠を説明するための
もので、対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆの構造を示
す平面図である。 第３図は、Ｘ線顕微鏡の一例の構成を示す模式図であ
る。 ［主要部分の符号の説明］ Ｐ…孔、Ｗ…基板 Ｎ…薄膜、T1〜T4…窓 R2…対物ゾーンプレート、Ｆ…Ｘ線光学素子保持枠
説明するためのもので、対物ゾーンプレートR2及び保持
枠Ｆの構造を示す平面図である。 第２図は、従来のＸ線光学素子保持枠を説明するための
もので、対物ゾーンプレートR2及び保持枠Ｆの構造を示
す平面図である。 第３図は、Ｘ線顕微鏡の一例の構成を示す模式図であ
る。 ［主要部分の符号の説明］ Ｐ…孔、Ｗ…基板 Ｎ…薄膜、T1〜T4…窓 R2…対物ゾーンプレート、Ｆ…Ｘ線光学素子保持枠
Claims (1)
- 【請求項１】ほぼ中央部にＸ線光学素子の保持部を設け
たＸ線光学素子保持枠において、 前記保持部の周辺に可視光線の透過する窓を設けたこと
を特徴とするＸ線光学素子保持枠。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001585A JP2775949B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｘ線光学素子保持枠 |
| US07/632,941 US5119411A (en) | 1990-01-10 | 1990-12-24 | X-ray optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001585A JP2775949B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｘ線光学素子保持枠 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03207000A JPH03207000A (ja) | 1991-09-10 |
| JP2775949B2 true JP2775949B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=11505595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001585A Expired - Lifetime JP2775949B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｘ線光学素子保持枠 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5119411A (ja) |
| JP (1) | JP2775949B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4013306A1 (de) * | 1990-04-26 | 1991-10-31 | Hoechst Ag | Optische formkoerper aus siliziumnitrid, sowie verfahren zu deren herstellung |
| US5434901A (en) * | 1992-12-07 | 1995-07-18 | Olympus Optical Co., Ltd. | Soft X-ray microscope |
| US5446282A (en) * | 1993-04-05 | 1995-08-29 | Nikon Corporation | Scanning photoelectron microscope |
| JP3703483B2 (ja) * | 1993-09-15 | 2005-10-05 | カール−ツァイス−スチフツング | 位相コントラスト−ｘ線顕微鏡 |
| US6091796A (en) * | 1994-11-23 | 2000-07-18 | Thermotrex Corporation | Scintillator based microscope |
| US5880467A (en) * | 1997-03-05 | 1999-03-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Microcalorimeter x-ray detectors with x-ray lens |
| JP3537652B2 (ja) * | 1997-11-28 | 2004-06-14 | 独立行政法人 科学技術振興機構 | Ｘ線顕微鏡 |
| US20050041779A1 (en) * | 1999-11-24 | 2005-02-24 | Btg International Limited | X-ray zoom lens |
| WO2006116100A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | American Science And Engineering, Inc. | X-ray backscatter inspection with coincident optical beam |
| US7331714B2 (en) * | 2005-09-29 | 2008-02-19 | Uchicago Argonne, Llc | Optomechanical structure for a multifunctional hard x-ray nanoprobe instrument |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2877353A (en) * | 1954-07-14 | 1959-03-10 | Gen Electric | X-ray microscope |
| US2843751A (en) * | 1956-02-06 | 1958-07-15 | American Cyanamid Co | Design, construction, and application of a device for obtaining radiographs of microscopic objects in a commercial model electron microscope |
| US4317036A (en) * | 1980-03-11 | 1982-02-23 | Wang Chia Gee | Scanning X-ray microscope |
| DE3642457A1 (de) * | 1986-12-12 | 1988-06-30 | Zeiss Carl Fa | Roentgen-mikroskop |
| JPH0786559B2 (ja) * | 1987-06-25 | 1995-09-20 | 日本電信電話株式会社 | 光学素子およびそれを用いた顕微鏡 |
| US4979203A (en) * | 1989-06-19 | 1990-12-18 | Princeton X-Ray Laser | X-ray laser microscope apparatus |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP2001585A patent/JP2775949B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-24 US US07/632,941 patent/US5119411A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03207000A (ja) | 1991-09-10 |
| US5119411A (en) | 1992-06-02 |
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