JP4785177B2

JP4785177B2 - Ｘ線顕微鏡及び顕微鏡

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Publication number: JP4785177B2
Application number: JP2005169052A
Authority: JP
Inventors: 昌大庭; 知康中野; 忍小野田; 豊溝渕
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006343535A

Description

本発明は、Ｘ線顕微鏡及び顕微鏡に関し、特に、明視野観察及び暗視野観察の両方を行うＸ線顕微鏡及び顕微鏡に関する。

明視野観察法は、照明用光学系のＮＡ（開口数）と結像用光学系のＮＡを一致させて、主に、試料を透過する０次光を検出することにより明視野像を得る通常の観察法である。一方、暗視野観察法は照明用光学系のＮＡと結像用光学系のＮＡを意図的にずらし、試料により散乱、回折等された２次光のみを検出することにより暗視野像を得る方法である。

従来のＸ線顕微鏡として、照明用斜入射ミラーと結像用斜入射ミラーのＮＡを一致させた光学系を備え、照明用斜入射ミラーの射出開口と結像用斜入射ミラーの入射開口とのそれぞれに絞りが設けられたものが知られている。それぞれの絞りのＮＡをずらすことにより０次光（透過光）が遮蔽されて２次光（散乱、回折光等）が得られるため、暗視野観察が可能となる。また、これらの絞りを取り外すことにより、明視野観察に切り替えることが可能である（例えば、非特許文献１参照。）。

また、Ｘ線像検出手段、試料、照明光学系のうち少なくとも１つを光軸方向に沿って移動させることで、Ｘ線像の結像倍率を調整する結像倍率調整手段を備えたＸ線像拡大装置も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
高野秀和、青木貞雄，「軟Ｘ線暗視野顕微鏡の開発（ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａＳｏｆｔＸ−ｒａｙＤａｒｋ−ＦｉｅｌｄＩｍａｇｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」，第６回国際Ｘ線顕微鏡学会（１９９９年）会報（Ｘ−ＲＡＹＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＳｉｘｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９９９），ｐ．５５−５９特開２００３−２７９６９３号公報

しかし、非特許文献１に示されるＸ線顕微鏡においては、もともと照明用斜入射ミラー、結像用斜入射ミラーの開口が小さい上に（設計仕様にもよるが約０．５ｍｍ以下）さらに細い絞り（約０．１ｍｍ）を挿入しなければならず、その製作や位置決めが難しいという問題がある。また、明視野観察と暗視野観察との切替えの度にスリットの正確な位置調整が要求されるため、絞りを駆動及び位置決めするための精密なステージが必要となる。したがって、システムが複雑になり、製作コストが上昇するという問題もある。特に、その切替えを手動で行う場合、時間を要し、作業効率が悪化する。

一方、特許文献１に示されるＸ線像拡大装置においては、結像倍率調整手段がＸ線像検出手段等を光軸方向に沿って移動させることにより、Ｘ線像の結像倍率を調整している。しかしながら、当該Ｘ線像拡大装置は明視野観察を前提とした装置であるから、暗視野観察を行うための構成は示されておらず、したがって明視野観察と暗視野観察とを切り替えるための構成についても何ら開示されていない。

そこで本発明は、明視野観察モードと暗視野観察モードとを容易に切り替えることが可能であり、かつ、システム構成が簡便なＸ線顕微鏡及び顕微鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に沿ってＸ線を発するＸ線源と、該光軸方向に二つの反射領域を有し、該Ｘ線源から発せられたＸ線を該二つの反射領域のうち少なくとも一つにより反射して試料に照射する照明光学系と、該試料よりも該光軸方向下流側に所定の入射領域を有し、該試料に照射されたＸ線のうち該所定の入射領域に入射したＸ線を所定の位置に結像させる結像光学系と、該所定の位置に受光面を有し、該結像光学系により結像されたＸ線を該受光面において検出するＸ線検出器と、明視野観察を行うための第１の位置と暗視野観察を行うための第２の位置との間を、該照明光学系を該光軸方向に移動させ、もって明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替え可能とする移動手段と、を備え該二つの反射領域は、第１の反射領域と、該第１の反射領域よりも該光軸方向下流側に位置する第２の反射領域とを有し、該照明光学系が該第１の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第１の反射領域と該第２の反射領域との両方により反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料を透過したＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出され、該照明光学系が該第２の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第２の反射領域のみにより反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料により進行方向が変えられたＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出されることを特徴とするＸ線顕微鏡を提供している。更には、該第１の反射領域は回転楕円面であり、該第２の反射領域は回転双曲面であるのが好ましい。

また、本発明は、光軸方向に沿ってＸ線を発するＸ線源と、該光軸方向に二つの反射領域を有し、該Ｘ線源から発せられたＸ線を該二つの反射領域のうち少なくとも一つにより反射して試料に照射する照明光学系と、該試料よりも該光軸方向下流側に所定の入射領域を有し、該試料に照射されたＸ線のうち該所定の入射領域に入射したＸ線を所定の位置に結像させる結像光学系と、該所定の位置に受光面を有し、該結像光学系により結像されたＸ線を該受光面において検出するＸ線検出器と、明視野観察を行うための第１の位置と暗視野観察を行うための第２の位置との間を、該照明光学系を該光軸方向に移動させ、もって明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替え可能とする移動手段と、を備え、該二つの反射領域は、第１の反射領域と、該第１の反射領域よりも該光軸方向下流側に位置する第２の反射領域とを有し、該照明光学系が該第１の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第２の反射領域のみにより反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料を透過したＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出され、該照明光学系が該第２の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第１の反射領域と該第２の反射領域との両方により反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料により進行方向が変えられたＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出されることを特徴とするＸ線顕微鏡を提供している。更には、該第１の反射領域は回転楕円面であり、該第２の反射領域は回転双曲面であるのが好ましい。

請求項１記載のＸ線顕微鏡によれば、明視野観察を行うための第１の位置と暗視野観察を行うための第２の位置との間を、該照明光学系を該光軸方向に移動させ、もって明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替え可能とする移動手段を備えているため、明視野観察モードと暗視野観察モードとを容易に切り替えることが可能である。したがって、明視野観察モード及び暗視野観察モードのために別々の照明光学系を用意する場合と比べて、その切替えに要する時間が短く、作業効率が向上する。また、結像用斜入射ミラーの開口に絞りを挿入する場合のように、絞りの製作や位置決めが難しいという問題が生じない。また、絞りを駆動及び位置決めするための精密なステージは要求されないため、システム構成が簡便となる。

さらに、請求項１記載のＸ線顕微鏡によれば、明視野観察モードにおける照明用に第１の反射領域と第２の反射領域との両方により反射されたＸ線を用いるため、集光強度が強くなり、明視野像を形成するＸ線の強度を高めることができる。

請求項２記載のＸ線顕微鏡によれば、暗視野観察モードにおける照明用に第１の反射領域と第２の反射領域との両方により反射されたＸ線を用いるため、集光強度が強くなり、暗視野像を形成するＸ線の強度を高めることができる。

請求項３記載のＸ線顕微鏡によれば、第１の反射領域は回転楕円面であり、第２の反射領域は回転双曲面であるから、照明光学系は、Ｘ線源から発せられたＸ線を回転楕円面及び回転双曲面により効果的に集光して試料に照射することができる。

本発明の第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡について図１乃至図６に基づき説明する。図１に示されるように、第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡１は、Ｘ線源１０と、フィルタ１５と、照明用斜入射ミラー２０と、結像用斜入射ミラー３０と、受光面４１を有するＸ線検出器４０と、移動装置５０とを備えている。Ｘ線源１０、フィルタ１５、照明用斜入射ミラー２０、結像用斜入射ミラー３０、およびＸ線検出器４０は、試料６０と共に光軸Ｌ上に沿って配置されている。

明視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１について、図２および図３を参照して説明する。図２は明視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１を示す斜視図であり、図３は図２の光軸Ｌを通るＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図２および図３に示されるように、Ｘ線源１０は光軸Ｌ方向に沿ってＸ線を発するように設けられている。本実施の形態においては、Ｘ線源１０としてガスパフ型プラズマＸ線源を用いる。フィルタ１５は、入射したＸ線のうち特定の波長領域（Ｘ線検出器４０で検出する波長領域）のみを透過する。

図３に示されるように、照明用斜入射ミラー２０は、回転楕円面２１と、回転楕円面２１よりも光軸Ｌ方向下流側に位置する回転双曲面２２とを有している。回転楕円面２１および回転双曲面２２は、具体的には図４に示される断面形状を有している。すなわち、楕円Ｅは点Ｆ１およびＦ２を焦点とする楕円であり、双曲線Ｈは点Ｆ２およびＦ３を焦点とする双曲線である。かかる楕円Ｅおよび双曲線Ｈの一部をＸ軸の回りに回転させることにより回転楕円面２１および回転双曲面２２が得られる。

図３に示されるように、試料６０は照明用斜入射ミラー２０の光軸Ｌ方向下流側に配置され、結像用斜入射ミラー３０は更に試料６０の光軸Ｌ方向下流側に配置されている。本実施の形態においては、結像用斜入射ミラー３０も照明用斜入射ミラー２０と同様に回転双曲面３１および回転楕円面３２を備えている。ただし、照明用斜入射ミラー２０と異なり、回転双曲面３１が光軸Ｌ方向上流側であり、回転楕円面３２が下流側である。なお明視野観察モード位置においては、照明用斜入射ミラー２０および結像用斜入射ミラー３０のＮＡ（開口数）は一致している。

Ｘ線検出器４０は、受光面４１を備え、結像用斜入射ミラー３０により結像されたＸ線を受光面４１において検出する。遮蔽板６１、６２は、それぞれ支持手段（図示せず）により照明用斜入射ミラー２０、結像用斜入射ミラー３０に固定されている。遮蔽板６１および６２は、Ｘ線源１０から照明用斜入射ミラー２０、結像用斜入射ミラー３０に反射されずに直接Ｘ線検出器４０に入射するＸ線を遮蔽する機能を有する。

移動装置５０は市販のステージである。移動装置５０は、照明用斜入射ミラー２０を固定支持し、光軸Ｌ方向（上流方向および下流方向）に移動させることができる。後述するように、移動装置５０によって照明用斜入射ミラー２０を移動させることにより明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替えることが可能である。なお、結像用斜入射ミラー３０および試料６０も、光軸調整およびフォーカス調整を行えるように別のステージ（図示せず）に固定されている。

かかる構成を有するＸ線顕微鏡１において、Ｘ線源１０から発生されたＸ線はフィルタ１５により、観察するＸ線の波長領域（Ｘ線検出器４０で検出する波長領域）に制限される。フィルタ１５を透過したＸ線のうちＢ１〜Ｂ２間のＸ線（以下、Ｂ１〜Ｂ２間のＸ線をＸ線Ｂ１〜Ｂ２と表すことにする。）は回転楕円面２１および回転双曲面２２の両方により続けて反射され、試料６０に照射される。照明用斜入射ミラー２０と結像用斜入射ミラー３０のＮＡは一致しているので、試料６０を透過したＸ線Ｂ１〜Ｂ２は入射領域３５を通過して結像用斜入射ミラー３０の回転双曲面３１に入射する。Ｘ線Ｂ１〜Ｂ２は回転双曲面３１および回転楕円面３２で続けて反射され、Ｘ線検出器４０の受光面４１で拡大されたＸ線像（明視野像）が検出される。

一方、Ｘ線源１０から発せられたＸ線のうちＸ線Ｂ３〜Ｂ４は、回転楕円面２１に入射せずに直接回転双曲面２２に入射する。なお図３では、照明用斜入射ミラー２０に入射するＸ線Ｂ２とＸ線Ｂ３とが重なって見えるが、Ｘ線Ｂ２は回転楕円面２１の端部に入射するＸ線であり、Ｘ線Ｂ３は直接回転双曲面２２の端部に入射するＸ線である。直接回転双曲面２２に入射し反射されたＸ線Ｂ３〜Ｂ４は、試料６０よりも上流側の集光点Ｐ１において集光する。なお、この集光は回転双曲面２２のみの反射を用いたものなので完全に一点に集光するわけでなく、少し広がった焦点となる。また遮蔽板６１はＸ線Ｂ１〜Ｂ２を遮蔽しないような位置と大きさに設けられている。

次に暗視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１について、図５および図６を参照して説明する。図５は暗視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１を示す斜視図であり、図６は図５の光軸Ｌを通るＶＩ−ＶＩ線断面図である。

図２および図３に示される明視野観察モード位置から、移動装置５０を用いて照明用斜入射ミラー２０を試料６０側（図２の矢印Ａ１方向）に所定量だけ移動すると、図５および図６に示される暗視野観察モード位置に達する。このとき、照明用斜入射ミラー２０に固定されている遮蔽板６１も一緒に移動する。暗視野観察モード位置においては、照明用斜入射ミラー２０および結像用斜入射ミラー３０のＮＡは一致していない。

ここで、図３の明視野観察モードにおけるＸ線源１０と照明用斜入射ミラー２０との距離をＫ１、照明用斜入射ミラー２０と結像用斜入射ミラー３０との距離をＫ２、図６の暗視野観察モードにおけるＸ線源１０と照明用斜入射ミラー２０との距離をＫ１１、照明用斜入射ミラー２０と結像用斜入射ミラー３０との距離をＫ１２とすると、Ｋ１＜Ｋ１１およびＫ２＞Ｋ１２の関係が成り立つ。なお、ここでは便宜上、回転楕円面２１と回転双曲面２２との接続箇所を照明用斜入射ミラー２０の位置とし、回転双曲面３１と回転楕円面３２との接続箇所を結像用斜入射ミラー３０の位置としている。

図６に示されるように、Ｘ線源１０から発生されフィルタ１５を透過したＸ線のうちＸ線Ｄ１〜Ｄ２は、回転楕円面２１および回転双曲面２２により続けて反射される。回転双曲面２２で反射されたＸ線Ｄ１〜Ｄ２は試料６０よりも下流側の集光点Ｐ３にて集光されるが、遮蔽板６２によって遮られる。すなわち、暗視野観察モードでは、Ｘ線Ｄ１〜Ｄ２は撮像には使用されない。

一方、Ｘ線源１０から発せられたＸ線のうちＸ線Ｄ３〜Ｄ４は回転双曲面２２のみにより反射され、試料６０の位置で集光される。すなわち、回転双曲面２２により反射されたＸ線Ｄ３〜Ｄ４の集光点Ｐ２の位置と試料６０の位置とが一致する。上述したように照明用斜入射ミラー２０および結像用斜入射ミラー３０のＮＡは一致していないため、試料６０を透過したＸ線Ｄ３〜Ｄ４は結像用斜入射ミラー３０には入射しない。

また試料６０に照射されるＸ線の中には、試料６０を透過するＸ線Ｄ３〜Ｄ４だけでなく、試料６０により散乱、回折などして進行方向が変えられるＸ線も存在する。散乱、回折などして進行方向が変えられたＸ線を２次Ｘ線という。２次Ｘ線Ｄ５〜Ｄ６は結像用斜入射ミラー３０の回転双曲面３１に入射し、回転双曲面３１および回転楕円面３２で続けて反射される。回転楕円面３２で反射された２次Ｘ線Ｄ５〜Ｄ６は、Ｘ線検出器４０の受光面４１で結像され、拡大されたＸ線像（暗視野像）が検出される。

本実施の形態においては、明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替えるために照明用斜入射ミラー２０を移動させる距離は約１７ｍｍであり、これは市販のステージで移動可能な距離である。もちろん、この移動距離は照明用斜入射ミラー２０の設計によって異なる。

また、明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替えて撮像を行う際には、それぞれの観察モードに応じて適切なフィルタを用いたり、Ｘ線検出器４０のゲインを変えて撮像したりすることが望ましい。これは暗視野観察モードにおけるＸ線の強度よりも明視野観察モードにおけるＸ線の強度が強いためである。

本発明の第２の実施の形態によるＸ線顕微鏡について図７および図８に基づき説明する。第２の実施の形態によるＸ線顕微鏡１０１は、第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡１と同様の構成を有するＸ線源１０、照明用斜入射ミラー２０、結像用斜入射ミラー３０、Ｘ線検出器４０および移動装置５０を備えている。ただし、各装置間の距離がＸ線顕微鏡１とは異なっている。

明視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１０１について、図７を参照して説明する。図７は、Ｘ線顕微鏡１０１により、明視野観察モードにおいて撮像を行っている状態を示す断面図である。

Ｘ線源１０から発生されフィルタ１５を透過したＸ線のうちＸ線Ｂ１１〜Ｂ１２は回転楕円面２１および回転双曲面２２の両方により続けて反射される。回転双曲面２２で反射されたＸ線Ｂ１１〜Ｂ１２は、試料６０より下流側の集光点Ｐ１１にて集光されるが、遮蔽板６２によって遮られる。すなわち、明視野観察モードでは、Ｘ線Ｂ１１〜Ｂ１２は撮像には使用されない。

一方、Ｘ線源１０から発せられたＸ線のうちＸ線Ｂ１３〜Ｂ１４は、回転楕円面２１に入射せずに直接回転双曲面２２に入射する。図３では照明用斜入射ミラー２０に入射するＸ線Ｂ１２とＸ線Ｂ１３とが重なって見えるが、Ｘ線Ｂ１２は回転楕円面２１の端部に入射するＸ線であり、Ｘ線Ｂ１３は直接回転双曲面２２の端部に入射するＸ線である。回転双曲面２２で反射されたＸ線Ｂ１３〜Ｂ１４は、試料６０に照射される。試料６０に照射されて試料６０を透過したＸ線Ｂ１３〜Ｂ１４は入射領域３５を通過して結像用斜入射ミラー３０の回転双曲面３１に入射する。Ｘ線Ｂ１３〜Ｂ１４は回転双曲面３１および回転楕円面３２で続けて反射され、Ｘ線検出器４０の受光面４１で拡大されたＸ線像（明視野像）が検出される。なお、回転双曲面２２で反射され試料６０を透過したＸ線Ｂ１３〜Ｂ１４が結像用斜入射ミラー３０の入射領域３５に入射するように、結像用斜入射ミラー３０の開口が調整されている。

次に暗視野観察モードにおけるＸ線顕微鏡１０１について、図８を参照して説明する。図８は、Ｘ線顕微鏡１０１により暗視野観察モードにおいて撮像を行っている状態を示す断面図である。図７に示される明視野観察モード位置から、移動装置５０を用いて照明用斜入射ミラー２０をＸ線源１０側（図７の矢印Ａ２方向）に所定量だけ移動すると、図８に示される暗視野観察モード位置に達する。

ここで、図７の明視野観察モードにおけるＸ線源１０と照明用斜入射ミラー２０との距離をＫ２１、照明用斜入射ミラー２０と結像用斜入射ミラー３０との距離をＫ２２、図８の暗視野観察モードにおけるＸ線源１０と照明用斜入射ミラー２０との距離をＫ３１、照明用斜入射ミラー２０と結像用斜入射ミラー３０との距離をＫ３２とすると、Ｋ２１＞Ｋ３１およびＫ２２＜Ｋ３２の関係が成り立つ。

図８に示されるように、Ｘ線源１０から発生されフィルタ１５を透過したＸ線のうちＸ線Ｄ１１〜Ｄ１２は、回転楕円面２１および回転双曲面２２により続けて反射される。回転双曲面２２で反射されたＸ線Ｄ１１〜Ｄ１２は、試料６０の位置で集光される。すなわち、回転双曲面２２により反射されたＸ線Ｄ１１〜Ｄ１２の集光点Ｐ１２の位置と試料６０の位置とが一致する。試料６０に照射されたＸ線のうち試料６０を透過したＸ線Ｄ１１〜Ｄ１２は、遮蔽板６２によって遮られる。なお遮蔽板６２は、Ｘ線Ｄ１１〜Ｄ１２を遮蔽し、後述する２次Ｘ線Ｄ１５〜Ｄ１６を遮蔽しない大きさに構成されている。

また、試料６０に照射されたＸ線のうち、試料６０により散乱、回折などして進行方向が変えられた２次Ｘ線Ｄ１５〜Ｄ１６は、回転双曲面３１に入射し、回転双曲面３１および回転楕円面３２で続けて反射される。回転楕円面３２で反射された２次Ｘ線Ｄ１５〜Ｄ１６は、Ｘ線検出器４０の受光面４１で結像され、拡大されたＸ線像（暗視野像）が検出される。

一方、Ｘ線源１０から発せられたＸ線のうちＸ線Ｄ１３〜Ｄ１４は回転双曲面２２のみにより反射され、試料６０より上流側の集光点Ｐ１３にて集光される。しかし、Ｘ線Ｄ１３〜Ｄ１４は、結像用斜入射ミラー３０には入射せずに結像用斜入射ミラー３０の外側へ進むため撮像には使用されない。

以上説明したように第２の実施の形態においては、明視野観察モードにおいて回転双曲面２２のみにより反射されたＸ線Ｂ１３〜Ｂ１４を撮像に用い、暗視野観察モードにおいて回転楕円面２１および回転双曲面２２の両方により続けて反射されたＸ線Ｄ１１〜Ｄ１２を撮像に用いている。

通常、暗視野観察では散乱光や回折光のみを用いるため、明視野観察よりも信号強度が低くなる。しかし、第２の実施の形態によるＸ線顕微鏡１０１によれば、暗視野観察の照明に一点集光可能な回転楕円面２１−回転双曲面２２の反射を用いているため、集光強度が高い。よって、散乱、回折などの２次Ｘ線の信号強度を高めることができるため、露光時間の短縮や高いＳ／Ｎ比を有する画像の撮影が可能となる。また明視野観察においては、もともと高い信号強度が得られるため、回転双曲面２２のみの１回反射による疑似的な集光でも十分高い信号強度が得られる。

本発明によるＸ線顕微鏡は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、Ｘ線源としてガスパフ型プラズマＸ線源を用いたが、レーザープラズマＸ線源、放射光光源、真空紫外光（ＶＵＶ光）光源を用いてもよい。照明用斜入射ミラー２０および結像用斜入射ミラー３０に用いる斜入射ミラーは、光源の波長依存性がないためである。なお、真空紫外光（ＶＵＶ光）とは、一般的に２００ｎｍ〜１０ｎｍの波長を有する光をいう。

また、上述した実施の形態においては、遮蔽板６１は照明用斜入射ミラー２０に固定されていたが、照明用斜入射ミラー２０と独立して又は連動して動くようにしてもよい。これより、明視野観察モードおよび暗視野観察モードのそれぞれの場合において、必要なＸ線を妨げない最適な位置に移動することができる。例えば図３に示される第１の実施の形態において、遮蔽板６１を回転双曲面２２のみの反射によるＸ線Ｂ３〜Ｂ４を遮蔽できる位置Ｐ２１に移動することにより、明視野観察に必要なＸ線Ｂ１〜Ｂ２のみを透過することができる。また図８に示される第２の実施の形態においても、遮蔽板６１を位置Ｐ３１に移動することにより同様の効果が得られる。

さらに、上述した実施の形態においては、結像用レンズとして回転双曲面３１および回転楕円面３２からなる斜入射ミラーを用いたが、ゾーンプレートやシュバルツシルト反射鏡を用いてもよい。この場合、照明用斜入射ミラー２０の回転楕円面２１−回転双曲面２２による２回反射光、或いは回転双曲面２２による１回反射光の何れか一方にＮＡを合わせ、他方の光は結像用レンズに入射しないようにすればよい。ただし、ゾーンプレートやシュバルツシルト反射鏡は波長依存性を有するため、光源としては単色（単一波長）の光源を用いるのが望ましい。

以上のように、本発明にかかるＸ線顕微鏡および顕微鏡は、微細な傷や段差および粒子等の微小な対象物を観察するのに適した暗視野観察と、その対象物の場所を特定すること等に適した明視野観察とを容易に切替え可能であり、かつ、システム構成が簡便な明視野・暗視野両用顕微鏡として有用である。

本発明の第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡の全体構成を示す斜視図。第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡を用いて、明視野観察モードによる撮像を行っている状態を示す斜視図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡における照明用斜入射ミラーの回転楕円面および回転双曲面の具体的形状を示す説明図。第１の実施の形態によるＸ線顕微鏡を用いて、暗視野観察モードによる撮像を行っている状態を示す斜視図。図５のＶＩ−ＶＩ線断面図。本発明の第２の実施の形態によるＸ線顕微鏡を用いて、明視野観察モードによる撮像を行っている状態を示す断面図。第２の実施の形態によるＸ線顕微鏡を用いて、暗視野観察モードによる撮像を行っている状態を示す断面図。

符号の説明

１、１０１・・・Ｘ線顕微鏡、１０・・・Ｘ線源、１５・・・フィルタ、２０・・・照明用斜入射ミラー、２１・・・回転楕円面、２２・・・回転双曲面、３０・・・結像用斜入射ミラー、３１・・・回転双曲面、３２・・・回転楕円面、３５・・・入射領域、４０・・・Ｘ線検出器、４１・・・受光面、５０・・・移動装置、６０・・・試料、６１、６２・・・遮蔽板。

Claims

光軸方向に沿ってＸ線を発するＸ線源と、
該光軸方向に二つの反射領域を有し、該Ｘ線源から発せられたＸ線を該二つの反射領域のうち少なくとも一つにより反射して試料に照射する照明光学系と、
該試料よりも該光軸方向下流側に所定の入射領域を有し、該試料に照射されたＸ線のうち該所定の入射領域に入射したＸ線を所定の位置に結像させる結像光学系と、
該所定の位置に受光面を有し、該結像光学系により結像されたＸ線を該受光面において検出するＸ線検出器と、
明視野観察を行うための第１の位置と暗視野観察を行うための第２の位置との間を、該照明光学系を該光軸方向に移動させ、もって明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替え可能とする移動手段と、を備え、
該二つの反射領域は、第１の反射領域と、該第１の反射領域よりも該光軸方向下流側に位置する第２の反射領域とを有し、
該照明光学系が該第１の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第１の反射領域と該第２の反射領域との両方により反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料を透過したＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出され、
該照明光学系が該第２の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第２の反射領域のみにより反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料により進行方向が変えられたＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出されることを特徴とするＸ線顕微鏡。
光軸方向に沿ってＸ線を発するＸ線源と、
該光軸方向に二つの反射領域を有し、該Ｘ線源から発せられたＸ線を該二つの反射領域のうち少なくとも一つにより反射して試料に照射する照明光学系と、
該試料よりも該光軸方向下流側に所定の入射領域を有し、該試料に照射されたＸ線のうち該所定の入射領域に入射したＸ線を所定の位置に結像させる結像光学系と、
該所定の位置に受光面を有し、該結像光学系により結像されたＸ線を該受光面において検出するＸ線検出器と、
明視野観察を行うための第１の位置と暗視野観察を行うための第２の位置との間を、該照明光学系を該光軸方向に移動させ、もって明視野観察モードと暗視野観察モードとを切替え可能とする移動手段と、を備え、
該二つの反射領域は、第１の反射領域と、該第１の反射領域よりも該光軸方向下流側に位置する第２の反射領域とを有し、
該照明光学系が該第１の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第２の反射領域のみにより反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料を透過したＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出され、
該照明光学系が該第２の位置にあるときは、該Ｘ線源から発せられたＸ線のうち該第１の反射領域と該第２の反射領域との両方により反射されたＸ線が該試料に照射され、該試料に照射されたＸ線のうち該試料により進行方向が変えられたＸ線が該結像光学系により結像されて該Ｘ線検出器により検出されることを特徴とするＸ線顕微鏡。
該第１の反射領域は回転楕円面であり、該第２の反射領域は回転双曲面であることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線顕微鏡。