JP6048867B2 - Ｘ線光学システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線光学システムに係わり、更に詳しくはＸ線を高い分解能で収差なく縮小又は拡大させて結像型Ｘ線顕微鏡やＸ線計測装置を構成するためのＸ線光学システムに関するものである。

Ｘ線顕微鏡は、非常に短い波長を用いるので、光学顕微鏡を遥かに凌ぐサブｎｍの究極的な分解能を得ることができ、またＸ線の高い透過力によって透過型電子顕微鏡では不可能な厚いサンプルの三次元断層画像を観察することができ、更にその場測定に有用である様々な環境（例えば、水溶液と気体の雰囲気中）での観測に適している。更に、蛍光Ｘ線分析とＸ線吸収分光法のようなＸ線分析技術を組み合わせることにより、電子密度分布だけでなく、局所的結合状態と元素の分布をも明らかにすることができる。このように、高分解能で収差のないＸ線顕微鏡は、様々な科学分野のために開発されることが強く期待されている。

結像型Ｘ線顕微鏡を実現するための光イメージングデバイスの有望な候補としては、フレネルゾーンプレート、Ｘ線屈折レンズ、Kirkpatrick−Baez（ＫＢ）ミラー、Wolterミラーがある。フレネルゾーンプレートとＸ線屈折レンズは、サブ５０ｎｍの分解能を実現するために十分に正確に製造することができる。しかし、フレネルゾーンプレートは、屈折と回折によって生じる色収差のため多色のイメージングには適してない。ＫＢミラーは、全反射を採用しているので、色収差はない。しかし、ＫＢミラーのような斜入射光学系における単枚の反射ではアッベの正弦条件を満たすことができないため、コマ収差が生じて分解能と視野（ＦＯＶ）を減少させる。Wolterミラーは、色収差やコマ収差が生じることはないので、理想的なＸ線結像システムである。しかし、最先端の超精密加工技術を使用した場合でも、Wolterミラーのミラー面が筒状の内面上に配置された回転楕円面と回転双曲面で構成されているため、回折限界の分解能を実現するために必要な形状精度でWolterミラーを作製することが困難である。更に、形状は、１ｎｍオーダーの精度にしなければならない。従って、Wolterミラーにおいて、形状誤差に基づく波面収差は、現在避けられない深刻な問題であり、これまで高分解能性能(100nm以下)を発揮できるほどの形状精度でミラーを作製したという報告例はない。

非特許文献１では、色収差、コマ収差、波面収差の問題を克服するため、２つの楕円ミラーと２つの双曲ミラー（即ち、２つの１次元Wolterミラー）を、ＫＢミラーのように互いに垂直に配向させて構成されるAdvanced Kirkpatrick-Baez（AKB）ミラーが提案されている。ＡＫＢミラーは、アッベの正弦条件を満たし、前述の収差の問題は解消されたが、非特許文献１ではμｍオーダーの分解能を達成することを目的としていたので、Ｘ線ミラーの形状精度とアライメント性能に対するスペックは低く、そのままＸ線顕微鏡の結像光学シシテムに適用することはできない。ＫＢミラーでは、２枚の水平楕円ミラーと垂直楕円ミラーを正確に直交するように調節できるＸ線集光装置が提案されている（特許文献１）。

前述のＡＫＢミラーは、ほぼ平面に近いＸ線ミラーを使用しているので、各々のミラーは、数値制御ＥＥＭ（elastic emission machining）等の既存の技術を使用して１ｎｍオーダーの形状精度で作製することができる（非特許文献２）。従って、ＡＫＢミラーは、色収差がなく、回折限界の分解能を備えた結像型Ｘ線顕微鏡を実現する能力を備えている。

特開２００７−２７１５９５号公報

R.Kodama et al.,Optics Letters Vol.21,1321(1996). K.Yamauchi et al.,Rev.Sci.Instrum.,73,4028-4033(2002).

しかしながら、４つの全反射Ｘ線ミラーを高精度にアライメントできるＸ線光学システムはこれまで提供されてない。特に、硬Ｘ線領域では、高性能な結像素子が開発されていないため、高分解能且つ色収差のない結像光学系の開発はこれまで報告されていない。次世代硬Ｘ線結像光学系を開発できれば、極短時間（ナノ秒〜１００フェムト秒）の硬Ｘ線発光の様子をフルカラー（多波長）且つナノ分解能で可視化することも不可能ではない。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、高分解能且つ色収差のないＸ線顕微鏡を実現するために、４つの全反射Ｘ線ミラーからなるＡＫＢミラー光学系を高精度に構築することが可能なアライメントシステムを含んだＸ線光学システムを提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、エネルギーが２ｋｅＶ以上のＸ線を２００ｎｍ以下の高い分解能で収差なく縮小又は拡大させるためのＸ線光学システムであって、水平楕円ミラーと垂直楕円ミラー及び水平双曲ミラーと垂直双曲ミラーの４つの斜入射全反射Ｘ線ミラーを用い、Ｘ線の光軸方向に沿って水平ステージと垂直ステージを配置し、Ｘ線の光軸方向に沿って前記水平楕円ミラー、前記垂直楕円ミラー、前記水平双曲ミラー、前記垂直双曲ミラーを順に配置した状態で、前記水平ステージに前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーを微調節可能に設けるとともに、前記垂直ステージに前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーを微調節可能に設け、光軸方向における前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの前後位置関係及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの前後位置関係を同じに設定したミラーマニピュレータと、オフラインで前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの水平姿勢及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの垂直姿勢をそれぞれ誤差内で理想姿勢になるように微調節するための基準を与えるべく、光軸方向に沿って水平基準リニアガイドと垂直基準リニアガイドを配置するとともに、各リニアガイドに沿って移動する走査ステージにそれぞれオートコリメータと変位計からなる２組のセンサーを設け、前記水平基準リニアガイドに沿って水平用センサーを走査して前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直基準リニアガイドに沿って垂直用センサーを走査して前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するアライメント監視手段と、を備えたことを特徴とするＸ線光学システムを構成した。

そして、Ｘ線の光軸方向に沿ってＹ軸、Ｙ軸と直交する水平軸をＸ軸、垂直軸をＺ軸とし、各ミラーにおいて、光軸方向の軸周りの回転をローリング、光軸方向に直交しミラーの短辺方向に向いた軸周りの回転をピッチング、光軸方向に直交しミラーの反射面の法線方向を向いた軸周りの回転をヨーイングとし、前記ミラーマニピュレータは、前記水平ステージが水平軸周りにピッチング可能であり、該水平ステージの上面に、前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーとを、それぞれ水平第１調節ステージと水平第２調節ステージを介して設けるとともに、該水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であり、更に前記垂直ステージが垂直軸周りにピッチング可能であり、該垂直ステージの側面に、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーとを、それぞれ垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージを介して設けるとともに、該垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、加えて４つの前記Ｘ線ミラーのうち、少なくとも３つのＸ線ミラーを水平軸周りにローリング可能としたものであることが好ましい。

更に、前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーは、それぞれ前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージに対して垂直軸周りにヨーイング可能であるとともに、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーは、それぞれ前記垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージに対して水平軸周りにヨーイング可能であることがより好ましい。

また、前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）とＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、前記垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）とＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であることがより好ましい。

更に、ベース板上にＸＹＺ軸調節可能な水平ベースステージとＸＹＺ軸調節可能な垂直ベースステージを設け、該水平ベースステージに前記水平ステージを保持するとともに、該垂直ベースステージに前記垂直ステージを保持してなることも好ましい。

また、前記水平楕円ミラー、垂直楕円ミラー、水平双曲ミラー及び垂直双曲ミラーの反射面は、３ｎｍ以下の形状精度、０．３ｎｍＲＭＳ以下の表面粗さであるとより好ましい。

本発明のＸ線光学システムは、エネルギーが２ｋｅＶ以上のＸ線を２００ｎｍ以下の高い分解能で収差なく縮小又は拡大させるためのＸ線光学システムであって、水平楕円ミラーと垂直楕円ミラー及び水平双曲ミラーと垂直双曲ミラーの４つの斜入射全反射Ｘ線ミラーを用い、Ｘ線の光軸方向に沿って水平ステージと垂直ステージを配置し、Ｘ線の光軸方向に沿って前記水平楕円ミラー、前記垂直楕円ミラー、前記水平双曲ミラー、前記垂直双曲ミラーを順に配置した状態で、前記水平ステージに前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーを微調節可能に設けるとともに、前記垂直ステージに前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーを微調節可能に設け、光軸方向における前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの前後位置関係及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの前後位置関係を同じに設定したミラーマニピュレータと、オフラインで前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの水平姿勢及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの垂直姿勢をそれぞれ誤差内で理想姿勢になるように微調節するための基準を与えるべく、光軸方向に沿って水平基準リニアガイドと垂直基準リニアガイドを配置するとともに、各リニアガイドに沿って移動する走査ステージにそれぞれオートコリメータと変位計からなる２組のセンサーを設け、前記水平基準リニアガイドに沿って水平用センサーを走査して前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直基準リニアガイドに沿って垂直用センサーを走査して前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するアライメント監視手段と、を備えたので、水平と垂直におけるそれぞれ２つのＸ線ミラーの姿勢を独立して調節することができ、調節後のミラーの姿勢も安定であり、更にアライメント監視手段により、マシンタイムに限りがあるSPring-8等の大型放射光施設やＸ線自由電子レーザー（XFEL）施設等のＸ線ビームラインを使わずに、予め４つのＸ線ミラーを理想的な姿勢に近い状態にまで調節することができ、最終的なＸ線ビームラインを利用して行う微調節を比較的短い時間で最小限の労力で行うことができ、回折限界に近い分解能を達成できるようになる。また、４つのＸ線ミラーは、ほとんど平面に近い形状であるので、高精度に形状加工することが容易である。

そして、前記アライメント監視手段が、光軸方向に沿って水平基準リニアガイドと垂直基準リニアガイドを配置するとともに、各リニアガイドに沿って移動する走査ステージにそれぞれオートコリメータと変位計からなる２組のセンサーを設け、前記水平基準リニアガイドに沿って水平用センサーを走査して前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直基準リニアガイドに沿って垂直用センサーを走査して前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するものであると、リニアガイドと走査ステージの公差を、直交度と平坦度に優れたガラスブロックで予め校正しておくことで、ガラスブロックの直交度と平坦度を基準として、水平ステージ上の水平楕円ミラーと水平双曲ミラー及び垂直ステージ上の垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの傾斜角（ピッチング角、ローリング角）と形状及び相対位置を測定することができ、それによって４つのＸ線ミラーを理想的な姿勢に近い状態にまで比較的簡単に微調節することができる。

そして、Ｘ線の光軸方向に沿ってＹ軸、Ｙ軸と直交する水平軸をＸ軸、垂直軸をＺ軸とし、各ミラーにおいて、光軸方向の軸周りの回転をローリング、光軸方向に直交しミラーの短辺方向に向いた軸周りの回転をピッチング、光軸方向に直交しミラーの反射面の法線方向を向いた軸周りの回転をヨーイングとし、前記ミラーマニピュレータは、前記水平ステージが水平軸周りにピッチング可能であり、該水平ステージの上面に、前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーとを、それぞれ水平第１調節ステージと水平第２調節ステージを介して設けるとともに、該水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であり、更に前記垂直ステージが垂直軸周りにピッチング可能であり、該垂直ステージの側面に、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーとを、それぞれ垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージを介して設けるとともに、該垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、加えて４つの前記Ｘ線ミラーのうち、少なくとも３つのＸ線ミラーを水平軸周りにローリング可能としたものであるので、水平と垂直においてそれぞれ独立して楕円ミラーと双曲ミラーの相対的な角度（ピッチング角）を調節することができるとともに、楕円ミラーと双曲ミラーの相対的な高さ（垂直姿勢のミラーでは側方への突出量）を調節することができ、それから楕円ミラーと双曲ミラーの相対的な位置を固定して全体の斜入射角（ピンチング角）を正確且つ簡単に調節することができ、４つのＸ線ミラーを所望の姿勢になるように高精度で調節することができる。

前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーは、それぞれ前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージに対して垂直軸周りにヨーイング可能であるとともに、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーは、それぞれ垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージに対して水平軸周りにヨーイング可能であると、より正確な姿勢に各ミラーを調節することができ、それにより各ミラーの反射面の正確な位置にＸ線を反射させることができる。

また、前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）とＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、前記垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）とＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であると、より正確な姿勢に各ミラーを調節することができ、それにより各ミラーの反射面の正確な位置にＸ線を反射させることができる。

更に、ベース板上にＸＹＺ軸調節可能な水平ベースステージとＸＹＺ軸調節可能な垂直ベースステージを設け、該水平ベースステージに前記水平ステージを保持するとともに、該垂直ベースステージに前記垂直ステージを保持してなると、水平楕円ミラーと垂直楕円ミラーの相対位置、水平双曲ミラーと垂直双曲ミラーの相対位置を調節することができるとともに、水平楕円ミラーと水平双曲ミラー及び垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーのＸ線に直交する面内での位置を調節することができる。

また、前記水平楕円ミラー、垂直楕円ミラー、水平双曲ミラー及び垂直双曲ミラーの反射面は、３ｎｍ以下の形状精度、０．３ｎｍＲＭＳ以下の表面粗さに超精密に加工することで、回折限界ぎりぎりまで分解能を高めることができる。

本発明のＸ線光学システムを用いれば、拡大Ｘ線画像を得ることができる結像型Ｘ線顕微鏡を構成できる。本発明のＸ線光学システムを用いれば、Ｘ線を集光することができ、Ｘ線測定装置を構成できる。更に、本発明の色収差のないＸ線光学システムに、蛍光Ｘ線分析法とフォトンカウンティングＣＣＤカメラを用いることにより、ワンショットで多色Ｘ線画像を取得できる可能性を秘めている。

本発明のＸ線光学システムを用いることで、４枚ミラーのアライメント問題を解決でき、色収差のない結像型Ｘ線顕微鏡やＸ線測定装置の開発が可能となり、これを用いることでＸ線領域の顕微分光法の分野を新たに開拓することが可能となる。２００ｎｍ以下の分解能でＸ線分光ができれば、試料の電子密度、結合状態、元素組成の分布を可視化可能であり、既存の分析技術において空間分解能の飛躍的な向上が期待できる。

Ｘ線顕微鏡のためのＸ線ミラーの配置図を示した説明図である。 楕円ミラーと双曲ミラーの反射面形状を決定するための説明図である。 作製した４つのＸ線ミラーの反射面の形状と形状誤差を示している。 本発明のＸ線光学システムの斜視図である。 本発明の要部を示す簡略斜視図である。 同じく本発明の要部を示す簡略斜視図である。 本発明のＸ線光学システムを縮小イメージングシステムとした場合のＰＳＦの垂直方向と水平方向の１Ｄプロファイルを、実験結果とシミュレーション結果を併せて示したグラフである。 同じくＰＳＦのＦＷＨＭと斜入射角との関係をシミュレーション結果と一緒に示したグラフである。 図８の−７０と８０μradの場合のＰＳＦを実験結果とシミュレーション結果と一緒に示したグラフである。 縮小イメージングシステム全体のＰＳＦをシミュレーションした結果を示し、（ａ）は理想曲面のミラー形状を用いた結果であり、（ｂ）は実測したミラー形状を用いた結果である。

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。本発明のＸ線光学システムは、それを用いて縮小又は拡大光学系を構成し、結像型Ｘ線顕微鏡やＸ線計測装置を構築するために使用することができ、またその他のＸ線光学系のコンポーネントとして用いることができる汎用性を備えたものである。図１は、Ｘ線顕微鏡のＸ線ミラーの配置図を示し、SPring-8等の放射光施設等によって発生した高輝度のＸ線をKirkpatrick-Baez（ＫＢ）ミラー光学系１で集光して観察物Ｓに照射し、観察物ＳからのＸ線をAdvanced Kirkpatrick-Baez（ＡＫＢ）ミラー光学系２で拡大して観察するようになっている。図中符号Ｍ１は水平楕円ミラー、Ｍ２は垂直楕円ミラー、Ｍ３は水平双曲ミラー、Ｍ４は垂直双曲ミラーをそれぞれ示している。

一般的に、Ｘ線は、エネルギーによって、軟Ｘ線（約０．１〜２ｋｅＶ）、Ｘ線（約２〜２０ｋｅＶ）、硬Ｘ線（約２０〜１００ｋｅＶ）と分類されるが、利用分野によってその分類はまちまちであり、Ｘ線の一部を軟Ｘ線に入れたり硬Ｘ線に入れる場合もある。本発明では、従来技術では成し得なかった透過性の高い最高性能のＸ線顕微鏡を構成することを目的としているので、対象とするＸ線のエネルギーは、２ｋｅＶ以上である。

ＡＫＢミラー光学系２は、楕円ミラーＭ１，Ｍ２と双曲ミラーＭ３，Ｍ４(もしくは放物ミラーと双曲ミラー)を２組直交するように組み合わせた斜入射光学系であり、それぞれ反射面が平面に近い全反射Ｘ線ミラーである。図２に示すように、楕円３と双曲線４の焦点を一致させることで、光路長一定と反射光がすべて同一焦点に集まるという性質を併せ持っている。図２において、楕円３の焦点Ｅ１，Ｅ２とし、双曲線４の焦点をＨ１，Ｈ２とするとき、焦点Ｅ２と焦点Ｈ２を一致させる。そして、楕円３と双曲線４の交点を挟んで接近した位置の曲線を用いて一次元の楕円ミラー５と双曲ミラー６の反射面を決定する。例えば、縮小光学系で説明すれば、楕円３の一方の焦点Ｅ１から放射されたＸ線は、楕円３と双曲線４の前記交点の手前に形成した前記楕円ミラー５の中心で反射させれば、他方の焦点Ｅ２の方向へ反射する。この反射Ｘ線と前記双曲線４の交点を中心として前記双曲ミラー６を形成すれば、この面で反射されたＸ線は焦点Ｈ１に到達する。つまり、焦点Ｅ１を物点すれば、焦点Ｈ１は結像点となる。逆に、拡大光学系であれば、焦点Ｈ１を物点とし、焦点Ｅ１を結像点とする。

Ｅ１から楕円ミラー５の中心までの距離をａ、Ｅ２から楕円ミラー５の中心までの距離をａ’とし、Ｈ１から双曲ミラー６の中心までの距離をｂ、Ｈ２から双曲ミラー６の中心までの距離をｂ’とすれば、
光路長＝ａ＋（ａ’−ｂ’）＋ｂ＝（ａ＋ａ’）＋（ｂ−ｂ’）＝一定
となる。つまり、光源Ｅ１から放出されたＸ線が楕円ミラー５と双曲ミラー６で反射されて焦点Ｈ１に至る光路長は全て同じになり、アッベの正弦条件も満たしているという特長を備えている。

ここで、前記楕円３の代わりに放物線を用いることも可能である。この場合、放物線は楕円の焦点Ｅ１が無限遠にあるのと同じと見なされ、例えば宇宙のＸ線発生源を観測するために用いるＸ線光学系となる。

２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、更に好ましくはサブ５０ｎｍの分解能を達成するために重要な点は、水平楕円ミラーＭ１、垂直楕円ミラーＭ２、水平双曲ミラーＭ３、垂直双曲ミラーＭ４のそれぞれの反射面が誤差なく作製されていること、高い精度で配置されていることである。本発明で用いる前記水平楕円ミラーＭ１、垂直楕円ミラーＭ２、水平双曲ミラーＭ３及び垂直双曲ミラーＭ４の反射面は、３ｎｍ以下の形状精度、０．３ｎｍＲＭＳ以下の表面粗さを要求する。先ず、本実施形態ではＸ線結像光学システムを設計する際に、ここではＸ線のエネルギーが１１．５ｋｅＶで、４３ｎｍの回折限界の空間分解能と５０ｍｍの作動距離を持つようにした。システム全体の反射率を高めるため、楕円ミラーＭ１，Ｍ２は、小さな斜入射角を持つように設計したので、長い楕円形のミラーとした。

４つのミラーは、合成石英基板上に数値制御ＥＥＭ（elastic emission machining）によって、Ｐ−Ｖ値で２ｎｍ以下の形状精度で作製した。図３に、作製した水平楕円ミラーＭ１、垂直楕円ミラーＭ２、水平双曲ミラーＭ３、垂直双曲ミラーＭ４の反射面の形状と形状誤差を示している。横軸はミラーの反射面に沿った方向（光軸方向）の位置を示し、右縦軸は反射面の高さ、即ち形状を示し、左縦軸は除去できない形状誤差を示している。形状誤差は、大阪大学で開発されたＭＳＩ（microstitching interferometer）とＲＡＤＳＩ（relative angle determinable stitching interferometer）を用いて測定した。反射面の特性は、位相シフト干渉顕微鏡（ZYGO、NewView200CHR）を使用して、加工面が６４×４８μｍ^２の領域にわたって、０．２ｎｍＲＭＳより優れた表面粗さであることを確認した。これは、対象とするＸ線において表面粗さに起因する反射率の低下を無視するのに十分小さい値である。その形状を把握した後、マグネトロンスパッタリング法によって、ミラーの表面を薄いクロムバインダー層と約３０ｎｍ厚の白金層で被覆した。

次に、本発明のＸ線結像光学システムには、図４に示すような４つのＸ線非球面ミラーを容易且つ高精度にアライメントできるミラーマニピュレータ１０を備えている。ミラーマニピュレータ１０は、波動光学に基づいたシミュレータでアライメント許容誤差を正確に調べ、各部の精度と可動部の駆動機構を決定した。更に、アライメント状態を可視化できるアライメント監視手段２０を備え（図５参照）、４つのミラーの位置・角度を高精度に調整できるようにした。つまり、本発明のＸ線光学システムは、４つのミラーの位置・角度を高精度に調整するために、弾性ヒンジ機構とアクチュエータを備えたミラーマニピュレータ１０と、ミラーの位置・角度分布を測定するためのアライメント監視手段２０から構成されている。

図４〜図６に基づいて、本発明のＸ線結像光学システムを説明する。ここでは、Ｘ線の光軸方向をＬ、光軸方向Ｌに沿ってＹ軸、Ｙ軸と直交する水平軸をＸ軸、垂直軸をＺ軸とする。尚、光軸方向Ｌとは、実際のＸ線の軌跡を示しているのではなく、Ｘ線の軌跡に近い基準となる直線を意味している。実際、Ｘ線は各ミラーで次々に反射してジグザグの軌跡を取るが、斜入射角はｍradのオーダーであるので、その程度の違いは微調節の範囲内である。また、各ミラーにおいて、光軸方向Ｌの軸周りの回転をローリング、光軸方向Ｌに直交しミラーの短辺方向に向いた軸周りの回転をピッチング、光軸方向Ｌに直交しミラーの反射面の法線方向を向いた軸周りの回転をヨーイングとする。ピッチング角は、斜入射角を決定するので最も重要な調節軸であり、ローリング角は反射したＸ線の方向が変わるのでその次に重要な調節軸であり、ヨーイング角は反射面の幅が十分に広い場合にはあまり重要ではないが、反射面の幅が狭い場合には調節する必要がある調節軸である。

本発明のＸ線光学システムは、水平楕円ミラーＭ１と垂直楕円ミラーＭ２及び水平双曲ミラーＭ３と垂直双曲ミラーＭ４の４つの斜入射全反射Ｘ線ミラーを用い、これらの４つのＸ線ミラーの姿勢を高精度に調節することが可能なミラーマニピュレータ１０と、各Ｘ線ミラーの姿勢を測定し、その結果を前記ミラーマニピュレータ１０の調節のためにフィードバックして全体を高精度且つ簡単に調節することを補助するアライメント監視手段２０とから構成されている。

前記ミラーマニピュレータ１０は、Ｘ線の光軸方向Ｌに沿って水平ステージ１１と垂直ステージ１２を配置し、前記水平ステージ１１に前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３を微調節可能に設けるとともに、前記垂直ステージ１２に前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４を微調節可能に設けたものである。ここで、光軸方向Ｌにおける前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の前後位置関係及び前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の前後位置関係を同じに設定した。この場合、各ミラーを配置する順序は複数存在する。例えば、本実施形態のように、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４配置の他に、Ｍ１，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ４配置やＭ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ３配置があり、更に水平と垂直を入れ替えたような配置も可能である。Ｍ１，Ｍ３，Ｍ２，Ｍ４配置の場合には、水平と垂直のミラーが接近するので、水平ステージ１１と垂直ステージ１２の光軸方向Ｌの長さを短くでき、装置のコンパクト化を図ることが可能である。

そして、アライメント監視手段２０は、オフラインで前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の水平姿勢及び前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の垂直姿勢をそれぞれ誤差内で理想姿勢になるように微調節するための基準を与えるものである。

更に詳しくは、図５に示すように、前記ミラーマニピュレータ１０は、前記水平ステージ１１が水平軸周りにピッチング可能であり、該水平ステージ１１の上面に、前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３とを、それぞれ水平第１調節ステージ１３と水平第２調節ステージ１４を介して設けるとともに、該水平第１調節ステージ１３と水平第２調節ステージ１４の何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であり、更に前記垂直ステージ１２が垂直軸周りにピッチング可能であり、該垂直ステージ１２の側面に、前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４とを、それぞれ垂直第１調節ステージ１５と垂直第２調節ステージ１６を介して設けるとともに、該垂直第１調節ステージ１５と垂直第２調節ステージ１６の何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、加えて４つの前記Ｘ線ミラーのうち、少なくとも３つのＸ線ミラーを水平軸周りにローリング可能としたものである。本実施形態では、Ｘ線入射側端に位置する前記水平楕円ミラーＭ１はローリング調節できないようにしたが、４つの全てのミラーをローリング可能としても良い。

本実施形態では、前記ミラーマニピュレータ１０は、前記水平第１調節ステージ１３を水平軸周りにピッチング可能とし、前記水平第２調節ステージ１４をＺ軸方向（垂直方向）に調節可能とした。また、前記垂直第１調節ステージ１５を垂直軸周りにピッチング可能とし、前記垂直第２調節ステージ１６をＸ軸方向（水平方向）に調節可能とした。これによって、前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の相対的な角度（ピッチング角）を調節することができるとともに、水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の相対的な高さを調節することができ、それから水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の相対的な位置を固定して全体の斜入射角（ピンチング角）を正確且つ簡単に調節することができる。同様に、前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の相対的な角度（ピッチング角）を調節することができるとともに、垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の相対的な側方への突出量を調節することができ、それから垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の相対的な位置を固定して全体の斜入射角（ピンチング角）を正確且つ簡単に調節することができる。

ここで、前記水平双曲ミラーＭ３は、光軸方向Ｌに直交するＸ軸方向に並進移動させて調節できるようにすることが望ましく、そのため前記水平第２調節ステージ１４は、ＸＺ軸移動ステージで構成する。同様に、前記垂直双曲ミラーＭ４は、光軸方向Ｌに直交するＺ軸方向に並進移動させて調節できるようにすることが望ましく、そのため前記垂直第２調節ステージ１６は、ＸＺ軸移動ステージで構成する。尚、前記Ｘ線ミラーの各反射面が理想的な形状に形成されていれば、各Ｘ線ミラーを所定位置に正確に保持すれば済むが、前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の相対距離及び前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の相対距離を調節することが必要な場合も生じる。その場合には、前記水平第２調節ステージ１４及び垂直第２調節ステージ１６をＸＹＺ軸移動ステージで構成する。前記水平第１調節ステージ１３と水平第２調節ステージ１４の関係を逆にしても良く、同様に前記垂直第１調節ステージ１５と垂直第２調節ステージ１６の関係を逆にしても良い。

更に、前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３は、それぞれ前記水平第１調節ステージ１３と水平第２調節ステージ１４に対して垂直軸周りにヨーイング可能であるとともに、前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４は、それぞれ前記垂直第１調節ステージ１５と垂直第２調節ステージ１６に対して水平軸周りにヨーイング可能である。図中符号Ｐはピッチングの軸、Ｒはローリングの軸、Ｙはヨーイングの軸をそれぞれ示している。

更に、図６に示すように、ベース板１９上にＸＹＺ軸調節可能な水平ベースステージ１７とＸＹＺ軸調節可能な垂直ベースステージ１８を設け、該水平ベースステージ１７に前記水平ステージ１１を保持するとともに、該垂直ベースステージ１８に前記垂直ステージ１２を保持する。ミラーマニピュレータ１０の回転と並進移動を合せた自由度は最大２４となるが、本実施形態では自由度２０で構成している。これによって、各ミラーは、高精度で所望の姿勢にアライメントできる。前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の対と、前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の対の相対位置は、前記水平ベースステージ１７と垂直ベースステージ１８で調節できる。

また、前記アライメント監視手段２０は、図５に示すように、光軸方向Ｌに沿って水平基準リニアガイド２１と垂直基準リニアガイド２２を配置するとともに、各リニアガイドに沿って移動する走査ステージ２３，２４にそれぞれオートコリメータ２５，２６と変位計２７，２８からなる２組のセンサー２９，３０を設け、前記水平基準リニアガイド２１に沿って水平用センサー２９を走査して前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直基準リニアガイド２２に沿って垂直用センサー３０を走査して前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の傾斜角と形状を測定するものである。ここで、本実施形態では変位計２７，２８にレーザー変位計を用いた。このアライメント監視手段２０によって測定した各ミラーの傾斜角と形状に基づいて、前記ミラーマニピュレータ１０を更に調節して理想の姿勢にアライメントするのである。尚、図４には、前記アライメント監視手段２０は記載してなく、ミラーマニピュレータ１０の外側に別途設けた架台に設けられている。

各ミラーの斜入射角（ピッチング角）と相対角度の調整は、特に慎重に調整する必要がある。これには、弾性ヒンジと高分解能リニアアクチュエータで構成された角度調節ステージが用いられる。本実施形態の角度調節ステージは、角度調整が十分細かい約０．２μradの分解能を持っている。ローリング（角度調整）のため、約５μradの分解能を持つ差動マイクロメータヘッドと弾性ヒンジを使用した。ヨーイング（つまり、ミラーの中心を通る垂直軸周りの回転）では、約５００μrad分解能でマイクロメータヘッドとピボットポイントを使った簡単な角度調整を使用した。

そして、前記アライメント監視手段２０では、水平基準リニアガイド２１と垂直基準リニアガイド２２のそれぞれの走査ステージ２３，２４上に配置されたオートコリメータ２５，２６とレーザー変位計２７，２８によって４つのミラーの配置を正確に測定することができる。この情報を基に４つのミラーの相対配置を、ミラーマニピュレータ１０を用いて許容アライメント誤差以上の精度で調整することができる。ここで、前記レーザー変位計２７，２８の分解能は０．５μｍであり、オートコリメータ２５，２６の分解能は１９μradである。アライメント時に走査ステージ２３とオートコリメータ２５及び走査ステージ２４とオートコリメータ２６におけるうねりの影響を排除するために、ミラーを正確な姿勢に調節するための基準として、ガラスブロック（上面と側面の平坦度がＰ−Ｖ値で＜３００ｎｍ；上面と側面の間の垂直度が＋３秒角）を使用して校正されている。

また、他の実施形態として、図示しないが、前記アライメント監視手段２０は、光軸方向Ｌに沿って基準リニアガイドを配置するとともに、該基準リニアガイドに沿って移動する走査ステージに前記ミラーマニピュレータ１０を保持し、それぞれオートコリメータと変位計からなる水平用センサー２９と垂直用センサー３０を固定的に設け、前記基準リニアガイドに沿ってミラーマニピュレータ１０を走査して前記水平用センサー２９で前記水平楕円ミラーＭ１と水平双曲ミラーＭ３の傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直用センサー３０で前記垂直楕円ミラーＭ２と垂直双曲ミラーＭ４の傾斜角と形状を測定するようにしても良い。この場合、前述のような水平基準リニアガイド２１と垂直基準リニアガイド２２を保持する大掛かりな架台は必要なく、また測定系が固定され、基準点の移動がないので、より正確にミラーの傾斜角と形状を測定することができる。

前記ミラーマニピュレータ１０とアライメント監視手段２０を用いることにより、Ｘ線を使用しないオフラインで４つのミラーを正確に調整することができる。そのアライメント手順は、２段階の手順を採用している。この手順には、予めシミュレートで算出したアライメント許容値に応じてミラーのすべての自由度を調整するために使用することができるミラーマニピュレータ１０を必要とし、またミラーの形状や傾斜を監視することができるアライメント監視手段２０を必要とする。このオフラインのアライメント手順を適用した後、アライメント監視手段２０を含むＸ線結像光学システムは、実際のビームラインに設置され、最小限の努力でＸ線を用いて最終のアライメントすることができる。

本発明のＸ線結像光学システムの性能を評価するために、SPring-8のBL29XULに縮小イメージングシステムとしてセッティングし、つまり水平楕円ミラーＭ１の側からＸ線を入射し、集光するように実験配置を構築した。Ｘ線は、SPring-8の標準アンジュレータによって生成され、二結晶〔Si（111）〕モノクロメータ（DCM）で１１．５ｋｅＶの単色化し、４Ｄスリットを通して点光源とした。スリットのサイズは、点光源と見なされるために十分に小さい１０×５μｍ^２（Ｈ×Ｖ）である。スリットの縮小された画像は、４５メートル下流に配置された前記Ｘ線結像光学システムで集光されて観測される。垂直方向と水平方向のＸ線強度のプロファイルは、直径２００μｍの金ワイヤー、ＸＺステージ（シグマテックFS-1050SPXY、位置決め分解能：１ｎｍ）、ＰＩＮフォトダイオードを用いたワイヤースキャニング法で測定した。この実験配置によって、簡単に実用的な点光源を生成し、正確に実験的なＰＳＦ（point spread function ）を評価することができる。実験的に縮小イメージングシステムのＰＳＦを評価することによって、拡大イメージングシステムの性能を決定することができる。

全反射率は、最初にＰＩＮフォトダイオードを用いて評価した。空気による吸収を補正後の反射率は６２％であった。これは理論的に表面粗さから推定された理想的な反射率（１１．５ｋｅＶで６５．７％）とほぼ一致している。その後、視野（field of view ：ＦＯＶ）の中心における結像系のＰＳＦの垂直方向と水平方向の画像の１Ｄプロファイルを別々に測定し、図７に示した。図７において白丸は測定値であり、ピークのフィッティング曲線（太線）とシミュレーション結果（細線）を実験結果と一緒に示している。実験的なＰＳＦの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、ガウス関数でフィッティングすることにより得られた。実験的で得られたＦＷＨＭは４７×４１ｎｍ^２（Ｈ×Ｖ）であり、計算したＦＷＨＭ(４３×４３ｎｍ^２)をとよく一致した。

Ｘ線結像光学システムのＦＯＶは、水平方向及び垂直方向にＸ線結像光学システム全体を傾斜してＰＳＦを一連の測定により評価した。ここでは、複数のピークを持つＰＳＦのＦＷＨＭは、半値最大幅（サテライトピークを含む）として定義されている。図８は、ＰＳＦのＦＷＨＭと入射傾斜角との関係をシミュレーション結果と一緒に示している。尚、ＰＳＦのシミュレーションには、フレネルキルヒホッフ積分に基づいた波動光学シミュレータを用いた。これらの結果は、Ｘ線結像光学システムは、シミュレートしたＦＯＶと同じように、大きな視野を持っていることを示している。ＦＯＶは、水平方向と垂直方向において、得られた角度１２０μrad×８０μradの距離から約１２μｍ×約１４μｍと見積もられる。これらの結果は、４つのミラーが正確なイメージングシステムとして機能することを示している。一方、シミュレートされたものより小さいＦＷＨＭは、垂直ＦＯＶの外側に得られた。ＦＯＶの外側のＰＳＦは、複数のサテライトピークを持つ複雑な構造と小さな光子密度を持つ傾向がある。ワイヤスキャン法によって正確にそのようなイメージを測定することは一般に困難である。更に、ここで定義されたＦＷＨＭは、強くサテライトピークの高さに影響される。従って、外側のＦＷＨＭにおける実験とシミュレートの間の食い違いは、特にサテライトピークを測定する際の測定誤差に起因すると思われる。ＦＯＶの外側（図８の−７０と８０μrad）のＰＳＦを詳細に調べるために、実験得られたＰＳＦをシミュレーション結果と直接比較した（図９）。サテライトピークを含むビームプロファイルの特性は、ＦＷＨＭの間に相違があるにも係わらず、シミュレートされたものと合理的な一致があることが判明した。

最後に、図１０は、縮小イメージングシステム全体のＰＳＦをシミュレーションした結果を示している。点光源は、１の強度と０ラジアンの初期位相を持つ単一のデータポイントを使用してモデル化されている。１１．５ｋｅＶのＸ線エネルギーを仮定した。計算に使用される幾何学的配置は、上記の配置と同じとした。約２００万データポイントは、各ミラーで使用された。図１０（ａ）は、理想曲面のミラー形状を用いてシミュレーションしたＰＳＦであり、（ｂ）は実測したミラー形状を用いてシミュレーションしたＰＳＦである。それぞれの画像の範囲は８００×８００ｎｍ^２であり、メッシュサイズは２ｎｍである。実測したミラー形状を用いて計算されたＰＳＦは、理想的なＰＳＦと同様の形状と幅を持っていることが分かる。シミュレータは、作製したミラーは、形状誤差が原因で劣化させずに画像を形成することができることを明らかにした。

以上のように、Ｘ線ミラーの超精密加工と、波動光学シミュレータを用いた性能予測と、正確なアライメントにより、ほぼ回折限界の分解能を有する４つのミラーのＸ線結像光学システムを開発できた。開発したＸ線結像光学システムは、５０ｎｍ以下の高分解能と約１２×約１４μｍ^２(Ｈ×Ｖ)のＦＯＶを達成できた。理論的にも予想されたものと一致したこれらの結果は、４つのミラーが高精度に作製され、ほぼ完璧にアライメントされたことを示している。本発明の色収差なしで高分解能のＸ線結像光学システムに照明光学系を追加することにより、結像型の硬Ｘ線顕微鏡を構築できる。それにより、蛍光Ｘ線画像等の拡大多色Ｘ線画像を得ることができるようになる。本発明のＸ線結像光学システムは、間違いなくシンクロトロン放射Ｘ線用だけでなく、高輝度で超短パルスのＸ線自由電子レーザーにおいても、分光顕微鏡ための新しいツールとなる。

本発明のＸ線光学システムは、Ｘ線領域のレンズに相当するものであり、拡大結像顕微鏡やＸ線検出器等の幅広い用途に適用することができる。中でも、試料から発せられる蛍光Ｘ線を拡大結像する蛍光Ｘ線顕微鏡への応用が期待される。

Ｍ１ 水平楕円ミラー
Ｍ２ 垂直楕円ミラー
Ｍ３ 水平双曲ミラー
Ｍ４ 垂直双曲ミラー
１ ＫＢミラー光学系
２ ＡＫＢミラー光学系
３ 楕円
４ 双曲線
５ 楕円ミラー
６ 双曲ミラー
１０ ミラーマニピュレータ
１１ 水平ステージ
１２ 垂直ステージ
１３ 水平第１調節ステージ
１４ 水平第２調節ステージ
１５ 垂直第１調節ステージ
１６ 垂直第２調節ステージ
１７ 水平ベースステージ
１８ 垂直ベースステージ
１９ ベース板
２０ アライメント監視手段
２１ 水平基準リニアガイド
２２ 垂直基準リニアガイド
２３ 走査ステージ
２４ 走査ステージ
２５ オートコリメータ
２６ オートコリメータ
２７ 変位計
２８ 変位計
２９ 水平用センサー
３０ 垂直用センサー
Ｐ ピッチング軸
Ｒ ローリング軸
Ｙ ヨーイング軸
Ｅ１，Ｅ２ 楕円の焦点
Ｈ１，Ｈ２ 双曲線の焦点
Ｌ 光軸方向
Ｓ 観察物

Claims (6)

1. エネルギーが２ｋｅＶ以上のＸ線を２００ｎｍ以下の高い分解能で収差なく縮小又は拡大させるためのＸ線光学システムであって、
   水平楕円ミラーと垂直楕円ミラー及び水平双曲ミラーと垂直双曲ミラーの４つの斜入射全反射Ｘ線ミラーを用い、Ｘ線の光軸方向に沿って水平ステージと垂直ステージを配置し、Ｘ線の光軸方向に沿って前記水平楕円ミラー、前記垂直楕円ミラー、前記水平双曲ミラー、前記垂直双曲ミラーを順に配置した状態で、前記水平ステージに前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーを微調節可能に設けるとともに、前記垂直ステージに前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーを微調節可能に設け、光軸方向における前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの前後位置関係及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの前後位置関係を同じに設定したミラーマニピュレータと、
   オフラインで前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの水平姿勢及び前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの垂直姿勢をそれぞれ誤差内で理想姿勢になるように微調節するための基準を与えるべく、光軸方向に沿って水平基準リニアガイドと垂直基準リニアガイドを配置するとともに、各リニアガイドに沿って移動する走査ステージにそれぞれオートコリメータと変位計からなる２組のセンサーを設け、前記水平基準リニアガイドに沿って水平用センサーを走査して前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するとともに、前記垂直基準リニアガイドに沿って垂直用センサーを走査して前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーの傾斜角と形状を測定するアライメント監視手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線光学システム。
2. Ｘ線の光軸方向に沿ってＹ軸、Ｙ軸と直交する水平軸をＸ軸、垂直軸をＺ軸とし、各ミラーにおいて、光軸方向の軸周りの回転をローリング、光軸方向に直交しミラーの短辺方向に向いた軸周りの回転をピッチング、光軸方向に直交しミラーの反射面の法線方向を向いた軸周りの回転をヨーイングとし、前記ミラーマニピュレータは、前記水平ステージが水平軸周りにピッチング可能であり、該水平ステージの上面に、前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーとを、それぞれ水平第１調節ステージと水平第２調節ステージを介して設けるとともに、該水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）に調節可能であり、更に前記垂直ステージが垂直軸周りにピッチング可能であり、該垂直ステージの側面に、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーとを、それぞれ垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージを介して設けるとともに、該垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、加えて４つの前記Ｘ線ミラーのうち、少なくとも３つのＸ線ミラーを水平軸周りにローリング可能としたものである請求項１記載のＸ線光学システム。
3. 前記水平楕円ミラーと水平双曲ミラーは、それぞれ前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージに対して垂直軸周りにヨーイング可能であるとともに、前記垂直楕円ミラーと垂直双曲ミラーは、それぞれ前記垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージに対して水平軸周りにヨーイング可能である請求項２記載のＸ線光学システム。
4. 前記水平第１調節ステージと水平第２調節ステージの何れか一方は水平軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＺ軸方向（垂直方向）とＸ軸方向（水平方向）に調節可能であり、前記垂直第１調節ステージと垂直第２調節ステージの何れか一方は垂直軸周りにピッチング可能で、他方は少なくともＸ軸方向（水平方向）とＺ軸方向（垂直方向）に調節可能である請求項２又は３記載のＸ線光学システム。
5. ベース板上にＸＹＺ軸調節可能な水平ベースステージとＸＹＺ軸調節可能な垂直ベースステージを設け、該水平ベースステージに前記水平ステージを保持するとともに、該垂直ベースステージに前記垂直ステージを保持してなる請求項２〜４何れかに記載のＸ線光学システム。
6. 前記水平楕円ミラー、垂直楕円ミラー、水平双曲ミラー及び垂直双曲ミラーの反射面は、３ｎｍ以下の形状精度、０．３ｎｍＲＭＳ以下の表面粗さである請求項１〜５何れかに記載のＸ線光学システム。