JP6284073B2 - 回転体ミラーを用いたx線集光システムの光学設計方法及びx線集光システム - Google Patents
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Description
集光ミラーに回転体ミラーを用いることで、色収差なし、大開口、長焦点距離、小型、ナノ集光という利点が得られる。
2.リング集光ミラー
X線ビームをリング状に集光し、その後放射状に広げていくため、回転体ミラーの中央部分を通る無駄なビームが存在せず、理論的に100%のビーム利用効率を達成できる。
3.二段集光
前半でリング状に集光し(集光リングを形成)、後半で焦点に集光するため高い縮小倍率を得ることができる。そのため、光源サイズの幾何学的集光サイズを回折限界以下に抑えることが可能となり、回折限界集光が達成できる。
以上3つのメリットにより、X線集光システムとして、「高輝度」で「色収差なく」「回折限界集光」を達成することができる。
回転体ミラー3のプロファイルは、一言で言えば「楕円を焦点に関して傾斜させたもの」である。このプロファイルを光軸OAに関して一回転させたものを回転体ミラー3の形状とする。先ず、図4に示す焦点間距離L、最大入射角θ1(楕円の接線と入射X線のなす角度)、ワーキングディスタンスfにより、楕円関数のパラメータa,bが以下の式で計算できる。
回転体ミラー3が設計できたため、焦点Fから逆方向に光線追跡を実行する。この際、「光源O‐光線上の点‐回転体ミラーでの反射点‐焦点F」を結ぶ光路長が一定となる光線上の点を、リング集光ミラー4の座標とする。この操作を、集光リングRの全周にわたって行い、光路長一定の元で得られた座標P(光線の屈曲点)の集合をリング集光ミラー4の反射面の形状とする(図6参照)。
2 前置ミラー
3 回転体ミラー
4 リング集光ミラー
5 光線(X線)
O 光源(X線源)
F 焦点(集光点)
R 集光リング
OA 光軸
LA 長軸
f ワーキングディスタンス
L 焦点間距離
Claims (5)
- X線集光システムの集光点となる焦点を下流側に有し、上流側の焦点を光軸からずれた位置に設定した楕円又は楕円と双曲線を組み合わせた一部からなる一次元プロファイルを、光軸周りに1回転して形成される反射面を備えた回転体ミラーの形状を決定するステップと、
前記上流側の焦点の軌跡が作る集光リングを通り、前記集光点からX線源へ逆光線追跡を行って光路長一定の拘束条件のもとで、X線源から照射されたX線ビームを反射して広げ前記集光リングに集光する機能を備えたリング集光ミラーの反射面の形状を、逆光線追跡の光線の屈曲点の座標の集合として決定するステップと、
よりなることを特徴とする回転体ミラーを用いたX線集光システムの光学設計方法。 - 楕円の一方の焦点をX線集光システムの集光点とし、該集光点を通る光軸に対して楕円の長軸を前記集光点を中心として同一平面上で所定角度回転させ、その一部からなる一次元プロファイルを、光軸周りに1回転して形成される反射面を備えた回転体ミラーの形状を決定するステップを有し、楕円の他方の焦点の軌跡が前記集光リングとなる請求項1記載の回転体ミラーを用いたX線集光システムの光学設計方法。
- 楕円の一方の焦点と双曲線の一方の焦点を一致させ、双曲線の他方の焦点を前記集光点とし、前記楕円と双曲線が交差する部分を含む該楕円と双曲線の曲線形状を、前記集光点を通る光軸に対して前記集光点を中心として同一平面上で所定角度回転させて前記一次元プロファイルとし、該一次元プロファイルを、光軸周りに1回転して形成される反射面を備えた回転体ミラーの形状を決定するステップを有し、楕円の他方の焦点の軌跡が前記集光リングとなる請求項1記載の回転体ミラーを用いたX線集光システムの光学設計方法。
- 斜入射光学系を構成する回転体ミラーとリング集光ミラーとからなり、X線源から照射されたX線ビームを前記リング集光ミラーで広げてリング状に集光した後、反射面の光軸方向の半径プロファイルが、前記リング集光ミラーで集光した集光リング上の点とシステムの集光点を二つの焦点とする楕円形状あるいは楕円と双曲線を組み合わせた形状を持つ回転体ミラーの楕円形状部分の全面で反射して、X線ビームの全フラックスを集光点に集光することを特徴とする回転体ミラーを用いたX線集光システム。
- 前記リング集光ミラーは、X線源から照射されたX線ビームの光軸に対応する中心部分に特異点を有する非球面ミラーである請求項4記載の回転体ミラーを用いたX線集光システム。
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