JP7078815B2 - X線撮影方法およびx線撮影装置 - Google Patents
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この想定のもと、図8および表1に示すように、結像光学素子として波長4nmの軟X線の利用を想定したウォルターミラーを設計し、このウォルターミラーにおいて開口を図9のような部分開口に設定した場合の結像分解能を検証した結果、レイリー分解能の基準で100nmとなり、小さな開口にもかかわらず標準的な可視光顕微鏡の結像分解能を上回っていることが確認できた。
(1) 結像光学系として、結像光学素子を設けるとともに、該結像光学素子の下流側に、該結像光学素子の出口のうち一部の領域から出射された光を反射して他の領域から出射された光とは別の位置に結像させる分離光学面を、単または複数設け、これにより試料のX線像を2以上の位置で得ることを特徴とする、X線撮影方法。
以上の説明では、出口の分割領域から出た光を分離光学面42で一度反射させて結像させているが、当該光の光路上に複数の分離光学面42をおいて複数回反射させたうえで結像させるように構成してもよい。
上述の実施形態のX線撮影装置の設計が実際に可能であることを確かめるために、光線追跡シミュレーションを行った。図10(a),(b)、図11(a),(b)は,それぞれ図1、図2、図4(c)、図5の例において、試料3上のある点からの光の伝搬の様子を光線追跡結果に基づいて示した図である。格子模様の箇所がウォルター型斜入射ミラー61を示し、その下流側の濃い黒の線分が平面ミラー部7を示し、灰色が光線を示している。
(軟X線を対象とした具体的な設計案)
次に、図12~図16は、軟X線を対象とした本発明の具体的な実装案を示すために、実際の利用を想定したX線撮影装置を設計し、さらに光線追跡による結像シミュレーションを行った結果を示す。設計は、波長4nm、すなわちフォトンエネルギ310eVの軟X線の利用を想定した。ウォルターミラーの設計は図8、図9および表1で示したものと同一である。
次に、図17~図19は、硬X線を対象とした本発明の具体的な実装案を示すために、実際の利用を想定したX線撮影装置を設計し、さらに光線追跡による結像シミュレーションを行った結果を示す。設計は、波長0.12nm、すなわちフォトンエネルギ10keVの硬X線の利用を想定した。ウォルターミラーの設計を図17および表2に示す。
2 照明光学系
3 試料
4 結像光学系
7 平面ミラー部
20 X線源
21 集光光学系
22 集光素子
23 異波長生成部
24 時間遅延光学系
41 結像光学素子
41c 出口
42 分離光学面
50、51、52 検出器
60 回転楕円体ミラー
61、61A、61B ウォルター型斜入射ミラー
62 回転楕円体ミラー
63 バンドパスフィルタ
64 回折格子
65 ミラーアレイ
70 平面ミラー
71 角錐台ミラー
101 X線撮影装置
102 照明光学系
104 結像光学系
121 集光光学系
610 回転双曲面
611 回転楕円面
Claims (16)
- 結像光学系として、
結像光学素子を設けるとともに、
該結像光学素子の下流側に、該結像光学素子の出口のうち一部の領域から出射された光を反射して他の領域から出射された光とは別の位置に結像させる分離光学面を、単または複数設け、
これにより試料のX線像を2以上の位置で得ることを特徴とする、
X線撮影方法。 - 前記結像光学素子がウォルター型斜入射ミラーである、請求項1記載のX線撮影方法。
- 前記分離光学面が平面ミラー部である、請求項1又は2記載のX線撮影方法。
- 前記一部の領域が、前記結像光学素子の出口を、素子中心軸を中心とした周方向に沿って複数の領域に分割した分割領域のうちの一つである、
請求項1~3の何れか1項に記載のX線撮影方法。 - 前記分割領域を3つ以上設け、
そのうち2つ以上の分割領域をそれぞれ前記一部の領域として、各領域から出射された光を反射して他の領域から出射された光とは別の位置に結像させる、ミラー面が互いに異なる方向を向いた前記を2つ以上設けた、
請求項4記載のX線撮影方法。 - 照明光学系に、前記一部の領域から出射される光の波長が、他の少なくとも1つの領域からの光の波長とは異なる波長となるように異波長のX線を生成する異波長生成部を設け、
これにより前記2以上の位置で同じ試料の異なる波長によるX線像を同時に得る、
請求項1~5の何れか1項に記載のX線撮影方法。 - 照明光学系に、前記一部の領域から出射される光が、他の少なくとも1つの領域からの光よりも遅延するように時間遅延部を設け、
これにより前記2以上の位置で試料の時間のずれたX線像を得る、
請求項1~5の何れか1項に記載のX線撮影方法。 - 結像光学系として、
結像光学素子を設けるとともに、
該結像光学素子の下流側に、該結像光学素子の出口のうち一部の領域から出射された光を反射して他の領域から出射された光とは別の位置に結像させる分離光学面を、単または複数設け、
これにより試料のX線像を2以上の位置で得ることを特徴とする、
X線撮影装置。 - 前記結像光学素子がウォルター型斜入射ミラーである、請求項8記載のX線撮影装置。
- 前記分離光学面が平面ミラー部である、請求項8又は9記載のX線撮影装置。
- 前記一部の領域が、前記結像光学素子の出口を、素子中心軸を中心とした周方向に沿って複数の領域に分割した分割領域のうちの一つである、
請求項8~10の何れか1項に記載のX線撮影装置。 - 前記分割領域を3つ以上設け、
そのうち2つ以上の分割領域をそれぞれ前記一部の領域として、各領域から出射された光を反射して他の領域から出射された光とは別の位置に結像させる、ミラー面が互いに異なる方向を向いた前記分離光学面を2つ以上設けた、
請求項11記載のX線撮影装置。 - 前記2つ以上の分離光学面を外周面若しくは内周面に有する、角錐ミラーまたは角錐台ミラーを中心軸が素子中心軸に一致するように同軸に設けてなる、請求項12記載のX線撮影装置。
- 照明光学系に、前記一部の領域から出射される光の波長が、他の少なくとも1つの領域からの光の波長とは異なる波長となるように異波長のX線を生成する異波長生成部を設け、
これにより前記2以上の位置で同じ試料の異なる波長によるX線像を同時に得る、
請求項8~13の何れか1項に記載のX線撮影装置。 - 前記異波長生成部が、バンドパスフィルタ、または分光器よりなる請求項14記載のX線撮影装置。
- 照明光学系に、前記一部の領域から出射される光が、他の少なくとも1つの領域からの光よりも遅延するように時間遅延光学系を設け、
これにより前記2以上の位置で試料の時間のずれたX線像を得る、
請求項8~13の何れか1項に記載のX線撮影装置。
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