JPH02253598A - X線発生装置 - Google Patents

X線発生装置

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JPH02253598A
JPH02253598A JP1074604A JP7460489A JPH02253598A JP H02253598 A JPH02253598 A JP H02253598A JP 1074604 A JP1074604 A JP 1074604A JP 7460489 A JP7460489 A JP 7460489A JP H02253598 A JPH02253598 A JP H02253598A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、集積回路露光用光源あるいはX線顕微鏡用光
源としてのX線発生装置に関するものである。
従来の技術 高出力の軟X線を得ようとするX線発生装置には、ガス
パフ式・2ピンチ方式(例えば、特願昭61−1210
5号)、プラズマフォーカス方式(例えば、特公昭61
−114448号公報)、レーザープラズマ方式(例え
ば、特公昭61−153935号公報)などのプラズマ
X線源やシンクロトロン放射光(S。
R)などがある。
これらの技術は一様にそのX線発生部が真空または低気
圧の容器中に存在する特徴を有し、発生したX線は薄板
で構成されたX線取出窓を透してX線発生装置外部の使
用雰囲気中に取り出される。
このX線取出窓を構成する薄板にはX線透過率の優れた
物質やX線と薄板の相互作用を少なくするために極めて
薄いフィルムが使用され、またX線取出窓には容器内外
の差圧に耐えうる機械的強度が必要とされる。
さらにX線発生部がプラズマX線源であるようなX線発
生装置では、プラズマが高温・高密度状態を経た後、崩
壊する際に発生するイオン、中性粒子、電子などの高速
ガス流による衝撃圧をX線取出窓が受けることになり、
この衝撃圧によって破壊しないような機械的強度もX線
取出窓には要求される。
このようにX線取出窓には、高出力のX線をX線発生装
置外部に取り出すための高いX線透過性と十分な機械的
な耐圧強度が必要であり、これらの性能を得るための工
夫がされている。これらの技術は例えば特公昭61−1
63547号公報、特公昭62−285352号公報な
どがある。
発明が解決しようとする問題点 X線取出窓にはまず基本的にX線発生装置外で大きいX
線照度を得るための高いX線透過性と真空容器内外の静
的な差圧に耐えるための十分な機械的強度が必要であり
、さらにX線発生部がプラズマX線源である場合には、
これらに加えてプラズマからの高速ガス流による衝撃圧
に耐える構造になっていなければならない。
ここで、X線取出窓を構成する薄板の厚さとX線透過率
について、X線透過率の高いベリリウムを例に考えると
、10μmのベリリウム膜のX線透過率は波長12Aの
X線の場合的38%となり、また−船釣に厚みの増加と
ともにX線透過率は指数関数的に悪くなる。そこで、取
り出すX線の効率を上げるためには、薄板の厚さは可能
な限り薄くすることが必要であるが、これと相反して薄
板の厚みを薄くすると、その機械的な強度が低くなって
しまう。また十分薄板を薄くしようとする場合には、補
強のためにメツシュやリムを用いてその機械的強度を高
める工夫もなされていた。しかしこの場合には補強用の
メツシュやリムにX線が吸収されてしまう難点があり、
X線透過率と機械的強度の双方を同時に高めるには改良
が必要であった。
さらに薄板はX線の吸収やX線発生部がプラズマX線源
である場合、高速ガス流によって熱を帯びてしまうこと
から薄板の冷却法も開発する必要があった。
問題点を解決するための手段 本発明のX線発生装置は上記の問題点を解決したもので
ある。
すなわち、 (1)X線発生部と、薄板を透してX線を放出するX線
取出窓を備えたX線発生装置において、上記X線取出窓
が少なくとも一枚以上の曲率を持った薄板で構成され、
かつこの少なくとも一枚の薄板の凸面をX線源側に向け
たことを特徴とするX線発生装置。
(2)X線発生部と、薄板を透してX線を放出するX線
取出窓を備えたX線発生装置において、上記X線取出窓
が少なくとも一枚以上の円筒殻、楕円筒殻、サイクロイ
ド筒殻、放物線筒殻、カテナリ筒殻などのいずれかの曲
面の一部を持つた薄板で構成されていることを特徴とす
るX線発生装置。
(3)X線発生部と、薄板を透してX線を放出するX線
取出窓を備えたX線発生装置において、上記薄板を複数
枚配置し、かつこの薄板間を気密に保持する圧力III
室を設け、X線の放出時に発生する圧力を複数枚の薄板
に分配させることを特徴とするX線発生装置である。
なお、上記圧力緩衝室は複数枚の薄板の間に真空容器と
X線取出窓によって隔てられた外部使用雰囲気との差圧
の中間の圧力に予め設定されており、かつX線透過率の
高い気体が封入される。また薄板の形状は薄板が受ける
主たる圧力に対して凹面となるよう対向させる。さらに
圧力緩衝室内の気体を所定の圧力に維持しながら置換す
ることにより、X線の吸収による発熱や高速ガス流によ
る加熱を受ける薄板を冷却することも可能である。
そしてこの圧力11’ll室の状態(ガス圧、ガス流量
、温度、光量など)を監視することにより、薄膜の破損
など検知することもできる。
作用 本発明におけるX線取出窓は、X線照射面での照度を損
なう補助的支持物を用いることなく、十分に耐圧的に堅
牢な構造を極めて薄い薄膜で構成することができるので
、高い効率でX線取り出しができ、また薄膜を冷却でき
るためにX線発生装置の長時間運転が可能である。
実施例 以下、本発明のX線発生装置の実施例を第1因〜第6図
について説明する。
第1図はX線発生装置の一実施例の説明図で、1は真空
容器、2は真空容器1に装着されたX線取出窓、3は真
空容器1内に設置されたX線発生部、4はプラズマ(X
線源)、5はX線、6は陽イオン、中性粒子、電子など
の高速ガス流、7は真空容器1内部の雰囲気、8は照射
面雰囲気、9は照射面、10はX線取出窓2の薄板(例
えばベリリウム薄板)、11は圧力緩衝室、12は圧力
緩衝室11内部の雰囲気(例えばヘリウムなどのX線透
過率の高いガス)、13は圧力調整器、14はガスボン
ベ、15はガス流入管、16はガス流出管、17は光フ
ァイバー、1Bは光検知器である・ 真空容器1内に設置されたX線発生部3で生成されたプ
ラズマ4からX線5が放射されるとともにプラズマ崩壊
時に高速ガス流6が放出される。
そしてこの高速ガス流6はX線取出窓2にも飛来する。
X線5はX線取出窓2を透して照射面雰囲気日中に取り
出して照射面9に照射される。圧力緩衝室11には真空
容器1の内部の雰囲気7と照射面雰囲気8の差圧の中間
の圧力にヘリウムなどのX線透過率の高いガスを漬たし
た雰囲気12をつくる。
この圧力緩衝室11はX線取出窓2の例えばベリリウム
などの薄板10を圧力m画室11の内部方向に凹面にな
るように配置して真空容器1の内外に対して気密に保持
されていて、上記ヘリウムガス12を圧力調整器13に
よって、ガス圧が一定に維持されながらガス流入管15
とガス流出管16を通じて置換される。
本実施例では圧力緩衝室11内に光ファイバー17を配
し、ベリリウムなどの薄板10が破損した場合に真空容
器1内のX線発生部3から漏れ出す可視光や紫外光の存
在を外部の光検知器18で確認することによって、外部
から検知することができる。
上記第1図に示す実施例において、光検知器で検知する
方式のほかに、圧力緩衝室11内に流入出するガスの流
量を測定する方式、圧力緩衝室11内の圧力や真空容器
1内の圧力を測定する方式、圧力緩衝室11内の温度を
測定する方式などがある。
第2図〜第5図は本発明のX線発生装置にかかるX線取
出窓の他の実施例の説明図で、第2図は圧力緩衝室を2
段に並置した場合で、IIAは低圧圧力緩衝室、118
は高圧圧力緩衝室、12Aは低圧雰囲気、12Bは高圧
雰囲気、13Aは低圧圧力調整器、138は高圧圧力調
整器、+5Aは低圧ガス流入管、15Bは高圧ガス流入
管、16Aは低圧ガス流出管、168は高圧ガス流出管
である。
第3図は第1図において、X線発生部からの衝撃圧がな
いシンクロトロン放射光に適用する場合で、X線源側に
薄板10の凸面を対向させたものである。
第4図は第1図において、圧力ll!衝室画室成しない
場合で、真空容器の雰囲気が一枚の薄板10で外部雰囲
気と隔てられ、衝撃圧はX線源に近い薄板10で緩衝す
るようにしたものである。
第5図は薄板10が1枚のみの場合を示す。
薄板10に曲率を持たせることによる効果は次のように
説明できる(第6図参照。) 予め曲率を持たせた薄板(曲げモーメントとセン断圧縮
応力を無視する)に対して均等な内圧が加わる時、この
曲面の微小部分について釣合の関係より、 σtdθ=
Pds。
Rds (P:圧力 R:曲率半径 L σ:引張り応力)が成立ち、 程引張り応力が小さい。
また応力歪みについては、 :薄板の厚み 曲率半径が小さい と = (ε:歪み E:弾性係数)の関係があり、これら上記
2式をまとめると、 となり、曲率半径が小さい程歪みが小さくなる。
上述のことから、圧力容器の壁面は内圧によって変形し
て引張り応力を生じるので、引張り応力を1板の強度よ
りも小さくシ、歪み量が薄板を束縛した形状と束縛の構
造に対して許容できる範囲となるように曲率半径を定め
れば、曲率を持たせた薄板によっての耐圧構造が決まる
。この時、上記(1)式、(3)式から明らかなように
薄板が平面に近い程、引張り応力が増大し、歪みが大き
くなる。
そして歪みの増大に従って圧力容器の一部として取付け
られた1板は、支持されていることによる束縛の外力が
加わって耐圧力性は著しく低下することになる。つまり
、予め曲率を有する薄板で必要な耐圧力性能を得るため
には、(1)式より求まる曲率半径と引張り応力の関係
を考慮することと、(3)式より求まる歪み量が薄板を
支持している形状に対して無理な応力をかけないと言う
条件が不可欠と言える。
またこの曲面が本発明の特許請求の範囲にあるような円
筒殻またはそれに類似する形状である場合には、球から
に類似する形状に対して有利な点がある。
(1)薄板を球殻状に形成する必要がなく、入手しやす
い平面の薄板より容易に形状を決められる。
(2)整形することなく平面の薄板より球殻を形成する
と曲面が波打つたり、あるいは座屈が生じたりするため
、強度が低くなりやすいが、円筒殻形状の場合にはこれ
はない。
発明の効果 本発明のX線発生装置は上述した構造のX線取出窓を備
えているので、従来にない堅牢な真空シールが極めて薄
い薄板によって可能となり、また同程度の耐圧強度を有
するX線取出窓を用いたX線発生装置に比べてX線取り
出しの効率が高くなり、同一輝度のX線源に適用すれば
照射面での照度をより大きくとることができる。
またX線透過領域に補助的な支持物を一切用いないX線
取出窓を用いるので、照射面でのX線強度が均一になり
、さらにこのX線取出窓には薄板の冷却機構と破損検知
器を備えているため、X線発生装置の長時間運転とその
安全性に寄与するなどの効果があり、工業的ならびに実
用的価値大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のX線発生装置の一実施例の説明図、第
2図〜第5図は本発明のX線発生装置にかかるX線取出
窓部の他の実施例の説明図、第6図は曲率を持たせた薄
板で、(イ)は説明用斜視図、(ロ)は説明用平面図で
ある。 1:真空容器 2:X線取出窓 3:X線発生部 4:
プラズマ(X線源) 5:X線 6:高速ガス流 7:
真空容器内の雰囲気 8:照射面雰囲気 9:照射面 
10:薄板 11:圧力緩衝室 11A:低圧圧力緩衝
室 11B=高圧圧力緩衝室 12:圧力緩衝室内の雰
囲気 12A:低圧雰囲気 12B:高圧雰囲気 13
:圧力調整器 13A:低圧圧力調整器 13B=高圧
圧力調整器 14:ガスボンベ 15:ガス流入管 1
5A:低圧ガス流入管 15B=高圧ガス流入管 16
:ガス流出管 16A:低圧ガス流出管 16B=高圧
ガス流出管 17:光ファイバー 18=光検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)X線発生部と、薄板を透してX線を放出するX線
    取出窓を備えたX線発生装置において、上記X線取出窓
    が少なくとも一枚以上の曲率を持った薄板で構成され、
    かつこの少なくとも一枚の薄板の凸面をX線源側に向け
    たことを特徴とするX線発生装置。
  2. (2)X線発生装置と、薄板を透してX線を放出するX
    線取出窓を備えたX線発生装置において、上記X線取出
    窓が少なくとも一枚以上の円筒殻、楕円筒殻、サイクロ
    イド筒殻、放物線筒殻、カテナリ筒殻などのいずれかの
    曲面の一部を持った薄板で構成されていることを特徴と
    するX線発生装置。
  3. (3)X線発生部と、薄板を透してX線を放出するX線
    取出窓を備えたX線発生装置において、上記薄板を複数
    枚配置し、かつこの薄板間を気密に保持する圧力緩衝室
    を設け、X線の放出時に発生する圧力を複数枚の薄板に
    分配させることを特徴とするX線発生装置。
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