JPH03259800A - ゾーンプレート、放射光窓及び放射光窓の製造方法 - Google Patents

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】 「発明の目的」 （産業上の利用分野） 本発明は、ゾーンプレート、放射光窓及び放射光窓の製
造方法に関する。

（従来の技術） Ｘ線は、透過力が大きく短波長であることから、電子顕
微鏡に比べて比較的厚い試料の観察がｉ’ｉＪ能である
。近時、波長が数オングストロームから数Ｉθオングス
トロームの軟Ｘ線を用いる軟Ｘ線顕微鏡が実用化されつ
つある。この軟Ｘ線顕微鏡として、Ｘ線レンズの機能を
持つ光学素子を用いるものがある。これによれば、生体
などの実時間観察か可能となる。この方式の軟Ｘ線顕微
鏡においては、回折や反射を利用した結像素子が対物レ
ンズとして使われている。このうち、回折を利用した結
像素子としてゾーンプレートがある。このゾーンプレー
トは、Ｘ線に対して透明・不透明の同心固状の帯を繰り
返した板である。不透明部分はＸ線を吸収（、やすい金
（Ａ　ｌｌ　）かよく使われる。

透明部分は素通しの状態が望ましいか、この場合は各ゾ
ーンを支持する橋が必要となる。また、５ｉｑＮ、（窒
化珪素）膜」二に金のリングを同心状に蒸着することも
ある。

一方、上記軟Ｘ線顕微鏡は、Ｘ線源としてシンク０１−
０：／放射光（Ｓ　ＯＲ；　５ｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ　
０ｒｂｆａｌ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　）を用いているが
、この放射光を真空状態の顕微鏡内に導入するためにベ
リリウム（ｔ３　ｅ　）製の放射光窓が用いられている
。そして、通常、この放射光窓と試料との間には放射光
を平行にするだめの光学素子が上記対物用のゾーンプレ
ートとは別に設けられている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、に記従来の軟Ｘ線顕微鏡に用いられるゾーン
プレートは、透明部分か素通しの場合、各ゾーンを支持
する橋か必要となるので、この橋がＸ線を遮るばかりか
、部品精度か悪くなる欠点をもっている。また、このよ
うな従来の軟Ｘ線顕微鏡に用いられるゾーンプレートは
、内部をＳＯＲにとって必要な真空に保持することかて
きないダ１ｆ点をもっている。

一方、上記従来の軟Ｘ線顕微鏡に用いられる放射光窓は
、放射光を平行にするだめの光学素ｐを内部に必要とす
るので、その分だけ装置が大型化してしまう。

本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、上記問
題を解決することのできるゾーンプレー、放射光窓及び
放射光窓の製造方法を提供することを［１的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明のゾーンプレ−トは、Ｘ線透過部をＢ〔・製とし
たもので、軟Ｘ線の吸収が少なく、結像素子としての来
光効率がよくなる。したがって、例えば軟Ｘ線顕微鏡な
どのＸ線光学装置にこのゾーンプレートを適用すること
により、Ｘ線光学装置と１７での性能が同士する。

また、本発明の放射光窓は、窓部を例えばＢｅやＳ　ｉ
　、Ｎａ　　（窒化珪素）などからなるゾーンプレート
により形成ｌ−たので、従来、別設されていたゾーンプ
レートを省略することができ、この省略できた分だＩＪ
、ゾーンプレートを構成要素とするＸ線光学装置の省ス
ペースに寄与することができ、Ｘ線光学装置の小形化が
可能となる。

さらにまた、本発明の放ｑ・ｊ光窓の製造方法によれば
、例えばゾーンプレートなどの薄板を、低温にて、リン
グ状の加エビ−１＼を照射することにより同時的に取イ
ー１具に接合し、かつ、接合後、元の温度に戻すように
しているので、例えばゾーンプレートなどの薄板の取付
具への接合を、皺や傷を生じることなく、高精度に行う
ことができる。

また、接着剤を用いないので、接着剤が高真空中にて気
化し、真空度を下げたり、寿命を短くしたりすることが
なくなる。また、例えばＯリングシールなどを用いて機
械的に組立てる場合に比べ、ゾーンプレートの破壊・損
傷の虞がなく、格段にイ′１業能率が高くなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図及び第２図のゾーンプレート（１）を示している
。このゾーンプレート（１）は、フレネル型のもので、
ぞの構成は、Ｂｅ製の薄膜によりなる円形のＸ線透過部
（２）と、このＸ線透過部（２）−１〕に多重リング状
に蒸着されたＸ線を透過しにくいＡ　ｕ製のＸ線遮断部
（３）とからなっている。しかして、Ｘ線透過部（２）
は、厚さ５〜２０μｍ程度てあって、例えは圧延法によ
り製作されている。

−力、Ｘ線遮断部（３）は、厚さ１１００ｎの同心Ｉｊ
状の帯（４）・・・によりなっている。そして、このＸ
線遮断部（３）は、ゾーンプレート（１）をレンズと］
７て機能さぜるために、次式■を満足するように設けら
れている。

ｒ、＝（ｎｆλ）　ｌ　／２・・・・・・・・・・・・
■たたし、　ｎ＝１．２．・・・、Ｎ・・・・・・・・
・・・・・・■ここで、ｒ、は、帯（４）・・とＸ線透
過部（２）との１１番目の境界の半径である。このｒ、
１が、式■をハチたずとき、ゾーンプレー１−（１）　
は、レンズとして機能する。また、λは、Ｘ線の波長、
さらに、ｆは、焦点距離で、次式■て表される。

ｆ＝ｒ＋２／λ　　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・■そして、Ｎは３．　ＯＯ以」−に設けられている
。このようなゾーンプレート（１）の解像力は、最外殻
のゾーン幅ｄｒ、に比例する。したがって、Ｘ線遮断部
（３）は、紫外レーザを用いた干渉法あるいは電工ビー
ム描画法により、最小線幅が数μｍとなるように形成さ
れていてる。

このような構成のゾーンプレー１−　（＋、）　は、Ｘ
線透過部（２）がＢｅ製であるので、波長が数オンゲス
Ｉ・ロームから数１０オンゲストロー１１の軟Ｘ線の吸
収が少なく、結像素子としての来光効率がよい。ちなみ
に、第３図は、膜厚と透過率との関係を示すものである
が、この図が示すように、Ｘ線透過部（２）の厚さ５〜
２　Ｑ　ｌｔ　ｍの範囲内にて、Ｂｅ膜は、Ｓｉ３Ｎ、
、膜に比べて、透過性に優れている。したがって、軟Ｘ
線顕微鏡にこの実施例のゾーンプレー１−（１）を適用
することにより、顕微鏡としての性能が向−Ｌする。

つぎに、本発明の一実施例の放射光窓についで述べる。

第４図は、この実施例の放射光窓（５）を示している。

この放射光窓（５）は、例えば軟Ｘ線顕微鏡（６）（第
５図参照）における単色Ｘ線に変換された放射光（７）
を取り入れるためのもので、円筒状の取付具（８）と、
この取付具（８）の一端部に後述Ａる方法により固着さ
れたゾーンプレート（１）とからなっている。しかして
、取会１具（８）は、例えばステンレス鋼なとの金属製
であり、一端部にゾーンプレート（１）が固着されるフ
ランジ部（９）が突設されている。なお、ゾーンプレー
ト（１）については前述したので、説明を省略する。

さて、上記構成の放射光窓（５）を軟Ｘ線顕微鏡（６）
に取イ」け、回＋ＩＴ格子（ＩＧ）にて単色Ｘ線に変換
された放射光（１）をこの放射光窓（５）に入射さ（ｌ
ると、放射光（７）は、この放射光窓（５）により回１
ｆｉされ、試料（１１）か保持されている位置に集光さ
れる。そうして、この試ネ・１（１１）を透過した放射
光（７）は、対物ゾーンプレート（１２）により例えば
カメラなどの像面（Ｉ３）に結像する。このような軟Ｘ
線顕微鏡（６）は、放射光窓（５）が従来特設されてい
たコンデンサ・ゾーンプレートの機能を果たず。つまり
、この実施例の放射光窓（５）を用いることにより、コ
ンデンサ・ゾーンプレートを省略することができ、この
省略できた分だけ、省スペースに寄与することができ、
軟Ｘ線顕微鏡（６）の小形化が可能となる。

つぎに、本発明の一実施例の放射光窓（５）の製造方法
について述べる。

この実施例の放射光窓（５）の製造方法は、取（＝ｊ具
（８）を軟Ｘ線顕微鏡（６）使用時の温度よりも低い例
えば５〜１０℃の温度に保持する第１］二程と、この第
１−上程後にゾーンプレート（１）を取イで］具（８）
のフランジ部（９）に位置決め・載置する第２工程と、
この第２工程後にリング状のレーザビーム（Ｉ４）をゾ
ーンプレー１−（１）の周辺部に照射してこのゾーンプ
レート（１）を取付具（８）のフランジ部（９）に接合
する第３上程と、この第３工程後にゾーンプレー　ト（
１）が接合された取（−＝ｌ具（８）を軟Ｘ線顕微鏡（
６）使用時の温度（例えば２０〜２４℃）に戻し取イ１
１具（８）を熱膨張させることによりゾーンプレー１．
（ｌ］　に張力を与える第４工程が０ らなっている。しかして、上記レーザビーム（１４）は
、第６図に示すレーザ溶接装置（１５）により照射され
る。このレーザ溶接装置（１５）は、レーザビーム（１
４）を発振するレーザ発振装置（１６）と、このレーザ
発振装置（１６）から発振されたレーザビーム（１４）
をリング状に変換する中空円錐形透明板（１７）と、こ
の中空円錐形透明板（１７）によりリング状に変換され
たレーザビーム（１４）をゾーンプレート（１）の周辺
部に集光する集光レンズ（１８）とからなっている。

しかして、この実施例の放射光窓（５）の製造方法によ
れば、ゾーンプレート（１）を、低温にて、リング状の
レーザビーム（１４）を照射することにより同時的に取
付具（８）に接合し、かつ、接合後、元の温度に戻すよ
うにしているので、ゾーンプレー　ト（＋）の取付具（
８）への接合を、皺や傷を生じることなく、高精度に行
うことができる。また、この実施例の放射光窓（５）の
製造方法は、接着剤を用いないので、接着剤が高真空中
にて気化し、真空度を下げたり、寿命が短くなったりす
ることがなくなる。また、例えばＯリングシールなどを
用いて機械的に組立てる場合に比べ、ゾーンプレート（
１）の破壊・損傷の虞がなく、格段に作業能率が高くな
る。

なお、上記実施例のゾーンプレー１−（１）において、
帯（４）・・・の形状は円形に限ることなく、例えば楕
円形、平行などでもよい。

また、上記実施例の放射光窓（５）については、ゾーン
プレート（１）のＸ線透過部（２）の材質は、Ｂｅに限
ることなく、例えば５ｉｑＮ４　（窒化珪素）でもよい
。そして、適用対象として、軟Ｘ線顕微鏡（６）に限る
ことなく、例えばＳＯＲ装置の放射光（７）出光部など
にも適用できる。

さらにまた、上記実施例の放射光窓（５）の製造方法に
おいて、接合エネルギー源として、レーザビームの代わ
りに、例えばイオンビームなどを用いても良い。また、
上記実施例の放射光窓（５）の製造方法において、放射
光窓（５）は、特にゾーンプレートに限ることはなく、
普通の放射光窓てあっても良い。

１ ２ ［発明の効采］ 本発明のゾーンプレートは、Ｘ線透過部をＢｅ製とした
ので、軟Ｘ線の吸収が少なく、結像素子としての集光効
率かよくなる。したがって、例えば軟Ｘ線顕微鏡などの
Ｘ線光学装置にこのゾーンプレートを適用することによ
り、Ｘ線光学装置としての性能が向−１ニする。

また、本発明の放射光窓は、ゾーンプレートの機能を果
たすので、従来、別設されていたゾーンプレートを省略
することができ、この省略できた分たり、ゾーンプレー
トを構成要素とするＸ線光学装置の省スペースに寄与す
ることができ、Ｘ線光学装置の小形化が可能となる。

さらにまた、本発明の放射光窓の製造方法によれば、例
えばゾーンプレートなどの薄板を、低温にて、リング状
の加工ビームを照射することにより同時的に取付具に接
合し、かつ、接合後、元の温度に戻すようにしているの
で、上記薄板の取付具への接合を、皺や傷を生じること
なく、高精度に行うことができる。また、接着剤を用い
ないので、接着剤が高真空中にて気化し、真空度を下げ
たり、寿命を短くしたりすることがなくなる。

また、例えばＯリングシールなどを用いて機械的に組立
てる場合に比べ、上記薄板の破壊・損傷の虞がなく、格
段に作業能率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のゾーンプレートの平面図、
第２図は第１図の厚さ方向の断面図、第３図はＸ線透過
率と膜厚との関係を示すグラフ、第４図は本発明の一実
施例の放射光窓の構成図、第５図は第４図の放射光窓か
適用された軟Ｘ線顕微鏡の構成図、第６図は本発明の一
実施例の放射光窓の製造方法に用いられるレーザ溶接装
置の構成図である。 （１）：ゾーンプレート、（２）＋Ｘ線透過部。 （３）：Ｘ線遮断部、　　（４）　　：帯、　　（５）
　　：放射光窓。 （６）：軟Ｘ線顕微鏡、　　（７）　　：放口・Ｊ光、
　　（８）　　：取付具。 ３ ４ 第 １ 図 ″″２ＸＡｊＬ透＝Ｌ都 第 λ 図 第 図 坑 図 ７１２ １．８ 一〜−１／↓ （−シ１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線透過性のベリリウム薄板よりなるＸ線透過部
   と、このＸ線透過部上に縞状に被着された金製のＸ線遮
   断部とを具備することを特徴とするゾーンプレート。
2. （２）筒状の取付具と、この取付具の端部に取付けられ
   た窓部とを具備し、上記窓部は、Ｘ線透過性の薄板より
   なるＸ線透過部と、このＸ線透過部上に縞状に被着され
   Ｘ線を遮断するＸ線遮断部とからなるゾーンプレートで
   あることを特徴とする放射光窓。
3. （３）Ｘ線透過部はベリリウムからなり、かつ、Ｘ線遮
   断部は金からなることを特徴とする請求項（２）記載の
   放射光窓。
4. （４）筒状の取付具と、この取付具の端部に取付けられ
   Ｘ線透過性の薄板よりなる窓部とからなる放射光窓の製
   造方法において、上記窓部を上記取付具の端部に位置決
   めするとともに室温以下の温度に保持する第１工程と、
   この第１工程後に加工ビームを窓部の周辺部に照射して
   この窓部を上記取付具に接合する第２工程と、この第２
   工程後に上記取付具を室温以上の温度に戻す第３工程と
   を具備することを特徴とする放射光窓の製造方法。
5. （５）筒状の取付具と、この取付具の端部に取付けられ
   た窓部とを具備し、上記窓部は、Ｘ線透過性の薄板より
   なるＸ線透過部と、このＸ線透過部上に縞状に被着され
   Ｘ線を遮断するＸ線遮断部とからなるゾーンプレートを
   形成する放射光窓の製造方法において、上記窓部を上記
   取付具の端部に位置決めするとともに室温以下の温度に
   保持する第１工程と、この第１工程後に加工ビームを上
   記窓部の周辺部に照射してこの窓部を上記取付具に接合
   する第２工程と、この第２工程後に上記取付具を室温以
   上の温度に戻す第３工程とを具備することを特徴とする
   放射光窓の製造方法。