JPH06300897A - X-ray optical device - Google Patents

X-ray optical device

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JPH06300897A
JPH06300897A JP9169093A JP9169093A JPH06300897A JP H06300897 A JPH06300897 A JP H06300897A JP 9169093 A JP9169093 A JP 9169093A JP 9169093 A JP9169093 A JP 9169093A JP H06300897 A JPH06300897 A JP H06300897A
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JP
Japan
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ray
mirror
rays
flux
parallel
Prior art date
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Pending
Application number
JP9169093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuzo Sudo
修三 須藤
Kunio Nakajima
邦雄 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable easily varying an X-ray converged spot diameter using a plurality of mirror for X-rays which has a rotational paraboloid reflection surface and inserting space filters for X-rays between them. CONSTITUTION:X-rays 2 from an X-ray generation region 1 is reflected with a first mirror 3 for X-rays which has a rotational paraboloid shape on the X-ray reflection surface. The reflected X-rays after leaving the mirror 3 become a parallel X-ray flux. Here, a beam stop 7 is used to cut the X-rays not going into the mirror 3. The parallel X-ray flux goes in a reflection type X-ray space filter 4. For the filter 4, a spectrocrystal and the like for example, X-ray multilayer film for making X-ray monocolor, is used. The monocolor parallel X-ray flux becomes a condensed X-ray flux with a second mirror 5 for X-rays. A beam stop 8 shields the X-ray scattered by the filter 4. The mirror 5 has a rotational paraboloid surface on the reflection surface. The condensed X-ray flux becomes a small X-ray spot 6 on the focus point.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はX線分析装置などのX線
照射装置において、X線装置から発生するX線の集光な
どに用いられるX線光学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray optical system used in an X-ray irradiator such as an X-ray analyzer for focusing X-rays generated from the X-ray device.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線装置から発生するX線を集光する方
法としては、例えば、回転楕円面のX線反射面を持つX
線用ミラーを用いる方法がある。前記X線用ミラーは回
転楕円面の一方の焦点をX線発生部分とし、そこから発
生するX線をもう一方の焦点に集光する。このときX線
集光スポット径はX線発生装置のX線発生源の大きさと
X線ミラーの縮小率で決まる。X線発生源の大きさが固
定されていれば、X線用ミラーの縮小率で定まるX線集
光スポット径が得られる。
2. Description of the Related Art As a method of condensing X-rays generated from an X-ray device, for example, an X-ray having a spheroidal X-ray reflecting surface is used.
There is a method using a line mirror. The X-ray mirror uses one of the focal points of the ellipsoid of revolution as an X-ray generating portion, and focuses the X-ray generated from the X-ray generating portion on the other focal point. At this time, the X-ray focused spot diameter is determined by the size of the X-ray generation source of the X-ray generator and the reduction ratio of the X-ray mirror. If the size of the X-ray generation source is fixed, the X-ray focused spot diameter determined by the reduction ratio of the X-ray mirror can be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、X線発
生装置から発生するX線は上記X線ミラーに入射すると
きに発散X線束であり、X線ミラーから出射する場合に
おいても集束X線束となり、分光結晶などのX線用空間
フィルターの性能を十分に使用することができない。な
ぜならば、X線用空間フィルターは現在、高性能のもの
はすべて平行X線束用のものであるためである。例え
ば、X線の分光を行う多層膜は、X線に対して重い元素
と軽い元素の2種類の物質を交互に重ねたものが使用さ
れている。このX線多層膜は膜の界面が急峻であるほど
性能が良いため、界面の乱れが重要になってくる。ここ
で、界面の乱れは大きく基板の面粗さに影響されている
ことが知られており、ある2次曲面で定義される基板
は、研磨の都合上、平面基板に比べて面粗さが大きくな
ってしまう。
However, the X-ray generated from the X-ray generator is a divergent X-ray flux when entering the X-ray mirror, and a focused X-ray flux when it is emitted from the X-ray mirror. The performance of the X-ray spatial filter such as a dispersive crystal cannot be used sufficiently. This is because the high-performance X-ray spatial filters are currently for parallel X-ray flux. For example, a multilayer film for X-ray spectroscopy is used in which two kinds of substances, which are a heavy element and a light element with respect to X-rays, are alternately stacked. The steeper the interface of the X-ray multilayer film, the better the performance, and therefore the disorder of the interface becomes important. Here, it is known that the turbulence of the interface is greatly affected by the surface roughness of the substrate, and a substrate defined by a quadric surface has a surface roughness larger than that of a flat substrate due to polishing. It gets bigger.

【0004】したがって、分光結晶用の機能を有する多
層膜としては、平面基板を用い、その基板表面に均一な
膜を付けたものとなる。ゆえに、上記X線用ミラーで生
じる発散X線束に対しては、平行光線からのずれ角度が
でてきてしまい、多層膜の分光条件を十分満たさなくな
ってしまう。分光結晶などを用いる場合には、さらに入
射角度のずれに敏感なため、分光される角度制限はより
厳しい。
Therefore, as a multilayer film having a function for a dispersive crystal, a flat substrate is used, and a uniform film is attached to the substrate surface. Therefore, with respect to the divergent X-ray flux generated by the X-ray mirror, an angle of deviation from parallel rays comes out, and the spectral condition of the multilayer film cannot be sufficiently satisfied. When a dispersive crystal or the like is used, it is more sensitive to the deviation of the incident angle, so that the angle of the dispersed light is more limited.

【0005】また、上記、X線用ミラーは高いエネルギ
ーを有するX線において、長い焦点距離を必要とし、X
線光学系を組む場合、長い光学距離が必要になり、装置
自体の大きさを大きく左右してしまう。さらに、X線の
発生源の大きさが固定されている場合にはX線集光スポ
ットの大きさを変えるときはX線用ミラーを取り替える
必要があり、それに伴い、焦点距離の変更など、X線用
ミラーの調整に手間がかかってしまう。
The X-ray mirror requires a long focal length for X-rays having high energy,
When assembling a linear optical system, a long optical distance is required, which greatly affects the size of the device itself. Furthermore, when the size of the X-ray generation source is fixed, it is necessary to replace the X-ray mirror when changing the size of the X-ray focused spot, and the X-ray mirror must be changed accordingly. It takes time and effort to adjust the line mirror.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような点
に鑑みてなされたもので、回転放物面をX線反射面に持
つX線用ミラーを2個以上用いた。一つはその焦点をX
線発生装置のX線発生領域に合わせ、そのX線光軸上に
さらにもう一つのX線用ミラーを組み合わせた。その間
の空間にはX線用空間フィルターの挿入可能な空間を設
けた。そして少なくても片方のX線ミラーが容易に交換
可能とした。
The present invention has been made in view of the above points, and uses two or more X-ray mirrors each having a paraboloid of revolution as an X-ray reflecting surface. One is the focus X
According to the X-ray generation region of the line generator, another X-ray mirror was combined on the X-ray optical axis. A space into which a spatial filter for X-rays can be inserted was provided in the space between them. And at least one X-ray mirror can be easily replaced.

【0007】[0007]

【作用】上記のような構成によれば、X線発生装置から
発生する発散X線を上記X線ミラーにより平行X線束と
して反射し、その平行X線束を再び上記X線ミラーによ
り集束X線束として、放物面の焦点上にX線を集光す
る。上記X線ミラーの間は平行X線束が存在し、X線用
の高性能の空間フィルターを挿入することができる。ま
た、焦点距離は、平行X線束の存在する空間を変化させ
ることにより自在に変えることができる。さらに、一方
に集束角を変化させたX線用ミラーを交換することによ
り自在に集光X線の径を変えることができる。
According to the above construction, the divergent X-rays generated from the X-ray generator are reflected by the X-ray mirror as a parallel X-ray flux, and the parallel X-ray flux is again converted into a focused X-ray flux by the X-ray mirror. , Focus X-rays on the focus of the paraboloid. A parallel X-ray flux exists between the X-ray mirrors, and a high-performance spatial filter for X-rays can be inserted. Further, the focal length can be freely changed by changing the space where the parallel X-ray flux exists. Further, the diameter of the focused X-ray can be freely changed by exchanging the X-ray mirror whose focusing angle is changed to one side.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明について実施例を概略的に示し
た図1を用いて詳細に説明する。X線発生装置によりX
線発生領域1からX線2が発生する。X線発生領域1
は、電子線励起によるもの、レーザー励起によるもの、
放射光、及びそれらの2次光源とする。発生したX線は
第1のX線用ミラー3で反射される。この第1のX線用
ミラー3はX線反射面に回転放物面の形状を持つ。反射
されたX線は第1のX線用ミラー3を出たあと、平行X
線束となる。なお、X線用ミラーに入射しないX線をカ
ットするために、ビームストップ7を用いている。平行
X線束は反射型X線用空間フィルター4に入射する。こ
の反射型X線用フィルター4には、X線の単色化を行う
ための分光結晶等であるが、例えば、X線多層膜を用い
る。X線多層膜は平坦なシリコンウェハー上に設けられ
ており、平行X線束を効率よく、単色化している。単色
化された平行X線束は第2のX線用ミラー5によって集
束X線束となる。ビームストップ8は反射型X線用空間
フィルター4によって散乱されたX線を遮光する。
The present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1 schematically showing an embodiment. X by X-ray generator
X-rays 2 are generated from the line generation area 1. X-ray generation area 1
Is due to electron beam excitation, laser excitation,
Radiation light and secondary light sources thereof. The generated X-rays are reflected by the first X-ray mirror 3. The first X-ray mirror 3 has a shape of a paraboloid of revolution on the X-ray reflecting surface. The reflected X-rays are emitted from the first X-ray mirror 3 and then parallel X
It becomes a bundle of rays. The beam stop 7 is used to cut off X-rays that do not enter the X-ray mirror. The parallel X-ray flux enters the reflective X-ray spatial filter 4. The reflective X-ray filter 4 is, for example, a dispersive crystal for monochromatic X-rays. For example, an X-ray multilayer film is used. The X-ray multilayer film is provided on a flat silicon wafer, and efficiently makes a parallel X-ray flux into a single color. The monochromatic parallel X-ray flux is converted into a focused X-ray flux by the second X-ray mirror 5. The beam stop 8 shields the X-rays scattered by the reflective X-ray spatial filter 4.

【0009】ここで第2のX線用ミラー5はやはり回転
放物面のX線反射面を持ち、平行X線束を集束させる作
用を持つ。集束されたX線束はX線用ミラーの焦点上で
微小X線スポット6を得ることができる。なお、反射型
X線用空間フィルター4でなく透過型X線用空間フィル
ターを使用する場合には、図2に示すようなX線光学系
となる。透過型X線用空間フィルターとしては透過型X
線多層膜や輪帯開口を制限するコリメータ等がある。第
1のX線用ミラー3、第2のX線用ミラー5には回転放
物面の単一形状からなるものだけでなく、回転放物面と
回転双曲面の形状を合わせ持つX線用ミラーも同様に使
用できる。
Here, the second X-ray mirror 5 also has an X-ray reflecting surface which is a paraboloid of revolution, and has a function of focusing a parallel X-ray flux. The focused X-ray flux can obtain a minute X-ray spot 6 on the focal point of the X-ray mirror. When the transmission type X-ray spatial filter is used instead of the reflection type X-ray spatial filter 4, the X-ray optical system is as shown in FIG. Transmission type X as a spatial filter for transmission type X-rays
There are a line multilayer film and a collimator for limiting the ring opening. The first X-ray mirror 3 and the second X-ray mirror 5 are not limited to those having a single shape of a paraboloid of revolution, but for X-rays having a combination of a paraboloid of revolution and a hyperboloid of revolution. Mirrors can be used as well.

【0010】X線集光スポット径6はX線発生領域の大
きさとX線光学系で定まる縮小率によって決まってく
る。この光学系において縮小率Mは入射X線の第1のX
線用ミラー3への斜入射角θ1と第2のX線用ミラー5
へのX線の斜入射角θ2の比率によって決定される。し
たがって、 M=tanθ1/tanθ2 が成り立つ。
The X-ray focused spot diameter 6 is determined by the size of the X-ray generation area and the reduction ratio determined by the X-ray optical system. In this optical system, the reduction ratio M is the first X of the incident X-ray.
Oblique incidence angle θ1 on the X-ray mirror 3 and the second X-ray mirror 5
It is determined by the ratio of the oblique incident angle θ2 of X-rays to. Therefore, M = tan θ1 / tan θ2 holds.

【0011】たとえば、X線発生領域1で発生するX線
が10KeV程度以下のX線を発生するとき、第1のX
線用ミラー3で斜入射角5mrad、F=350mm、
内半径3.5mm、内面に白金をコーティングしたもの
を使用した時、10KeV以下のX線エネルギーを80
%以上の反射率で反射し、平行X線束に変えた。X線用
空間フィルター4にMoとSiを用いる多層膜で周期を
350nmから13000nmで変化させたものを作製
して使用すると、θ3の角度約1゜の固定角度で10K
eVから300eVまでのX線を単色化できた。θ3の
角度を可変にするならば、一つの多層膜で単色化でき
る。例えば、周期50Åの多層膜を用いるとθ3を0.
7°から30°まで変化させて、10KeVから300
eVまでのX線を単色化できた。単色化された平行X線
束は第2のX線用ミラー5で集光される。第2のX線用
ミラー5はたとえば、第1のX線用ミラー3と等しいも
のを使えば、10KeVまでのX線エネルギーをX線発
生領域の大きさと等倍で集光した。また1.5KeVま
でのX線エネルギーを集光する場合には、θ2を17m
radとし、F=100mm,内半径3.5mm,X線
反射面には、パイレックスガラスなどX線の吸収が少な
い基板のままで使用した。このときX線集光スポットは
X線発生領域の60%に縮小する。
For example, when the X-rays generated in the X-ray generation region 1 generate X-rays of about 10 KeV or less, the first X-rays are generated.
The line mirror 3 has an oblique incident angle of 5 mrad, F = 350 mm,
When the inner radius is 3.5 mm and the inner surface is coated with platinum, the X-ray energy of 10 KeV or less is 80
It was reflected at a reflectance of not less than%, and converted into a parallel X-ray flux. When a multi-layer film using Mo and Si is used for the spatial filter 4 for X-rays, the period of which is changed from 350 nm to 13000 nm, and is used, the angle of θ3 is 10 K at a fixed angle of about 1 °.
X-rays from eV to 300 eV could be monochromatic. If the angle of θ3 is made variable, a single multi-layered film can be used to obtain a single color. For example, if a multilayer film with a period of 50Å is used, θ3 is set to 0.
Change from 7 ° to 30 °, 10 KeV to 300
X-rays up to eV could be monochromatic. The monochromatic parallel X-ray flux is condensed by the second X-ray mirror 5. As the second X-ray mirror 5, for example, if the same mirror as the first X-ray mirror 3 is used, X-ray energy up to 10 KeV is condensed with the size of the X-ray generation region. When collecting X-ray energy up to 1.5 KeV, θ2 should be 17 m.
rad, F = 100 mm, inner radius 3.5 mm, and the X-ray reflection surface was used as a substrate such as Pyrex glass that absorbs a small amount of X-rays. At this time, the X-ray focused spot is reduced to 60% of the X-ray generation area.

【0012】また300eVまでのX線を集光する場合
には第2のX線用ミラー5において、θ2を40mra
dとし、F=41mm,内半径3.5mm,X線反射面
には、Niコーティングを行った。このときX線集光ス
ポットはX線発生領域の12%程度まで縮小された。第
2のX線用ミラー5には、例えば、上記一連のX線用ミ
ラー等を使用でき、これらは真空中にて容易に交換可能
としてある。
When focusing X-rays up to 300 eV, in the second X-ray mirror 5, θ2 is set to 40 mra.
d, F = 41 mm, inner radius 3.5 mm, and the X-ray reflection surface was coated with Ni. At this time, the X-ray focused spot was reduced to about 12% of the X-ray generation area. For the second X-ray mirror 5, for example, the above series of X-ray mirrors and the like can be used, and these can be easily replaced in a vacuum.

【0013】平行X線束を一つのX線用ミラーで有効に
使用するために、上記例では、内半径を3.5mmと
し、第2のX線用ミラー5を完全に交換して、光軸合わ
せを行った。このときの焦点間距離は、すべて700m
mに合わせている。しかし、平行X線束であるから、同
時にたくさんの内径の小さなX線ミラーを同時に並べ
て、多数のX線集光スポットを形成することも可能であ
る。また、第2のX線用ミラー5を固定となし、第1の
X線用ミラー3を交換しても同様な効果が得られる。ま
た、第1のX線用ミラー3、第2のX線用ミラー5に
は、X線反射面に単層膜をコーティングしてX線の全反
射の性質を利用したが、X線反射面に多層膜をコーティ
ングして使用しても上記例と同様なX線光学系を組むこ
とが可能である。
In order to effectively use the parallel X-ray flux with one X-ray mirror, in the above example, the inner radius is set to 3.5 mm, the second X-ray mirror 5 is completely exchanged, and the optical axis is changed. I made a match. The focal lengths at this time are all 700 m
It matches m. However, since it is a parallel X-ray flux, it is possible to form a large number of X-ray focused spots by arranging a large number of X-ray mirrors each having a small inner diameter at the same time. Also, the same effect can be obtained by fixing the second X-ray mirror 5 and replacing the first X-ray mirror 3. Further, in the first X-ray mirror 3 and the second X-ray mirror 5, the X-ray reflection surface is coated with a single layer film to utilize the property of total reflection of X-rays. It is possible to construct an X-ray optical system similar to that of the above example by coating a multilayer film on and using it.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、X線発生源の大きさを
変えずに容易にX線集光スポットを変えることができ
る。また、焦点距離を任意に設定できるため、スポット
径の変更にともなう光学距離の変更をする必要がなくな
る。さらに、X線の分光時における、回折効率に伴うX
線強度のロスを低減できる。
According to the present invention, the X-ray focusing spot can be easily changed without changing the size of the X-ray generation source. Moreover, since the focal length can be set arbitrarily, it is not necessary to change the optical distance in accordance with the change in spot diameter. In addition, when X-ray spectroscopy is performed, X due to diffraction efficiency
The loss of line strength can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に関わる実施例の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明に関わるもう一つの実施例の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view of another embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 X線発生領域 2 X線光軸 3 第1のX線用ミラー 4 X線用空間フィルター 5 第2のX線用ミラー 6 X線集光スポット 7 ビームストップ 8 ビームストップ 1 X-ray generation area 2 X-ray optical axis 3 First X-ray mirror 4 X-ray spatial filter 5 Second X-ray mirror 6 X-ray focused spot 7 Beam stop 8 Beam stop

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線発生領域と、前記X線発生領域から
のX線を略平行X線にするための回転放物面を有する第
1のX線用ミラーと、前記略平行X線を集束X線ビーム
にするための回転放物面を有する第2のX線用ミラーと
を有することを特徴とするX線光学装置。
1. An X-ray generation area, a first X-ray mirror having a paraboloid of revolution for making X-rays from the X-ray generation area substantially parallel X-rays, and the substantially parallel X-rays. An X-ray optical device having a second X-ray mirror having a paraboloid of revolution for forming a focused X-ray beam.
【請求項2】 前記第1のX線用ミラーと前記第2のX
線用ミラーとの間に反射型または透過型のX線用空間フ
ィルターが挿入されていることを特徴とするX線光学装
置。
2. The first X-ray mirror and the second X-ray
An X-ray optical device in which a reflective or transmissive X-ray spatial filter is inserted between the X-ray mirror and the X-ray mirror.
JP9169093A 1993-04-19 1993-04-19 X-ray optical device Pending JPH06300897A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1236036A2 (en) * 1999-11-23 2002-09-04 Bede Scientific Instruments Limited X-ray fluorescence apparatus
JP2010014418A (en) * 2008-07-01 2010-01-21 Japan Atomic Energy Agency Multilayer film grating spectroscope
US8416921B2 (en) 2006-02-21 2013-04-09 Horiba, Ltd. X-ray convergence element and X-ray irradiation device

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