JPH08247967A - 微小領域平行光線照射装置 - Google Patents

微小領域平行光線照射装置

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JPH08247967A
JPH08247967A JP7055752A JP5575295A JPH08247967A JP H08247967 A JPH08247967 A JP H08247967A JP 7055752 A JP7055752 A JP 7055752A JP 5575295 A JP5575295 A JP 5575295A JP H08247967 A JPH08247967 A JP H08247967A
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ray
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reflecting
parallel
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JP7055752A
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Hisao Fujisaki
久雄 藤崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/7015Details of optical elements
    • G03F7/70175Lamphouse reflector arrangements or collector mirrors, i.e. collecting light from solid angle upstream of the light source

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度で、かつ、中抜けのない平行なX線ビ
ームを照射できる微小領域平行光線照射装置を提供す
る。 【構成】 一の焦点22を回転軸30上に有し長軸21
が回転軸30と傾いた楕円20を回転軸30を中心とし
て1回転させたときに掃く面の凹面の一部を反射凹面1
1とする第1の反射鏡10と、焦点52が楕円20の他
の焦点23と一致し対称軸51が回転軸30と平行な放
物線50を回転軸30を中心として1回転させたときに
掃く面の凸面の一部を反射凸面41とする第2の反射鏡
40と、一の焦点22に設けられた微小光源60とを備
えた微小領域平行光線照射装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微小領域に高強度光線の
平行ビームを照射する微小領域平行光線照射装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年の生物工学技術の発展は光学顕微鏡
や電子顕微鏡などの顕微鏡を用いた観察手段に負うとこ
ろが大きい。しかし、光学顕微鏡は液体中の生きた生体
試料を扱える特長があるものの、可視光を使用するため
にその波長により空間分解能が制限される欠点がある。
また、電子顕微鏡は空間分解能の点では優れるが、電子
線が透過する窓材が存在しないため、真空チャンバーの
中で生きたままの生体試料をカプセル化できず、これを
観察することが不可能である。
【0003】生きたままの生体試料を高分解能で観察で
きる可能性を持つ顕微鏡としてX線顕微鏡が注目され、
その開発が進められている。最近では微細精密工学の発
展によってX線顕微鏡用のX線光学素子の性能が向上
し、X線顕微鏡の試験機が作られるまでになっている。
また、X線源も従来の電子衝撃式に代わって、レーザ励
起プラズマX線源やZピンチプラズマX線源などの実験
室サイズの高輝度X線源が開発されている。これらのプ
ラズマ自体の大きさは100μmφ程度である。
【0004】生体試料はX線吸収によって損傷を受け易
いため、強度のX線を照射せずに撮影できる方式が望ま
しい。X線位相差顕微鏡は位相差によってコントラスト
を得るもので、強度のX線が不要なためこのような要望
に合致している。
【0005】図5は考案されているX線位相差顕微鏡の
光学配置を示す。平行X線201で試料202を照明
し、対物ゾーンプレート204を用いて結像させる。試
料202で回折されたX線203と回折されなかったX
線201’とは位相が90度ずれており、また、回折さ
れなかったX線201’の方が高強度である。対物ゾー
ンプレート204の焦点205に90度の位相板206
と吸収板207を置いて位相と強度を調整したX線20
1’’と、位相板206および吸収板207を通過しな
い回折X線203’との間に正の干渉が起こり、コント
ラストの高い像208が撮像面209の上に形成され
る。なお、図5において分離して描かれている位相板2
06および吸収板207は、実際には一体に形成されて
いる。
【0006】上述のように、X線位相差顕微鏡の実現に
は平行なX線ビームが不可欠であり、従来から図6〜8
に示すような平行X線照射装置が考案されている。図6
に示す平行X線照射装置は、回転放物面301に沿う凹
面部材302を作製し、X線反射多層膜をコートしてX
線反射鏡302aとしたものと、回転放物面301の焦
点303に配置されたX線源303’とから構成され
る。X線源303’を発したX線304はX線反射鏡3
02aに入射すると回転放物面301の回転軸(対称
軸)305に平行に反射される。X線源303’を発
し、反射鏡302を見込む領域内にあるX線はすべて同
様に反射されるため、そのようなX線の一群は平行なX
線ビーム306として出射される。
【0007】図7に示す平行X線照射装置は、X線反射
多層膜をコートした回転楕円凹面鏡311とX線反射多
層膜をコートした回転放物凸面鏡312とから構成され
る。回転楕円凹面鏡311の一方の焦点313と回転放
物凸面鏡312の焦点313’とを一致させ、二つの反
射鏡の回転軸を共通軸314とする。回転楕円凹面鏡3
11のもう一方の焦点315にX線源315’を置く
と、発散するX線316は回転楕円凹面鏡311に入射
し、反射されたX線317は焦点313(313’)に
向かう。焦点313’に向かうX線は回転放物凸面鏡3
12で反射されて、共通軸314と平行な方向に向か
う。X線源315’を発し、回転楕円凹面鏡311に向
かうX線はすべて同様に反射されるため、そのようなX
線の一群は平行なX線ビーム318として出射される。
【0008】図8に示す平行X線照射装置は、X線反射
多層膜をコートした回転楕円凹面鏡321とX線反射多
層膜をコートした回転放物凹面鏡322とから構成され
る。回転楕円凹面鏡321の一方の焦点323と回転放
物凹面鏡322の焦点323’とを一致させ、二つの反
射鏡の回転軸を共通軸324とする。回転楕円凹面鏡3
21のもう一方の焦点325にX線源325’を置く
と、発散するX線326は回転楕円凹面鏡321に入射
し、反射されたX線327は焦点323(323’)に
向かう。焦点323’に向かうX線は回転放物凹面鏡3
22で反射されて、共通軸324と平行な方向に向か
う。X線源325’を発し、回転楕円凹面鏡321に向
かうX線はすべて同様に反射されるため、そのようなX
線の一群は平行なX線ビーム328として出射される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の平行X
線照射装置には以下の問題がある。まず、図6に示した
装置では、X線源から発散してくるX線をそのまま平行
化しているため、平行X線ビームを高強度化できない。
また、図7および図8に示した装置では、X線源から発
散してくるX線を細いビームに変えているため高強度の
平行X線が得られるが、同図から分かるように中抜けの
ビームになってしまう。
【0010】本発明の目的は、高強度で、かつ、中抜け
のない平行なX線ビームを照射できる微小領域平行光線
照射装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1〜図
4に対応づけて説明すると、本発明は、微小領域平行光
線照射装置に適用される。そして、請求項1の発明にあ
っては、一の焦点22を回転軸30上に有し長軸21が
回転軸30と傾いた楕円20を回転軸30を中心として
1回転させたときに掃く面の凹面の一部を反射凹面11
とする第1の反射鏡10と、焦点52が楕円20の他の
焦点23と一致し対称軸51が回転軸30と平行な放物
線50を回転軸30を中心として1回転させたときに掃
く面の凸面の一部を反射凸面41とし、この反射凸面4
1を反射凹面11と対向配置した第2の反射鏡40と、
一の焦点22に設けられた微小光源60とを備え、微小
光源60からの光線61が第1の反射鏡10および第2
の反射鏡40により順次反射されて平行光63に変換さ
れるようにしたことにより上述の目的が達成される。請
求項2の発明による微小領域平行光線照射装置は、一の
焦点122を回転軸130上に有し長軸121が回転軸
130と傾いた楕円120を回転軸130を中心として
1回転させたときに掃く面の凹面の一部を反射凹面11
1とする第1の反射鏡110と、焦点152が楕円の他
の焦点123と一致し対称軸151が回転軸130と平
行な放物線150を回転軸130を中心として1回転さ
せたときに掃く面の凹面の一部を反射凹面141とし、
反射凹面141を反射凹面111と対向配置した第2の
反射鏡140と、一の焦点122に設けられた微小光源
160とを備え、微小光源160からの光線161が第
1の反射鏡111および第2の反射鏡140により順次
反射されて平行光163に変換されるようにしたことに
より上述の目的が達成される。請求項3の発明は、請求
項1または2の微小領域平行光線照射装置において、第
1の反射鏡10、110および第2の反射鏡40、14
0をX線反射多層鏡とし、かつ、微小光源60、160
をプラズマX線源としたものである。
【0012】
【作用】光源60を発した光線61は第1の反射鏡10
の反射凹面11により集光される。また、光線61は反
射凹面11により第2の反射鏡40の反射凸面41の中
央部にも導かれる。したがって、反射凸面41により反
射される平行光63は強度で中抜けのない平行ビームと
なる(請求項1)。光源160を発した光線161は第
1の反射鏡110の反射凹面111により集光される。
また、光線161は反射凹面111により第2の反射鏡
140の反射凹面141の中央部にも導かれる。したが
って、反射凹面141により反射される平行光163は
強度で中抜けのない平行ビームとなる(請求項2)。X
線反射多層鏡である第1の反射鏡10、110および第
2の反射鏡40、140は光線の減衰が小さいので、平
行光63、163が高強度になる。また、微小光源60
としてプラズマX線源を用いるので装置がコンパクトに
なる(請求項3)。
【0013】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
【0014】
【実施例】
−第1の実施例− 図1および図2により本発明による微小領域平行光線照
射装置の一実施例を説明する。本実施例装置の斜視図で
ある図2において、10は第1の反射鏡であり、中央部
にビーム孔11aが形成された環状の楕円反射凹面11
を備える。この第1の反射鏡10の形状を図1により説
明する。図1において、10Aは第1の反射鏡10の断
面形状を示し、20は、対称軸(長軸)21上に2つの
焦点22,23が位置する楕円、30は、一方の焦点2
2を通り、対称軸(長軸)21と所定の角度で交差する
回転軸である。楕円20を回転軸30を軸として回転し
たときに楕円20の太線で示す範囲20Aが描く面が図
2の楕円反射凹面11である。
【0015】図2において、40は放物線反射凸面41
を備える第2の反射鏡であり、放物線反射凸面41は楕
円反射凹面11と対向して配置されている。この第2の
反射鏡40の形状を図1により説明する。図1におい
て、40Aは第2の反射鏡40の断面形状を示し、50
は放物線、51は放物線50の対称軸、52は放物線5
0の焦点であり、焦点52は楕円20の一方の焦点23
と同じ位置に位置し、対称軸51はその焦点52を通り
回転軸30と平行である。放物線50を回転軸30を軸
として回転したときに放物線50の太線で示す範囲50
Aが描く面が図2の放物線反射凸面41である。
【0016】図1および図2において、60は光源であ
り、楕円20の一方の焦点22に配置され、光源60か
らの照明光61は楕円反射凹面11で集光されて楕円2
0の焦点23に向う光線62a,62bとして放物線反
射凸面41に入射する。焦点23は放物線50の焦点5
2でもあり、光線62a,62bは放物線反射凸面41
で反射されて放物線50の対称軸51と平行な、すなわ
ち回転軸30に平行な平行光線63となってビーム孔1
1aから出射される。
【0017】ここで、光源60からの光線61のうち最
も外側の光線61aは楕円反射凹面11の外周側で光線
62aのように反射し、放物線反射凸面41の外周側で
回転軸30に平行な光線63aとして反射される。一
方、光源60からの光線61のうち最も内側の光線61
bは楕円反射凹面11の内周側で光線62bのように反
射し、放物線反射凸面41の中心で回転軸30に沿った
平行光線63bとして反射される。したがって、中抜け
のない平行光線63が得られる。
【0018】すなわち、図7,図8に示す従来の微小領
域平行光線照射装置では、楕円の対称軸と回転軸、ある
いは放物線の対称軸と回転軸がそれぞれ重なって回転楕
円面あるいは回転放物線面が形成されているので、中抜
けビームになってしまった。これに対して本実施例で
は、楕円の対称軸(長軸)が回転軸と傾きを持ち、放物
線の対称軸が回転軸と平行とされるため、それぞれの反
射面が軸傾斜楕円反射凹面11および軸外れ回転放物線
反射凸面41に形成され、したがって、楕円反射凹面1
1の反射光を放物線反射凸面41の中心に導くことがで
き、中抜けのない平行光線を得ることができる。
【0019】光源60としてレーザ励起プラズマX線源
やZピンチプラズマX線源等を使用し、反射凹面11お
よび反射凸面41にX線反射多層膜コートが施された反
射鏡10、40を用いることにより、実験室サイズの微
小領域平行X線照射装置を得ることができる。なお、光
源60は電子衝撃式X線光源や上述のX線光源に限定さ
れず、可視光源でもよい。
【0020】−第2の実施例− 図3および図4により本発明による微小領域平行光線照
射装置の一実施例を説明する。本実施例装置の斜視図で
ある図4において、110は第1の反射鏡であり、中央
部にビーム孔111aが形成された環状の楕円反射凹面
111を備える。この第1の反射鏡110の形状を図3
により説明する。図3において、110Aは第1の反射
鏡110の断面形状を示し、120は、対称軸121上
に2つの焦点122,123が位置する楕円、130
は、一方の焦点122を通り、対称軸121と所定の角
度で交差する回転軸である。楕円120を回転軸130
を軸として回転したときに楕円120の太線で示す範囲
120Aが描く面が図4の楕円反射凹面111である。
【0021】図4において、140は放物線反射凹面1
41を備える第2の反射鏡であり、放物線反射凹面14
1は楕円反射凹面111と対向して配置されている。こ
の第2の反射鏡140の形状を図3により説明する。図
3において、140Aは第2の反射鏡140の断面形状
を示し、150は放物線、151は放物線150の対称
軸、152は放物線150の焦点であり、焦点152は
楕円120の一方の焦点123と同じ位置に位置し、対
称軸151はその焦点152を通り回転軸130と平行
である。放物線150を回転軸130を軸として回転し
たときに放物線150の太線で示す範囲150Aが描く
面が図4の放物線反射凹面141である。
【0022】図3および図4において、160は光源で
あり、楕円120の一方の焦点122に配置され、光源
160からの照明光161は楕円反射凹面111で集光
されて楕円120の焦点123に向う光線162a,1
62bとして放物線反射凹面141に入射する。焦点1
23は放物線150の焦点152でもあり、光線162
a,162bは放物線反射凹面141で反射されて放物
線150の対称軸151と平行な、すなわち回転軸13
0に平行な平行光線163となってビーム孔111aか
ら出射される。
【0023】ここで、光源160からの光線161のう
ち最も内側の光線161bは楕円反射凹面111の内周
側で光線162bのように反射し、放物線反射凹面14
1の外周側で回転軸130に平行な光線163bとして
反射される。一方、光源160からの光線161のうち
最も外側の光線161aは楕円反射凹面111の外周側
で光線162aのように反射し、放物線反射凹面141
の中心で回転軸130に沿った平行光線163aとして
反射される。したがって、中抜けのない平行光線163
が得られる。
【0024】すなわち、本実施例では、楕円の対称軸
(長軸)が回転軸と傾きを持ち、放物線の対称軸が回転
軸と平行とされるため、それぞれの反射面が軸傾斜楕円
反射凹面111および軸外れ回転放物線反射凹面141
に形成され、したがって、楕円反射凹面111の反射光
を放物線反射凹面141の中心に導くことができ、中抜
けのない平行光線を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明の微小領域平行X線照射装置によ
れば、軸傾斜楕円凹面と軸外れ回転放物線凸面をそれぞ
れ反射面とする一対の反射鏡あるいは、軸傾斜楕円凹面
と軸外れ回転放物線凹面をそれぞれ反射面とする一対の
反射鏡を組合せた構成としたので、高強度で中抜けのな
い平行光線が得られる。また、請求項3のように光源を
プラズマX線源とし、X線反射多重鏡を用いることによ
り、実験室規模のコンパクトな微小領域平行光線照射装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微小領域平行光線照射装置の第1の実
施例を示す一部断面図である。
【図2】第1の実施例を示す斜視図である。
【図3】本発明の微小領域平行光線照射装置の第2の実
施例を示す一部断面図である。
【図4】第2の実施例を示す斜視図である。
【図5】X線位相差顕微鏡の光学配置を示す図であり、
図5(A)は配置図、図5(B)は図5(A)における
Iの部分を示す拡大図である。
【図6】従来の平行光線照射装置を示す図であり、図6
(A)は一部断面図、図6(B)は一部斜視図である。
【図7】従来の微小領域平行光線照射装置を示す断面図
である。
【図8】従来の微小領域平行光線照射装置の別の例を示
す断面図である。
【符号の説明】
10 第1の反射鏡 11 反射面 20 楕円 21 長軸 22 焦点 23 焦点 30 回転軸 40 第2の反射鏡 41 反射面 50 放物線 51 対称軸 52 焦点 60 微小光源 61 光線 63 平行光 110 第1の反射鏡 111 反射面 120 楕円 121 長軸 122 焦点 123 焦点 130 回転軸 140 第2の反射鏡 141 反射面 150 放物線 151 対称軸 152 焦点 160 微小光源 161 光線 163 平行光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一の焦点を回転軸上に有し長軸が前記回
    転軸と傾いた楕円を前記回転軸を中心として1回転させ
    たときに掃く面の凹面の一部を反射面とする第1の反射
    鏡と、 焦点が前記楕円の他の焦点と一致し対称軸が前記回転軸
    と平行な放物線を前記回転軸を中心として1回転させた
    ときに掃く面の凸面の一部を反射面とし、この反射凸面
    を前記反射凹面と対向配置した第2の反射鏡と、 前記一の焦点に設けられた微小光源とを備え、 前記微小光源からの光線が前記第1の反射鏡および第2
    の反射鏡により順次反射されて平行光に変換されること
    を特徴とする微小領域平行光線照射装置。
  2. 【請求項2】 一の焦点を回転軸上に有し長軸が前記回
    転軸と傾いた楕円を前記回転軸を中心として1回転させ
    たときに掃く面の凹面の一部を反射面とする第1の反射
    鏡と、 焦点が前記楕円の他の焦点と一致し対称軸が前記回転軸
    と平行な放物線を前記回転軸を中心として1回転させた
    ときに掃く面の凹面の一部を反射面とし、この反射面を
    前記反射凹面と対向配置した第2の反射鏡と、 前記一の焦点に設けられた微小光源とを備え、 前記微小光源からの光線が前記第1の反射鏡および第2
    の反射鏡により順次反射されて平行光に変換されること
    を特徴とする微小領域平行光線照射装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の反射鏡および第2の反射鏡が
    X線反射多層鏡であり、かつ、微小光源がプラズマX線
    源であることを特徴とする請求項1または2に記載の微
    小領域平行光線照射装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2789217A1 (fr) * 1999-02-01 2000-08-04 Pierre Marie Generateur de puissance electrique
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KR20220081471A (ko) * 2020-12-09 2022-06-16 한국원자력연구원 타원과 포물선 반사체를 이용한 광 집속 장치

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