JPH085799A - X線顕微鏡 - Google Patents

X線顕微鏡

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JPH085799A
JPH085799A JP6134721A JP13472194A JPH085799A JP H085799 A JPH085799 A JP H085799A JP 6134721 A JP6134721 A JP 6134721A JP 13472194 A JP13472194 A JP 13472194A JP H085799 A JPH085799 A JP H085799A
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JP
Japan
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ray
filter
optical system
sample
light source
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Pending
Application number
JP6134721A
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English (en)
Inventor
Hisao Fujisaki
久雄 藤崎
Hiroyuki Kondo
洋行 近藤
Katsumi Sugizaki
克己 杉崎
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料にX線を照射しないで、或いは、試料へ
のX線照射量を低減して、焦点合わせを行うことができ
るX線顕微鏡を提供すること。 【構成】 少なくとも、X線及び可視光を発生する光源
106、該光源106から出射した光107のうちX線
だけを透過させるX線透過フィルター109、該X線透
過フィルター109を透過したX線を集光して試料11
2を照明するコンデンサー光学系111、該試料112
を透過したX線を結像させる結像光学系113、該結像
光学系113による結像位置に配置された撮像手段11
4、前記光源106から該撮像手段114までの光路を
真空にするための真空容器104、及び該真空容器内を
真空に排気するための排気手段を有するX線顕微鏡にお
いて前記コンデンサー光学系111及び前記結像光学系
113を反射型光学素子を用いた各光学系とし、かつ、
前記X線透過フィルター109と可換に可視光用減光フ
ィルター108を設けたことを特徴とするX線顕微鏡。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体試料を高解像度で
観察できるX線顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、急速に進歩している医学や生物工
学の分野では、通常の可視光(波長λ=約400 〜 800n
m) を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、しかも生きた
試料(生体試料、例えば、細胞、バクテリア、染色体、
ミトコンドリア、べん毛、など)も鮮明に観察すること
のできる高解像度顕微鏡を要求する声が日増しに高まっ
ている。
【0003】その理由は、従来の高解像度電子顕微鏡で
は空間分解能は高いが、電子線が透過する窓材が存在し
ないので、真空中に試料を置かねばならず、生きたまま
では試料を観察できなかったからである。そこで、この
ような生体試料の観察を可能とするために、可視光に代
えて波長λ=2〜5nmの軟X線を用いるX線顕微鏡が
検討され、具体的にも開発されつつある。
【0004】例えば図3は、このようなX線顕微鏡の簡
単な構造と光学系を示したものである。図3において、
X線発生器10から出射したX線は、X線照明光学系1
1で集光されて、生体試料12を保持する試料カプセル
Cへ照射される。そして、試料12及び試料カプセルC
を透過したX線は、X線拡大光学系13により試料12
の像をX線撮像装置14上に結像させる。
【0005】X線発生器10からX線撮像装置14まで
の光路長は、例えば、2m程度である。また4は鏡筒用
真空容器で、Eはこの容器を真空にするための排気装
置、Mは撮像装置で検出された試料の像を表示する表示
装置である。軟X線領域では、X線の物質による吸収
は、X線の波長や物質の原子番号などによって変化す
る。一般には、X線の波長が長いほど吸収されやすく、
また物質の原子番号が大きいほど吸収されやすい。
【0006】特に、23〜44ÅのX線波長域では、酸
素原子を有する水は、蛋白質などの炭素原子を含んだ有
機物に比べて透過率が大きい。つまり、水と蛋白質との
間のX線吸収率の違いからコントラストがつき、染色す
ることなく細胞の水中での構造を見分けることができ
る。この波長域を水の窓(Water Window)と呼び、生物
顕微鏡にとって非常に有用な領域である。
【0007】軟X線は大気に容易に吸収される(1気圧
下で2×10-3μm-1程度の吸収率を有する)ので、X
線顕微鏡の光学系全体を、その光路長に応じた高い真空
度に保つ必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】生体試料はX線照射に
よって損傷を受け易く、試料観察に先立つ焦点合わせの
ためのX線照射で損傷してしまうということがよく起こ
る。そのために、結局は生きたままの試料を観察できな
いのではないかという懸念があり、この懸念ゆえにX線
顕微鏡の実用化が疑問視されている。
【0009】そこで、X線顕微鏡の実用化を促進するた
めには、試料にX線を照射しないで或いは、試料へのX
線照射量を低減して、焦点合わせを行うことの確立が焦
眉の急である。本発明は、試料にX線を照射しないで、
或いは、試料へのX線照射量を低減して、焦点合わせを
行うことができるX線顕微鏡を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、X線及び可視光を発生する光源、該光
源から出射した光のうちX線だけを透過させるX線透過
フィルター、該X線透過フィルターを透過したX線を集
光して試料を照明するコンデンサー光学系、該試料を透
過したX線を結像させる結像光学系、該結像光学系によ
る結像位置に配置された撮像手段、前記光源から該撮像
手段までの光路を真空にするための真空容器、及び該真
空容器内を真空に排気するための排気手段を有するX線
顕微鏡において、 前記X線透過フィルターと可換に可
視光用減光フィルターを設けたことを特徴とするX線顕
微鏡(請求項1)」を提供する。
【0011】また、本発明は第二に「前記反射型光学素
子が回転楕円面多層膜鏡、回転放物面多層膜鏡、シュワ
ルツシルト鏡、又はウォルター鏡であることを特徴とす
る請求項1記載のX線顕微鏡(請求項2)」を提供す
る。また、本発明は第三に「前記光源がレーザーをター
ゲット材料上に集光、照射して生成させるプラズマから
の発光、又はシンクロトロン放射光を用いた光源である
ことを特徴とする請求項1又は2記載のX線顕微鏡(請
求項3)」を提供する。
【0012】
【作用】本発明のX線顕微鏡では、コンデンサー光学系
及び結像光学系を反射型の光学素子(例えば、回転楕円
面多層膜鏡、回転放物面多層膜鏡、シュワルツシルト
鏡、ウォルタ鏡など)を用いて構成しているので、X線
透過(可視光阻止)フィルターを外し、光源に可視光源
を用いれば、可視光顕微鏡としても機能する。
【0013】このとき、X線源の位置に可視光源を一致
させれば、焦点合わせ後の光学系はX線源を用いた場合
と可視光源を用いた場合とで全く同じ配置となる。これ
は前記反射型光学素子の焦点距離が、X線および可視光
に対して等しいからである。ところで、高エネルギーパ
ルスレーザー光をターゲット材料上に集光、照射して生
成させるプラズマからの発光、又はシンクロトロン放射
光などを用いた光源は、X線と可視光とを同時に発生す
る。そのため、これらをX線源として用いるX線顕微鏡
においては、空間分解能の低下を来す可視光を除去し、
X線だけを通すX線透過フィルターを用いている。
【0014】このX線透過フィルターの代わりに可視光
用減光フィルターを用いれば、上述のように、光源から
の可視光を用いる可視光顕微鏡となる。この状態で焦点
合わせを行い、焦点を合わせ後に可視光用減光フィルタ
ーをX線透過フィルターに戻せば、観察試料にX線を照
射することなく、焦点合わせが終わっていることにな
る。
【0015】X線と可視光の波長の違いによる空間分解
能の違いで、このままではX線にとって焦点合わせが十
分でない場合でも、更なる焦点合わせのためのX線照射
量はごく少なくて済む。なお、可視光用減光フィルター
が必要な理由は、X線顕微鏡用の光源は一般に輝度が高
く、該光源からの可視光が観察試料や撮像器を傷める恐
れがあるからである。
【0016】以下、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。
【0017】
【実施例】図1は第1実施例のX線顕微鏡の概略構成図
を示す。本実施例では、光源にレーザープラズマからの
発光を用い、集光(コンデンサー光学系)および結像
(結像光学系)にウォルタ鏡を用いている。高エネルギ
ーパルスレーザー装置からのレーザー光101が集光レ
ンズ102によって、レーザー光導入窓103を通して
真空容器104内の標的板(ターゲット)105上に集
光され、標的板105の表面にプラズマ106が生成す
る。プラズマ106は、X線や紫外線、可視光等のプラ
ズマ光107を放射するが、フィルター交換用直線導入
機110を用いて選択されたフィルターによって、フィ
ルターを透過する光が異なる。
【0018】焦点合わせのためには、観察試料や撮像器
を傷めない程度に減光された可視光が透過するように、
可視光用減光フィルター108を用いる。この可視光用
減光フィルターは、レーザープラズマX線源から放出さ
れる飛散粒子(標的材料のイオン、小片等)が集光鏡
(コンデンサー光学系の一例)111に到達するのを防
ぐ働きもしている。
【0019】可視光による像を撮像器(撮像手段の一
例)114で観察しながら、集光用ウォルター鏡11
1、および観察試料112、結像用ウォルター鏡(結像
光学系の一例)113の位置調整を行う。こうして焦点
合わせがなされた後に、フィルター交換用直線導入機1
10を用いてフィルターをX線透過フィルター109に
換え、透過するX線で試料112を観察する。
【0020】次に、第2実施例として、シンクロトロン
放射光を光源とし、集光(コンデンサー光学系)に回転
楕円面多層膜鏡を、結像(結像光学系)にシュワルツシ
ルト鏡を用いるX線顕微鏡の概略構成を図2に示す。電
子蓄積リングからのシンクロトロン放射光201は、X
線や紫外線、可視光等を含んでいる。シンクロトロン放
射光201は、電子蓄積リングにつながるビームライン
真空配管を介してX線顕微鏡用真空容器204に導入さ
れ、フィルター交換用直線導入機210を用いて選択さ
れたフィルターによって、用いる光の種類が選ばれる。
【0021】焦点合わせのためには、観察試料や撮像器
を傷めない程度に減光された可視光が透過するように、
可視光用減光フィルター208を用いる。この可視光に
よる像を撮像器(撮像手段の一例)214で観察しなが
ら、集光用回転楕円面多層膜(コンデンサー光学系の一
例)211、および観察試料212、結像用シュワルツ
シルト鏡(結像光学系の一例)213の位置調整を行
う。
【0022】こうして焦点合わせがなされた後に、フィ
ルター交換用直線導入機210を用いてフィルターをX
線透過フィルター209に換え、透過するX線で試料2
12を観察する。上記X線顕微鏡の構成において、第1
の実施例では、コンデンサー光学系及び結像光学系の反
射型光学素子(集光用光学素子及び結像用光学素子)と
してウォルタ鏡を用い、第2の実施例では、集光用光学
素子として回転楕円面多層膜鏡を、結像用光学素子とし
てシュワルツシルト鏡を用いたが、これら集光用光学素
子および結像用光学素子は、ふたつの構成において、相
互に可換である。
【0023】また、シンクロトロン放射光は、平行光と
見なすことができるので、これを集光するのに回転放物
面多層膜鏡を用いることもできる。
【0024】
【発明の効果】本発明のX線顕微鏡を用いることによっ
て、試料にX線を照射しないで、或いは、試料へのX線
照射量を低減して、焦点合わせを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、第1実施例のX線顕微鏡を示す概略構成図
であり、レーザプラズマを光源とし、集光および結像に
ウォルタ鏡を用いる。
【図2】は、第2実施例のX線顕微鏡を示す概略構成図
であり、シンクロトロン放射光を光源とし、集光に回転
楕円面多層膜鏡を、結像にシュワルツシルト鏡を用い
る。
【図3】は、従来のX線顕微鏡の例を示す概略構成図で
ある。
【符号の説明】
C 試料カプセル E 排気装置 M 表示装置 4 鏡筒用真空容器 10 X線発生器 11 X線照明光学系 12 生体試料 13 X線拡大光学系 14 X線撮像装置 101 レーザー光 102 レーザー光集光用レンズ 103 レーザー光導入窓 104 真空容器 105 標的板(ターゲット) 106 プラズマ(光源の一例) 107 プラズマ光(光源からの発光の一例) 108 可視光用減光フィルター 109 X線透過フィルター 110 フィルター交換器 111 集光用ウォルター鏡(コンデンサー光学系の一
例) 112 観察試料 113 結像用ウォルター鏡(結像光学系の一例) 114 撮像器(撮像手段の一例) 201 シンクロトロン放射光(光源からの発光の一
例) 204 真空容器 208 可視光用減光フィルター 209 X線透過フィルター 210 フィルター交換器 211 集光用回転楕円面多層膜鏡(コンデンサー光学
系の一例) 212 観察試料 213 結像用シュワルツシルト鏡(結像光学系の一
例) 214 撮像器(撮像手段の一例) 以 上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、X線及び可視光を発生する
    光源、該光源から出射した光のうちX線だけを透過させ
    るX線透過フィルター、該X線透過フィルターを透過し
    たX線を集光して試料を照明するコンデンサー光学系、
    該試料を透過したX線を結像させる結像光学系、該結像
    光学系による結像位置に配置された撮像手段、前記光源
    から該撮像手段までの光路を真空にするための真空容
    器、及び該真空容器内を真空に排気するための排気手段
    を有するX線顕微鏡において、前記コンデンサー光学系
    及び前記結像光学系を反射型光学素子を用いた各光学系
    とし、かつ、前記X線透過フィルターと可換に可視光用
    減光フィルターを設けたことを特徴とするX線顕微鏡。
  2. 【請求項2】 前記反射型光学素子が回転楕円面多層膜
    鏡、回転放物面多層膜鏡、シュワルツシルト鏡、又はウ
    ォルター鏡であることを特徴とする請求項1記載のX線
    顕微鏡。
  3. 【請求項3】 前記光源がレーザーをターゲット材料上
    に集光、照射して生成させるプラズマからの発光、又は
    シンクロトロン放射光を用いた光源であることを特徴と
    する請求項1又は2記載のX線顕微鏡。
JP6134721A 1994-06-16 1994-06-16 X線顕微鏡 Pending JPH085799A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023203856A1 (ja) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社リガク 半導体検査装置、半導体検査システムおよび半導体検査方法

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