JPH09145899A - Ｘ線集光系 - Google Patents
Ｘ線集光系Info
- Publication number
- JPH09145899A JPH09145899A JP31097595A JP31097595A JPH09145899A JP H09145899 A JPH09145899 A JP H09145899A JP 31097595 A JP31097595 A JP 31097595A JP 31097595 A JP31097595 A JP 31097595A JP H09145899 A JPH09145899 A JP H09145899A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylindrical
- mirror
- mirrors
- screen
- ray
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 球面収差を解消し、安価な円筒鏡のみで広帯
域のＸ線を微小な焦点を結ぶＸ線集光系を提供するこ
と。 【解決手段】 直交する２枚の単純な円弧で構成される
凹面鏡を少なくとも２組配置することを特徴とする。
域のＸ線を微小な焦点を結ぶＸ線集光系を提供するこ
と。 【解決手段】 直交する２枚の単純な円弧で構成される
凹面鏡を少なくとも２組配置することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＸ線マイクロプローブに
おける集光光学系に関するものである。
おける集光光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線マイクロプローブは微小領域におけ
る元素の濃度、化学的状態を知る有力な手法であり、単
なる元素分析にとどまらず、各種走査型Ｘ線顕微鏡への
応用が期待される技術である。
る元素の濃度、化学的状態を知る有力な手法であり、単
なる元素分析にとどまらず、各種走査型Ｘ線顕微鏡への
応用が期待される技術である。
【０００３】従来からＸ線を集光する光学素子として円
筒鏡や球面鏡といった集光ミラーが使用されてきた。こ
れらの鏡は単一曲率で構成されているため加工が容易で
比較的容易に入手できる。しかし、Ｘ線領域では全反射
による高い反射率を得るために２〜３度といった斜入射
で使用する必要があり、この場合、比較的大きな球面収
差をもつ。図１に互いに直交する２つの円筒鏡を用いた
集光系の従来例の構成図を示す。１が点光源、２と３が
斜入射で使用する円筒鏡、４がスクリーンである。
筒鏡や球面鏡といった集光ミラーが使用されてきた。こ
れらの鏡は単一曲率で構成されているため加工が容易で
比較的容易に入手できる。しかし、Ｘ線領域では全反射
による高い反射率を得るために２〜３度といった斜入射
で使用する必要があり、この場合、比較的大きな球面収
差をもつ。図１に互いに直交する２つの円筒鏡を用いた
集光系の従来例の構成図を示す。１が点光源、２と３が
斜入射で使用する円筒鏡、４がスクリーンである。
【０００４】一方、球面収差を解消するためにウォルタ
ーミラーや楕円ミラーに代表される非球面鏡により集光
する方法もあるが、非球面鏡は加工が難しく価格も高価
なものになる。特にレーザープラズマを光源とする場
合、光源からの飛散粒子による光学素子の汚染が顕著で
非球面鏡のような高価な光学素子を初段に配置すること
は実用上問題がある。
ーミラーや楕円ミラーに代表される非球面鏡により集光
する方法もあるが、非球面鏡は加工が難しく価格も高価
なものになる。特にレーザープラズマを光源とする場
合、光源からの飛散粒子による光学素子の汚染が顕著で
非球面鏡のような高価な光学素子を初段に配置すること
は実用上問題がある。
【０００５】また、シュワルツシルド型光学系に代表さ
れる直入射光学系は球面のみで構成され、収差も少ない
ものの、干渉効果を利用した多層膜を用いているため使
用できる波長が多層膜の周期長で決まり広帯域で使用で
きない。また、高反射率の多層膜の得られる波長も限ら
れている。
れる直入射光学系は球面のみで構成され、収差も少ない
ものの、干渉効果を利用した多層膜を用いているため使
用できる波長が多層膜の周期長で決まり広帯域で使用で
きない。また、高反射率の多層膜の得られる波長も限ら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来例で
のスクリーン４上での集光パターンを図４に示す。円筒
鏡の曲率半径はいづれも１００００ｍｍ，ミラーの長さ
は１５０ｍｍ，光源１からスクリーン４までの光路は１
０００ｍｍとした。なお、取り込み立体角は１７ｍｒａ
ｄ×１３ｍｒａｄとなる。この場合、球面収差により４
００μｍ×２００μｍ程度の領域に広がった焦点を結
ぶ。
のスクリーン４上での集光パターンを図４に示す。円筒
鏡の曲率半径はいづれも１００００ｍｍ，ミラーの長さ
は１５０ｍｍ，光源１からスクリーン４までの光路は１
０００ｍｍとした。なお、取り込み立体角は１７ｍｒａ
ｄ×１３ｍｒａｄとなる。この場合、球面収差により４
００μｍ×２００μｍ程度の領域に広がった焦点を結
ぶ。
【０００７】これらのミラーによりマイクロビームを形
成する場合はこの球面収差のためミラーを小さくするか
焦点距離を長くする必要があり、いづれの場合も光学系
の取り込み立体角が著しく小さくなり、高い光子密度を
得ることは困難である。
成する場合はこの球面収差のためミラーを小さくするか
焦点距離を長くする必要があり、いづれの場合も光学系
の取り込み立体角が著しく小さくなり、高い光子密度を
得ることは困難である。
【０００８】本発明は上記した問題点を解決するために
なされたもので、その目的は球面収差を解消し、安価な
円筒鏡のみで広帯域のＸ線を微小な焦点を結ぶＸ線集光
系を提供することにある。
なされたもので、その目的は球面収差を解消し、安価な
円筒鏡のみで広帯域のＸ線を微小な焦点を結ぶＸ線集光
系を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、直交する２枚の単純な円弧で構成される凹面
鏡を少なくとも２組配置することを特徴とする。
するため、直交する２枚の単純な円弧で構成される凹面
鏡を少なくとも２組配置することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明では点光源からのＸ線を１度円筒鏡で平
行光線にした後、再び円筒鏡で集光するようにしてい
る。実際には１枚目の円筒鏡で平行光線にされた光は鏡
の前方部分すなわち光源より遠い部分で反射した光につ
いては収束光線となり、鏡の後方部分すなわち光源より
近い部分で反射した光については発散光線となる。１枚
目の鏡の前方部分で反射した光は２枚目の鏡のスクリー
ンに近い部分で反射される。スクリーン上でより完全な
焦点を結ぶためにはスクリーンから見ると２枚目の円筒
鏡で反射されるＸ線はスクリーンに近い部分では収束光
線、スクリーンから遠い部分では発散光線となることが
望ましい。１枚目の鏡で鏡の前方部分で反射したＸ線は
２枚目の鏡ではスクリーンに近い側で反射されるのでこ
の条件を満たす。同様のことは１枚目の鏡の後方の部分
で反射した光についてもいえる。このため円筒鏡を２枚
組み合せることで球面収差を打ち消すことができる。
行光線にした後、再び円筒鏡で集光するようにしてい
る。実際には１枚目の円筒鏡で平行光線にされた光は鏡
の前方部分すなわち光源より遠い部分で反射した光につ
いては収束光線となり、鏡の後方部分すなわち光源より
近い部分で反射した光については発散光線となる。１枚
目の鏡の前方部分で反射した光は２枚目の鏡のスクリー
ンに近い部分で反射される。スクリーン上でより完全な
焦点を結ぶためにはスクリーンから見ると２枚目の円筒
鏡で反射されるＸ線はスクリーンに近い部分では収束光
線、スクリーンから遠い部分では発散光線となることが
望ましい。１枚目の鏡で鏡の前方部分で反射したＸ線は
２枚目の鏡ではスクリーンに近い側で反射されるのでこ
の条件を満たす。同様のことは１枚目の鏡の後方の部分
で反射した光についてもいえる。このため円筒鏡を２枚
組み合せることで球面収差を打ち消すことができる。
【００１１】
【実施例】本発明を以下に示す実施例について説明す
る。
る。
【００１２】図１に本発明に係わるＸ線集光装置の実施
例を示す。円筒鏡６，７，８，９の曲率半径は２０００
０ｍｍで点光源５からスクリーン１０までの距離は１２
００ｍｍである。円筒鏡６，９は焦点距離が４００ｍｍ
で斜入射角は２．２９２度、円筒鏡７，８は焦点距離が
５５０ｍｍで斜入射角は３．１５３度となっている。円
筒鏡６，７，８，９の大きさは１５０ｍｍ四方で、この
光学系の取り込み立体角は１５ｍｒａｄ×１５ｍｒａｄ
となる。
例を示す。円筒鏡６，７，８，９の曲率半径は２０００
０ｍｍで点光源５からスクリーン１０までの距離は１２
００ｍｍである。円筒鏡６，９は焦点距離が４００ｍｍ
で斜入射角は２．２９２度、円筒鏡７，８は焦点距離が
５５０ｍｍで斜入射角は３．１５３度となっている。円
筒鏡６，７，８，９の大きさは１５０ｍｍ四方で、この
光学系の取り込み立体角は１５ｍｒａｄ×１５ｍｒａｄ
となる。
【００１３】点光源５で発生したＸ線は円筒鏡６で反射
されることでｙ方向の発散が平行になり、円筒鏡７で反
射されることでｘ方向の発散が平行となる。このとき、
それぞれの円筒鏡のもつ球面収差により完全な平行光線
にはならない。この平行光線は円筒鏡８，９によりそれ
ぞれｘ，ｙ方向に集光される。また、この際、収差を解
消することができるのでスクリーン１０上には微小な焦
点を結ぶことができる。
されることでｙ方向の発散が平行になり、円筒鏡７で反
射されることでｘ方向の発散が平行となる。このとき、
それぞれの円筒鏡のもつ球面収差により完全な平行光線
にはならない。この平行光線は円筒鏡８，９によりそれ
ぞれｘ，ｙ方向に集光される。また、この際、収差を解
消することができるのでスクリーン１０上には微小な焦
点を結ぶことができる。
【００１４】図２に図１に示したＸ線集光装置でのスク
リーン１０上の焦点のプロファイルを示す。これより分
かるように５μｍ×１５μｍの長方形の中に大半の光線
が収まっている。本発明では全反射を利用した斜入射鏡
を使用しているので、鏡の枚数の増加に伴う反射ロスは
殆ど問題にならず、このため図３に示した従来例に比べ
てほぼ同じ取り込み立体角で集光サイズが小さくなった
ことにより約１０００倍の光子密度が得られる。
リーン１０上の焦点のプロファイルを示す。これより分
かるように５μｍ×１５μｍの長方形の中に大半の光線
が収まっている。本発明では全反射を利用した斜入射鏡
を使用しているので、鏡の枚数の増加に伴う反射ロスは
殆ど問題にならず、このため図３に示した従来例に比べ
てほぼ同じ取り込み立体角で集光サイズが小さくなった
ことにより約１０００倍の光子密度が得られる。
【００１５】なお、上記実施例では円筒鏡６，７，８，
９の曲率半径を同じものにしたが、円筒鏡の曲率半径を
変更して焦点距離や取り込み立体角を変えることができ
る。また、本実施例では円筒鏡を用いたが、斜入射球面
鏡やトロイダル鏡など単純な円弧で構成された形状をも
つ鏡を用いても同様の効果が得られる。
９の曲率半径を同じものにしたが、円筒鏡の曲率半径を
変更して焦点距離や取り込み立体角を変えることができ
る。また、本実施例では円筒鏡を用いたが、斜入射球面
鏡やトロイダル鏡など単純な円弧で構成された形状をも
つ鏡を用いても同様の効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるＸ線集
光装置を用いることで、従来球面収差のため円筒鏡のみ
の光学系では難しかったμｍオーダーのマイクロビーム
が比較的大きな取り込み立体角で得られ、微小領域に高
い光子密度のＸ線を照射することができる。
光装置を用いることで、従来球面収差のため円筒鏡のみ
の光学系では難しかったμｍオーダーのマイクロビーム
が比較的大きな取り込み立体角で得られ、微小領域に高
い光子密度のＸ線を照射することができる。
【図１】実施例を示す斜視図である。
【図２】実施例でのスクリーン上での集光パターン図で
ある。
ある。
【図３】従来例を示す斜視図である。
【図４】従来例でのスクリーン上での集光パターン図で
ある。
ある。
１ 光源、 ２，３，６，７，８，９ 円筒鏡、 ４，１０ スクリーン、 ５ 点光源。
Claims (2)
- 【請求項１】 直交する２枚の単純な円弧で構成される
凹面鏡を少なくとも２組配置することを特徴とするＸ線
集光系。 - 【請求項２】 凹面鏡が円筒鏡であることを特徴とする
請求項１に記載のＸ線集光系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31097595A JPH09145899A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Ｘ線集光系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31097595A JPH09145899A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Ｘ線集光系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145899A true JPH09145899A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18011654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31097595A Pending JPH09145899A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Ｘ線集光系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09145899A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005265604A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Chikoji Gakuen | Ｘ線ビームの断面積の縮小方法及び装置並びにｘ線生成装置及び方法 |
| JP2013221874A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Osaka Univ | Ｘ線光学システム |
| WO2017051890A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 国立大学法人大阪大学 | Ｘ線顕微鏡 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31097595A patent/JPH09145899A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005265604A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Chikoji Gakuen | Ｘ線ビームの断面積の縮小方法及び装置並びにｘ線生成装置及び方法 |
| JP2013221874A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Osaka Univ | Ｘ線光学システム |
| WO2017051890A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 国立大学法人大阪大学 | Ｘ線顕微鏡 |
| CN108028089A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 国立大学法人大阪大学 | X射线显微镜 |
| JPWO2017051890A1 (ja) * | 2015-09-25 | 2018-07-19 | 国立大学法人大阪大学 | Ｘ線顕微鏡 |
| US11189392B2 (en) | 2015-09-25 | 2021-11-30 | Osaka University | X-ray microscope |
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