JPH09178900A

JPH09178900A - Ｘ線観察装置

Info

Publication number: JPH09178900A
Application number: JP34084095A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nagai; 宏明永井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線観察時以外においてはＸ線用光学系と試料
との距離を十分に確保することによって試料の交換を容
易にし、Ｘ線観察時においてはＸ線用光学系のアライメ
ントをし直すことなく速やかにＸ線用光学系を観察に適
した位置に配置することができるＸ線観察装置を提供す
る。【解決手段】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、これらを収納する真空容器とを備えた
Ｘ線観察装置において、前記光学系支持手段が、Ｘ線観
察時における前記Ｘ線用光学系の位置を記憶する機構
と、前記試料とＸ線用光学系との距離を変化させる機構
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線観察装置、ま
た特に可視光観察または紫外光観察とＸ線観察との切り
替えをおこなうＸ線観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、軟Ｘ線を用いるＸ線顕微鏡の開発
が盛んである。Ｘ線顕微鏡は、Ｘ線光源と、Ｘ線光源か
ら射出したＸ線を集光して試料を照明するコンデンサ光
学系と、試料を透過・散乱したＸ線を結像する結像光学
系と、結像光学系の結像位置に配置した撮像装置と、大
気によるＸ線の吸収を避けるためＸ線光源から撮像装置
までの光路を真空に保つ真空容器と、この真空容器内を
真空排気するための排気系とからなる。

【０００３】前記のコンデンサ光学系や結像光学系とし
ては、たとえば反射面に特定の波長のＸ線に対して高い
反射率を有する多層膜を積層してなるシュヴァルツシル
ト光学系、全反射を利用したウォルター光学系、回折を
利用したゾーンプレート光学系などが用いられる。この
ようなＸ線顕微鏡をはじめとするＸ線観察装置は、試料
が真空中に置かれるので、試料を交換するたびに真空容
器を大気開放する必要がある。特開平５−８８０００号
公報に、試料を収納する部分だけ大気開放する装置が記
載されている。その構成は、図９に示すように、Ｘ線発
生器５０１と、Ｘ線発生器から射出したＸ線を集光して
試料を照明するコンデンサ光学系５０２と、試料を透過
したＸ線を結像する結像光学系５０３と、結像光学系の
結像位置に配置した撮像装置５０４と、Ｘ線発生器５０
１から撮像装置５０４までの光路を真空にするための鏡
筒用真空容器５０５と、この鏡筒用真空容器内を真空排
気するための排気系５０６とからなるＸ線顕微鏡であ
り、試料カプセル５０７を配置する位置に、試料カプセ
ルまたは試料カプセルを保持した試料ホルダ５０８を収
納する収納室５０９を前記鏡筒用真空容器とは別室に設
け、この収納室５０９を構成するハウジング５１０のＸ
線透過位置に、Ｘ線透過窓５１１または開閉可能なシャ
ッタ５１２を有する開口部を設けてなる。収納室５０９
の容積は鏡筒用真空容器５０５の容積に比べて小さいの
で、これを真空にする時間は短くてすむ。

【０００４】また、特開平６−２３０２００号公報に、
真空容器内に可視光顕微鏡等を備えたＸ線顕微鏡が記載
されている。可視光などによって試料の位置合わせをお
こなうので、試料の必要以上のＸ線被曝を防ぐことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の技術で
は、結像光学系と試料との距離またはコンデンサ光学系
と試料との距離を十分に確保できることを前提としてい
る。しかし、試料と結像位置との距離（以下、ＩＯとい
う）を短くしたり、結像光学系の倍率を高くしようとす
るとき、結像光学系と試料との距離またはコンデンサ光
学系と試料との距離を十分に確保できない場合が生じ
る。

【０００６】たとえば、ＩＯが１ｍ，結像倍率が２００
倍の光学系では、試料と結像光学系の主面との距離は５
ｍｍ弱と短く、特開平５−８８０００号公報に記載され
た装置のように試料と結像光学系との間にシャッタを設
けるのは困難である。結像光学系がゾーンプレート光学
系である場合は、前記の問題が顕著である。すなわちゾ
ーンプレート光学系の素子は直径が大きなものを製作で
きず、せいぜい３０μｍ程度であり、開口数を確保する
ためには試料と素子との距離を短くしなくてはならな
い。たとえば、素子の直径３０μｍ，Ｘ線の波長３ｎ
ｍ，輪帯数５００，最外輪帯幅３０ｎｍとしたとき、結
像倍率２００倍を実現するには、素子と試料との距離は
０．４５２ｍｍとなり、ここにシャッタを設けることは
不可能である。しかも、試料を交換するには結像光学系
またはコンデンサ光学系を取り外さなければならず、す
ると結像光学系またはコンデンサ光学系を再び取り付け
た後にそれらのアライメントをし直すなど面倒な作業を
おこなわなければならない。これらの問題は、走査型Ｘ
線顕微鏡等においても光学系と試料との距離を十分に確
保できない場合には生じ得る。

【０００７】さらに、可視光顕微鏡等を真空容器内に備
えると、真空容器内が複雑で大がかりになってしまう。
可視光観察等を大気中でおこなおうとすると、Ｘ線用光
学系とは光軸が共通ではないため、Ｘ線観察と可視光観
察等とを切り替えるたびに試料の位置合わせをおこなわ
なければならない。本発明は、上記問題点に鑑み、Ｘ線
観察時以外においてはＸ線用光学系と試料との距離を十
分に確保することによって試料の交換を容易にし、Ｘ線
観察時においてはＸ線用光学系のアライメントをし直す
ことなく速やかにＸ線用光学系を観察に適した位置に配
置することができるＸ線観察装置を提供することを目的
とする。また、Ｘ線観察と可視光観察等とを、試料の位
置合わせをし直すことなく速やかに切り替えることがで
きるＸ線観察装置を提供することを他の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線観察装置
は、Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光学系を観
察に適した位置に配置する機構を有する光学系支持手段
と、観察対象となる試料と、該試料を支持する試料支持
手段と、これらを収納する真空容器とを備えたＸ線観察
装置において、前記光学系支持手段が、Ｘ線観察時にお
ける前記Ｘ線用光学系の位置を記憶する機構と、前記試
料とＸ線用光学系との距離を変化させる機構とを有する
ことを特徴とする。

【０００９】また、Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ
線用光学系を観察に適した位置に配置する機構を有する
光学系支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支
持する試料支持手段と、これらを収納する真空容器とを
備えたＸ線観察装置において、前記光学系支持手段が、
前記Ｘ線用光学系を観察位置に設定するための位置調整
手段と、前記設定した位置とそこから外れた位置とを切
り替える手段とを有することを特徴とする。

【００１０】また、Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ
線用光学系を観察に適した位置に配置する機構を有する
光学系支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支
持する試料支持手段と、これらを収納する真空容器と、
可視光観察系または紫外光観察系とを備えたＸ線観察装
置において、前記試料支持手段が、試料を移動する機構
を有し、可視光観察系または紫外光観察系とＸ線観察系
とで前記試料支持手段を共有することを特徴とする。

【００１１】また、Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ
線用光学系を観察に適した位置に配置する機構を有する
光学系支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支
持する試料支持手段と、可視光観察系または紫外光観察
系とを備えたＸ線観察装置において、前記光学系支持手
段が、Ｘ線観察時における前記Ｘ線用光学系の位置を記
憶する機構と、前記試料とＸ線用光学系との距離を変化
させる機構とを有し、前記試料支持手段が、試料を移動
する機構を有し、可視光観察系または紫外光観察系とＸ
線観察系とで前記試料支持手段を共有することを特徴と
する。

【００１２】また、Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ
線用光学系を観察に適した位置に配置する機構を有する
光学系支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支
持する試料支持手段と、可視光観察系または紫外光観察
系とを備えたＸ線観察装置において、前記光学系支持手
段が、前記Ｘ線用光学系を観察位置に設定するための位
置調整手段と、前記設定した位置とそこから外れた位置
とを切り替える手段とを有し、前記試料支持手段が、試
料を移動する機構を有し、可視光観察系または紫外光観
察系とＸ線観察系とで前記試料支持手段を共有すること
を特徴とする。

【００１３】さらに、可視光観察系または紫外光観察系
の光軸とＸ線観察系の光軸との相対位置が固定されたこ
とを特徴とする。さらに、試料を移動する機構が、可視
光観察系または紫外光観察系とＸ線観察系との切り替え
機構を、試料の位置合わせ・フォーカシング機構とは別
体に有することを特徴とする。

【００１４】さらに、前記試料支持手段によって可視光
観察系または紫外光観察系とＸ線観察系とを切り替える
際に、可視光観察時または紫外光観察時の前記試料の位
置とＸ線観察時の試料の位置とが等しくなるように調整
されたことを特徴とする。さらに、前記Ｘ線用光学系が
真空窓を備えたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のＸ線観察装置の
実施の形態１乃至４について説明する。〔実施の形態１〕本実施の形態は、結像型軟Ｘ線顕微鏡
に適用したものであり、装置の全体を図１に、要部の詳
細を図２にそれぞれ示す。

【００１６】Ｘ線光源１０６と，コンデンサ光学系１０
２と，試料をセットしたステージ１０３と，結像光学系
１０１と，撮像素子１０５とが真空容器１０４内に設置
されている。Ｘ線光源１０６からのＸ線はコンデンサ光
学系１０２によって試料を照明し、試料を透過・散乱し
たＸ線は結像光学系１０１によって撮像装置１０５上に
結像する。真空容器１０４は三つのシャッタ１０７，１
０８，１０９を備え、これらによって真空室１１０，１
１１，１１２に分けることができ、図示しない真空排気
装置によってそれぞれ独立に真空排気することができる
ようになっている。

【００１７】結像光学系１０１は多層膜を積層した凹面
鏡１０１ａと凸面鏡１０１ｂとからなるシュヴァルツシ
ルト光学系であり、マウント１２１に固定されている。
マウント１２１はガイドレール１２２を介してステージ
１２３によって支持されており、図示しない駆動機構に
よって光軸方向にスライドすることができる。ステージ
１２３は真空容器１０４に固定されている。コンデンサ
光学系１０２は、回転楕円面形状の全反射鏡１０２ａで
あり、マウント１２５に固定されている。マウント１２
５はガイドレール１２６を介してステージ１２７によっ
て支持されており、図示しない駆動機構によって光軸方
向にスライドすることができる。ステージ１２７は真空
容器１０４に固定されている。したがって、結像光学系
１０１と試料との距離，コンデンサ光学系１０２と試料
との距離をそれぞれ変化させ、互いに十分に離すことが
できる。

【００１８】まず、結像光学系１０１とコンデンサ光学
系１０２のアライメントについて説明する。結像光学系
１０１は、部材１２４をステージ１２３に接触させた状
態にして、ステージ１２３が備える図示しない微動装置
によってアライメントをおこなう。コンデンサ光学系１
０２は、結像光学系１０１と同様に、部材１２８をステ
ージ１２７に接触させた状態にして、ステージ１２７が
備える図示しない微動装置によってアライメントをおこ
なう。このときシャッタ１０８，１０９は開けている。

【００１９】次に、Ｘ線観察時の操作について説明す
る。図１（ａ），図２（ａ）はＸ線観察時の様子を示
す。シャッタ１０７を閉じ、シャッタ１０８，１０９を
開け、部材１２４，１２８をステージ１２３，１２７に
それぞれ接触させる。前記したアライメントによって、
このとき結像光学系１０１とコンデンサ光学系１０２は
観察に適した位置に配置された状態となるので、試料１
３０をＸ線観察することができる。ステージ１０３は三
軸の直線駆動機構を備え、試料１３０の位置合わせやフ
ォーカシングをおこなえる。なお、真空容器１０４は真
空排気している。

【００２０】次に、試料交換時の操作について説明す
る。図１（ｂ），図２（ｂ）は試料交換時の様子を示
す。結像光学系１０１をステージ１２３の方向へスライ
ドさせて真空室１１０内に引き込み、シャッタ１０８を
閉じ、コンデンサー光学系１０２をステージ１２７の方
向へスライドさせて真空室１１１内に引き込み、シャッ
タ１０８を閉じ、試料１３０を載せた試料ステージ１０
３が入った真空室１１２を独立させる。真空室１１２を
窒素等のガスでパージし、シャッタ１０７を開けて大気
開放する。その後、ステージ１０３の上部をスライドし
て真空容器１０４の外へ出し、試料１３０を交換する。
この間、真空室１１０，１１１は真空のままである。交
換した試料を載せたステージ１０３の上部をスライドし
て元に戻し、シャッタ１０７を閉じ図示しない排気装置
で真空室１１２を真空排気する。真空室１１０と真空室
１１２との差圧、真空室１１１と真空室１１２との差圧
が小さくなったらシャッタ１０８，１０９を開け、結像
光学系１０１とコンデンサ光学系１０２も元に戻す。す
なわち、結像光学系１０１は部材１２４がステージ１２
３に接触する状態にし、コンデンサ光学系１０２は部材
１２８がステージ１２７に接触する状態にする。これで
Ｘ線観察時の状態に再現性よく戻すことができる。すな
わち、観察時に部材１２４とステージ１２３とを，部材
１２８とステージ１２７とを接触させることでそれぞれ
の光学系の位置を記憶している。

【００２１】このように本実施の形態は、結像光学系と
試料との距離，コンデンサ光学系と試料との距離を十分
に確保することができ、シャッタを設けることができ
る。そして、Ｘ線観察時は結像光学系とコンデンサ光学
系とを速やかに観察に適した位置に配置することができ
る。本実施の形態では、結像光学系１０１はシュヴァル
ツシルト光学系であり、コンデンサ光学系１０２は回転
楕円面形状の全反射鏡であるが、これらに限定されるも
のではない。また、本実施の形態は結像光学系とコンデ
ンサ光学系の両方をスライドする構成であるが、Ｘ線観
察時に光学系と試料とがシャッタを設けるに十分に離れ
ている場合は、その光学系に関しては前記構成をとるに
は及ばない。

【００２２】また、光学系をスライドする構成に代え
て、後述する図３に示すように光学系を回転させる構成
としてもよい。図３（ａ）はＸ線観察時、図３（ｂ）は
試料交換時の状態を示す。試料交換時は、マウント１３
３が備える回転軸１３２を中心として、結像光学系１０
１とシャッタが機械的に干渉しない状態にする。観察時
における光学系の位置を記憶する手段は、以下に示すと
おりである。すなわち、Ｘ線観察時においては、レーザ
１３４から出たレーザ光１３８はハーフミラー１３７を
透過して、マウント１３３上に取り付けられたミラー１
３９で反射し、さらにハーフミラー１３７で反射してピ
ンホール１３６を通過して検出器１３５に入射する。図
３（ｃ）に示すように、マウント１３３が観察時よりも
わずかに傾いたらレーザ光１３８はピンホール１３６を
通過することができず、検出器１３５まで達しない。し
たがって、検出器１３５からの信号を確認することで結
像光学系１０１が観察時の位置にあるかどうかを判断す
ることができる。〔実施の形態２〕本実施の形態は、走査型軟Ｘ線顕微鏡
に適用したものであり、光源を除く装置の全体を図４に
示す。

【００２３】Ｘ線光源として、放射光源を用いる。ベリ
リウムフィルタ２０２と，シュヴァルツシルト光学系２
０１と，試料をセットしたステージ２０３と，Ｘ線検出
器２０５とが真空容器２０４内に設置されている。真空
容器２０４は図示しない放射光設備に接続されている。
放射光源からの放射光２０６はベリリウムフィルタ２０
２によって可視光から真空紫外光までが除かれシュヴァ
ルツシルト光学系２０１に入射し、試料２３０上に微小
スポットとして照射され、試料２３０を透過・散乱した
Ｘ線はＸ線検出器２０５に入射し電気信号に変換され
る。ステージ２０３は、マウント２０３ｂと，試料台２
０３ａと，マウント２０３ｂと試料台２０３ａとを接続
するピラー２０３ｃとからなり、試料台２０３ａが備え
た図示しない駆動機構によって試料２３０を二次元走査
し、二次元Ｘ線像を得る。マウント２０３ｂは真空容器
２０４に固定されている。

【００２４】真空容器２０４は三つのシャッタ２０７，
２０８，２０９を備え、これらによって真空室２１０，
２１１，２１２に分けることができ、図示しない真空排
気装置によってそれぞれ独立に真空排気することができ
る。また、真空容器２０４には可視顕微鏡２２０が支柱
２２１によって取り付けられており、Ｘ線顕微鏡の光軸
と可視顕微鏡２２０の光軸との相対位置は固定されてい
る。

【００２５】まず、可視光観察時の操作について説明す
る。図４（ｂ）は可視光観察時の状態を示す。ピラー２
０３ｃを動かすと可視顕微鏡２２０の光軸上に試料台２
０３ａがくるようになっており、可視顕微鏡で観察しな
がら、マウント２０３ｂが備えた図示しない微動機構に
よって試料２３０を所望の位置にセットする。このと
き、真空室２１０，２１１は真空排気している。

【００２６】次に、Ｘ線観察時の操作について説明す
る。図４（ａ）はＸ線観察時の状態を示す。ピラー２０
３ｃを元に戻し試料台２０３ａを真空室２１２にセット
し、シャッタ２０７を閉じ図示しない排気装置によって
真空室２１２を真空排気する。真空室２１０と真空室２
１２との差圧、真空室２１１と真空室２１２との差圧が
小さくなったらシャッタ２０９，２０８を開ける。

【００２７】このように本実施の形態は、Ｘ線観察と可
視光観察とを、試料の位置合わせをし直すことなく速や
かに切り替えることができる。また、可視光顕微鏡を大
気中に設置したので、通常の可視光顕微鏡を用いること
ができる。すなわち、その可視顕微鏡を真空仕様とする
必要がない。また、Ｘ線観察系と可視光観察系の光軸間
の距離が一定であるので、ステージの移動量が常に等し
く、切り替えが容易である。〔実施の形態３〕本実施の形態は、結像型軟Ｘ線顕微鏡
に適用したものであり、光源を除く装置の全体を図５
に、要部の詳細を図６にそれぞれ示す。

【００２８】Ｘ線光源として、放射光源を用いる。コン
デンサ光学系３０２と，試料をセットしたステージ３０
３と，結像光学系３０１と，撮像素子３０５とが真空容
器３０４内に設置されている。真空容器３０４は図示し
ない放射光設備に接続されている。放射光源からの放射
光３０６は図示しないグラスホッパ分光器によって分光
され、ベリリウム窓を透過しゾーンプレート型コンデン
サ光学系３０２によって試料を照明し、試料を透過・散
乱したＸ線はゾーンプレート型結像光学系３０１によっ
て撮像装置３０５上に結像する。真空容器３０４はシャ
ッタ３０７を備え、これを介して試料を交換する。

【００２９】結像光学系３０１はゾーンプレートであ
り、マウント３２１に固定されている。マウント３２１
はガイドレール３２２を介してステージ３２３によって
支持されており、図示しない駆動機構によって光軸方向
にスライドすることができる。ステージ３２３は真空容
器３０４に固定されている。コンデンサ光学系３０２は
ゾーンプレートであり、マウント３２５に固定されてい
る。マウント３２５はガイドレール３２６を介してステ
ージ３２７によって支持されており、図示しない駆動機
構によって光軸方向にスライドすることができる。ステ
ージ３２７は真空容器３０４に固定されている。したが
って、結像光学系と試料との距離、コンデンサ光学系と
試料との距離をそれぞれ変化させ、互いに十分に離すこ
とができる。ゾーンプレートは前記した素子と同様なも
のを用いる。また、先端が円錐形であるピン３２９によ
って、結像光学系３０１とコンデンサ光学系３０２とが
衝突するのを防ぐ。

【００３０】試料ホルダ３３０は０．１μｍ厚の窒化シ
リコン膜３３０ｂに挟まれた試料室３３０ａを備え、こ
の中に水分を含んだ生物試料を封入する。まず、結像光
学系３０１とコンデンサ光学系３０２のアライメントに
ついて説明する。結像光学系３０１は、部材３２４をス
テージ３２３に接触させた状態にして、ステージ３２３
が備える図示しない微動装置によってアライメントをお
こなう。コンデンサ光学系３０２は、結像光学系３０１
と同様に、部材３２８をステージ３２７に接触させた状
態にして、ステージ３２７が備える図示しない微動装置
によってアライメントをおこなう。

【００３１】次に、Ｘ線観察時の操作について説明す
る。図５（ａ），図６（ａ）はＸ線観察時の状態を示
す。部材３２４，３２８をステージ３２３，３２７にそ
れぞれ接触させる。前記したアライメントによって、こ
のとき結像光学系３０１とコンデンサ光学系３０２は観
察に適した位置に配置された状態となるので、試料をＸ
線観察することができる。ステージ３０３は真空容器３
０４に固定されており、三軸の直線駆動機構を備え、試
料の位置合わせやフォーカシングをおこなえる。なお、
真空容器３０４は真空排気している。

【００３２】次に、試料交換時の操作について説明す
る。図５（ｂ），図６（ｂ）は試料交換時の状態を示
す。真空容器３０４を窒素等でパージし、シャッタ３０
７を開けて大気開放する。結像光学系３０１と試料との
距離，コンデンサ光学系３０２と試料間との距離が狭い
ため、結像光学系３０１をステージ３２３の方向へスラ
イドさせ、コンデンサー光学系３０２をステージ３２７
の方向へスライドさせて試料ホルダ３３０を取り出せる
ように結像光学系３０１とコンデンサ光学系３０２との
間隔を拡げる。その後、試料ホルダ３３０を真空容器３
０４の外へ出し、試料を交換する。交換した試料を載せ
た試料ホルダ３３０を元に戻し、シャッタ３０７を閉じ
図示しない排気装置によって真空容器３０４を真空排気
する。次いで、結像光学系３０１とコンデンサ光学系３
０２も元に戻す。すなわち、結像光学系３０１は部材３
２４がステージ３２３に接触する状態にし、コンデンサ
ー光学系３０２は部材３２８がステージ３２７に接触す
る状態にする。これでＸ線観察時の状態に再現性よく戻
すことができる。

【００３３】このように本実施の形態は、結像光学系と
試料との距離，コンデンサ光学系と試料との距離を十分
に確保することができ、容易に試料の交換をすることが
できる。そして、Ｘ線観察時は結像光学系とコンデンサ
光学系とを速やかに観察に適した位置に配置することが
できる。〔実施の形態４〕本実施の形態は、結像型軟Ｘ線顕微鏡
に適用したものであり、装置の全体を図７に、要部の詳
細を図８にそれぞれ示す。

【００３４】Ｘ線光源４０６が真空容器４１０内に設置
され、撮像素子４０５が真空容器４１１内に設置されて
いる。結像光学系４０１はＯリング４５２を介してマウ
ント４２１に固定されており、マウント４２１はベロー
４５１を介して真空容器４１１に接続されている。結像
光学系４０１の試料側は真空窓であるベリリウム窓４５
３となっている。すなわち、真空容器４１１と，ベリリ
ウム窓４５３と，結像光学系４０１と，Ｏリング４５２
と，マウント４２１と，ベロー４５１とで気密構造とな
っている。コンデンサ光学系４０２はＯリング４６２を
介してマウント４２５に固定されており、マウント４２
５はベロー４６１を介して真空容器４１０に接続されて
いる。コンデンサ光学系４０２の試料側は真空窓である
ベリリウム窓４６３となっている。すなわち、真空容器
４１０と，ベリリウム窓４６３と，コンデンサ光学系４
０２と，Ｏリング４６２と，マウント４２５と，ベロー
４６１とで気密構造となっている。Ｘ線光源４０６から
のＸ線はコンデンサ光学系４０２によって集光されベリ
リウム窓４６３を透過して試料を照明し、試料を透過・
散乱したＸ線はベリリウム窓４５３を透過して結像光学
系４０１によって撮像装置４０５上に結像する。真空容
器４１０，４１１は図示しない真空排気装置によってそ
れぞれ独立に真空排気することができる。

【００３５】前記結像光学系４０１は多層膜を積層した
凹面鏡４０１ａと凸面鏡４０１ｂとからなるシュヴァル
ツシルト光学系であり、マウント４２１に固定されてい
る。マウント４２１はガイドレール４２２を介してステ
ージ４２３によって支持されており、図示しない駆動機
構によって光軸方向にスライドすることができるように
なっている。ステージ４２３は真空容器４１１に固定さ
れている。コンデンサ光学系４０２は、回転楕円面形状
の全反射鏡４０２ａであり、マウント４２５に固定され
ている。マウント４２５はガイドレール４２６を介して
ステージ４２７によって支持されており、図示しない駆
動機構によって光軸方向にスライドすることができる。
ステージ４２７は真空容器４１０に固定されている。し
たがって、結像光学系４０１と試料との距離、コンデン
サ光学系４０２と試料との距離をそれぞれ変化させ、互
いに十分に離すことができる。

【００３６】まず、結像光学系４０１とコンデンサ光学
系４０２のアライメントについて説明する。結像光学系
４０１は、部材４２４をステージ４２３に接触させた状
態にして、ステージ４２３が備える図示しない微動装置
によってアライメントをおこなう。コンデンサ光学系４
０２は、結像光学系４０１と同様に、部材４２８をステ
ージ４２７に接触させた状態にして、ステージ４２７が
備える図示しない微動装置によってアライメントをおこ
なう。

【００３７】次に、Ｘ線観察時の操作について説明す
る。図７（ａ），図８（ａ）はＸ線観察時の状態を示
す。部材４２４，４２８をステージ４２３，４２７にそ
れぞれ接触させる。前記したアライメントによって、こ
のとき結像光学系４０１とコンデンサ光学系４０２は観
察に適した位置に配置された状態となるので、試料４３
０をＸ線観察することができる。ステージ４０３はマウ
ント４０３ｂと、それに支持されたステージ４０３ａと
からなり、ステージ４０３ａに試料４３０をセットす
る。すなわち、試料４３０をセットしたステージ４０３
ａは大気中にある。ステージ４０３ａは三軸の直線駆動
機構を備え、試料４３０の位置合わせやフォーカシング
をおこなえるようになっている。なお、真空容器４１
０，４１１は真空排気している。

【００３８】次に、可視光観察時または紫外光観察時の
操作について説明する。図７（ｂ），図８（ｂ）は可視
光観察時または紫外光観察時の状態を示す。大気中に顕
微鏡４７０を備え、可視光観察または紫外光観察をおこ
なう。結像光学系４０１と試料との距離，コンデンサ光
学系４０２と試料との距離が狭いため、結像光学系４０
１をステージ４２３の方向へスライドさせ、コンデンサ
光学系４０２をステージ４２７の方向へスライドさせ
て、ステージ４０３ａを顕微鏡４７０の光軸上に移動で
きるように結像光学系４０１とコンデンサ光学系４０２
との間隔を拡げる。その後、図示しない移動機構によっ
てステージ４０３ａを顕微鏡４７０の光軸上に移動す
る。再度のＸ線観察時は、ステージ４０３ａを元に戻
し、次いで結像光学系４０１とコンデンサ光学系４０２
も元に戻す。すなわち、結像光学系４０１は部材４２４
がステージ４２３に接触する状態にし、コンデンサ光学
系４０２は部材４２８がステージ４２７に接触する状態
にする。これでＸ線観察時の状態に再現性よく戻すこと
ができる。

【００３９】このように、可視光観察時または紫外光観
察時等に、結像光学系と試料との距離，コンデンサ光学
系と試料との距離を十分に確保することができ、容易に
試料の交換・移動をすることができる。また、その際に
ベリリウム窓を破損する危険が小さい。そして、Ｘ線観
察時は結像光学系とコンデンサ光学系とを速やかに観察
に適した位置に配置することができる。また、可視光顕
微鏡または紫外光顕微鏡を大気中に設置したので、通常
の可視光顕微鏡または紫外光顕微鏡を用いることができ
る。また、Ｘ線光学系が真空窓を備えているので、試料
の交換に際して大気開放をおこなう必要がなく、また、
作動距離を長くすることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、結像光学系と試料との
距離，コンデンサ光学系と試料との距離を十分に確保す
ることができ、シャッタを設けることができる。また、
容易に試料の交換・移動をすることができる。また、Ｘ
線観察時は結像光学系とコンデンサ光学系とを速やかに
観察に適した位置に配置することができる。

【００４１】さらに、Ｘ線観察と可視光観察または紫外
光観察とを、試料の位置合わせをし直すことなく速やか
に切り替えることができる。可視光顕微鏡または紫外光
顕微鏡を大気中に設置したので、通常の可視光顕微鏡ま
たは紫外光顕微鏡を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるＸ線観察装置の全
体図である。

【図２】本発明の実施の形態１によるＸ線観察装置の要
部の詳細図である。

【図３】本発明の実施の形態１によるＸ線観察装置の変
形例の要部の詳細図である。

【図４】本発明の実施の形態２によるＸ線観察装置の全
体図である。

【図５】本発明の実施の形態３によるＸ線観察装置の全
体図である。

【図６】本発明の実施の形態３によるＸ線観察装置の要
部の詳細図である。

【図７】本発明の実施の形態４によるＸ線観察装置の全
体図である。

【図８】本発明の実施の形態４によるＸ線観察装置の要
部の詳細図である。

【図９】Ｘ線観察装置の従来例の全体図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１結像光学系１０１ａ，４０１ａ凹面鏡１０１ｂ，４０１ｂ凸面鏡１０２，３０２，４０２コンデンサ光学系１０２ａ，４０２ａ全反射鏡１０３，１２３，１２７，２０３，３０３，３２３，３
２７，４０３，４０３ａ，４２３，４２７ステージ１０４，２０４，３０４，４１０，４１１真空容器１０５，３０５，４０５撮像素子１０６，４０６Ｘ線光源１０７，１０８，１０９，２０７，２０８，２０９，３
０７シャッタ１１０，１１１，１１２，２１０，２１１，２１２真
空室１２１，１２５，１３３，２０３ａ，３２１，３２５，
４０３ｂ，４２１，４２５マウント１２２，１２６，３２２，３２６，４２２，４２６ガ
イドレール１２４，１２８，３２４，３２８，４２４，４２８部
材１３０，２３０，４３０試料１３２回転軸１３４レーザ１３５検出器１３６ピンホール１３７ハーフミラー１３８レーザ光１３９ミラー２０３ｂ試料台２０３ｃピラー２０５Ｘ線検出器２０６，３０６放射光２２０可視顕微鏡２２１支柱３２９ピン３３０試料ホルダ３３０ａ試料室３３０ｂ窒化シリコン膜４５１，４６１べロー４５２，４６２Ｏリング４５３，４６３ベリリウム窓４７０顕微鏡５０１Ｘ線発生器５０２コンデンサ光学系５０３結像光学系５０４撮像装置５０５鏡筒用真空容器５０６排気系５０７試料カプセル５０８試料ホルダ５０９収納室５１０ハウジング５１１Ｘ線透過窓５１２シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、これらを収納する真空容器とを備えた
Ｘ線観察装置において、前記光学系支持手段が、Ｘ線観察時における前記Ｘ線用
光学系の位置を記憶する機構と、前記試料とＸ線用光学
系との距離を変化させる機構とを有することを特徴とす
るＸ線観察装置。
【請求項２】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、これらを収納する真空容器とを備えた
Ｘ線観察装置において、前記光学系支持手段が、前記Ｘ線用光学系を観察位置に
設定するための位置調整手段と、前記設定した位置とそ
こから外れた位置とを切り替える手段とを有することを
特徴とするＸ線観察装置。
【請求項３】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、これらを収納する真空容器と、可視光
観察系または紫外光観察系とを備えたＸ線観察装置にお
いて、前記試料支持手段が、試料を移動する機構を有し、可視
光観察系または紫外光観察系とＸ線観察系とで前記試料
支持手段を共有することを特徴とするＸ線観察装置。
【請求項４】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、可視光観察系または紫外光観察系とを
備えたＸ線観察装置において、前記光学系支持手段が、Ｘ線観察時における前記Ｘ線用
光学系の位置を記憶する機構と、前記試料とＸ線用光学
系との距離を変化させる機構とを有し、前記試料支持手
段が、試料を移動する機構を有し、可視光観察系または
紫外光観察系とＸ線観察系とで前記試料支持手段を共有
することを特徴とするＸ線観察装置。
【請求項５】Ｘ線光源と、Ｘ線用光学系と、該Ｘ線用光
学系を観察に適した位置に配置する機構を有する光学系
支持手段と、観察対象となる試料と、該試料を支持する
試料支持手段と、可視光観察系または紫外光観察系とを
備えたＸ線観察装置において、前記光学系支持手段が、前記Ｘ線用光学系を観察位置に
設定するための位置調整手段と、前記設定した位置とそ
こから外れた位置とを切り替える手段とを有し、前記試
料支持手段が、試料を移動する機構を有し、可視光観察
系または紫外光観察系とＸ線観察系とで前記試料支持手
段を共有することを特徴とするＸ線観察装置。
【請求項６】可視光観察系または紫外光観察系の光軸と
Ｘ線観察系の光軸との相対位置が固定されたことを特徴
とする請求項３乃至５記載のＸ線観察装置。
【請求項７】試料を移動する機構が、可視光観察系また
は紫外光観察系とＸ線観察系との切り替え機構を、試料
の位置合わせ・フォーカシング機構とは別体に有するこ
とを特徴とする請求項３乃至６記載のＸ線観察装置。
【請求項８】前記試料支持手段によって可視光観察系ま
たは紫外光観察系とＸ線観察系とを切り替える際に、可
視光観察時または紫外光観察時の前記試料の位置とＸ線
観察時の試料の位置とが等しくなるように調整されたこ
とを特徴とする請求項７記載のＸ線観察装置。
【請求項９】前記Ｘ線用光学系が真空窓を備えたことを
特徴とする請求項１乃至８記載のＸ線観察装置。