JPH09251100A - Soft x-ray microscope - Google Patents

Soft x-ray microscope

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Publication number
JPH09251100A
JPH09251100A JP5925196A JP5925196A JPH09251100A JP H09251100 A JPH09251100 A JP H09251100A JP 5925196 A JP5925196 A JP 5925196A JP 5925196 A JP5925196 A JP 5925196A JP H09251100 A JPH09251100 A JP H09251100A
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JP
Japan
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soft
detector
ray
distance
light source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5925196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Nagai
宏明 永井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH09251100A publication Critical patent/JPH09251100A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform accurate and simple focusing by using an imageforming optical element with large magnitude by providing a measuring means measuring a distance between an observation object and a detector or a distance between an objective lens and a detector. SOLUTION: A beam 2 emitting from an SR light source is allowed to enter a zone plate 3 with a large diameter in order to utilize a light fully. The incident beam 2 is condensed and becomes a primary diffraction light, thereby forming a spot light source 4. A light shielding plate 6 having a pinhole 5 where the beam from the source 4 can pass through is provided just behind the source 4. The beam entering an obliquely incident condenser from the source 4 becomes monochromatic by the plate 3 and pinhole 5. The condenser 7 is of rotary elliptic shape, and the beam from the source 4 is directed to a sample 8. A distance between an objective zone plate 9 and a detector 10 is measured at an error of 1mm so as to obtain the image-forming magnitude accurately.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、X線顕微鏡、特に
生体観察や半導体検査等に好適な高解像度の軟X線顕微
鏡に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray microscope, and particularly to a high resolution soft X-ray microscope suitable for living body observation, semiconductor inspection and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線顕微鏡は、生物試料を未処理で高分
解能観察することができるため注目されている。例え
ば、結像型X線顕微鏡は、X線源から発したX線を照明
光学系により試料に向けて集光し、このX線で照射され
た試料の像を結像光学系により検出器上に結像させて試
料を観察するように構成されている。
2. Description of the Related Art X-ray microscopes have been attracting attention because they can observe biological samples without treatment and with high resolution. For example, an imaging X-ray microscope collects X-rays emitted from an X-ray source toward a sample by an illumination optical system, and an image of the sample irradiated by the X-rays is detected on a detector by an imaging optical system. The sample is observed by forming an image on.

【0003】上記結像型X線顕微鏡の光学系を構成する
照明光学系や結像光学系としては、例えば反射面に特定
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
して成るシュヴァルツシルド光学系、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
系等が用いられており、これら光学系を組み合わせた従
来例としては、以下のものがある。
As an illumination optical system and an imaging optical system which form the optical system of the above-mentioned imaging X-ray microscope, for example, a reflective surface is laminated with a multilayer film having a high reflectance for X-rays of a specific wavelength. The Schwarzschild optical system, the Walter optical system using total reflection, the zone plate optical system using diffraction, and the like are used. Conventional examples combining these optical systems include the following.

【0004】(1)集光光学系および結像光学系の両方
にゾーンプレートを用いたもの(例えば、特開平6−3
47600号公報や、X-Ray Microscopy, ed. by G.Sch
mahland D.Rudolph, Springer Series in Optical Scie
nces, Vol.43,(Springer, Berlin, Heidelgerg 1984)
のP192-202に記載された、D.Rudolph et al,"The Gotti
ngen X-Ray Microscope and X-Ray Microscopy Experim
ents at the BESSY Strage Ring")。 (2)集光光学系に多層膜反射鏡を用い、結像光学系に
ゾーンプレートを用いたもの(例えば、特開平4−26
4300号公報)。 (3)集光光学系に斜入射反射鏡を用い、結像光学系に
直入射多層膜反射鏡を用いたもの(例えば、特開平6−
230200号公報)。 (4)集光光学系および結像光学系の両方に斜入射鏡を
用いたもの(例えば、特開平6−230200号公
報)。 (5)集光光学系にゾーンプレートおよび斜入射反射鏡
を用い、結像光学系にゾーンプレートを用いたもの(例
えば、特願平6−13543号明細書)。 一般に、X線光学素子においてはX線の透過率が低いた
め、結像光学系は1つの結像光学素子で高倍率を得るよ
うに設計されているものが多く、上述した従来例におい
てもそのように設計されている。
(1) A system using zone plates for both the condensing optical system and the imaging optical system (see, for example, JP-A-6-3
47600, X-Ray Microscopy, ed. By G.Sch.
mahland D. Rudolph, Springer Series in Optical Scie
nces, Vol.43, (Springer, Berlin, Heidelgerg 1984)
D. Rudolph et al, "The Gotti, P192-202,"
ngen X-Ray Microscope and X-Ray Microscopy Experim
ents at the BESSY Strage Ring "). (2) A multilayer film reflecting mirror is used for the condensing optical system, and a zone plate is used for the image forming optical system (for example, JP-A-4-26).
4300 publication). (3) An oblique-incidence reflecting mirror is used for the condensing optical system, and a direct-incidence multilayer film reflecting mirror is used for the imaging optical system (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-
230200). (4) One using an oblique incidence mirror for both the condensing optical system and the imaging optical system (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-230200). (5) A system using a zone plate and a grazing incidence reflecting mirror for the condensing optical system and a zone plate for the imaging optical system (for example, Japanese Patent Application No. 6-13543). Generally, since the X-ray optical element has a low X-ray transmittance, many imaging optical systems are designed to obtain a high magnification with a single imaging optical element. Is designed to be.

【0005】ところで、結像光学系(結像光学素子)に
おいては物点位置の光軸方向のずれは結像倍率の2乗で
結像位置のずれに拡大されるため、ずれた位置では結像
も異なるものとなる。そこで、可視顕微鏡では結像倍率
を一定に保つために、像点と物点との間の距離(IO)
を固定することが多く、軟X線顕微鏡においても上記従
来例と同様に像点と物点との間の距離(IO)を固定し
ているものが多い。
In the imaging optical system (imaging optical element), the deviation of the object point position in the optical axis direction is magnified by the square of the imaging magnification to the deviation of the imaging position. The image will also be different. Therefore, in the visible microscope, in order to keep the imaging magnification constant, the distance (IO) between the image point and the object point
Is often fixed, and in many soft X-ray microscopes, the distance (IO) between the image point and the object point is fixed as in the above-mentioned conventional example.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、試料
と対物レンズとの間の距離を調整することによってフォ
ーカシングを行うが、高倍率の顕微鏡として構成すると
以下に示すようにフォーカシングが困難になる。例え
ば、IO=1(m)の光学系を想定すると、結像光学素
子の倍率を100倍にした場合には試料位置が10(n
m)ずれても結像位置で0.1(mm)のずれが生じる
だけで済むが、結像素子の倍率を1000倍にした場合
には試料位置が10(nm)ずれると結像位置で10
(mm)のずれが生じることになる。すなわち、結像素
子の倍率が1000倍の顕微鏡では、数nmの分解能で
試料を移動させる必要があり、このような試料の移動を
精度よく実現する機構は複雑になり、コストアップを招
く。また、上記従来例では、距離IOを固定しているた
め、結像倍率を変更するためには、焦点距離の異なる結
像光学素子に交換するという面倒な作業を行う必要があ
る。
In the above-mentioned conventional example, focusing is performed by adjusting the distance between the sample and the objective lens. However, if the microscope is constructed with high magnification, focusing becomes difficult as shown below. . For example, assuming an optical system of IO = 1 (m), the sample position is 10 (n) when the magnification of the imaging optical element is 100 times.
Even if it is shifted by m), only a displacement of 0.1 (mm) occurs at the image forming position. However, when the magnification of the image forming element is 1000 times, if the sample position is displaced by 10 (nm), the image forming position is changed. 10
A deviation of (mm) will occur. That is, in a microscope in which the magnification of the imaging element is 1000 times, it is necessary to move the sample with a resolution of several nm, and the mechanism for realizing such sample movement with high accuracy becomes complicated and the cost is increased. Further, in the above-mentioned conventional example, since the distance IO is fixed, in order to change the imaging magnification, it is necessary to carry out a troublesome work of exchanging with an imaging optical element having a different focal length.

【0007】また、上記従来例では、距離IOを固定し
ているため、X線検出器を所望に応じて交換する際に
は、複数のX線検出器を同一平面上で交換する必要があ
った。このため、X線検出器の切換機構や操作機構が1
個所に集中配置されることになり、レイアウト設計が困
難になる。この傾向はX線検出器の種類が増えるほど顕
著になる。また、1×10-4(Pa)以下の真空度を必
要とするマイクロチャンネルプレート(MCP)等の検
出器と、0.1Pa以下の真空度で十分なX線乾板等の
検出器とを使い分ける場合には、全体が1×10-4(P
a)以下の真空度になるまで真空排気を行うか、あるい
は作動排気が可能な構造にする必要がある。しかし、前
者の場合は真空排気時間が長くなるという問題が生じ、
後者の場合は検出器の切換機構や操作機構が追加される
ためさらにレイアウト設計が困難になるという問題が生
じる。
Further, in the above-mentioned conventional example, since the distance IO is fixed, it is necessary to replace a plurality of X-ray detectors on the same plane when replacing the X-ray detectors as desired. It was Therefore, the switching mechanism and operating mechanism of the X-ray detector are
The layout design becomes difficult because it will be centrally located at the location. This tendency becomes more remarkable as the types of X-ray detectors increase. Further, a detector such as a microchannel plate (MCP) which requires a vacuum degree of 1 × 10 −4 (Pa) or less and a detector such as an X-ray dry plate which has a vacuum degree of 0.1 Pa or less are used properly. In this case, the whole is 1 × 10 -4 (P
a) It is necessary to perform vacuum evacuation until the degree of vacuum is equal to or less than that described above, or to make the structure capable of operating exhaust. However, in the former case, there is a problem that the evacuation time becomes longer,
In the latter case, since a detector switching mechanism and an operating mechanism are added, the layout design becomes more difficult.

【0008】本発明は、高倍率の結像光学素子を用いた
構成でありながら、精度よくかつ簡単にフォーカシング
を行うことのできる軟X線顕微鏡を提供することを第1
の目的とする。本発明は、結像光学素子を交換せずに結
像倍率を変化させることのできる軟X線顕微鏡を提供す
ることを第2の目的とする。本発明は、複数の検出器を
切り換えることができ、かつレイアウト設計が容易な軟
X線顕微鏡を提供することを第3の目的とする。
The first object of the present invention is to provide a soft X-ray microscope which has a structure using a high-magnification image-forming optical element and which can perform focusing accurately and easily.
The purpose of. A second object of the present invention is to provide a soft X-ray microscope capable of changing the imaging magnification without replacing the imaging optical element. A third object of the present invention is to provide a soft X-ray microscope capable of switching a plurality of detectors and having easy layout design.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的のため、
本発明の請求項1の構成は、軟X線光源から発した軟X
線を観察対象物に照射する照明光学系と、前記観察対象
物からの軟X線を集束させる対物レンズと、光軸方向に
移動可能な検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前
記検出器の移動によってフォーカシングを行うようにし
たことを特徴とするものである。
For the above first purpose,
The configuration of claim 1 of the present invention is the soft X-ray emitted from the soft X-ray source.
In a soft X-ray microscope including an illumination optical system that irradiates an observation target with a line, an objective lens that focuses the soft X-rays from the observation target, and a detector that is movable in the optical axis direction, the detection is performed. It is characterized in that focusing is performed by moving the vessel.

【0010】図1の原理図を用いて結像光学素子の基本
的な公式を説明する。図1において、aは物点P1から
光学素子の主面Sまでの距離であり、bは光学素子の主
面Sから像点P2までの距離であり、fは光学素子の焦
点距離である。このとき、Mを結像倍率とし、像点P2
と物点P1との間の距離をIOとすると、次式が成立す
る。
The basic formula of the imaging optical element will be described with reference to the principle diagram of FIG. In FIG. 1, a is the distance from the object point P1 to the principal surface S of the optical element, b is the distance from the principal surface S of the optical element to the image point P2, and f is the focal length of the optical element. At this time, M is the imaging magnification, and the image point P2
If the distance between the object and the object point P1 is IO, the following equation holds.

【数1】 1/a+1/b=1/f (1) b=a・M (2) a+b=IO (3)## EQU1 ## 1 / a + 1 / b = 1 / f (1) b = a.M (2) a + b = IO (3)

【0011】本発明の請求項1の軟X線顕微鏡によれ
ば、光軸方向に移動可能な検出器の移動によってフォー
カシングを行うため、高分解能の移動機構を設けずに精
密なフォーカシングを行うことができる。したがって、
高倍率の結像光学素子を用いた構成でありながら、簡単
にかつ高精度でフォーカシングを行うことができる。例
えば、IO=1(m)のとき結像光学素子の倍率が10
00倍となる結像光学系を用いる場合には、IO=1
(m)の近傍で検出器を1(mm)の精度で移動させる
ことは、試料位置において1(nm)の精度でフォーカ
シングを行うことに等しい。この場合、実際の結像倍率
はほぼ1000倍となる。
According to the soft X-ray microscope of the first aspect of the present invention, focusing is performed by moving a detector that is movable in the optical axis direction. Therefore, precise focusing is performed without providing a high-resolution moving mechanism. You can Therefore,
Focusing can be performed easily and with high accuracy, even though the configuration uses a high-magnification imaging optical element. For example, when IO = 1 (m), the magnification of the imaging optical element is 10
When an imaging optical system with a magnification of 00 is used, IO = 1
Moving the detector with an accuracy of 1 (mm) in the vicinity of (m) is equivalent to performing focusing with an accuracy of 1 (nm) at the sample position. In this case, the actual imaging magnification is about 1000 times.

【0012】上記第2の目的のため、本発明の請求項2
の構成は、軟X線光源から発した軟X線を観察対象物に
照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟X線を
集束させる対物レンズと、光軸方向に移動可能な検出器
とを具える軟X線顕微鏡において、前記検出器と前記対
物レンズとの間の距離の最大値が最小値の1.5倍以上
になるようにしたことを特徴とするものである。
For the above-mentioned second purpose, the second aspect of the present invention.
In the above configuration, the illumination optical system that irradiates the observation target with the soft X-rays emitted from the soft X-ray light source, the objective lens that focuses the soft X-rays from the observation target, and the movable detection in the optical axis direction. In a soft X-ray microscope including a detector, the maximum value of the distance between the detector and the objective lens is set to 1.5 times or more the minimum value.

【0013】本発明の請求項2の軟X線顕微鏡によれ
ば、距離IOを、その最大値が最小値の1.5倍以上に
なるように大きく変化させることにより結像倍率を変化
させるので、結像光学素子を交換せずに結像倍率を変更
することができる。
According to the soft X-ray microscope of the second aspect of the present invention, the imaging magnification is changed by greatly changing the distance IO so that its maximum value becomes 1.5 times or more of the minimum value. The imaging magnification can be changed without replacing the imaging optical element.

【0014】上記第3の目的のため、本発明の請求項3
の構成は、軟X線光源から発した軟X線を観察対象物に
照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟X線を
集束させる対物レンズと、光軸上に固定または挿脱可能
に配置される検出器と、前記検出器と前記対物レンズと
の間の光軸上に挿脱可能に配置される少なくとも1つの
他の検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前記観察
対象物と前記対物レンズとの間の距離を変化させること
により前記検出器の何れか1つに軟X線を集束させるこ
とでその検出器を選択するようにしたことを特徴とする
ものである。
For the above third purpose, the third aspect of the present invention is provided.
In the configuration, the illumination optical system that irradiates the observation target with the soft X-rays emitted from the soft X-ray light source, the objective lens that focuses the soft X-rays from the observation target, and the optical axis that is fixed or inserted into or removed from the optical axis. The observation in a soft X-ray microscope comprising a detector that is movably arranged and at least one other detector that is removably arranged on the optical axis between the detector and the objective lens. The detector is selected by changing the distance between the object and the objective lens to focus soft X-rays on any one of the detectors. .

【0015】本発明の請求項3の軟X線顕微鏡によれ
ば、複数の検出器の結像位置を夫々異ならせているた
め、これら複数の検出器が1個所に集中配置されること
はなく、複数の検出器を簡単に切り換えることができる
軟X線顕微鏡を容易に設計することができる。
According to the soft X-ray microscope of the third aspect of the present invention, since the image forming positions of the plurality of detectors are different from each other, the plurality of detectors are not concentrated in one place. , A soft X-ray microscope capable of easily switching a plurality of detectors can be easily designed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図2は本発明の第1実施形態
の軟X線顕微鏡の構成を示す図である。この第1実施形
態の軟X線顕微鏡1はゾーンプレート顕微鏡として構成
されており、軟X線光源としてシンクロトロン(SR)
光源を用いている。なお、軟X線光源としては、そこか
ら照射されたビームがゾーンプレートにより集光されて
点光源を形成する必要があるため、SR光源のような指
向性の強い光源を用いることが好ましいが、必ずしもS
R光源に限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the soft X-ray microscope according to the first embodiment of the present invention. The soft X-ray microscope 1 of the first embodiment is configured as a zone plate microscope, and has a synchrotron (SR) as a soft X-ray light source.
It uses a light source. As the soft X-ray light source, a beam emitted from the soft X-ray source needs to be condensed by a zone plate to form a point light source. Therefore, a light source having a strong directivity such as an SR light source is preferably used. Not necessarily S
The light source is not limited to the R light source.

【0017】図2において、図示しないSR光源から発
したビーム2は、光を有効利用するために直径を大きく
したゾーンプレート3に入射される。このゾーンプレー
ト3は、最外殻線幅d=0.06(μm)、直径0.5
(mm)であり、分光素子としての機能を有している。
ゾーンプレート3に入射したビーム2は集束されて一次
回折光となり、点光源(二次光源)4を形成する。
In FIG. 2, a beam 2 emitted from an SR light source (not shown) is incident on a zone plate 3 having a large diameter in order to effectively use the light. The zone plate 3 has an outermost shell line width d = 0.06 (μm) and a diameter of 0.5.
(Mm) and has a function as a spectroscopic element.
The beam 2 incident on the zone plate 3 is focused into a first-order diffracted light and forms a point light source (secondary light source) 4.

【0018】光軸上において、点光源4の直後に、点光
源4からのビームを通過し得る径のピンホール5を有す
る遮光板6を設ける。ゾーンプレート3とピンホール5
とにより、点光源4から斜入射コンデンサ7に入射する
ビームを単色化する。この単色化は、対物レンズにゾー
ンプレートを用いる場合の大きな色収差を考慮して行う
ものであり、放射光のような連続した波長の光を用いる
場合に不要な光を遮断し得るものである。
Immediately after the point light source 4 on the optical axis, a light shielding plate 6 having a pinhole 5 having a diameter through which the beam from the point light source 4 can pass is provided. Zone plate 3 and pinhole 5
By the above, the beam incident on the oblique incidence condenser 7 from the point light source 4 is monochromatic. This monochromatization is performed in consideration of a large chromatic aberration when a zone plate is used as an objective lens, and can block unnecessary light when using light of a continuous wavelength such as radiated light.

【0019】上記斜入射コンデンサ7は、回転楕円面形
状を有しており、点光源4から入射されたビームを試料
(観察対象物)8上に照射する。上記ゾーンプレート
3、点光源(二次光源)4、ピンホール5を有する遮光
板6および斜入射コンデンサ7は照明光学系を構成す
る。試料8は、図示しない試料ステージにより、光軸方
向の粗動(例えば分解能0.01μm)および光軸に対
し垂直な平面上での移動が可能になっている。試料8を
通過したビームは、輪帯数500、最外殻線幅d=0.
03(μm)、直径0.03(mm)の対物ゾーンプレ
ート9を経た後、検出器10に入射する。検出器10
は、図示しない移動機構により光軸方向に移動可能にな
っており、対物ゾーンプレート9から検出器10までの
距離(または試料8から検出器10までの距離)を測定
する図示しない測定機構が設けられている。検出器10
としてはMCPや半導体画像検出器等が用いられ、この
検出器10上に試料8の像が拡大投影される。
The oblique incidence condenser 7 has a spheroidal shape and irradiates the sample (observation object) 8 with the beam incident from the point light source 4. The zone plate 3, the point light source (secondary light source) 4, the light shielding plate 6 having the pinhole 5 and the oblique incidence condenser 7 constitute an illumination optical system. A sample stage (not shown) allows the sample 8 to perform coarse movement in the optical axis direction (for example, resolution 0.01 μm) and move on a plane perpendicular to the optical axis. The beam that has passed through the sample 8 has the number of ring zones of 500 and the outermost shell line width d = 0.
After passing through the objective zone plate 9 having a diameter of 03 (μm) and a diameter of 0.03 (mm), the light enters the detector 10. Detector 10
Is movable in the optical axis direction by a moving mechanism (not shown), and a measuring mechanism (not shown) for measuring the distance from the objective zone plate 9 to the detector 10 (or the distance from the sample 8 to the detector 10) is provided. Has been. Detector 10
An MCP, a semiconductor image detector, or the like is used as this, and the image of the sample 8 is enlarged and projected on this detector 10.

【0020】上記ゾーンプレート3および対物ゾーンプ
レート9は、光源が無限遠にあるときのゾーンプレート
のn番目のゾーン半径rn と、焦点距離fと、波長λと
の関係を示す次式
The zone plate 3 and the objective zone plate 9 are the following equations showing the relationship between the nth zone radius rn of the zone plate when the light source is at infinity, the focal length f, and the wavelength λ.

【数2】 rn 2 +f2 =(f+nλ/2)2 (4) に基づいて波長λ=4(nm)用に設計されている。こ
の(4)式に上述した条件を代入すると、焦点距離f
は、0.45(mm)となる。このとき、試料8から検
出器10までの距離が450(mm)である場合には、
上述した(1)、(2)、(3)式より、結像倍率M
は、998倍となる。
## EQU2 ## It is designed for the wavelength .lamda. = 4 (nm) based on rn.sub.2 + f2 = (f + n.lamda. / 2) .sup.2 (4). Substituting the above-mentioned conditions into this equation (4), the focal length f
Is 0.45 (mm). At this time, when the distance from the sample 8 to the detector 10 is 450 (mm),
From the equations (1), (2), and (3) described above, the imaging magnification M
Is 998 times.

【0021】次に、本実施形態における試料観察につい
て説明する。試料8の観察を行う際には、まず、検出器
10からの像を確認しながら、上記試料ステージの移動
機構を用いて試料8を0.01(μm)程度の精度でフ
ォーカシングする。次に、上記検出器の移動機構を用い
て、微調整を行う。結像倍率Mが998倍であるため、
この微調整では検出器10は最大値で、 0.01(μm)×998×998=9960(μm)
=9.96(mm) 移動させればよい。また、1(mm)の精度で検出器1
0を光軸方向に移動させることにより、上記試料ステー
ジを1(nm)の精度で移動させてフォーカシングを行
ったことと同等である。
Next, sample observation in this embodiment will be described. When observing the sample 8, first, while confirming the image from the detector 10, the sample 8 is focused with an accuracy of about 0.01 (μm) by using the moving mechanism of the sample stage. Next, fine adjustment is performed using the moving mechanism of the detector. Since the imaging magnification M is 998 times,
In this fine adjustment, the maximum value of the detector 10 is 0.01 (μm) × 998 × 998 = 9960 (μm)
= 9.96 (mm). In addition, the detector 1 with an accuracy of 1 (mm)
This is equivalent to moving the sample stage with an accuracy of 1 (nm) by moving 0 in the optical axis direction to perform focusing.

【0022】また、対物ゾーンプレート9と検出器10
との間の距離を1(mm)の誤差で測定することによ
り、結像倍率Mを正確に求めることができる。例えば、
上記フォーカシングによりフォーカスが合った状態にな
ったときの対物ゾーンプレート9と検出器10との間の
距離が452(mm)±誤差1(mm)である場合に
は、結像倍率Mの取り得る値は1001倍から1006
倍までの間の値であると限定することができる。
Further, the objective zone plate 9 and the detector 10
By measuring the distance between and with an error of 1 (mm), the imaging magnification M can be accurately obtained. For example,
When the distance between the objective zone plate 9 and the detector 10 when the object is in focus by the focusing is 452 (mm) ± error 1 (mm), the imaging magnification M can be taken. Value is 1001 times to 1006
It can be limited to a value up to double.

【0023】本実施形態によれば、精度が高くない、試
料ステージの移動機構と検出器の移動機構とを組み合わ
せて用いることにより、高精度のフォーカシングを行う
ことができる。さらに、検出器10と結像光学素子であ
る対物ゾーンプレート9との間の距離を、1mmという
比較的容易な精度で測定することにより結像倍率Mを1
%以内の誤差で限定することができる。
According to the present embodiment, highly precise focusing can be performed by using the moving mechanism of the sample stage and the moving mechanism of the detector, which are not highly accurate, in combination. Further, the imaging magnification M is set to 1 by measuring the distance between the detector 10 and the objective zone plate 9 which is an imaging optical element with a relatively easy accuracy of 1 mm.
It can be limited by an error within%.

【0024】次に、本発明の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態においては、上記第1実施形態と同一
の軟X線顕微鏡(図2参照)を用いて、結像倍率を変化
させながら試料観察を行う。なお、本実施形態の軟X線
顕微鏡は、ゾーンプレート3またはピンホール5を有す
る遮光板6の移動機構(図示せず)を有している点が上
記第1実施形態の軟X線顕微鏡とは相違する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the same soft X-ray microscope (see FIG. 2) as in the first embodiment is used to observe the sample while changing the imaging magnification. The soft X-ray microscope of the present embodiment is different from the soft X-ray microscope of the first embodiment in that it has a moving mechanism (not shown) for the light shield 6 having the zone plate 3 or the pinhole 5. Is different.

【0025】まず、第1実施形態と同様に、検出器10
からの像を確認しながら、上記試料ステージの移動機構
を用いて0.01(μm)程度の精度で試料8のフォー
カシングを行ったところ、対物ゾーンプレート9と検出
器10との間の距離は450(mm)であった。この4
50(mm)という値は、上記距離の最小値である。次
に、上記試料ステージの移動機構を用いて試料8を0.
01(μm)程度の移動精度で0.15(μm)だけ対
物ゾーンプレート9に接近させる。その後、上記検出器
の移動機構を用いて検出器10を移動させてフォーカス
が合った状態にしたとき、対物ゾーンプレート9と検出
器10との間の距離が675(mm)±誤差1(mm)
であった。この675(mm)という値は、対物ゾーン
プレート9と検出器10との間の距離の最大値である。
このときの結像倍率Mは(1)、(2)、(3)式より
1498倍から1500倍までの間の値であると限定す
ることができる。
First, as in the first embodiment, the detector 10
When the sample 8 was focused with an accuracy of about 0.01 (μm) by using the moving mechanism of the sample stage while confirming the image from the above, the distance between the objective zone plate 9 and the detector 10 was It was 450 (mm). This 4
The value of 50 (mm) is the minimum value of the distance. Then, the sample 8 is moved to 0.
The objective zone plate 9 is moved closer to the objective zone plate 9 by 0.15 (μm) with a movement accuracy of about 01 (μm). After that, when the detector 10 is moved by using the moving mechanism of the detector to bring it into a focused state, the distance between the objective zone plate 9 and the detector 10 is 675 (mm) ± error 1 (mm )
Met. This value of 675 (mm) is the maximum value of the distance between the objective zone plate 9 and the detector 10.
The imaging magnification M at this time can be limited to a value between 1498 times and 1500 times from the expressions (1), (2), and (3).

【0026】本実施形態によれば、試料8と対物ゾーン
プレート9との間の距離を変化させることにより、結像
光学素子である対物ゾーンプレート9を交換することな
く、結像倍率を容易に変化させることができる。さら
に、検出器10と結像光学素子である対物ゾーンプレー
ト9との間の距離を測定することにより結像倍率Mを1
%以内の誤差で限定することができる。
According to the present embodiment, by changing the distance between the sample 8 and the objective zone plate 9, the imaging magnification can be easily increased without exchanging the objective zone plate 9 which is the imaging optical element. Can be changed. Further, the imaging magnification M is set to 1 by measuring the distance between the detector 10 and the objective zone plate 9 which is an imaging optical element.
It can be limited by an error within%.

【0027】次に、本発明の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態においては、上記第1実施形態と同様
に図2に示す配置の軟X線顕微鏡を用いて、試料に入射
する軟X線の波長を選択することにより、結像倍率を変
化させながら試料観察を行う。なお、本実施形態の軟X
線顕微鏡は、ゾーンプレート3またはピンホール5を有
する遮光板6の移動機構(図示せず)を有している点お
よび各光学素子の値が上記第1実施形態の軟X線顕微鏡
とは相違する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, similar to the first embodiment, the soft X-ray microscope having the arrangement shown in FIG. 2 is used to select the wavelength of the soft X-rays incident on the sample to change the imaging magnification. While observing, the sample is observed. The soft X of this embodiment
The line microscope is different from the soft X-ray microscope of the first embodiment in that it has a moving mechanism (not shown) for the light shield plate 6 having the zone plate 3 or the pinhole 5 and the value of each optical element. To do.

【0028】まず、第1実施形態と同様に、検出器10
からの像を確認しながら、上記ステージの移動機構を用
いて0.01(μm)程度の精度で試料8のフォーカシ
ングを行ったところ、波長λ=4(nm)の場合の対物
ゾーンプレート9と検出器10との間の距離は81(m
m)であった。このときの結像倍率Mは(1)、
(2)、(3)式より約180倍であり、試料8と対物
ゾーンプレート9との間の距離は0.4525(mm)
である。
First, as in the first embodiment, the detector 10
When the sample 8 was focused with an accuracy of about 0.01 (μm) using the above stage moving mechanism while checking the image from FIG. The distance from the detector 10 is 81 (m
m). The imaging magnification M at this time is (1),
It is about 180 times that of the formulas (2) and (3), and the distance between the sample 8 and the objective zone plate 9 is 0.4525 (mm).
It is.

【0029】ところで、上記ゾーンプレート3またはピ
ンホール5を有する遮光板6の移動機構を用いてゾーン
プレート3またはピンホール5を有する遮光板6を光軸
方向に移動させると、試料8を通過するビームの波長λ
が変化し、それにより対物ゾーンプレート9の焦点距離
fも変化する。したがって、ゾーンプレート3またはピ
ンホール5を有する遮光板6を微小距離だけ移動させる
ことにより試料8に入射する軟X線の波長を選択するこ
とができるので、本実施形態では試料8を透過するビー
ムの波長λを4(nm)から3.98(nm)にシフト
する。このときの対物ゾーンプレート9の焦点距離は、
(4)式よりf=0.45226(mm)となる。この
状態において、試料8の位置を変化させなければ、結像
倍率Mは1884倍であり、検出器10と結像光学素子
である対物ゾーンプレート9との間の距離は853(m
m)である。
By the way, when the zone plate 3 or the shading plate 6 having the pinhole 5 is moved in the optical axis direction by using the moving mechanism of the shading plate 6 having the zone plate 3 or the pinhole 5, it passes through the sample 8. Beam wavelength λ
Changes, and thereby the focal length f of the objective zone plate 9 also changes. Therefore, the wavelength of the soft X-rays incident on the sample 8 can be selected by moving the zone plate 3 or the light shielding plate 6 having the pinhole 5 by a minute distance. Therefore, in the present embodiment, the beam transmitted through the sample 8 is selected. The wavelength λ of is shifted from 4 (nm) to 3.98 (nm). The focal length of the objective zone plate 9 at this time is
From equation (4), f = 0.45226 (mm). In this state, if the position of the sample 8 is not changed, the imaging magnification M is 1884 times, and the distance between the detector 10 and the objective zone plate 9 which is the imaging optical element is 853 (m).
m).

【0030】本実施形態によれば、対物ゾーンプレート
9に入射させるビームの波長を僅かに変化させることに
より、結像光学素子である対物ゾーンプレート9を交換
することなく、結像倍率を大きく変化させることができ
る。
According to the present embodiment, by slightly changing the wavelength of the beam incident on the objective zone plate 9, the imaging magnification is largely changed without replacing the objective zone plate 9 which is the imaging optical element. Can be made.

【0031】なお、上記第1〜第3実施形態において
は、ゾーンプレート3またはピンホール5を有する遮光
板6の光軸方向の位置を変更することにより、試料8を
通過して対物ゾーンプレート9に入射する軟X線ビーム
の波長を選択するようにしているが、多層膜等の他の分
光素子を用いて波長選択を行うようにしてもよい。
In the first to third embodiments described above, by changing the position of the zone plate 3 or the light shielding plate 6 having the pinhole 5 in the optical axis direction, it passes through the sample 8 and the objective zone plate 9 is passed. Although the wavelength of the soft X-ray beam incident on is selected, the wavelength may be selected using another spectroscopic element such as a multilayer film.

【0032】図3は本発明の第4実施形態の軟X線顕微
鏡の構成を示す図である。この第4実施形態の軟X線顕
微鏡11は、軟X線光源としてレーザプラズマ光源12
を用いている。 図3において、レーザプラズマ光源1
2から発した軟X線のビーム13は、斜入射コンデンサ
14に入射する。斜入射コンデンサ14は、回転楕円面
形状を有し、ビーム13を試料15上に照射する。試料
15は図示しないステージにより、光軸方向の粗動(例
えば分解能0.01μm)および光軸に対し垂直な平面
上での移動が可能である。
FIG. 3 is a view showing the arrangement of the soft X-ray microscope according to the fourth embodiment of the present invention. The soft X-ray microscope 11 of the fourth embodiment uses a laser plasma light source 12 as a soft X-ray light source.
Is used. In FIG. 3, a laser plasma light source 1
The beam 13 of soft X-rays emitted from the beam 2 enters the oblique incidence condenser 14. The oblique incidence condenser 14 has a spheroidal shape and irradiates the beam 13 onto the sample 15. The sample 15 can be roughly moved in the optical axis direction (for example, resolution 0.01 μm) and moved on a plane perpendicular to the optical axis by a stage (not shown).

【0033】試料15を通過および回折したビームは、
シュヴァルツシルド型対物レンズ16を経て検出器とし
てのMCP17に入射し、MCP17上には試料15の
像が拡大投影される。シュヴァルツシルド型対物レンズ
16としては、例えば、結像倍率M=224倍、開口数
NA=0.25、焦点距離f=4.417(mm)、鏡
面間隔=24.686(mm)、凸面鏡の曲率半径=
6.541(mm)、凸面鏡の有効径=2.2(m
m)、凹面鏡の曲率半径=32.125(mm)、凹面
鏡の有効径=18.8(mm)のものを用いる。 本実
施形態においては、検出器として上記MCP17の他
に、X線の光軸に挿脱可能なX線乾板18を具えてお
り、試料15およびMCP17間の距離(IO)は20
00(mm)であり、試料15およびX線乾板18間の
距離(IO)は1000(mm)である。
The beam that has passed through the sample 15 and diffracted is
The light enters the MCP 17 as a detector through the Schwarzschild type objective lens 16, and the image of the sample 15 is enlarged and projected on the MCP 17. As the Schwarzschild type objective lens 16, for example, an imaging magnification M = 224 times, a numerical aperture NA = 0.25, a focal length f = 4.417 (mm), a mirror surface interval = 24.686 (mm), and a convex mirror Radius of curvature =
6.541 (mm), effective diameter of convex mirror = 2.2 (m
m), the radius of curvature of the concave mirror = 32.125 (mm), and the effective diameter of the concave mirror = 18.8 (mm). In the present embodiment, in addition to the MCP 17 described above, an X-ray dry plate 18 that can be inserted into and removed from the X-ray optical axis is provided as a detector, and the distance (IO) between the sample 15 and the MCP 17 is 20.
00 (mm), and the distance (IO) between the sample 15 and the X-ray dry plate 18 is 1000 (mm).

【0034】上記光学系は真空容器19内に収容されて
いる。真空容器19は、図3に示すベリリウムフィルタ
20と、図5に示すゲートバルブ21、22とによって
真空室23、24(24a、24b)、25に区分さ
れ、真空室23、24、25は、図示しない真空排気装
置によって夫々単独で真空排気できるようになってい
る。X線の光路は0.1(Pa)程度の真空度が確保さ
れれば吸収の影響が殆ど生じないので、真空室23、2
4はこの程度の真空度にすればよい。一方、真空室25
は、MCP17を使用するため、1×10-4(Pa)以
下の真空度にする必要があり、ベリリウムフィルタ20
は上記真空度間の差圧を保つ作用を有している。なお、
真空容器19には、真空室24aに対しX線乾板18を
出し入れするためのシャッタ26が設けられている。
The above optical system is housed in a vacuum container 19. The vacuum chamber 19 is divided into vacuum chambers 23, 24 (24a, 24b) and 25 by the beryllium filter 20 shown in FIG. 3 and the gate valves 21 and 22 shown in FIG. 5, and the vacuum chambers 23, 24 and 25 are A vacuum exhaust device (not shown) can individually perform vacuum exhaust. If the degree of vacuum of about 0.1 (Pa) is secured in the optical path of the X-rays, the influence of absorption hardly occurs.
No. 4 should be set to this degree of vacuum. On the other hand, the vacuum chamber 25
Uses the MCP17, it is necessary to make the degree of vacuum 1 × 10 −4 (Pa) or less.
Has the function of maintaining the differential pressure between the above vacuum levels. In addition,
The vacuum container 19 is provided with a shutter 26 for taking the X-ray dry plate 18 in and out of the vacuum chamber 24a.

【0035】次に、本実施形態における試料観察につい
て説明する。MCP17によって試料15の観察を行う
際には、まず、図3に示すようにゲートバルブ21、2
2を開放した状態にする。ここで、IO=2000(m
m)であるので、上記(1)、(2)、(3)式より結
像倍率Mは451倍となる。このとき、試料15とシュ
ヴァルツシルド型対物レンズ16の主面との間の距離は
4.427(mm)である。
Next, sample observation in this embodiment will be described. When observing the sample 15 with the MCP 17, first, as shown in FIG.
Leave 2 open. Where IO = 2000 (m
m), the imaging magnification M is 451 times from the above equations (1), (2) and (3). At this time, the distance between the sample 15 and the principal surface of the Schwarzschild type objective lens 16 is 4.427 (mm).

【0036】一方、X線乾板18によって試料15の撮
影を行う際には、図4に示すようにゲートバルブ22を
閉じた状態にしてからX線乾板18を光軸上に挿入す
る。ここで、IO=1000(mm)であるので、上記
(1)、(2)、(3)式より結像倍率Mは224倍と
なる。このとき、試料15とシュヴァルツシルド型対物
レンズ16の主面との間の距離は4.437(mm)で
ある。なお、試料15とシュヴァルツシルド型対物レン
ズ16の主面との間の距離の変更は、図示しない移動機
構によるシュヴァルツシルド型対物レンズ16の光軸方
向の移動により行い、この距離の変更によってMCP1
7、X線乾板18の一方が検出器として選択される。
On the other hand, when the sample 15 is photographed by the X-ray dry plate 18, the gate valve 22 is closed as shown in FIG. 4 and then the X-ray dry plate 18 is inserted on the optical axis. Here, since IO = 1000 (mm), the imaging magnification M is 224 times from the above equations (1), (2), and (3). At this time, the distance between the sample 15 and the principal surface of the Schwarzschild type objective lens 16 is 4.437 (mm). The distance between the sample 15 and the principal surface of the Schwarzschild type objective lens 16 is changed by moving the Schwarzschild type objective lens 16 in the optical axis direction by a moving mechanism (not shown).
7. One of the X-ray dry plates 18 is selected as the detector.

【0037】撮影後のX線乾板18の交換は以下のよう
にして行う。すなわち、まず、図5に示すようにゲート
バルブ21、22を閉じた状態にしてから真空室24a
を大気開放し、次に、シャッタ26を開放して撮影済み
のX線乾板18を新しいX線乾板18と交換する。その
後、シャッタ26を閉じて真空室24aの真空排気を行
い、真空室24aおよび真空室23間の圧力差ならびに
真空室24aおよび真空室24b間の圧力差が小さくな
った時点で、ゲートバルブ21、22を開放する。以上
のような一連の手順でX線乾板18を交換することによ
り、ベリリウムフィルタ20に0.1(Pa)以上の差
圧が加わることが防止されるためベリリウムフィルタ2
0を薄くすることができ、X線の吸収を回避することが
できる。
The replacement of the X-ray dry plate 18 after photographing is performed as follows. That is, first, as shown in FIG. 5, the gate valves 21 and 22 are closed, and then the vacuum chamber 24a is closed.
To the atmosphere, and then the shutter 26 is opened to replace the photographed X-ray dry plate 18 with a new X-ray dry plate 18. After that, the shutter 26 is closed and the vacuum chamber 24a is evacuated, and when the pressure difference between the vacuum chamber 24a and the vacuum chamber 23 and the pressure difference between the vacuum chamber 24a and the vacuum chamber 24b become small, the gate valve 21, Open 22. By replacing the X-ray dry plate 18 in the above-described series of procedures, it is possible to prevent a differential pressure of 0.1 (Pa) or more from being applied to the beryllium filter 20.
0 can be made thin, and absorption of X-rays can be avoided.

【0038】本実施形態によれば、複数(この場合2種
類)の検出器を光軸方向に離間させているため、複数の
検出器を真空容器内に配置することが容易であり、した
がって、複数の検出器のレイアウト設計が容易になる。
また、検出器間にシャッタやフィルタ等を配置すること
が可能であるので、作動させる真空度が異なる複数の検
出器を選択的に使用する際に、検出器の切り換えが容易
である。
According to the present embodiment, since a plurality of (two types in this case) detectors are separated in the optical axis direction, it is easy to arrange the plurality of detectors in the vacuum container, and therefore, This facilitates layout design of multiple detectors.
Further, since it is possible to dispose a shutter, a filter and the like between the detectors, it is easy to switch the detectors when selectively using a plurality of detectors having different vacuum levels to be operated.

【0039】なお、本実施形態においては2種類の検出
器を使用しているが、3種類以上の検出器を使用するよ
うに構成することも可能である。この場合、上述した複
数の検出器のレイアウト設計が容易になる効果が一層顕
著になる。また、本実施形態の複数の検出器を選択的に
使用する構成を、上述した第1〜第3実施形態の照明光
学系および対物レンズの部分と組み合わせることによ
り、軟X線顕微鏡を構成してもよい。その場合、ゾーン
プレート3またはピンホール4を光軸方向に移動させる
ことにより検出器17、18一方を選択することができ
る。
Although two types of detectors are used in this embodiment, it is possible to use three or more types of detectors. In this case, the effect of facilitating the layout design of the plurality of detectors described above becomes more remarkable. In addition, a soft X-ray microscope is configured by combining the configuration of selectively using the plurality of detectors of the present embodiment with the illumination optical system and the objective lens portion of the above-described first to third embodiments. Good. In that case, one of the detectors 17 and 18 can be selected by moving the zone plate 3 or the pinhole 4 in the optical axis direction.

【0040】また、高電圧を必要とする検出器(本実施
形態ではMCP17)を用いる場合、その検出器を図3
に示すように光軸の最後尾に配置すれば、その検出器は
移動させる必要がないため固定することができ、安全面
で有利である。そのため、図3に示すように検出器(M
CP)17を光軸上に固定し、検出器(X線乾板)18
を光軸上に挿脱可能に配置しているが、MCP17を光
軸上に挿脱可能に配置するようにしてもよい。また、シ
ュヴァルツシルド型対物レンズ16およびMCP17間
に、X線乾板18に加えてさらに他の検出器を設けても
よい。
When a detector requiring a high voltage (MCP17 in this embodiment) is used, the detector is shown in FIG.
If the detector is arranged at the rearmost end of the optical axis as shown in, the detector can be fixed because it does not need to be moved, which is advantageous in terms of safety. Therefore, as shown in FIG.
CP) 17 fixed on the optical axis, detector (X-ray dry plate) 18
Although the MCP 17 is removably arranged on the optical axis, the MCP 17 may be removably arranged on the optical axis. In addition to the X-ray dry plate 18, another detector may be provided between the Schwarzschild type objective lens 16 and the MCP 17.

【0041】なお、本発明は上述した例のみに限定され
るものではなく、種々の変更または変形を加えることが
できる。例えば、軟X線光源から発した軟X線を観察対
象物に照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟
X線を集束させる対物レンズと、光軸方向に移動可能な
検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前記検出器と
前記対物レンズとの間の距離を変化させることにより前
記対物レンズの結像倍率を変更するようにしたことを特
徴とする軟X線顕微鏡としてもよい(付記項1)。その
場合、前記検出器と前記対物レンズとの間の距離を変化
させることにより結像倍率を変化させるので、光学素子
を交換せずに簡単に結像倍率を変更することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described example, and various changes or modifications can be made. For example, an illumination optical system that irradiates the observation target with soft X-rays emitted from a soft X-ray light source, an objective lens that focuses the soft X-rays from the observation target, and a detector that is movable in the optical axis direction. In a soft X-ray microscope including: a soft X-ray microscope, the imaging magnification of the objective lens is changed by changing the distance between the detector and the objective lens. Good (Appendix 1). In that case, since the imaging magnification is changed by changing the distance between the detector and the objective lens, the imaging magnification can be easily changed without replacing the optical element.

【0042】また、軟X線光源から発した軟X線を観察
対象物に照射する照明光学系と、前記観察対象物からの
軟X線を集束させる対物レンズと、光軸方向に移動可能
な検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前記観察対
象物に入射する軟X線の波長を選択する波長選択手段を
設け、該波長選択手段により前記観察対象物に入射する
軟X線の波長を選択することによって前記対物レンズの
結像倍率を変更するようにしたことを特徴とする軟X線
顕微鏡としてもよい(付記項2)。その場合、前記観察
対象物に入射する軟X線の波長を選択することにより結
像倍率を変化させるので、光学素子を交換せずに簡単に
結像倍率を変更することができる。
The illumination optical system for irradiating the observation object with the soft X-rays emitted from the soft X-ray light source, the objective lens for focusing the soft X-rays from the observation object, and the movable in the optical axis direction. In a soft X-ray microscope including a detector, a wavelength selecting means for selecting a wavelength of soft X-rays incident on the observation object is provided, and a wavelength of soft X-rays incident on the observation object by the wavelength selecting means. The soft X-ray microscope may be characterized in that the imaging magnification of the objective lens is changed by selecting (Appendix 2). In that case, since the imaging magnification is changed by selecting the wavelength of the soft X-ray incident on the observation object, the imaging magnification can be easily changed without replacing the optical element.

【0043】また、軟X線光源から発した指向性のよい
軟X線を入射されて二次光源を形成するゾーンプレート
と、該二次光源の直後に光軸方向に移動可能に設けられ
たピンホールと、前記二次光源からの軟X線を回転楕円
面に入射されて観察対象物に照射する斜入射鏡とより成
る照明光学系と、前記観察対象物からの軟X線を集束さ
せるゾーンプレート型対物レンズと、光軸方向に移動可
能な検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前記ピン
ホールを光軸方向に移動させることにより前記観察対象
物に照射する軟X線の波長を選択する波長選択手段を設
け、該波長選択手段により前記観察対象物に入射する軟
X線の波長を選択することによって前記対物レンズの結
像倍率を変更するようにしたことを特徴とする軟X線顕
微鏡としてもよい(付記項3)。その場合、入射光の波
長が変化すると焦点距離が変化するというゾーンプレー
ト型対物レンズの特性を利用して、前記ゾーンプレート
型対物レンズおよび観察対象物間の距離を固定したまま
で、前記観察対象物に入射する軟X線の波長を選択する
ことにより結像倍率を変化させるので、光学素子を交換
せずに簡単に結像倍率を変更することができる。
Further, a zone plate which receives a soft X-ray emitted from a soft X-ray light source and has a good directivity to form a secondary light source, and a zone plate which is provided immediately after the secondary light source and is movable in the optical axis direction. An illumination optical system that includes a pinhole and an oblique incidence mirror that irradiates an observation target with soft X-rays from the secondary light source, and focuses the soft X-rays from the observation target. In a soft X-ray microscope including a zone plate type objective lens and a detector that is movable in the optical axis direction, the wavelength of the soft X-ray that irradiates the observation target by moving the pinhole in the optical axis direction. Is provided to select the wavelength of the soft X-rays incident on the observation object by the wavelength selection means, thereby changing the imaging magnification of the objective lens. It may be an X-ray microscope Additional Item 3). In that case, by utilizing the characteristic of the zone plate type objective lens that the focal length changes when the wavelength of the incident light changes, the observation target is kept while the distance between the zone plate type objective lens and the observation object is fixed. Since the imaging magnification is changed by selecting the wavelength of the soft X-ray incident on the object, the imaging magnification can be easily changed without replacing the optical element.

【0044】また、軟X線光源から発した指向性のよい
軟X線を入射されて二次光源を形成する、光軸方向に移
動可能に設けられたゾーンプレートと、該二次光源の直
後に設けられたピンホールと、前記二次光源からの軟X
線を回転楕円面に入射されて観察対象物に照射する斜入
射鏡とより成る照明光学系と、前記観察対象物からの軟
X線を集束させるゾーンプレート型対物レンズと、光軸
方向に移動可能な検出器とを具える軟X線顕微鏡におい
て、前記ゾーンプレートを光軸方向に移動させることに
より前記観察対象物に照射する軟X線の波長を選択する
波長選択手段を設け、該波長選択手段により前記観察対
象物に入射する軟X線の波長を選択することによって前
記対物レンズの結像倍率を変更するようにしたことを特
徴とする軟X線顕微鏡としてもよい(付記項4)。その
場合、入射光の波長が変化すると焦点距離が変化すると
いうゾーンプレート型対物レンズの特性を利用して、前
記ゾーンプレート型対物レンズおよび観察対象物間の距
離を固定したままで、前記観察対象物に入射する軟X線
の波長を選択することにより結像倍率を変化させるの
で、光学素子を交換せずに簡単に結像倍率を変更するこ
とができる。
Further, a zone plate movably provided in the direction of the optical axis for forming a secondary light source upon incidence of soft X-rays having good directivity emitted from the soft X-ray light source, and immediately after the secondary light source. Pinhole provided in the X and the soft X from the secondary light source.
An illumination optical system including an oblique incidence mirror for irradiating an observation target with a line incident on a spheroid, a zone plate type objective lens for focusing soft X-rays from the observation target, and a movement in the optical axis direction. In a soft X-ray microscope equipped with a possible detector, wavelength selecting means is provided for selecting the wavelength of the soft X-rays that irradiate the observation object by moving the zone plate in the optical axis direction. The soft X-ray microscope may be characterized in that the imaging magnification of the objective lens is changed by selecting the wavelength of the soft X-rays incident on the observation object by means (Appendix 4). In that case, by utilizing the characteristic of the zone plate type objective lens that the focal length changes when the wavelength of the incident light changes, the observation target is kept while the distance between the zone plate type objective lens and the observation object is fixed. Since the imaging magnification is changed by selecting the wavelength of the soft X-ray incident on the object, the imaging magnification can be easily changed without replacing the optical element.

【0045】また、軟X線光源から発した指向性のよい
軟X線を入射されて二次光源を形成するゾーンプレート
と、該二次光源の直後に光軸方向に移動可能に設けられ
たピンホールと、前記二次光源からの軟X線を回転楕円
面に入射されて観察対象物に照射する斜入射鏡とより成
る照明光学系と、前記観察対象物からの軟X線を集束さ
せる対物レンズと、光軸上に固定または挿脱可能に配置
される検出器と、前記検出器と前記対物レンズとの間の
光軸上に挿脱可能に配置される少なくとも1つの他の検
出器とを具える軟X線顕微鏡において、前記ピンホール
を光軸方向に移動させることにより前記検出器の何れか
1つを選択するようにしたことを特徴とする軟X線顕微
鏡としてもよい(付記項5)。その場合、複数の検出器
の結像位置を夫々異ならせているため、これら複数の検
出器が1個所に集中配置されることはなく、複数の検出
器を簡単に切り換えることができる軟X線顕微鏡を容易
に設計することができる。
Further, a zone plate that receives a soft X-ray emitted from a soft X-ray light source and has a good directivity to form a secondary light source, and a zone plate that is movable immediately after the secondary light source in the optical axis direction. An illumination optical system that includes a pinhole and an oblique incidence mirror that irradiates an observation target with soft X-rays from the secondary light source, and focuses the soft X-rays from the observation target. Objective lens, detector fixedly or removably arranged on the optical axis, and at least one other detector removably arranged on the optical axis between the detector and the objective lens In the soft X-ray microscope including, the soft X-ray microscope may be characterized in that any one of the detectors is selected by moving the pinhole in the optical axis direction. Item 5). In that case, since the image forming positions of the plurality of detectors are different from each other, the plurality of detectors are not centrally arranged in one place, and the soft X-ray that can easily switch the plurality of detectors. The microscope can be easily designed.

【0046】また、軟X線光源から発した指向性のよい
軟X線を入射されて二次光源を形成する、光軸方向に移
動可能に設けられたゾーンプレートと、該二次光源の直
後に設けられたピンホールと、前記二次光源からの軟X
線を回転楕円面に入射されて観察対象物に照射する斜入
射鏡とより成る照明光学系と、前記観察対象物からの軟
X線を集束させる対物レンズと、光軸上に固定または挿
脱可能に配置される検出器と、前記検出器と前記対物レ
ンズとの間の光軸上に挿脱可能に配置される少なくとも
1つの他の検出器とを具える軟X線顕微鏡において、前
記ゾーンプレートを光軸方向に移動させることにより前
記検出器の何れか1つを選択するようにしたことを特徴
とする軟X線顕微鏡としてもよい(付記項6)。その場
合、複数の検出器の結像位置を夫々異ならせているた
め、これら複数の検出器が1個所に集中配置されること
はなく、複数の検出器を簡単に切り換えることができる
軟X線顕微鏡を容易に設計することができる。
Further, a zone plate movably provided in the optical axis direction for forming a secondary light source upon incidence of soft X-rays having good directivity emitted from the soft X-ray light source, and immediately after the secondary light source. Pinhole provided in the X and the soft X from the secondary light source.
An illumination optical system including an oblique incidence mirror for irradiating an object to be observed with a ray incident on a spheroid, an objective lens for focusing soft X-rays from the object to be observed, and fixing or inserting / removing on / from the optical axis. A zone of a soft X-ray microscope comprising a detector that is movably disposed and at least one other detector that is removably disposed on an optical axis between the detector and the objective lens. The soft X-ray microscope may be characterized in that any one of the detectors is selected by moving the plate in the optical axis direction (Appendix 6). In that case, since the image forming positions of the plurality of detectors are different from each other, the plurality of detectors are not centrally arranged in one place, and the soft X-ray that can easily switch the plurality of detectors. The microscope can be easily designed.

【0047】また、上記請求項1〜3、付記項1〜6の
何れか1項記載の軟X線顕微鏡において、前記観察対象
物と前記検出器との間の距離または前記対物レンズと前
記検出器との間の距離を測定する測定手段を設けたこと
を特徴とする軟X線顕微鏡としてもよい(付記項7)。
その場合、軟X線顕微鏡の対物レンズの結像倍率(実効
倍率)を簡単に求めることが可能になる。
Further, in the soft X-ray microscope according to any one of claims 1 to 3 and appendixes 1 to 6, the distance between the observation object and the detector or the objective lens and the detection. A soft X-ray microscope may be provided with a measuring means for measuring the distance to the instrument (Appendix 7).
In that case, the imaging magnification (effective magnification) of the objective lens of the soft X-ray microscope can be easily obtained.

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

【図1】本発明の軟X線顕微鏡の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of a soft X-ray microscope of the present invention.

【図2】本発明の第1〜第3実施形態の軟X線顕微鏡の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a soft X-ray microscope according to first to third embodiments of the present invention.

【図3】本発明の第4実施形態の軟X線顕微鏡の構成を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a soft X-ray microscope according to a fourth embodiment of the present invention.

【図4】第4実施形態の軟X線顕微鏡の作用を説明する
ための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the soft X-ray microscope according to the fourth embodiment.

【図5】第4実施形態の軟X線顕微鏡の作用を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the soft X-ray microscope according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軟X線顕微鏡 2 ビーム 3 ゾーンプレート 4 点光源(二次光源) 5 ピンホール 6 遮光板 7 斜入射コンデンサ 8 試料(観察対象物) 9 対物ゾーンプレート 10 検出器 1 Soft X-ray microscope 2 Beam 3 Zone plate 4 Point light source (secondary light source) 5 Pinhole 6 Light shield 7 Oblique incidence condenser 8 Sample (observation target) 9 Objective zone plate 10 Detector

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軟X線光源から発した軟X線を観察対象
物に照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟X
線を集束させる対物レンズと、光軸方向に移動可能な検
出器とを具える軟X線顕微鏡において、 前記検出器の移動によってフォーカシングを行うように
したことを特徴とする軟X線顕微鏡。
1. An illumination optical system for irradiating an object to be observed with soft X-rays emitted from a soft X-ray light source, and soft X from the object to be observed.
A soft X-ray microscope comprising an objective lens for focusing rays and a detector movable in the optical axis direction, wherein focusing is performed by moving the detector.
【請求項2】 軟X線光源から発した軟X線を観察対象
物に照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟X
線を集束させる対物レンズと、光軸方向に移動可能な検
出器とを具える軟X線顕微鏡において、 前記検出器と前記対物レンズとの間の距離の最大値が最
小値の1.5倍以上になるようにしたことを特徴とする
軟X線顕微鏡。
2. An illumination optical system for irradiating an object to be observed with soft X-rays emitted from a soft X-ray light source, and soft X from the object to be observed.
In a soft X-ray microscope including an objective lens that focuses a line and a detector that is movable in the optical axis direction, the maximum value of the distance between the detector and the objective lens is 1.5 times the minimum value. A soft X-ray microscope characterized by the above.
【請求項3】 軟X線光源から発した軟X線を観察対象
物に照射する照明光学系と、前記観察対象物からの軟X
線を集束させる対物レンズと、光軸上に固定または挿脱
可能に配置される検出器と、前記検出器と前記対物レン
ズとの間の光軸上に挿脱可能に配置される少なくとも1
つの他の検出器とを具える軟X線顕微鏡において、 前記観察対象物と前記対物レンズとの間の距離を変化さ
せることにより前記検出器の何れか1つに軟X線を集束
させることでその検出器を選択するようにしたことを特
徴とする軟X線顕微鏡。
3. An illumination optical system for irradiating an object to be observed with soft X-rays emitted from a soft X-ray light source, and soft X from the object to be observed.
An objective lens for focusing a line, a detector fixedly or removably arranged on the optical axis, and at least 1 removably arranged on the optical axis between the detector and the objective lens.
A soft X-ray microscope comprising two other detectors, wherein the soft X-rays are focused on any one of the detectors by changing the distance between the observation object and the objective lens. A soft X-ray microscope characterized in that the detector is selected.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1103985A2 (en) * 1999-11-25 2001-05-30 Lutz Dr. Kipp Optical focusing device and measuring system
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