JPH095499A - Soft x-ray micrscope - Google Patents

Soft x-ray micrscope

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JPH095499A
JPH095499A JP7150554A JP15055495A JPH095499A JP H095499 A JPH095499 A JP H095499A JP 7150554 A JP7150554 A JP 7150554A JP 15055495 A JP15055495 A JP 15055495A JP H095499 A JPH095499 A JP H095499A
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JP
Japan
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soft
target
ray
measured
vacuum
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JP7150554A
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Japanese (ja)
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Akihiro Takechi
晃洋 武市
Hirozumi Azuma
博純 東
Masaharu Noda
正治 野田
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Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a soft X-ray microscope capable of observing the internal structure of a material as it is without evaporating the moisture contained in the material to be measured. CONSTITUTION: This soft X-ray microscope 1 is provided with a laser generating means 2 and a vacuum container 3 having a target 4 for generating soft X-rays 40 and a soft X-ray detecting means for detecting the soft X-rays 40 passing a measured material. The vacuum container 3 is provided with a target storage space 3a strong the target 4 and a storage space for material to be measured 3b strong the material to be measured, and the degree of vacuum of the material storage space 3b is made lower than the degree of vacuum of the target storage space 3a.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、軟X線顕微鏡に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a soft X-ray microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年開発が行われているレーザー照射型
の軟X線顕微鏡は、レーザー発生手段と、軟X線を発生
させるためのターゲットおよび被測定材を透過した軟X
線を検出するための軟X線検出手段を有する真空容器
と、を備えている。この軟X線顕微鏡は、真空容器内を
減圧して所定の真空度とした状態で、レーザー発生手段
よりのレーザー光をターゲットに集光することによって
レーザープラズマ軟X線光源を得ている。
2. Description of the Related Art A laser irradiation type soft X-ray microscope, which has been developed in recent years, is a soft X-ray microscope that transmits a laser generating means, a target for generating soft X-rays, and a material to be measured.
And a vacuum container having a soft X-ray detecting means for detecting the X-ray. This soft X-ray microscope obtains a laser plasma soft X-ray light source by focusing laser light from a laser generating means on a target in a state where the inside of a vacuum container is depressurized to a predetermined degree of vacuum.

【0003】そしてこの光源より発生させた軟X線を、
被測定材に照射し、被測定材の内部組成の違いによる軟
X線透過率の違いを軟X線検出手段で検出することによ
って、内部組織の観察を可能としている。
The soft X-ray generated from this light source is
By irradiating the material to be measured and detecting the difference in the soft X-ray transmittance due to the difference in the internal composition of the material to be measured by the soft X-ray detecting means, the internal tissue can be observed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記軟X線
顕微鏡は、その使用時に、真空容器内を減圧した状態で
軟X線を発生させるものであるため、観察対象として例
えば、水分、その他の液体(以下、水分などと称する)
を含有した被測定材を用いた場合、前記減圧による真空
度が高いと、水分などが蒸発し正確に観察することがで
きない。
However, since the soft X-ray microscope generates soft X-rays when the vacuum container is depressurized when it is used, the soft X-ray microscope can be used as an observation target such as water and other substances. Liquid (hereinafter referred to as water)
In the case of using a material to be measured that contains, if the degree of vacuum due to the reduced pressure is high, water or the like evaporates and it is not possible to observe accurately.

【0005】本発明は、被測定材に含有された水分など
を蒸発させずにそのままの状態で内部組織を観察できる
軟X線顕微鏡を提供することを課題とする。
An object of the present invention is to provide a soft X-ray microscope capable of observing the internal structure as it is without evaporating the water content contained in the material to be measured.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、発明者は、真空
容器内において、レーザー発生手段よりターゲットに至
る途中のレーザー光を減衰させることなく、効率良く軟
X線に変換することができ、これと同時に水分などを含
有する被測定材を用いた場合であっても、水分などを蒸
発させずに観察を行うことのできる構成を見出し、発明
を完成させた。
Therefore, the inventor of the present invention can efficiently convert the laser light on the way from the laser generating means to the target into the soft X-ray in the vacuum container without attenuating the laser light. At the same time, the inventors have completed the invention by discovering a configuration that allows observation without evaporating water even when a material to be measured containing water is used.

【0007】第1発明の軟X線顕微鏡は、レーザー発生
手段と、軟X線を発生させるためのターゲットおよび被
測定材を透過した軟X線を検出するための軟X線検出手
段を有する真空容器と、を有する軟X線顕微鏡であっ
て、前記真空容器は、前記ターゲットを収容するターゲ
ット収容空間と前記被測定材を収容する被測定材収容空
間とを有し、前記被測定材収容空間の真空度を前記ター
ゲット収容空間の真空度より低くしたことを特徴とす
る。
A soft X-ray microscope of the first invention is a vacuum having a laser generating means, a target for generating soft X-rays, and a soft X-ray detecting means for detecting soft X-rays transmitted through a material to be measured. A soft X-ray microscope having a container, wherein the vacuum container has a target accommodation space for accommodating the target and a measured material accommodation space for accommodating the measured material, and the measured material accommodation space The degree of vacuum of is lower than the degree of vacuum of the target accommodation space.

【0008】第2発明の軟X線顕微鏡は、第1発明の軟
X線顕微鏡におけるターゲット収容空間と被測定材収容
空間との間に集光光学系を収容する集光光学装置を設け
たことを特徴とする。前記ターゲット収容空間および被
測定材収容空間は、小孔をもつ仕切り壁によって真空容
器の内部を2つに区画することによって形成した2つの
空間や、真空容器内部に配置され互いに独立する2つの
容器を小孔によって連通させた構成を用いることができ
る。
The soft X-ray microscope of the second invention is provided with a condensing optical device for accommodating a condensing optical system between the target accommodating space and the measured material accommodating space in the soft X-ray microscope of the first invention. Is characterized by. The target accommodating space and the measured material accommodating space are two spaces formed by dividing the interior of the vacuum container into two by a partition wall having small holes, or two containers arranged inside the vacuum container and independent from each other. It is possible to use a structure in which the small holes are communicated with each other.

【0009】小孔は、ターゲットに発生した軟X線をタ
ーゲット収容空間より被測定材収容空間に設置された被
測定材に照射できる通路としての機能と、真空ポンプに
よって減圧されたターゲット収容空間に、被測定材収容
空間の雰囲気ガスの導入量を制限し、所定の真空度を保
持すること、および被測定材収容空間をターゲット収容
空間の真空度より低い真空度に保持する絞りとしての機
能とをもつ。この小孔の形状および大きさは、種々設定
することができる。小孔の形状としては、例えば、軟X
線の進行方向に向かって口径が大きくなるような円錐
形、角錐形などや、被測定材収容空間側よりみて円形、
矩形、楕円形としたものなどとすることができる。小孔
の大きさとしては、0.1mm(約100cm3 )〜1
00mm(約100m3 )の範囲で設定したものを用い
ることができる。また小孔を形成する仕切り壁の厚さ
は、0.1〜100mmとすることができる。
The small hole has a function as a passage through which the soft X-rays generated in the target can be radiated from the target accommodation space to the measurement target material installed in the measurement target material accommodation space and the target accommodation space decompressed by the vacuum pump. A function as a diaphragm that limits the amount of atmospheric gas introduced into the measured material accommodation space and maintains a predetermined degree of vacuum, and that maintains the measured material accommodation space at a degree of vacuum lower than that of the target accommodation space. With. The shape and size of this small hole can be variously set. As the shape of the small holes, for example, soft X
A cone, a pyramid, etc., whose diameter increases in the direction of travel of the line, or a circular shape when viewed from the side of the space under measurement,
It may be rectangular, oval, or the like. The size of the small holes is 0.1 mm (about 100 cm 3 ) to 1
What is set in the range of 00 mm (about 100 m 3 ) can be used. The thickness of the partition wall forming the small holes may be 0.1 to 100 mm.

【0010】ターゲット収容空間の真空度は、レーザー
発生手段よりターゲットに集光するレーザー光をその途
中で吸収、減衰させることがない、あるいは吸収、減衰
を少なくでき、前記集光によって必要とする軟X線を発
生できる程度とする。例えば、ターゲット収容空間の真
空度は、ヘリウムガスを用いて20000Paより小さ
な圧力であればよい。この真空度は、ターゲット収容空
間の雰囲気ガスを真空ポンプ(ロータリーポンプ等)に
より排気して減圧するとともに、真空計(ピラニ真空計
等)で測定しながら排気量を制御することにより得られ
る。
The degree of vacuum in the target accommodating space is such that the laser beam focused on the target by the laser generating means is not absorbed or attenuated during the process, or the absorption or attenuation can be reduced, and the softness required by the focusing is required. X-rays should be generated. For example, the degree of vacuum in the target housing space may be a pressure smaller than 20000 Pa using helium gas. This degree of vacuum is obtained by exhausting the atmospheric gas in the target housing space by a vacuum pump (rotary pump or the like) to reduce the pressure and controlling the exhaust amount while measuring with a vacuum gauge (Pirani vacuum gauge or the like).

【0011】被測定材収容空間の真空度は、ターゲット
収容空間の真空度より低いものであり、被測定材の水分
などの蒸発がなく、あるいは蒸発を少なくでき、水分な
どを含むそのままの状態で被測定材を観察できる程度と
することができる。また、被測定材として生物を用いる
場合には、その生存状態を保持しながら観察するための
空気を必要とし、少なくとも50000Paの圧力を必
要とする。この低い真空度は、前記ターゲット収容空間
に連通する小孔を介して被測定材収容空間を排気すると
ともに、真空計(ピラニ真空計等)で測定しながら、被
測定材収容空間に連通する雰囲気ガス導入通路よりの雰
囲気ガスの導入量を、リークバルブや開閉バルブを操作
して制御することにより得られる。前記雰囲気ガスは、
大気、ヘリウムガス、水素などを用いることができる。
The degree of vacuum in the space for containing the material to be measured is lower than the degree of vacuum in the space for containing the target, and there is no evaporation of water or the like in the material to be measured, or the evaporation can be reduced, and the material does not contain water. The material to be measured can be observed. When a living thing is used as the material to be measured, air for observing while maintaining its living state is required, and a pressure of at least 50,000 Pa is required. This low degree of vacuum is an atmosphere that communicates with the measured material storage space while exhausting the measured material storage space through a small hole that communicates with the target storage space and measuring with a vacuum gauge (Pirani vacuum gauge, etc.). The amount of the atmospheric gas introduced from the gas introduction passage can be obtained by controlling the leak valve and the opening / closing valve. The atmosphere gas is
Atmosphere, helium gas, hydrogen, etc. can be used.

【0012】ターゲット収容空間は、その内部に前記レ
ーザー発生手段から発生したレーザー光を導入するため
のレーザー光入射手段をもつ。レーザー光入射手段は、
ターゲット収容空間を構成する周壁に取り付けられレー
ザー光の中心軸に対し垂直に対向し、真空窓、集光レン
ズが用いられる。レーザー発生手段は、真空容器の外部
に設置され、真空容器のレーザー光入射手段(真空窓、
集光レンズなど)を介してターゲット収容空間のターゲ
ットに対し、レーザー光を照射でき、109 W/cm2
以上のエネルギー密度に集光できる性能を備え軟X線の
光源を得ることのできるレーザー発生装置であれば特に
限定はなく、例えば、YAGレーザー、ガスレーザー、
エキシマレーザー、炭酸ガスレーザーなどを使用でき
る。
The target accommodating space has laser light incidence means for introducing the laser light generated by the laser generation means therein. Laser light incidence means
A vacuum window and a condenser lens are used, which are attached to the peripheral wall that constitutes the target housing space and face perpendicularly to the central axis of the laser light. The laser generation means is installed outside the vacuum container, and the laser light incidence means (vacuum window,
Laser light can be applied to the target in the target housing space via a condenser lens () and the target is 10 9 W / cm 2
There is no particular limitation as long as it is a laser generator capable of obtaining a soft X-ray light source with the ability to collect light at the above energy density, and examples thereof include a YAG laser, a gas laser,
An excimer laser, a carbon dioxide laser, etc. can be used.

【0013】軟X線は、約0.1〜数10nmの範囲の
波長領域のものである。ターゲットとしては、レーザー
光が照射、集光された時、被測定材を透過しその内部組
成の違いによる透過率の違いとして検出できる波長の軟
X線を発生できるものであればよい。例えば、波長4n
m以上の軟X線を発生させる鉄、シリコン、グラファイ
ト、マグネシウム、アルミニウム、チタン、マンガン、
ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、ゲルマニウムなどを用
いることができる。
The soft X-rays have a wavelength range of about 0.1 to several tens of nm. Any target can be used as long as it can generate a soft X-ray having a wavelength that can be transmitted through the material to be measured and can be detected as a difference in transmittance due to a difference in internal composition when the laser light is irradiated and focused. For example, wavelength 4n
iron, silicon, graphite, magnesium, aluminum, titanium, manganese, which generates soft X-rays of m or more,
Nickel, cobalt, copper, zinc, germanium or the like can be used.

【0014】ターゲットは、ターゲット収容空間に設け
られたチャック等の保持装置で保持される。保持装置と
しては、ターゲットを回転可能できる機構を備えたもの
を用い、レーザー発生手段からのレーザー光がターゲッ
トに集光する部分(スポット)領域を変位できるものを
用いることが好ましい。被測定材としては、水や、水以
外の液体を含有あるいは付着させた材料、例えば、水を
含む生体、人間のDNA、硬化していない高分子(造膜
過程にあり水または有機溶媒を含む硬化段階の塗膜)な
どを用いることができる。
The target is held by a holding device such as a chuck provided in the target accommodation space. As the holding device, one having a mechanism capable of rotating the target is used, and one capable of displacing a portion (spot) region where the laser light from the laser generating means is focused on the target is preferably used. As the material to be measured, a material containing or adhering water or a liquid other than water, for example, a living organism containing water, human DNA, uncured polymer (including water or an organic solvent in a film-forming process) A coating film at the curing stage) or the like can be used.

【0015】被測定材の厚さとしては、サブμm〜数1
0μmのものを用いることが好ましい。この理由として
被測定材の厚さは、サブμm未満であると組織(元素の
種類や密度)の差によるコントラストが得にくく、逆
に、数10μmを超過すると軟X線の透過量が全体的に
少なくなるため組織が見えにくくなるからである。軟X
線検出手段としては、被測定材を解析するのに必要な空
間分解能を有し、波長1〜80nmの軟X線に感度を有
する部材あるいは装置であれば、特に限定はなく、例え
ば、レジスト、軟X線乾板、軟X線フィルムあるいは軟
X線用固体検出器(X線フオトカソードを有するMC
P、CCD、ズーミング管等)を用いることができる。
The thickness of the material to be measured is from sub μm to several 1
It is preferable to use one having a thickness of 0 μm. The reason for this is that if the thickness of the material to be measured is less than sub-μm, it is difficult to obtain contrast due to the difference in structure (type of element or density), and conversely, if it exceeds several tens of μm, the transmission amount of soft X-rays is generally low. This is because the tissue becomes less visible and the tissue becomes difficult to see. Soft X
The line detection means is not particularly limited as long as it is a member or device having a spatial resolution necessary for analyzing the material to be measured and having sensitivity to soft X-rays having a wavelength of 1 to 80 nm, for example, a resist, Soft X-ray dry plate, soft X-ray film or solid X-ray detector (MC with X-ray photocathode
P, CCD, zooming tube, etc.) can be used.

【0016】軟X線検出手段は、被測定材収容空間に被
測定材とともに設置したり、被測定材収容空間の後方に
別途設けた軟X線検出手段収容空間に設置してもよい。
集光光学装置は、前記被測定材収容空間とターゲット収
容空間との間に設けられ、集光光学系をもつ。集光光学
系としては、例えば、フレネル・ゾーンプレ−ト、回転
楕円体ミラー等を用いることができる。集光光学系を用
いることにより、軟X線検出手段(被測定材を透過した
軟X線を解析する領域)に効率よく集光できるため、軟
X線の検出力を増すことができ、軟X線が集光する軟X
線検出手段とターゲット上の軟X線光源(点)との間隔
を大きく設定できる。この場合には、ターゲットへのレ
ーザー照射によって生ずるブラスト(ブラストとは、タ
ーゲットを構成する物質が微粒子となって蒸発し、この
微粒子が被測定材などを損傷する現象)による被測定材
および軟X線検出手段の損傷を防ぐなどの利点がある。
The soft X-ray detecting means may be installed together with the measured material in the measured material accommodation space, or may be installed in a soft X-ray detecting means accommodation space provided separately behind the measured material accommodation space.
The condensing optical device is provided between the measured material accommodation space and the target accommodation space and has a condensing optical system. As the condensing optical system, for example, a Fresnel zone plate, a spheroid mirror, or the like can be used. By using the condensing optical system, the light can be efficiently focused on the soft X-ray detection means (the area for analyzing the soft X-rays that have passed through the material to be measured), and therefore the soft X-ray detection power can be increased. Soft X that collects X-rays
The distance between the line detecting means and the soft X-ray light source (point) on the target can be set large. In this case, the material to be measured and the soft X due to the blast (the blast is a phenomenon in which the substance forming the target becomes fine particles that evaporate and the fine particles damage the material to be measured) caused by laser irradiation to the target. There are advantages such as preventing damage to the line detection means.

【0017】[0017]

【作用および効果】第1発明の軟X線顕微鏡によると、
ターゲットと被測定材とは、真空容器の被測定材収容空
間とターゲット収容空間に別々に収容される。しかも、
被測定材を収容する被測定材収容空間の真空度は、ター
ゲットを収容するターゲット収容空間の真空度よりも低
く設定される。このため、例えば、水分などを含む被測
定材は、減圧の影響を受けずにすむため、水分などを蒸
発させない。
According to the soft X-ray microscope of the first invention,
The target and the measured material are separately accommodated in the measured material accommodation space and the target accommodation space of the vacuum container. Moreover,
The vacuum degree of the measured material accommodation space that accommodates the measured material is set to be lower than the vacuum degree of the target accommodation space that accommodates the target. Therefore, for example, the material to be measured containing water or the like does not have to be affected by the reduced pressure, so that the water or the like is not evaporated.

【0018】一方、ターゲット収容空間は、前記水分な
どを含む被測定材を収容しないため、その真空度を高く
設定できる。このため、ターゲット収容空間の雰囲気ガ
スを希薄とすることができ、レーザー発生手段よりター
ゲットに到達する途中のレーザー光は、雰囲気ガスによ
る吸収および減衰がほとんどないため、ターゲット上の
集光部分に充分なエネルギーを作用でき、必要とするレ
ーザープラズマ軟X線光源を得ることができる。
On the other hand, the target accommodating space does not accommodate the material to be measured containing the moisture and the like, so that the degree of vacuum can be set high. Therefore, the atmosphere gas in the target accommodation space can be made lean, and the laser light on the way to the target from the laser generating means is hardly absorbed and attenuated by the atmosphere gas, so that it can be sufficiently collected on the focused portion on the target. Various energy can be applied, and the required laser plasma soft X-ray light source can be obtained.

【0019】これと同時に軟X線光源より発生した軟X
線は、被測定材に照射される。この軟X線は、被測定材
を透過し、かつ被測定材の内部組成の違いによる透過率
の違いを軟X線検出手段で検出される。従って、第1発
明の軟X線顕微鏡によれば、水分などを含む被測定材を
用いた場合であっても、被測定材を収容する被測定材収
容空間の真空度は、ターゲット収容空間の真空度よりも
低く設定されているため、水分などを蒸発させずにその
ままの状態の内部組織を正確に観察することができる。
At the same time, the soft X-ray generated from the soft X-ray light source
The line is applied to the material to be measured. This soft X-ray passes through the material to be measured, and the difference in transmittance due to the difference in the internal composition of the material to be measured is detected by the soft X-ray detecting means. Therefore, according to the soft X-ray microscope of the first aspect of the present invention, even when the material to be measured containing water or the like is used, the vacuum degree of the material to be measured accommodating space for accommodating the material to be measured is equal to that of the target accommodating space. Since it is set lower than the vacuum degree, it is possible to accurately observe the internal tissue as it is without evaporating water and the like.

【0020】なお、第1発明の軟X線顕微鏡を用いるこ
とにより例えば、生物や、乾燥前の塗膜の造膜過程など
を観察することもできる。また、前記軟X線を発生させ
るレーザープラズマ軟X線光源は、数nsecのパルス
光源であるため、この時間分解能を活用することによ
り、例えば、ダイナミカルなバクテリアの鞭毛の高速回
転を止めた状態で観察することも可能である。
By using the soft X-ray microscope according to the first aspect of the present invention, it is possible to observe, for example, organisms and the process of forming a coating film before drying. Further, since the laser plasma soft X-ray light source that generates the soft X-rays is a pulse light source of several nsec, by utilizing this time resolution, for example, in a state in which the high-speed rotation of the flagella of the dynamic bacteria is stopped. It is also possible to observe.

【0021】すなわち、前記バクテリアの鞭毛は、高速
回転(約200回転/秒)しているが、数nsecのパ
ルス光源であるため、鞭毛の回転運動に比べると充分短
い時間(約10-8秒)となり、ほぼ動きを止めた状態で
観察できる。第2発明の軟X線顕微鏡によると、ターゲ
ット収容空間と被測定材収容空間との間に集光光学系を
収容する集光光学装置を設けているため、ターゲット収
容空間と被測定材収容空間との真空度の差を大きくして
も、それぞれの真空度を安定、保持することができる。
That is, the flagella of the bacterium rotates at a high speed (about 200 rotations / second), but since it is a pulsed light source of several nsec, it is a sufficiently short time (about 10 −8 seconds) as compared with the rotational movement of the flagella. ), And can be observed with the movement almost stopped. According to the soft X-ray microscope of the second aspect of the invention, since the condensing optical device that accommodates the condensing optical system is provided between the target accommodation space and the measured material accommodation space, the target accommodation space and the measured material accommodation space. Even if the difference in the degree of vacuum between and is large, the respective degrees of vacuum can be stably maintained.

【0022】また、集光光学装置に収容された集光光学
系は、ターゲットより被測定材に進む途中の軟X線の照
射強度を高めるため、軟X線検出手段による被測定材を
透過した軟X線の検出時間を短縮できる。また、軟X線
が集光する軟X線検出手段とターゲット上の軟X線光源
との間隔を大きく設定でき、そのため、ターゲットへの
レーザー照射によって生ずるブラストによる被測定材お
よび軟X線検出手段の損傷を防ぐことができる。
In addition, the condensing optical system housed in the condensing optical device transmits the material to be measured by the soft X-ray detecting means in order to increase the irradiation intensity of soft X-rays on the way from the target to the material to be measured. The soft X-ray detection time can be shortened. Further, the distance between the soft X-ray detecting means for condensing the soft X-rays and the soft X-ray light source on the target can be set large, so that the material to be measured and the soft X-ray detecting means by the blast generated by the laser irradiation to the target. Can prevent damage.

【0023】なお、発明者は、発明の作用および効果を
確認するため、前記被測定材に含有された水分などを蒸
発させずにそのままの状態で内部組織を観察できる可能
性を追求すべく、真空容器内に適当量の雰囲気ガスを導
入して圧力を上げ、真空度を低下させる比較実験を行っ
た。すなわち、雰囲気ガスとして大気を用いるととも
に、ターゲットとして炭素を用い、ターゲットと軟X線
検出手段との間隔を0.91mと設定し、軟X線検出手
段に到達する軟X線を1024ショットで撮影し分析し
た。
In order to confirm the action and effect of the invention, the inventor seeks the possibility of observing the internal structure as it is without evaporating the water content contained in the material to be measured. A comparative experiment was conducted in which an appropriate amount of atmospheric gas was introduced into the vacuum container to raise the pressure and reduce the degree of vacuum. That is, the atmosphere is used as the atmospheric gas, carbon is used as the target, the distance between the target and the soft X-ray detecting means is set to 0.91 m, and the soft X-ray reaching the soft X-ray detecting means is photographed with 1024 shots. And analyzed.

【0024】この結果、図9に示すように40Pa、4
00Pa、1000Paと圧力を高くするに従いスペク
トルの強度が低下するものの、1000Paまではスペ
クトルの観察ができた。ところが4000Pa(図示せ
ず)ではスペクトルの強度がさらに低下し、図9の表示
範囲以下となり、スペクトルが観察できなかった。ま
た、雰囲気ガスとしてヘリウムガスを用いたこと以外
は、前記した場合と同じ条件で軟X線を1024ショッ
トで撮影し分析した。
As a result, as shown in FIG.
Although the spectrum intensity decreased as the pressure was increased to 00 Pa and 1000 Pa, the spectrum could be observed up to 1000 Pa. However, at 4000 Pa (not shown), the intensity of the spectrum was further reduced to be below the display range of FIG. 9, and the spectrum could not be observed. Further, soft X-rays were photographed in 1024 shots and analyzed under the same conditions as described above except that helium gas was used as the atmosphere gas.

【0025】この結果、図10に示すように40Pa、
4000Pa、20000Paと圧力を高くするに従い
スペクトルの強度が低下するものの、20000Paま
ではスペクトルの観察ができた。ところが1atm
(1.01325×105 Pa図示せず)であるとスペ
クトルの強度がさらに低下し、図10の表示範囲以下と
なり、スペクトルが観察できなかった。
As a result, as shown in FIG. 10, 40 Pa,
Although the spectrum intensity decreased as the pressure was increased to 4000 Pa and 20000 Pa, the spectrum could be observed up to 20000 Pa. However, 1 atm
When it was (1.01325 × 10 5 Pa (not shown)), the intensity of the spectrum was further lowered to fall below the display range of FIG. 10, and the spectrum could not be observed.

【0026】これらの結果により、真空容器内の雰囲気
ガスは、レーザー発生手段よりターゲットに到達する途
中のレーザー光を吸収し減衰させるため、ターゲット上
のレーザー光集光部分でプラズマ状態を得られず、必要
とする軟X線を発生できないことが判明した。前記実験
による軟X線のスペクトルが観測できない理由として、
雰囲気ガスにより軟X線を吸収されるからであると仮定
した場合、雰囲気ガス中での軟X線の透過率の計算値
(図11に示される大気雰囲気下で40Pa、400P
a、1000Pa、4000Paの軟X線透過率)(図
12に示されるヘリウムガス雰囲気下で40Pa、40
00Pa、20000Pa、1atmの軟X線透過率)
に比較して減衰が大きいためと考えられる。
From these results, the atmospheric gas in the vacuum container absorbs and attenuates the laser light on its way to the target from the laser generating means, so that a plasma state cannot be obtained at the laser light condensing portion on the target. It turned out that the required soft X-rays cannot be generated. The reason why the soft X-ray spectrum obtained by the above experiment cannot be observed is as follows.
Assuming that the soft X-rays are absorbed by the atmospheric gas, the calculated value of the transmittance of the soft X-rays in the atmospheric gas (40 Pa, 400 P in the atmospheric atmosphere shown in FIG. 11).
a, soft X-ray transmittance of 1000 Pa, 4000 Pa) (40 Pa, 40 under helium gas atmosphere shown in FIG. 12)
00Pa, 20000Pa, 1atm soft X-ray transmittance)
It is thought that this is because the attenuation is greater than

【0027】なお、図11は3.1〜4nm波長領域の
軟X線を、前記実験例1の図9と比較した。図12は
2.5〜4nm波長領域の軟X線を、前記実験例2の図
10と比較した。前記比較のために用いた前記各波長領
域は、2次光、3次光等の回折格子による高次光の影響
(回折格子で分光した場合、例えば、5nmの位置に5
/2nm、5/3nm等の高次光が少しづつ重なるこ
と)の少ない波長領域である。
In FIG. 11, soft X-rays in the wavelength range of 3.1 to 4 nm are compared with FIG. 9 of Experimental Example 1. FIG. 12 compares soft X-rays in the wavelength region of 2.5 to 4 nm with FIG. 10 of Experimental Example 2. The respective wavelength regions used for the comparison are affected by higher-order light by a diffraction grating such as second-order light and third-order light (when dispersed by the diffraction grating, for example, 5 nm at a position of 5 nm).
It is a wavelength region in which higher-order lights such as / 2 nm and 5/3 nm do not overlap little by little).

【0028】前記比較による差は、ターゲットより軟X
線検出手段に至る途中で軟X線が減衰するためではな
く、レーザー発生手段よりターゲットに至る途中のレー
ザー光が雰囲気ガスにより吸収されて減衰し、ターゲッ
ト上で炭素プラズマが充分に発生していないためと考え
られる。また、軟X線は、強度の低い場合であってもそ
のショット数を多くすれば実用に供することができる。
例えば、波長4.4nmの軟X線を用い、ターゲットと
軟X線検出手段との間隔を0.91mとしヘリウムガス
雰囲気下で1000Paで観察する場合、レーザー光の
ショット数を400Paの場合よりも約10倍に増すこ
とにより実用できる。
The difference due to the comparison is that the soft X
Not because the soft X-rays are attenuated on the way to the line detection means, but the laser light on the way to the target from the laser generation means is absorbed and attenuated by the atmospheric gas, and carbon plasma is not sufficiently generated on the target. It is thought to be because. Further, even if the soft X-ray has a low intensity, it can be put to practical use by increasing the number of shots.
For example, when using soft X-rays with a wavelength of 4.4 nm and observing at 1000 Pa in a helium gas atmosphere with a distance between the target and the soft X-ray detecting means set to 0.91 m, the number of shots of laser light is 400 Pa more than that in the case of 400 Pa. It can be put to practical use by increasing it by about 10 times.

【0029】さらに、前記ショット数は、ターゲットと
軟X線検出手段との間隔を0.91mよりも短縮するこ
とによって前記場合より増さずにすむ。しかし、大気雰
囲気下で4000Paとした場合には、軟X線が発生し
ないので使用できない。一方、ターゲットのレーザー光
による照射痕(集光点)の径は、ヘリウムガス雰囲気下
で40Paから20000Paとした場合には、ほとん
ど変化なく400μmであり、大気圧(約10万Pa)
とした場合には、照射痕が約100μmと非常に小さく
なっていた。
Further, the number of shots can be kept less than the above case by shortening the distance between the target and the soft X-ray detecting means to less than 0.91 m. However, when it is set to 4000 Pa in the air atmosphere, it cannot be used because soft X-rays are not generated. On the other hand, the diameter of the irradiation mark (focusing point) by the laser beam on the target is 400 μm with almost no change when the pressure is changed from 40 Pa to 20000 Pa in the helium gas atmosphere, and the atmospheric pressure (about 100,000 Pa)
In that case, the irradiation mark was very small, about 100 μm.

【0030】従って、ヘリウムガス雰囲気下で大気圧と
した場合、レーザー発生手段よりターゲットに至る途中
のレーザー光をヘリウムガスが吸収し減衰するため、タ
ーゲット上でプラズマ状態を得られず、必要とする軟X
線を発生させることができない。なお、軟X線(ターゲ
ットより軟X線検出手段に至る途中で)の吸収は、実用
上問題とならない。
Therefore, when the atmospheric pressure is set in the helium gas atmosphere, the helium gas absorbs and attenuates the laser light on the way from the laser generating means to the target, so that a plasma state cannot be obtained on the target, which is necessary. Soft X
Cannot generate lines. The absorption of soft X-rays (on the way from the target to the soft X-ray detection means) does not pose a practical problem.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明の軟X線顕微鏡の実施例1として密
着型軟X線顕微鏡に適用した場合を図1〜図4に基づい
て説明する。図1に、その要部および全体の概略構成を
示す軟X線顕微鏡1は、レーザー発生手段としてのYA
Gレーザー装置2と、真空容器3とよりなる。
(Embodiment 1) As a first embodiment of a soft X-ray microscope of the present invention, a case of application to a contact type soft X-ray microscope will be described with reference to FIGS. The soft X-ray microscope 1 shown in FIG. 1 is a YA as a laser generating means.
It comprises a G laser device 2 and a vacuum container 3.

【0032】YAGレーザー装置2は、真空容器3の外
部に設置され、真空容器3の内部に向けてエネルギー
0.4ジュール(J)、パルス幅8ナノ秒(ns)のレ
ーザー光20を照射できる性能をもつ。真空容器3は、
略長方形の箱状体で、周壁部30と、小孔31を設けた
仕切り壁部32と、仕切り壁部32により周壁部30に
囲まれた内部を2つに区画することよって形成されたタ
ーゲット収容空間3aと被測定材収容空間3bとよりな
る。
The YAG laser device 2 is installed outside the vacuum container 3 and can irradiate the inside of the vacuum container 3 with a laser beam 20 having an energy of 0.4 joule (J) and a pulse width of 8 nanoseconds (ns). Has performance. The vacuum container 3 is
A substantially rectangular box-shaped body, which is formed by partitioning the peripheral wall portion 30, a partition wall portion 32 provided with small holes 31, and the interior surrounded by the partition wall portion 32 into two parts. The storage space 3a and the measured material storage space 3b are provided.

【0033】仕切り壁32に設けられた小孔31の形状
および大きさは、円形0.5mmに設定されている。タ
ーゲット収容空間3aは、周壁部30に装着され、YA
Gレーザー装置2より照射されたレーザー光20を透過
させる真空窓33および集光レンズ34と、軟X線40
を発生させるためのターゲット4と、ターゲット4を回
転可能で所定の位置に固定保持するための回転装置5
と、真空ポンプ6および図略の第1ピラニ真空計とをも
つ。
The shape and size of the small hole 31 provided in the partition wall 32 is set to a circular shape of 0.5 mm. The target accommodation space 3a is attached to the peripheral wall portion 30,
A vacuum window 33 and a condenser lens 34 for transmitting the laser beam 20 emitted from the G laser device 2, and a soft X-ray 40.
And a rotation device 5 for fixing and holding the target 4 at a predetermined position in a rotatable manner.
And a vacuum pump 6 and a first Pirani vacuum gauge (not shown).

【0034】また、ターゲット収容空間3aは、周壁部
30に設けられた図略の第1開閉蓋部材を開閉操作する
ことにより、ターゲット4の設置および取出しができる
とともに気密保持できる。前記集光レンズ34は、レー
ザー光20を集光し、ターゲット4上での集光径(直
径)を40〜80μm以下の値で照射でき、かつターゲ
ット4上でのレーザー光20の照射強度1011〜1013
W/cm2 (真空窓33および集光レンズ34による表
面反射を考慮した値)が得られるように調整される。
In the target housing space 3a, the target 4 can be installed and taken out and can be airtightly maintained by opening and closing a first opening / closing lid member (not shown) provided on the peripheral wall portion 30. The condensing lens 34 condenses the laser light 20 and can irradiate the condensing diameter (diameter) on the target 4 with a value of 40 to 80 μm or less, and the irradiation intensity of the laser light 20 on the target 4 is 10 11-10 13
W / cm 2 (a value that takes into consideration the surface reflection by the vacuum window 33 and the condenser lens 34) is obtained.

【0035】ターゲット4は、鉄のφ8mm丸棒を用
い、回転装置5の回転保持軸部50にチャック51によ
り装着したもので、前記レーザー光20の集光時に、波
長4〜40nmの軟X線を発生することができる。ター
ゲット4は、レーザー光20の集光位置に相当する部分
の位置を、所定の時間間隔で回転保持軸部50とともに
回転変化し、常に新しい面部分に集光できる。
The target 4 is an iron φ8 mm round bar and is attached to the rotary holding shaft 50 of the rotating device 5 by the chuck 51. When the laser beam 20 is focused, soft X-rays having a wavelength of 4 to 40 nm are used. Can occur. The target 4 is able to rotate and change the position of the portion corresponding to the focusing position of the laser light 20 together with the rotation holding shaft portion 50 at a predetermined time interval, and always focus on a new surface portion.

【0036】真空ポンプ6としてロータリーポンプが用
いられる。真空ポンプ6は、ターゲット収容空間3aを
減圧し、所定の真空度とする性能を備え、具体的には、
保持仕切り壁部32の小孔31を介して被測定材収容空
間3bより導入するヘリウムガスの流量を考慮にいれ
て、最大1000Paに設定できる。第1ピラニ真空計
は、真空ポンプ6によるターゲット収容空間3aの減圧
時に、ターゲット収容空間3aの真空度を測定できる。
A rotary pump is used as the vacuum pump 6. The vacuum pump 6 has a performance of reducing the pressure of the target housing space 3a to a predetermined degree of vacuum, and specifically,
The maximum flow rate can be set to 1000 Pa in consideration of the flow rate of the helium gas introduced from the measured material accommodation space 3b through the small hole 31 of the holding partition wall portion 32. The first Pirani vacuum gauge can measure the degree of vacuum in the target housing space 3a when the vacuum pump 6 depressurizes the target housing space 3a.

【0037】被測定材収容空間3bは、軟X線検出手段
として軟X線用乾板(図示せず、以下同じ)を装填した
軟X線用のカメラ7と、ヘリウムガス導入用の制御バル
ブ80を備えたガス導入通路8と、図略の第2ピラニ真
空計とをもつ。また被測定材収容空間3bは、周壁部3
0に設けられた図略の第2開閉蓋部材を開閉操作するこ
とにより、カメラ7の設置および取出しができるととも
に気密保持できる。
In the material storage space 3b to be measured, a soft X-ray camera 7 equipped with a soft X-ray dry plate (not shown, the same applies hereinafter) as a soft X-ray detecting means, and a control valve 80 for introducing helium gas. And a second Pirani vacuum gauge (not shown). Further, the measured material accommodation space 3b is formed by the peripheral wall portion 3
By opening and closing a second opening / closing lid member (not shown) provided on the No. 0, the camera 7 can be installed and taken out and can be kept airtight.

【0038】カメラ7は、その使用に際して内部に図略
の被測定材と、被測定材を密着させた状態の軟X線用乾
板を装填した後、保持部材70により被測定材収容空間
3bの所定位置に固定保持される。ガス導入通路8は、
一端を図略のヘリウムガス供給源81に接続し、他端を
被測定材収容空間3bに接続する。ガス導入通路8は、
制御バルブ80を操作することによって開閉でき、開き
操作時にその開度に応じてヘリウムガス供給源81より
被測定材収容空間3にヘリウムガスを導入できる。第2
ピラニ真空計は、制御バルブ80によるガス導入通路8
の開き操作時に、操作被測定材収容空間3bの真空度を
測定できる。
When the camera 7 is used, a material to be measured (not shown) and a dry X-ray dry plate in which the material to be measured are brought into close contact are loaded inside the camera 7, and then the holding member 70 is used to store the material to be measured 3b. It is fixedly held in place. The gas introduction passage 8 is
One end is connected to a helium gas supply source 81 (not shown), and the other end is connected to the measured material accommodation space 3b. The gas introduction passage 8 is
It can be opened and closed by operating the control valve 80, and helium gas can be introduced from the helium gas supply source 81 into the measured material accommodation space 3 according to the opening degree when the control valve 80 is opened. Second
The Pirani vacuum gauge has a gas introduction passage 8 by a control valve 80.
The vacuum degree of the operation target material accommodation space 3b can be measured at the time of the opening operation.

【0039】前記のように構成された実施例1の軟X線
顕微鏡1を用いる場合、まず、被測定材として水分を含
む羽蟻の羽を用い、この被測定材に密着させた軟X線用
乾板を装填したカメラ7を用意した。このカメラ7は、
保持部材70により被測定材収容空間3bの所定位置に
固定保持し、被測定材収容空間3bを気密に保持された
状態とする。
In the case of using the soft X-ray microscope 1 of Example 1 configured as described above, first, for the soft X-rays, a wing of a dovetail containing water is used as the material to be measured, and the material is adhered to the material to be measured. A camera 7 equipped with a dry plate was prepared. This camera 7
The holding member 70 fixes and holds the measured material accommodation space 3b at a predetermined position, so that the measured material accommodation space 3b is hermetically held.

【0040】ついで、制御バルブ80を所定の開度に開
操作し、供給源81のヘリウムガスをガス導入通路8よ
り被測定材収容空間3bに導入しながら、同時に真空ポ
ンプ6を作動し、ターゲット収容空間3aを吸引して減
圧する。このときターゲット収容空間3aおよび被測定
材収容空間3bの真空度は、それぞれ図略の第1、第2
ピラニ真空計で測定しながら真空ポンプ6による吸引量
および制御バルブ80によるヘリウムガスの導入量のバ
ランスを制御される。
Then, the control valve 80 is opened to a predetermined opening degree, the helium gas of the supply source 81 is introduced into the measured material accommodating space 3b from the gas introduction passage 8, and at the same time, the vacuum pump 6 is operated to set the target. The storage space 3a is sucked and the pressure is reduced. At this time, the degree of vacuum in the target accommodation space 3a and the material-to-be-measured accommodation space 3b is not shown in the drawings.
The balance between the suction amount by the vacuum pump 6 and the introduction amount of helium gas by the control valve 80 is controlled while measuring with the Pirani vacuum gauge.

【0041】すなわち、被測定材収容空間3bの真空度
は、ガス導入通路8より導入するヘリウムガスの量と、
仕切り壁部32の小孔31よりターゲット収容空間3a
に吸引されて導出するヘリウムガスの量とのバランス
を、制御バルブ80の開度の大きさによって制御され
る。また、ターゲット収容空間3aの真空度は、仕切り
壁部32の小孔31より導入するヘリウムガスの量と、
真空ポンプ6に吸引されて導出するヘリウムガスの量と
のバランスを、真空ポンプ6の吸引力の大きさによって
制御される。
That is, the degree of vacuum of the material-receiving space 3b is determined by the amount of helium gas introduced through the gas introduction passage 8,
From the small hole 31 of the partition wall portion 32 to the target accommodation space 3a
The balance with the amount of helium gas that is sucked in and discharged to the outside is controlled by the size of the opening of the control valve 80. Further, the degree of vacuum of the target accommodation space 3a is determined by the amount of helium gas introduced through the small holes 31 of the partition wall portion 32,
The balance with the amount of helium gas sucked and discharged by the vacuum pump 6 is controlled by the magnitude of the suction force of the vacuum pump 6.

【0042】ターゲット収容空間3aの真空度は、10
000Paに固定される。この真空度は、レーザー光2
0の吸収および減衰をほぼ抑え、ターゲット4に対し、
目的とする軟X線を発生させ得るに必要とするレーザー
光20を照射できる値である(図10参照)。また、被
測定材収容空間3bは1気圧に保持される。この状態
で、YAGレーザー装置2からエネルギー0.4ジュー
ル(J)、パルス幅8ナノ秒(ns)のレーザー光20
を照射する。このレーザー光20は、真空窓33より入
射し、集光レンズ34によりターゲット4に集光する。
すると、ターゲット4には、レーザープラズマ軟X線
(以下、軟X線と称す)が発生する。
The degree of vacuum in the target accommodation space 3a is 10
It is fixed at 000Pa. This vacuum is 2 laser light
The absorption and the attenuation of 0 are almost suppressed, and for the target 4,
It is a value that can be irradiated with the laser light 20 required to generate the target soft X-ray (see FIG. 10). In addition, the material-to-be-measured accommodation space 3b is maintained at 1 atm. In this state, laser light 20 having an energy of 0.4 joule (J) and a pulse width of 8 nanoseconds (ns) is emitted from the YAG laser device 2.
Is irradiated. The laser light 20 enters through the vacuum window 33 and is condensed on the target 4 by the condenser lens 34.
Then, laser plasma soft X-rays (hereinafter referred to as soft X-rays) are generated on the target 4.

【0043】この軟X線は、ターゲット収容空間3aよ
り仕切り壁部32の小孔31を介して被測定材収容空間
3bの軟X線カメラ7に照射される。すると、カメラ7
に装填されている水分を含む羽蟻の羽の像(図4参照)
が軟X線用乾板に128ショットで撮影、記録される。
この後、カメラ7は、被測定材収容空間3bより外部に
取り出され、撮影済の軟X線用乾板を現像処理すること
によって観察に供される。
This soft X-ray is emitted from the target accommodation space 3a to the soft X-ray camera 7 in the measured material accommodation space 3b through the small hole 31 of the partition wall portion 32. Then camera 7
Image of the wing of a winged ant containing water (see Fig. 4)
Is recorded and recorded on the soft X-ray dry plate with 128 shots.
After that, the camera 7 is taken out from the measured material accommodation space 3b to the outside, and is subjected to observation by developing the photographed dry X-ray dry plate.

【0044】従って、実施例1の軟X線顕微鏡1によれ
ば、水分を含む羽蟻の羽を被測定材として用いた場合で
あっても、水分を蒸発させず、乾燥していない状態で内
部組成の違いによる軟X線透過率の違いを軟X線用乾板
に撮影、記録でき、かつ内部組織を観察することができ
た。(実施例2)図5に示される実施例2の軟X線顕微
鏡1Aは、前記実施例1の軟X線顕微鏡1の真空容器3
の代わりに、ターゲット収容空間3aと被測定材収容空
間3bとの間に、集光光学系として回転楕円ミラー9を
収容した集光光学装置3cをもつ真空容器3Aを用いた
こと以外は同じ構成である。従って、前記実施例1の場
合と同じ構成の説明は略す。
Therefore, according to the soft X-ray microscope 1 of Example 1, even when a wing of a dove containing water is used as the material to be measured, the water does not evaporate and the interior is not dried. The difference in soft X-ray transmittance due to the difference in composition could be photographed and recorded on the dry X-ray dry plate, and the internal structure could be observed. (Embodiment 2) The soft X-ray microscope 1A of the second embodiment shown in FIG. 5 is a vacuum container 3 of the soft X-ray microscope 1 of the first embodiment.
Instead of, a vacuum container 3A having a condensing optical device 3c accommodating the spheroid mirror 9 as a condensing optical system is used between the target accommodating space 3a and the measured material accommodating space 3b. Is. Therefore, the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

【0045】真空容器3Aは、略長方形の箱状体で、周
壁部30と、小孔31aを設けた第1仕切り壁32a
と、小孔31bを設けた第2仕切り壁32bとにより周
壁部30に囲まれた内部を3つに区画することよって形
成されたターゲット収容空間3aと、集光光学装置3c
と、被測定材収容空間3bとよりなる。集光光学装置3
cは、第1仕切り壁32aの小孔31aによってターゲ
ット収容空間3aに連通し、第2仕切り壁32bの小孔
31bによって被測定材収容空間3bに連通している。
また、前記小孔31a、31bの大きさおよび形状は、
それぞれ0.5mm、1mmに設定されている。真空度
はヘリウムガスの流量を考慮にいれて最大100Paに
設定できる。
The vacuum container 3A is a box-shaped body having a substantially rectangular shape, and has a peripheral wall portion 30 and a first partition wall 32a provided with a small hole 31a.
And the second partition wall 32b provided with the small holes 31b, the target housing space 3a formed by dividing the interior surrounded by the peripheral wall portion 30 into three, and the condensing optical device 3c.
And the measured material accommodation space 3b. Condensing optical device 3
c communicates with the target accommodation space 3a through the small hole 31a of the first partition wall 32a, and communicates with the measured material accommodation space 3b through the small hole 31b of the second partition wall 32b.
The size and shape of the small holes 31a and 31b are
It is set to 0.5 mm and 1 mm, respectively. The degree of vacuum can be set to a maximum of 100 Pa in consideration of the flow rate of helium gas.

【0046】集光光学装置3cには、集光光学系として
回転楕円ミラー9が収容されている。回転楕円ミラー9
は、集光光学装置3cに保持された回転楕円体(長軸は
653.23mm、短軸は40.00mm、焦点は32
6mm)の一部からなる曲面を持つ60mm×82mm
×20mmのミラーを2個組み合わせたものである。各
ミラーの表面には、厚さ5000Åの金を蒸着処理して
ある。
The condensing optical device 3c houses a spheroidal mirror 9 as a condensing optical system. Spheroid mirror 9
Is a spheroid (the major axis is 653.23 mm, the minor axis is 40.00 mm, and the focus is 32) held by the condensing optical device 3c.
6mm) with a curved surface consisting of a part of 60mm × 82mm
It is a combination of two × 20 mm mirrors. The surface of each mirror is vapor-deposited with gold having a thickness of 5000Å.

【0047】実施例2の軟X線顕微鏡1Aを用いる場
合、まず、被測定材として造膜途中の水性塗膜(炭素、
窒素、酸素、ケイ素を組成とする)を用い、この被測定
材に密着させた軟X線用乾板を装填した軟X線用のカメ
ラ7を用意した。このカメラ7は、保持部材70により
被測定材収容空間3bの所定位置に固定保持し、被測定
材収容空間3bを気密に保持された状態とする。
When using the soft X-ray microscope 1A of Example 2, first, an aqueous coating film (carbon,
Nitrogen, oxygen, and silicon are used as the composition), and a camera 7 for soft X-ray is prepared, which is loaded with a dry plate for soft X-ray that is brought into close contact with the material to be measured. This camera 7 is fixedly held at a predetermined position in the measured material accommodation space 3b by a holding member 70, and the measured material accommodation space 3b is kept airtight.

【0048】ついで、制御バルブ80を所定の開度に開
操作し、供給源81のヘリウムガスをガス導入通路8よ
り被測定材収容空間3bに導入しながら、同時に真空ポ
ンプ6を作動し、ターゲット収容空間3aを吸引して減
圧する。このときターゲット収容空間3aおよび被測定
材収容空間3bの真空度は、それぞれ図略のピラニ真空
計により、確認しながら真空ポンプ6による吸引量およ
び制御バルブ80によるヘリウムガスの導入量のバラン
スを調節し制御される。
Next, the control valve 80 is opened to a predetermined opening degree, and while introducing the helium gas from the supply source 81 into the measured material accommodation space 3b through the gas introduction passage 8, at the same time, the vacuum pump 6 is operated to set the target. The storage space 3a is sucked and the pressure is reduced. At this time, the vacuum degree of the target accommodation space 3a and the measured material accommodation space 3b is adjusted by a Pirani vacuum gauge (not shown) while checking the balance between the suction amount by the vacuum pump 6 and the introduction amount of helium gas by the control valve 80. Controlled.

【0049】すなわち、被測定材収容空間3bの真空度
は、ガス導入通路8より導入するヘリウムガスの量と、
第2仕切り壁32bの小孔31b、集光光学装置3cを
介して第1仕切り壁32aの小孔31aよりターゲット
収容空間3aに吸引されて導出するヘリウムガスの量と
のバランスを、制御バルブ80の開度の大きさによって
制御される。また、ターゲット収容空間3aの真空度
は、第1仕切り壁32aの小孔31aより導入するヘリ
ウムガスの量と、真空ポンプ6に吸引されて導出するヘ
リウムガスの量とのバランスを、真空ポンプ6の吸引力
の大きさによって制御される。
That is, the degree of vacuum in the material receiving space 3b is determined by the amount of helium gas introduced from the gas introduction passage 8 and
The balance between the small hole 31b of the second partition wall 32b and the amount of helium gas that is sucked out of the small hole 31a of the first partition wall 32a through the light collection optical device 3c and is discharged to the target housing space 3a is controlled by the control valve 80. It is controlled by the size of the opening. The degree of vacuum of the target housing space 3a is a balance between the amount of helium gas introduced through the small holes 31a of the first partition wall 32a and the amount of helium gas sucked out by the vacuum pump 6 and discharged. It is controlled by the magnitude of the suction force.

【0050】しかして、ターゲット収容空間3aの真空
度は、1000Paに固定される。この真空度は、レー
ザー光20の吸収および減衰をほぼ抑え、ターゲット4
に対し、目的とする軟X線を発生させ得るに必要とする
レーザー光20を照射できる値である(図10参照)。
また、被測定材収容空間3bは1気圧に保持される。こ
の状態で、YAGレーザー装置2から実施例1の場合と
同じ出力のレーザー光20を照射する。このレーザー光
20は、真空窓33より入射し、集光レンズ34により
ターゲット4に集光する。すると、ターゲット4には、
レーザープラズマ軟X線(以下、軟X線と称す)が発生
する。
Thus, the degree of vacuum in the target accommodation space 3a is fixed at 1000 Pa. This degree of vacuum substantially suppresses the absorption and attenuation of the laser light 20, and the target 4
On the other hand, it is a value that can be irradiated with the laser light 20 required to generate the target soft X-ray (see FIG. 10).
In addition, the material-to-be-measured accommodation space 3b is maintained at 1 atm. In this state, the YAG laser device 2 emits the laser light 20 having the same output as that in the first embodiment. The laser light 20 enters through the vacuum window 33 and is condensed on the target 4 by the condenser lens 34. Then, on the target 4,
Laser plasma soft X-rays (hereinafter referred to as soft X-rays) are generated.

【0051】この軟X線は、ターゲット収容空間3aよ
り第1仕切り壁32aの小孔31aを介して集光光学装
置3cの回転楕円ミラー9の表面に入射角8°で入射す
る。そして軟X線は、回転楕円ミラー9の表面より入射
量の12%が反射され(波長4.4nm )、第2仕切
り壁32bの小孔31bを介して被測定材収容空間3b
の軟X線カメラ7に照射され、被測定材の表面に、φ2
mmほどの領域に4.5倍の強度(実施例1の場合と比
べ)で集光する。
This soft X-ray enters the surface of the spheroidal mirror 9 of the condensing optical device 3c at an incident angle of 8 ° from the target accommodation space 3a through the small hole 31a of the first partition wall 32a. Then, 12% of the incident amount of the soft X-ray is reflected from the surface of the spheroidal mirror 9 (wavelength 4.4 nm), and the measured material accommodating space 3b is passed through the small hole 31b of the second partition wall 32b.
Irradiating the soft X-ray camera 7 of
The light is condensed in a region of about 4.5 mm with an intensity of 4.5 times (compared with the case of Example 1).

【0052】すると、カメラ7に装填されている被測定
材の組成の違いによる軟X線透過率の違いが軟X線用乾
板に5000ショットで撮影、記録される。この後、カ
メラ7は、被測定材収容空間3bより外部に取り出さ
れ、撮影済の軟X線用乾板を現像処理することによって
観察に供される。従って、実施例2の軟X線顕微鏡1A
により水性塗膜の造膜過程の像を得ることができた。
Then, the difference in the soft X-ray transmittance due to the difference in the composition of the material to be measured loaded into the camera 7 is photographed and recorded on the soft X-ray dry plate in 5000 shots. After that, the camera 7 is taken out from the measured material accommodation space 3b to the outside, and is subjected to observation by developing the photographed dry X-ray dry plate. Therefore, the soft X-ray microscope 1A of Example 2
It was possible to obtain an image of the film formation process of the aqueous coating film.

【0053】図6〜図8は軟X線顕微鏡によって撮影
し、記録された水性塗膜の造膜過程の像を示す。図6に
示される像は、塗料塗布後80℃で4分間処理したもの
でありる。図7に示される像は、塗料塗布後80℃で1
0分間処理したものである。図8に示される像は、塗料
塗後80℃で10分間処理し、その後150℃で1時間
処理したものである。
6 to 8 show images of the film-forming process of the aqueous coating film, which were recorded by photographing with a soft X-ray microscope. The image shown in FIG. 6 is the image that was treated at 80 ° C. for 4 minutes after the coating material was applied. The image shown in Fig. 7 is 1
It was processed for 0 minutes. The image shown in FIG. 8 is obtained by applying the coating material, followed by treatment at 80 ° C. for 10 minutes and then at 150 ° C. for 1 hour.

【0054】図6〜図8を観察することによって、水性
塗膜は、熱処理を施す時間の増加に伴い軟X線の透過率
が増し、記録された像が黒く変化し、組織が変化してい
く過程が判る。
By observing FIG. 6 to FIG. 8, the water-based coating film showed an increase in the transmittance of soft X-rays as the heat treatment time increased, the recorded image turned black, and the texture changed. You can see the process.

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

【図1】実施例1で用いた軟X線顕微鏡の概略構成を示
した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a soft X-ray microscope used in Example 1.

【図2】図1における軟X線顕微鏡の真空容器の周壁
(ターゲット収容空間位置)に形成された真空窓および
集光レンズを拡大して示す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a vacuum window and a condenser lens formed on a peripheral wall (target accommodation space position) of a vacuum container of the soft X-ray microscope in FIG.

【図3】図1における軟X線顕微鏡のターゲットに軟X
線が発生した状態および仕切り壁の小孔を、被測定材収
容空間側より視認して示す図である。
FIG. 3 shows a soft X-ray as a target of the soft X-ray microscope in FIG.
It is a figure which visually recognizes the state where the line was generated and the small hole of the partition wall from the measured material accommodation space side.

【図4】実施例1の軟X線顕微鏡により撮影、記録され
た羽蟻の像を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an image of a termite taken and recorded by a soft X-ray microscope of Example 1.

【図5】実施例2で用いた軟X線顕微鏡の概略構成を示
した図である。
5 is a diagram showing a schematic configuration of a soft X-ray microscope used in Example 2. FIG.

【図6】実施例2の軟X線顕微鏡により撮影、記録され
た水性塗膜の造膜過程の像を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an image of a film-forming process of an aqueous coating film, which is photographed and recorded by a soft X-ray microscope in Example 2.

【図7】実施例2の軟X線顕微鏡により撮影、記録され
た水性塗膜の造膜過程の像を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing an image of a film-forming process of an aqueous coating film, which is photographed and recorded by a soft X-ray microscope in Example 2.

【図8】実施例2の軟X線顕微鏡により撮影、記録され
た水性塗膜の造膜過程の像を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an image of a film-forming process of an aqueous coating film, which is photographed and recorded by a soft X-ray microscope in Example 2.

【図9】大気雰囲気下でのターゲット(炭素)からの軟
X線スペクトルを示す図である。(ターゲットと軟X線
検出手段との間隔:0.91m)
FIG. 9 is a diagram showing a soft X-ray spectrum from a target (carbon) in an air atmosphere. (Gap between target and soft X-ray detection means: 0.91 m)

【図10】ヘリウムガス雰囲気下でのターゲット(炭
素)からの軟X線スペクトルを示す図である。(ターゲ
ットと軟X線検出手段との間隔:0.91m)
FIG. 10 is a diagram showing a soft X-ray spectrum from a target (carbon) in a helium gas atmosphere. (Gap between target and soft X-ray detection means: 0.91 m)

【図11】大気雰囲気での軟X線の透過特性を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing a transmission characteristic of soft X-rays in an air atmosphere.

【図12】ヘリウムガス雰囲気での軟X線の透過特性を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing transmission characteristics of soft X-rays in a helium gas atmosphere.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.1A:軟X線顕微鏡 2:YAGレーザー装置
20:レーザー光 3:真空容器 3a:ターゲット収容空間 3b:被測定材収容空間 3c:集光光学装置 4:ターゲット 40:軟X線 5:ターゲットの回転装置 6:真空ポンプ(ロータリーポンプ) 7:軟X線用のカメラ 8:ガス導入通路 9:回転楕円ミラー
1.1A: Soft X-ray microscope 2: YAG laser device
20: Laser light 3: Vacuum container 3a: Target accommodation space 3b: Material to be measured accommodation space 3c: Condensing optical device 4: Target 40: Soft X-ray 5: Target rotation device 6: Vacuum pump (rotary pump) 7: Soft X-ray camera 8: Gas introduction passage 9: Spherical mirror

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザー発生手段と、 軟X線を発生させるためのターゲットおよび被測定材を
透過した軟X線を検出するための軟X線検出手段を有す
る真空容器と、を備えた軟X線顕微鏡であって、 前記真空容器は、前記ターゲットを収容するターゲット
収容空間と前記被測定材を収容する被測定材収容空間と
を有し、 前記被測定材収容空間の真空度を前記ターゲット収容空
間の真空度より低くしたことを特徴とする軟X線顕微
鏡。
1. A soft X-ray comprising a laser generating means and a vacuum container having a target for generating soft X-rays and a soft X-ray detecting means for detecting soft X-rays transmitted through a material to be measured. A line microscope, wherein the vacuum container has a target accommodation space for accommodating the target and a measured material accommodation space for accommodating the measured material, wherein the degree of vacuum of the measured material accommodation space is the target accommodation A soft X-ray microscope characterized by having a vacuum degree lower than that of space.
【請求項2】ターゲット収容空間と被測定材収容空間と
の間に集光光学系を収容する集光光学装置を設けたこと
を特徴とする請求項1記載の軟X線顕微鏡。
2. The soft X-ray microscope according to claim 1, wherein a condensing optical device for accommodating a condensing optical system is provided between the target accommodating space and the measured material accommodating space.
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