JPH10300694A - X線撮像装置 - Google Patents

X線撮像装置

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JPH10300694A
JPH10300694A JP9105660A JP10566097A JPH10300694A JP H10300694 A JPH10300694 A JP H10300694A JP 9105660 A JP9105660 A JP 9105660A JP 10566097 A JP10566097 A JP 10566097A JP H10300694 A JPH10300694 A JP H10300694A
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JP
Japan
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mirror
ray
crystal
mirrors
rays
Prior art date
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Pending
Application number
JP9105660A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Yoneyama
明男 米山
Hidekazu Seya
英一 瀬谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10300694A publication Critical patent/JPH10300694A/ja
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2207/00Particular details of imaging devices or methods using ionizing electromagnetic radiation such as X-rays or gamma rays
    • G21K2207/005Methods and devices obtaining contrast from non-absorbing interaction of the radiation with matter, e.g. phase contrast

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相コントラストX線撮像装置の空間分解能
を向上する 【解決手段】 X線を第1ビームと第2ビームに分離す
る第1ハーフミラー1と、上記第1ビームを反射する第
1ミラー2と、上記第2ビームを反射する第2ミラー4
と、上記第1ビームと被写体を介して得られる上記第2
ビームを結合する第2ハーフミラー5から構成されるX
線干渉計において、上記第1及び第2ハーフミラー1、
5に格子面と上記X線が入射する側の面のなす角が、上
記格子面に対する上記X線のブラッグ角以上である結晶
を用い、かつ上記第1及び第2ミラー2、4に格子面と
結晶表面が傾斜した結晶を用いる 【効果】 X線干渉計において試料を透過したX線ビー
ムを拡大することができる。このため、位相コントラス
トX線撮像装置の空間分解能を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は物体の内部を非破壊
に検査する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】酸素や炭素等の軽元素を多く含んだ試料
を非破壊に内部観察を行う技術としては、特開平4−3
48262号公報に記載されたものや、特開平8−25
4510号公報に記載されたものなどがある。上記の例
では、結晶を光学素子とするマッハツェンダー型干渉計
を用いて、X線が試料内を透過する際に生じる位相の変
化をもとにして試料内部の観測を行っている。上記干渉
計では、入射ビームは第1ハーフミラーでビーム1とビ
ーム2に分離される。そして、第1ビームは第1ミラー
で、第2ビームは第2ミラーで反射され、第2ハーフミ
ラーにおいて再び重なり合い干渉する。干渉計が理想的
に構成されており、ビーム1とビーム2の間に光路差が
存在しない場合、干渉計から出射される干渉光の空間的
な強度分布は一様となる。
【0003】上記干渉計のビーム1或いはビーム2の一
方のビームパスに試料を入れると、試料を透過したX線
の位相は、試料内の屈折率の違いに応じてシフトする。
この結果、第2ハーフミラーから出射される干渉光の強
度は、試料内の空間的な屈折率の違いに依存することに
なる。したがって、干渉光の空間的な強度分布を測定す
ることにより、試料内の屈折率の分布を検出することが
できる。
【0004】酸素や炭素等の軽元素を透過したX線の位
相変化は、吸収による振幅の変化よりも千倍程度大きい
ことが知られている。このため、上記の方法を用いるこ
とにより、高感度に試料内部の観測を行うことができ
る。また、X線領域では屈折率が極めて小さいので、可
視光で使用する平面ミラー等の通常の光学素子を用いる
ことができない。このため、干渉計の各光学素子にはSi
等の単結晶を用い、結晶によるX線の回折及び透過現象
を利用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平4−34826
2号公報に記載されたものや、特開平8−254510
号公報に記載されたようなX線撮像装置或いは非破壊検
査装置において、X線干渉計に位相コントラスト像を拡
大する機能があると、X線検出器の空間分解能を向上す
ることなく、測定の空間分解能を向上することができ
る。しかし、上記の例ではX線干渉計に位相コントラス
ト像を拡大する機能はない。このため、上記X線撮像装
置の空間分解能は使用するX線検出器の空間分解能によ
って決定される。一方、入射X線ビームを拡大するX線
干渉計の例としては、結晶のブラッグケースの回折・透
過を用いて、ビーム分離及び再結合を用いたX線干渉計
(U.Bonse,et al.,Z. Phys.,194,1-17(1966))がある。
しかし、この構成では、試料を置くスペースが十分にと
れないなどの問題があった。本発明の目的は、位相コン
トラスト像を拡大する機能を有したX線干渉計を提供す
ることで、X線撮像装置の空間分解能を向上することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、X線を発生
するX線源と、上記X線を第1ビームと第2ビームに分
離する第1ハーフミラーと、上記第1ビームを反射する
第1ミラーと、上記第2ビームを反射する第2ミラー
と、上記第1ビームと被写体を介して得られる上記第2
ビームを結合する第2ハーフミラーと、上記第2ミラー
で結合されたビームを検出するX線検出器X線撮像装置
において、上記X線干渉計の第1ミラー及び第2ミラー
に非対称反射する結晶を用いる。
【0007】ブラッグケースにおける非対称反射では、
格子面と結晶表面の角度の取り方により、入射X線のビ
ーム幅を拡大或いは縮小することができる。図1に示す
ように、格子面と結晶表面のなす角をα、入射光の入射
面内での幅をlとする。このとき、反射光の幅l’は、
【0008】
【数1】
【0009】となる。ここで、bは非対称因子と呼ばれ
【0010】
【数2】
【0011】で与えられる。また、θBはブラッグ角で
ある。以上から、b<0となるような結晶の非対称反射
を用いれば、反射によりビームを水平面方向に拡大する
ことができる。したがって、マッハツェンダー型干渉計
の第1及び第2ミラーにα<0の結晶を用い、試料を第
1或いは第2ミラーより光源側に置くことにより、試料
を透過したX線が形成する像を拡大することができる。
よって、X線撮像装置の空間分解能が向上する。非対称
反射を行う結晶の拡大率は格子面と結晶表面のなす角α
に依存する。αは0からブラッグ角θBの間で任意に選
ぶことができる。結晶をSi(440)とし、X線の波長を0.0
2nmとしたとき、αと拡大率の関係を図2に示す。
【0012】また、本発明では各光学素子である結晶の
位置を高精度に制御するために位置制御機構及び位置検
出器を各結晶に設ける。なぜならば、干渉計を用いた位
相コントラスト像の測定では、光学素子である結晶の位
置的な変動は光路長を変化させ、その結果として干渉コ
ントラストを低下させるからである。光学素子の位置制
御方法には、例えばステージ上に光学素子を搭載し、圧
電素子の伸縮を利用する方法などが利用できる。また、
位置検出器としては、静電容量センサーやレーザー干渉
計等の利用が可能である。
【0013】さらに、本発明では各結晶の格子面を同一
の方向で用いてもよい。なぜならば、すべての光学素子
を同じ結晶母材料から作製できるため加工が容易とな
り、かつ安価に干渉計を作製することができるからであ
る。
【0014】さらに、本発明では各結晶に同一の格子面
を同一の方向で用いる場合、X線干渉計を1個のインゴ
ットから切り出した1個のユニットで形成してもよい。
このような一体型のX線干渉計では、ユニット全体のみ
を位置制御すればよいので、結晶を分離させた干渉計に
比べ位置制御は容易になる。しかし、干渉計の大きさは
母材であるインゴットの大きさによって制限されてしま
うので、位相コントラスト像の視野を大きくすることは
難しい。
【0015】さらに、本発明では各結晶に同一の格子面
を同一の方向で用いる場合、図3に示すように干渉計
を、第1ハーフミラー1と第1ミラー2を1個のインゴ
ットから切り出した1個のユニット3で、第2ハーフミ
ラー4と第2ミラー5を1個のインゴットから切り出し
た1個のユニット6の2個の結晶ユニットで構成しても
よい。このように結晶を分離した場合、各ユニットは水
平面内の回転のみを高精度に位置制御を行えばよい。ま
た、X線干渉計を製作するのに必要な母材であるインゴ
ットの大きさも、同一サイズの一体型干渉計に比べれば
小さくていよい。したがって、X線干渉計を大型化し、
大きな視野を確保することが容易となる。
【0016】さらに、本発明では、第1及び第2ミラー
に第1及び第2ビームの入射角を調整する機構を設けて
もよい。ブラッグのケースとラウエのケースでは屈折率
の違いのためブラッグ角が多少異なる。このため、第1
ハーフミラーをブラッグ角に合わせると、第1及び第2
ミラーへの入射角は全反射の領域からはずれてしまい、
反射率が低下して測定時間の延長を招く。したがって、
上記調整機構により入射角を補正することで、測定時間
の延長を抑えることができる。入射角の補正方法として
は、図4に示すようにそれぞれのユニット3、6を連結
して加工しておき、圧電素子7の伸縮を利用する方法な
どが利用できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図を用いて
説明する。
【0018】〔実施例1〕本発明の実施例1を図5に示
す。装置はX線源8、分光器9、X線干渉計、X線検出
器18、画像処理部19、試料及び試料ホルダー20、
21から構成される。X線干渉計は第1ハーフミラー
1、第1ミラー2、第2ミラー4、第2ハーフミラー
5、各ハーフミラー及びミラー位置調整機構10、1
1、12、13、各ハーフミラー及びミラー位置検出器
14、15、16、17から構成され、除振台22上に
試料及び試料ホルダーとともに設置されている。
【0019】X線源8から放出されたX線は分光器9で
単色化され、第1ハーフミラー1に入射する。入射X線
は第1ハーフミラー1で第1ビームと第2ビームに分離
される。第1ビームは第1ミラー2により、第2ビーム
は第2ミラー4により非対称反射される。第1ビームと
試料20を介して得られた第2ビームは第2ハーフミラ
ー5で結合し干渉像を生じる。干渉像はX線検出器18
で検出し、処理部19において画像処理を行い試料の位
相コントラスト像を得る。
【0020】各ハーフミラー及びミラーの位置制御は、
各ハーフミラー及びミラー位置調整機構10、11、1
2、13を用いて行う。また、位置の変動は各ハーフミ
ラー及びミラー位置検出器14、15、16、17で検
出する。
【0021】本実施例によれば、試料20を介したX線
は第2ミラー4で非対称反射され水平面内で拡大され
る。したがって、位相コントラスト像の空間分解能を向
上することができる。
【0022】〔実施例2〕図6に各ハーフミラー及びミ
ラー1、2、4、5を格子面が同じ方向の結晶とする実
施例を示した。同一の格子面の回折を利用することによ
り、各光学素子を同じ母材の単結晶材料から作製するこ
とができる。したがって、本実施例によればX線干渉計
の作製が容易になり、かつ製作のコストを抑えることが
できる。
【0023】〔実施例3〕実施例1及び2では、X線干
渉計の各光学素子である結晶がそれぞれ分離独立してい
た。このため、各光学素子をそれぞれ別個に位置調整す
る必要があった。図7に示した実施例3では、干渉計を
構成する光学素子を1個のインゴットから切り出した1
個のユニット23で形成する。干渉計をこのように構成
することで、各ハーフミラー及びミラー位置調整機構1
0、11、12、13は不要になり、位置調整機構はユ
ニット23の位置調整機構24だけでよい。また、位置
変動の検出もユニット23についてのみ行えばよいの
で、1個の位置検出器25でよい。
【0024】本実施例によれば、X線干渉計を1個の結
晶ユニットから構成することにより、位置調整機構及び
位置検出器の数を減らすことができ、干渉計の制御が容
易となる。また、実施例1及び2に比べて各光学素子間
の位置変動を抑えることができるので、コントラストの
高い位相コントラスト像を測定することができる。
【0025】〔実施例4〕実施例3の方法では、干渉計
を1個のインゴットより作製しているため、位相コント
ラスト像の視野は母材となるインゴットの大きさでほぼ
決定される。このため、視野を大きくすることは困難で
ある。図8に示す実施例4では、干渉計を2個の分離し
た結晶ユニット3及び6から構成する。X線干渉計を構
成する結晶をこのように分離することで、視野を大きく
することが容易となる。また、結晶ユニットを本実施例
に示すように分離することにより、位置制御は水平面内
の回転についてのみ高精度に行えばよい。各結晶ユニッ
ト3、6の位置制御は位置調整機構26、27で行う。
また、位置の検出は位置検出器28、29で行う。
【0026】本実施例によれば、X線干渉計を分離した
結晶のユニットから構成することにより、位置調整機構
の数を減らことができる。また、位相コントラスト像の
視野を容易に拡大することができる。
【0027】〔実施例5〕実施例3及び4では、各ミラ
ー2、4へのX線の入射角を補正することができなかっ
た。ブラッグケースとラウエケースでは、ブラッグ角は
多少異なる。このため、第1ハーフミラー1へのX線の
入射角をブラッグ角に調整した場合、各ミラー2、4へ
のX線の入射角はブラッグ角をはずれるため反射率が低
下してしまう。そこで、各ハーフミラー1、5に各ミラ
ー2、3に対して回転する角度調整機構30、31を付
加する。また、角度変化の検出はミラー角度検出器3
2、33で行う。
【0028】本実施例によれば、各ハーフミラー1、5
の角度を調整し、各結晶へのX線の入射角をブラッグ角
に調整すことができるので、ミラー2、4において高い
反射率が得られ、位相コントラスト像の測定時間を短縮
することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、X線干渉計において試
料を透過したX線を拡大することができる。このため、
位相コントラストX線撮像装置の空間分解能を向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】結晶による非対称反射を説明する図である。
【図2】格子面と結晶表面のなす角αと像の拡大率の関
係を示す図である。
【図3】分離型干渉計の構成図である。
【図4】第1及び第2ハーフミラーの回転方正方法の一
例を示す図である。
【図5】本発明の一実施例を示す図である。
【図6】各結晶に同一の格子面を利用する本発明の一実
施例を示す図である。
【図7】1個のインゴットより干渉計を構成する本発明
の一実施例を示す図である。
【図8】分離した結晶で干渉計を構成する本発明の一実
施例を示す図である。
【図9】X線の入射角を補正する手段を備えた本発明の
一実施例を示す図である。
【符号の説明】
1:第1ハーフミラー 2:第1ミラー 3:第1結晶ユ
ニット 4:第2ミラー 5:第2ハーフミラー 6:第2結晶ユニット 7:圧電
素子 8:X線源 9:分光器 10:第1ハーフミラー位
置調整機構 11:第1ミラー位置調整機構 12:第2ミ
ラー位置調整機構 13:第2ハーフミラー位置調整機構
14:第1ハーフミラー位置検出器 15:第1ミラー位
置検出器 16:第2ミラー位置検出器 17:第2ハーフ
ミラー位置検出器 18:X線検出器 19:処理部 20:
試料 21:試料ホルダー 22:除振台 23:結晶ユニッ
ト 24:結晶ユニット位置調整機構 25:結晶ユニット位置検出器 26:第1結晶ユニット位
置調整機構 27:第2結晶ユニット位置調整機構 28:
第1結晶ユニット位置検出器 29:第2結晶ユニット位
置検出器 30:第1ハーフミラー角度調整機構 31:第
2ハーフミラー角度調整機構 32:第1ハーフミラー角
度検出器 33:第2ハーフミラー角度検出器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線を発生するX線源と、上記X線を第1
    ビームと第2ビームに分離する第1ハーフミラーと、上
    記第1ビームを反射する第1ミラーと、上記第2ビーム
    を反射する第2ミラーと、上記第1ビームと被写体を介
    して得られる上記第2ビームを結合する第2ハーフミラ
    ーと、上記第1及び第2ハーフミラー並びに上記第1及
    び第2ミラーの位置関係を調整するミラー調整機構と、
    上記第2ミラーで結合されたビームを検出するX線検出
    器からなるX線撮像装置において、上記第1及び第2ハ
    ーフミラーに格子面と上記X線が入射する側の面のなす
    角が、上記格子面に対する上記X線のブラッグ角以上で
    ある結晶を用い、かつ上記第1及び第2ミラーに格子面
    と結晶表面が傾斜した結晶を用いることを特徴とするX
    線撮像装置。
  2. 【請求項2】上記第1及び第2ハーフミラー並びに上記
    第1及び第2ミラーの格子面の方向が同一であることを
    特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  3. 【請求項3】上記第1及び第2ハーフミラー並びに上記
    第1及び第2ミラーは1個のインゴットから切り出した
    1個のユニットからなることを特徴とする請求項2記載
    のX線撮像装置。
  4. 【請求項4】上記第1ハーフミラー及び第1ミラーは第
    1インゴットから切り出したユニットからなり、上記第
    2ハーフミラー及び第2ミラーは第2インゴットから切
    り出したユニットからなることを特徴とする請求項2記
    載のX線撮像装置。
  5. 【請求項5】上記X線の上記第1及び第2ミラーへの入
    射角を調整する機構を付加したことを特徴とする請求項
    4記載のX線撮像装置。
JP9105660A 1997-04-23 1997-04-23 X線撮像装置 Pending JPH10300694A (ja)

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JP9105660A JPH10300694A (ja) 1997-04-23 1997-04-23 X線撮像装置

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ID=14413603

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009008449A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Ltd X線撮像装置及びx線撮像方法
JP2010169628A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Fujitsu Ltd X線回折方法およびx線回折装置
JP2019174245A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 国立大学法人 東京大学 X線撮影方法およびx線撮影装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009008449A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Ltd X線撮像装置及びx線撮像方法
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