JPH11133200A - Ｘ線走査顕微方法及び顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】点Ｘ線源を得る装置の巨大化を避けるため、Ｘ
線を被測定物に照射するのではなく、Ｘ線を空間の１点
に集中し、集光（焦点、焦結）位置に被測定物を２軸方
向可動自在に配置して透過量を測定するＸ線走査顕微方
法及び顕微鏡の提供。 【解決手段】連続的又は周期的にＸ線を発射するＸ線発
生管１と、ゾーンプレート１２と、ゾーンプレート１２
によって集光されるＸ線の射出光軸Ｘｏに垂直な面内で
２次元的に連続的又は周期間歇的に移動する２軸アクチ
ュエータ１５，１６と、Ｘ線検出管５の信号出力と，被
測定物４のＸ線が透過した位置の情報とにより、被測定
物４の２次元の透過Ｘ線像を計算する信号制御・処理部
１３とを具備する特徴

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小構造体の拡大
透視を可能とするＸ線走査顕微方法及びその実施に直接
使用する顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼線入りの強化ベルト、ファイバ
ースリーブ、線びきダイス、電子部品等、不透明な材質
のために微小な内部構造が外部より透視できない微小な
部品では検査に通常の光学顕微鏡計測を用いることがで
きず、また、微小であるために形状測定機等を使用する
こともできなかった。このため、完成した部品のサンプ
ルを切断して光学検査するなどしてロットの製品検査を
行っていたが、手間が掛かり、また、破壊試験であるた
め原理的に全数検査は不可能であった。

【０００３】不透明物の可視化検査用として古くよりマ
イクロラジオグラフィを用いれば可能であることが知ら
れており、微小な焦点をもつＸ線源の広がりを利用して
投影法によって透視像を拡大するＸ線顕微鏡が電子部品
の半田付けの検査などに用いられている。

【０００４】即ち、従来のＸ線顕微鏡でＸ線の発生源を
点光源と見なせるように、図５に示すようにＸ線発生管
１のＸ線放射窓２の近くに微小な穴３ａのあいたピンホ
ール板３をおき、該ピンホール板３からｄ1 離れたＸ線
の射出光軸Ｘｏ上に被測定物４をおき、さらにＸ線の放
射光軸Ｘｏ上に被測定物４からｄ2 離れた位置にＸ線検
出部５を配置し、被測定物４を通過するＸ線の像を観測
する。Ｘ線を可視化するため、通常Ｘ線検出部５は対物
レンズ６を中に挟んだシンチレータ７とＣＣＤなどの受
像素子８で構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このときの倍率は、
（ｄ1 ＋ｄ2 ）／ｄ1 であり、像を拡大し、詳細な観察
をしようとすればするほどＸ線量が不足して暗い像しか
得られず、拡大には限界がある。また、微小部分を拡大
するにはｄ1 ＋ｄ2 の距離を大きくする必要があるた
め、作動部分が大きくなるとともに、ピンホール板３で
Ｘ線を制限するから元のＸ線発生が強力でなくてはなら
ず、電源やＸ線発生管１の冷却装置などの付帯設備が大
きくなる欠点があった。図中、９は制御回路、１０は解
析／表示装置である。

【０００６】しかも、Ｘ線の発生源が大きいと像がぼや
けるため、鮮明な像を拡大して得るためには、像を透過
する強いＸ線が一点から照射される必要がある。微小で
強いＸ線源を得るためには例えば、特開昭６２−１２６
３３４号に開示されているように高電圧に加速した電子
ビームを微小に絞って、ターゲット１１にぶつける必要
があり、このための電子レンズが大掛かりになる欠点が
あった。

【０００７】さらに、微小なＸ線源とするため、不用な
Ｘ線の放射を抑制するために所定の方向以外にはＸ線を
透過しないよう金属でできたピンホール板３を用いるか
ら、所要Ｘ線強度を得るために必要な電力が大きくなっ
た。これにともない、ターゲット１１で消費される電力
が大きくなるため、ターゲット１１を回転方式にし、か
つその冷却系など付随する設備が膨大となる欠点があっ
た。

【０００８】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次の通りである。即ち、本発明の第１の目的は、
従来のＸ線顕微鏡の欠点である点Ｘ線源を得る装置の巨
大化を避けるため、Ｘ線を被測定物に照射するのでな
く、Ｘ線を空間の１点に集束し、集光位置に物体を配置
して透過量を測定するＸ線走査顕微方法及び顕微鏡を提
供せんとするものである。

【０００９】本発明の第２の目的は、被測定物又は集光
位置をＸ線射出光軸に対する法面内での２次元移動をす
るＸ線走査顕微方法及び顕微鏡を提供せんとするもので
ある。

【００１０】本発明の第３の目的は、集光位置にゾーン
プレート又はカセグレン焦点方式の反射光学系を配置す
るＸ線走査顕微方法及び顕微鏡を提供せんとするもので
ある。

【００１１】本発明の第４の目的は、小型、軽量化と計
測時間のトレードオフを行うＸ線走査顕微方法及び顕微
鏡を提供せんとするものである。

【００１２】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に、特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明か
となろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するに当り、高圧発生手段とＸ線発生手段とＸ線集光
手段とＸ線検出手段と信号制御・処理手段とで構成し、
前記Ｘ線集光手段と前記Ｘ線検出手段間のＸ線焦点位置
に被測定物を設定配置して、少なくともＸ線を集光する
Ｘ線集光手段によって集光されるＸ線の焦点位置と被測
定物との相対位置をＸ線の進行方向の法面内で前記Ｘ線
集光手段又は前記被測定物を、２軸アクチュエータで走
査自在に連続的又は周期間歇的に移動せしめ、透過した
Ｘ線量を前記Ｘ線検出手段で検出し、前記被測定物の位
置関係と透過Ｘ線量をもとに当該被測定物を透過するＸ
線像を得る。

【００１４】さらに、具体的詳細に述べれば、本発明
は、当該課題解決のため、次に列挙する上位概念から下
位概念に亙る新規な特徴的構成手法及び手段を採用する
ことにより、前記目的を達成する。

【００１５】即ち、本発明方法の第１の特徴は、Ｘ線を
空間の１点に集光し、当該集光位置に被測定物を配置し
て透過Ｘ線量を測定し、当該被測定物又は集光位置を２
次元的に移動することによる前記測定結果を蓄積計算表
示処理して拡大された２次元の透過Ｘ線像を得てなるＸ
線走査顕微方法の構成採用にある。

【００１６】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における前記集光が、集光素子によって
なるＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００１７】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における前記集光が、Ｘ線を反射する人
工多層膜ミラーを用いたニュートン焦点方式又はカセグ
レン焦点方式によってなるＸ線走査顕微方法の構成採用
にある。

【００１８】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴における前記被測定物又
は集光位置の２次元移動が、Ｘ線光軸に垂直な面内での
移動であるＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００１９】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴のおける前記集光位置の
２次元的移動が、ゾーンプレート又は人工多層膜ミラー
自体の移動であるＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００２０】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記測定が、入射透過Ｘ線量を光信号に変換し当該光信号
を更に電気信号に変換処理してなるＸ線走査顕微方法の
構成採用にある。

【００２１】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第６の特徴における前記蓄積計算表示処理が、ディ
スプレイ付コンピュータにより処理されてなるＸ線走査
顕微方法の構成採用にある。

【００２２】本発明方法の第８の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴における前記蓄積計算表示処理が、Ｘ線発射タイミン
グと同期をとって蓄積処理してなるＸ線走査顕微方法の
構成採用にある。

【００２３】本発明方法の第９の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
第８の特徴における前記被測定物又は集光位置の２次元
的移動が、蓄積計算表示処理に伴い制御されたＸ線走査
信号を受けて実行されてなるＸ線走査顕微方法の構成採
用にある。

【００２４】本発明方法の第１０の特徴は、前記本発明
方法の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は
第９の特徴における前記集光が、有限の広がりＬを持つ
Ｘ線の発生源から距離Ｆ離れた位置にある焦点距離ｆを
持つ集光素子を透過して、当該集光素子からＦ′離れた
位置に結焦したＸ線像の大きさＬ′を、Ｌ′＝Ｌ×Ｆ′
／Ｆで表現されてなるＸ線走査顕微方法の構成採用にあ
る。

【００２５】本発明方法の第１１の特徴は、前記本発明
方法の第１０の特徴における前記集光が、Ｘ線発生源と
集光素子間の距離Ｆ、当該集光素子からＸ線結焦位置ま
での距離Ｆ′、当該集光素子の開口数ＮＡとしかつ当該
集光素子がない場合の距離Ｆ＋Ｆ′位置でのＸ線輝度Ｂ
に対する被測定物に照射されるＸ線輝度Ｂ′を、Ｂ′＝
Ｂ×ＮＡ×Ｆ／Ｆ′で表現されてなるＸ線走査顕微方法
の構成採用にある。

【００２６】本発明方法の第１２の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０又は第１１の特徴における前記拡大さ
れた２次元の透過Ｘ線像が、蓄積された測定Ｘ線量を、
拡大した対応位置関係に画像の明るさとして表示してな
るＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００２７】本発明方法の第１３の特徴は、前記本発明
方法の第７の特徴における前記ディスプレイ付コンピュ
ータが、パソコンであるＸ線走査顕微方法の構成採用に
ある。

【００２８】本発明方法の第１４の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴に
おける前記測定が、透過Ｘ線量が少なくＳ／Ｎが悪い場
合、平均化処理を行ってなるＸ線走査顕微方法の構成採
用にある。

【００２９】本発明方法の第１５の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は第１４
の特徴における前記測定が、連続的又は周期的に実行さ
れてなるＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００３０】本発明方法の第１６の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４又
は第１５の特徴における前記Ｘ線が、連続的又はパルス
周期的に発射されてなるＸ線走査顕微方法の構成採用に
ある。

【００３１】本発明方法の第１７の特徴は、前記本発明
方法の第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１
４、第１５又は第１６の特徴における前記Ｘ線走査信号
が、連続送り又はステップ送り制御信号であるＸ線走査
顕微方法の構成採用にある。

【００３２】本発明方法の第１８の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、
第１５、第１６又は第１７の特徴における前記被測定物
又は集光位置の２次元的移動が、連続的又は周期間歇的
であるＸ線走査顕微方法の構成採用にある。

【００３３】本発明顕微鏡の第１の特徴は、Ｘ線源と、
Ｘ線集光手段と、当該Ｘ線集光手段によって集光される
Ｘ線の焦点位置に配置した被測定物を、Ｘ線の光軸に垂
直な面内で２次元的に移動させる手段と、前記被測定物
を透過したＸ線量を計測するＸ線検出手段と、前記Ｘ線
検出手段の信号出力と前記被測定物のＸ線が透過した位
置の情報より前記被測定物の２次元の透過Ｘ線像を計算
する信号制御・処理手段とを具備してなるＸ線走査顕微
鏡の構成採用にある。

【００３４】本発明顕微鏡の第２の特徴は、Ｘ線源と、
Ｘ線が被測定物上に焦点を結ぶように集光するＸ線集光
手段と、当該Ｘ線集光手段をＸ線の光軸に垂直な面内で
２次元的に移動させる手段と、前記被測定物を透過した
Ｘ線量を計測するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段の
出力と前記被測定物のＸ線透過した位置の情報より前記
被測定物の２次元の透過Ｘ線像を計算する信号制御・処
理手段とを具備してなるＸ線走査顕微鏡の構成採用にあ
る。

【００３５】本発明顕微鏡の第３の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第１又は第２の特徴における前記Ｘ線集光手段
が、ゾーンプレートであるＸ線走査顕微鏡の構成採用に
ある。

【００３６】本発明顕微鏡の第４の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第１又は第２の特徴における前記Ｘ線集光手段
が、Ｘ線を反射する人工多層膜ミラーから成るニュート
ン焦点方式又はカセグレン焦点方式の反射光学系である
Ｘ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００３７】本発明顕微鏡の第５の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記
Ｘ線集光手段によって集光されるＸ線の焦点位置に配置
した被測定物をＸ線の光軸に垂直な面内で２次元的に移
動させる手段、又は、前記Ｘ線集光手段をＸ線の光軸に
垂直な面内で２次元的に移動させる手段が、２軸アクチ
ュエータであるＸ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００３８】本発明顕微鏡の第６の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴におけ
る前記Ｘ線源が、高圧発生回路と直結してなるＸ線走査
顕微鏡の構成採用にある。

【００３９】本発明顕微鏡の第７の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第６の特徴における前記信号制御・処理手段
が、高圧発生回路と同期駆動自在に接続してなるＸ線走
査顕微鏡の構成採用にある。

【００４０】本発明顕微鏡の第８の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第５、第６又は第７の特徴における前記信号制
御・処理手段が、連続又は周期間歇制御自在に２軸アク
チュエータと接続してなるＸ線走査顕微鏡の構成採用に
ある。

【００４１】本発明顕微鏡の第９の特徴は、前記本発明
顕微鏡の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又
は第８の特徴における前記Ｘ線検出手段が、対物レンズ
を中に挟んで入射透過Ｘ線を光信号に変換するシンチレ
ータと、当該対物レンズを透過した当該光信号を電気信
号に変換する受光素子とを光軸上に相対峙して内蔵して
なるＸ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００４２】本発明顕微鏡の第１０の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第７、第８又は第９の特徴における前記信号
制御・処理手段が、Ｘ線検出手段の電気信号を入力増巾
するプリアンプと、高圧発生回路の参照信号を入力同期
して当該増幅電気信号を更に増幅出力するロックインア
ンプと、当該ロックインアンプの電気信号を蓄積計算表
示するとともに２軸アクチュエータに連続送り又はステ
ップ送り制御信号を発信するディスプレイ付コンピュー
タとからなるＸ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００４３】本発明顕微鏡の第１１の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第
７、第８、第９又は第１０の特徴における前記Ｘ線源
が、連続的又は周期的にＸ線を発射するＸ線発生管であ
って、Ｘ線放射窓を臨む内外にターゲットとピンホール
板とをそれぞれＸ線光軸線上に配置してなるＸ線走査顕
微鏡の構成採用にある。

【００４４】本発明顕微鏡の第１２の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第１１の特徴における前記Ｘ線発生管が、ク
ーリッジ管であるＸ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００４５】本発明顕微鏡の第１３の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第１０、第１１又は第１２の特徴における前
記ディスプレイ付コンピュータが、パソコンであるＸ線
走査顕微鏡の構成採用にある。

【００４６】本発明顕微鏡の第１４の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴に
おける前記２軸アクチュエータが、２次元ボイスコイル
アクチュエータやピエゾバイモルフで代表されてなる小
型で制御が簡単な素子であるＸ線走査顕微鏡の構成採用
にある。

【００４７】本発明顕微鏡の第１５の特徴は、前記本発
明顕微鏡の第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は
第１４の特徴におけるの前記受光素子が、ファトマルチ
プライヤやショットキバリア形ファオダイオードで代表
されてなるＸ線走査顕微鏡の構成採用にある。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態をその顕微鏡
例及び方法例につき図面を参照して説明する。本実施形
態は、代表的な顕微鏡例及び方法例について説明した
が、必ずしも当該顕微鏡例の手段及び当該方法例の手法
等だけに限定されるものではない。本発明の目的を達成
し、後述する効果を有する範囲内において適宜変更して
実施することが出来るものである。

【００４９】（顕微鏡例１）図１（ａ）（ｂ）は、顕微
鏡例のそれぞれ要部及び全体基本構成図である。図中、
１はＸ線を連続的又は周期的に発射するＸ線源、例えば
Ｘ線発生管、４は被測定物、５はＸ線検出部、６は対物
レンズ、７はシンチレータ、８′は受光素子、１２はＸ
線集光手段、例えば集光素子の一例であるゾーンプレー
ト、１３は信号制御・処理部、１４は高圧発生回路、１
５，１６は被測定物４をＸ線進行方向に対する法面内で
連続的又は同期間歇的に移動せしめる２軸アクチュエー
タ、１７はプリアンプ、１８はロックアンプ、１９はデ
ィスプレイ、２０はコンピュータ、Ｓ₁ は同期駆動のた
めの参照信号、Ｓ₂ は走査のための連続送り又はステッ
プ送り制御信号である。なお、前記従来例を示す図４中
の素子と同一素子は同一符号を付して説明の重複を避け
た。

【００５０】（方法例１）前記顕微鏡例１に適用する本
実施形態の方法例１の実行処理を図１に沿って説明す
る。本方法例は、まず、クーリッジ管などのようなＸ線
発生管１から連続的又は周期的に出たＸ線は周知のよう
に有限の広がりＬを持ち、Ｘ線発生管１の放射窓２から
放射状に広がる。

【００５１】この広がったＸ線は、距離Ｆ離れた位置に
ある焦点距離ｆを持つゾーンプレート１２を通過する
と、ゾーンプレート１２からＦ′離れた位置に結焦し、
その像の大きさＬ′は、 Ｌ′＝Ｌ×Ｆ′／Ｆ 又、被測定物４に照射される輝度Ｂ′はゾーンプレート
１２がない場合の距離Ｆ＋Ｆ′位置での輝度Ｂに対し、 Ｂ′＝Ｂ×ＮＡ×Ｆ／Ｆ′ （但し、ＮＡはゾーンプレート１２の開口数を示す。）
となる。

【００５２】即ち、分解能力を高めるために結像の大き
さを小さくするほど照射されるＸ線の密度が高くなり、
被測定物４を通過するＸ線量も比例的に多くなる。透過
したＸ線は再び拡散し、拡散領域全域をカバーできるシ
ンチレータ７に入射して光に変換される。変換された光
はフォトンカウント可能な受光素子８′によって電気信
号に変換され、Ｘ線の透過線量が計測できる。

【００５３】次に、被測定物４をＸ線の進行方向の集光
位置法面方向に２軸アクチュエータ１５，１６を用いて
連続的又は周期間歇的に微小量移動し、同様の計測を行
う。これを繰り返し、移動した場所の透過線量を位置と
の関係で図示すれば、ラジオグラフィと同等の被測定物
４の透過Ｘ線像が得られる。即ち、２軸アクチュエータ
１５，１６の連続又は周期間歇制御と透過線量のデータ
の蓄積を同じコンピュータ２０上で行うことにより、各
位置と、その場所における透過Ｘ線量の関係が計算対応
づけられ、その結果を蓄積記憶する。

【００５４】蓄積記憶したＸ線量を表示装置としてのデ
ィスプレイ１９上で計算拡大した位置関係に対応し、画
像の明るさとして表示すれば拡大像が表われる。例え
ば、全移動領域をｘ軸方向に６４０、ｙ軸方向に４８０
分割すると、全体の表示すべき点数は３０７，２００点
となる。各位置でのＸ線の透過線量を１％の精度で計測
した場合でも各点での記憶は１バイトで済むから、必要
な全記憶容量は１画像につき３００Ｋバイト強となる。
通常のパソコンでも数十Ｍバイトの記憶容量を持つから
このような画像処理は極めて容易である。

【００５５】Ｘ線を被測定物４の１点に照射するから、
被測定物４はＸ線の法面内で連続的又は周期間歇的に移
動させるため、それに応じた移動機構が必要である。被
測定物４を二次元的に自由に移動させることは言い換え
ればその他の自由度を精度良く拘束する必要がある。通
常、この目的のためには１次元にのみ連続的又は周期間
歇的に動く１対のアクチュエータ１５，１６を２軸直交
して組合せる必要があり、どうしても複雑で高価な機構
になる欠点があった。

【００５６】しかし、本顕微鏡例の場合、Ｘ線の波長に
比べてゾーンプレート１２の焦点距離Ｆ′が十分長いた
め、Ｘ線の焦点深度が深く、Ｘ線の進行方向に多少被測
定物４が移動しても影響がない。この結果、光ディスク
のレンズ制御に用いられる２次元ボイスコイルアクチュ
エータやピエゾバイモルフなど、小型で制御が簡単な素
子を用いることが可能であり、装置全体を小型化するこ
とが出来る。

【００５７】また、微小部分のみを拡大観察するために
は２軸アクチュエータ１５，１６による連続的又は周期
間歇的移動距離を少なくするだけであり、元のＸ線発生
管１を強力にする必要がないから、電力の増加や冷却等
の付帯設備を変更する必要はない。

【００５８】（顕微鏡例２）本顕微鏡例を図面について
説明する。図２（ａ）（ｂ）は、本顕微鏡例のそれぞれ
の要部及び全体基本構成図である。前記顕微鏡例１を示
す図１（ａ）（ｂ）中の２軸アクチュエータ１５，１６
をゾーンプレート１２に２軸アクチュエータ１５′，１
６′として取付けたものが本顕微鏡例であって、それ以
外は前記顕微鏡例１と同一構成である。

【００５９】（方法例２）当該顕微鏡例に適用した本実
施形態の方法例２の実行処理手順を図２につき説明す
る。前記方法例１の説明では、ゾーンプレート１２の焦
点位置に配置した被測定物４を２次元的に連続的又は周
期間歇的に移動することで像を得る方法の実行処理手順
を説明をしたが、実際には図２（ａ）（ｂ）に示すよう
に被測定物４を固定して配置し、ゾーンプレート１２を
Ｘ線の進行方向に対しその集光位置の法面方向に連続的
又は周期間歇的に移動することでもやはり同様に像を得
ることが出来る。

【００６０】ゾーンプレート１２を連続的又は周期間歇
的に移動することによりＸ軸発生管１の結像（集光又は
焦結）位置を移動させることになることは幾何光学で周
知のことである。この場合、極端な高倍率とすることは
Ｘ線の射出光軸Ｘｏとゾーンプレート１２の光軸のずれ
を大きくすることになって周辺光量の減少を考慮する必
要があるが、振動にデリケートなサンプルを与える等、
利点もある。

【００６１】（顕微鏡例３）本顕微鏡例を図面について
説明する。図３（ａ）（ｂ）は、本顕微鏡例のそれぞれ
の要部及び全体基本構成図である。前記顕微鏡例１を示
す図１（ａ）（ｂ）中のゾーンプレート１２を凹面反射
鏡、例えばオフセットカセグレン形状の人工多層膜ミラ
ー１２′に置き換えたものが本顕微鏡例であって、それ
以外は前記顕微鏡例１と同一構成である。

【００６２】（方法例３）当該顕微鏡例３に適用した本
実施形態の方法例３の実行処理手順を図３につき説明す
る。前記方法例１では、Ｘ線集光手段のゾーンプレート
１２を用いたＸ線の集束による方法の実行処理手順を説
明したが、この集束を凹面反射鏡、例えばオフセットカ
セグレン形状の人工多層膜ミラー１２′で構成しても本
方法例の実行処理手順は全く同様である。反射光学系を
用いる場合にはＸ線発生管１の形状や配置が異なること
は天体望遠鏡などの幾何光学では周知であろう。

【００６３】（顕微鏡例４）本顕微鏡例を図面について
説明する。図４は本顕微鏡例の要部構成図である。前記
顕微鏡例３を示す図３（ａ）（ｂ）中のオフセットカセ
グレン形状の人工多層膜ミラー１２′をオフセットカセ
グレン焦点方式のオフセットカセグレン反射光学系凹面
鏡１２″に置き換えたものが本顕微鏡例であって、Ｘ線
発生管１の配置が異なるだけで、それ以外は前記顕微鏡
例３と同一構造である。

【００６４】（方法例４）当該顕微鏡例４に適用した本
実施形態の方法例４の実行処理手順を図４につき説明す
る。前記方法例３では、Ｘ線集光手段のオフセットカセ
グレン形状の人工多層膜ミラー１２′を用いたＸ線の集
束による方法の実行処理手順を前記方法例１のＸ線集光
手段のゾーンプレート１２を用いたＸ線の集束による方
法に即して説明したが、この集束をオフセットカセグレ
ン焦点方式のオフセットカセグレン反射光学系凹面鏡１
２″で構成しても本方法例の実行処理手順は変らない。
反射光学系を用いる場合のＸ線発生管１の配置が異なる
１例である。

【００６５】以上顕微鏡例１〜４及び方法例１〜４で説
明したように、本実施形態によれば、通常は弱いＸ線発
生能力しかないＸ線発生管１を用いても、その発生Ｘ線
を集光することで物体照射部分でのみ強いＸ線を得るこ
とが出来、被測定物４と焦点の関係を小型の２次元アク
チュエータ１５，１５′，１６，１６′で連続的又は周
期間歇的に走査することで透過像を得ることが出来るか
ら、従来の強力なＸ線源を必要としていた従来品に比べ
て飛躍的に小型軽量で低消費電力のＸ線顕微鏡を実現す
ることが出来る。

【００６６】また、本実施形態では同一の場所を何度で
も照射できるから透過Ｘ線量が少なくてＳ／Ｎが悪い場
合でも平均処理を行ってＳ／Ｎを電気的に改善すること
も可能であり、本実施形態に用いる受光素子８′には高
感度なフォトマルチプライヤに限らず、雑音が多いが比
較的に安価で小型なショットキバリア形フォトダイオー
ドなど、を用いることも可能であり、目的に応じて使い
分けることも可能である。

【００６７】従来のマイクロラジオグラフィが電子顕微
鏡における透過型であるとすれば、本実施形態は走査型
電子顕微鏡と考えられる。走査型電子顕微鏡の場合、走
査するべきものが電子線であるのに対し、Ｘ線走査顕微
鏡では被測定物４であるとの違いはあるが、現状ではピ
エゾアクチュエータやボイスコイル等を用いることによ
り、サブミクロン以下の微小な連続的又は周期間歇的な
移動も可能であり、拡大表示像を得る上で何等問題がな
い。

【００６８】但し、本実施形態が従来のＸ線顕微鏡の機
能のすべてを代替出来るわけではなく、他の見方をすれ
ば従来のＸ線顕微鏡が「写真」のように瞬間の状態を把
握できるのに対し、本実施形態では少なくとも全領域を
連続的又は周期間歇的に走査し終わるまでに状態が変化
しないことが必須条件となる。いわば、小型軽量化と計
測時間のトレードオフを行うものであるが、周期的な変
化を行うものであれば、走査電子顕微鏡の技法として知
られるストロボ法を導入することも可能であり、利点が
大きい。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に依れば、少
ないＸ線発生能力しかないＸ線発生管を用いて像を拡大
表示でき、かつ倍率の変化が容易で小型で低消費電力・
安価なＸ線顕微鏡が容易に実現でき、不可視物の検査が
便利になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態による顕微
鏡例１のそれぞれ要部及び全体基本構成図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は同上顕微鏡例２のそれぞれ要部
及び全体基本構成図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上顕微鏡例３のそれぞれ要部
及び全体基本構成図である。

【図４】同上顕微鏡例４の要部構成図である。

【図５】従来の透過形Ｘ線顕微鏡の原理図である。

【符号の説明】

１…Ｘ線発生管 ２…Ｘ線放射窓 ３…ピンホール板 ３ａ…穴 ４…被測定物 ５…Ｘ線検出部 ６…対物レンズ ７…シンチレータ ８…受像素子 ８′…受光素子 ９…制御回路 １０…解析／表示装置 １１…ターゲット １２…ゾーンプレート １２′…人工多層膜ミラー １２″…オフセットカセグレン反射光学系凹面鏡 １３…信号制御・処理部 １４…高圧発生回路 １５，１５′，１６，１６′…２軸アクチュエータ １７…プリアンプ １８…ロックインアンプ １９…ディスプレイ ２０…コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 俊文 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 越本 泰弘 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 小澤 章 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線を空間の１点に集光し、 当該集光位置に被測定物を配置して透過Ｘ線量を測定
   し、 当該被測定物又は集光位置を２次元的に移動することに
   よる前記測定結果を蓄積計算表示処理して拡大された２
   次元の透過Ｘ線像を得る、 ことを特徴とするＸ線走査顕微方法。
2. 【請求項２】前記集光は、 集光素子による、 ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線走査顕微方法。
3. 【請求項３】前記集光は、 Ｘ線を反射する人工多層膜ミラーを用いたニュートン焦
   点方式又はカセグレン焦点方式による、 ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線走査顕微方法。
4. 【請求項４】前記被測定物又は集光位置の２次元移動
   は、 Ｘ線光軸に垂直な面内での移動である、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＸ線走査
   顕微方法。
5. 【請求項５】前記集光位置の２次元的移動は、 ゾーンプレート又は人工多層膜ミラー自体の移動であ
   る、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＸ線走査
   顕微方法。
6. 【請求項６】前記測定は、 入射透過Ｘ線量を光信号に変換し、当該光信号を更に電
   気信号に変換処理する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
   Ｘ線走査顕微方法。
7. 【請求項７】前記蓄積計算表示処理は、 ディスプレイ付コンピュータにより処理される、 ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線走査顕微方法。
8. 【請求項８】前記蓄積計算表示処理は、 Ｘ線発射タイミングと同期をとって蓄積処理する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
   に記載のＸ線走査顕微方法。
9. 【請求項９】前記被測定物又は集光位置の２次元的移動
   は、 蓄積計算表示処理に伴い制御されたＸ線走査信号を受け
   て実行される、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
   は８に記載のＸ線走査顕微方法。
10. 【請求項１０】前記集光は、 有限の広がりＬを持つＸ線の発生源から距離Ｆ離れた位
    置にある焦点距離ｆを持つ集光素子を透過して、当該集
    光素子からＦ′離れた位置に結焦したＸ線像の大きさ
    Ｌ′を、 Ｌ′＝Ｌ×Ｆ′／Ｆ で表現される、 ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８又
    は９に記載のＸ線走査顕微方法。
11. 【請求項１１】前記集光は、 Ｘ線発生源と集光素子間の距離Ｆ、当該集光素子からＸ
    線結焦位置までの距離Ｆ′、当該集光素子の開口数ＮＡ
    としかつ当該集光素子がない場合の距離Ｆ＋Ｆ′位置で
    のＸ線輝度Ｂに対する被測定物に照射されるＸ線輝度
    Ｂ′を、 Ｂ′＝Ｂ×ＮＡ×Ｆ／Ｆ′ で表現される、 ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線走査顕微方
    法。
12. 【請求項１２】前記拡大された２次元の透過Ｘ線像は、 蓄積された測定Ｘ線量を、拡大した対応位置関係に画像
    の明るさとして表示する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０又は１１に記載のＸ線走査顕微方法。
13. 【請求項１３】前記ディスプレイ付コンピュータは、 パソコンである、 ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線走査顕微方法。
14. 【請求項１４】前記測定は、 透過Ｘ線量が少なくＳ／Ｎが悪い場合、平均化処理を行
    う、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２又は１３に記載のＸ線走査顕
    微方法。
15. 【請求項１５】前記測定は、 連続的又は周期的に実行される、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のＸ線
    走査顕微方法。
16. 【請求項１６】前記Ｘ線は、 連続的又はパルス周期的に発射される、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５に記載
    のＸ線走査顕微方法。
17. 【請求項１７】前記Ｘ線走査信号は、 連続送り又はステップ送り制御信号である、 ことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３、
    １４、１５又は１６に記載のＸ線走査顕微方法。
18. 【請求項１８】前記被測定物又は集光位置の２次元的移
    動は、 連続的又は周期間歇的である、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６又
    は１７に記載のＸ線走査顕微方法。
19. 【請求項１９】Ｘ線源と、Ｘ線集光手段と、当該Ｘ線集
    光手段によって集光されるＸ線の焦点位置に配置した被
    測定物を、Ｘ線の光軸に垂直な面内で２次元的に移動さ
    せる手段と、前記被測定物を透過したＸ線量を計測する
    Ｘ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段の信号出力と前記被
    測定物のＸ線が透過した位置の情報より前記被測定物の
    ２次元の透過Ｘ線像を計算する信号制御・処理手段とを
    具備する、 ことを特徴とするＸ線走査顕微鏡。
20. 【請求項２０】Ｘ線源と、Ｘ線が被測定物上に焦点を結
    ぶように集光するＸ線集光手段と、当該Ｘ線集光手段を
    Ｘ線の光軸に垂直な面内で２次元的に移動させる手段
    と、前記被測定物を透過したＸ線量を計測するＸ線検出
    手段と、前記Ｘ線検出手段の出力と前記被測定物のＸ線
    透過した位置の情報より前記被測定物の２次元の透過Ｘ
    線像を計算する信号制御・処理手段とを具備する、 ことを特徴とするＸ線走査顕微鏡。
21. 【請求項２１】前記Ｘ線集光手段は、 ゾーンプレートである、 ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のＸ線走査
    顕微鏡。
22. 【請求項２２】前記Ｘ線集光手段は、 Ｘ線を反射する人工多層膜ミラーから成るニュートン焦
    点方式又はカセグレン焦点方式の反射光学系である、 ことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のＸ線走査
    顕微鏡。
23. 【請求項２３】前記Ｘ線集光手段によって集光されるＸ
    線の焦点位置に配置した被測定物をＸ線の光軸に垂直な
    面内で２次元的に移動させる手段、又は、前記Ｘ線集光
    手段をＸ線の光軸に垂直な面内で２次元的に移動させる
    手段は、２軸アクチュエータである、 ことを特徴とする請求項１９、２０、２１又は２２に記
    載のＸ線走査顕微鏡。
24. 【請求項２４】前記Ｘ線源は、 高圧発生回路と直結する、 ことを特徴とする請求項１９、２０、２１、２２又は２
    ３に記載のＸ線走査顕微鏡。
25. 【請求項２５】前記信号制御・処理手段は、 高圧発生回路と同期駆動自在に接続する、 ことを特徴とする請求項２４に記載のＸ線走査顕微鏡。
26. 【請求項２６】前記信号制御・処理手段は、 連続又は周期間歇制御自在に２軸アクチュエータと接続
    する、 ことを特徴とする請求項２３、２４又は２５に記載のＸ
    線走査顕微鏡。
27. 【請求項２７】前記Ｘ線検出手段は、 対物レンズを中に挟んで入射透過Ｘ線を光信号に変換す
    るシンチレータと、当該対物レンズを透過した当該光信
    号を電気信号に変換する受光素子とを、光軸上に相対峙
    して内蔵する、 ことを特徴とする請求項１９、２０、２１、２２、２
    ３、２４、２５又は２６に記載のＸ線走査顕微鏡。
28. 【請求項２８】前記信号制御・処理手段は、 Ｘ線検出手段の電気信号を入力増巾するプリアンプと、
    高圧発生回路の参照信号を入力同期して当該増幅電気信
    号を更に増幅出力するロックインアンプと、当該ロック
    インアンプの電気信号を蓄積計算表示するとともに２軸
    アクチュエータに連続送り又はステップ送り制御信号を
    発信するディスプレイ付コンピュータとからなる、 ことを特徴とする請求項２５、２６又は２７に記載のＸ
    線走査顕微鏡。
29. 【請求項２９】前記Ｘ線源は、 連続的又は周期的にＸ線を発射するＸ線発生管であっ
    て、Ｘ線放射窓を臨む内外にターゲットとピンホール板
    とをそれぞれＸ線光軸線上に配置してなる、 ことを特徴とする請求項１９、２０、２１、２２、２
    ３、２４、２５、２６、２７又は２８に記載のＸ線走査
    顕微鏡。
30. 【請求項３０】前記Ｘ線発生管は、 クーリッジ管である、 ことを特徴とする請求項２９に記載のＸ線走査顕微鏡。
31. 【請求項３１】前記ディスプレイ付コンピュータは、 パソコンである、 ことを特徴とする請求項２８、２９又は３０に記載のＸ
    線走査顕微鏡。
32. 【請求項３２】前記２軸アクチュエータは、 ２次元ボイスコイルアクチュエータやピエゾバイモルフ
    で代表される小型で制御が簡単な素子である、 ことを特徴とする請求項２８、２９、３０又は３１に記
    載のＸ線走査顕微鏡。
33. 【請求項３３】前記受光素子は、 ファトマルチプライヤやショットキバリア形ファオダイ
    オードで代表される、 ことを特徴とする請求項２７，２８，２９，３０，３１
    又は３２に記載のＸ線走査顕微鏡。