JPS63163300A - Ｘ線顕微鏡 - Google Patents
Ｘ線顕微鏡Info
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- JPS63163300A JPS63163300A JP62308806A JP30880687A JPS63163300A JP S63163300 A JPS63163300 A JP S63163300A JP 62308806 A JP62308806 A JP 62308806A JP 30880687 A JP30880687 A JP 30880687A JP S63163300 A JPS63163300 A JP S63163300A
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- Japan
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- ray microscope
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K7/00—Gamma- or X-ray microscopes
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、物体をコンデンサを介して準単色Ｘ線でコヒ
ーレント又は部分コヒーレント照明しかっ高解像力のＸ
線対物レンズを用いて拡大して結像面に結像させる形式
のＸ線顕微鏡に関する。
ーレント又は部分コヒーレント照明しかっ高解像力のＸ
線対物レンズを用いて拡大して結像面に結像させる形式
のＸ線顕微鏡に関する。
従来の技術
前記の形式のＸ線顕微鏡は、例えばシュマール（Ｓｃｈ
ｍａｌ）及びルドロフ（Ｒｕｄｏｌｐｈ）著、”Ｘ −
ＲａｙＭｉｋｒｏｓｃｏｐｉｙ” 、スプリンガー出版
社（１９８４）の第■部に記載されている。この文献の
１９２〜２０２頁に、Ｘ線顕微鏡について記載されてお
り、この場合には総ての結像素子、即ちコンデンサ及び
Ｘ線対物レンズはゾーンプレートとして構成されている
。このようなゾーンプレートは、薄い支持体シート（例
えばポリイミドから成る）に施された、例えば金から成
る、多数の極めて薄いリングから成る。これらのリング
は線密度が半径方向で上昇する円形格子を形成する。該
ゾーンプレートは一定波長の投射する単色Ｘ線を回折し
、それによって結像させる。
ｍａｌ）及びルドロフ（Ｒｕｄｏｌｐｈ）著、”Ｘ −
ＲａｙＭｉｋｒｏｓｃｏｐｉｙ” 、スプリンガー出版
社（１９８４）の第■部に記載されている。この文献の
１９２〜２０２頁に、Ｘ線顕微鏡について記載されてお
り、この場合には総ての結像素子、即ちコンデンサ及び
Ｘ線対物レンズはゾーンプレートとして構成されている
。このようなゾーンプレートは、薄い支持体シート（例
えばポリイミドから成る）に施された、例えば金から成
る、多数の極めて薄いリングから成る。これらのリング
は線密度が半径方向で上昇する円形格子を形成する。該
ゾーンプレートは一定波長の投射する単色Ｘ線を回折し
、それによって結像させる。
準単色ビームとしては、この場合には一定の帯域幅Δλ
のビームが理解されるべきであり、この場合ゾーンプレ
ートと関係してこの帯域幅は関係式：λ／Δλｘｐ−ｍ
（ｐ ＝線数、ｍ−なお検出すべき回折次数の数）に
よって与えられる。
のビームが理解されるべきであり、この場合ゾーンプレ
ートと関係してこの帯域幅は関係式：λ／Δλｘｐ−ｍ
（ｐ ＝線数、ｍ−なお検出すべき回折次数の数）に
よって与えられる。
このような公知のＸ線顕微鏡においては、画像内のコン
トラストは物体内での光電吸収によって助長される、即
ち透過するＸ線の振幅変調を惹起する構造が結像される
。
トラストは物体内での光電吸収によって助長される、即
ち透過するＸ線の振幅変調を惹起する構造が結像される
。
この場合には、２．４ｎｍ〜４．５ｎｍの範囲内にある
、即ち酸素にエツジと炭素にエランとの範囲内にあるＸ
線の波長範囲が特に適当である。
、即ち酸素にエツジと炭素にエランとの範囲内にあるＸ
線の波長範囲が特に適当である。
この領域は水窓（Ｗａｓｓｅｒｆｅｎｓｔｅｒ）とも称
される、それというのしこの場合には水は有機物質より
も約１０倍高い透過率を有するからである。
される、それというのしこの場合には水は有機物質より
も約１０倍高い透過率を有するからである。
それにともない、この波長範囲内では有機物質、ひいて
は細胞及び細胞小器官を生きた状四で調査することがで
きる。
は細胞及び細胞小器官を生きた状四で調査することがで
きる。
Ｘ線顕微鏡で従来達成された解像力は光顕微鏡における
よりら約１０倍良好である、しかも約１桁のＸ線顕微鏡
の解像力の一層の向上がなお可能である。この場合には
、Ｘ線顕微鏡における限界解像力は調査すべき物体のＸ
線負荷による振幅構造によって与えられる。
よりら約１０倍良好である、しかも約１桁のＸ線顕微鏡
の解像力の一層の向上がなお可能である。この場合には
、Ｘ線顕微鏡における限界解像力は調査すべき物体のＸ
線負荷による振幅構造によって与えられる。
発明が解決しようとする問題点
ところで、本発明の課題は、従来通常の方法によるより
も低いＸ線負荷をもたらす線量で、しかも画像コントラ
ストの劣化を甘受する必要がなく、特に生物構造体の調
査を実施することを可能にするＸ線顕微鏡を提供するこ
とであった。
も低いＸ線負荷をもたらす線量で、しかも画像コントラ
ストの劣化を甘受する必要がなく、特に生物構造体の調
査を実施することを可能にするＸ線顕微鏡を提供するこ
とであった。
問題点を解決するための手段
首記課題は、冒頭に記載した形式のＸ線顕微鏡において
、Ｘ線対物レンズのフーリエ平面内に、物体によって回
折された、ゼロ次又は予め選択した別の次数のビームが
当たる面領域全体に亙って延びかつ透過するビームに位
相シフトを与える素子が配置されていることによって解
決される。
、Ｘ線対物レンズのフーリエ平面内に、物体によって回
折された、ゼロ次又は予め選択した別の次数のビームが
当たる面領域全体に亙って延びかつ透過するビームに位
相シフトを与える素子が配置されていることによって解
決される。
発明の作用及び効果
本発明によるＸ線顕微鏡においては、コントラストを形
成するために物体構造の位相シフ特性を利用する。光路
内に配置された位相シフト素子は、該素子の形によって
予め選択された次数の、物体から到達するＸ線ビームに
、それとは別の、物体から到達する素子を透過しなかっ
たビームに対して位相をシフトさせる。この際、位相シ
フトしたビーム成分と影響を受けなかったビーム成分と
は画像面内で干渉しかつその際コントラストに富んだ、
拡大された、物体の像を形成する。
成するために物体構造の位相シフ特性を利用する。光路
内に配置された位相シフト素子は、該素子の形によって
予め選択された次数の、物体から到達するＸ線ビームに
、それとは別の、物体から到達する素子を透過しなかっ
たビームに対して位相をシフトさせる。この際、位相シ
フトしたビーム成分と影響を受けなかったビーム成分と
は画像面内で干渉しかつその際コントラストに富んだ、
拡大された、物体の像を形成する。
物体から到達するビームのゼロ次のＸ線に、物体構造に
よって回折された次数のビームに対して９０°の位相シ
フトを与えるのが特に有利であることが判明した。この
操作は簡単に行うことができる、それというのもゼロ次
のビームはＸ線対物レンズのフーリエ平面において中心
の円板を照明するからである。そのために適当な、位相
シフト素子の構成は、特許請求の範囲第３項及び第４項
に記１戟されている。
よって回折された次数のビームに対して９０°の位相シ
フトを与えるのが特に有利であることが判明した。この
操作は簡単に行うことができる、それというのもゼロ次
のビームはＸ線対物レンズのフーリエ平面において中心
の円板を照明するからである。そのために適当な、位相
シフト素子の構成は、特許請求の範囲第３項及び第４項
に記１戟されている。
本発明は、１つの素子の屈折率ｎはＸ線範囲内において
は２つの異なって作用才ろ散ｍから＋ａ成されるという
認識から出発する、このことは概略的には式；ｎ＝１−
δ−１βによって表すことができる。この場合、数量β
は吸収量を表し、該吸収量はＸ線の波長λが短くなると
小さくなる。数量δは透過するＸ線に与える位相シフト
にとって極めて重要である。数量δは一般に波長との関
係においては極めて緩慢に変動する。従って、この理由
から物体による位相シフトを利用すると画像におけるコ
ントラストの明らかな改良を達成することができる。
は２つの異なって作用才ろ散ｍから＋ａ成されるという
認識から出発する、このことは概略的には式；ｎ＝１−
δ−１βによって表すことができる。この場合、数量β
は吸収量を表し、該吸収量はＸ線の波長λが短くなると
小さくなる。数量δは透過するＸ線に与える位相シフト
にとって極めて重要である。数量δは一般に波長との関
係においては極めて緩慢に変動する。従って、この理由
から物体による位相シフトを利用すると画像におけるコ
ントラストの明らかな改良を達成することができる。
特に物体の線負荷が小さくても、そのコントラスト画像
がより高い線負荷で振幅コントラストを利用する場合よ
りも悪くない画像が形成されろ。
がより高い線負荷で振幅コントラストを利用する場合よ
りも悪くない画像が形成されろ。
前記考察からも、本発明によるＸ線顕微鏡の一層著しい
利点が生じる。数量δか波長λに関しては僅かにしか変
化しないので、位相シフトを利用するとＸ線の波長範囲
を、吸収が少ない、即ちβが小さいことに基づき、画像
内で達成可能なコントラストが小さいためにＸ線顕微鏡
を従来は存効に使用できなかった、短い方の波長に向か
って移行させることができる。
利点が生じる。数量δか波長λに関しては僅かにしか変
化しないので、位相シフトを利用するとＸ線の波長範囲
を、吸収が少ない、即ちβが小さいことに基づき、画像
内で達成可能なコントラストが小さいためにＸ線顕微鏡
を従来は存効に使用できなかった、短い方の波長に向か
って移行させることができる。
場合によっては、ゼロ次のＸ線ではなく、物体によって
回折された高い、次数のビームの位相をシフトさせるこ
とも可能である。これらの次数はＸ線対物レンズにフー
リエ平面にリングを形成する、従って位相シフト素子は
特許請求の範囲第５項記載に基づき構成することかでき
ろ。
回折された高い、次数のビームの位相をシフトさせるこ
とも可能である。これらの次数はＸ線対物レンズにフー
リエ平面にリングを形成する、従って位相シフト素子は
特許請求の範囲第５項記載に基づき構成することかでき
ろ。
Ｘ線範囲内の罷折率ｎに関する方程式、即らｎ−１−δ
−１βが示ずように、位相シフトとは常に又吸収作用が
結び付いている。このことは勿論本発明によるＸ線顕微
鏡で使用される素子についてら当て嵌まる。従って、物
体から到達する、画像面で干渉する次数のビームの強度
を相互にｈｌｉ償することが必要になることらある。こ
のために、位相シフト素子の位相シフト作用と吸収作用
とをＸ線対物レンズのフーリエ平面内の種々の相応する
面に分布させるのが有ｆ１である。この場合、これらの
相応する面を透過するビームは、相互に無関係に位相及
び振幅において、しかも画像面内で干渉する次数のビー
ムの強度が相互にＭ１償されるように影響せしめられる
。
−１βが示ずように、位相シフトとは常に又吸収作用が
結び付いている。このことは勿論本発明によるＸ線顕微
鏡で使用される素子についてら当て嵌まる。従って、物
体から到達する、画像面で干渉する次数のビームの強度
を相互にｈｌｉ償することが必要になることらある。こ
のために、位相シフト素子の位相シフト作用と吸収作用
とをＸ線対物レンズのフーリエ平面内の種々の相応する
面に分布させるのが有ｆ１である。この場合、これらの
相応する面を透過するビームは、相互に無関係に位相及
び振幅において、しかも画像面内で干渉する次数のビー
ムの強度が相互にＭ１償されるように影響せしめられる
。
実施例
次に、第１図〜第４図に示した実施例により本発明の詳
細な説明する。
細な説明する。
第１図には、Ｘ線源から到達するビームが１で示されて
いる。Ｘ線源としては、例えばシンクロトロン又はその
他の、シュマール（Ｓｃｈｍａｌ）及びルドロフ（Ｒｕ
ｄｏｌｐｈ）著、“Ｘ −Ｒａｙ Ｍｉｋｒｏ−ｓｃｏ
ｐｉｙ”、スプリンガー出版社（１９８４）の第１部に
記載されたＸ線源を使用することができろＸ線ビームは
Ｘ線コンデンサ２を透過しかつ該コンデンサによって、
中心絞り４に配置された観察すべき物体３に導かれる。
いる。Ｘ線源としては、例えばシンクロトロン又はその
他の、シュマール（Ｓｃｈｍａｌ）及びルドロフ（Ｒｕ
ｄｏｌｐｈ）著、“Ｘ −Ｒａｙ Ｍｉｋｒｏ−ｓｃｏ
ｐｉｙ”、スプリンガー出版社（１９８４）の第１部に
記載されたＸ線源を使用することができろＸ線ビームは
Ｘ線コンデンサ２を透過しかつ該コンデンサによって、
中心絞り４に配置された観察すべき物体３に導かれる。
物体３によって回折されたＸ線ビームは、高解像力対物
レンズ５を透過しかつ該対物レンズによって画像面６に
拮１象される。
レンズ５を透過しかつ該対物レンズによって画像面６に
拮１象される。
７で対物レンズ５のフーリエ平面が示されており、該面
内で物体３を透過するビームの調和のとれたフーリエ成
分への分解が行われる。画像面６で、この分布はフーリ
エ逆変換によって実像として再生される。
内で物体３を透過するビームの調和のとれたフーリエ成
分への分解が行われる。画像面６で、この分布はフーリ
エ逆変換によって実像として再生される。
結像する素子２及び５としては、例えば第２図に示され
ているようなゾーンプレートを使用するのか有利である
。このゾーンプレートは、例えばポリイミドから成る、
極めて薄い支持体シートに施された多数のリングから成
る。該リングはたいてい金又はクロムから成っておりか
つ約０．１μｍの小さい層厚さを有する。該リングは線
密度が半径方向で上昇した円形格子を形成する。
ているようなゾーンプレートを使用するのか有利である
。このゾーンプレートは、例えばポリイミドから成る、
極めて薄い支持体シートに施された多数のリングから成
る。該リングはたいてい金又はクロムから成っておりか
つ約０．１μｍの小さい層厚さを有する。該リングは線
密度が半径方向で上昇した円形格子を形成する。
対物レンズ５のフーリエ平面７内に、位相シフト及び／
又は吸収素子８が配置されている。
又は吸収素子８が配置されている。
該素子は、第３図から明らかなように、リングＩＯ内に
包括された薄い支持体シート９から成り、かつ該シート
上に、中央円板１１の形の、位相ノフ）・（オ科、例え
ばクロムから成る薄い層が施されている。
包括された薄い支持体シート９から成り、かつ該シート
上に、中央円板１１の形の、位相ノフ）・（オ科、例え
ばクロムから成る薄い層が施されている。
第１図から明らかなように、中央円板１１は物体３から
到達するゼロ次のＸ線が透過する。
到達するゼロ次のＸ線が透過する。
この際に、このビームは物体構造によって回折された次
数に対して９０°位相がシフトせしめられる。画像面６
内に、位相シフトしたビームと影響を受けなかったビー
ムとの間の干渉が発生しかつそれに伴いコントラストに
富んだ、拡大された、物体３の画像が生じ、該画像は例
えば直接的に感光性層に固定することができる。
数に対して９０°位相がシフトせしめられる。画像面６
内に、位相シフトしたビームと影響を受けなかったビー
ムとの間の干渉が発生しかつそれに伴いコントラストに
富んだ、拡大された、物体３の画像が生じ、該画像は例
えば直接的に感光性層に固定することができる。
例えば波長λ＝４．５ｎｍのＸ線ビームを使用しかつ素
子８の中央円板ＩＩが厚さ０．０９μｍのクロム層から
成っている場合には、水中で厚さＩＯｎｍの蛋白質構造
は第１図のＸ線顕微鏡で、振幅コントラストにおいて従
来普通の結像よりも約２０倍良好なコントラストをもた
らす。
子８の中央円板ＩＩが厚さ０．０９μｍのクロム層から
成っている場合には、水中で厚さＩＯｎｍの蛋白質構造
は第１図のＸ線顕微鏡で、振幅コントラストにおいて従
来普通の結像よりも約２０倍良好なコントラストをもた
らす。
第４図は、位相シフト及び／又は吸収にためにｆｌｌ用
される素子８の１実施例を示し、この場合には支持体シ
ート９上に相応する材料、例えばクロムから成るリング
Ｉ２が設けられている。このリングは物体によって回折
された高次数のビームに位相シフトを与えろ。どの次数
が影響されるべきかは、リング１２の直径及び幅によっ
て決まる。
される素子８の１実施例を示し、この場合には支持体シ
ート９上に相応する材料、例えばクロムから成るリング
Ｉ２が設けられている。このリングは物体によって回折
された高次数のビームに位相シフトを与えろ。どの次数
が影響されるべきかは、リング１２の直径及び幅によっ
て決まる。
第１図は本発明によるＸ線顕微鏡の原理的構造の１実施
例を示す略示構成図、第２図は結像素子として使用され
るゾーンプレートの平面図、第３図は第１図の顕微鏡に
組み込まれた素子の平面図及び第・１図は位相シフト素
子の別の実施例の平面図である。 ３・物体、５・・Ｘ線対物レンズ、７・・・フーリエ平
面、８・・・位相シフト及び、／又は吸収素子、９・・
支持体シート、ＩＩ・・中央円板、Ｉ２・・・リング状
届
例を示す略示構成図、第２図は結像素子として使用され
るゾーンプレートの平面図、第３図は第１図の顕微鏡に
組み込まれた素子の平面図及び第・１図は位相シフト素
子の別の実施例の平面図である。 ３・物体、５・・Ｘ線対物レンズ、７・・・フーリエ平
面、８・・・位相シフト及び、／又は吸収素子、９・・
支持体シート、ＩＩ・・中央円板、Ｉ２・・・リング状
届
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、物体をコンデンサを介して準単色Ｘ線でコヒーレン
ト又は部分コヒーレント照明しかつ高解像力のＸ線対物
レンズを用いて拡大して結像面に結像させる形式のＸ線
顕微鏡において、Ｘ線対物レンズ（５）のフーリエ平面
（７）内に、物体（３）によって回折された、ゼロ次又
は予め選択した別の次数のビームが当たる面領域全体に
亙って延びかつ透過するビームに位相シフトを与える素
子（８）が配置されていることを特徴とするＸ線顕微鏡
。 ２、素子（８）の位相シフト及び吸収作用が、種々の次
数の強度を補償するために、相互に無関係にＸ線対物レ
ンズ（５）のフーリエ平面（７）内の種々の相応する面
に分布せしめられている、特許請求の範囲第１項記載の
Ｘ線顕微鏡。 ３、素子（８）が中央円板（１１）の形で支持体シート
（９）に施された層からなり、該層はゼロ次の透過する
Ｘ線が９０°の位相シフト及び場合により振幅に適合す
る吸収を受けるような厚さを有する、特許請求の範囲第
１項又は第２項記載のＸ線顕微鏡。 ４、素子（８）の中央円板（１１）がＸ線波長λ＝４．
５ｎｍで厚さ０．０９μｍのクロム層から成る、特許請
求の範囲第３項記載のＸ線顕微鏡。 ５、素子（８）が、物体（３）によって回折された、ｎ
次（｜ｎ｜≧１）のビームに位相シフト及び場合により
振幅に適合する吸収を付与する、リング状の層（１２）
から成る、特許請求の範囲第１項又は第２項記載のＸ線
顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19863642457 DE3642457A1 (de) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | Roentgen-mikroskop |
| DE3642457.9 | 1986-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163300A true JPS63163300A (ja) | 1988-07-06 |
| JPH0814640B2 JPH0814640B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=6316038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308806A Expired - Fee Related JPH0814640B2 (ja) | 1986-12-12 | 1987-12-08 | Ｘ線顕微鏡 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870674A (ja) |
| EP (1) | EP0270968B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0814640B2 (ja) |
| DE (2) | DE3642457A1 (ja) |
| DK (1) | DK174016B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09504101A (ja) * | 1993-09-15 | 1997-04-22 | カール−ツァイス−スチフツング | 位相コントラスト−ｘ線顕微鏡 |
| JP2012522212A (ja) * | 2009-03-27 | 2012-09-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 円形格子を用いる差分位相コントラスト撮像 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5199057A (en) * | 1989-08-09 | 1993-03-30 | Nikon Corporation | Image formation-type soft X-ray microscopic apparatus |
| JP2775949B2 (ja) * | 1990-01-10 | 1998-07-16 | 株式会社ニコン | Ｘ線光学素子保持枠 |
| US5022061A (en) * | 1990-04-30 | 1991-06-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | An image focusing means by using an opaque object to diffract x-rays |
| US5204887A (en) * | 1990-06-01 | 1993-04-20 | Canon Kabushiki Kaisha | X-ray microscope |
| DE4027285A1 (de) * | 1990-08-29 | 1992-03-05 | Zeiss Carl Fa | Roentgenmikroskop |
| US5432607A (en) * | 1993-02-22 | 1995-07-11 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for inspecting patterned thin films using diffracted beam ellipsometry |
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| JP3741411B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2006-02-01 | 株式会社リガク | Ｘ線集光装置及びｘ線装置 |
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