KR100432511B1 - 고에너지입자선류용 집적렌즈와 이의 제조방법 및방사선치료 및 리소그라피용 분석장치에서의 그 용도 - Google Patents

고에너지입자선류용 집적렌즈와 이의 제조방법 및방사선치료 및 리소그라피용 분석장치에서의 그 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 렌즈에 의해 방사선의 집속정도를 증대시키고 고에너지의 입자를 사용하고 렌즈가 사용되는 장치의 인자에 따라서 계수를 증대시킬 수 있게 한다. 따라서, 최소정도로 집적된 서브렌즈(18)는 다발속에 놓여진 모세관을 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 채널(5)의 팩키지를 제공한다. 크게 각각 집적된 서브렌즈는 공동드로잉 및 성형으로 만들어지는 이전 집적도의 서브렌즈 팩키지를 제공한다. 이 서브렌즈들은 채널내부의 기체매질의 압력이 이전의 집적도의 서브렌즈사이의 공간내의 압력보다 큰 상태에서 그리고 그 벽의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 상기 동작을 수행하여 만들어진다. 이 렌즈를 제조하기 위해 관형 외피 내의 스톡다발이 로에 공급되거나(제 1단계) 이전의 집적도로 제조된 스톡에 공급되며, 스톡다발은 공급속도를 초과하는 속도에서 로에서 드로잉된다. 이 제품은 후속 단계를 위해 스톡에서 절단되며, 최종단계에서 이 제품은 배럴형상의 육후부가 형성된 부분이 절단된 후 드로잉속도를 변화시킴으로써 형성된다.

Description

고에너지입자선류용 집적렌즈와 이의 제조방법 및 방사선치료 및 리소그라피용 분석장치에서의 그 용도{Integral lens for high energy particle flow, method for producing such lenses and use thereof in analysis devices and devices for radiation therapy and lithography}
지난 20∼30년간 기기제조, 의학, 마이크로전자기기 등과 같은 다양한 분야에서 다양한 방식의 방사선(X-선, 감마선, 중성자 또는 하전입자방사선)이 상당히 널리 사용되었다. 보다 강력한 X선 및 안전한 중성자원(neutron source)이 만들어졌다. 이런 자원은 과학 및 산업의 중요한 기본적인 응용과제를 해결하는데 도움이 된다.
불행히도 X선원은 몹시 비싸다. 싱크로트론 방사선 유럽센터(European Center for Synchrotron Radiation)(프랑스, 그레노블)가 한 것처럼 이런 자원을 만들기 위해서는 몇 개 국가가 협력하여야 한다. 따라서 싸게 이용할 수 있는 원의 유효휘도를 상당히 증대시킬 수 있는 광학장치를 만드는 것이 매우 중요하다.
20세기 80년대말에서 90년대초까지 X선 및 그 외의 고에너지방사선을 조절하는 렌즈들이 만들어졌다.
방사선조절(분산형 방사선 집속, 분산형 방사선의 평행비임, 평행방사선집속이나 그 외의 변형을 포함)용의 제 1렌즈는 방사선을 전송하기 위한 채널로 구성되었는데, 이 채널에서 방사선은 모두 다중의 외측벽에서 반사된다. 이런 렌즈들은 미합중국특허 제 5,192,869호에 개시된 것 같은 렌즈를 따라서 일정한 거리에 위치하는, 지지시스템의 구멍이나 셀을 통과하는 다수의 모세관이나 다중모세관으로 만들어졌다. 렌즈는 분산용 방사선집속용이라면 배럴같이 형성되거나(즉 양단부가 좁아진다.), 또는 분산형 방사선을 거의 평행한 방사선집속형태로 변형하기 위한 것이라면 하프배럴같이 형성된다(즉, 일단부가 좁아진다). 그 후 용어 "완전렌즈(full lens)"와 "하프렌즈"는 각각 이들 두 타입의 렌즈를 나타내는 것으로 널리 알려지게 되었다.
"전통적인" 배럴 및 하프배럴형태와는 다른 그 외의 렌즈형태가 가능한데, 예를 들어 이 렌즈는 채널들이 일단부나 양단부에서 평행한 경우 무릎부를 갖는 굴곡체 같은 병형상이다. 이런 렌즈들은 입력측비임 등의 단면크기를 변형시키기 위한(자원스펙트럼의 고에너지부를 절단하기 위한) 방사선필터로서 사용할 수 있다.
제 1세대의 렌즈와 관련된 상술한 렌즈는 수제품으로서 매우 크다. 이런 렌즈는 최대 10keV의 양자에너지를 갖는 X선을 집속하며, 초점은 직경이 0.5mm이다.
이웃하는 채널의 벽들이 그 전장에 걸쳐서 서로 접촉하는 모노리틱렌즈(monolithic lens)도 알려져 있으며 채널자체들은 예를 들어 미합중국특허 제 5,570,408호에 개시된 바와 같이 길이를 따라서 다른 단면을 갖는다.
이들 렌즈에 의해 최대 20∼25keV의 양자에너지를 갖는 방사선을 집속할 수 있다. 전송채널의 단면은 약 10m인데, 때때로 최대 2∼3m의 채널을 얻을 수 있다. 초점의 최소크기는 동일하다. 요즘 제 2세대 렌즈라고 불리는 이들 렌즈는 자원으로서 X선관을 사용한다면 가장 효과적인 X선 집속체이다. 모노리틱렌즈의 약점은 채널들이 서브미크론이하의 채널을 갖는 충분히 큰 직경(2∼3cm이상)의 렌즈를 만들기가 현실적으로 불가능하다는 것이다.
국제공개공보 WO 96/01991호 및 WO 96/02058호에는 완전렌즈와 하프렌즈가 설명되어있는데, 이들은 매우 근접하게 채워진 다수의 마이크로렌즈로 만들어지며, 각 렌즈는 모노리틱렌즈이다. 이런 구성으로 보통의 모노리틱렌즈에서보다 큰 단면크기를 얻을 수 있게 된다. 구멍이 커지면 점상원(point source)의 허용방사각도 커진다. 그러나, 방사선전송용 채널의 단면크기와 초점의 크기는 보통의 모노리틱렌즈에서와 동일하게 유지되며, 렌즈의 소망형상을 위해 다수의 마이크로렌즈는 수제품이어야 한다.
제안한 렌즈로 성취할 수 있는 기술적 결과로 채널의 단면의 감소에 기인하여 방사집속정도가 증가하여 고에너지의 입자를 사용할 수 있게 하며, 렌즈들을 통합구조로 통합하면 마이크로렌즈를 각각 조정할 필요가 없기 때문에 제조기술을 간단하게 할 수 있게 한다.
제안방법은 유사점을 갖는다. 즉 이 것은 미합중국특허 제 5,812, 631호에 따른 방법이다. 이 방법에 따르면, 수 단계(2단계 이상)의 스톡 드로잉이 실현된다(스톡이라는 것은 이전의 단계에서 얻은 보통의 외피 내의 스톡팩키지를 나타낸다). 이 제품의 단면을 절단하여 렌즈를 제조하기 위한 출발원료인 제품을 로에서 드로잉하는 체제로 인해 이 방법으로 한번에 마이크로렌즈를 제조할 수 있게 된다. 완전렌즈를 제조하기 위해서는 제품을 로에서 반복적으로 드로잉하여야 하며, 이 제품은 타단부에서 로에 공급되어야 한다. 이 것은 기술적 공정을 복잡하게 한다.
그러나, 이 방법의 다른 결점은 더 중요하다. 무엇보다도 모세관 스톡사이의 공간내의 압력 상관관계를 제공하지 않는다. 이 조건이 만족되지 않으면 시험목적의 렌즈를 제조하는데 통상 사용되는 박벽의 모세관이 드로잉과정에서 압축된다(즉, 사용하기에 적합한 렌즈를 제조할 수 없다). 따라서, 미합중국특허 제 5,812,631호에 따른 방법은 박벽의 관(즉, 이런 관의 채널직경은 벽두께에 필적하여야 한다)으로 제조된 모세관을 사용해서만 실현될 수 있다(즉, 근본적으로 효과적인 렌즈를 제조할 수 있게 한다). 낮은 투명도를 갖기 때문에 예비렌즈에서도 동일한 비율이 유지된다. 예를 들어 채널의 직경이 대략 벽두께와 같다면 투명도가 한 단계 낮아진다. 이 방법은 스톡표면으로부터 외피를 제거하는 동작을 포함하지 않으므로 이런 공지의 방법은 내피가 존재하는 이런 렌즈만을 제조하기 때문에 더 낮아진다.
분석장치는 X선 렌즈의 용도중의 하나이다. 이 장치는 대상물(의학 및 그 외의 생물학적 대상물을 포함)의 구조분석(밀도 분포)용이며, 제품 및 재료의 원소조성의 분석용이다. 이런 목적, 즉 X선용의 방사선을 사용하는 것은 오랫동안 알려졌다.
이런 장치의 진행중의 새로운 단계는 미합중국특허 제 5,497,008호에 설명한 바와 같은 장치에서 사용되는 방사선을 조절하기 위한 렌즈를 사용하는 것으로 시작된다. 이 분석장치는 중성자나 하전입자 방사선을 제공하는 방사선원과, 조사대상물을 위치시키기 위한 수단을 구비한다. 이 수단은 방사선원의 방사선에 따라서 작용할 수 있도록 위치된다. 그 외에 분석장치는 하나이상의 방사선검출기(이 검출기는 조사대상물을 통과하거나 내부에서 여기된 방사선에 의해 작용할 수 있도록 위치된다)와, 방사선원으로부터 조사대상물까지의 방사선경로 및/또는 조사대상물로부터 하나이상의 상기 방사선검출기(이 검출기는 방사선이 모두 외측에서 반사하는 벽에 인접한 방사선전송채널을 구비한다)까지의 방사선경로에 위치하여 중성자 또는 하전입자유속를 제공하는 방사선을 변형시키는 하나이상의 렌즈를 구비한다.
미합중국특허 제 5,497,008호의 이런 공지의 분석장치는 고에너지를 부여하지 않으며, 또한 분석의 정밀도와 분석도를 한정하는 작은 초점을 만들 수 없다.
이렇게 제안된 분석장치에서 얻을 수 있는 기술적인 효과는 분석의 정밀도 및 분석도가 향상하는 것이며, 또한 주어진 집적렌즈의 이점에 의해 가능하게 되는, 고에너지의 방사선을 적용하는 비용으로 분석할 수 있는 기회가 넓어지는 것이다.
중성자 또는 하전입자유속(즉, X선, 양자유속)을 나타내는 하나이상의 방사선원을 구비하는 방사선치료용 장치, 모든 자원의 비임시준용 광학시스템, 및 조사할 환자신체나 그 일부를 위치조정하기 위한 장치가 알려져 있다. 건강한 조직이 방사선경로 상에 있을 때 깊이 위치하는 종양이 강하게 조사된다.
방사선치료장치와 관련하여 제안된 발명은 다음과 같은 기술적 결과, 즉 종양 주위의 조직에 작용하는 방사선량이 감소하는 결과를 얻는 것을 목적으로 한다.
X선렌즈의 또 다른 하나의 적용분야는 마이크로전자기술, 즉 X선 리소그라피이다.
이 장치는 연X선(soft X-ray)의 원과, 방사선이 모두 외측에서 반사하며 벽에 인접한 방사선전송채널을 구비하는 것으로서 분산형 방사선을 거의 평행하게 변형시키기 위한 렌즈와, 레지스트가 덮인 기판과 마스크를 배치하기 위한 수단을 구비하는 근접X선 리소그라피로서 알려져 있다(미합중국특허 제 5,175,755호 참조).
이 특허에서 제 1세대 및 제 2세대의 렌즈가 리소그라피에서의 사용을 위해 제시되었다. 그러나 이들 방식의 렌즈의 어느 것도 마이크로전자기술에서의 리소그라피의 문제점을 해결하지 못한다. 조립된 렌즈(제 1세대의 렌즈)에서, 그리고 모노리틱렌즈(제 2세대의 렌즈)에 있어서 마이크로전자기술의 리소그라피에 필요한 입력측에서 약 1m 그리고 출력측에서 약 0.1m의 채널크기는 타겟구멍 10cm2이상에서 실시하기가 기술적으로 불가능하다.
근접리소그라피용 장치와 관련하여 제안된 발명의 기술적인 결과는 마이크로전자기술에서 사용하기 적합한 수단을 얻는 것이다.
또한 X선투사 리소그라피가 미합중국특허 제 5,175,755호에 알려져 있다. 이 장치는 연X선원, 상기 연X선원의 분산형 방사선을 거의 평행하게 변형시키는 렌즈, 마스크의 조사용 수단, 마스크의 위치조정장치, 마스크의 X선 이미지를 크기를 줄여서 레지스트에 전송하는 렌즈, 레지스트가 덮인 기판을 배치하는 수단을 구비한다. 이 경우 상기 양 렌즈는 벽에 인접하여 방사선이 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 구비한다.
상술한 근접리소그라피용 장치 뿐만 아니라 그 당시에 알려진 제 1 및 제 2세대의 렌즈(즉, 조립된 모노리틱렌즈)에서 사용하는 장치는 이런 채널의 렌즈직경을 증대시켜 원하는 정밀도로 마스크의 이미지를 레지스트에 나타낼 수 없다는 관점에서 마이크로전자기술에서 사용하기는 부적합하다.
프로젝션 리소그라피용 장치와 관련된 본 발명의 기술적인 결과는 마이크로전자기술에서 사용하기 적합한 장치를 제조하는 것이다.
본 발명은 일반적으로 방사선렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공학 및 의학에서의 결함 검출 및 진단에 유용한, 함께 드로잉된 다수의 서브렌즈(sub-lens)로 구성된 x선렌즈에 관한 것이다.
상기 및 그 외의 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조하는 이후의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 보다 쉽게 이해될 것이다.
도 1, 도 8 및 도 9는 각각 무릎부를 가지며 모면을 갖는 축대칭체로서 만들어진 완전렌즈, 하프렌즈 및 렌즈의 개략도를 나타낸다.
도 2는 전송채널을 따른 분포에서 방사선이 다수회 반사되는 과정을 나타낸다.
도 3은 초점의 형성을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 채널의 벽의 외측에 대한 방사선의 "가압"의 영향이 생기는 경우, 전송채널을 따른 분포에서 방사선이 다수회 반사되고 초점이 형성되는 과정을 나타낸다.
도 6은 중앙부가 방사선전송채널을 갖지 않는 완전렌즈를 나타낸다.
도 7은 입력측과 출력측에서 채널의 곡률반경이 동일하지 않은 완전렌즈를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 렌즈의 단면의 개략도를 나타낸다.
도 11은 서브렌즈 중의 하나의 개략도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 방법으로 스톡을 제조할 때 드로잉동작을 실시하는 계획도를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 방법의 실현의 최종단계에서 드로잉 및 성형동작의 계획도를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 방법의 최종단계에서 드로잉 및 성형으로 만들어지는 제품의 개략도를 나타내는 것으로서, 여러 가지 타입의 렌즈를 얻기 위한 절단배열상태를 나타낸다.
도 15 내지 도 24는 주로 기술목적으로 사용되는 본 발명의 분석장치의 구성요소의 배열상태의 구성의 여러 변형예를 나타낸다.
도 25는 의학분석용의 분석장치에서의 집적렌즈의 용도를 나타낸다.
도 26은 컴퓨터스캐닝단층촬영에 사용되는 분석장치에서의 집적렌즈의 용도를 나타낸다.
도 27 및 도 28은 방사선치료에서의 집적렌즈의 용도를 나타낸다.
도 29 및 도 30은 근접 및 프로젝션 리소그라피용 장치의 구성요소의 배열상태의 구성을 나타낸다.
본 발명은 다수의 서브렌즈로 만들어진 방사선렌즈에 관한 것이다. 특히, X선이나 그 와 유사한 중성자 또는 하전방사선을 가이드할 수 있는 모세관다발이 모세관을 연화시켜 결합시키기에 충분한 열로 기체분위기에서 함께 드로잉되어 통합된 서브렌즈를 형성하게 된다. 모세관의 외부의 기체분위기의 압력은 모세관이 파괴되는 것을 방지하기 위해 모세관의 내부의 압력보다 작게 만들어진다. 그 후, 서브렌즈다발도 마찬가지로 서브렌즈를 함께 연화시켜 결합시키기에 충분한 열로 기체분위기에서 함께 드로잉되어 고집적도의 서브렌즈가 형성된다. 하나의 통합된 렌즈가 원하는 크기로 형성되기 까지 이전의 집적된 서브렌즈를 함께 드로잉할 때마다 이 과정을 반복한다. 모세관의 단부를 절단하여 렌즈의 입력측면과 렌즈의 출력측면을 형성할 수 있게 한다. 입력측 및/또는 출력측의 면에서 모세관은 분산방사선용으로 초점쪽으로 배향할 수 있거나 또는 거의 평행한 방사선용으로 평행하게 배향할 수 있다.
중성자 또는 하전입자유속을 제공하는 본 발명의 방사선변형용 렌즈에 적절한 상기 기술적인 결과를 얻기 위해, 본 렌즈는 사용 중에 방사선원의 방사선을 포획하도록 입력단에 의해 배향된 벽과 인접하며 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 구비한다.
공지의 렌즈와는 달리 본 발명에 따른 렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어진다. 이에 따라서 최소 정도로 집적된 서브렌즈는 방사선전송채널의 팩키지를 제공하는데, 이는 채널사이의 공간내의 기체매체의 압력이 모세관의 채널내의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 인접모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 비임(beam) 내에 채워져 모세관이 공동드로잉(joint drawing) 및 성형되어 만들어진다. 크게 집적된 모든 서브렌즈는 채널사이의 공간내의 기체매체의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 인접하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어진다. 이 통합된 구조의 단부들은 절단되어 렌즈의 입력단(input end) 및 출력단(output end)을 형성한다.
이 통합구조와 각 집적정도의 렌즈들은 모세관과 동일한 재료로 만들어지거나 열팽창계수의 값에서 매우 유사한 외피(envelope)를 가질 수 있다.
이 외피는 구조의 강성(rigidity) 및 렌즈길이를 증대시킨다. 그러나, 서브렌즈가 외피를 갖지 않는 렌즈는 보다 투명하게 된다.
본 발명의 렌즈는 그 내부에 대량의 방사선전송채널(106개 이상)을 조합하였기 때문에(따라서 서브렌즈를 기준하여 집적도를 사용한다) 집적렌즈라고 하며, 채널의 직경이 매 드로잉단계에서 감소하므로 종래기술의 모노리틱렌즈(monolithic lens) 또는 마이크로렌즈보다 작은 단면을 갖는 채널을 갖는다. 따라서 방사선집속정도가 감소한다. 즉 초점의 크기가 감소한다.
고집적도의 모든 서브렌즈는 보통의 외피 내에 채워질 수 있다. 이 경우에 외피는 렌즈의 외측피이다.
경우에 따라서 하나의 동일하거나 서로 다른 화학원소로 만들어진 1층이상의 코팅이 채널의 벽의 내측에 존재하는 것이 효과적이다. 집적렌즈를 제조하기 전에관의 내측에 코팅이 가해져 모세관이 생긴다. 따라서, 코팅을 구성하는 재료의 열팽창계수는 모세관을 제조하는 재료의 열팽창계수와 비슷하여야 하는 것이 중요하다. 이 경우, 공정은 쉽게 진행한다. 주기적으로 다층을 코팅하면 이런 코팅이 갖는, 표면의 반사광에서 시작되는 간섭현상에 의해 야기되는 이점을 실현할 수 있게 된다. 특히, 이런 코팅을 갖는 벽을 갖는 채널을 통해 전송된 방사선 단색광화(monochromation)가 가능하게 된다. 개략적으로 코팅하면 반사광에서 확산성분의 외관이 주어지며 총 외측반사광의 임계각을 초과하는 입사각에서 방사선을 전송하기 위한 조건을 발달시킬 수 있다.
이전 세대의 공지의 렌즈뿐만 아니라 본 발명의 완전집적렌즈는 분산방사선집속능력을 갖도록 만들어지는데, 따라서 이를 위해 방사선전송채널의 입력측 및 출력측 단부가 제 1 및 제 2초점으로 배향된다. 렌즈를 사용할 때 제 1초점에는 방사선원이 놓이며, 제 2초점에는 렌즈의 초점이 형성된다.
집적하프렌즈는 이전 세대의 렌즈의 사용시 뿐만 아니라 분산방사선을 거의 평행하게 변형시키는데 사용된다. 만일 X선원의 크기가 매우 충분하면 작은 초점을 만들기 위해서 렌즈의 입력측 단부로부터의 초점거리를 크게 하고 렌즈의 출력측 단부로부터의 초점거리를 작게 하는 것이 좋다. 이를 위해 입력측 단부에 인접하는 렌즈의 절반부의 채널의 곡률반경(radius of curvature)이 입력측 단부에 인접하는 렌즈의 절반부의 채널의 곡률반경보다 커야한다. 즉, 렌즈는 그 길이의 중간의 단면에 대하여 비대칭이어야 한다.
직접렌즈는 특히 전송된 비임의 단면적의 크기를 변화시키기 위해 역시모면(generatrix)을 갖고 무릎부를 가지며 입력측부와 출력측부에서 다른 직경을 갖는 축대칭체로서 만들어질 수 있다. 이 경우, 렌즈는 "병(bottle)"형상이다.
렌즈를 만드는 과정에서 렌즈의 모든 전송채널은 방사선으로 완전히 채워져야 한다는 것이 전통적이 요구사항이다. 이를 위해 충전인자(filling factor) γ = R(θc)2/2d는 1과 같거나 커야한다(여기서, R은 채널의 곡률반경이며, d는 채널의 직경이며, θc는 총외측반사광의 임계각이다).
그러나, 이 필요조건을 실행하는 것이 반드시 적절한 것은 아니다. 경우에 따라서, γ≥1인 경우에 렌즈의 초점의 크기는 d + 2foutputθc와 같은데, 여기서 foutput는 출력측부에서 렌즈의 초점의 크기이다. 이 것은 렌즈의 초점크기를 d보다 작게 만드는 것이 불가능하다는 것을 의미한다. 만일 γ≥1이 안되면 이 것은 채널이 방사선으로 부분적으로만 채워질 것이다. 따라서, X선 광자 또는 중성자는 렌즈의 광축에 대하여 주변의 전송채널의 벽측에 대하여 "가압"한다. 만일 인자 γ<<1의 경우가 생기면, 채널의 유효크기가 채널의 크기(d)보다 훨씬 작아질 수 있다. 따라서 렌즈의 총 전송량이 감소된다. 그러나 초점의 크기도 역시 비례적으로 감소하며, 초점의 부위는 초점에서의 방사선밀도가 커지기 때문에 더욱 급하게 감소한다.
관찰목적의 렌즈는 길이방향으로 초점의 위치가 다소 확산되는 수차를 갖는다. 대체로 확산의 특징적인 크기는 횡방향으로 초점크기의 10배 이상을 초과한다. 렌즈의 광축에 인접한 방사선전송채널은 이 확산에 매우 크게 기여한다. 초점의 형성에 이들 채널이 참여하면 역시 이들 채널이 적은 곡률(0까지 감소)을 가지므로 초점의 횡방향 크기가 크게 되며, 이들 채널에 대하여 γ<<1, 심지어는 γ<1의 필요조건을 실현할 수 없다.
본 발명의 렌즈의 실시예의 특수한 경우 중의 한 예에서는 입력측부 또는 출력측부 상의 광축에 인접한 렌즈부를 스크린으로 폐쇄하거나 이 렌즈부를 다른 방법으로 방사선이 투과하지 못하게 함으로써 길이방향으로의 초점의 확산과 횡방향 크기의 확대에 대한 이들 채널의 영향을 제거할 수 있다. 예를 들어, 서브렌즈가 될 수 있는 렌즈부를 연속적으로(채널 없이) 그리고 그 채널에 대하여 γ≥1이 되게 할 수 있을 것이다.
본 발명의 렌즈의 실시예의 다른 특수한 경우의 상세예는 렌즈의 종축 근처에 놓인 하나이상의 서브렌즈의 채널이 단일하게 모두 외측에서 반사하여 방사선을 전송할 수 있거나 없게 만들어지는 것이다. 이를 위해 채널은 예를 들어 렌즈의 종축에서 더 먼 서브렌즈의 채널보다 작은 길이로 만들어질 수 있다. 이런 사실 때문에, 서브렌즈의 채널 내의 방사선의 손실이 감소되고, 렌즈의 전체전송계수가 증대한다. 중심채널이 긴 직경으로 만들어지는 경우 동일한 결과가 얻어진다(그러나 초점의 확산의 증가가 수반된다).
본 발명의 집적렌즈의 기술적인 제조공정의 여러 단계에서 실시되는 동작은 동일한 테프로 이루어지며, 매 단계에서 사용되는 서브렌즈의 집적도에 의존하지 않는다. 집적렌즈를 제조하기 위한 최적의 재료는 유리인데, 그 외의 재료, 예를 들어 세라믹, 금속, 합금을 사용할 수 있다.
집적렌즈를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 관형 외피 내에 놓인 스톡실시예의 2단계 이상을 포함한다. 따라서 스톡으로서 제 1단계에서는 모세관이 사용되고, 후속의 매 단계에서는 이전의 단계의 실시에 의해 생기는 스톡이 사용된다.
이전의 것과는 대조적으로 본 발명에서는 스톡이 채워진 관형외피가 로에서 드로잉된다. 따라서 이송속도가 제품 드로잉속도와 일정한 관계를 가지고 제품드로잉속도보다 낮게 유지되어야 한다. 그 후 오븐에서 나오는 제품을 길이방향으로 절단함으로써 상기 단계에서 생긴 스톡이 얻어진다.
최종단계의 완료 후에, 관형 외피가 상기 단계에서 생긴 스톡으로 충전된다. 그 후 스톡이 충전된 관형 외피가, 로 내의 이송속도를 로로부터의 제품드로잉속도보다 작게 유지하고 두 속도 사이의 관계를 주기적으로 바꾸어 최종제품에 배럴형상의 육후부를 형성할 수 있게 하면서 로에서 드로잉된다. 그 후 최종 제품을 길이방향으로 절단함으로써 제품의 일부형태의 렌즈가 만들어진다. 각 렌즈는 하나의 배럴형상의 육후부를 갖는다.
본 방법의 모든 실현단계에서 관형 외피가 사용된다. 이들 외피는 모세관과 동일한 재료나 또는 열팽창계수가 매우 비슷한 재료로 만들어진다. 스톡이 충전된 관형 외피의 드로잉과정은 스톡의 채널내부의 압력보다 스톡사이의 공간내의 기체매질의 압력이 낮은 조건과 재료를 연화시키고 이웃채널의 벽을 결합시키는 온도에서 실현된다.
(배럴형상의 최대육후부의 각 단부에 대칭 또는 비대칭상태로 배치된 단면으로 또는 최대육후부에 관련된 각 단부에서의 단면으로) 어떻게 절단하느냐에 따라서 대칭 또는 비대칭상태의 완전 또는 하프렌즈가 만들어진다.
드로잉속도의 체제(로 내의 스톡을 갖는 관형내피의 이송속도와 로에서의 제품드로잉속도사이의 관계)는 렌즈형태를 결정한다. 특히, (배럴형상의 육후부의 형성과정에서) 이 관계가 변하는 경우, 최대의 배럴형상 육후부의 여러 측에서의 다양한 채널의 곡률반경을 갖는 렌즈가 만들어진다.
로에서 나오는 제품의 일부를 절단함으로써 무릎부를 갖는 모면과 렌즈의 종축에 평행한 채널의 단부를 갖는 축대칭체로서의 렌즈("병"형상 렌즈)가 만들어진다. 이 제품부분은 최대 배럴형상 융기부와 직경이 일정한 제품부분상의 모면의 굴곡점의 타측면이 되는 단면사이에 개재된다.
서브렌즈를 둘러싸는 외피가 없는 렌즈를 제조하기 위해, 스톡을 제조하기 위한 각 단계는 외피를 엣칭하는 것으로 종료되어야 한다. 마찬가지로, 외측의 외피가 없는 렌즈를 제조할 필요가 있다면 엣칭(etching)하여야 한다.
본 발명의 분석장치와 이와 보다 근접한 공지의 장치는 방사선원(중성자 또는 하전입자비임을 제공), 조사대상물을 위치조정하기 위한 수단(이 수단은 조사대상물에 방사선원이 작용하도록 배치된다), 하나이상의 방사선검출기(조사대상물을 통과하거나 그 내부에서 여기되는 방사선이 검출기에 작용하도록 배치된다), 방사선원의 방사선이나 조사대상물 내에서 여기된 방사선을 변형시키기 위한 하나이상의 렌즈를 구비한다. 이들 렌즈는 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로 및/또는 최종조사대상물에서 하나이상의 상기 방사선검출기까지의 방사선경로에 놓인다. 이들 검출기는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 구비하며, 이 채널들은 전송되는 방사선을 포획하기 위해 입력측 단부로 배향된다.
공지된 것과 비교하여 렌즈 중의 적어도 하나가 다양한 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어진다. 따라서 최소집적도를 갖는 서브렌즈는 방사선전송채널을 제공하는데, 이 채널은 채널사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널의 내부압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 모세관의 재료를 연화시켜 모세관벽을 결합시키는 온도에서 모세관이 공동드로잉 및 성형되어 만들어진다. 최대집적도를 갖는 모든 서브렌즈는 통합구조로 결합되는데, 이 통합구조는 서브렌즈사이의 공간 내의 압력이 서브렌즈의 채널의 내부압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어진다. 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측 단부를 형성한다.
분석장치 내에 배치되는 집적렌즈의 많은 특징적인 구성과 장치의 그 외의 어떤 구조적 특성을 함께 설명한다.
분석장치는 방사선원에서 대상물까지의 경로와 최종대상물에서 검출기까지의 경로에 배치된 초점이 정렬된 렌즈에 의해 조사대상물의 표면 또는 체적을 스캐닝할 수 있도록 만들어질 수 있다. 이런 구성에서 대상물이 3차원적으로 스캐닝된다면 3차원국부분석이 가능하다. 본 방법의 감도는 양 렌즈가 공통초점을 갖는 부위로부터 방사선을 검출기가 상당히 수신하므로 충분히 높다.
이 구성에서, 조사대상물에서 검출기까지의 방사선경로에 배치된 집적렌즈가 거의 평행한 비임을 형성하고, 그 배치상태와 상기 거의 평행한 비임의 입사각을변화시켜 조사대상 내에서 여기된 여러 가지 방사선파장에 대한 브래그(Bragg)조건을 만족시킬 수 있도록 렌즈와 검출기사이에 결정-단색광분광기 또는 다층 회절구조가 배치되는 경우 특정의 경우가 생길 수 있다. 이 렌즈를 사용하면 단색광분광기에 도달하는 평행비임을 만드는 시준법과 비교하여 손실이 상당히 감소한다.
다른 구성에서는 평행비임을 형성하는 방사선원으로서 싱크로트론이나 그 외의 방사선원이 사용되며, 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에 놓이는 렌즈는 이런 비임을 집속할 수 있도록 만들어진다.
분석장치에 광역 X선원이 사용된다는 사실에 의해 하나이상의 구성이 특징지워진다. X선은 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어진 두 개의 렌즈에 의해 동시에 전송된다. 각 렌즈의 출력측과 조사대상물을 위치조정하기 위한 수단사이에는 두 개의 결정-단색광분광기가 배치된다. 따라서, 결정중의 하나는 조사대상물에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 낮은 파장을 갖는 방사선을 선택할 수 있도록 배치되며, 다른 결정은 상기 흡수선보다 높은 파장을 갖는 방사선을 선택할 수 있도록 배치된다. 이 장치는 두 개의 검출기로 구성되는데, 각 검출기는 조사대상물을 통과하여 하나의 결정-단색광분광기(crystal-monochromators)에 의해 형성된 방사선을 수신하도록 조사대상물의 위치조정수단의 뒤에 배치된다. 검출기의 출력측 신호의 차이는 검사대상원소의 농도에 비례한다.
하기의 두 개의 다른 구성은 유사한 계수를 갖는다. 이들 구성중의 한 구성에 있어서, 분석장치는 방사선원외에 하나이상의 X선원을 구비한다. 따라서, 하나의 방사선원의 방사선은 조사대상물에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 낮은파장을 가지며 다른 방사선원의 방사선은 높은 파장을 갖는다. 각 방사선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에는 거의 평행한 비임을 형성하는 하나의 렌즈만이 배치된다. 이 장치는 두 개의 검출기를 구비하는데, 이들 검출기의 각각은 오직 하나의 방사선원으로부터 조사대상물을 통과한 방사선을 수신하도록 조사대상물을 위치조정하는 수단의 뒤에 배치된다. 검출기의 출력측 신호의 차이는 이전의 경우에서처럼 검사대상원소의 농도에 비례한다.
다른 구성에 있어서, 방사선원은 조사대상에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 낮고 높은 두 개의 특징적인 파장을 갖는 방사선을 수신할 수 있도록 애노드를 갖는 X선원으로서 만들어진다. 하나의 렌즈는 방사선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에 배치된다. 이 렌즈는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어진다. 이 렌즈의 전방이나 뒤에는 필터에 의해 폐쇄되는 사이클링 윈도우를 갖는 회전스크린이 배치되며, 이들 윈도우는 한 파장이 투과가능하며 다른 파장이 투과 불가능하다. 두 개의 인접윈도우를 일치시키는 검출기의 출력신호의 차이는 검사대상원소의 농도에 비례한다.
방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로 상의 렌즈의 뒤에 배치된 제 2타겟의 방사선의 사용에 따라서 하나 이상의 타입의 구성이 특징지워진다. 따라서, 렌즈는 제 2타겟에 방사선을 집속시킬 수 있도록 만들어진다. 대상물 내에서 존재가 검사되는 원소가 제 2타겟의 방사선에 가까운 흡수선을 갖는 경우 분석감도를 증대시키는 제 2타겟의 단색광 방사선에 의해 조사대상물을 조사할 수 있게 된다. 타겟에 방사선을 집중시키는 렌즈가 있으면 본 방법의 결점을 보상할 수 있게한다(이 결점은 제 2방사선의 낮은 강도에 의해 생긴다).
본 방법의 감도는 제 2타겟을 갖는 구성에서 더 증대하는데, 이는 제 2타겟과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이의 제 2렌즈의 존재의 의해 특징지워진다.
조사대상물의 조사용 분극방사선을 사용하는 이점은 이 경우에 후술하는 구성과 동일하다. 이 구성에서 렌즈와 결정-단색광분광기 또는 다층회절구조는 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로 상에 연속적으로 배치된다. 따라서 렌즈는 분극방사선을 형성하기 위한 결정-단색광분광기 또는 다층회절구조에 45°의 각도로 도달하는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어져 배향되며, 검출기는 분극방사선의 전파방향에 90°의 각도로 배치된다. 이 구성에 있어서, 분극성 때문에 콤프톤(Compton)효과로 산란된 방사선에 의해 생기는 배경이 없어진다.
다음의 구성은 위상대조법을 실현한다. 이 구성에서, 렌즈와 결정-단색광분광기는 분석장치 내에 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에 연속적으로 배치된다. 따라서, 렌즈는 결정-단색광분광기에 브래그각도로 도달하는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어져 배향된다. 이 결정은 조사대상물에서 검출기까지의 방사선경로 상에 평행하게 또는 약간 편향되게 배치된다. 검출기에 의해 조사대상물의 부위의 위상대조를 고정할 수 있게 된다(이 부위는 여러 밀도를 가지며 그 부위에 도달하는 방사선을 여러 가지로 반사시킨다.
의학용도로서 전형적인 구성은 인체의 부분이나 기관을 검사할 수 있도록 X선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단의 실시예를 사용한다.
특히, 유방촬영용 분석장치를 사용하는 경우, X선원은 몰리브덴(Mo) 애노드를 가지며, 조사대상물을 위치조정하는 수단은 유선을 검사할 수 있도록 만들어진다.
따라서 이 집적렌즈는 몰리브덴 애노드를 갖는 X선원에서 조사대상물까지의 방사선로에 배치되며, 렌즈는 전체조사부위에 동시에 작용하기에 충분한 단면을 갖는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어지며, 검출기는 그 검출기와 조사대상물사이에 30cm이상의 거리를 제공하도록 배치된다. 평행비임을 사용하고 이 거리를 선택하면 조사대상물 내에서 여기된 산란방사선의 영향을 감소시키기 위하여 특별한 수단을 사용하지 않고도 얻은 이미지를 미세하게 대조시킬 수 있다.
의학진단에서 본 분석장치의 또 다른 적용분야는 컴퓨터단층촬영이다.
상기 구성에서, 신체의 부분이나 기관을 검사할 수 있도록 X선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단의 실시예를 사용하면 한편으로는 조사대상물을 위치조정하는 수단과의 사이에 배치된 렌즈를 한편으로는 출력측이 검출결과를 처리하는 컴퓨터수단에 연결된 검출기를 위치조정하는 수단의 상호회전운동의 기회를 규정한다. 따라서 집적렌즈는 조사대상물의 내부의 방사선원에 의해 형성된 방사선을 집속할 수 있도록 만들어진다. 여기서 집속점은 조사대상물의 내부에 배치된 실질적인 방사선원을 나타내는데, 이는 조사대상물의 외부에 배치되는 방사선원으로부터 조사대상물을 통과한 방사선을 검출기가 흡수하게 되는 통상의 스캐닝컴퓨터단층촬영과는 큰 차이를 나타낸다. 이 때문에 조사대상물의 작은 부위의 이미지형성의 과정이 단순하게 될 수 있다.
방사선치료용 장치와 관련된 본 발명에 있어서, 종양을 둘러싸는 조직상의조사선량은 건강한 조직 내, 즉 환자의 피부상의 방사선농도가 종양 상의 조사선량과 동일하게 상당히 감소하기 때문에 종양 상에 방사선을 집속시킴에 의해 감소시킬 수 있다.
이런 결과를 얻기 위해서, 본 발명의 장치와 공지의 장치는 중성자 또는 하전입자유선을 제공하는 하나이상의 방사선원과, 환자의 신체 또는 일부를 위치조정하여 조사시킬 수 있게 하는 수단을 구비한다.
공지의 것과 비교하여, 본 발명의 방사선치료용 장치는 환자의 종양에 방사선을 집중시키기 위해 각 방사선원과 위치조정수단 사이에 배치된 렌즈를 구비한다. 이 렌즈는 그 벽에 인접하며 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 구비하며, 이 채널들은 전송되는 방사선을 포획할 수 있도록 그 입력측단부에 의해 배향된다. 주어진 렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈 팩키지로서 만들어진다. 따라서, 최소정도로 집적된 서브렌즈는 채널사이의 공간의 압력이 모세관의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 채널다발이 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는, 방사선을 전송하는 채널팩키지로서 만들어진다. 최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간 내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉(즉, 풀링(pulling) 또는 스트레칭) 및 성형되어 통합구조로 결합된다. 이 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측 단부를 형성한다.
방사선원으로서는 원자로 또는 가속장치가 사용될 수 있다. 상기 원자로 또는 가속장치의 출력측에는 열적 또는 열외중성자의 거의 평행한 비임이 형성된다.
따라서, 상기 사용된 집적렌즈는 중성자비임을 회전시키기 위하여 굽어진 종축을 갖는다.
앞에서 이미 설명한 바와 같이, 조립된 렌즈(제 1세대 렌즈)나 모노리틱렌즈(제 2세대 렌즈)에 의해서도 마이크로전자기술(microeletronics)에서의 리소그라피(lithography)에 필요한, 입력측의 크기가 약 1㎛, 출력측의 크기가 약 0.1㎛, 출구구멍이 10cm2이상인 채널을 실현할 수 없다. 이 변수들은 집적렌즈로 실현할 수 있다.
근접X선 리소그라피용의 본 장치는 연X선원, 방사선원의 분산방사선을 거의 평행하게 변형시키기 위한 렌즈(이 렌즈는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 갖는다), 및 마스크(mask)와 레지스트(resist)가 도포된 기판을 위치조정하는 수단을 구비한다.
공지의 것과 비교하여, 본 장치의 렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어진다. 따라서, 최소정도로 집적된 렌즈는 모세관의 채널사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발을 공동드로잉하여 형성되는 방사선전송채널팩키지를 제공한다. 높은 정도로 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 여러 집적도의 서브렌즈팩키지로서 만들어진다. 최고정도로집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내부압력보다 작은 상태에서, 그리고 이웃서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 통합구조로 결합된다. 통합구조의 단부들은 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측 단부를 형성한다.
본 장치에서 본 집적렌즈를 사용하기 때문에 마이크로전자기술에서의 프로젝션 리소그라피에 충분한 레벨까지 레지스트 상의 마스크 이미징의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
프로젝션 X선 리소그라피용의 본 장치와 공지의 장치는 연X선원, 마스크를 조사할 수 있도록 분산방사선을 거의 평행하게 변형시키는 렌즈, 마스크를 위치조정하는 수단, 레지스트 상에 마스크의 이미지크기를 줄여서 X선 이미지전송하는 렌즈, 레지스트가 도포된 기판을 배치하는 수단을 구비한다. 따라서 상기 양 렌즈는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송채널을 갖는다.
공지의 장치와 비교하여, 프로젝션 리소그라피용의 본 장치에서 적어도 제 2렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어진다. 따라서, 최소정도로 집적된 서브렌즈는 모세관사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발이 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 방사선전송채널팩키지로서 만들어진다. 높은 정도로 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 이전의 집적도의 서브렌즈의 팩키지로서 만들어진다. 최고정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내부의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 통합구조로 결합된다. 이 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측을 형성한다.
레지스트 상에 전송된 이미지크기를 줄이기 위해서, 본 장치에서 사용되는 제 2렌즈는 무릎부를 갖는 모면과 렌즈의 종축에 평행한 채널의 입력측 및 출력측단부를 갖는 축대칭체로서 만들어지며, 렌즈의 입력측 직경은 출력측 직경보다 작다. 렌즈의 입력측 및 출력측에 방사선을 전송하기 위한 개개의 채널의 직경사이에는 동일한 관계가 만들어진다.
1 이상이어야 하는 직경의 관계는 레지스트 상에 전송되는 마스크이미지의 줄이는 정도를 결정하며, 따라서 마이크로전자기술의 제품의 소형화정도를 결정한다.
도 1에서, 완전집적렌즈(1)는 방사선전송채널의 축선의 연장선의 교차점에서 그 광축(4)에 놓여진 입력초점(2) 및 출력초점(3)을 갖는다. 도 2는 이들 채널 중의 하나를 나타낸다. 채널의 입력단에서 포획된 입자는 외측반사광의 각도의 임계치(c)보다 작은 각도에서 채널의 벽(7)으로부터 반사되는 궤적을 따라서 채널 속을 이동한다. θc는 mrad이다. 채널의 단면은 미크론의 크기이며, 그 양은 전술한 바와 같이 약 1밀리온(million)이다. 따라서 주어진 이미지는 조건에 따라서 다르며, 도면의 크기는 실제와는 아주 다르다.
채널(5)에서 나오는 방사선에 의한 초점의 형성을 나타내는 도 3은 길이방향으로 넓어지면서 단면이 크기(8)를 상당히 초과하는 사이즈(9)를 가질 수 있는 초점을 나타낸다. 이 현상은 광학시스템에서의 수차형태의 하나라고 한다. 이 수차를 감소시키기 위해서는 전송채널의 총 단면을 방사선으로 채워야 하는 전통적인 필요조건(γ≥1), 그러나 집적렌즈를 제조하는 경우는 역으로 (γ<1) 심지어는 (γ<<1)의 필요조건을 따르지 않을 것을 추천할 수 있다. 이 경우 도 4는 채널에 포획된 입자의 궤적(6)의 특징으로 나타낸다. 따라서 방사선은 채널(5)의 동일벽(7)으로부터 매번 반사하며, 방사선은 마치 채널의 단면의 소부분을 채우는 벽을 "가압"한다. 그 결과 초점의 크기가 채널의 단면의 이 부분의 크기에 따라서 결정되며, 단면의 감소뿐만 아니라 동일한 효과가 얻어진다. 그 외의 조건이 동일할 때 방사선으로 채널의 단면을 채우는 정도를 감소시키는데 관해서는 채널의 곡률반경을 감소시킬 필요가 있으며, 채널의 출력단의 연장선은 주각으로 초점영역에 집중한다. 이런 사실 때문에 초점이 길이방향으로 넓어지는 것이 감소하여 전술한 수차의 제거를 촉진시킨다. 도 5는 전술한 현상을 나타내는데, 여기서 방사선의 전송에 참여하는 채널(5)의 부분(10)은 검게 칠해져있다. 초점(11)의 크기는 도 3에서보다 양방향에서 작은 것을 볼 수 있다.
주변의 것보다 작은 곡률을 갖는 중심채널(렌즈의 광축에 인접)에 대한 필요조건(γ<<1) 또는 (γ<1)을 따를 수 없다. 렌즈의 중심부는 방사선전송채널 없이 만들 어지거나(연속하는 중심부(12)가 암영으로 표시된 도 6을 참조) 중심채널의 나쁜 영향을 제거하기 위해 방사선원으로부터 스크린으로 폐쇄할 수 있다.
(렌즈의 길이방향의 중간단면에 대하여) 대칭상태의 완전렌즈의 각 채널은 일정한 곡률반경을 갖는데, 이 곡률반경이 작아질수록(즉, 채널의 곡률이 커질수록) 렌즈의 광축(4)으로부터 채널의 거리가 커진다(도 1 및 도 6 참조). 이 완전렌즈는 도 7에 도시한 바와 같이, 단면이 비대칭으로 만들 수 있다. 비대칭렌즈의 각 채널의 곡률은 그 길이전체에 대하여 일정하지 않다. 따라서 곡률은 일측면에 인접한 모든 채널의 단부에서 크며, 타측면에 인접한 상기 채널의 반대측단부에서는 작다. 도 7은 좌측면에 인접하며 작은 곡률(큰 곡률반경)을 갖는 채널을 나타낸다. 곡률의 중심은 단부의 채널의 다른 부분에서 다른 위치(도 7에서 위치(13, 14))를 점유할 수 있다.
집적하프렌즈(14)(도 8a)는 작은 면(도 8a의 좌측면)의 측에서 하나의 초점(2)만을 갖는다. 이 면에 인접한 채널의 단부들은 초점(2)쪽으로 향한다. 큰 면(도 8b의 우측면)에 인접한 채널의 단부들은 하프렌즈(14)의 광축(4)에 평행하다. 만일 초점(2)이 점상원(point source)과 결합된다면 하프렌즈(14)의 출력측의 방사선(15)은 거의 평행하다. 이런 방사선(16)이 주면(도 8b)으로부터 전달된다면 작은 면(도 8b에서 우측면)에 인접하는 채널의 단부들은 출력단부가 된다. 이 경우 하프렌즈(14)로부터 생성되는 방사선은 초점에 집중된다.
초점으로 향하는 완전렌즈(1) 및 하프렌즈(14)의 면은 도 1, 도 7 및 도 8a, b에 도시한 바와 같이 해당 초점에 중심을 갖는 구형으로 만들어질 수 있다. 이 경우, 모든 채널의 점상원의 방사선포획의 동일한 필요조건이 제공된다.
병형상 렌즈(17)(도 9)는 양 면으로부터 렌즈의 광축에 평행한 채널단부를갖는다. 이런 렌즈는 모선의 무릎부를 갖는 축대칭체의 형태를 갖는다. 작은 단면(도 9의 좌측면)에 도달하는 입력측의 거의 평행한 비임(16)은 렌즈에 의해 큰 단면을 갖는 출력측의 거의 평행한 비임(16')으로 변형된다. 입력측 방사선이 큰 면(도 9의 우측면)으로 들어가면 역으로 출력비임의 단면이 입력측에 비하여 작아진다. 만일 입력비임이 이미지운반체(image carrier), 예를 들어 X선 이미지이고, 비임의 단면에서의 방사선강도의 분포가 이미지에 대응하는 문자이면, 렌즈의 출력측의 이미지크기는 적절하게 변화된다. 집적렌즈의 이미지크기의 변화는 2차수의 크기가 될 수 있다. 따라서 채널의 작은 직경은 (렌즈가 그 제조과정에서 엣칭된 경우) 서브렌즈의 외피의 음영영향 없이 이미지를 양질로 상세히 재생한다.
도 10은 (종래에 관하여 앞에서 말한 것과 이미지의 크기의 관점에서) 모든 형태의 집적렌즈의 단면을 나타낸다. 이 도면은 전체적으로는 완전렌즈와 서브렌즈도 외피를 갖는 특정 경우를 나타낸다. 방사선전송용 채널(5)은 최소의(제 1의) 집적도의 서브렌즈의 외피(18)의 내부에 있다. 다음의(제 2의) 집적도의 서브렌즈를 형성하는 이런 서브렌즈군은 외피(19) 내에 놓인다. 이런 서브렌즈 팩키지는 전체로서는 외피(20)를 갖는 렌즈를 형성한다.
도 11은 (렌즈의 광축에서 떨어진) 주변의 서브렌즈(18, 19)중의 하나의 형태를 나타낸다.
제시한 집적렌즈의 구성은 단순히 먼저 제 1집적도의 렌즈내의 채널-모세관들을 바로 순서대로 조립한 후 제 2집적도의 렌즈내의 최종 채널-모세관을 모은 것은 아니다. 이 구성은 이 구성의 특징에서 본 방법의 원소의 존재를 설명하는 제시된 제조방법과 직접 연결된다. 어떤 집적도의 서브렌즈와 집적렌즈는 조립되어서는 제공되지 않으며, 이들은 대개 몇 단계의 드로잉을 선행하고 성형을 완성한 후 상기 방법을 실현함으로서 얻어진다. 전체로서의 렌즈뿐만 아니라 렌즈의 일부인 서브렌즈도 성형을 실시하기 전에는 나타나지 않으며, 직선채널을 갖는 스톡만이 있을 뿐이다. 서로 다른 집적도의 서브렌즈 및 전체로서의 렌즈의 특징으로서 집적렌즈의 특징에 있는 "성형(forming)"은 이 방법의 최종단계에서 얻어지는 바로 상기 성형이다. 이런 성형 후에만 최고집적도의 서브렌즈라고 불리는 집적렌즈부분과 최저집적도의 서브렌즈라고 불리는 서브렌즈부분이 렌즈의 특징을 갖는다. 이 특징은 평행채널의 팩키지와는 다르게 한다. 동시에 이렇게 제조된 렌즈는 서브렌즈 및 별개의 채널로 분해될 수 없다. 따라서 도 11에 도시한 서브렌즈는 전체로서의 집적렌즈에서 나오지 않는다(마찬가지로, 집적마이크로칩으로부터 개개의 전자부품이 할당될 수 없다). 용어 "서브렌즈"의 접두사 "서브"는 독립적으로 존재하지 않는 각 서브렌즈는 전체로서의 렌즈의 조성에서 종속역할을 한다. 이런 이유로 용어 "서브렌즈"("렌즈"가 아님)의 용도가 집적렌즈의 구성요소를 나타내게 된다.
따라서 전체로서의 렌즈 내 그리고 그 각 서브렌즈내의 다수의 채널뿐만 아니라 그 환경은 렌즈에 대하여 본 발명의 서두에서의 용어 "집적" 용도 및 서브렌즈특성용 "집적도(레벨)"개념의 기초이다. 개개의 모세관만이 제 1집적도의 서브렌즈에 집적되며, 함수관계에 있는 요소(제 1, 제 2 등의 집적도)가 제 2집적도 이상의 서브렌즈에 집적된다.
전술한 바와 같이, 집적렌즈와 관련한 본 발명의 특성에서, 제조기술에 의해 존재유무가 결정되고 이들 외피를 엣칭조작하여 제조하는 방법을 확대할 필요를 없애는 서브렌즈의 외피는 긍적적인 역할을 하며 구조의 강성을 증대시킨다. 모세관뿐만 아니라 외피에 대하여 동일한 재료를 사용하거나 열팽창계수의 값을 비슷하게 할 필요가 있다. 외피를 제거하는 것은 기술적 과정을 더 어렵게 하지만, 렌즈의 투명성을 적절히 악화시킨다. 비임의 단면을 따라서 방사선강도의 전송균일성에 대한 나쁜 영향은 보다 중요하다. 따라서, 서브렌즈를 감싸는 외피가 없는 렌즈의 사용은 일련의 용도에서 중요할 수 있는 비임의 단면을 따라서의 강도전송의 불균일성의 원인을 제거할 정도로 렌즈의 투명성을 증대시킬 만큼 필요한 것은 아니다.
본 방법에서 설명한 렌즈를 제조하기 위해, 관형 외피(21)(도 12), 예를 들어 유리외피는 본 방법의 이전 단계에서 받은 스톡으로 채워진 후 상측구동부(23)에 의해 수직하게 로(22)에 전달되며, 하측구동부(24)에 의해 이송속도를 초과하는 속도로 로에서 드로잉된다. 로의 입구에서 외피(21)의 직경보다 상당히 작은 직경을 갖는 제품(25)이 드로잉의 결과로서 생긴다. 로 내의 온도는 관형 외피(21)를 채우는 재료를 연화시키고 인접스톡을 결합하기에 충분하여야 한다. 제 1단계에서 관형외피를 채우는 스톡과 동일한 유리로 제조된, 외피를 제조할 때 사용하였던 것과 동일한 유리로 제조된 모세관이 사용된다. 이 유리모세관은 유리관을 드로잉하고 이들을 소망길이의 모세관으로 절단함에 의해 유사한 기술을 사용하여 제조할 수 있다.
드로잉공정에 있어서는 축대칭온도영역이 형성되어야 한다(도 12는 좁은 피크점(27)을 갖는, 로의 높이(L)에 대한 온도(T)의 분포를 나타낸다). 스톡으로 채워진 소직경의 관형외피(21)의 초기직경의 천이영역(26)은 로의 높이에 대한 온도분포의 좁은 피크(27)의 구역에 놓여진다.
모세관사이의 압력은 관형외피 내에 놓이는 스톡의 압축에 의해 수반되는 드로잉과정에서 모세관의 붕괴를 방지하기 위해 스톡의 채널의 내부보다 낮게 유지하여야 한다(결국, 최소의 집적도를 갖는 서브렌즈의 모세관채널내의 압력을 공간내부보다 높게 유지하는 것이 중요하다). 이를 위해 스톡채널의 상단부는 외피 내에 놓이기 전에 폐쇄되어야하며(예를 들어, 스톡의 상단부가 연결되어야 한다), 드로잉과정에서 스톡으로 채워진 외피의 상단부로부터 가스를 뽑아내어야 한다(가스뽑기는 도 12에서 위치(28)에 개략적으로 도시되어 있다). 스톡의 채널의 하단부와 스톡으로 채워진 외피를 밀봉할 필요가 있는데, 왜냐하면 상부로부터 로에 전달된, 스톡을 갖는 외피의 초기 직경과 비교하여 로에서 나오는 제품의 직경이 감소함에 의해 밀봉에 가까운 결과가 얻어지기 때문이다.
드로잉으로 생기는 제품은 냉각 후에 절단되고 후속 단계를 위한 스톡을 얻는다. 관형 외피는 스톡으로 채워지고 외피는 전 단계와 마찬가지로 드로잉된다.
외피가 없는 서브렌즈를 갖는 렌즈를 제조할 필요가 있는 경우는 매 단계에서 얻어진 스톡(stock)은 관형외피가 스톡으로 채워지기 전에 산엣칭되어 외피재료를 제거할 수 있다.
상술한 단계들은 최종단계가 실시되기 전에 수회(통상 3회∼5회) 실시되어야 한다. 이 단계(도 13)에서, 로에서 나오는 제품의 드로잉이 늦어진 후 다시 주기적으로 가속되며, 따라서 테이퍼부(29)와 연결되는 육후부(28)가 만들어진다. 피크부에 바로 인접한 육후부는 배럴형상이다. 채널이 배치되는 배럴형상의 모면의 소망곡률은 드로잉의 속도를 조절함으로써 얻어지며(즉, 상하측 구동부(23, 24)의 속도간의 관계), 마찬가지로 피크부에 비대칭인 육후부를 얻을 수 있다. 스톡을 제조하는 이전 단계뿐만 아니라 이 단계에서 스톡을 관형 외피 속에 놓기 전에 스톡의 채널의 상단부를 폐쇄하고 (내부에 스톡이 있는) 외피의 상단부로부터 가스뽑기가 실시된다(가스뽑기는 도 13에 도시되어있다).
소정의 단계에서 얻어진 주기적으로 육후부를 갖는 제품(도 14)을 절단하여 소망형태의 렌즈를 제조한다. 도 14의 위치(30, 31, 32)는 절단후에 완전렌즈, 하프렌즈 또는 "병형상"렌즈가 되는 제품의 부분들을 나타낸다.
결함검출, 원소분석, 대상물의 내부구조의 분석 및 과학기술 및 의학에서의 분석용의 분석장치에서 집적렌즈를 사용하면, 방사선원, 분석대상물, 방사선검출용 수단, 렌즈 및 그 외의 요소의 상대위치의 막대한 형상이 가능하다. 이들 중의 일부를 해당 구성과 관련된 분석장치의 일부 구조적 특성과 함께 앞으로 생각해본다.
조사대상물(앞으로 샘플로도 부른다)을 위치조정하기 위한 수단은 분석장치의 구조요소 중의 하나이다. 방사선이 분석장치의 동작에 의해 샘플과 상호 작용하므로, 수단(샘플이 아님)은 분석장치의 구성요소이지만 위치조정수단이 아니라 조사대상물(샘플)을 구체적으로 설명한다.
검출기상에 방사선이 집중되는 일정한 각도로 샘플에 의해 산란되는 방사선포획과 함께 조사대상물의 표면의 일지점에서의 방사선의 집중에 의해 고효율의 분석이 도 15에 도시한 바와 같은 구성에 의해 얻어진다. 여기서 완전렌즈(1, 1')는 샘플(33)의 표면이나 내부면을 스캔할 수 있는 병합초점(34)을 갖는다. 검출기(35)는 제 2렌즈(1')에 의해 집속된 방사선을 흡수한다. 분석대상물 상에 점상원(2)의 방사선을 집속하는 렌즈(1')와 렌즈(1)에 의해 하측 전원(2)을 사용하는 분석을 실시할 수 있다.
반도체검출기를 사용하는 경우에는 에너지분산법에서 유사한 구성(제 2렌즈(1')이 없음)이 사용된다. 따라서 렌즈(1)는 대상물(샘플)상에 방사선을 집속하며, 검출기(35)가 샘플에 근접하게 놓여지며 검출기는 샘플에 의해 산란된 방사선과 형광방사선을 맞춘다. 이런 구성에 있어서, 집적렌즈(1)는 샘플상의 광자유속을 증대시키며, 샘플근처의 검출기는 보다 많은 광자를 수집할 수 있게 한다. 렌즈(1)는 방사선원 스펙트럼으로부터, 산란된 방사선의 고배경을 만드는 고에너지 광자를 제거한다. 분석위치는 샘플(33)의 작은 면적에 집속하는 방사선수단에 의해 얻어진다.
분석장치의 실시예의 중요한 구체적인 경우는 관통 애노드를 갖는 X선관을 사용하는 것이다. 아주 작은 초점거리를 갖는 렌즈(예를 들어, 인자γ<<1에서 전송채널의 외부측에 "가압"하는 효과가 생기는 렌즈)를 사용한다면, 이런 렌즈는 관통 애노드와 근접하게 배치될 수 있다. 따라서, 렌즈를 작은 크기로 그리고 동시에 넓은 포획각을 보유하도록 만들 수 있다. 이런 조합(관통애노드에 집적렌즈를 갖는 관)은 애노드가 미세초점(0.1∼100미크론(microns))인 경우에 특히 효과적이다. 관통애노드의 방사입체각이 넓기 때문에(반구형에 가깝다), 관통애노드를 갖는 관을 어떤 렌즈와 동시에 효과적으로 사용할 수 있는데, 각 렌즈는 입체각의 일부로부터 방사선을 수집한다.
상기에서 서술한 것과 하기에서 서술할 것에 관하여, 이들 체계는 본 장치에 의해 분석을 실시하기에 충분한 최소의 요소를 포함한다(즉, 조사대상물에 대한 정보를 얻기 위함)는 것을 말할 필요가 있다. 직접 사용하기에 편리한 정보를 수신하기 위해서라든지, 명확한 정보의 수신을 향상시키기 위해, 분석장치에는 검출기의 출력측에 연결된, 정보를 처리하여 제공하는 수단이 보완된다. 이 수단은 검출기의 출력신호를 변형하고 그 신호를 분석장치의 요소의 기계적 운동과 동시에 시각화한다. 이 동기화에는 처리수단을 연결하고 이 운동을 실현하기 위한 수단으로 정보를 제공할 것이 요구된다. 분석장치에서 사용되는, 정보를 처리하여 제공하기 위한 수단은 공지된 것이다. 그리고 그 기능과 구조는 조사대상물에 관한 정보를 갖는 신호를 수신하는 방법에 따르지 않는다. 이 때문에, 검출기의 출력이 받아들여져 분석장치의 출력으로서 볼 수 있게 한다(검출기의 출력은 방사선원에서 나오는 방사선과 조사대상물의 상호작용에 민감하므로, 검출기의 출력은 조사대상물의 특징에 관한 정보를 갖는다).
이후의 고려할 구성에 있어서는(도 16), 샘플(33)내에서 여기된 방사선을 단색화하기 위한 수단이 사용된다(결정-단색광분광기(36)). 방사선은 결정-단색광분광기로부터의 평행비임의 반사조건에 의해 단색광으로 되어 매우 좁은 간격의 입자에너지에 맞게된다. 평행비임을 형성하고 동시에 조사대상물에 의해 산란된 방사선을 수집하기 위해 하프렌즈(14)가 사용된다. 그 초점은 분석대상물의 지점(34)의 점상원(2)의 방사선을 집속하는 완전렌즈(1)의 초점과 결합된다. 검출기(35)에 들어오는 입자에너지를 변화시키면 결정-단색광분광기의 각도위치의 변화에 의해 샘플의 특징을 보다 자세히 조사할 수 있다. 보다 구체적으로는 특정 화학원소의 존재 하에서 샘플을 조사할 수 있다.
도 17의 구성은 거의 평행한 방사선(17)의 원(예를 들어, 싱크로톤 원)이 점상원의 대신에 사용하기 위한 것이라는 점에서 이전의 것과는 다르다. 하프렌즈(14')는 방사선원의 방사선을 단색광분광기(36)에 필요한 거의 평행한 비임을 형성하는 하프렌즈(1)의 초점이기도 한 지점(34)에 집속시킨다.
이후의 두 개의 구성의 통상적인 특징은 샘플을 통과하는 방사선과 두 개의 근접한 파장의 단색광방사의 작용에 의해 샘플에서 여기된 방사선을 동시에 조사하는 것이다.
도 18의 구성에 있어서, 이런 방사선은 하프렌즈(14, 14')에 의해 형성되어 공통초점이 점상원(2)과 일치하는 평행비임으로 조사하는 두 개의 결정-단색광분광기(36, 36')에 의해 하나의 광역 점상원(2)으로부터 얻어진다. 방사선원(2)의 방사선이 샘플(33)에 직접 부딪히는 것을 방지하기 위해서는 이들 사이에 흡수스크린(도시하지 않음)을 배치하여야 한다. 검출기(35, 35')의 출력신호는 대상물을 에너지가 비슷한 다른 입자유속으로 조사할 때 조사대상물의 반응이 다른 정도에서 다르다. 이들 신호의 차이로 이런 차이점에만 관한 정보가 제공된다. 따라서, 샘플에서 검출할 필요가 있는 원소의 흡수선보다 에너지중의 하나가 높고 다른 것은 낮다면 검출기(35, 35')의 출력신호의 차이에 대한 그 외의 모든 영향을배제하였기 때문에 장치의 민감도가 매우 높다. 주어진 구성은 예를 들어 환자의 혈액 속에 요오드를 주입하는 경우 혈관조영(angiography)에 사용할 수 있으며, 단색광분광기에 평행하게 방사하는 렌즈가 없는 경우 그리고 단색광분광기와 방사선원사이의 거리를 증가시켜야 하는 경우 본 방법의 감도는 상기 경우에 비교하여 대략 2차수만큼 증대하게 된다.
도 19의 구성에 있어서, 동일한 원리를 실현하는데는 다르지만 에너지가 비슷한 입자를 얻기 위해 두 개의 다른 점상원(2, 2')이 사용된다. 이들 점상원의 방사는 검출할 원소의 흡수선보다 높거나 낮은 명확히 한정된 특성을 갖는다. 양 점상원의 방사선은 하프렌즈(14, 14')에 의해 거의 평행한 방사선으로 변형되어 직접 샘플(33)에 작용한다.
도 20은 동일한 원리를 실현하는 또 다른 변형예를 나타낸다. 이 구성에서 샘플(33)에 작용하는 두 개의 에너지를 갖는 방사선은 회전스크린(37)의 교대로 형성된 필터윈도우를 통해 동일 방사선원(2)을 방사한 결과로서 다른 방법으로 형성된다. 이들 윈도우는 분석할 대상물에 작용해야 할 방사선 중의 한 파장에 대해서는 투과되며 다른 파장에 대해서는 투과되지 않게 하는 방식으로 교대로 형성된다. 윈도우를 갖는 회전스크린(37)은 방사선원의 분산방사선을 거의 평행하게 변형하는 하프렌즈(14)(도 20은 이 경우를 나타낸다)의 뒤와 하프렌즈(14)의 앞에 배치될 수 있다. 회전스크린(37)의 두 개의 인접한 위치에 대응하는 검출기(35)의 출력신호의 차이는 도 18 및 도 19의 구성에서와 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
도 21의 구성에 있어서, 타겟의 특징에 따라 정해지는 파장을 갖는 단색광의방사선을 얻기 위해 제 2타겟(38)을 사용한다. 제 2타겟을 갖는 공지의 장치의 결점은 제 2방사선의 강도가 다소 낮은 것이다. 이 결점의 영향은 전술한 구성에서 렌즈(1)의 사용에 의해 제거된다. 렌즈(1)는 방사선을 초점의 작은 영역(34)에 집중시킨다. 제 2타겟(38)의 방사선은 조사대상물에 닿게 되어 현광방사가 생겨 검출기(35)에 도달하게 된다. 이 구성으로 인하여 조사대상물을 제 2타겟의 다소 강한 단색광방사선으로 조사할 수 있게 된다.
도 22의 구성에 있어서, 샘플(35)은 마찬가지로 단색광 방사선으로 조사되지만 이 경우 결정-단색광분광기(36)는 제 2타겟이 아니라 방사선원이다. 단색광방사선의 형성에 필요한 평행비임은 하프렌즈(14)에 의해 광역방사선원(2)의 분산방사로 형성된다. 조사대상물에 작용하는 방사선의 파장(입자에너지)은 결정-단색광분광기의 각도위치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다.
도 23의 구성에 있어서, 하프렌즈(14)에 의해 형성된 거의 평행한 비임에 의해 조사되는 결정-단색광분광기(36)가 역시 사용된다. 이 구성에서는 분극방사선을 형성하기 위하여 결정-단색광분광기의 특징이 사용된다. 이를 위해 거의 평행한 비임이 결정-단색광분광기(36)에 θ= 45°의 각도로 향한다. 결정-단색광분광기(36)로부터 회절된 방사선은 조사대상의 샘플에 도달하게되고, 조사대상의 샘플(33)로부터의 방사선은 결정-단색광분광기(36)의 분극방사선의 전파방향에 90°의 각도로 배치된 검출기(35)에 닿게된다. 이 때문에 분극선택이 생기고 검출기(35)는 결정-단색광분광기(36)로부터의 방사선이 작용할 경우 조사대상샘플에서 생기며 분산형 콤프톤(Compton)방사선에 의해 생기는 배경영향이 없다.
이 구성에 있어서는, 결정-단색광분광기의 대신에 경금속(예를 들어, 베릴륨(Be))으로 만들어진 타겟을 사용할 수 있다.
도 24의 구성은 위상차법(phase contrast method)을 실현하는데 사용된다. 이 방법에서 샘플은 제 1의 결정-단색광분광기(36)에 의해 형성된 단색광방사선으로 조사되며, 이를 위해 하프렌즈(14)에 의한 방사선원(2)의 분산방사선으로 평행비임이 형성된다. 이 방사선은 결정-단색광분광기(36)에 브래그각(Br) θBr으로 도달하게 된다. 제 1의 결정-단색광분광기와 동일한 제 2의 결정-단색광분광기(36')는 샘플의 뒤에 위치하며 제 1결정-단색광분광기에 평행한 위치에 대하여 작은 한계로 그 각도위치를 변화시킬 수 있는 능력을 갖는다. 샘플에 이웃 부위와 밀도가 다른 어떤 불규칙부가 있는 경우 방사선은 이웃 부위에서와는 다르게 이런 비규칙부에서 굴절되어 통과한다. 이는 제 2결정-단색광분광기의 특정 위치의 검출기(35)의 출력부에서 신호가 나타나는 경우에 수정될 수 있다. 위상차법의 감도는 면의 차이(예를 들어, 다르지만 밀도가 비슷한 대상물의 이웃부위를 통과하는 방사선강도의 차이)의 즉시수정과 비교하여 훨씬 높다. 렌즈를 사용하면 방사선원 구동력을 증대시키지 않고도 결정-단색광분광기에 닿는 거의 평행한 방사선과 검출기에 닿는 방사선의 강도를 증가시켜 동작하게 된다.
이 분석장치는 의학분석진단에 사용할 수 있다는 것은 이미 설명하였다(혈액조영에서의 분석장치의 사용을 참조).
도 25는 의학진단의 문제점을 해결하기 위한 분석장치에서의 직접하프렌즈의 사용을 나타낸다. 조사대상물(39)(신체의 일부나 기관)은 렌즈의 초점에 위치한방사선원(2)의 분산방사선으로부터 하프렌즈(14)에 의해 형성된 거의 평행한 방사선으로 조사된다. 검출기(35)는 대상물(39)을 통과한 방사선의 2차원 밀도분포를 수신한다(이 방사선의 2차원 밀도분포는 해당 투사내의 대상물의 밀도분포로서 해석된다). 주어진 구성의 차이는 검출기가 대상물로부터 충분히 멀리(30cm 이상의 거리) 배치되어야 하는 것이다. 대상물이 거의 평행한 비임으로 조사된다는 사실 때문에 검출기의 거리는 실제로 대상물의 밀도분포의 소망 신호레벨에 대항 영향을 갖지 않는다. 그러나 이 경우 대상물에서 생기는 분산방사선의 영향은 이미지대조범위가 증가하기 때문에 충분히 약화된다.
이 경우 집적렌즈는 20×20cm2의 방사범위를 형성할 수 있는 능력을 갖도록 만들어진다. 검출기가 대상물로부터 상기 거리에 놓인다면, 이 구성에서 분산방사선을 억압하는 어떤 수단도 사용할 필요가 없다. 따라서 공간분해도 및 방사선량의 문제점이 해결된다. 예를 들어 검출기가 대상물로부터 50cm의 거리에 있다고 하자. 만일 분해도가 10-4×50 = 50×10-3cm = 50㎛라면 비임의 분산도는 10-4rad이 될 것이다. 동시에 대상물에서 분산된 전방향 방사선은 대상물로부터 50cm의 거리에서 검출기에 도달하여 상당히 약화된다(30배 이상). 따라서 항산란궤적(antiscattering raster)을 사용하지 않고서도 이미지대조범위를 증대시키기 위해 방사선량의 증가와 함께 사용할 수 있다.
집적렌즈를 사용하면 50∼100㎛의 분해도 때문에 초기의 종양질환의 진단의 문제점을 해결할 수 있게 된다. 유방촬영조사에서는 방사선원으로서 몰리브덴(Mo)애노드(E=17.5keV)를 갖는 X선관을 사용하는 것이 적절하다.
스캐닝 컴퓨터 단층촬영(Scanning computer tomography)은 의학에서 집적렌즈를 갖는 분석장치의 하나이상의 유망한 사용분야이다. 현대의 단충촬영장치는 방사선검출기로부터 통과된 방사선강도의 기록에 의해 인체의 조직의 밀도분포의 이미지를 제공한다. 고 분해도로 밀도분포를 차례로 계산하기 위해서는 여러 가지 각도에서 이 단면을 여러 번(통상은 100회 이상) 조사할 필요가 있다. 따라서 방사선량은 보통 1R의 크기로 높다.
상황을 효과적으로 바꾸기 위해 높은 레벨의 방사선집속능력을 갖는 집적렌즈를 사용한다. 도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 완전렌즈(1)는 제 2초점이 조사대상영역의 내부에 놓이도록 방사선원(2)과 환자(39)사이에 놓인다. 검출기(35)는 통상의 경우와 같이 환자의 타측에 있으며 방사선출력측을 향한다. 방사선이 초점을 맺은 지점은 조사대상물의 내부에 위치하는 실질적인 방사선원으로서 작용한다. 이 때문에 그리고 이런 방사선원의 작은 크기 때문에, 방사선원으로부터 방사선의 형태적 블러리니스(blurriness)가 충분히 감소된다. 이 블러리니스는 다음의 식으로 표현된다:
U = bd/l
여기서, b는 방사선원 크기,
d는 대상물에서 방사선원까지의 거리,
l은 대상물에서 검출기까지의 거리.
방사선원이 대상물의 외부에 있는 경우, d와 l은 동일한 크기이며, 블러리니스는 b, 즉 방사선원 크기와 동일하다. 만일 방사선원이 대상물의 내부에 있고 검출할 결함(여기서는 종양)에 근접하게 놓인다면, d<<1이며, 이는 방사선원의 블러리니스의 감소를 나타낸다.
집적렌즈의 초점이 작기 때문에, 블러리니스가 더욱 감소하여 보다 적은 조사로 충분한 정밀도의 이미지 복원이 가능하게 된다. 조사대상부위의 내부의 소망지점과 초점을 일치할 수 있기 때문에 작은 대상물을 검사하는 경우에 이미지형성의 과정이 간단해질 수 있다. 예를 들어, 폐의 1cm2의 부위를 검사할 필요가 있다면 렌즈의 출력초점은 이 선택부위에 근접하게 배치될 수 있다. 초점은 렌즈의 초점과 동일한 이 부위에 정확하게 배치될 수 있다. 예를 들어 초점거리가 20cm라면, 이 초점은 θcr510-4rad일 때 50keV의 에너지에서 0.1mm의 크기이다.
도 26은 요소(40)가 방사선원(2), 완전집적렌즈(1) 및 검출기(35)사이의 견고한 연결을 나타내는 구성을 나타낸다. 단층촬영검사에서 이들 3개의 물체는 일체부로서 환자의 위치조정(39)을 위한 수단까지 각각 회전하여야 한다(방사선원(2), 렌즈(1) 및 검출기(35)가 고정된 경우는 환자와 함께 위치조정용 수단의 회전하는 변형예도 가능하다).
도 27 및 도 28은 초점의 크기를 한정하는 초점크기 및 초점거리 등의 높은 색인에 의해 결과가 얻어지고 그 외는 동일한 경우 방사선치료에서 집적렌즈를 사용하는 것을 나타내다. 도 27은 점상원(2)이 사용되는 방사선치료장치를 나타내며, 도 28은 평행방사선원(16), 예를 들어 열적 또는 열외중성자의 거의 평행한 비임을 형성하는 원자로나 가속장치의 출력을 나타낸다. 방사선은 환자(39)쪽으로 향하여 종양(41)의 내부에서 초점을 이룬다. 원자로에서 중성자비임이 추출되어 방사선치료용 장치에서 사용할 수 있도록 비임을 배향시키며 비임을 굽어진 종축을 갖는 렌즈(집적렌즈 뿐만은 아님)에 의해 회전시킬 필요가 있다.
종양에 고강도로 조사함과 동시에 주위의 조직과 피부를 저강도로 조사하는 것은 방사선치료에서 심각한 문제점이다. 이 때문에 종양에 비임을 큰 각도로 교차시킬 필요가 있다. 이 각이 커질수록 종양을 둘러싸는 보다 큰 피부면 및 조직부위가 방사선이 종양에 도달하기 전에 종양에 의해 덮이게된다.
채널벽의 외측에 대하여 "가압"하는 방사선의 효과가 발생하는 경우 방사선을 집속하기 위한 수단으로서의 집적렌즈, 특히 전술한 렌즈는 이들 문제점을 해결할 필요가 있는 정확한 특징을 가지므로, 상당한 출력구멍 대 초점거리의 비율에서 높은 질의 초점을 형성할 수 있다(후자의 특징은 초점에서 집중하는 비임의 교차각을 크게 하는데 기여한다).
본 장치는 종양에 큰 방사선량의 구배를 만들기 위해 여러 위치로부터 종양을 조사하는 몇 렌즈로 구성될 수 있다. 종양 상에 렌즈에 의해 형성된 비임을 지속적으로 교차시키는 것과 대체 가능한 능력으로 렌즈시스템을 만들 수 있다.
실험을 실시한 바, 깊이 30cm 25∼30keV의 작은 에너지에서도 종양 상의 방사선량은 표면상의 방사선량을 초과할 수 있다. 실험에서는 1∼5cm 두께의 물팬텀(water phantom)이 사용되었다.
도 29 및 도 30은 리소그라피용 장치를 개략적으로 나타내는데, 제시한 집적렌즈도 마찬가지로 사용할 수 있다.
근접리소그라피용의 제 1장치는 레지스트 및 기판배치용 수단(43)으로 구성된다. 이 수단은 마스크배치용 수단(42)에 근접하여 배치된다. 후자의 수단은 방사선원(2)의 분산비임으로부터 거의 평행한 비임을 형성하는 집적하프렌즈(14)의 출력면의 반대측에 배치된다. 이 경우, 거의 평행한 비임의 균질성, 즉 그 단면전체에 대한 방사선밀도의 견실성이 매우 중요한다. 따라서, X선 리소그라피는 외피 없는 서브렌즈로 구성되는 집적렌즈를 사용할 필요가 있는 분야이다.
프로젝션 리소그라피(projection lithography)용 장치는 레지스트 및 기판배치용 수단(43)에 그 작은 면이 대향하는 "병형상"렌즈(16)가 마스크배치용 수단(42)과 기판에 레지스트를 배치하기 위한 수단사이에 놓이는 점에서 전술한 것과는 다르다. 렌즈의 큰 면의 크기는 하프렌즈(14)의 출력단의 크기에 접근한다. 이런 방식으로 배치된 "병형상"렌즈(16)의 존재로 인하여 레지스트로의 마스크의 전송이 감소된다. 이미지크기의 감소정도는 렌즈의 입력측 직경과 출력측 직경의 관계에 의해 결정된다. 렌즈의 입력측 및 출력측의 개개의 채널(모세관)의 직경의 관계는 동일하다. 이 관계는 1이상이 될 수 있으므로, 프로젝션 리소그라피용 장치를 사용하는 경우 작은 크기의 마이크로전자기기의 요소가 얻어질 수 있다. 프로젝션 리소그라피용 장치에서 사용되는 "병형상"렌즈(16)에 외피 없는 서브렌즈를 사용하는 것은 하프렌즈(14)에서보다 훨씬 중요하다.
요약하면, 마이크로렌즈 조립체로서 만들어진 모노리틱렌즈로부터 고에너지방사제어수단의 신형태로서의 집적렌즈까지 렌즈의 지수에 따라서 이런 렌즈를 포함하여 수단의 지수정밀도를 증가시킨다는 것을 더욱 강조하여야 한다. 이에 따라서 경우에 따라서는 현실적인 용도(운송가능하며, 부식성 매체를 사용하는 경우 기밀유지에 적합하며, 적절한 비용이 드는 용도)에 적합한 장치를 제조할 수 있게 된다. 과거에는 간단하고 저렴한 방사선원을 사용할 수 없었을 뿐만 아니라 렌즈의 크기, 비용 등 때문에 장치를 제조할 수 없었다.
이상 본 발명을 한가지 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위의 정신과 범위내에서 변형실시될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (59)

  1. 사용중의 방사선원의 방사선을 포획하도록 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하며 입력측 단부에 의해 배향되는 방사선전송채널로 구성되며, 중성자 또는 하전입자유선을 제공하는 방사선을 변환하는 렌즈에 있어서,
    상기 렌즈는 여러 집적정도의 서브렌즈의 팩키지로서 만들어지는데, 이 서브렌즈 중에서,
    최소의 정도로 집적된 서브렌즈는 모세관사이의 공간내의 기체매질의 압력이 채널의 모세관내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발을 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 방사선전송채널의 팩키지를 제공하며,
    크게 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 이전 단계의 집적도를 갖는 서브렌즈의 팩키지를 제공하며,
    최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 통합구조로 결합되며,
    상기 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측면 및 출력측면을 형성하는것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  2. 제 1항에 있어서, 방사선전송채널의 벽은 하나의 동일하거나 다른 화학원소로 만들어진 하나이상의 층의 내측커버를 갖는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈는 분산방사선을 거의 평행하게 또는 평행방사선을 거의 분산하게 할 수 있도록 만들어지며, 이를 위해 방사선전송채널의 일부단부들은 초점쪽으로 배향되고 다른 단부들은 서로 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈는 입력측 비임단면크기와 비교하여 출력측의 비임단면크기를 변화시킬 수 있도록 만들어지며, 이를 위해 상기 렌즈는 무릎부를 갖는 모면을 갖는 축대칭체의 형상을 가지며, 채널의 단부들은 종축에 평행하며,
    따라서, 입력측과 출력측의 렌즈의 직경이 다른 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈는 분산방사선을 집속시킬 수 있도록 만들어지며, 이를 위해 방사선전송채널의 입력측단부 및 출력측단부는 각각 제 1초점 및 제 2초점쪽으로 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  6. 제 5항에 있어서, 단면크기와 적어도 광축에 대하여 주위에 있는 방사선전송채널의 곡률반경사이의 관계는 상기 채널의 출력측 단부의 단면이 부분적으로만 방사선으로 채워지는 조건에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 렌즈의 광축에 인접한 부분은 상기 방사선이 투과하지 못하도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 렌즈는 입력측 및 출력측 부분에서 서로 다른 곡률반경의 방사선전송채널로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  9. 제 5항에 있어서, 렌즈의 종축에 근접하게 위치하는 하나이상의 서브렌즈의 채널은 방사선을 모두 외측에서 반사하여 그 속으로 방사선을 전송할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  10. 제 1항에 있어서, 최고정도로 집적된 모든 서브렌즈는 렌즈의 외측의 외피인 공통외피 내에 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 렌즈는 분산방사선을 집속시킬 수 있도록 만들어지는데, 이를 위해 방사선전송채널의 입력측 및 출력측 단부는 각각 제 1초점과 제 2초점쪽으로 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  12. 제 10항에 있어서, 단면크기와 적어도 광축에 대하여 주위에 있는 방사선전송채널의 곡률반경사이의 관계는 상기 채널의 출력측 단부의 단면이 부분적으로만 방사선으로 채워지는 조건에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 렌즈는 분산방사선을 거의 평행하게 또는 평행방사선을 거의 분산하게 할 수 있도록 만들어지며, 이를 위해 방사선전송채널의 일부단부들은 초점쪽으로 배향되고 다른 단부들은 서로 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 렌즈는 입력측 비임단면크기와 비교하여 출력측의 비임단면크기를 변화시킬 수 있도록 만들어지며, 이를 위해 상기 렌즈는 무릎부를 갖는 모면을 갖는 축대칭체의 형상을 가지며, 채널의 단부들은 종축에 평행하며,
    따라서, 입력측과 출력측의 렌즈의 직경이 다른 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  15. 제 1항에 있어서, 서브렌즈와 외피는 방사선전송채널과 동일한 재료나 이 재료와 열팽창계수가 비슷한 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  16. 제 1항에 있어서, 방사선전송채널의 벽, 렌즈의 외측의 외피 및 서브렌즈의 외피는 유리, 세라믹 또는 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선변환렌즈.
  17. 채널내부의 외측에서 모두 방사선이 반사되게 한 방사선전송채널을 구비하여 중성자 또는 하전입자유선을 제공하는 방사선전송렌즈를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 스톡을 제조하는 2개 이상의 단계로 구성되는데, 각 단계에서 관형 외피를 앞에서 만들어진 스톡으로 채우고 모세관을 제 1단계에서 사용하며, 또한 각 단계에서는 이전 단계에서 만들어진 스톡을 사용하며, 여기서 관형 외피가 이 외피를 채우는 스톡과 함께 로 내에서 드로잉하며, 이송속도는 로에서의 제품의 인출속도와 일정한 관계를 갖도록 제품의 인출속도보다 느리게 유지하며,
    로에서 나오는 제품을 길이방향으로 종방향으로 절단함으로써 주어진 단계에서 생기는 스톡을 제조하며,
    최종단계의 끝에서 관형 외피를 이 단계에서 얻은 스톡으로 채우고, 이를 로내에서 함께 드로잉하며, 이송속도를 로에서 인출되는 제품의 속도보다 느리게 유지하며, 상기 속도사이의 관계를 주기적으로 변화시킴으로써 로에서 나오는 제품에 육후부를 형성할 수 있게 하며,
    이 제품을 길이방향으로 절단함으로써 제품의 일부로서 하나의 육후부만을 갖는 렌즈를 만들고,
    본 방법을 실시하는 모든 단계에서, 모세관과 동일한 재료 또는 이 재료와열팽창계수가 비슷한 재료로 만들어진 관형 외피를 사용하며,
    관형 외피를 이 외피를 충전하는 스톡과 함께 드로잉하는 공정은 스톡사이의 공간내의 기체매질의 압력이 스톡의 채널내부의 압력보다 낮은 상태에서 그리고 이웃하는 스톡의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서, 스톡제조의 각 단계는 스톡의 외피를 엣칭하는 것으로 종료되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서, 육후부를 형성하는 공정에서 드로잉속도는 원하는 렌즈의 단면형태를 얻도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  20. 제 17항에 있어서, 완전렌즈를 제조하기 위해서, 로에서 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대단면부의 양측에서 모면의 무릎부 지점까지의 거리보다 최대단면부로부터의 거리가 짧게 하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서, 완전렌즈를 제조하기 위해서, 로에서의 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대단면부의 양측에서 모면의 모면지점까지의 거리보다 최대단면부로부터의 거리가 짧게 하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의제조방법.
  22. 제 17항에 있어서, 하프렌즈를 제조하기 위해서, 로에서의 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대단면부의 양측에서 모면의 무릎부 지점까지의 거리보다 최대단면부로부터의 거리가 짧게 하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  23. 제 19항에 있어서, 하프렌즈를 제조하기 위해서, 로에서의 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대단면부의 양측에서 모면의 무릎부 지점까지의 거리보다 최대단면부로부터의 거리가 짧게 하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  24. 제 17항에 있어서, 무릎부를 갖는 모면을 가지며 렌즈의 종축에 평행한 채널을 갖는 축대칭체로서 만들어지는 렌즈를 제조하기 위해, 로에서 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대부에 해당하는 단면과, 제품의 부분의 모면의 무릎부의 타측에 위치하며 직경이 일정한 육후부의 일측 단면에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  25. 제 19항에 있어서, 무릎부를 갖는 모면을 가지며 렌즈의 종축에 평행한 채널을 갖는 축대칭체로서 만들어지는 렌즈를 제조하기 위해, 로에서 드로잉되는 제품의 절단은 육후부의 최대부에 해당하는 단면과, 제품의 부분의 모면의 무릎부의 타측에 위치하며 직경이 일정한 육후부의 일측 단면에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방사선전송렌즈의 제조방법.
  26. 중성자 또는 하전입자선류를 제공하는 방사선원, 조사대상물을 상기 방사선원의 방사선에 의해 작용할 수 있도록 배치하는 수단, 조사대상물을 통해 전송되거나 조사대상물 내에서 여기되는 방사선에 의해 작용할 수 있도록 배치된 하나이상의 방사선검출기, 상기 방사선원의 방사선 또는 조사대상물 내에서 여기되는 방사선을 변형시키며, 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로 그리고 대상물에서 하나이상의 상기 방사선검출기까지의 방사선경로에 배치되는 하나이상의 렌즈로 구성되는 분석장치로서, 상기 렌즈는 방사선을 모두 외측에서 반사하도록 전송하기 위해 그 벽에 인접하는 채널로 구성되며, 상기 채널은 방사선을 포획할 수 있도록 그 입력측 단부에 의해 배향되며,
    상기 렌즈 중의 적어도 하나는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어지며,
    따라서 최소의 정도로 집적된 서브렌즈는 모세관사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널 내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발이 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 방사선전송채널의 팩키지를 제공하며,
    크게 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 이전 단계의 집적도를 갖는 서브렌즈의 팩키지를 제공하며,
    최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 통합구조로 결합되며,
    상기 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측면 및 출력측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 경로 및 최종조사대상물에서 검출기까지의 경로에 배치되는 렌즈의 정렬된 초점에 의해 조사대상물의 표면이나 체적을 스캐닝할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  28. 제 27항에 있어서, 조사대상물에서 검출기까지의 방사선경로에 배치되는 렌즈는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어지며,
    결정-단색광분광기 또는 다층회절구조는 그 배치상태와 상기 거의 평행한 비임이 도달하는 각도를 변화시켜 조사대상물 내에서 여기된 여러 방사선파장에 대한 브래그조건을 충족시킬 수 있도록 상기 렌즈와 검출기사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  29. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원으로서는 평행비임을 발생하는 싱크로트론이나 그 외의 방사선원이 사용되며, 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에 배치된 렌즈는 이 비임을 집속할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 방사선원으로서 "관통"애노드를 갖는 미소초점의 X선원이 사용되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  31. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원은 거의 평행한 비임의 형성할 수 있도록 만들어진 두 개의 렌즈에 의해 동시에 전송되는 광역X선원을 제공하며,
    결정-단색광분광기 중의 하나는 상기 각 렌즈의 출력측과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에 배치되며,
    따라서 상기 각 결정-단색광분광기는 조사대상물 내에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 작은 파장을 갖는 방사선을 추출할 수 있던지 상기 흡수선보다 큰 파장을 갖는 방사선을 추출할 수 있도록 배치되며,
    상기 분석장치는 두 개의 검출기로 구성되는데, 각 검출기는 결정-단색광분광기 중의 하나에 의해 형성되어 조사대상물을 통과하는 방사선을 수신하는 방식으로 위치하는 조사대상물용 장치 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  32. 제 26항에 있어서, 상기 분석장치는 상기 방사선원과 하나이상의 방사선원으로 구성되며,
    양 방사선원은 X선원이며,
    따라서, 한 방사선원의 방사선은 조사대상물 내에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 작은 파장을 가지며 다른 방사선원은 상기 흡수선보다 큰 파장을 가지며,
    상기 각 렌즈는 각 방사선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에 배치되며,
    상기 렌즈는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어지며,
    상기 장치는 두 개의 검출기로 구성되는데, 상기 각 검출기는 상기 한 렌즈에 의해 형성되어 조사대상물을 통과하는 방사선을 수신하도록 조사대상물을 위치조정하는 수단의 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  33. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원은 조사대상물 내에서 존재가 검사되는 원소의 흡수선보다 작거나 큰 두 개의 특징파장을 갖는 방사선을 제공하는 애노드를 갖는 X선원을 나타내며,
    방사선원과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있게 만들어진 하나의 렌즈가 배치되며,
    상기 렌즈의 뒤에는, 필터에 의해 덮이며, 상기 한 파장에 대해서는 투과되고 다른 파장에 대해서는 투과되지 않는 윈도우가 교대로 형성된 회전스크린이 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  34. 제 26항에 있어서, 렌즈와 제 2타겟은 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에 배치되며,
    따라서 렌즈는 제 2타겟 상에 방사선원의 방사선을 집속할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  35. 제 34항에 있어서, 거의 평행한 방사선을 형성할 수 있도록 만들어진 제 2렌즈는 제 2타겟과 조사대상물을 위치조정하는 수단사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  36. 제 34항에 있어서, 제 2타겟은 베릴륨(Be)이나 그 외의 경금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  37. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에는 렌즈 및 결정-단색광분광기 또는 다층회절구조가 차례로 배치되며,
    따라서 렌즈는 결정-단색광분광기나 다층회절구조에 45。의 각도로 도달하는 거의 평행한 비임을 형성하여 방사선을 형성하거나 분극할 수 있도록 만들어져 배향되며,
    검출기는 분극된 방사선의 전파방향에 90。의 각도로 위치하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  38. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에는 렌즈 및 결정-단색광분광기가 차례로 배치되며,
    따라서 렌즈는 결정-단색광분광기에 브래그각도로 도달하는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어져 배향되며,
    상기 한 렌즈와 동일한 결정은 조사대상물에서 검출기까지의 방사선경로에 배치되며,
    결정은 여러 밀도를 갖는 조사대상물의 부위의 위상대조를 검출기에 의해 고정하고 상기 부위에 도달하는 방사선을 여러 가지로 회절시킬 수 있도록 하기 위해 상기 한 렌즈에 평행하게 또는 평행한 상태에서 약간 변화된 상태에서 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  39. 제 26항에 있어서, 상기 방사선원으로서 X선원이 사용되며,
    조사대상물을 위치조정하는 수단은 인체의 부분이나 기관을 검사할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  40. 제 39항에 있어서, X선원은 몰리브데늄(Mo) 애노드로 구성되며,
    대상물을 위치조정하는 수단은 유방촬영조사를 실시할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  41. 제 40항에 있어서, 몰리브덴(Mo) 애노드를 갖는 X선원에서 조사대상물까지의 방사선경로에 배치되는 상기 렌즈는 전체 조사대상부위에 동시에 작용하기에 충분한 단면을 갖는 거의 평행한 비임을 형성할 수 있도록 만들어지며, 검출기는 상기 검출기와 조사대상물사이에 30cm이상의 거리를 제공할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  42. 제 39항에 있어서, 상기 분석장치는 한편으로 조사대상물을 위치조정하는 수단과, 한편으로는 방사선원, 방사선원과 조사대상물위치조정수단사이에 배치된 렌즈 및 출력이 처리결과를 검출하기 위한 컴퓨터수단에 연결되는 검출기를 서로에 대하여 회전운동시킬 수 있도록 만들어지며, 따라서 렌즈는 방사선원에 의해 형성된 방사선을 조사대상물의 내부에 집속할 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  43. 중성자 또는 하전입자유선을 제공하는 하나이상의 방사선원과 환자의 신체의 부분을 조사(照射)할 수 있도록 위치조정하는 수단으로 구성되는 방사선치료장치로서, 상기 각 방사선원과 상기 위치조정수단사이에는 환자의 종양에 방사선을 집속하기 위한 렌즈가 배치되는데, 상기 렌즈는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하는 방사선전송용 채널로 구성되며, 상기 채널은 전송되는 방사선을 포획할 수 있도록 입력측 단부에 의해 배향되며, 상기 렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈팩키지로서 만들어지며, 따라서 최소의 정도로 집적된 서브렌즈는 모세관사이의 공간내의 기체매질의 압력이 채널의 모세관내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발을 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 방사선전송채널의 팩키지를 제공하며, 크게 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 이전 단계의 집적도를 갖는 서브렌즈의 팩키지를 제공하며, 최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서, 그리고 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 통합구조로 결합되며, 상기 통합구조의 단부는 절단되어 렌즈의 입력측면 및 출력측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 방사선치료장치.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 방사선원으로서는 열적 중성자 또는 열외 중성자의 거의 평행한 비임을 형성하는 원자로나 가속장치의 출력이 사용되는 것을 특징으로 하는 방사선치료장치.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 렌즈는 중성자비임을 회전시킬 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 방사선치료장치.
  46. 연X선원과 상기 방사선원의 분산방사선을 거의 평행하게 변형하는 렌즈로 구성되는 근접X선리소그라피용 장치로서, 상기 렌즈는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하여 전송하는 채널과, 마스크와 레지스트가 코팅된 기판을 배피하기 위한 수단으로 구성되며, 상기 렌즈는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어지며, 따라서 최소의 정도로 집적된 서브렌즈는 모세관사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발을 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 방사선전송채널의 공통외피 속에 팩키지를 제공하며, 크게 집적된 각 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간 내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 이전에 집적된 서브렌즈의 팩키지를 제공하며, 최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 통합구조로 결합되며, 상기 통합구조의 단부들은 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 근접X선 리소그라피용 장치.
  47. 연X선원, 마스크를 조사하기 위해 상기 방사선원의 분산방사선을 거의 평행하게 변형하는 렌즈, 마스크를 위치조정하는 수단, 마스크의 X선이미지를 레지스트 상에 크기를 줄여서 변형하는 렌즈, 레지스트가 코팅된 기판을 위치조정하는 수단으로 구성되는 프로젝션 X선 리소그라피용 장치로서, 상기 렌즈는 그 벽에 인접하여 방사선을 모두 외측에서 반사하여 전송하는 채널로 구성되며, 상기 렌즈 중의 적어도 하나는 여러 정도로 집적된 서브렌즈의 팩키지로서 만들어지며, 따라서 최소의 정도로 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 모세관의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 모세관의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 모세관다발을 공동드로잉 및 성형하여 만들어지는 방사선전송채널의 팩키지를 제공하며, 크게 각각 집적된 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 작은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 이전의 집적된 서브렌즈의 팩키지를 제공하며, 최고의 정도로 집적된 모든 서브렌즈는 서브렌즈사이의 공간내의 기체매질의 압력이 서브렌즈의 채널내의 압력보다 낮은 상태에서 그리고 이웃하는 서브렌즈의 재료를 연화시켜 결합시키는 온도에서 공동드로잉 및 성형되어 만들어지는 통합구조에 결합되며, 상기 통합구조의 단부들은 절단되어 렌즈의 입력측 및 출력측 단부를 형성하며, 따라서 상기 렌즈 중의 제 2렌즈의 방사선전송채널의 입력측 직경은 출력측 직경을 초과하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 X선 리소그라피용 장치.
  48. 모세관의 외측을 서로 결합시키기에 충분한 온도에서 함께 드로잉된 방사선전송모세관다발로 구성되는 다수의 제 1집적레벨 서브렌즈와,
    입력측 단부면과 출력측 단부면을 갖는 통합렌즈구조를 형성하도록 함께 드로잉된 후속의 집적레벨서브렌즈다발로 구성되는 다수의 고집적레벨 서브렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  49. 제 48항에 있어서, 상기 각 서브렌즈는 상기 서브렌즈와 동일한 재료로 구성되는 외측커버를 갖는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  50. 제 48항에 있어서, 상기 입력측 면 또는 상기 출력측 면 중의 한 면에서 상기 모세관은 초점쪽으로 배향되며, 상기 입력측 면 또는 상기 출력측 면 중의 다른 측면에서 상기 모세관은 분산방사선을 거의 평행한 방사선으로 변형하거나 거의 평행한 방사선을 분산방사선으로 변형하도록 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  51. 제 48항에 있어서, 상기 렌즈는 축대칭이며, 상기 입력측 단부면과 상기 출력측 단부면의 직경은 서로 크기가 다른 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  52. 제 48항에 있어서, 상기 렌즈는 분산방사선을 집속하기 위한 것으로서, 상기 입력측 단부면은 제 1초점쪽으로 배향되며 상기 출력측 단부면은 제 2초점쪽으로 배향되는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  53. 제 48항에 있어서, 상기 렌즈는 축대칭이며, 축에 대한 상기 모세관의 곡률은 상기 모세관이 부분적으로만 방사선으로 채워지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  54. 제 48항에 있어서, 상기 렌즈의 종축에 인접한 모세관은 방사선이 투과하지 못하는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈.
  55. 모세관외부의 기체매질의 압력이 모세관의 내부압력보다 작은 상태에서 그리고 상기 모세관의 외측을 결합하여 제 1집적도의 서브렌즈를 형성할 수 있도록 방사선전송모세관다발을 드로잉하는 단계와,
    상기 서브렌즈의 외부의 기체매질의 압력이 상기 서브렌즈의 내부압력보다 작은 상태에서 그리고 상기 모세관의 외측을 서로 결합하여 다음 집적도의 서브렌즈를 형성할 수 있기에 충분한 온도에서 이전의 다수의 집적된 서브렌즈를 드로잉하는 단계와,
    상기 렌즈가 원하는 수의 모세관을 가질 때까지 상기 제 2드로잉단계를 반복하는 단계와,
    제 1단부에서 상기 모세관을 절단하여 입력측을 형성하고 제 2단부에서 상기 모세관을 절단하여 출력측을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈의 형성방법.
  56. 제 55항에 있어서, 상기 모세관과 동일한 열팽창계수를 갖는 재료로 만들어진 외피 내에 상기 각 서브렌즈를 둘러싸는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈의 형성방법.
  57. 제 55항에 있어서,
    상기 입력측 또는 출력측 중의 일측에서 모세관을 분산방사선의 초점쪽으로 배향시키는 단계와,
    상기 입력측 또는 출력측 중의 타측에서 모세관을 평행하게 배향시켜 거의 평행한 방사선이 되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈의 형성방법.
  58. 제 55항에 있어서,
    상기 입력측에서 모세관을 제 1초점쪽으로 배향시키는 단계와,
    상기 출력측에서 모세관을 제 2초점쪽으로 배향시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈의 형성방법.
  59. 제 55항에 있어서, 방사선이 투과하지 못하는 상기 렌즈의 종축에 인접한 모세관을 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선렌즈의 형성방법.
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