KR100497731B1 - 연 ｘ-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템 - Google Patents

연 ｘ-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시편과 존 플레이트 사이의 초점거리를 조정하기 위해 진공챔버의 외부에 구동기가 장착된 시준렌즈를 설치하여 시편 또는 존 플레이트의 위치를 검출하도록 한 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템은 투과창을 구비한 진공챔버의 내부에, 연 X-선 광원으로부터 입사한 연 X-선을 시편으로 집광하는 집광기구; 상기 시편에서 방출된 상기 연 X-선을 연 X-선 검출기로 집광하는 존 플레이트; 상기 시편 및 존 플레이트로부터 같은 방향에서 고정설치되고 가시광선을 상기 시편 또는 상기 존 플레이트로 집광하는 중앙이 관통된 대물렌즈; 및 상기 대물렌즈로부터 상기 같은 방향에 배치되어 상기 가시광선을 반사하는 중앙이 관통된 반사용 거울;이 설치되고, 상기 진공챔버의 외부에, 가시광선 광원으로부터 방출된 가시광선의 진행경로상에 설치되며 상기 가시광선을 전달하는 시준렌즈; 상기 가시광선 진행경로상에서 상기 시준렌즈를 지나서 설치되며 양측면에서 상기 가시광선의 일부를 투과시키고 나머지를 반사하는 광분리기; 상기 광분리기의 일측에 상을 맺기 위해 설치되고 이동을 위한 구동기가 장착된 결상렌즈; 및 상기 결상렌즈로부터 입사하는 가시광선을 검출하는 가시광선 검출기;가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

연 Ｘ-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템{ZONE-PLATE AND SPECIMEN ALIGNING OPTICAL SYSTEM FOR SOFT X-RAY MICROSCOPE}
본 발명은 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연 X-선 현미경의 촛점거리를 조정하는데 필요한 시편 및 존 플레이트의 위치검출을 위해 진공챔버의 외부에 이동식 결상렌즈를 설치한 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 관한 것이다.
X-선 현미경은 시편에 X-선을 조사하여 방출되는 X-선에 의해 상을 확대하여 보는 것이고, X-선은 원소에 따라 흡수도에 큰 차이를 보이는 것으로서 가시광선에 비해 짧은 파장을 가지므로 X-선 현미경은 가시광선에 의해서는 얻을 수 없는 고분해능을 갖는다.
일반적으로 X-선이라고 하면 파장이 10-2㎚ 정도로 짧은 것까지 포함되며, 물질을 잘 투과하는 성질이 있다. 이 중 파장이 10-1~10㎚로 비교적 길어서 비교적 쉽게 물질에 흡수되고 투과능이 작은 X-선을 연 X-선이라하고, 파장이 짧고 투과능이 큰 X-선을 경 X-선이라고 한다. 연 X-선은 공기에도 흡수되므로 연 X-선을 사용하는 장치는 진공상태를 필요로 한다.
연 X-선을 이용하는 연 X-선 현미경은 시편이 방출하는 연 X-선을 존 플레이트가 연 X-선 검출기에 집광하여 상을 나타내는 원리를 이용한 것이고, 연 X-선 현미경의 확대배율은 관찰대상인 시편과 존 플레이트 사이의 거리와 존 플레이트와 연 X-선 검출기 사이의 거리의 비율로 정해진다.
존 플레이트와 시편의 거리가 정확하게 정렬되어야 시편의 관찰할 부분의 상이 연 X-선 검출기에 명확하게 나타나기 때문에, 연 X-선 현미경을 사용할 때에는 존 플레이트와 시편을 정확한 위치에 정렬하는 것이 매우 중요하다.
존 플레이트와 시편을 의도한 위치에 정렬하기 위해서는 각각의 현재 위치를 검출하여 각각의 이동량을 산출하여야 한다. 이 때 존 플레이트와 시편의 위치 검출을 위해 X-선을 이용하는 경우에는 X-선이 눈으로 직접 관찰할 수 없는 문제가 있을 뿐만 아니라, 특히 세포와 같은 생물학적 시편의 경우에는 연 X-선이 시편에 손상을 줄 수 있고 상을 얻는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 따라서, 가시광선을 이용하는 광학 현미경을 통해 예비적인 정렬을 할 필요가 있다.
이 때 사용되는 광학 현미경은 존 플레이트 및 시편의 현재위치를 결정하기 위해 존 플레이트와 시편 모두에 초점을 맞출수 있어야 하고, 따라서 광학 현미경의 대물렌즈는 광축방향으로의 이동을 위한 구동기를 구비해야 한다.
대물렌즈를 이동시켜서 시편 또는 존 플레이트에 초점을 맞춘 후에는 대물렌즈의 광축방향 이동거리를 측정하여 존 플레이트와 시편의 현재 위치를 측정할 수 있게 된다.
도 3은 종래의 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템을 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템은 투과창(59)을 구비한 진공챔버(50)내에 연 X-선 광원(52), 집광기구(53), 시편(57), 존 플레이트(54), 관통부(66)를 구비한 대물렌즈(65), 관통부(64)를 구비한 반사용 거울(63) 및 연 X-선 검출기(58)가 설치되고 진공챔버(50)의 외부에 가시광선 광원(60)으로부터 입사하는 가시광선을 분리하는 광분리기(61), 가시광선 검출기(67) 및 시준렌즈(62)가 설치되는 구성이었다.
여기서 진공챔버(50)의 내부에 설치되는 대물렌즈(65)는 광축방향으로 이동(69)할 수 있도록 구동기(미도시)가 설치되고 진공챔버(50)의 외부에 설치된 시준렌즈(62)는 위치가 고정되는 것이었다.
그러나, 대물렌즈(65)는 진공챔버(50)의 내부에 설치되기 때문에 대물렌즈(65)에 장착되는 구동기는 진공상태에서의 냉각을 위한 독립된 냉각장치를 구비하는 등의 진공상태에서의 사용을 위한 추가사양을 필요로 하여 구동기의 가격이 높아지는 문제가 있었다.
또한, 진공챔버(50)내에 집광기구(53), 존 플레이트(54), 시편(57) 등과 함께 구동기까지 설치하려면 진공챔버(50) 내부의 여유공간이 작아서 제작에 어려움이 따르는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진공챔버내의 공간을 여유롭게 하고 대물렌즈에 사용되는 구동기로서 저렴한 구동기를 사용할 수 있도록 하기 위해 진공챔버의 외부에 구동기가 장착된 결상렌즈를 설치한 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은 투과창을 구비한 진공챔버의 내부에, 연 X-선 광원으로부터 입사한 연 X-선을 시편으로 집광하는 집광기구; 상기 시편에서 방출된 상기 연 X-선을 연 X-선 검출기로 집광하는 존 플레이트; 상기 시편 및 존 플레이트로부터 같은 방향에서 고정설치되고 가시광선을 상기 시편 또는 상기 존 플레이트로 집광하는 중앙이 관통된 대물렌즈; 및 상기 대물렌즈로부터 상기 같은 방향에 배치되어 상기 가시광선을 반사하는 중앙이 관통된 반사용 거울;이 설치되고, 상기 진공챔버의 외부에, 가시광선 광원으로부터 방출된 가시광선의 진행경로상에 설치되며 상기 가시광선을 전달하는 시준렌즈; 상기 가시광선 진행경로상에서 상기 시준렌즈를 지나서 설치되며 양측면에서 상기 가시광선의 일부를 투과시키고 나머지를 반사하는 광분리기; 상기 광분리기의 일측에 상을 맺기 위해 설치되고 이동을 위한 구동기가 장착된 결상렌즈; 및 상기 결상렌즈로부터 입사하는 가시광선을 검출하는 가시광선 검출기;가 설치되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 반사용 거울과 상기 광분리기는 상기 연 X-선의 진행방향과 45°정도의 각을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 투과창은 전투과성의 특성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 같은 방향은 우측방향 또는 좌측방향인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 구동기는 피코 모터 또는 보이스 코일드 모터가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 대물렌즈는 비구면렌즈로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 목적은 투과창을 구비한 진공챔버의 내부에, 연 X-선 광원으로부터 입사한 연 X-선을 시편으로 집광하는 집광기구; 상기 시편에서 방출된 상기 연 X-선을 연 X-선 검출기로 집광하는 존 플레이트; 상기 시편 및 존 플레이트로부터 같은 방향에서 고정설치되고 가시광선을 상기 시편 또는 상기 존 플레이트로 집광하는 중앙이 관통된 대물렌즈; 및 상기 대물렌즈로부터 상기 같은 방향에 배치되어 상기 가시광선을 반사하는 중앙이 관통된 반사용 거울;이 설치되고, 상기 진공챔버의 외부에, 가시광선 광원으로부터 방출된 가시광선의 진행경로상에 설치되며 상기 가시광선을 전달하는 시준렌즈; 상기 가시광선 진행경로상에서 상기 시준렌즈를 지나서 설치되며 양측면에서 상기 가시광선의 일부를 투과시키고 나머지를 반사하는 광분리기; 상기 광분리기의 일측에 상을 맺기 위해 설치되는 결상렌즈; 및 상기 결상렌즈로부터 입사하는 가시광선을 검출하며 이동을 위한 구동기가 장착된 가시광선 검출기;가 설치되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템은 진공챔버(1)의 내부에 연 X-선을 방출하는 연 X-선 광원(2), 연 X-선을 시편(7)으로 집광하는 집광기구(3), 관찰대상인 시편(7), 시편(7)을 통과한 연 X-선을 집광하는 존 플레이트(4)(objective zone plate), 시편(7)과 존 플레이트(4)에 초점을 맺게 하여 각각의 위치를 검출하기 위한 대물렌즈(19), 대물렌즈(19)로 가시광선을 반사하는 반사용 거울(17) 및 존 플레이트(4)로부터 집광된 연 X-선이 상을 맺는 연 X-선 검출기(8)가 순서대로 설치되어 구성된다.
진공챔버(1)는 반사용 거울(17)과 대향하는 상부에 가시광선의 투과를 위한 전투과성을 갖는 재질로 투과창(9)이 설치되어 있다.
진공챔버(1)의 외부에는 백열램프와 같은 가시광선 광원(15), 가시광선 광원(15)으로부터 가시광선을 전달하는 시준렌즈(30), 가시광선을 일부 투과하고 일부는 반사하는 광분리기(16)가 설치되며, 광분리기(16)에서 수평선상으로 연장된 위치에는 반사된 가시광선의 상을 맺게 하며 구동기(미도시)를 장착한 결상렌즈(22)와 맺힌 상을 검출하는 가시광선 검출기(21)가 설치된다.
연 X-선 광원(2)은 일반적으로 싱크로트론 방사선원(synchrotron radiation source: 이하 "SR 방사선원"이라 함)이나 레이져 플라즈마 방사선원을 사용하며, 연 X-선이 대기에 쉽게 흡수되므로 연 X-선 광원(2)은 진공챔버(1)안에 배치된다.
집광기구(3)는 연 X-선 광원(2)에서 방출된 연 X-선을 시편(7)으로 조사하기 위한 것으로서 연 X-선 광원(2)의 일측에 배치된다. X-선 현미경에 사용되는 집광기구로는 존 플레이트나 볼터거울(wolter mirror) 혹은 다중코팅거울(multilayer mirror)이 널리 채택된다.
시편(7)은 집광기구(3)의 우측에서 연 X-선의 진행경로를 따라 이동이 가능하도록 설치된다. 시편(7)을 이동을 위해서는 시편(7)에 시편구동기(미도시)가 결합될 수 있다.
존 플레이트(4)는 동심원의 격자가 형성된 소자의 회절현상을 이용하여 상을 맺게 하는 것으로서 시편(7)으로부터 방사된 연 X-선을 연 X-선 검출기(8)로 조사하기 위해 시편(7)의 바로 우측에 배치되며, 시편(7)과 마찬가지로 이동이 가능하도록 존 플레이트 구동기(미도시)가 설치된다.
대물렌즈(19)는 존 플레이트(4) 또는 시편(7)의 현재 위치를 결정하기 위해 존 플레이트(4) 또는 시편(7)에 가시광선의 초점을 맺게 하는 것으로서, 존 플레이트(4)와 이후 설명될 반사용 거울(17)의 사이에 배치되며 중앙부분은 연 X-선이 통과하도록 관통부(20)가 형성되어 있다. 또한, 대물렌즈(19)는 수차를 가능한 작게 하기 위해 구면렌즈 대신에 포물선형 렌즈와 같은 복수의 파라미터를 조정할 수 있는 비구면렌즈를 사용한다.
반사용 거울(17)은 시편(7) 또는 존 플레이트(4)로 가시광선을 반사하고 동시에 시편(7) 또는 존 플레이트(4)에서 맺힌 가시광선에 의한 상을 이후 기술될 가시광선 검출기(21)로 반사하는 것으로서, 평면의 반사거울로 이루어지고 중앙부분은 연 X-선이 통과하도록 관통부(18)가 형성되어 있다. 반사용 거울(17)은 가시광선의 진행경로를 수직하게 유도하기 위해 진공챔버(1)내의 가시광선의 진행방향 또는 연 X-선의 광축방향과 45°로 경사지게 배치된다.
연 X-선 검출기(8)는 연 X-선의 파장범위의 광선을 검출할 수 있는 전하 결합 소자(charge coupled device)이다.
상기한 연 X-선 광원(2), 집광기구(3), 시편(7), 존 플레이트(4), 대물렌즈(19), 반사용 거울(17) 및 연 X-선 검출기(8)는 연 X-선의 진행경로상에 배치되는 것으로서 연 X-선이 공기에 흡수되는 것을 방지하기 위해서 진공챔버(1) 내부에 설치된다.
진공챔버(1) 내부에 설치되는 대물렌즈(19)와 반사용 거울(17)과 함께, 가시광선을 이용한 존 플레이트(4) 또는 시편(7)의 예비적인 정렬을 위해, 진공챔버(1)의 외부에는 가시광선 광원(15), 시준렌즈(30), 광분리기(16), 구동기를 장착한 결상렌즈(22)및 가시광선 검출기(21)가 설치된다.
가시광선 광원(15)은 일반적인 백열램프가 사용된다.
시준렌즈(30)는 광분리기(16)와 가시광선 광원(15) 사이에 배치되어 가시광선을 전달한다.
광분리기(16)는 일반거울과 유사하나 입사광의 일부만을 반사하고 나머지는 투과시키는 것이고, 가시광선의 진행경로 또는 연 X-선의 광축방향에 45°로 경사지게 배치된다.
결상렌즈(22)는 광분리기(16)의 우측에 평행하게 배치되며, 광분리기(16)에서 반사되는 가시광선의 광축방향 또는 진행경로를 따라 이동(23)할 수 있도록 구동기(미도시)가 장착된다. 구동기는 결상렌즈(22)로의 가시광선의 통과를 방해하지 않도록 결상렌즈(22)의 가장자리에 장착될 수 있다. 구동기(미도시)는 PZT의 압전특성을 이용한 피코 모터 또는 보이스 코일드 모터(VCM)가 사용되고, 구동기의 구동범위는 약 1㎜정도가 된다.
가시광선 검출기(21)는 광분리기(16)의 하방에서 반사된 가시광선이 결상렌즈(22)를 통과하여 조사되도록 가시광선의 광축방향을 따라서 광분리기(16)의 우측에 배치되고, 가시광선의 파장범위인 380~770㎚의 광을 검출할 수 있는 전하 결합 소자가 사용된다. 아울러 결상렌즈(22)가 이동하는 것은 가시광선 검출기(21)가 이동하는 것과 같은 효과를 가져오므로 가시광선 검출기(21)에 구동기를 장착하는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템의 작동방법 및 작용에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 존 플레이트(4) 및 시편(7) 정렬 광학시스템에서 진공챔버(1)내에 관찰의 대상이 되는 시편(7)을 설치한다.
시편(7)이 설치된 상태에서 시편(7)과 존 플레이트(4) 사이의 초점거리를 맞추기 위한 전제로서 시편(7)과 존 플레이트(4)의 현재의 위치를 아래와 같이 결정한다.
가시광선 광원(15)으로부터 방출되어 시준렌즈(30)와 광분리기(16)를 통과한 후 평행하게 입사하는 가시광선이 반사용 거울(17)에 의해 반사되어 대물렌즈(19)로 입사하고, 대물렌즈(19)를 통과한 가시광선은 시편(7)에 상을 맺게 된다. 이 때 시편(7)에 맺힌 상은 반사용 거울(17)과 광분리기(16)에서 반사되고, 결상렌즈(22)를 통과한 시편(7)의 상이 가시광선 검출기(21)에 맺히게 된다.
가시광선 검출기(21)에 시편(7)의 상이 맺힌 경우에는 시편(7)의 현재위치가 대물렌즈(19)의 초점거리에 해당하는 것으로 결정하고, 시편(7)의 상이 맺히지 않은 경우에는 시편(7)의 상이 맺힐 때까지 결상렌즈(22)를 이동시키고 결상렌즈(22)의 이동거리를 측정하여 대물렌즈(19)의 초점거리로부터 시편(7)이 떨어진 거리를 산출하여 시편(7)의 현재위치를 결정한다.
존 플레이트(4)의 현재위치를 결정하는 방법도 시편(7)의 경우와 같다.
이와 같이 시편(7)과 존 플레이트(4)의 현재위치를 결정한 이후에는 이동량을 산출하여 집광기구(3)의 초점거리에 해당하는 위치에 시편(7)을 위치시키고, 이동량을 산출하여 존 플레이트(4)의 초점거리만큼 시편(7)으로부터 떨어진 위치에 존 플레이트(4)를 위치시킨다. 집광기구(3)와 존 플레이트(4)의 초점거리는 특정된 것이므로 상기 이동량은 초점거리와 현재위치를 통해 산출된다.
존 플레이트(4)와 시편(7)의 예비적인 정렬이 완료된 이후에는, 연 X-선 검출기(8)에서 맺히는 시편(7)의 상이 정확한지를 확인한후, 연 X-선 검출기(8)에 정확한 상이 될 때까지 시편(7)과 존 플레이트(4)를 다시 정렬하게 된다.
위 예비적인 정렬의 과정에서 시준렌즈(30)의 이동거리를 측정하여 시편(7)이나 존 플레이트(4)의 거리를 결정하는 원리는 아래에서 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템의 위치검출원리를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 결상렌즈(22)가 가시광선 검출기(21)로부터 결상렌즈(22)의 초점거리만큼 떨어진 위치(L1)에 있을 경우에는 대물렌즈(19)의 초점거리(F1)에서 반사된 빛이 가시광선 검출기(21)에서 초점을 맺게 된다. 결상렌즈(22)를 새로운 위치(L2)로 이동시킨 경우에는 결상렌즈(22)로부터 가시광선 검출기(21)까지의 거리가 커지므로, 대물렌즈(19)의 새로운 초점거리(F2)에서 반사된 빛이 가시광선 검출기(21)에서 초점을 맺게 된다. 초점이 이동한 거리는 결상렌즈(22)의 이동거리에 의존하기 때문에 결상렌즈(22)의 이동거리를 측정함으로써 초점의 이동거리를 측정할 수 있고, 이러한 원리에 의해 시편(7) 또는 존 플레이트(4)의 현재위치가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템은 시편(7) 또는 존 플레이트(4)의 위치결정을 위해 이동하는 결상렌즈로서 진공챔버(1)의 외부에 배치된 결상렌즈(22)를 선택하였다. 따라서 결상렌즈(22)의 이동을 위한 구동기는 대기중에서 사용되므로 별도의 냉각장치를 구비하는 등의 진공상태의 사용을 위한 추가사양을 구비할 필요가 없다.
또한, 진공챔버(1)의 외부에 결상렌즈(22)의 구동기가 설치되므로, 진공챔버(1)내에 구동기를 설치하는 경우보다 진공챔버(1)내의 여유공간이 크게 되어 상대적으로 제작이 용이하다.
대물렌즈(19)의 수차를 되도록 작게 하기 위해 렌즈면의 형상을 조정할 수 있는 변수가 복수개인 비구면렌즈를 사용하므로 변수가 단일한 구면렌즈를 여러장 겹쳐서 사용하는 경우보다 제작이 용이하고 비용이 저렴하게 된다.
가사광선 광원의 전방에 광분리기(16)를 설치한 것은 가시광선이 일부분 투과되어 시편(7)에 조사되도록 하고, 동시에 시편(7)의 상이 일부분 반사되어 가시광선 검출기(21)에 상이 맺히도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 대물렌즈(19)로서 비구면렌즈를 사용하였지만, 대물렌즈(19)로서 여러장의 구면렌즈를 조합하여 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 당연하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 대물렌즈(19)와 반사용 거울(17) 및 투과창(9)이 시편(7)이나 존 플레이트(4)의 우측에 배치된 구성을 채택하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 연 X-선의 진행을 방해하지 않는 범위에서 대물렌즈(19)와 반사용 거울(17) 및 투과창(9)이 시편(7)이나 존 플레이트(4)의 우측에 배치되는 구성을 채택하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 반사용 거울(17)과 광분리기(16)를 연 X-선의 진행방향으로부터 45°정도 경사지게 설치하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 반사용 거울(17)과 광분리기(16)의 경사진 각도가 동일하다면 45°도 이상이거나 이하의 경우도 가능하다. 다만 이때 투과창(9)으로의 가시광선의 투과가 가능할 것이 고려되어야 할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 진공챔버(1)에 형성되는 투과창(9)이 전투과성을 갖는 것을 채택하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 가시광선에 의한 상이 맺힐 정도라면 100%보다 작은 투과율을 갖는 투과창(9)을 형성하는 것도 가능하다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템에 따르면, 시편 또는 존 플레이트의 현재위치의 결정을 위해 이동하는 결상렌즈로서 진공챔버의 외부에 위치하는 결상렌즈를 이동이 가능하도록 설치하였기 때문에, 결상렌즈의 이동을 위해 장착되는 구동기가 진공상태에서의 사용을 위한 추가사양을 필요로 하지 않으므로 대기중에서 사용되는 구동기를 사용하여 비용이 절감되는 효과가 있다.
진공챔버의 외부에 구동기가 설치되므로 진공챔버 내부의 여유공간이 상대적으로 크게 되어 제작이 용이해지는 효과가 있다.
진공챔버의 내부에 설치되는 대물렌즈로서 수차를 작게 할 수 있는 비구면렌즈를 사용하였으므로 여러장의 구면렌즈를 조합하여 사용하는 경우보다 비용이 절감되고 제작이 용이해지는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템의 위치검출원리를 나타낸 개략적인 단면도,
도 3은 종래의 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템을 나타낸 개략적인 단면도이다.
* 주요 도면 부호의 설명 *
1: 진공챔버 2: 연 X-선 광원
3: 집광기구 4: 존 플레이트
7: 시편 8: 연 X-선 검출기
16: 광분리기 21: 가시광선 검출기
20: 대물렌즈 22: 결상렌즈
30: 시준렌즈

Claims (7)

  1. 투과창(9)을 구비한 진공챔버(1)의 내부에,
    연 X-선 광원(2)으로부터 입사한 연 X-선을 시편(7)으로 집광하는 집광기구(3);
    상기 시편(7)에서 방출된 상기 연 X-선을 연 X-선 검출기(8)로 집광하는 존 플레이트(4);
    상기 시편(7) 및 존 플레이트(4)로부터 같은 방향에서 고정설치되고 가시광선을 상기 시편(7) 또는 상기 존 플레이트(4)로 집광하는 중앙이 관통된 대물렌즈(19); 및
    상기 대물렌즈(19)로부터 상기 같은 방향에 배치되어 상기 가시광선을 반사하는 중앙이 관통된 반사용 거울(17);이 설치되고,
    상기 진공챔버(1)의 외부에,
    가시광선 광원(15)으로부터 방출된 가시광선의 진행경로상에 설치되며 상기 가시광선을 전달하는 시준렌즈(30);
    상기 가시광선 진행경로상에서 상기 시준렌즈(30)를 지나서 설치되며 양측면에서 상기 가시광선의 일부를 투과시키고 나머지를 반사하는 광분리기(16);
    상기 광분리기(16)의 일측에 상을 맺기 위해 설치되고 이동을 위한 구동기가 장착된 결상렌즈(22); 및
    상기 결상렌즈(22)로부터 입사하는 가시광선을 검출하는 가시광선 검출기(21);가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사용 거울(17)과 상기 광분리기(16)는 상기 연 X-선의 진행방향과 45°정도의 각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투과창(9)은 전투과성의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 대물렌즈(19)가 설치되는 같은 방향은 우측방향 또는 좌측방향인 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 구동기는 피코 모터 또는 보이스 코일드 모터인 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 대물렌즈(19)는 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
  7. 투과창(9)을 구비한 진공챔버(1)의 내부에,
    연 X-선 광원(2)으로부터 입사한 연 X-선을 시편(7)으로 집광하는 집광기구(3);
    상기 시편(7)에서 방출된 상기 연 X-선을 연 X-선 검출기(8)로 집광하는 존 플레이트(4);
    상기 시편(7) 및 존 플레이트(4)로부터 같은 방향에서 고정설치되고 가시광선을 상기 시편(7) 또는 상기 존 플레이트(4)로 집광하는 중앙이 관통된 대물렌즈(19); 및
    상기 대물렌즈(19)로부터 상기 같은 방향에 배치되어 상기 가시광선을 반사하는 중앙이 관통된 반사용 거울(17);이 설치되고,
    상기 진공챔버(1)의 외부에,
    가시광선 광원(15)으로부터 방출된 가시광선의 진행경로상에 설치되며 상기 가시광선을 전달하는 시준렌즈(30);
    상기 가시광선 진행경로상에서 상기 시준렌즈(30)를 지나서 설치되며 양측면에서 상기 가시광선의 일부를 투과시키고 나머지를 반사하는 광분리기(16);
    상기 광분리기(16)의 일측에 상을 맺기 위해 설치되는 결상렌즈(22); 및
    상기 결상렌즈(22)로부터 입사하는 가시광선을 검출하며 이동을 위한 구동기가 장착된 가시광선 검출기(21);가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 연 X-선 현미경의 존 플레이트 및 시편 정렬 광학시스템.
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