WO2016147320A1 - 電磁波顕微鏡及びｘ線顕微鏡 - Google Patents

電磁波顕微鏡及びｘ線顕微鏡 Download PDF

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和浩 上田
明男 米山
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株式会社日立製作所
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    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • 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
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/02—Irradiation devices having no beam-forming means
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an imaging-type electromagnetic microscope, for example, an imaging-type X-ray microscope using a magnetic circular dichroism for obtaining a magnetic structure.
  • X-ray microscopes have developed higher resolution by using high-intensity X-rays of synchrotron radiation.
  • the X-ray microscope technology uses (1) a scanning condensing X-ray microscope that scans the sample using condensing X-rays and (2) an X-ray lens such as a Fresnel zone plate (FZP). And an imaging X-ray microscope that forms a sample image on a camera.
  • FZP Fresnel zone plate
  • an imaging X-ray microscope that forms a sample image on a camera.
  • the scanning condensing X-ray microscope since a high-intensity X-ray is irradiated to a minute region of the sample, there is a problem of causing irradiation damage to the sample. Further, when measuring the microscope while changing the external environment of the sample, the sample scanning time is long, and there are problems such as sample drift and intensity drift during scanning measurement.
  • One imaging X-ray microscope irradiates the entire sample with X-rays and forms the sample image on the camera, so that the exposure time tends to be long.
  • this microscope has a longer length of weak X-rays compared to the case where measurement is performed using focused X-rays even when the X-ray dose in the entire measurement is the same as that of the focused X-ray microscope. Since irradiation is performed for a long time, it is excellent in reducing irradiation damage to the sample. On the other hand, if the exposure time is long, image blur due to sample drift becomes a problem.
  • the method used in electron microscopes total exposure time length is divided into multiple images to acquire multiple images, and then correct and integrate the sample position deviation (sample drift) between the acquired images.
  • This can be improved by using a drift correction method.
  • the resolution of the imaging X-ray microscope is not determined only by the X-ray optical conditions, such as being determined by the outermost ring width of the FZP.
  • the imaging X-ray microscope is an excellent X-ray microscope technology.
  • the X-ray microscope technology includes a technology that uses the magnetic circular dichroism of synchrotron radiation X-rays. Since this technique is a direct measurement of magnetism by X-rays, that is, “Photon- in Photon-out measurement”, measurement in a large external magnetic field environment or the like is possible. Moreover, since this technology has element selectivity, it has attracted attention as a new magnetic measurement technology that can measure magnetic hysteresis that enables element identification, magnetization change in a minute portion, and the like.
  • ESMH element identification magnetic hysteresis
  • the scanning focused X-ray microscope has weak magnetic circular dichroism signal intensity, so (1) the displacement of the sample position due to the long measurement time, and (2) the sample for a long time under a strong magnetic field.
  • Concentrated X-rays are sample drifts that consist of thermal drift due to holding, (3) displacement due to force received from an external magnetic field, and (4) sample vibration caused by vibration transmitted from the cooling system of the external magnetic field application device. This is a big problem in high-resolution measurement using the.
  • magnetic measurement by an imaging X-ray microscope has the following problems.
  • magnetic circular dichroism the difference between the amount of X-ray absorption by clockwise circularly polarized X-rays and the amount of X-ray absorption by counterclockwise circularly polarized X-rays is magnetic absorption.
  • This problem can be solved by placing a transmission intensity measurement detector such as an ion chamber before and after the sample and simultaneously measuring the intensity in the case of an X-ray microscope using focused X-rays.
  • a transmission intensity measurement detector such as an ion chamber
  • Even if a half mirror is placed in front of the sample and a part of the incident intensity is measured with another camera, the alignment accuracy with the light receiving element of the camera, the spread of X-rays at the position of the X-ray / light converting element, and the half The reflectance accuracy of the mirror is a problem and is not realistic.
  • the polarization switching mechanism of circularly polarized X-rays and (2) when the sample is repeatedly moved between a plurality of regions dividing the maximum field of view, An image acquisition unit that acquires a field image corresponding to the maximum field of view including both an area including the image of the sample and an area not including the image of the sample each time the sample is moved; and (3) the movement of the sample.
  • a control unit that switches the polarization of the circularly polarized X-rays by controlling the polarization switching mechanism in synchronization with (4) within the maximum field of view of the region not including the sample image and the region including the sample image
  • An arithmetic unit that executes a process of calculating a sample absorption image using a plurality of the field images having different positional relationships and a process of calculating a magnetic absorption image using the plurality of sample absorption images having different polarizations at the time of acquisition;
  • An X-ray microscope having
  • a high-resolution sample in which the influence of sample drift, irradiation optical system drift, time variation of incident X-ray intensity, etc. is corrected while reducing the time of irradiation electromagnetic wave or X-ray intensity distribution measurement.
  • An absorption image or a magnetic absorption image can be acquired.
  • the sample is moved so that the sample position does not overlap before and after the movement in the measurement field having a size of twice or more of the sample size, and a field image corresponding to the maximum field of view is obtained before and after the movement (each sample position).
  • a method of performing the intensity distribution measurement of the incident X-ray and the sample measurement at a time by taking an image is adopted. Furthermore, by applying image calculation and sample drift correction to the visual field image (including both the background region and the sample image region) acquired by this method, the measurement time is not doubled as before, It is possible to acquire a high-resolution sample absorption image and further a magnetic absorption image.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of an imaging type X-ray microscope used in this embodiment.
  • an undulator (not shown) installed in a SPring-8 radiation ring (not shown) is used as the X-ray source.
  • X-rays generated from the X-ray source are monochromatized into neodymium L 2 absorption edge energy X-rays by a liquid nitrogen cooled two-crystal spectrometer 21. Note that the monochromization of X-rays depends on the measurement target.
  • the monochromatic X-ray is condensed at the pinhole position after the high-order light (tertiary light) is removed by the front mirror 23 arranged downstream of the two-crystal spectrometer 21, and the incident X-ray is vertically and horizontally A divergence angle and a beam shape are formed.
  • X-ray neodymium L 2 absorption edge energy, X-rays absorption and magnetic absorption of neodymium element in the neodymium magnet (Nd-Fe-B magnet) is finely adjusted so as to measure.
  • An upstream slit 24 is inserted on the upstream side of the sample 1 so as to hide the upper half of the Fresnel zone plate (FZP) 26 used as an X-ray lens.
  • Sample 1 is placed on a sample stage (not shown).
  • the sample stage can switch the sample position in a plane perpendicular to the X-ray axial direction by a known moving mechanism (not shown).
  • a downstream slit 25 is disposed at a position where X-rays irradiated to the FZP 26 after the sample 1 passes are condensed.
  • the mounting position of the downstream slit 25 is adjusted so as to hide the lower half of the X-rays that have passed through the FZP 26.
  • the calculation device 28 is a so-called calculator, and performs image processing on the field image based on a predetermined calculation procedure to calculate a magnetic absorption image of the sample 1.
  • the arithmetic device 28 includes a memory used for image storage and arithmetic processing.
  • the polarization direction of the X-ray is switched by the diamond phaser 22 disposed between the two-crystal spectrometer 21 and the front mirror 23.
  • the switching of the polarization direction is controlled in synchronization with the movement of the sample 1 within the visual field. This control is performed by the control unit 29.
  • the diameter of the FZP 26 is about 100 ⁇ m
  • the microscope field (maximum field of view) in the X-ray camera 27 is a semicircle having a diameter of 100 ⁇ m.
  • a semicircular microscope visual field 2 having a diameter of 100 ⁇ m includes a sample 1 of a neodymium magnet having a size of 25 ⁇ 30 ⁇ m.
  • the size of sample 1 must have a diagonal line of 50 ⁇ m or less because sample 1 must be completely within the area where microscope field 2 is divided in half, and the maximum field area (semicircular microscope field 2 ) 30% or less.
  • the size of the sample 1 is 60% or less of the area of the region obtained by dividing the microscope visual field 2 in half.
  • Fig. 1 photos obtained in actual experiments were placed.
  • the uppermost photograph shows a background image 3 in which a ROI (region (of interest) set on the X-ray camera 27 is cut out from an image corresponding to a semicircular microscope visual field 2 having a diameter of 100 ⁇ m.
  • ROI region (of interest) set on the X-ray camera 27
  • a pair of visual field images in which the position of the sample 1 is different (before and after movement) are acquired for each of the two left and right circularly polarized lights.
  • the left and right circularly polarized light can be switched using a diamond phaser 22 installed upstream of the optical system.
  • the angle between the diamond phase shifter 22 and the X-rays changes, so that the intensity of the entire field of view varies by about 5%.
  • this switching is possible at a maximum speed of 20 Hz. For this reason, in this embodiment, the polarization switching is performed faster than the movement of the sample 1.
  • clockwise circularly polarized light is expressed as + (plus), and counterclockwise circularly polarized light is expressed as-(minus).
  • the left half area in the microscope field 2 is denoted as field A, and the right half area is denoted as field B.
  • the image of the microscope field of view 2 is obtained by switching the polarization only counterclockwise while keeping the position of the sample 1 as it is. As a result, it is possible to simultaneously obtain the visual field A- in which the sample 1 is included and the background B- in which the sample 1 is not included.
  • the photograph on the right side of the second row corresponds to a field image including the sample 5 arranged in the field A with counterclockwise circularly polarized light.
  • the sample position is moved to the visual field B, and the polarized light is switched to the clockwise circularly polarized light to obtain an image of the microscope visual field 2.
  • the visual field B + including the sample 1 and the background A + not including the sample 1 can be obtained simultaneously.
  • the photograph on the left side of the third row corresponds to a field image including the sample 6 arranged in the field B with clockwise circular polarization.
  • the image of the microscope field of view 2 is obtained by switching the polarization only counterclockwise while keeping the position of the sample 1 as it is.
  • the visual field B- in which the sample 1 is included and the background A- in which the sample 1 is not included can be obtained simultaneously.
  • the photograph on the right side of the third row corresponds to the field image including the sample 7 arranged in the field B with counterclockwise circularly polarized light.
  • the imaging X-ray microscope repeats the above-described processing from the beginning. That is, the sample 1 is moved to the visual field A, and the polarized light is switched to the clockwise circularly polarized light to acquire the image of the microscope visual field 2. This operation is repeated until an image having a sufficient S / N is obtained.
  • an Apple-type undulator (not shown) is used to generate circularly polarized light, it takes time to switch the polarized light.
  • an undulator using a permanent magnet cannot obtain the same intensity with left and right circularly polarized light.
  • the sample 1 is placed in the field of view A, and an image of the microscope field of view 2 is obtained with clockwise circular polarization.
  • the position of the sample 1 is moved to the field of view B, and an image of the microscope field of view 2 is obtained with the clockwise polarization.
  • the position of the sample 1 is moved again to the visual field A, and the polarized light is switched to the counterclockwise polarized light to obtain an image of the microscope visual field 2.
  • the sample 1 is moved to the field of view B, and an image of the microscope field of view 2 is obtained with the left-hand polarized light.
  • the polarization is switched twice in one loop. The number of times of switching is half that in the case of FIG. 1 (four times).
  • the arithmetic unit 28 divides the visual field image including the sample 4 arranged in the visual field A with the clockwise circular polarization by the visual field image including the sample 6 arranged in the visual field B with the clockwise circular polarization.
  • a sample absorption image corresponding to each of A and visual field B is calculated.
  • I1 / I0 is calculated in the field of view A.
  • I1 is the intensity distribution of the measurement region including the sample 1
  • I0 is the intensity distribution of the background region.
  • the arithmetic unit 28 obtains the sample absorption image 8 when observing the sample 4 arranged in the field A using the clockwise circularly polarized light normalized by the incident intensity of the field A.
  • I0 / I1 is calculated by this division operation.
  • the intensity distribution in the measurement region is a denominator, while the intensity distribution in the background region is a numerator. Therefore, for the visual field B, the arithmetic unit 28 further obtains the reciprocal of the result calculated by I0 / I1. Thereby, the arithmetic unit 28 obtains the sample absorption image 9 obtained by observing the sample 6 arranged in the field B using the clockwise circularly polarized light normalized by the incident intensity of the field B.
  • the arithmetic unit 28 divides the image of the microscope field 3 including the sample 5 arranged in the field A with counterclockwise circular polarization by the image of the microscope field 3 including the sample 7 arranged in the field B with counterclockwise circular polarization.
  • an absorption image corresponding to each of the visual field A and the visual field B is calculated.
  • I1 / I0 is calculated in the field of view A.
  • a sample absorption image 10 in the case of observing the sample 5 arranged in the field A using the left-handed circularly polarized light normalized by the incident intensity of the field A is obtained.
  • I0 / I1 is calculated by this calculation.
  • the intensity distribution in the measurement region is a denominator, while the intensity distribution in the background region is a numerator. Therefore, for the visual field B, the arithmetic unit 28 further calculates the reciprocal of the result calculated by I0 / I1. Thereby, the arithmetic unit 28 obtains the sample absorption image 11 when observing the sample 7 arranged in the field B using the left-handed circularly polarized light normalized by the incident intensity of the field B.
  • This calculation makes it possible to obtain a sample absorption image in which the intensity distribution of incident X-rays, the intensity fluctuation due to polarization switching, and the intensity change due to time change are corrected, and drift correction relating to the sample position is possible.
  • the sample absorption image 8 of the sample arranged in the field A with right-handed circularly polarized light the sample absorption image 9 of the sample arranged in the field of view B with right-handed circularly polarized light, and placed in the field of view A with left-handed circularly polarized light
  • the sample absorption image 10 of the sample and the sample absorption image 11 of the sample arranged in the field of view B with left-handed circularly polarized light are obtained for each 22 sheets.
  • the arithmetic unit 28 corrects these drifts and aligns the sample position.
  • a drift correction program for an electron microscope is used for drift correction.
  • the arithmetic unit 28 integrates the drift-corrected images for each field of view, thereby integrating the sample absorption image 12 of the sample placed in the field of view A with clockwise circular polarization and the field of view B with the clockwise circular polarization.
  • An integrated sample absorption image 13 of the sample, an integrated sample absorption image 14 of the sample arranged in the field A with counterclockwise circular polarization, and an integrated sample absorption image 15 of the sample arranged in the field B with counterclockwise circular polarization are obtained.
  • the arithmetic unit 28 in the present embodiment includes the integrated sample absorption image 12 of the sample arranged in the field of view A with clockwise circular polarization and the integrated sample absorption image 13 of the sample arranged in the field of view B with clockwise circular polarization. Align and add to obtain a clockwise circular polarization integrated sample absorption image. Similarly, the arithmetic unit 28 adds the integrated sample absorption image 14 of the sample arranged in the field A with counterclockwise circular polarization and the integrated sample absorption image 15 of the sample arranged in the field B with counterclockwise circular polarization. A counterclockwise circularly polarized light integrated sample absorption image is obtained. By this calculation, an image corresponding to exposure of 8580 seconds is obtained for the sample portion. At this time, the portion where the two images did not overlap was trimmed.
  • FIG. 4A shows the result of aligning and adding the clockwise circularly polarized sample absorption image and the counterclockwise circularly polarized sample absorption image (X-ray absorption microscope image 16 of the sample).
  • the background intensity distribution disappears, and the contrast on the sample can be clearly confirmed.
  • the refraction contrast 17 occurring in the thin region of the sample can also be confirmed. Since drift correction is working correctly, there is no blurring due to integration.
  • a ⁇ t image ( ⁇ : linear absorption coefficient, t: film thickness) can be obtained by calculating the logarithm of the X-ray absorption microscope image 16 shown in FIG.
  • the magnetic absorption image is expressed as ⁇ , where ⁇ (+) is the linear absorption coefficient for clockwise circularly polarized light and ⁇ ( ⁇ ) is the linear absorption coefficient for counterclockwise circularly polarized light. It can be obtained by the calculation of (+) t ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ / ⁇ (+) t + ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ .
  • the image of ⁇ (+) t is the addition of the accumulated sample absorption image 12 of the sample arranged in the field A with clockwise circular polarization and the accumulated sample absorption image 13 of the sample arranged in the field B with clockwise rotation polarized light.
  • the arithmetic unit 28 uses these three images to calculate ⁇ (+) t - ⁇ (-) t ⁇ / ⁇ (+) t + ⁇ (-) t ⁇ , as shown in FIG.
  • An X-ray magnetic absorption image 18 of the sample shown is calculated.
  • the magnetized region is indicated by oblique lines for patent drawing.
  • the refractive contrast 17 is erased due to the difference between the left and right circularly polarized light.
  • the (+) magnetization region 19 in which the magnetization vector is in the normal direction there is a distinction between the (+) magnetization region 19 in which the magnetization vector is in the normal direction and the ( ⁇ ) magnetization region 20 in which the magnetization vector is in the direction penetrating the paper surface.
  • a region having a high concentration in the X-ray magnetic absorption image 18 is a region having a high Nd concentration and is a neodymium oxide precipitate. This region is paramagnetic and has almost no magnetization. Conversely, the region with a low Nd concentration is an Nd—Fe—B crystal region, and the magnetization is measured.
  • Example 2 The calculation method of the X-ray absorption microscope image 16 is not limited to the method of the first embodiment. For example, if the accumulated sample absorption image 12 of the sample arranged in the field of view A with clockwise circular polarization and the accumulated sample absorption image 14 of the sample arranged in the field of view A with counterclockwise circular polarization are aligned and added, An X-ray absorption microscopic image 16 of the sample in A can be obtained.
  • An X-ray absorption microscope image 16 of the sample in the field B can be obtained.
  • the X-ray absorption microscope images 16 are all images equivalent to exposure to 8580 seconds.
  • the difference between the logarithmic image of the accumulated sample absorption image 12 of the sample placed in the field of view A with clockwise circular polarization and the logarithmic image of the accumulated sample absorption image 14 of the sample placed in the field of view A with counterclockwise circular polarization is By calculating, for the field of view A, an X-ray magnetic absorption image 18 given by ⁇ (+) t ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ / ⁇ (+) t + ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ can be obtained. .
  • Example 3 an imaging X-ray microscope that can further shorten the measurement time compared to the above-described embodiment will be described. Specifically, if the shape of the front mirror 23 in the X-ray microscope shown in FIG. 6 is optimized, it can be used as a condenser lens for removing high-order light (third-order light) and condensing X-rays near the sample. It becomes possible to irradiate the sample 1 with an X-ray intensity about 20 times that of the first embodiment. The diffraction efficiency can be increased by 1.8 times with FZP26, which is optimized for the neodymium L2 absorption edge energy. By optimizing these optical systems, the exposure time required to obtain the X-ray magnetic absorption image 18 could be reduced to about 300 seconds. However, due to the limit of the dynamic range of the X-ray camera 27, the total of 13 exposures for 23 seconds was added.
  • Example 4 In the first embodiment, the microscope visual field 2 (FIG. 1) is divided into two, but the microscope visual field may be divided into three or more.
  • FIG. 5 shows an example in which a circular microscope field of view is divided into four.
  • the size of the sample 1 needs to be smaller than 16% of the circular overall field of view 30.
  • each region obtained by dividing the entire visual field 30 into four is referred to as a first visual field 31, a second visual field 32, a third visual field 34, and a fourth visual field 33.
  • the sample 1 is moved to the first visual field 31, the second visual field 32, the third visual field 34, and the fourth visual field 33 in order, for example, in the clockwise direction. Get.
  • the sample absorption image of the sample 1 arranged in the first visual field 31 with the clockwise circular polarization, the sample absorption image of the sample 1 arranged in the second visual field 32 with the clockwise circular polarization, and the counterclockwise circular polarization 22 sample absorption images of the sample 1 arranged in the third visual field 34 and 22 sample absorption images of the sample 1 arranged in the fourth visual field 33 with left-handed circularly polarized light are obtained.
  • These images are drift-corrected to align the sample position.
  • drift correction for example, a drift correction program for an electron microscope is used.
  • the integrated sample absorption image, the integrated sample absorption image obtained by measuring the sample placed in the third field of view 34 with counterclockwise circular polarization, and the integrated sample absorption image obtained by measuring the sample placed in the fourth field of view 33 with counterclockwise circular polarization Obtainable.
  • an integrated sample absorption image obtained by measuring the sample 1 arranged in the first visual field 31 with clockwise circular polarization and an integrated sample absorption image obtained by measuring the sample 1 arranged in the second visual field 32 by clockwise circular polarization can be obtained.
  • an X-ray absorption microscope image 16 of the sample 1 similar to FIG. 4A is obtained. Further, by calculating the logarithm of the X-ray absorption microscope image 16, a ⁇ t image ( ⁇ : linear absorption coefficient, t: film thickness) can be obtained.
  • the image of ⁇ (+) t is an accumulated sample absorption image obtained by measuring the sample 1 arranged in the first visual field 31 with clockwise circular polarization and the sample 1 arranged in the second visual field 32 with clockwise circular polarization.
  • ⁇ ( ⁇ ) t is an accumulated sample absorption image obtained by measuring the sample 1 arranged in the third visual field 34 with the counterclockwise circular polarization and the sample 1 arranged in the fourth visual field 33 with the counterclockwise circular polarization.
  • An X-ray magnetic microscope image 18 of the sample similar to that shown in FIG. 4B is obtained by image calculation of ⁇ (+) t ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ / ⁇ (+) t + ⁇ ( ⁇ ) t ⁇ . It is done.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and it is not necessary to provide all the configurations described.
  • a part of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the structure of another Example can also be added to the structure of a certain Example.
  • a part of the configuration of another embodiment can be added, deleted, or replaced.
  • Sample 2 Microscopic field with intensity distribution 3: Background image with intensity distribution cut out from microscope field of view 2 4: Sample placed in field of view A with clockwise circular polarization 5: Sample placed in field of view A with counterclockwise circularly polarized light 6: Sample placed in field of view B with clockwise circular polarization 7: Sample placed in field of view B with counterclockwise circularly polarized light 8: Sample absorption image of sample placed in field of view A with clockwise circular polarization 9: Sample absorption image of sample placed in field of view B with clockwise circular polarization 10: Sample absorption image of sample placed in field of view A with counterclockwise circularly polarized light 11: Sample absorption image of sample placed in field of view B with counterclockwise circularly polarized light 12: Accumulated sample absorption image of sample placed in field of view A with clockwise circular polarization 13: Accumulated sample absorption image of sample placed in field of view B with clockwise circular polarization 14: Integrated sample absorption image of sample placed in field of view A with counter

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Abstract

　電磁波顕微鏡として、最大視野を分割する複数の領域間で試料が繰り返し移動される場合に、前記試料の移動のたび、前記試料の像を含む領域と前記試料の像を含まない領域の両方を含む最大視野相当の視野画像を取得する画像取得部と、前記試料の像を含まない領域と前記試料の像を含む領域の位置関係が異なる複数の前記視野画像を用いて試料吸収像を算出する演算装置とを有する顕微鏡を提案する。

Description

電磁波顕微鏡及びＸ線顕微鏡
　本発明は、結像型の電磁波顕微鏡に関し、例えば磁気構造を得る磁気円２色性を利用した結像型のＸ線顕微鏡に関する。
　Ｘ線顕微鏡は、放射光の高輝度Ｘ線を利用することで、高分解能化が発展してきている。Ｘ線顕微鏡技術には、(1) 集光Ｘ線を利用し、試料を走査する走査型集光Ｘ線顕微鏡と、(2) フレネル・ゾーン・プレート（FZP）等のＸ線レンズを利用し、試料像をカメラ上に結像する結像型Ｘ線顕微鏡とがある。走査型集光Ｘ線顕微鏡は、試料の微小領域に大強度のＸ線が照射されるため、試料に照射ダメージを与えることが問題となっている。また、この顕微鏡は、試料の外部環境を変化させながら測定する場合、試料走査時間が長く、走査測定中の試料ドリフト、強度ドリフト等が問題となる。
　一方の結像型Ｘ線顕微鏡は、試料全面にＸ線を照射し、その試料像をカメラ上に結像して得るため、その露出時間が長くなる傾向がある。しかし、この顕微鏡は、試料ダメージの観点では、測定全体でのＸ線ドーズ量が集光Ｘ線顕微鏡と同じ場合でも、集光Ｘ線を利用して測定する場合と比べると弱いＸ線を長時間照射することになるので、試料に対する照射ダメージの低減に優れている。一方で、露光時間が長いと、試料ドリフトによる像のボケが問題となる。この問題に関しては、電子顕微鏡等で用いられている方法（全露出時間長を複数に分割して複数画像を取得した後、取得した画像間で試料位置のずれ（試料ドリフト）を補正して積算するドリフト補正法等）を用いることで改善することができる。もっとも、結像型Ｘ線顕微鏡の分解能はFZPの最外輪帯幅で決まる等、Ｘ線光学的条件だけでは決まらない部分がある。しかし、この分解能の問題を除けば、結像型Ｘ線顕微鏡は、非常に優れたＸ線顕微鏡技術である。
　また、Ｘ線顕微鏡技術には、放射光Ｘ線の磁気円２色性を利用する技術がある。この技術は、Ｘ線による磁気の直接測定、すなわち“Photon- in Photon-out計測”であるので、大きな外部磁場環境での測定等が可能である。しかも、この技術は、元素選択性があることから、元素識別が可能な磁気ヒステリシスや微小部での磁化変化等が測定可能な新しい磁性計測技術として注目されている。
　しかし、磁気円２色性よる吸収変化は、大きくてもＸ線吸収の数％しかない。このため、Ｘ線磁気円２色性を利用した磁気計測技術では、大強度Ｘ線を利用した長時間測定が必要とされる。従来、磁気円２色性を利用した顕微鏡法としては、走査型集光Ｘ線顕微鏡が用いられてきた。特に、微小領域での元素識別磁気ヒステリシス（ESMH）測定は、結晶粒や粒界での磁気変化や元素の磁気情報を得ることができる。このため、ESMH測定は、高分解能（サブミクロン～ナノメートルオーダー）での測定に有用である。一方で、走査型集光Ｘ線顕微鏡は、磁気円２色性の信号強度が弱いため、(1) 測定時間が長くなることによる試料位置の変位、(2) 強磁場下で試料を長時間保持することによる熱ドリフト、(3) 外部磁場から受ける力による変位、(4) 外部磁場印加装置の冷却系から伝わる振動等に起因する試料振動等で構成される試料ドリフトが、集光Ｘ線を用いた高分解能測定では大きな問題となる。
　一方で、結像型Ｘ線顕微鏡による磁気計測には次の課題がある。磁気円２色性は、右回り円偏光Ｘ線によるＸ線吸収量と左回り円偏光Ｘ線によるＸ線吸収量との差が磁気吸収となる。ところが、円偏光を発生させるＸ線光学系では、右回り円偏光Ｘ線の強度と、左回り円偏光Ｘ線の強度とを同じにすることは困難なため、入射Ｘ線強度と試料を透過したＸ線の強度を正確に測定する必要がある。
　この課題は、集光Ｘ線を用いたＸ線顕微鏡であれば、試料の前後にイオンチェンバー等の透過強度測定検出器を置き、強度を同時測定することで解決できる。しかし、結像型Ｘ線顕微鏡の場合、試料の前後にカメラを置いて強度分布を同時測定することは困難である。仮に試料の前にハーフミラーを置いて入射強度の一部を別のカメラで測定したとしても、カメラの受光素子への合わせ精度、Ｘ線／光変換素子の位置でのＸ線の広がり、ハーフミラーの反射率精度等が問題となり現実的ではない。
　また、結像型Ｘ線顕微鏡では、照射Ｘ線の強度が空間分解能レベルで均一でない場合、入射Ｘ線強度の空間不均一さを補正する必要もある。この課題は、集光Ｘ線を用いるＸ線顕微鏡では問題とならないため、結像型Ｘ線顕微鏡に特有の課題である。この課題の解決方法としては、測定前に、右回り円偏光Ｘ線と左回り円偏光Ｘ線のそれぞれについて入射Ｘ線強度分布を測定しておく方法が考えられる。この場合でも、入射Ｘ線強度分布の測定が別に必要となる。また、入射光学系の時間安定性も問題となる。このため、吸収率の数％以下を信号とする磁気吸収像を得るためには十分でなく、結像型Ｘ線顕微鏡に固有の課題を解決できない。
　上記解題を解決する発明の１つとして、(1) 最大視野を分割する複数の領域間で試料が繰り返し移動される場合に、前記試料の移動のたび、前記試料の像を含む領域と前記試料の像を含まない領域の両方を含む前記最大視野に相当する視野画像を取得する画像取得部と、(2) 前記試料の像を含まない領域と前記試料の像を含む領域の前記最大視野内の位置関係が異なる複数の前記視野画像を用いて試料吸収像を算出する演算装置とを有する電磁波顕微鏡を提案する。
　また、上記課題を解決する発明の他の１つとして、(1) 円偏光Ｘ線の偏光切り換え機構と、(2) 最大視野を分割する複数の領域間で試料が繰り返し移動される場合に、前記試料の移動のたび、前記試料の像を含む領域と前記試料の像を含まない領域の両方を含む前記最大視野に相当する視野画像を取得する画像取得部と、(3) 前記試料の移動に同期して前記偏光切り換え機構を制御して前記円偏光Ｘ線の偏光を切り換える制御部と、(4) 前記試料の像を含まない領域と前記試料の像を含む領域の前記最大視野内の位置関係が異なる複数の前記視野画像を用いて試料吸収像を算出する処理と、取得時の偏光が異なる複数の前記試料吸収像を用いて磁気吸収像を算出する処理とを実行する演算装置とを有するＸ線顕微鏡を提案する。
　本発明の代表例によれば、照射電磁波又はＸ線の強度分布測定の時間を減らしながらも、試料ドリフト、照射光学系ドリフト、入射Ｘ線強度の時間変動等の影響を補正した高分解能の試料吸収像又は磁気吸収像を取得することが可能となる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
実施例に係るＸ線顕微鏡による顕微鏡視野画像の取得動作を説明する図。 実施例に係るＸ線顕微鏡による顕微鏡視野画像の他の取得動作を説明する図。 実施例に係るＸ線顕微鏡による試料吸収像の演算原理を説明する図。 実施例に係る手法で取得された磁気構造とＸ線顕微鏡像（磁気吸収像）のイメージを示す図。 実施例に係るＸ線顕微鏡による試料吸収像の他の取得原理を説明する図。 Ｘ線顕微鏡の概略構成例を示す図。
発明を実施するため形態
　以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。なお、本発明の実施例は、後述する例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。
（１）基本的な考え方
　結像型の電磁波顕微鏡（又は、Ｘ線顕微鏡）では、試料の測定前に、試料が無い状態での照射Ｘ線の強度分布の測定と、続いて実行される試料が有る状態での試料吸収像の測定とを繰り返すことで、照射Ｘ線光学系の時間変化を分解能以下に抑えることができる。また、前述したドリフト補正と組み合わせることで、試料ドリフトも補正することができる。
　しかし、この方法は、試料が有る状態での測定と試料が無い状態での測定（背景となるＸ線の強度分布の測定）とを繰り返す必要があるため、一対の測定（試料が有る状態での測定と試料が無い状態での測定）に要する時間が、個々の測定に要する時間の２倍になる。磁気計測は、信号強度が弱いため、ただでさえ長時間測定であるのに、測定時間が２倍となるのでは、実用上困難である。
　そこで、試料サイズの２倍以上のサイズを有する測定視野内で、移動の前後における試料位置が重ならないように試料を移動させ、その移動の前後（各試料位置）で最大視野相当の視野画像を撮影することにより、入射Ｘ線の強度分布測定と試料測定とを一度に実行する手法を採用する。更に、この手法によって取得した視野画像（背景の領域と試料像の領域の両方を含む）に画像演算と試料ドリフト補正を適用することにより、従前のように測定時間が２倍になることなく、高分解能の試料吸収像、さらには磁気吸収像を取得することが可能となる。
（２）実施例１
（２－１）基本構成
　図６に、本実施例で使用する結像型のＸ線顕微鏡の概略構成を示す。本実施例では、Ｘ線源として、例えばSPring-8放射光リング（不図示）に設置されたアンジュレータ（不図示）を使用する。Ｘ線源で発生したＸ線を、液体窒素冷却式の２結晶分光器21でネオジムL２吸収端エネルギーのＸ線に単色化する。なお、Ｘ線の単色化は測定対象に依存する。単色化されたＸ線は、２結晶分光器21の下流に配置された前置鏡23によって高次光（３次光）が除去された後、ピンホール位置に集光され、入射Ｘ線の上下左右発散角とビーム形状とが成形される。ネオジムL２吸収端エネルギーのＸ線は、ネオジム磁石(Nd-Fe-B磁石)中のネオジム元素のＸ線吸収と磁気吸収が測定できるように微調整した。
　Ｘ線レンズとして用いるフレネルゾーンプレート（FZP）26に対して上半分を隠すように、試料1の上流側に上流スリット24を入れる。試料1は試料台（不図示）に設置されている。試料台は、既知の移動機構（不図示）によりＸ線の軸方向に対して垂直な面内で試料位置を切り替えることができる。試料1の通過後にFZP26に照射されたＸ線が集光される位置には下流スリット25を配置される。下流スリット25は、FZP26を通過したＸ線のうち下半分を隠すように取り付け位置が調整される。
　下流スリット25を通過したＸ線は、Ｘ線カメラ27の撮像面上に結像される。Ｘ線カメラ27から演算装置28には最大視野相当の視野画像が出力される。演算装置28は、いわゆる計算機であり、予め定められた演算手順に基づいて視野画像を画像処理し、試料1の磁気吸収像を算出する。なお、演算装置28は、画像の記憶や演算処理に使用するメモリを備えている。ここで、Ｘ線の偏光方向は、２結晶分光器21と前置鏡23の間に配置したダイヤモンド位相子22で切り替える。偏光方向の切り替えは、視野内における試料1の移動に同期して制御される。この制御は制御部29が行う。本実施例の場合、FZP26の直径は約100μmであり、Ｘ線カメラ27における顕微鏡視野（最大視野）は直径100μmの半円となる。
（２－２）顕微鏡視野画像の取得
　以下、図１を用い、本実施例の結像型Ｘ線顕微鏡による顕微鏡視野画像の取得動作を説明する。図１の上段に示すように、直径100μmの半円状の顕微鏡視野2内には、25×30μmサイズのネオジム磁石の試料１が含まれている。顕微鏡視野2を半分に分割した領域内に試料1が完全に収まる必要性から、試料1の大きさは対角線が50μm以下であることが必要であり、最大視野面積（半円状の顕微鏡視野2）の30%以下である。換言すると、試料1の大きさは、顕微鏡視野2を半分に分割した前記領域の面積の60％以下となる。
　図１の下段には、実際の実験で取得された写真を配置した。最上段の写真は、直径100μmの半円状の顕微鏡視野2に相当する画像の中から、Ｘ線カメラ27上で設定したROI（region of interest）を切り出した背景画像3を表している。
　本実施例に係る結像型Ｘ線顕微鏡では、左右２つの円偏光のそれぞれについて試料1の位置が異なる（移動前後の）一対の視野画像を取得する。ここで、左右２つの円偏光は、光学系の上流に設置したダイヤモンド位相子22を利用して切り替えことができる。左右円偏光の切り替え時には、ダイヤモンド位相子22とＸ線の角度が変化するため、視野全体の強度が５％程度変動する。本実施例の場合、この切り換えは、最速20Hzで可能である。このため、本実施例では、試料1の移動よりも、偏光の切り換えの方が高速に行われる。
　以下では、右回り円偏光を+（プラス）と表記し、左回り円偏光を-（マイナス）と表記する。また、顕微鏡視野2内の左半分の領域を視野Aと表記し、同右半分の領域を視野Bと表記する。
　まず、試料1を視野Aに配置し、右回り円偏光で顕微鏡視野2の画像を得る。これにより、試料1が含まれている視野A+と、試料1が含まれていない背景B+とを同時に得ることができる。２段目左側の写真は、右回り円偏光で視野Aに配置された試料4を含む視野画像に対応する。
　次に、試料1の位置はそのままに、偏光だけを左回りに切り替えて顕微鏡視野2の画像を得る。これにより、試料1が含まれている視野A-と、試料1が含まれていない背景B-とを同時に得ることができる。２段目右側の写真は、左回り円偏光で視野Aに配置された試料5を含む視野画像に対応する。
　続いて、試料位置を視野Bに移動させ、偏光を右回り円偏光に切り替えて顕微鏡視野2の画像を得る。これにより、試料1が含まれている視野B+と、試料1が含まれていない背景A+とを同時に得ることができる。３段目左側の写真は、右回り円偏光で視野Bに配置された試料6を含む視野画像に対応する。
　更に、試料1の位置はそのままに、偏光だけを左回りに切り替えて顕微鏡視野2の画像を得る。これにより、試料1が含まれている視野B-と、試料1が含まれていない背景A-とを同時に得ることができる。３段目右側の写真は、左回り円偏光で視野Bに配置された試料7を含む視野画像に対応する。
　この後、結像型Ｘ線顕微鏡は、前述した処理を最初から繰り返す。すなわち、試料1を視野Aに移動させ、偏光を右回り円偏光に切り換えて顕微鏡視野2の画像を取得する。この動作を、十分なS／Nを有する画像が得られるまで繰り返し実行する。図１の下段に示した各写真は、195秒露光で得た画像である。実施例では、195秒露光での画像の取得を22回ループし、計88（＝22×4）枚の画像を得た。
　ただし、円偏光の発生にアップル型等のアンジュレータ（図示せず）を利用している場合には、偏光切り換えに時間がかかる。また、永久磁石を利用するアンジュレータでは、左右円偏光で同じ強度を得ることは不可能である。偏光切り換えよりも、試料1の移動の方が高速に行える場合、図２に示すように測定順番を組み替えることで若干の高速化を図ることができる。
　図２の場合、まず、試料1を視野Aに配置し、右回り円偏光で顕微鏡視野2の画像を得る。次に、試料1の位置を視野Bに移動させ、右回り偏光のまま顕微鏡視野2の画像を得る。この後、試料1の位置を視野Aに再び移動させる共に、偏光を左回り偏光に切り替えて顕微鏡視野2の画像を得る。さらに、試料1を視野Bに移動させ、左回り偏光のまま顕微鏡視野2の画像を得る。このループを繰り返す場合、１ループ内での偏光の切り換えが２回となる。この切替回数は、図１の場合（４回）の半分となる。なお、図１の取得動作の場合も図２の取得動作の場合も、得られる画像に違いは無く、同じ効果が得られる。
（２－３）試料吸収像の算出処理
　図３を用い、１ループ分4枚の視野画像から試料1の試料吸収像を算出するための手法について説明する。
　まず、演算装置28は、右回り円偏光で視野Aに配置された試料4を含む視野画像を、右回り円偏光で視野Bに配置された試料6を含む視野画像で除算することにより、視野Aと視野Bのそれぞれに対応する試料吸収像を算出する。この除算演算により、視野Aでは、I1/I0が計算される。I1は、試料1を含む測定領域の強度分布であり、I0は、背景領域の強度分布である。これにより、演算装置28は、視野Aの入射強度で規格化された右回り円偏光を用いて視野Aに配置された試料4を観察する場合の試料吸収像8を得る。
　一方、視野Bでは、この除算演算により、I0/I1が計算される。この計算式では、測定領域の強度分布が分母となる一方、背景領域の強度分布が分子となっている。そこで、演算装置28は、視野Bについては、更に、I0/I1で計算された結果の逆数を求める。これにより、演算装置28は、視野Bの入射強度で規格化された右回り円偏光を用いて視野Bに配置された試料6を観察した試料吸収像9を得る。
　左回り円偏光の画像に関しても同様である。演算装置28は、左回り円偏光で視野Aに配置された試料5を含む顕微鏡視野3の画像を、左回り円偏光で視野Bに配置された試料7を含む顕微鏡視野3の画像で除算することにより、視野Aと視野Bのそれぞれに対応する吸収像を算出する。この除算演算により、視野Aでは、I1/I0が計算される。これにより、視野Aの入射強度で規格化された左回り円偏光を用いて視野Aに配置された試料5を観察する場合の試料吸収像10を得る。
　一方、視野Bでは、この演算により、I0/I1が計算される。この計算式は、測定領域の強度分布が分母となる一方、背景領域の強度分布が分子となっている。そこで、演算装置28は、視野Bについては、更にI0/I1で計算された結果の逆数を求める。これにより、演算装置28は、視野Bの入射強度で規格化した左回り円偏光を用いて視野Bに配置された試料7を観察する場合の試料吸収像11を得る。
　この演算により、入射Ｘ線の強度分布、偏光切り換えによる強度変動、時間変化による強度変化を補正した試料吸収像が得られ、試料位置に関するドリフト補正が可能となる。本実施例では、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の試料吸収像8、右回り円偏光で視野Bに配置された試料の試料吸収像9、左回り円偏光で視野Aに配置された試料の試料吸収像10、左回り円偏光で視野Bに配置された試料の試料吸収像11が、それぞれについて22枚ずつ得られる。演算装置28は、これらをドリフト補正し、試料位置を合わせる。
　ドリフト補正には、例えば電子顕微鏡用のドリフト補正プログラムを利用する。演算装置28は、各視野について、それぞれドリフト補正された画像を積算することにより、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像12、右回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像13、左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像14、左回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像15を得る。これら積算試料吸収像12、13、14、15は、それぞれ4290（＝195秒×22枚）秒露出の画像に相当する。
　さらに、本実施例における演算装置28は、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像12と、右回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像13の位置合わせを行って加算し、右回り円偏光積算試料吸収画像を得る。同様に、演算装置28は、左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像14、左回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像15を加算することで、左回り円偏光積算試料吸収画像を得る。この演算により、試料部分に関しては、8580秒露出相当の画像が得られることになる。このとき、２枚の画像が重ならない部分はトリミングをした。
　図４（Ａ）に、右回り円偏光試料吸収画像と左回り円偏光試料吸収画像とを位置合わせして加算した結果（試料のＸ線吸収顕微鏡像16）を示す。図に示すように、背景の強度分布が無くなり、試料上のコントラストが明瞭に確認できている。また、試料の薄い領域で発生している屈折コントラスト17も確認できる。ドリフト補正が正しく動作しているため、積算による画像のボケもない。図４(Ａ)に示すＸ線吸収顕微鏡像16の対数を演算することで、μt像（μ：線吸収係数、t：膜厚）を得ることができる。
（２－４）磁気吸収像の算出処理
　磁気吸収像は、右回り円偏光での線吸収係数をμ(+)、左回り円偏光での線吸収係数をμ(-)とすると、{μ(+)t -μ(-)t} / {μ(+)t +μ(-)t}の演算により求めることができる。例えばμ(+)tの画像は、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像12と右回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像13との加算結果である右回り円偏光試料吸収画像の対数画像である。同様に、μ(-)tの画像は、左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像14と左回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像15との加算結果である左回り円偏光試料吸収画像の対数画像である。{μ(+)t +μ(-)t}の画像は、図４(Ａ) 示すＸ線吸収顕微鏡像16の対数画像である。
　演算装置28は、これら3枚の画像を用い、{ μ(+)t -μ(-)t } / { μ(+)t +μ(-)t }を計算し、図４(Ｂ)に示した試料のＸ線磁気吸収像18を計算する。図４(Ｂ)は、特許図面用に磁化領域を斜線で表している。図４（Ｂ）では、左右円偏光の差分により、屈折コントラスト17が消去されている。また、紙面に垂直な磁化のうち、磁化ベクトルが法線方向に出ている（+）磁化領域19と、磁化ベクトルが紙面を貫通する方向に出ている（-）磁化領域20との区別ができる。また、Ｘ線磁気吸収像18のうち濃度の濃い領域は、Nd濃度の高い領域でネオジム酸化析出物である。この領域は常磁性であり、磁化が殆ど無い。逆にＮｄ濃度の低い領域はNd-Fe-B結晶領域であり、磁化が計測されている。
（２－５）まとめ
　以上の通り、本実施例に係る結像型Ｘ線顕微鏡を用いれば、Ｘ線吸収顕微鏡像16や試料の磁気構造であるＸ線磁気吸収像18を、従来に比して短時間のうちに計測することができる。
（３）実施例２
　Ｘ線吸収顕微鏡像16の算出方法は、実施例１の手法に限らない。例えば、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像12と左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像14の位置合わせを行って加算すれば、視野Aにおける試料のＸ線吸収顕微鏡像16を得ることができる。同様に、右回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像13と左回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像15の位置合わせを行って加算すれば、視野Bにおける試料のＸ線吸収顕微鏡像16を得ることができる。ここでのＸ線吸収顕微鏡像16は、いずれも8580秒露出相当の画像である。
　また、右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像12の対数画像と、左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像14の対数画像との差分を演算することにより、視野Aについては{μ(+)t -μ(-)t} / {μ(+)t +μ(-)t}で与えられるＸ線磁気吸収像18を得ることができる。同様の演算を視野Bで実施することにより、視野Bについては{μ(+)t -μ(-)t} / {μ(+)t +μ(-)t}で与えられるＸ線磁気吸収像18を得ることができる。
（４）実施例３
　ここでは、前述した実施例よりも測定時間を更に短縮できる結像型Ｘ線顕微鏡について説明する。具体的には、図６に示したＸ線顕微鏡のうち前置鏡23の形状を最適化して、高次光（３次光）の除去と試料付近にＸ線を集光するコンデンサーレンズとして利用すれば、実施例１の20倍程度のＸ線強度を試料1に照射することが可能となる。また、ネオジムL２吸収端エネルギーに膜厚を最適化したFZP26により回折効率を1.8倍にすることもできた。これら光学系の最適化により、Ｘ線磁気吸収像18を得るのに必要な露出時間を300秒程度にすることができた。ただし、Ｘ線カメラ27のダイナミックレンジの限界から、23秒露光13枚の積算となった。
（５）実施例４
　実施例１では、顕微鏡視野2（図１）を２分割して利用しているが、顕微鏡視野を３分割以上しても良い。図５に、円形状の顕微鏡視野を４分割する例を示す。図５の場合、試料1の大きさは、円形状の全体視野30の16%より小さいことが必要である。ここでは、全体視野30を４分割した各領域を第１視野31、第２視野32、第３視野34、第４視野33という。この場合に、試料1を、例えば時計回りに順番に、第１視野31、第２視野32、第３視野34、第４視野33に移動させ、各位置に移動するたびに全体視野30の画像を得る。このとき、第１視野31と第２視野32に試料1がある間は右回り円偏光とし、第３視野34と第４視野33に試料1がある間は左回り円偏光とすれば、図３と同様の画像演算が可能となり、右回り円偏光で第１視野31に配置された試料1の試料吸収像、右回り円偏光で第２視野32に配置された試料1の試料吸収像、左回り円偏光で第３視野34に配置された試料1の試料吸収像、左回り円偏光で第４視野33に配置された試料1の試料吸収像をそれぞれ得ることができる。
　これ以降の演算処理の内容は、実施例１と同じである。本実施例では、右回り円偏光で第１視野31に配置された試料1の試料吸収像、右回り円偏光で第２視野32に配置された試料1の試料吸収像、左回り円偏光で第３視野34に配置された試料1の試料吸収像、左回り円偏光で第４視野33に配置された試料1の試料吸収像が22枚ずつ得られる。これらの画像をドリフト補正し、試料位置を合わせる。ドリフト補正には、例えば電子顕微鏡用のドリフト補正プログラムを利用する。それぞれドリフト補正された画像を積算することで、右回り円偏光で第１視野31に配置された試料を測定した積算試料吸収像、右回り円偏光で第２視野32に配置された試料を測定した積算試料吸収像、左回り円偏光で第３視野34に配置された試料を測定した積算試料吸収像、左回り円偏光で第４視野33に配置された試料を測定した積算試料吸収像を得ることができる。
　次に、右回り円偏光で第１視野31に配置された試料1を測定した積算試料吸収像と右回り円偏光で第２視野32に配置された試料1を測定した積算試料吸収像との位置合わせを行って加算すれば、右回り円偏光試料吸収画像を得ることができる。同様に、左回り円偏光で第３視野34に配置された試料1を測定した積算試料吸収像と左回り円偏光で第４視野33に配置された試料を測定した積算試料吸収像との位置合わせを行って加算すれば、左回り円偏光試料吸収画像を得ることができる。
　さらに、右回り円偏光試料吸収画像と左回り円偏光試料吸収画像との位置合わせを行って加算すれば、図４(Ａ)と同様の試料1のＸ線吸収顕微鏡像16が得られる。また、Ｘ線吸収顕微鏡像16の対数を計算することで、μt像（μ：線吸収係数、t：膜厚）を得ることができる。μ(+)tの画像は、右回り円偏光で第１視野31に配置された試料1を測定した積算試料吸収像と右回り円偏光で第２視野32に配置された試料1を測定した積算試料吸収像を加算した右回り偏光試料吸収画像の対数画像である。同様に、μ(-)tの画像は、左回り円偏光で第３視野34に配置された試料1を測定した積算試料吸収像と左回り円偏光で第４視野33に配置された試料1を測定した積算試料吸収像を加算した左回り円偏光試料吸収画像の対数画像である。{μ(+)t -μ(-)t} / {μ(+)t +μ(-)t}の画像演算により、図４(Ｂ)と同様の試料のＸ線磁気顕微鏡像18が得られる。
（６）その他
　本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば、上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はない。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることができる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の一部を追加、削除又は置換することもできる。
1：試料
2：強度分布のある顕微鏡視野
3：顕微鏡視野2から切り出した強度分布のある背景画像
4：右回り円偏光で視野Aに配置された試料
5：左回り円偏光で視野Aに配置された試料
6：右回り円偏光で視野Bに配置された試料
7：左回り円偏光で視野Bに配置された試料
8：右回り円偏光で視野Aに配置された試料の試料吸収像
9：右回り円偏光で視野Bに配置された試料の試料吸収像
10：左回り円偏光で視野Aに配置された試料の試料吸収像
11：左回り円偏光で視野Bに配置された試料の試料吸収像
12：右回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像
13：右回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像
14：左回り円偏光で視野Aに配置された試料の積算試料吸収像
15：左回り円偏光で視野Bに配置された試料の積算試料吸収像
16：試料のＸ線吸収顕微鏡像
17：屈折コントラスト
18：試料のＸ線磁気顕微鏡像
19：+磁化領域
20：-磁化領域
21：２結晶分光器
22：ダイヤモンド位相子
23：前置鏡
23A：ピンホール
24：上流スリット
25：下流スリット
26：フレネルゾーンプレート
27：Ｘ線カメラ
28：演算装置
29：制御部
30：全体視野
31：第１視野
32：第２視野
33：第４視野
34：第３視野

Claims (9)

  1. 　最大視野を分割する複数の領域間で試料が繰り返し移動されるとき、前記試料の移動のたび、前記試料の像を含む領域と前記試料の像を含まない領域の両方を含む前記最大視野に相当する視野画像を取得する画像取得部と、
    　前記試料の像を含まない領域と前記試料の像を含む領域の前記最大視野内の位置関係が異なる複数の前記視野画像を用いて試料吸収像を算出する演算装置と
    　を有する電磁波顕微鏡。
  2. 　請求項１に記載の電磁波顕微鏡において、
    　前記試料は、前記最大視野の30%以下の面積の大きさを有し、
    　前記試料を、前記最大視野を２等分する２つの領域間で往復移動する移動機構を更に有する
    　ことを特徴とする電磁波顕微鏡。
  3. 　請求項１に記載の電磁波顕微鏡において、
    　前記試料は、前記最大視野の15%以下の大きさを有し、
    　前記試料は、前記最大視野を４等分する４つの領域間で順番に繰り返し移動する移動機構を更に有する
    　ことを特徴とする電磁波顕微鏡。
  4. 　請求項１に記載の電磁波顕微鏡において、
    　前記演算装置は、前記試料の像を含む領域の画像を前記試料の像を含まない領域の画像で割り算して得られる複数の画像の試料位置を一致させるように補正した後、補正後の画像を積算することにより前記試料吸収像を算出する
    　ことを特徴する電磁波顕微鏡。
  5. 　円偏光Ｘ線の偏光切り換え機構と、
    　最大視野を分割する複数の領域間で試料が繰り返し移動される場合に、前記試料の移動のたび、前記試料の像を含む領域と前記試料の像を含まない領域の両方を含む前記最大視野に相当する視野画像を取得する画像取得部と、
    　前記試料の移動に同期して前記偏光切り換え機構を制御して前記円偏光Ｘ線の偏光を切り換える制御部と、
    　前記試料の像を含まない領域と前記試料の像を含む領域の位置関係が異なる複数の前記視野画像を用いて試料吸収像を算出する処理と、取得時の偏光が異なる複数の前記試料吸収像を用いて磁気吸収像を算出する処理とを実行する演算装置と
    　を有するＸ線顕微鏡。
  6. 　請求項５に記載のＸ線顕微鏡において、
    　前記試料は、前記画像取得部における最大視野の30%以下の大きさを有し、
    　前記試料を、前記最大視野を２等分する第１の領域と第２の領域の間で往復移動する移動機構を更に有し、
    　前記制御部は、前記往復移動と前記円偏光Ｘ線の偏光の切り換えとを同期させる
    　ことを特徴とするＸ線顕微鏡。
  7. 　請求項６に記載のＸ線顕微鏡において、
    　前記画像取得部は、右回円偏光で前記第１の領域に試料の像が含まれる第１の視野画像、右回円偏光で前記第２の領域に試料の像が含まれる第２の視野画像、左回円偏光で前記第１の領域に試料の像が含まれる第３の視野画像、左回円偏光で前記第２の領域に試料の像が含まれる第４の視野画像の４つを１組として繰り返し測定する
    　ことを特徴とするＸ線顕微鏡。
  8. 　請求項５に記載のＸ線顕微鏡において、
    　前記試料は、前記最大視野の15%以下の大きさを有し、
    　前記試料を、前記最大視野を４等分する第１～第４の領域の間で順番に繰り返し移動する移動機構を更に有し、
    　前記制御部は、前記第１及び前記第２の領域に照射する前記円偏光Ｘ線の偏光と前記第３及び第４の領域に照射する前記円偏光Ｘ線の偏光との切り替えと、前記試料の移動とを同期させる
    　ことを特徴とするＸ線顕微鏡。
  9. 　請求項５に記載のＸ線顕微鏡において、
    　前記演算装置は、
    　　前記最大視野を分割する前記複数の領域のうちの１つである第１の領域に前記試料の像を含む前記視野画像を、前記複数の領域のうちの他の１つである第２の領域に前記試料の像を含む前記視野画像で割り算して得られる複数の画像の試料位置を一致させるように補正した後、補正後の画像を積算することにより前記第１の領域に前記試料の像を含む第１の積算画像を算出する処理と、
    　　前記第２の領域に試料の像を含む前記視野画像を、前記第１の領域に試料の像を含む前記視野画像で割り算して得られる複数の画像の試料位置を一致させるように補正した後、補正後の画像を積算することにより前記第２の領域に前記試料の像を含む第２の積算画像を算出する処理と、
    　　前記第１の積算画像の試料位置と前記第２の積算画像の試料位置を一致させるように位置合わせした後に積算して前記試料吸収像を算出する処理と、
    　　偏光が異なる前記円偏光Ｘ線を用いて取得された前記視野画像について、前記第１の積算画像を算出する処理、前記第２の積算画像を算出する処理、及び、前記試料吸収像を算出する処理を実行する処理と、
    　　前記試料吸収像のそれぞれについて対数画像を算出する処理と、
    　　偏光が異なる前記円偏光Ｘ線について算出された前記試料吸収像の対数画像間の差分画像を、偏光が異なる前記円偏光Ｘ線について算出された前記試料吸収像の対数画像同士の加算画像で規格化して前記磁気吸収像を算出する処理と
    　を実行することを特徴するＸ線顕微鏡。
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