JP2006189350A - Soft x-ray generator - Google Patents

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Minoru Yokoyama
横山　　稔
Iwao Morimoto
巌 森本
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized and low-cost soft X-ray generator which generates soft X rays in the window region of water having the wavelength range of 2.3 nm to 4.4 nm. <P>SOLUTION: In the soft X-ray generator, comprising an electron gun 1, a target 2, a rotation device 3 and a target vessel 4, a target 2, is formed with a metal-nonmetal compound constituted of titanium, calcium, and oxygen or nitrogen and electron beam of 4 keV to 8 keV is generated from the electron gun 1 to have the target and generate a soft X-ray irradiated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、励起エネルギービームをターゲットに照射して軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源に関し、特に水の窓領域の波長を持つ軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線発生装置に関する。   The present invention relates to a soft X-ray light source that generates a soft X-ray by irradiating a target with an excitation energy beam, and more particularly to a soft X-ray generator that generates a soft X-ray having a wavelength in a window region of water.

近年、物理、化学、半導体、バイオ分野などにおいて軟Ｘ線が利用されてきている。特に、生物学、高分子化学、医学分野においては、水の透過率が大きい水の窓領域と呼ばれる波長２．３〜４．４ｎｍの軟Ｘ線による顕微鏡観察が注目されている。この水の窓領域の軟Ｘ線は、水と生体構成分子との吸収コントラストが大きいため、特に生体試料の観察に適している。水の窓領域の軟Ｘ線を用いた軟Ｘ線顕微鏡によれば、水を含んだ生体試料内のタンパク質や核酸などの高分子の挙動をin vivoで染色無しで観察することができる。   In recent years, soft X-rays have been used in fields such as physics, chemistry, semiconductors, and biotechnology. In particular, in the fields of biology, polymer chemistry, and medicine, microscopic observation with a soft X-ray having a wavelength of 2.3 to 4.4 nm, which is called a water window region having a high water transmittance, has attracted attention. The soft X-rays in the water window region are particularly suitable for observing a biological sample because the absorption contrast between water and biological constituent molecules is large. According to a soft X-ray microscope using soft X-rays in a water window region, the behavior of macromolecules such as proteins and nucleic acids in a biological sample containing water can be observed in vivo without staining.

この水の窓領域の軟Ｘ線を発生する軟Ｘ線源としては、Spring-8等の放射光施設が有力視されている。外国の放射光施設では軟Ｘ線顕微鏡専用ビームラインを設けて軟Ｘ線顕微鏡を併設しているものが多くなっており、Spring-8においても軟Ｘ線顕微鏡導入のための研究が行われている。しかし、放射光施設は半径１〜数ｋｍもの大型施設であり建設に数１００億円〜数千億円の費用がかかるため、一般の研究室に導入したり工業利用することは現実的でない。また、高エネルギーの電子ビームを扱うため施設は放射線発生施設となり、そのための管理も容易でない。さらに、装置が巨大で複雑であるため、実験者以外にオペレーターが必要になり、人的コストも発生する。   As a soft X-ray source that generates soft X-rays in the water window region, a synchrotron radiation facility such as Spring-8 is considered promising. Many foreign synchrotron radiation facilities have a soft X-ray microscope beam line and a soft X-ray microscope, and research on introducing a soft X-ray microscope is also being conducted in Spring-8. Yes. However, since the synchrotron radiation facility is a large facility having a radius of 1 to several kilometers, and it takes several billion to several hundred billion yen for construction, it is not practical to introduce it into a general laboratory or use it industrially. Moreover, since the facility handles high-energy electron beams, the facility becomes a radiation generating facility, and management for that is not easy. Furthermore, since the apparatus is huge and complicated, an operator is required in addition to the experimenter, and human costs are also generated.

また、レーザー光を利用して軟Ｘ線を発生するレーザープラズマＸ線装置も開発されている。これは、ＹＡＧレーザー装置などから励起レーザー光パルスを金属ターゲットに照射して高温プラズマを発生させ、高温プラズマから軟Ｘ線を放出させるものである。
レーザープラズマＸ線装置は数ｍ２と放射光施設に比べてはるかに小型であり、比較的安価に制作できるので一般の実験室にも導入可能である。しかし、高出力のレーザーを得ることは容易でなく、レーザー光からＸ線への変換効率が数％と高効率であるに関わらず、実用レベルの線量をもつ高輝度軟Ｘ線源としては未だ十分な小型化、低価格化には困難がある。 A laser plasma X-ray apparatus that generates soft X-rays using laser light has also been developed. In this method, a high temperature plasma is generated by irradiating a metal target with an excitation laser light pulse from a YAG laser device or the like, and soft X-rays are emitted from the high temperature plasma.
The laser plasma X-ray apparatus is a few m 2 , much smaller than the synchrotron radiation facility, and can be produced at a relatively low cost, so that it can be introduced into a general laboratory. However, it is not easy to obtain a high-power laser, and it is still a high-intensity soft X-ray source with a practical level dose despite the high efficiency of conversion from laser light to X-rays of several percent. There are difficulties in achieving sufficient size and price reduction.

この問題を解決するために、レーザープラズマＸ線装置を改良し小型のレーザー装置により高輝度の軟Ｘ線を得る技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された発明は、レーザー装置から例えばパルス幅１００ｐｓ、パルス間隔３００ｐｓほどの高周波レーザー光パルスを発生し、チタンターゲットにレーザー光パルスを照射してプラズマを発生させ、さらにプラズマに連続的にレーザー光パルスを照射している。これによりプラズマを段階的に加熱して高温プラズマを得、高温プラズマから高輝度の軟Ｘ線を放出させている。   In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a technique for improving a laser plasma X-ray apparatus and obtaining high-intensity soft X-rays with a small laser apparatus. The invention disclosed in Patent Document 1 generates a high-frequency laser light pulse having a pulse width of 100 ps and a pulse interval of about 300 ps from a laser device, irradiates the titanium target with the laser light pulse, generates plasma, and continues to the plasma. The laser light pulse is irradiated. As a result, the plasma is heated stepwise to obtain high temperature plasma, and high brightness soft X-rays are emitted from the high temperature plasma.

しかし、特許文献１に開示された発明においても得られる軟Ｘ線の出力が十分でなく、試料に複数回軟Ｘ線を照射して重層的に撮影を行うか、Ｘ線源となるターゲットと試料の距離を極端に小さくしなければ明瞭なＸ線画像を得ることができない。
さらに、レーザープラズマＸ線装置では、レーザー光パルスを利用するためＸ線の発生もパルス的になり、試料の連続撮影を行うことができない。
特開平６−１７４６６０号公報 However, the soft X-ray output obtained in the invention disclosed in Patent Document 1 is not sufficient, and the sample is irradiated with soft X-rays a plurality of times to perform imaging in multiple layers, or a target serving as an X-ray source A clear X-ray image cannot be obtained unless the distance of the sample is extremely reduced.
Furthermore, since a laser plasma X-ray apparatus uses a laser light pulse, the generation of X-rays is also pulsed, and continuous imaging of a sample cannot be performed.
JP-A-6-174660

一方、電子ビームを固体ターゲットに照射してＸ線を得る従来の方式のＸ線発生装置においても水の窓領域の軟Ｘ線を得ようとする研究が行われている。従来一般的に用いられているＸ線発生装置は数ｍ２と小型であり、安価に多量に制作されているため、軟Ｘ線の発生装置として利用できれば非常に有用なものになる。しかしながら、この装置でモリブデンや炭素をターゲットとして行われた過去の研究では水の窓領域の軟Ｘ線の発生率が１０１０〜１０１１（光子数／ｍＡ・ｓｒ）と非常に小さく、撮影等に用いることは困難であった。
そこで本発明が解決しようとする課題は、水の窓領域の軟Ｘ線を発生する軟Ｘ線発生装置であって、小型で安価な軟Ｘ線発生装置を提供することである。 On the other hand, research is also being conducted to obtain soft X-rays in the window region of water in a conventional X-ray generator that obtains X-rays by irradiating a solid target with an electron beam. Conventionally, X-ray generators generally used are as small as several m 2 and are manufactured in large quantities at a low cost. Therefore, if they can be used as soft X-ray generators, they will be very useful. However, in past research conducted with molybdenum and carbon as targets in this device, the incidence of soft X-rays in the window region of water is as small as 10 10 to 10 11 (photon number / mA · sr), and so on. It was difficult to use.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a soft X-ray generator that generates soft X-rays in a window region of water, and is small and inexpensive.

本願発明の発明者は、２．３ｎｍから４．４ｎｍの波長を有する特性Ｘ線を発生する非金属を組成の一部とする金属−非金属化合物をターゲットに用いれば効率的に水の窓領域の軟Ｘ線を放出させうることを見いだした。
本発明の軟Ｘ線発生装置は、励起エネルギービームをターゲットに照射して波長２．３ｎｍから４．４ｎｍの間にスペクトルのピークを持つ軟Ｘ線を放出させる軟Ｘ線発生装置であって、ターゲットが金属−非金属化合物からなり、化合物中の非金属が２．３ｎｍから４．４ｎｍの間の波長の特性Ｘ線を発生するものであることを特徴とする。 The inventor of the present invention can efficiently use a metal-nonmetal compound whose composition is a nonmetal that generates a characteristic X-ray having a wavelength of 2.3 nm to 4.4 nm as a target. Have been found to be able to emit soft X-rays.
The soft X-ray generator of the present invention is a soft X-ray generator that emits a soft X-ray having a spectrum peak between a wavelength of 2.3 nm and 4.4 nm by irradiating a target with an excitation energy beam, The target is made of a metal-nonmetal compound, and the nonmetal in the compound generates characteristic X-rays having a wavelength between 2.3 nm and 4.4 nm.

波長２．３−４．４ｎｍの特性Ｘ線を発生する非金属として、例えば酸素、窒素があげられる。したがって、ターゲットには金属酸化物もしくは金属窒化物を使用できる。例えば酸化マグネシウムなどが利用可能である。
また、金属−非金属化合物中の金属を波長２．３−４．４ｎｍの特性Ｘ線を発生するものとすれば、より効率的に水の窓領域の軟Ｘ線を輻射させることができる。波長２．３−４．４ｎｍの特性Ｘ線を発生する金属として、例えばカルシウム、チタンがあげられる。したがって、酸化カルシウム、二酸化チタンなどが高効率で水の窓領域の軟Ｘ線を発生するターゲットとして適している。 Examples of nonmetals that generate characteristic X-rays having a wavelength of 2.3 to 4.4 nm include oxygen and nitrogen. Therefore, metal oxide or metal nitride can be used for the target. For example, magnesium oxide can be used.
Further, if the metal in the metal-nonmetal compound generates characteristic X-rays having a wavelength of 2.3-4.4 nm, soft X-rays in the water window region can be radiated more efficiently. Examples of metals that generate characteristic X-rays having a wavelength of 2.3 to 4.4 nm include calcium and titanium. Therefore, calcium oxide, titanium dioxide and the like are suitable as targets for generating soft X-rays in the window region of water with high efficiency.

本発明に用いる励起エネルギービームは従来より広く用いられている電子ビームが適している。その出力は４ＫｅＶから８ＫｅＶの間に設定すると効率的に水の窓領域の軟Ｘ線を放出させることができる。   As the excitation energy beam used in the present invention, an electron beam which has been widely used conventionally is suitable. When the output is set between 4 KeV and 8 KeV, soft X-rays in the water window region can be efficiently emitted.

本願発明者らは、特性Ｘ線の波長が水の窓領域になる非金属と金属との化合物をターゲットして用いることで、電子ビームをターゲットに照射してＸ線を発生させる従来一般に用いられている装置によっても、水の窓領域の軟Ｘ線を高輝度で得られることを見いだした。   The inventors of the present application are generally used to generate X-rays by irradiating a target with an electron beam by using a compound of a nonmetal and a metal in which the wavelength of characteristic X-rays becomes a water window region. It has been found that the soft X-rays in the window region of water can be obtained with high brightness even with the equipment that is used.

図１はターゲットに電子ビームを照射してＸ線を発生させるＸ線発生装置において、ターゲットごとに電子線量（電流値）に対する水の窓領域の軟Ｘ線発生量を表したグラフである。ターゲット物質として二酸化チタン、酸化カルシウム、炭素、酸化マグネシウム、モリブデンが選択されている。図より明らかなように、従来水の窓領域の軟Ｘ線を発生させるために研究が進められていた炭素やモリブデンより、金属酸化物ターゲットの方が遙かに多量の水の窓領域軟Ｘ線を発生している。例えば１０ＫｅＶの電子線を照射した場合、炭素ターゲットに対してモリブデンターゲットは約５−１０倍の水の窓領域軟Ｘ線発生量なのに対し、酸化マグネシウムでは約７０倍、酸化カルシウムおよび二酸化チタンターゲットでは約１００倍もの線量を放出している。   FIG. 1 is a graph showing the amount of soft X-rays generated in the window region of water with respect to the electron dose (current value) for each target in an X-ray generator that generates X-rays by irradiating the target with an electron beam. Titanium dioxide, calcium oxide, carbon, magnesium oxide, and molybdenum are selected as target materials. As is clear from the figure, the metal oxide target has a much larger amount of water window region soft X than carbon and molybdenum, which have been studied to generate soft X-rays in the water region of water. A line is generated. For example, when irradiated with an electron beam of 10 KeV, the molybdenum target generates about 5-10 times the amount of soft X-ray generation in the window region of the water compared to the carbon target, whereas magnesium oxide is about 70 times that of the calcium oxide and titanium oxide targets. The dose is about 100 times greater.

これは、酸素原子の特性Ｘ線の波長が２．３７ｎｍと水の窓領域内にあることが大きく寄与しているものと推測される。
また、酸化マグネシウムに対して酸化カルシウム、二酸化チタンの水の窓領域軟Ｘ線発生量が有意に大きくなっている。これは、カルシウム原子のＬ系特性Ｘ線の波長が３．６４ｎｍ、チタン原子のＬ系特性Ｘ線が２．７４ｎｍとそれぞれ水の窓領域にあるのに対し、マグネシウム原子はこの領域に特性Ｘ線を発生しないため、酸化マグネシウムの軟Ｘ線発生量がやや小さくなっているものと思われる。このことからも特性Ｘ線が領域内のＸ線発生量に大きく影響していることが推察される。図中に値がないが、チタンターゲットでは二酸化チタンターゲットの約１／３量の水の窓領域軟Ｘ線出力が得られる。このことも上記推察を裏付けている。 This is presumably due to the fact that the characteristic X-ray wavelength of oxygen atoms is 2.37 nm, which is within the water window region.
In addition, the amount of soft X-ray generation in the window region of water of calcium oxide and titanium dioxide is significantly larger than that of magnesium oxide. This is because the wavelength of the L-system characteristic X-ray of the calcium atom is 3.64 nm and the L-system characteristic X-ray of the titanium atom is 2.74 nm in the water window region, whereas the magnesium atom has the property X in this region. Since no line is generated, it is considered that the amount of soft X-rays generated by magnesium oxide is slightly reduced. From this, it is presumed that characteristic X-rays greatly influence the amount of X-ray generation in the region. Although there is no value in the figure, with the titanium target, a window region soft X-ray output of about 1/3 of the water amount of the titanium dioxide target can be obtained. This also supports the above inference.

したがって、水の窓領域の軟Ｘ線を効率よく得るためには、この領域の特性Ｘ線を発生する非金属原子を多く含む金属−非金属化合物をターゲットに用いるとよい。水の窓領域である２．３ｎｍから４．４ｎｍの波長の特性Ｘ線を発生する非金属元素としては酸素（２．３７ｎｍ）、窒素（３．１６ｎｍ）があげられる。したがって、ターゲットを金属酸化物もしくは金属窒化物とすればよい。
同様に、水の窓領域の波長の特性Ｘ線を発生する金属元素をターゲットに多く含めば効率よくこの波長の軟Ｘ線が得られる。２．３ｎｍから４．４ｎｍの波長の特性Ｘ線を発生する金属元素としてはカルシウム（３．６４ｎｍ）、スカンジウム（３．１４ｎｍ）、チタン（２．７４ｎｍ）、バナジウム（２．４３ｎｍ）があげられる。この中のいずれを用いてもよいが、価格、扱いやすさ等を考慮するとカルシウム、チタンが好ましい。 Therefore, in order to efficiently obtain soft X-rays in the window region of water, it is preferable to use a metal-nonmetallic compound containing many nonmetallic atoms that generate characteristic X-rays in this region as a target. Non-metallic elements that generate characteristic X-rays having a wavelength of 2.3 nm to 4.4 nm, which is the window region of water, include oxygen (2.37 nm) and nitrogen (3.16 nm). Therefore, the target may be a metal oxide or a metal nitride.
Similarly, a soft X-ray having this wavelength can be efficiently obtained if a metal element that generates characteristic X-rays having a wavelength in the window region of water is included in the target. Examples of metal elements that generate characteristic X-rays having a wavelength of 2.3 nm to 4.4 nm include calcium (3.64 nm), scandium (3.14 nm), titanium (2.74 nm), and vanadium (2.43 nm). . Any of these may be used, but calcium and titanium are preferred in view of price, ease of handling, and the like.

したがって、酸化カルシウム、窒化カルシウム、二酸化チタン等をターゲットに用いれば、同じ電子線量に対してより高輝度の水の窓領域の軟Ｘ線を得ることができる。なお、酸化カルシウムは水や二酸化炭素と反応して水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等に変化するため大気中での取り扱いに注意が必要である。取り扱いの観点からは二酸化チタンが最適である。   Therefore, if calcium oxide, calcium nitride, titanium dioxide, or the like is used as a target, soft X-rays in the window region of water with higher brightness can be obtained for the same electron dose. In addition, since calcium oxide reacts with water and carbon dioxide and changes to calcium hydroxide, calcium carbonate, etc., care must be taken in the atmosphere. Titanium dioxide is optimal from the viewpoint of handling.

また、レーザープラズマＸ線装置でも同様であるが、本発明の軟Ｘ線発生量では水の窓領域以外の波長のＸ線も発生する。しかし撮影等で用いるためには水の窓領域以外のＸ線は少ない方が望ましい。したがって、全体の線量に対して水の窓領域の軟Ｘ線量の比率を増大させる要求がある。そこで、本発明者は水の窓領域の軟Ｘ線を得るために最適の電子ビーム出力を導き出した。   The same applies to a laser plasma X-ray apparatus. However, with the soft X-ray generation amount of the present invention, X-rays having wavelengths other than the water window region are also generated. However, in order to use for photography etc., it is desirable that there are few X-rays other than the window region of water. Therefore, there is a need to increase the ratio of the soft x-ray dose in the water window area to the total dose. Therefore, the present inventor has derived an optimum electron beam output for obtaining soft X-rays in the water window region.

図２は電子ビーム出力を変化させた際の、全体の線量に対する水の窓領域線量の比率を表すグラフである。グラフから読み取れるように、二酸化チタンターゲット、酸化カルシウムターゲットを用いた場合は電子ビーム出力が１０ＫｅＶを超えたところで逓減していく。また、図３は電子ビーム出力１Ｗあたりの水の窓領域線量を表すグラフである。二酸化チタンターゲットの場合しか図示がないが、水の窓領域のＸ線量は約６ＫｅＶがピークになっており、４ＫｅＶから８ＫｅＶの間の出力において効率よく水の窓領域の軟Ｘ線が得られる。   FIG. 2 is a graph showing the ratio of the water window area dose to the total dose when the electron beam output is changed. As can be seen from the graph, when a titanium dioxide target or a calcium oxide target is used, the electron beam output decreases gradually when it exceeds 10 KeV. FIG. 3 is a graph showing the window area dose of water per 1 W of electron beam output. Although not shown only in the case of a titanium dioxide target, the X-ray dose in the water window region peaks at about 6 KeV, and soft X-rays in the water window region can be efficiently obtained at an output between 4 KeV and 8 KeV.

したがって、水の窓領域のＸ線量、全線量に対する水の窓領域線量率を共に最大化するためには、電子ビームの出力を４ＫｅＶから８ＫｅＶの間に設定するのが好ましい。   Therefore, in order to maximize both the X-ray dose of the water window region and the water window region dose rate with respect to the total dose, it is preferable to set the output of the electron beam between 4 KeV and 8 KeV.

以下、実施例を用いて本発明の軟Ｘ線発生装置を詳細に説明する。
図４は本実施例の軟Ｘ線発生装置を形式的に表した概念図である。本実施例の軟Ｘ線発生装置は電子銃１、ターゲット２、回転装置３、ターゲット容器４からなる。ターゲット容器４には窓５が設けられている。 Hereinafter, the soft X-ray generator of the present invention will be described in detail using examples.
FIG. 4 is a conceptual diagram formally showing the soft X-ray generator of this embodiment. The soft X-ray generator of this embodiment includes an electron gun 1, a target 2, a rotating device 3, and a target container 4. A window 5 is provided in the target container 4.

電子銃１は図示しない電源に接続されており、任意のエネルギーの電子ビームをターゲット２に向けて照射することができる。ターゲット２は二酸化チタンを円錐台形に成形したものであり、回転装置３に軸支されている。回転装置３は図示しない駆動装置に連結し、制御装置からの指令によりターゲット２をわずかずつ偏心回転することができる。ターゲット容器４には図示しない真空ポンプが接続されており、ターゲット容器４内を所定圧まで減圧できるようになっている。また、ターゲット容器４に設けられた窓５には軟Ｘ線を選択的に透過する適切なフィルターが設置されている。   The electron gun 1 is connected to a power source (not shown), and can irradiate the target 2 with an electron beam having an arbitrary energy. The target 2 is formed of titanium dioxide in a truncated cone shape, and is supported by the rotating device 3. The rotating device 3 is connected to a driving device (not shown), and can rotate the target 2 eccentrically little by little in response to a command from the control device. A vacuum pump (not shown) is connected to the target container 4 so that the inside of the target container 4 can be depressurized to a predetermined pressure. In addition, an appropriate filter that selectively transmits soft X-rays is installed in the window 5 provided in the target container 4.

本実施例の軟Ｘ線発生装置を使用する際は、まず真空ポンプによりターゲット容器４内を十分減圧し、電源から電流を供給して電子銃１から一定電圧の電子ビームをターゲット２に向けて照射する。電子ビームのエネルギーは４ＫｅＶから８ＫｅＶの間に設定するのが望ましい。電子ビームがターゲット２に到達すると、高速電子の運動エネルギーがターゲット２の原子核により偏向を受け、制動放射の形で連続Ｘ線を放出する。また、高速電子がターゲット２原子内の殻電子を励起し、特性Ｘ線を発生させる。   When using the soft X-ray generator of this embodiment, first, the inside of the target container 4 is sufficiently depressurized by a vacuum pump, current is supplied from a power source, and a constant voltage electron beam is directed from the electron gun 1 toward the target 2. Irradiate. The energy of the electron beam is preferably set between 4 KeV and 8 KeV. When the electron beam reaches the target 2, the kinetic energy of fast electrons is deflected by the nuclei of the target 2 and emits continuous X-rays in the form of bremsstrahlung. In addition, the fast electrons excite the shell electrons in the two target atoms and generate characteristic X-rays.

ターゲット２に二酸化チタンを用いているため、酸素原子およびチタン原子から発生する特性Ｘ線の波長が共に２．３−４．４ｎｍの間に存在する。また、電子ビームのエネルギーを４−８ＫｅＶとしたことで、連続Ｘ線のスペクトルも２．３−４．４ｎｍの間にピークを持つ。したがって、ターゲット２からは水の窓領域を中心とする波長の軟Ｘ線が放出される。   Since titanium dioxide is used for the target 2, both the wavelengths of characteristic X-rays generated from oxygen atoms and titanium atoms are between 2.3 and 4.4 nm. In addition, by setting the energy of the electron beam to 4-8 KeV, the spectrum of continuous X-rays also has a peak between 2.3 and 4.4 nm. Accordingly, soft X-rays having a wavelength centered on the water window region are emitted from the target 2.

ターゲット２から放出された軟Ｘ線は窓５に設置したフィルターを通してターゲット容器４外の真空中に導かれ、軟Ｘ線顕微鏡や非破壊検査装置などの透過光として利用される。
なお、電子ビームの照射によりターゲット２の表面がスポット状に減耗したら、回転装置３をわずかに駆動し電子ビームが順次ターゲット２の新しい面に照射されるようにする。 Soft X-rays emitted from the target 2 are guided to a vacuum outside the target container 4 through a filter installed in the window 5 and used as transmitted light by a soft X-ray microscope, a nondestructive inspection apparatus, or the like.
When the surface of the target 2 is worn out in a spot shape due to the electron beam irradiation, the rotating device 3 is slightly driven so that the electron beam is sequentially irradiated onto the new surface of the target 2.

本実施例の軟Ｘ線発生装置では、ターゲット２の組成および電子銃１からの電子ビームの出力を適切に選択したことにより、水の窓領域の軟Ｘ線を効率的に発生させることが可能になった。
また、本実施例の軟Ｘ線発生装置では軟Ｘ線の発生量が電子ビームの電流値に支配されているため、電源の容量を大きくすれば発生する軟Ｘ線の線量を大きくすることができる。したがって、レーザープラズマＸ線装置に比較して線量の増加が手軽であり、実用レベルの線量の軟Ｘ線を容易に得ることができる。 In the soft X-ray generator of the present embodiment, it is possible to efficiently generate soft X-rays in the water window region by appropriately selecting the composition of the target 2 and the output of the electron beam from the electron gun 1. Became.
Further, in the soft X-ray generator of this embodiment, the amount of soft X-rays generated is governed by the current value of the electron beam, so that the dose of generated soft X-rays can be increased by increasing the capacity of the power supply. it can. Therefore, the dose can be easily increased as compared with the laser plasma X-ray apparatus, and a soft X-ray having a practical level of dose can be easily obtained.

さらに、電子銃とターゲットを用いたＸ線発生装置は従来から広く用いられており、装置の小型化、低価格化が十分に進んでいる。本実施例の軟Ｘ線発生装置は、従来のＸ線発生装置からターゲット物質を変更した構成であるので、装置を非常に小型、安価に制作することができ、一般の実験室等に導入することが容易である。
また、本実施例の軟Ｘ線発生装置では、構造上軟Ｘ線の発生が連続的である。このため、例えば軟Ｘ線顕微鏡に適用すればサンプル内を高速に移動する被写体を動画で明瞭に撮影することもできる。
なお、チタン原子からはＫ系およびＬ系の特性Ｘ線が発生するが、Ｌ−Ｘ線が水の窓領域の波長を持っており、本実施例の軟Ｘ線発生装置ではチタンのＬ−Ｘ線を利用している。 Furthermore, X-ray generators using an electron gun and a target have been widely used in the past, and the miniaturization and cost reduction of the device are sufficiently advanced. Since the soft X-ray generator of the present embodiment has a configuration in which the target material is changed from the conventional X-ray generator, the apparatus can be manufactured in a very small size and at a low cost, and is introduced into a general laboratory or the like. Is easy.
Moreover, in the soft X-ray generator of the present embodiment, the generation of soft X-rays is continuous because of the structure. For this reason, for example, when applied to a soft X-ray microscope, a subject moving at high speed in a sample can be clearly photographed with a moving image.
In addition, although characteristic X-rays of K-type and L-type are generated from titanium atoms, L-X-rays have a wavelength in the window region of water. In the soft X-ray generator of this embodiment, the L-type of titanium X-ray is used.

以上詳細に説明したとおり、本実施例の軟Ｘ線発生装置によれば高輝度の軟Ｘ線を小型で安価な装置により発生することができ、軟Ｘ線顕微鏡に必要な実用レベルの線量を容易に得ることができる。   As described above in detail, according to the soft X-ray generator of the present embodiment, high-intensity soft X-rays can be generated by a small and inexpensive device, and a practical level dose required for a soft X-ray microscope can be obtained. Can be easily obtained.

各種ターゲットにおける水の窓領域の軟Ｘ線発生量を表したグラフである。It is a graph showing the soft X-ray generation amount of the window region of water in various targets. 各種ターゲットにおける全体の線量に対する水の窓領域線量の比率を表すグラフである。It is a graph showing the ratio of the window area | region dose of the water with respect to the whole dose in various targets. １Ｗあたりの水の窓領域線量を表すグラフである。It is a graph showing the window area | region dose per 1W. 本実施例の軟Ｘ線発生装置を形式的に表した概念図である。It is the conceptual diagram which represented the soft X-ray generator of the present Example formally.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電子銃
２ ターゲット
３ 回転装置
４ ターゲット容器
５ 窓 1 electron gun 2 target 3 rotating device 4 target container 5 window

Claims (7)

励起エネルギービームをターゲットに照射して波長２．３ｎｍから４．４ｎｍの間にピークを持つ軟Ｘ線を放出させる軟Ｘ線発生装置であって、前記ターゲットが金属−非金属化合物であり、該金属−非金属化合物中の非金属が２．３ｎｍから４．４ｎｍの間の波長を有する特性Ｘ線を発生するものであることを特徴とする軟Ｘ線発生装置。 A soft X-ray generator for emitting a soft X-ray having a peak between a wavelength of 2.3 nm and 4.4 nm by irradiating a target with an excitation energy beam, wherein the target is a metal-nonmetal compound, A soft X-ray generator, wherein the nonmetal in the metal-nonmetal compound generates characteristic X-rays having a wavelength between 2.3 nm and 4.4 nm. 前記ターゲットが金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線発生装置。 The soft X-ray generator according to claim 1, wherein the target is a metal oxide. 前記ターゲットが金属窒化物であることを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線発生装置。 The soft X-ray generator according to claim 1, wherein the target is a metal nitride. 前記金属−非金属化合物中の金属が２．３ｎｍから４．４ｎｍの間の波長を有する特性Ｘ線を発生するものであることを特徴とする請求項１から３に記載の軟Ｘ線発生装置。 4. The soft X-ray generator according to claim 1, wherein the metal in the metal-nonmetal compound generates characteristic X-rays having a wavelength between 2.3 nm and 4.4 nm. . 前記ターゲットが二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウムのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から４に記載の軟Ｘ線発生装置。 5. The soft X-ray generator according to claim 1, wherein the target is any one of titanium dioxide, calcium oxide, and magnesium oxide. 前記励起エネルギービームが電子ビームであることを特徴とする請求項１から５に記載の軟Ｘ線発生装置。 6. The soft X-ray generator according to claim 1, wherein the excitation energy beam is an electron beam. 前記電子ビームの出力が４ＫｅＶから８ＫｅＶの間であることを特徴とする請求項６に記載の軟Ｘ線発生装置。 The soft X-ray generator according to claim 6, wherein the output of the electron beam is between 4 KeV and 8 KeV.
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