JP2015060735A - X-ray generation device and sample inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線発生装置及びこれを用いた試料検査装置に関するものである。 The present invention relates to an X-ray generator and a sample inspection apparatus using the same.
従来のX線発生装置は、特許文献1に記載されている。このX線発生装置は、光励起型X線発生源であり、非常に優れた特性を発揮する。
A conventional X-ray generator is described in
しかしながら、従来の装置においては、X線を試料等に照射する場合において、X線の利用効率に改良の余地がある。本発明の態様は、このような課題に鑑みてなされたものであり、X線の利用効率を向上可能なX線発生装置及びこれを用いることで試料の検査精度を向上可能な試料検査装置を提供することを目的とする。 However, in the conventional apparatus, there is room for improvement in the utilization efficiency of X-rays when X-rays are irradiated on a sample or the like. An aspect of the present invention has been made in view of such problems, and an X-ray generator that can improve the utilization efficiency of X-rays and a sample inspection apparatus that can improve the inspection accuracy of a sample by using the X-ray generator. The purpose is to provide.
上述の課題を解決するため、本発明の態様に係るX線発生装置は、光励起型X線発生源と、前記光励起型X線発生源から出力されたX線が入射する位置に配置されたX線用キャピラリレンズと、を備え、前記光励起型X線発生源は、真空容器と、前記真空容器内に配置され、入射光を電子に変換する光電子放出層と、前記光電子放出層に対向配置されたX線ターゲットと、を備え、前記X線用キャピラリレンズは、X線導波可能な材料からなる複数のキャピラリを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an X-ray generation apparatus according to an aspect of the present invention includes a photoexcitation X-ray generation source and an X-ray disposed at a position where X-rays output from the photoexcitation X-ray generation source are incident. The photoexcited X-ray generation source is disposed in the vacuum container, and is disposed opposite to the photoelectron emission layer. The photoelectron emission layer is disposed in the vacuum container and converts incident light into electrons. An X-ray target, and the X-ray capillary lens includes a plurality of capillaries made of a material capable of X-ray wave guiding.
X線用キャピラリレンズは、X線を効率的に集束又はコリメートすることができるため、光励起型X線発生源から出力されたX線を効率的に試料等に向けて出射することができる。特に、検査用の装置においては、精密なX線照射タイミングや位置でX線発生が要求されるが、光励起型X線発生源は、光励起のタイミングや励起時の電子走行経路を調整することにより、これらを調整することが可能となり、かかる状態で、高いX線利用効率でX線を試料に照射すれば、従来では達成できなかった非常に高精度の試料検査が可能となる。 Since the X-ray capillary lens can efficiently focus or collimate the X-rays, the X-rays output from the photoexcitation X-ray generation source can be efficiently emitted toward the sample or the like. In particular, in an inspection apparatus, X-ray generation is required at precise X-ray irradiation timing and position. However, a photoexcitation X-ray generation source can be adjusted by adjusting the timing of photoexcitation and the electron travel path during excitation. These can be adjusted, and in this state, if the sample is irradiated with X-rays with high X-ray utilization efficiency, very high-precision sample inspection that could not be achieved conventionally can be performed.
また、本発明の態様に係るX線発生装置は、前記光励起型X線発生源のX線出射窓と前記X線用キャピラリレンズとの間に配置されたアパーチャ部材を更に備えることを特徴とする。アパーチャ部材は、X線遮蔽材料からなり、その開口を透過しないX線をアパーチャ部材によって遮蔽することにより、ノイズとなるX線がX線用キャピラリレンズに入射するのを防止することができる。これにより、更に高精度の試料検査が可能となる。 The X-ray generator according to an aspect of the present invention further includes an aperture member disposed between the X-ray emission window of the photoexcitation X-ray generation source and the X-ray capillary lens. . The aperture member is made of an X-ray shielding material, and X-rays that do not transmit through the aperture are shielded by the aperture member, so that X-rays that become noise can be prevented from entering the X-ray capillary lens. As a result, a more accurate sample inspection can be performed.
前記アパーチャ部材の開口径は、前記X線用キャピラリレンズにおけるX線入射側の端面の面積よりも小さいことを特徴とする。 The aperture diameter of the aperture member is smaller than the area of the end face on the X-ray incident side of the X-ray capillary lens.
これにより、より確実に、検査に利用しないX線をアパーチャ部材によって遮断することができる。 As a result, X-rays that are not used for inspection can be more reliably blocked by the aperture member.
本発明の態様に係るX線発生装置は、前記X線用キャピラリレンズを収容するケースを備えており、前記ケースは、金属筒体からなるケース本体を備え、前記X線用キャピラリレンズと前記ケース本体とは同軸配置されていることを特徴とする。 An X-ray generation apparatus according to an aspect of the present invention includes a case that accommodates the X-ray capillary lens, and the case includes a case main body made of a metal cylinder, and the X-ray capillary lens and the case The main body is coaxially arranged.
これにより、ケース本体の位置を調整するのみで、X線用キャピラリレンズのX線走行軸(光軸)を調整することができ、また、取扱いが容易となる。 Thereby, the X-ray traveling axis (optical axis) of the X-ray capillary lens can be adjusted only by adjusting the position of the case body, and the handling becomes easy.
前記ケースは、前記ケース本体の両端の開口をそれぞれ封止するX線透過窓を備えていることを特徴とする。 The case includes an X-ray transmission window that seals openings at both ends of the case body.
X線透過窓により、ケース内部が密閉され、常に安定した状態を保持することができ、使用条件が緩和される。 The inside of the case is hermetically sealed by the X-ray transmission window, so that a stable state can always be maintained, and the use conditions are eased.
前記光励起型X線発生源は、前記光電子放出層と前記X線ターゲットとの間に配置され、これらの間を走行する電子を偏向する偏向部を更に備えることを特徴とする。 The photo-excited X-ray generation source is further provided with a deflecting unit that is disposed between the photoelectron emission layer and the X-ray target and deflects electrons traveling between them.
偏向部により、電子のX線ターゲットへの照射位置を変更することができ、したがって、X線のフォーカスする位置を変更し、これから出力されるX線の強度や向きを調整・変更することができる。 The irradiation position of the electron to the X-ray target can be changed by the deflecting unit. Therefore, the position where the X-ray is focused can be changed, and the intensity and direction of the X-ray to be output can be adjusted / changed. .
本発明の態様に係る試料検査装置は、上述のいずれかのX線発生装置と、前記X線発生装置から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部と、X線入射に伴って、前記試料保持部に配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置と、を備えることを特徴とする。 A sample inspection apparatus according to an aspect of the present invention includes any one of the above-described X-ray generators, a sample holding unit disposed at a position where the X-rays output from the X-ray generator are irradiated, and X-ray incidence Accordingly, a detection device that detects an energy beam output from the sample to be arranged in the sample holding unit is provided.
試料からはX線の入射に伴って、各種のエネルギー線が出力される。エネルギー線としては、試料を透過したX線の他、試料に適当な蛍光物質を添加している場合には、蛍光が出力される。なお、エネルギー線には、試料によって散乱又は反射された成分もある。 Various energy rays are output from the sample as X-rays enter. As energy rays, in addition to X-rays transmitted through the sample, fluorescence is output when an appropriate fluorescent substance is added to the sample. Note that some energy rays are scattered or reflected by the sample.
試料検査の一例としては医療分野における検査がある。例えば、組織検査などを行う場合には、特定の組織のみと結合する標識試薬を組織に与えておき、標識試薬に蛍光物質を含ませておくと、X線照射に伴い、特定の組織のみからの蛍光を観察することができる。 One example of sample inspection is inspection in the medical field. For example, when performing a tissue examination or the like, a labeling reagent that binds only to a specific tissue is given to the tissue, and a fluorescent substance is included in the labeling reagent. Can be observed.
また、試料検査装置は、前記光電子放出層への入射光を発生する励起光源と、前記励起光源に駆動電流を供給する駆動回路と、前記駆動回路をパルス駆動制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記パルス駆動のタイミングに同期して、前記検出装置を制御することを特徴とする。 In addition, the sample inspection apparatus includes an excitation light source that generates incident light to the photoelectron emission layer, a drive circuit that supplies a drive current to the excitation light source, and a control unit that performs pulse drive control of the drive circuit, The control unit controls the detection device in synchronization with the pulse drive timing.
X線が発生するタイミングに同期して、エネルギー線を検出する検出装置を制御することにより、所望のタイミングでエネルギー線の検査を行うことができる。 By controlling a detection device that detects an energy beam in synchronization with the timing at which X-rays are generated, the energy beam can be inspected at a desired timing.
本発明の態様に係る試料検査装置は、偏向部を備えたX線発生装置と、前記X線発生装置から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部と、X線入射に伴って、前記試料保持部に配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置と、前記検出装置の出力に基づいて、前記偏向部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。 A sample inspection apparatus according to an aspect of the present invention includes an X-ray generator provided with a deflection unit, a sample holding unit disposed at a position where X-rays output from the X-ray generator are irradiated, and an X-ray incident Accordingly, a detection device that detects an energy beam output from a sample to be arranged in the sample holding unit, and a control unit that controls the deflection unit based on an output of the detection device is provided. And
検出装置により検出されるエネルギー線の強度に基づいて、偏向部を制御することで、検出できるエネルギー線の強度を最大化することができる。すなわち、検出されるエネルギー線強度が小さい場合には、偏向部を制御して、電子の偏向を行い、偏向を行った結果、強度が大きくなった場合には、更に偏向を行い、小さくなった場合には、偏向を元の状態に戻す制御を行う。 By controlling the deflection unit based on the intensity of the energy beam detected by the detection device, the intensity of the energy beam that can be detected can be maximized. That is, when the intensity of the detected energy beam is small, the deflection unit is controlled to deflect electrons, and when the intensity is increased as a result of the deflection, the deflection is further reduced. In this case, control is performed to return the deflection to the original state.
本発明に係るX線発生装置によれば、X線の利用効率を向上させることができ、これを用いた試料検査装置ではX線の利用効率が高いため、高精度の検査を行うことができる。 According to the X-ray generator according to the present invention, the utilization efficiency of X-rays can be improved, and the sample inspection apparatus using the X-ray generator has high utilization efficiency of X-rays, so that high-accuracy inspection can be performed. .
以下、添付図面を参照しながら実施の形態に係るX線発生装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an X-ray generator according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
図1は、X線発生装置(第1実施形態)の概略構成図である。このX線発生装置は、光励起型X線発生源と、光励起型X線発生源から出力されたX線が入射する位置に配置されたX線用キャピラリレンズ10A(10B,10C,10D)(図3、図5参照)とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator (first embodiment). This X-ray generation apparatus includes a photoexcitation X-ray generation source and an
光励起型X線発生源は、光電子放出層112とX線ターゲット114とを有する光励起タイプのX線発生管100と、レーザダイオードのようにパルス光を発生するための光源2を備えている。そして、光源2とX線発生管100の間には、分割手段3、遅延手段4およびビームエクスパンダー5が順次配列されている。
The photoexcitation X-ray generation source includes a photoexcitation type
分割手段3はハーフミラー等から構成され、その通過光が入射される遅延手段4は光ファイバで構成され、遅延手段4の出力側には凸レンズと凹レンズで構成されるビームエクスパンダー5が配置されている。そして、ビームエクスパンダー5でスポット径が拡大された光源2からのレーザ光は、X線発生管100の入射窓11の内面に形成された光電子放出層112に入射される。
The dividing means 3 is composed of a half mirror or the like, the delay means 4 to which the passing light is incident is composed of an optical fiber, and a
一方、ハーフミラー(分割手段3)の反射光(制御光)は、全反射ミラー6で反射され、電源117に電気的に接続された光検出器(受光部)118に入射されるように構成されている。電源117は、パルス状の加速電圧を発生させるための直流電源である。光検出器118は、その出力信号に応じてパルス状電圧を生成するスイッチング手段を備えている。そして、光検出器118に光が入射すると、そのスイッチング手段がパルス状にONし、電源117が光電子放出層112に接続される。光検出器118に入射する光がパルスである場合には、光検出器118自体をスイッチング手段として機能させることも可能であり、光検出器118に入射する光がパルスでない場合においても、光検出器118の出力からパルス状のスイッチング電圧を発生し、これを電源117と光電子放出層112との間に接続されたスイッチング手段に印加することで、電源117からパルス状の加速電圧を、X線発生管100の光電子放出層112とX線ターゲット114の間に印加することができる。
On the other hand, the reflected light (control light) of the half mirror (dividing means 3) is reflected by the total reflection mirror 6 and is incident on the photodetector (light receiving unit) 118 electrically connected to the
このように、分割手段3の通過光が遅延手段4を経由してX線発生管100に入射されるのに対して、分割手段3の反射光は遅延要素を経由することなく光検出器118に入力され、X線発生管100の加速電圧の制御に供されるので、光電子の放出タイミングの直前に加速電圧がパルストップ電圧になるよう制御できる。また、ビームエクスパンダー5でスポット径が拡大されたレーザ光がX線発生管100に入射されるので、光電子放出層112の広い面積を実効的な光電子源として機能させることができ、したがって充分な量の光電子を放出させ、かつ、光電子放出層112に与えるダメージを低減できる。
As described above, the light passing through the dividing
なお、分割手段3で分割された制御光により立ち上がりタイミングが制御されたパルス状の加速電圧(電源117の出力電圧)は、陰極としての光電子放出層112と、陽極としてのX線ターゲット114との間に印加される。
Note that the pulsed acceleration voltage (the output voltage of the power supply 117) whose rise timing is controlled by the control light divided by the dividing means 3 is generated between the
ここで、X線発生管100の外囲器をなす真空容器116には、光源2からの光に対して透明なガラス等からなる入射窓111と、X線に対して透明なベリリウム等からなるX線出射窓115が形成されている。入射窓111の内面にはアルカリ金属やアンチモンからなる光電子放出層112が形成されており、これと対向するようにタングステン等の金属で構成されるX線ターゲット114が内設されている。そして、光電子放出層112とX線ターゲット114の間には、光電子放出層112の広い面積から放出された光電子E1をX線ターゲット114の一点に集束するための電子レンズ113が設置されている。
Here, the
電子レンズ113は、対向配置された一対又は複数対の電極又は電磁コイル間に電圧を印加する又は電流を流すことにより、電子の通過する空間に電界又は磁界を発生させるものであり、印加電圧又は供給電流の制御により、電子のフォーカスの度合いや位置を制御することができる。すなわち、電子の集束位置を移動させる場合、電子レンズ113は、電子の偏向部としても機能させることができるが、電子レンズ113とは別に偏向部を備えることとしてもよい。
The
すなわち、図28に示すように、真空容器116の外部であって、例えば、電子レンズ113を挟む位置に偏向部CLを設けることができる。偏向部CLは、電子の偏向機能を有するものであればよいため、一対又は複数対の電極又は電磁コイルから構成することができる。電極間に挟まれた空間においては、これらの間に電圧を印加することで、電界が発生し、電磁コイルで挟まれた空間においては、これらの間の空間において磁場が発生する。いずれの場合も、当該空間を走行する電子を偏向させることができる。
That is, as shown in FIG. 28, the deflecting portion CL can be provided outside the
この実施形態の試料検査装置は、図28に示した偏向部CLを備えたX線発生装置と、X線発生装置のX線用キャピラリレンズ10A(10B,10C,10D)から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部Sと、X線入射に伴って、試料保持部Sに配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置(ストリーク管M及びビデオカメラ(固体撮像素子)38を備えるストリークカメラ)備えている。この装置は、検出装置の出力に基づいて、偏向部CLを制御する制御部(コンピュータ33を含む)を備えている。
The sample inspection apparatus of this embodiment includes an X-ray generator provided with the deflection unit CL shown in FIG. 28, and an X-ray output from the
制御部は、検出装置により検出される試料からのエネルギー線の強度に基づいて、図28の偏向部CLに制御信号CTRを出力し、偏向部CLにおける電子偏向量を制御する。これにより、検出装置によって、検出できるエネルギー線の強度を最大化することができる。すなわち、検出されるエネルギー線強度が小さい場合には、偏向部CLを制御して、電子の偏向を行い、偏向を行った結果、強度が大きくなった場合には、更に偏向を行い、小さくなった場合には、偏向を元の状態に戻す制御を行う。 The control unit outputs a control signal CTR to the deflection unit CL of FIG. 28 based on the intensity of the energy beam from the sample detected by the detection device, and controls the amount of electron deflection in the deflection unit CL. Thereby, the intensity | strength of the energy ray which can be detected with a detection apparatus can be maximized. That is, when the detected energy beam intensity is small, the deflection unit CL is controlled to deflect electrons, and when the intensity increases as a result of the deflection, the deflection is further reduced. In the event of a failure, control is performed to return the deflection to the original state.
偏向部CLは、好適には、電磁コイル(=偏向コイル)の磁場で電子ビームを偏向する。光電陰極とX線ターゲットの中間位置において、その磁場が、電子ビームと直交する様に配置させ、電子ビームを偏向させる。その磁場を発生させる電磁コイルは、真空容器116の外側に2対で固定させる。1対(=2個のコイル)で左右偏向を行い、もう1対で上下の偏向を行う。制御信号CTR(コイル電流)により、電子ビームを偏向させながら、キャピラリレンズの出力X線強度が最大になるよう、電子ビームのターゲット上の照射位置を調整することができる。
The deflection unit CL preferably deflects the electron beam with a magnetic field of an electromagnetic coil (= deflection coil). At an intermediate position between the photocathode and the X-ray target, the magnetic field is arranged so as to be orthogonal to the electron beam to deflect the electron beam. Two pairs of electromagnetic coils for generating the magnetic field are fixed to the outside of the
図1においては、光励起型X線発生源から出力されたX線X1は、アパーチャ部材42の開口内を通って、X線用キャピラリレンズ10A(10B)に入射する。入射したX線は、X線用キャピラリ―レンズ10A(10B)は、平行化(コリメート)され、最終的な出力X線X2として出射され、試料保持部Sに照射される。
In FIG. 1, the X-ray X1 output from the photoexcitation X-ray generation source passes through the opening of the
試料保持部Sに配置される試料から出射されたエネルギー線L2は、適当なスリット部材43のスリットを通過して、ストリーク管M内に入射する。ストリーク管Mは、入射したエネルギー線を、管M1内に設けられた光電陰極M2を介して、電子に変換した後、加速電極M3を介して加速し、この電子流を集束電極M4によって集束した後に、偏向電極M5によって偏向し、続いて、電子増倍部(マルチチャンネルプレート:MCP)M6に電子を入射させる。電子増倍部M6では、入射電子を増倍して、電子は蛍光体M7に照射され、蛍光像に変換される。したがって、ストリーク管Mからは、蛍光像が出力されるが、この蛍光像はビデオカメラ38によって撮影される。なお、光電陰極M2は、蛍光を電子に変換することができるが、X線がこれに入射した場合にも、X線を電子に変換することができる。光電陰極M2は、ガラス面板の内面に光電変換材料を配置して形成することができる。
The energy beam L2 emitted from the sample arranged in the sample holding unit S passes through the slit of the
ビデオカメラ38からの映像信号は、フレームグラバ39によって、1フレーム毎に記憶され、記憶された画像データは、コンピュータ33に入力される。コンピュータ33は、取得した画像データをディスプレイ40上に表示することができる。コンピュータ33は、入力装置41からの入力信号により制御することができる。
The video signal from the
ここで、ストリーク管Mの一対の偏向電極M5には、掃引回路37から掃引電圧が与えられる。これにより、時間の経過と共に、これらの間を通過する電子の方向が変化し、時間毎の一連のストリーク像が、蛍光体M7の異なる位置に表示される。これらの一連のストリーク像(蛍光像)はビデオカメラ38で撮影される。ビデオカメラ38のフレームレートは、1つのパルスX線の入射に伴って発生した一連のストリーク像が全て入射した後に、1つのフレームを読み出すことができる期間に設定することができる。
Here, a sweep voltage is applied from the
上述のように、この試料検査装置は、X線発生装置から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部Sと、X線入射に伴って、試料保持部に配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置とを備えている。 As described above, this sample inspection apparatus is arranged in the sample holder S arranged at the position where the X-rays output from the X-ray generator are irradiated, and in the sample holder along with the X-ray incidence. And a detection device for detecting energy rays output from the sample to be processed.
試料からはX線の入射に伴って、各種のエネルギー線が出力される。エネルギー線としては、試料を透過したX線の他、試料に適当な蛍光物質を添加している場合には、蛍光が出力される。なお、エネルギー線には、試料によって散乱又は反射された成分もある。 Various energy rays are output from the sample as X-rays enter. As energy rays, in addition to X-rays transmitted through the sample, fluorescence is output when an appropriate fluorescent substance is added to the sample. Note that some energy rays are scattered or reflected by the sample.
試料検査の一例としては医療分野における検査がある。例えば、組織検査などを行う場合には、特定の組織のみと結合する標識試薬を組織に与えておき、標識試薬に蛍光物質を含ませておくと、X線照射に伴い、特定の組織のみからの蛍光を観察することができる。 One example of sample inspection is inspection in the medical field. For example, when performing a tissue examination or the like, a labeling reagent that binds only to a specific tissue is given to the tissue, and a fluorescent substance is included in the labeling reagent. Can be observed.
また、試料検査装置は、光電子放出層112への入射光L1を発生する励起光源(レーザ光源)2と、励起光源2に駆動電流を供給する駆動回路31と、駆動回路31をパルス駆動制御する制御部(コンピュータ33及び同期回路34)とを備えており、この制御部は、パルス駆動のタイミングに同期して、検出装置を制御している。
Further, the sample inspection apparatus performs pulse drive control of the excitation light source (laser light source) 2 that generates the incident light L1 to the
コンピュータ33から、所望のパルス信号が出力されると、同期回路34は、駆動回路31に同期信号を出力し、駆動回路31は同期信号の入力に同期して、電源32から励起光源2に駆動電流を供給する。したがって、光源2は、パルス発光する。一方、同期回路34からは、分周器35にも同期信号を出力しており、分周器35では適当な周期のパルスに、入力された同期信号を変換し、遅延回路36に変換された同期信号を入力する。分周器35の分周率はコンピュータ33により制御される。遅延回路36は、同期信号の遅延量を決定するものであり、光源2の発光を検出した光検出器118からの出力信号DLYが入力された時刻に応じて、遅延量を決定する。適当な遅延が行われた同期信号は、掃引回路37に入力され、掃引回路37は、同期信号に同期して出力電圧を掃引する。X線が試料に照射され、これが電子に変換された後、偏向電極M5を通過するタイミングで、掃引が開始されるように、遅延回路36による遅延量は設定される。
When a desired pulse signal is output from the
以上、説明したように、上述のX線発生装置は、光励起型X線発生源と、光励起型X線発生源から出力されたX線が入射する位置に配置されたX線用キャピラリレンズとを備え、光励起型X線発生源は、真空容器116と、真空容器116内に配置され、入射光を電子に変換する光電子放出層112と、光電子放出層112に対向配置されたX線ターゲット114とを備え、X線用キャピラリレンズは、X線導波可能な材料からなる複数のキャピラリを備えている。
As described above, the above-described X-ray generation apparatus includes a photoexcitation X-ray generation source and an X-ray capillary lens disposed at a position where X-rays output from the photoexcitation X-ray generation source are incident. The photoexcited X-ray generation source includes a
X線用キャピラリレンズは、X線を効率的にコリメートすることができるため、光励起型X線発生源から出力されたX線を効率的に試料等に向けて出射することができ。特に、検査用の装置においては、精密なX線照射タイミングや位置でX線発生が要求されるが、光励起型X線発生源は、光励起のタイミングや励起時の電子走行経路を調整することにより、これらを調整することが可能となり、かかる状態で、高いX線利用効率でX線を試料に照射すれば、従来では達成できなかった非常に高精度の試料検査が可能となる。 Since the X-ray capillary lens can efficiently collimate X-rays, the X-rays output from the photoexcitation X-ray generation source can be efficiently emitted toward a sample or the like. In particular, in an inspection apparatus, X-ray generation is required at precise X-ray irradiation timing and position. However, a photoexcitation X-ray generation source can be adjusted by adjusting the timing of photoexcitation and the electron travel path during excitation. These can be adjusted, and in this state, if the sample is irradiated with X-rays with high X-ray utilization efficiency, very high-precision sample inspection that could not be achieved conventionally can be performed.
また、上述のX線発生装置は、光励起型X線発生源のX線出射窓115とX線用キャピラリレンズ10A(10B、10C,10D)(図1、図3、図5参照)との間に配置されたアパーチャ部材42を更に備えている。アパーチャ部材42は、X線遮蔽材料からなり、その開口を透過しないX線をアパーチャ部材42によって遮蔽することにより、ノイズとなるX線がX線用キャピラリレンズに入射するのを防止することができる。これにより、更に高精度の試料検査が可能となる。
In addition, the above-described X-ray generation apparatus is provided between the
なお、アパーチャ部材42の開口径は、X線用キャピラリレンズにおけるX線入射側の端面14の面積よりも小さい。これにより、より確実に、検査に利用しないX線をアパーチャ部材42によって遮断することができる。
The aperture diameter of the
また、上述の光励起型X線発生源は、図28に示したように、光電子放出層とX線ターゲットとの間に配置され、これらの間を走行する電子を偏向する偏向部CLを備えている。偏向部により、電子のX線ターゲットへの照射位置を変更することができ、したがって、X線のフォーカスする位置を変更し、これから出力されるX線の強度や向きを調整・変更することができる。 Further, as shown in FIG. 28, the above-described photoexcited X-ray generation source is provided between the photoelectron emission layer and the X-ray target, and includes a deflection unit CL that deflects electrons traveling between them. Yes. The irradiation position of the electron to the X-ray target can be changed by the deflecting unit. Therefore, the position where the X-ray is focused can be changed, and the intensity and direction of the X-ray to be output can be adjusted / changed. .
次に、図1に示すX線発生装置の動作を、図2のタイミングチャートを参照しながら説明する。図2(a)〜(d)において、横軸は時間軸であり、縦軸は同図(a)、(b)が光強度、同図(c)が電圧、同図(d)がX線強度である。 Next, the operation of the X-ray generator shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. 2A to 2D, the horizontal axis is the time axis, the vertical axes are the light intensity, the light intensity is shown in FIG. 2C, the voltage is shown in FIG. 2C, and the X is shown in FIG. Line strength.
まず、光源2から出射されて分割手段3で二分割された入射光(光電子放出層112に入射する光)と制御光(光検出器118に入射する光)の波形は、図2(a)に示す通りである。このうち、分割手段3を通過した入射光は遅延手段4を経由することによりタイミングが遅れた遅延入射光となり(図2(b)参照)、これに同期して光電子放出層112から光電子が放出される。
First, the waveforms of incident light (light incident on the photoelectron emission layer 112) emitted from the
一方、分割手段3で反射された制御光は遅延要素を経由することなく光検出器118に入射され、この制御光の立ち上りタイミングに同期してパルス状の加速電圧(電源117の出力電圧)が立ち上がる。ここで、加速電圧の立ち下がりタイミングが遅延入射光(図2(b)参照)の立ち下がりタイミングより遅れるように電源117から光電子放出層112に至る経路の時定数を設定しておくと、その電圧波形は図2(c)に示すように、光電子が光電子放出層112から放出されてX線ターゲット114に衝突するまでパルストップ電圧を維持するように制御できる。
On the other hand, the control light reflected by the dividing means 3 enters the
加速電圧の立ち上がりから立ち下がりまでの時間(パルストップ電圧の保持時間)は、光電子放出層(光電陰極)112とX線ターゲット(陽極)114の両極間で放電が生じる時間よりも短い時間に設定される。放電が起きるまでに要する時間(放電所要時間)は両極間が高電圧であるほど短く、加速電圧のパルス幅は放電所要時間よりも短くする必要がある。 The time from the rise to the fall of the acceleration voltage (holding time of the pulse top voltage) is set to a time shorter than the time at which discharge occurs between the photoelectron emission layer (photocathode) 112 and the X-ray target (anode) 114. Is done. The time required for discharge to occur (discharge required time) is shorter as the voltage between both electrodes is higher, and the pulse width of the acceleration voltage must be shorter than the required discharge time.
遅延入射光の光パルスと加速電圧の電圧パルスは、図2(b)と図2(c)からも明らかなように、電圧パルスがパルストップ電圧である間に遅延入射光の光パルスが光電子放出層112に入射される。つまり、遅延入射光の光パルスが光電子放出層112に入射される時点で、すでに高電圧の加速電圧が印加されている。そのため放出された光電子は、図示されていない電源により電圧を印加されている電子レンズ113により集束されながら次第に加速し、高速でX線ターゲット114に衝突する。
As is apparent from FIGS. 2B and 2C, the delayed incident light light pulse and the acceleration pulse voltage pulse are converted into photoelectrons while the voltage pulse is the pulse top voltage. The light enters the
このようにして高速化された光電子は、運動エネルギーが増大しているため、X線ターゲット114との衝突により従来のX線より高エネルギーのX線を発生する。この高エネルギーのパルスX線は出射窓15を通して取り出される。なお、パルスX線の態様は図2(d)に示されている。
Since the photoelectrons thus speeded up have increased kinetic energy, they collide with the
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
例えば、光源2はレーザダイオードに限らず、パルス状のレーザ光を出射するものであれば発光ダイオードや固体レーザでもよく、遅延手段4は一定長さの光ファイバに限らず、プリズムや反射鏡を組合せて光電子放出層112までの光路を延ばすものでもよい。X線発生管100は光励起タイプのものであれば、光電子放出層112、X線ターゲット114、出射窓115等の材料、形状、位置関係は適宜変更できる。
For example, the
また、入射光の光パルスと電圧パルスの同期の方法は、ハーフミラーなどの分割手段3により同一の光パルスを利用する方法の他にも、例えば光源2の電源の電圧パルスを分割して、一方は光源2に他方は電圧制御部7に入力して同期を図る方法など、立ち上りのタイミングが同期する方法であればよい。
In addition to the method of using the same light pulse by the dividing means 3 such as a half mirror, the method of synchronizing the light pulse of the incident light and the voltage pulse, for example, by dividing the voltage pulse of the power source of the
さらに、電源117と光検出器118からなる電圧制御部は、パルス電圧の印加とは別に、放電が起きない許容電圧以下の一定の正バイアス電圧を、光電子放出層112とX線ターゲット114との間に印加してもよい。この場合、電圧パルスのパルス立ち上り時間およびパルス立下り時間が短縮されるため、より高電圧の加速電圧を印加することも可能となる。
Further, the voltage control unit including the
上述の光励起型X線発生源は、高電圧で光電子を加速しても放電現象を引き起こさないため、高エネルギーの高周波パルスX線を発生させることが可能となる。また、光パルスや電圧パルスのパルス繰返し周期を変えることにより、パルスX線のパルス繰返し周期をミリ秒領域からピコ秒領域まで容易に変更可能となり、幅広い用途に利用できる。 Since the above-described photoexcited X-ray generation source does not cause a discharge phenomenon even when photoelectrons are accelerated at a high voltage, it is possible to generate high-energy high-frequency pulsed X-rays. Further, by changing the pulse repetition period of the light pulse or voltage pulse, the pulse repetition period of the pulse X-ray can be easily changed from the millisecond region to the picosecond region, and can be used for a wide range of applications.
図3は、X線発生装置(第2実施形態)の概略構成図である。第2実施形態では、X線用キャピラリレンズとして、X線を集束するタイプのX線用キャピラリレンズ10C(10D)を用いた点のみが、第1実施形態と異なり、その他の点は同一である。この実施形態では、集束されたX線X2が試料に照射されるので、より高い強度のX線を試料に照射することができ、高精度の検出を行うことが可能である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator (second embodiment). The second embodiment is different from the first embodiment only in that an
図4は、ストリークカメラ近傍の変形構造を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a modified structure near the streak camera.
試料保持部Sから出力されたエネルギー線(この場合は蛍光)L2は、スリット部材43に入射する前に、他の光学系を介することができる。すなわち、エネルギー線L2は、第1光学部材44を介して、適当な第2光学部材45に入射し、しかる後、スリット部材43のスリットを通過して、光電陰極M2に照射される。第1光学部材44として集光レンズやスリット部材を用い、第2光学部材45として例えばコリメートレンズを用いることができる。なお、ストリーク管Mの構造は、上述の通りである。
The energy beam (fluorescence in this case) L <b> 2 output from the sample holder S can pass through another optical system before entering the
第2光学部材45として、分光器を用いることもできる。この場合、ストリークカメラが分光器と結合しているので、時間分解分光測定をすることができる。特に、真空紫外域や軟X線域の発光計測には、真空チャンバー内に、測定系(X線出射窓115からストリークカメラのエネルギー線入射面までの部品)を配置することができる。この場合、大気によるX線やエネルギー線の吸収を低減することができる。
A spectroscope may be used as the second
図5は、X線発生装置(第3実施形態)の概略構成図である。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an X-ray generator (third embodiment).
第3実施形態では、試料保持部Sの後段に、直接、ビデオカメラ38が配置される点が、上述の実施形態とは異なる。ビデオカメラ38には、試料からのエネルギー線L2が直接入力されるが、もちろん、適当な光学系を介して、ビデオカメラ38に入射してもよい。ビデオカメラからの映像信号は、コンピュータ33に入力され、取得された試料からのエネルギー線像の画像データは、ディスプレイ40上に表示される。コンピュータ33は、入力装置41からの入力信号により制御することができる。
The third embodiment is different from the above-described embodiment in that the
コンピュータ33からは、適当なタイミングのクロック信号からなる同期信号が駆動回路31に入力され、駆動回路31は、同期信号の入力に同期して、電源32から光源2に駆動電流を供給し、これに応じて、光源2が発光する。その他の構成及び作用効果は、上述の実施形態と同一である。
A synchronization signal composed of a clock signal with an appropriate timing is input to the
次に、X線用キャピラリレンズについて説明する。 Next, the X-ray capillary lens will be described.
図6は、本発明の一実施形態に係る(ポリ)キャピラリレンズ(マルチキャピラリレンズ)10Aを示す側面図である。図6には、このポリキャピラリレンズ10Aに入射するX線XR1と、ポリキャピラリレンズ10Aから出射するX線XR2とが併せて示されている。ポリキャピラリレンズ10Aは略円柱形状を呈しており、中心軸線に対して垂直な断面は、該中心軸線上に中心を有する円形である。このポリキャピラリレンズ10Aは、点状のX線源12から一端面14に入射したX線XR1を、平行X線(X線XR2)として他端面16から出力する。そのため、ポリキャピラリレンズ10Aの直径は、入射端面14に近づくにつれて次第に小さくなっている。
FIG. 6 is a side view showing a (poly) capillary lens (multicapillary lens) 10A according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an X-ray XR1 incident on the
図7(a)は、図6に示されるII−II線に沿ったポリキャピラリレンズ10Aの断面、すなわちポリキャピラリレンズ10AのX線導波方向と交差する断面を示している。より詳細には、この断面は、ポリキャピラリレンズ10Aの中心軸線Bに対して垂直な断面である。
FIG. 7A shows a cross section of the
図7(a)に示されるように、このポリキャピラリレンズ10Aは、X線導波方向と交差する面内において、複数(本実施形態では2つ)の同心円状の領域A1,A2を有している。換言すれば、ポリキャピラリレンズ10Aは、X線導波方向と交差する面内において、第1の領域(有効中心部)A1と、第1の領域A1を囲む第2の領域(周辺部)A2とを有している。なお、これらの領域A1,A2に共通の中心は、例えばポリキャピラリレンズ10Aの中心軸線B上にあり、導波されるX線束の中心軸線と一致する。領域A1の直径は、例えば領域A2の直径の1/2である。
As shown in FIG. 7A, this
図7(b)は、領域A1を拡大して示す断面図である。また、図7(c)は、領域A2を拡大して示す断面図である。図7(b)及び図7(c)に示されるように、ポリキャピラリレンズ10Aは、複数のキャピラリ18aを領域A1に、複数のキャピラリ18bを領域A2にそれぞれ有している。複数のキャピラリ18aは、X線導波方向と交差する面内の領域A1において、二次元状に整列されている。同様に、複数のキャピラリ18bは、X線導波方向と交差する面内の領域A2において、二次元状に整列されている。キャピラリ18a及び18bは、ポリキャピラリレンズ10Aの入射端面(一端面)14から出射端面(他端面)16へ延びる空孔であって、これらの面間を貫通して形成されている。キャピラリ18a及び18bは、入射端面14側の開口に入射したX線(入射X線XR1)をその内部で導波し、出射端面16側の開口から平行X線XR2を出射する。なお、図では円形断面のキャピラリ18a及び18bが示されているが、キャピラリ18a及び18bの断面形状は、例えば正多角形(一例では正六角形)や、正多角形の角が丸みを帯びた形状であってもよい。
FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view of the region A1. FIG. 7C is a cross-sectional view showing the area A2 in an enlarged manner. As shown in FIGS. 7B and 7C, the
前述したように、本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aでは、点状のX線源12から入射したX線XR1を平行X線XR2として出力する為に、入射端面14に近づくにつれて、断面径が次第に小さくなっている。具体的には、点状のX線源12から放射されて次第に拡がるX線XR1を効率良く入射させるため、入射端面14におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線の延長線がX線源12を通るように、入射端面14付近のキャピラリ18a及び18bはレンズ10Aの中心へ向けて傾斜している。一方、平行X線XR2を出射するため、出射端面16におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線は、レンズ10Aの中心軸線に対して平行となっている。そして、このような形態のキャピラリ18a及び18bの内部をX線が好適に導波するように、キャピラリ18a及び18bは、レンズ10Aの中心軸線上及びその付近では直線状に延びており、中心軸線から離れるほど大きな曲率で湾曲している。すなわち、中心軸線に近い領域A1に含まれるキャピラリ18aは直線状か若しくはやや湾曲しており、中心軸線から離れた領域A2に含まれるキャピラリ18bは大きく湾曲している。
As described above, in the
更に、本実施形態では、領域A1のキャピラリ18aの内径Laと、領域A2のキャピラリ18bの内径Lbとが互いに異なっている。例えば本実施形態では、図7に示されるように、中心軸線Bに近い領域A1のキャピラリ18aの内径Laが、中心軸線Bから離れた領域A2のキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい。ここで、内径Laは内径Lbに対して例えば2倍といった大きさを有しており、このような内径Laと内径Lbとの差は、いわゆる寸法誤差や製造工程における温度分布の偏り等により生じる内径差よりも十分に大きなものである。 Further, in the present embodiment, the inner diameter La of the capillary 18a in the region A1 and the inner diameter Lb of the capillary 18b in the region A2 are different from each other. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the inner diameter La of the capillary 18a in the region A1 close to the central axis B is larger than the inner diameter Lb of the capillary 18b in the region A2 away from the central axis B. Here, the inner diameter La is twice as large as the inner diameter Lb. Such a difference between the inner diameter La and the inner diameter Lb is caused by a so-called dimensional error, a deviation in temperature distribution in the manufacturing process, or the like. It is sufficiently larger than the inner diameter difference.
このようなポリキャピラリレンズ10Aは、キャピラリ18a,18bを構成する複数の中空管が束ねられて成るキャピラリ集合体(中空マルチファイバ)を複数束ねて母材を作製し、その母材に熱を加えてテーパ状に引き延ばすことによって製造される。図8は、ポリキャピラリレンズ10Aの製造に用いられる母材20の断面構造を示す図であって、X線導波方向と交差する断面を示している。また、図9は、図8に示された母材20の断面構造の一部を拡大して示す図である。なお、図8において、中心軸線B付近のハッチングが施された領域は、図7(a)に示された領域A1となる領域である。また、その周囲のハッチングが施されていない領域は、図7(a)に示された領域A2となる領域である。
In such a
図8に示されるように、母材20は、複数のキャピラリ集合体21A,21Bを備えている。領域A1では、複数のキャピラリ集合体21Aが、X線導波方向と交差する面内において二次元状に整列されている。また、領域A2では、複数のキャピラリ集合体21Bが、X線導波方向と交差する面内において二次元状に整列されている。図9に示されるように、キャピラリ集合体21Aは、キャピラリ18aを構成する複数の中空管22aが束ねられて構成されており、キャピラリ集合体21Bは、キャピラリ18bを構成する複数の中空管22bが束ねられて構成されている。本実施形態では、X線導波方向と交差する面内におけるキャピラリ集合体21A,21Bの断面形状は正六角形であり、隣合うキャピラリ集合体21A(または21B)同士の正六角形の一辺が互いに接するような蜂の巣状の配列がなされている。母材20のこのような形態はポリキャピラリレンズ10Aにも受け継がれ、ポリキャピラリレンズ10Aもまた、正六角形断面の複数のキャピラリ集合体を備えている。
As shown in FIG. 8, the
また、図9に示されるように、領域A1に含まれるキャピラリ集合体21Aを構成する中空管22aの内径及び外径は、領域A2に含まれるキャピラリ集合体21Bを構成する中空管22bの内径及び外径よりも大きい。これにより、この母材20が加熱され引き延ばされた後のポリキャピラリレンズ10Aにおいても、領域A1におけるキャピラリ18aの内径は、領域A2におけるキャピラリ18bの内径よりも大きくなる。
Further, as shown in FIG. 9, the inner diameter and the outer diameter of the
但し、図9に示されるように、X線導波方向と交差する面内におけるキャピラリ集合体21Aの断面形状及び大きさと、キャピラリ集合体21Bの断面形状及び大きさとは互いに等しい。具体的には、キャピラリ集合体21A,21Bの断面形状は共に正六角形であり、且つ、それらの外径L1及びL2は互いに等しい。
However, as shown in FIG. 9, the cross-sectional shape and size of the
以上に説明した本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aによって得られる効果について説明する。図10は、ポリキャピラリレンズ10Aの特性を説明するための図である。図10(a)はポリキャピラリレンズ10Aの側面図であり、図10(b)は端面14に入射するX線XR1の強度分布の一例を示しており、図10(c)は端面16から出射されるX線XR2の強度分布の一例を示している。なお、比較のため、図10(c)には、キャピラリの内径が均一である場合に想定される強度分布が破線で示されている。
The effects obtained by the
このポリキャピラリレンズ10Aでは、領域A1に含まれるキャピラリ18aがほぼ直線状に延びており、領域A2に含まれるキャピラリ18bが大きく湾曲している。そして、このような場合、領域A1,A2におけるキャピラリの内径が互いに等しいと、図25及び図26を示して説明したように、領域A1ではキャピラリの内径が狭くX線の損失が増し、また、領域A2ではキャピラリの内径が広くX線の損失が増すこととなる。これに対し、本実施形態では、領域A1に含まれるキャピラリ18aの内径Laが、領域A2に含まれるキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい。これにより、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が長くなるので(図25(a)を参照)、反射回数が減り、X線の損失を低減して透過率を高めることができる。また、領域A2に含まれるキャピラリ18bでは、入射X線の最初の反射位置が端面14に近づくので、内壁へのX線の入射角が大きくなって反射率が高まり(図26(b)を参照)、X線の損失を低減して透過率を高めることができる。したがって、出射X線XR2の全体で強度を大きくすることができ、例えば大きなX線量が必要なXRD等を好適に実施することができる。
In the
図11は、本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aと、キャピラリ内径が均一である比較例のポリキャピラリレンズとで、出射X線の強度分布を比較した結果を示すグラフである。図11において、横軸は出射端面の径方向位置を表し、縦軸はX線強度を表している。また、グラフG11は本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aの強度分布を示しており、グラフG12は比較例のポリキャピラリレンズの強度分布を示している。なお、入射X線の強度分布は互いに等しい。また、比較例のポリキャピラリレンズでは母材の段階でのキャピラリ内径を一律6μmとし、本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aでは母材20の段階での領域A1のキャピラリ内径Laを12μm、領域A2のキャピラリ内径Lbを6μmとした。
FIG. 11 is a graph showing the result of comparing the intensity distribution of the emitted X-rays between the
図11に示されるように、本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aでは、比較例に対し、領域A1及びA2の双方において出射X線の強度が高くなっていることがわかる。すなわち、本実施形態のポリキャピラリレンズ10Aによれば、X線の損失を低減して効率良くX線を平行化することができる。
As shown in FIG. 11, in the
なお、本実施形態では、中心軸線Bに近い領域A1におけるキャピラリ内径Laを大きくし、中心軸線Bから離れた領域A2におけるキャピラリ内径Lbを小さくしたが、各領域間でのキャピラリ内径の大小は、ポリキャピラリレンズの用途や求められる特性に応じて適宜設定されるとよい。例えば、直線状のキャピラリ18aを含む領域A1において損失を大きくしたい場合には、領域A1のキャピラリ18aの内径Laを小さくするとよい。また、湾曲しているキャピラリ18bを含む領域A2において損失を大きくしたい場合には、キャピラリ18bの内径Lbを大きくするとよい。このように、キャピラリの内径を複数の領域毎に異ならせることにより、用途に適したレンズ特性を実現することができる。
In the present embodiment, the capillary inner diameter La in the region A1 close to the central axis B is increased and the capillary inner diameter Lb in the region A2 far from the central axis B is decreased. It may be set as appropriate according to the use of the polycapillary lens and the required characteristics. For example, when it is desired to increase the loss in the region A1 including the
また、キャピラリ18a,18bの内壁においてX線が反射する際の全反射臨界角(ここでの全反射臨界角とは、導波方向に沿った内壁面の接線と、内壁面に入射するX線との成す角度であって、X線が全反射し得る最も大きい角度をいう)は、X線のエネルギーが高いほど小さく、X線のエネルギーが低いほど大きい。また、全反射臨界角はポリキャピラリレンズ10Aの構成材料の密度にも依存し、密度が大きいほど全反射臨界角は大きくなる。例えば、ポリキャピラリレンズ10Aの構成材料がホウケイ酸ガラスである場合、X線エネルギーが8keVであるときの全反射臨界角は約0.22°であり、20keVであるときの全反射臨界角は0.08°である。したがって、X線のエネルギーが高い場合には、全反射臨界角が小さいので領域A2(周辺部)のキャピラリ18bの内径Lbは小さいことが好ましい。これにより、入射各を大きくして損失を効果的に低減することができる。逆に、X線のエネルギーが低い場合には、全反射臨界角が大きいので領域A2(周辺部)のキャピラリ18bの内径Lbは大きいことが好ましい。これにより、反射回数を少なくして損失を効果的に低減することができる。このように、本実施形態では、X線のエネルギーに応じて適切なキャピラリ内径を選択することにより、ポリキャピラリレンズ10Aから出力されるX線全体の強度を高めることができる。
Further, the total reflection critical angle when X-rays are reflected on the inner walls of the
また、本実施形態のように、キャピラリ集合体の断面形状及び大きさは、相互に隣接する領域A1,A2間で互いに等しいことが好ましい。これにより、キャピラリの内径が互いに異なる隣合う領域A1,A2の境界部分においても、各領域A1,A2の内部と同様にキャピラリ集合体21A,21Bを連続して整列させることができる。したがって、境界部分における隙間の発生を抑えつつ、ポリキャピラリレンズ10Aを好適に作製することができる。なお、キャピラリ集合体21A,21Bの断面形状は、本実施形態のような正六角形であることが好ましい。これにより、キャピラリ集合体21A,21Bを隙間なく密に整列させることが容易にできる。
In addition, as in the present embodiment, the cross-sectional shape and size of the capillary assembly are preferably equal to each other between the adjacent regions A1 and A2. As a result, the
(第1の変形例)図12(a)は、第1変形例に係るポリキャピラリレンズ10BのX線導波方向と交差する断面を示す図である。このポリキャピラリレンズ10Bと上記実施形態のポリキャピラリレンズ10Aとの相違点は、領域A1に含まれる複数のキャピラリ18aの内径Laと、領域A2に含まれる複数のキャピラリ18bの内径Lbとの大小関係である。本変形例では、図12(b)及び図12(c)に示されるように、内径Lbが内径Laよりも大きい。なお、その他の構成は上記実施形態と同様である。
(First Modification) FIG. 12A is a view showing a cross section intersecting with the X-ray waveguide direction of a
このようなポリキャピラリレンズ10Bを作製するためには、図8及び図9に示された母材20において、領域A2に含まれるキャピラリ集合体21Bの中空管22bの内径及び外径を、領域A1に含まれるキャピラリ集合体21Aの中空管22aの内径及び外径よりも大きくするとよい。
In order to manufacture such a
図13は、ポリキャピラリレンズ10Bの特性を説明するための図である。図13(a)はポリキャピラリレンズ10Bの側面図であり、図13(b)は端面14に入射するX線XR1の強度分布の一例を示しており、図13(c)は端面16から出射されるX線XR2の強度分布の一例を示している。なお、比較のため、図13(c)には、キャピラリの内径が均一である場合に想定される強度分布が破線で示されている。
FIG. 13 is a diagram for explaining the characteristics of the
このポリキャピラリレンズ10Bでは、中心軸線Bに近い領域A1においてキャピラリ18aの内径Laが小さくなっている。これにより、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が短くなるので(図25(b)を参照)、反射回数が増し、X線の損失を大きくすることができる。したがって、図13(c)に示されるように、出射X線XR2の中心軸線付近の強度を低下させて、強度分布を均一に近づけることができる。このようなポリキャピラリレンズ10Bは、例えばXRDの試料に対してX線を均一に照射したい場合に好適に用いられる。
In this
(第2の変形例)図14は、第2変形例に係るポリキャピラリレンズ10Cを示す側面図である。図14には、このポリキャピラリレンズ10Cに入射するX線XR3と、ポリキャピラリレンズ10Cから出射するX線XR4とが併せて示されている。ポリキャピラリレンズ10Cは略円柱形状を呈しており、中心軸線に対して垂直な断面は、該中心軸線上に中心を有する円形である。このポリキャピラリレンズ10Cは、図7に示された断面構造と同様の断面構造を有しており、X線導波方向と交差する面内において、同心円状の領域A1,A2を有している。
(Second Modification) FIG. 14 is a side view showing a
このポリキャピラリレンズ10Cは、一端面14に入射した平行X線XR3を、集束点Dへ向けて集束する集束X線XR4として他端面16から出力する。そのため、ポリキャピラリレンズ10Cの直径は、出射端面16に近づくにつれて次第に小さくなっている。
The
具体的には、平行X線XR3を効率良く入射させるため、入射端面14におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線の延長線がX線源12を通るように、入射端面14付近のキャピラリ18a及び18bの延伸方向は、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線に対して平行となっている。一方、集束点Dへ向けてX線XR4を集束させるため、出射端面16におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線の延長線が集束点Dを通るように、出射端面16付近のキャピラリ18a及び18bはポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線へ向けて傾斜している。そして、このような形態のキャピラリ18a及び18bの内部をX線が好適に導波するように、キャピラリ18a及び18bは、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線及びその付近では直線状に延びており、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線から離れるほど大きな曲率で湾曲している。すなわち、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線に近い領域A1(図7を参照)に含まれるキャピラリ18aは直線状か若しくはやや湾曲しており、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線から離れた領域A2(図7を参照)に含まれるキャピラリ18bは大きく湾曲している。
Specifically, in order to efficiently enter the parallel X-ray XR3, the extension of the central axis of the
図15は、領域A1に含まれるキャピラリ18aの内径Laが、領域A2に含まれるキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい場合における、ポリキャピラリレンズ10Cの特性を説明するための図である。図15(a)はポリキャピラリレンズ10Cの側面図であり、図15(b)は端面14に入射するX線XR3の強度分布の一例を示しており、図15(c)は端面16から出射されるX線XR4の強度分布の一例を示している。なお、比較のため、図15(c)には、キャピラリの内径が均一である場合に想定される強度分布が破線で示されている。
FIG. 15 is a diagram for explaining the characteristics of the
このポリキャピラリレンズ10Cでは、上記実施形態と同様に、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線に近い領域A1におけるキャピラリ18aの内径Laが、その周囲の領域A2におけるキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい。これにより、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が長くなるので(図25(a)を参照)、反射回数が少なくなり、X線の損失を小さくすることができる。したがって、出射X線XR4の全体で強度を大きくすることができ、例えば大きなX線量が必要なXRD等を好適に実施することができる。
In this
また、図16は、領域A1に含まれるキャピラリ18aの内径Laが、領域A2に含まれるキャピラリ18bの内径Lbよりも小さい場合における、ポリキャピラリレンズ10Cの特性を説明するための図である。このポリキャピラリレンズ10Cでは、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が短くなるので(図25(b)を参照)、反射回数が多くなり、X線の損失を大きくすることができる。これにより、図16(c)に示されるように、ポリキャピラリレンズ10Cの中心軸線付近における出射X線XR4の強度を低下させて、強度分布を均一に近づけることができる。このようなポリキャピラリレンズ10Cは、例えば試料面から発生したX線を均一な強度で集光したい場合に好適に用いられる。
FIG. 16 is a diagram for explaining the characteristics of the
(第3の変形例)図17は、第3変形例に係るポリキャピラリレンズ10Dを示す側面図である。図17には、このポリキャピラリレンズ10Dに入射するX線XR5と、ポリキャピラリレンズ10Dから出射するX線XR6とが併せて示されている。ポリキャピラリレンズ10Dは略円柱形状を呈しており、中心軸線に対して垂直な断面は、該中心軸線上に中心を有する円形である。このポリキャピラリレンズ10Dは、図7に示された断面構造と同様の断面構造を有しており、X線導波方向と交差する面内において、同心円状の領域A1,A2を有している。
(Third Modification) FIG. 17 is a side view showing a
このポリキャピラリレンズ10Dは、点状のX線源12から一端面14に入射したX線XR5を、集束点Dへ向けて集束する集束X線XR6として他端面16から出力する。そのため、ポリキャピラリレンズ10Dの直径は、中心軸線方向における中心部から入射端面14に近づくにつれて次第に小さくなっており、また、中心軸線方向における中心部から出射端面16に近づくにつれて次第に小さくなっている。
The
具体的には、点状のX線源12から放射されて次第に拡がるX線XR5を効率良く入射させるため、入射端面14におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線の延長線がX線源12を通るように、入射端面14付近のキャピラリ18a及び18bはポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線へ向けて傾斜している。一方、集束点Dへ向けてX線XR6を集束させるため、出射端面16におけるキャピラリ18a及び18bの中心軸線の延長線が集束点Dを通るように、出射端面16付近のキャピラリ18a及び18bはポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線へ向けて傾斜している。そして、このような形態のキャピラリ18a及び18bの内部をX線が好適に導波するように、キャピラリ18a及び18bは、ポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線及びその付近では直線状に延びており、ポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線から離れるほど大きな曲率で湾曲している。すなわち、ポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線に近い領域A1に含まれるキャピラリ18aは直線状か若しくはやや湾曲しており、ポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線から離れた領域A2に含まれるキャピラリ18bは大きく湾曲している。
Specifically, in order to make the X-ray XR5 radiated from the point-shaped
図18は、領域A1に含まれるキャピラリ18aの内径Laが、領域A2に含まれるキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい場合における、ポリキャピラリレンズ10Dの特性を説明するための図である。図18(a)はポリキャピラリレンズ10Dの側面図であり、図18(b)は端面14に入射するX線XR5の強度分布の一例を示しており、図18(c)は端面16から出射されるX線XR6の強度分布の一例を示している。なお、比較のため、図18(c)には、キャピラリの内径が均一である場合に想定される強度分布が破線で示されている。
FIG. 18 is a diagram for explaining the characteristics of the
このポリキャピラリレンズ10Dでは、上記実施形態と同様に、中心軸線Bに近い領域A1におけるキャピラリ18aの内径Laが、その周囲の領域A2におけるキャピラリ18bの内径Lbよりも大きい。したがって、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が長くなるので(図25(a)を参照)、反射回数が少なくなり、X線の損失を小さくすることができる。また、領域A2に含まれるキャピラリ18bでは、入射するX線XR5の最初の反射位置が端面14に近づくので、内壁へのX線の入射角が大きくなって反射率が高まり(図26(b)を参照)、X線の損失を低減することができる。したがって、出射X線XR6の全体で強度を大きくすることができ、例えば大きなX線量が必要なXRD等を好適に実施することができる。
In this
また、図19は、領域A1に含まれるキャピラリ18aの内径Laが、領域A2に含まれるキャピラリ18bの内径Lbよりも小さい場合における、ポリキャピラリレンズ10Dの特性を説明するための図である。このポリキャピラリレンズ10Dでは、領域A1におけるキャピラリ18a内でのX線の反射間隔が短くなるので(図25(b)を参照)、反射回数が多くなり、X線の損失を大きくすることができる。これにより、図19(c)に示されるように、ポリキャピラリレンズ10Dの中心軸線付近における出射X線XR6の強度を低下させて、強度分布を均一に近づけることができる。このようなポリキャピラリレンズ10Dは、例えば試料の一点から発生したX線を均一な強度で集光したい場合に好適に用いられる。
FIG. 19 is a diagram for explaining the characteristics of the
(第4の変形例)図20は、第4変形例として、ポリキャピラリレンズの製造に用いられる母材25の断面構造を示す図であって、X線導波方向と交差する断面を示している。また、図21は、図20に示された母材25の断面構造の一部を拡大して示す図である。
(Fourth Modification) FIG. 20 is a diagram showing a cross-sectional structure of a
図20に示されるように、母材25は、複数のキャピラリ集合体26A,26Bを備えている。複数のキャピラリ集合体26Aは、X線導波方向と交差する面内の領域A1において縦方向及び横方向の二次元状に整列されている。また、複数のキャピラリ集合体26Bは、X線導波方向と交差する面内の領域A2において縦方向及び横方向の二次元状に整列されている。図21に示されるように、キャピラリ集合体26Aはキャピラリ18a(図9参照)を構成する複数の中空管22aが束ねられて構成されており、キャピラリ集合体26Bはキャピラリ18b(図9参照)を構成する複数の中空管22bが束ねられて構成されている。
As shown in FIG. 20, the
本実施形態では、X線導波方向と交差する面内におけるキャピラリ集合体26A,26Bの断面形状は正方形であり、隣合うキャピラリ集合体26A(または26B)同士の正方形の一辺が互いに接するような配列がなされている。母材25のこのような形態はポリキャピラリレンズにも受け継がれ、ポリキャピラリレンズもまた、正方形断面の複数のキャピラリ集合体を備える。
In the present embodiment, the cross-sectional shapes of the
なお、図20において、中心付近のハッチングが施された領域は、領域A1となる領域である。また、その周囲のハッチングが施されていない領域は、領域A2となる領域である。一例では、領域A1に含まれるキャピラリ集合体26Aを構成する中空管22aの内径及び外径は、領域A2に含まれるキャピラリ集合体26Bを構成する中空管22bの内径及び外径よりも大きい(若しくは小さい)。これにより、この母材25が加熱され引き延ばされた後のポリキャピラリレンズにおいても、領域A1におけるキャピラリ18aの内径は、領域A2におけるキャピラリ18bの内径よりも大きくなる(若しくは小さくなる)。
In FIG. 20, the hatched region near the center is a region that becomes the region A1. Moreover, the area | region where the surrounding hatching is not given is an area | region used as area | region A2. In one example, the inner and outer diameters of the
また、図21に示されるように、X線導波方向と交差する面内における、領域A1のキャピラリ集合体26Aの断面形状及び大きさと、領域A2のキャピラリ集合体26Bの断面形状及び大きさとは互いに等しい。具体的には、キャピラリ集合体26A,26Bの断面形状は共に正方形であり、且つ、それらの一辺の長さは互いに等しい。
Further, as shown in FIG. 21, the cross-sectional shape and size of the
本変形例のように、キャピラリ集合体の断面形状は正方形であってもよく、そのような形状であってもキャピラリ集合体26A,26Bを隙間なく密に整列させることができる。また、本変形例のように、キャピラリ集合体26A,26Bの断面形状及び大きさが互いに等しいことにより、隣合う領域A1,A2の境界部分においても各領域A1,A2の内部と同様にキャピラリ集合体26A,26Bを連続して整列させることができる。したがって、境界部分における隙間の発生を抑えつつ、ポリキャピラリレンズを好適に作製することができる。
As in the present modification, the cross-sectional shape of the capillary assembly may be square, and even in such a shape, the
図22は、本変形例の別の形態を示す図であって、ポリキャピラリレンズの製造に用いられる母材28の断面構造の一部を拡大して示している。この母材28と図21に示された母材25との相違点は、領域A1,A2におけるキャピラリ集合体の大きさである。すなわち、母材28では、領域A1におけるキャピラリ集合体26Aの一辺の大きさと、領域A2におけるキャピラリ集合体26Bの一辺の大きさとが互いに異なっており、キャピラリ集合体26Aの一辺の大きさは例えばキャピラリ集合体26Bの一辺の大きさの2倍である。なお、大きさ以外のキャピラリ集合体26A,26Bの構成は、図20及び図21に示されたものと同様である。
FIG. 22 is a diagram showing another embodiment of the present modification, and shows an enlarged part of a cross-sectional structure of a
本変形例のようにキャピラリ集合体の断面形状が正方形である場合、図22に示されたように、互いに隣り合う二つの領域A1,A2のキャピラリ集合体の大きさはそれぞれ異なっても良い。そのような場合であっても、隣合う領域A1,A2の境界部分においてキャピラリ集合体を連続して整列させることができ、境界部分における隙間の発生を抑えることができる。 When the cross-sectional shape of the capillary assembly is square as in the present modification, the sizes of the capillary assemblies in the two regions A1 and A2 adjacent to each other may be different as shown in FIG. Even in such a case, the capillary assembly can be continuously aligned at the boundary portion between the adjacent regions A1 and A2, and generation of a gap at the boundary portion can be suppressed.
(第5の変形例)図23は、第5変形例として、ポリキャピラリレンズの製造に用いられる母材24の断面構造を示す図である。図23に示されるように、母材24は、複数のキャピラリ集合体21を備えている。これらのキャピラリ集合体21は、前述した実施形態と同様に、キャピラリを構成する複数の中空管が束ねられて構成された断面正六角形の部材であって、X線導波方向と交差する面内において蜂の巣状に整列されている。
(Fifth Modification) FIG. 23 is a view showing a cross-sectional structure of a
また、図24は、ポリキャピラリレンズの製造に用いられる母材29の断面構造を示す図である。図24に示されるように、母材29は、複数のキャピラリ集合体26を備えている。これらのキャピラリ集合体26は、前述した第4変形例と同様に、キャピラリを構成する複数の中空管が束ねられて構成された断面正方形の部材であって、X線導波方向と交差する面内において縦横に整列されている。
FIG. 24 is a diagram showing a cross-sectional structure of a
図23に示される母材24、及び図24に示される母材29は、X線導波方向と交差する断面において、3つの同心円状の領域A3〜A5を有している。なお、図23及び図24において、領域A3は中心付近の密なハッチングが施された領域であり、領域A4はその周囲の粗いハッチングが施された領域であり、領域A5は更にその周囲のハッチングが施されていない領域である。したがって、これらの母材24,29から作製されるポリキャピラリレンズもまた、X線導波方向と交差する断面において、領域A3〜A5に相当する3つの同心円状の領域を有することとなる。換言すれば、母材24,29から作製されるポリキャピラリレンズは、X線導波方向と交差する面内において、第1の領域と、第1の領域を囲む第2の領域と、第2の領域を囲む第3の領域とを有することとなる。なお、これらの領域に共通の中心は、例えばポリキャピラリレンズの中心軸線上にあり、導波されるX線束の中心軸線と一致する。
A
一例では、キャピラリ集合体21,26を構成する中空管の内径及び外径は、領域A3において最も大きく、領域A5において最も小さい。これにより、これらの母材24,29が加熱され引き延ばされた後のポリキャピラリレンズにおいても、領域A3におけるキャピラリの内径が最も大きく、領域A5におけるキャピラリの内径が最も小さくなる。このように、ポリキャピラリレンズの中心軸線に近い領域ほどキャピラリの内径が大きいことにより、ポリキャピラリレンズの中心軸線付近におけるキャピラリ内でのX線の反射間隔が長くなるので、反射回数が減り、X線の損失を低減することができる。
In one example, the inner and outer diameters of the hollow tubes constituting the
また、別の一例では、キャピラリ集合体21,26を構成する中空管の内径及び外径は、領域A5において最も大きく、領域A3において最も小さい。これにより、これらの母材24,29が加熱され引き延ばされた後のポリキャピラリレンズにおいても、領域A5におけるキャピラリの内径が最も大きく、領域A3におけるキャピラリの内径が最も小さくなる。このように、ポリキャピラリレンズの中心軸線に近い領域ほどキャピラリの内径が小さいことにより、中心軸線付近におけるキャピラリ内でのX線の反射間隔が短くなるので、反射回数が多くなり、X線の損失を大きくすることができる。したがって、ポリキャピラリレンズの中心軸線付近における出射X線の強度を低下させて、強度分布を均一に近づけることができる。
In another example, the inner and outer diameters of the hollow tubes constituting the
本発明によるポリキャピラリレンズは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び各変形例では、キャピラリ集合体の断面形状として正六角形および正方形を例示したが、キャピラリ集合体の断面形状はこれらに限られるものではない。また、上記実施形態及び各変形例では、X線導波方向と交差する面内において2つ(或いは3つ)の領域のキャピラリ内径がそれぞれ異なるとしたが、4つ以上の領域間でキャピラリ内径がそれぞれ異なってもよい。 The polycapillary lens according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, although the regular hexagon and the square are exemplified as the cross-sectional shape of the capillary assembly in the embodiment and each modification, the cross-sectional shape of the capillary assembly is not limited to these. In the above embodiment and each modification, the capillary inner diameters of two (or three) regions in the plane intersecting the X-ray waveguide direction are different from each other. May be different.
なお、図27は、ケース内にキャピラリレンズ10A(10B,10C,10D)を収容してなるレンズ構造体の図である。同図に示すように、外部のケースは、金属筒体からなるケース本体10cと、このケース本体10cの両端の開口をそれぞれ封止するX線透過窓10a、10bとからなる。X線透過窓10a、10bは、X線が透過可能な材料からなり、例えば、樹脂、ガラス又は半導体から構成することができる。ケースの内部には、窒素などの不活性ガスを充填しておくことができるが、内部を真空にして、減圧状態にすることも可能である。これにより、ポリキャピラリレンズ10A(10B)の劣化が抑制される。X線透過窓により、ケース内部が密閉され、常に安定した状態を保持することができ、使用条件が緩和される。
FIG. 27 is a diagram of a lens structure in which the
また、X線用キャピラリレンズとケース本体とは同軸配置されており、これらの取扱い及び配置時の軸調整が容易となっている。すなわち、ケース本体10cの軸を調整すると、X線用キャピラリレンズの軸を調整することができる。
Further, the X-ray capillary lens and the case main body are coaxially arranged, and the axis adjustment at the time of handling and arrangement is easy. That is, when the axis of the
なお、上述のX線用キャピラリレンズ10A(10B,10C,10D)は、ホウケイ酸ガラスなどのX線導波可能な材料からなる複数のキャピラリを備えているが、各キャピラリ―の材料は、X線が透過可能であって、X線がキャピラリ―内部で反射する材料であれば、石英ガラスなどの他のガラスや、樹脂材料から構成することも可能である。
The
以上、説明したように、上述の実施形態では、X線出射窓115から出射されたX線は、放射状に広がり発散していくが、X線用キャピラリレンズを用いることにより、単位面積あたりのX線量の低下を抑制することができる。したがって、X線出射窓115を試料に近づけなくても、十分なX線強度を保持することができる。
As described above, in the above-described embodiment, the X-rays emitted from the
また、X線励起したい場所が、試料の一部の微小部分であったとしても、X線用キャピラリレンズを用いてこれを集束させることにより、かかる部分のみにX線を照射することも可能である。なお、試料の微小部分を励起したい場合に、X線を絞り集光し、微小部分のサイズは、X線用キャピラリレンズの焦点サイズ(φ=100μm以下等)程度まで集光できる。使用されるX線管は、このX線用キャピラリレンズの焦点サイズと同等以下の焦点サイズ(X線ターゲット上の焦点サイズ)を有する事で、十分に集束を行うことができる。X線ターゲット上の電子ビームサイズを空間的に小さくすれば、集束したX線のサイズは小さくなる。その際、X線用キャピラリ―レンズの集束点へ、X線を効率良く導く為に、電子ビームをX線ターゲット上で走査し、最大集光されるターゲット上の位置を探すことができる。これはX線キャピラリ―レンズを機械的に位置調整する場合よりも簡便な手法である。 Even if the X-ray excitation location is a small part of the sample, it is possible to irradiate only that part by focusing the X-ray capillary lens. is there. When it is desired to excite a minute portion of the sample, the X-ray is focused and condensed, and the size of the minute portion can be condensed to about the focal point size (φ = 100 μm or less) of the X-ray capillary lens. The X-ray tube used has a focal size (focus size on the X-ray target) that is equal to or smaller than the focal size of the X-ray capillary lens, so that sufficient focusing can be performed. If the electron beam size on the X-ray target is spatially reduced, the size of the focused X-ray is reduced. At that time, in order to efficiently guide the X-rays to the converging point of the X-ray capillary lens, an electron beam can be scanned on the X-ray target to find the position on the target where the light is focused most. This is a simpler method than when the X-ray capillary lens is mechanically adjusted.
また、X線の集束位置や照射位置をキャピラリレンズによって変更することができるので、試料の励起部分が、部品の奥に配置されている場合などにも、この装置は使用することができる。また、これら微小部分から発生した光(蛍光X線や可視光など)を分析する事で、試料の状態を観察・解析することができる。 In addition, since the X-ray focusing position and irradiation position can be changed by the capillary lens, this apparatus can be used even when the excitation portion of the sample is arranged in the back of the component. Moreover, the state of the sample can be observed and analyzed by analyzing light (fluorescent X-ray, visible light, etc.) generated from these minute portions.
また、集束したX線を平行にして試料へ放射させることも可能となるポイント―パラレル型のキャピラリ―レンズの場合、試料の励起部分を比較的大きなサイズで励起したい場合にX線を面で照射することができる。また、その励起面から発生する光(蛍光X線や可視光など)を分析する事で試料の平均的な状態を観察・解析できる。更に、平行化されたX線は、距離による発散(放射状に広がらないので)はほとんどないので、測定系の位置に自由度を持たせることができる。 In addition, in the case of a point-parallel type capillary lens that allows focused X-rays to be emitted in parallel to the sample, the surface is irradiated with X-rays when the excitation part of the sample is to be excited with a relatively large size. can do. Moreover, the average state of the sample can be observed and analyzed by analyzing the light (fluorescent X-ray, visible light, etc.) generated from the excitation surface. Furthermore, since the collimated X-ray has little divergence due to distance (because it does not spread radially), the position of the measurement system can be given a degree of freedom.
ストリーク管を用いた試料検査装置は、時間分解型検出器を構成するものであるが、検出装置として、PMT(光電子増倍管)や固体素子検出器(CCD等)を用いる構造も可能である。 A sample inspection apparatus using a streak tube constitutes a time-resolved detector, but a structure using a PMT (photomultiplier tube) or a solid-state detector (CCD or the like) as the detection device is also possible. .
また、光励起型X線管から発生するX線は、励起光源からの入射光の形態により、直流動作やパルス動作のいずれにも変更することができる。また、光励起型X線管は、光電陰極を電子源とするX線管で、短パルス(100ps以下)のX線放射が可能である。X線ターゲットから発生したX線は、時間的繰り返しを保持し、ある立体角でX線出射窓(ベリリウム)から大気側へ放出される。 Further, the X-rays generated from the light excitation type X-ray tube can be changed to either a direct current operation or a pulse operation depending on the form of incident light from the excitation light source. The photoexcited X-ray tube is an X-ray tube using a photocathode as an electron source, and can emit X-rays of a short pulse (100 ps or less). X-rays generated from the X-ray target retain temporal repetition and are emitted from the X-ray emission window (beryllium) to the atmosphere side at a certain solid angle.
X線用キャピラリ―レンズが、ポイント−ポイント型レンズの場合、集束されたX線がレンズ出口より放射され、試料上の1点に集束される。ポイント−パラレル型レンズでは、集束されたX線がレンズ出口より平行放射され、試料上の面部に平行照射されるが、いずれの場合も、X線用キャピラリ―レンズから放射されたX線は、時間的繰り返しを保持し、試料に照射される。集束を行った場合、これを行わない場合よりも、単位面積あたり、数10倍〜数10000倍のX線強度になる。 When the X-ray capillary lens is a point-point lens, the focused X-rays are emitted from the lens exit and focused on one point on the sample. In the point-parallel type lens, the focused X-rays are emitted in parallel from the lens exit and irradiated on the surface of the sample in parallel. In either case, the X-rays emitted from the X-ray capillary lens are: The sample is irradiated with a temporal repetition. When focusing is performed, the X-ray intensity is several tens to several tens of times per unit area than when this is not performed.
100…光励起型X線発生源、111…入射窓、112…光電子放出層(光電陰極)、113…電子レンズ、114…X線ターゲット、115…X線出射窓、116…真空容器、2…光源、3…分割手段、4…遅延手段、5…ビームエクスパンダー、6…ミラー、117…電源、118…光検出器、M…ストリーク管、38…ビデオカメラ(固体撮像素子)、10A,10B,10C,10D…(ポリ)キャピラリレンズ、12…X線源、14…一端面(入射端面)、16…他端面(出射端面)、18a,18b…キャピラリ、20,24,25,28,29…母材、21A,21B,26A,26B…キャピラリ集合体、22a,22b…中空管、A1〜A5…領域、B…中心軸線、D…集束点、La,Lb…キャピラリ内径、XR1,XR3,XR5…入射X線、XR2,XR4,XR6…出射X線。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光励起型X線発生源から出力されたX線が入射する位置に配置されたX線用キャピラリレンズと、
を備え、
前記光励起型X線発生源は、
真空容器と、
前記真空容器内に配置され、入射光を電子に変換する光電子放出層と、
前記光電子放出層に対向配置されたX線ターゲットと、
を備え、
前記X線用キャピラリレンズは、X線導波可能な材料からなる複数のキャピラリを備えている、
ことを特徴とするX線発生装置。 A photoexcited X-ray source;
An X-ray capillary lens disposed at a position where X-rays output from the photoexcitation X-ray generation source are incident;
With
The photoexcited X-ray generation source is:
A vacuum vessel;
A photoelectron emission layer disposed in the vacuum vessel and converting incident light into electrons;
An X-ray target disposed opposite to the photoelectron emission layer;
With
The X-ray capillary lens includes a plurality of capillaries made of a material capable of X-ray waveguide.
An X-ray generator characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のX線発生装置。 An aperture member disposed between the X-ray emission window of the photoexcitation X-ray generation source and the X-ray capillary lens;
The X-ray generator according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のX線発生装置。 The aperture diameter of the aperture member is smaller than the area of the end face on the X-ray incident side in the X-ray capillary lens,
The X-ray generator according to claim 2.
前記ケースは、金属筒体からなるケース本体を備え、
前記X線用キャピラリレンズと前記ケース本体とは同軸配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のX線発生装置。 A case for accommodating the X-ray capillary lens;
The case includes a case body made of a metal cylinder,
The X-ray capillary lens and the case body are arranged coaxially.
The X-ray generator according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記ケース本体の両端の開口をそれぞれ封止するX線透過窓を備えている、
ことを特徴とする請求項4に記載のX線発生装置。 The case is
X-ray transmission windows that respectively seal the openings at both ends of the case body are provided.
The X-ray generator according to claim 4.
前記光電子放出層と前記X線ターゲットとの間に配置され、これらの間を走行する電子を偏向する偏向部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のX線発生装置。 The photoexcited X-ray generation source is:
A deflection unit that is disposed between the photoelectron emission layer and the X-ray target and deflects electrons traveling between them;
The X-ray generator according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記X線発生装置から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部と、
X線入射に伴って、前記試料保持部に配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置と、
を備えることを特徴とする試料検査装置。 The X-ray generator according to any one of claims 1 to 6,
A sample holder disposed at a position where X-rays output from the X-ray generator are irradiated;
A detection device for detecting an energy ray output from a sample to be arranged in the sample holding unit in accordance with X-ray incidence;
A sample inspection apparatus comprising:
前記励起光源に駆動電流を供給する駆動回路と、
前記駆動回路をパルス駆動制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記パルス駆動のタイミングに同期して、前記検出装置を制御する、
ことを特徴とする請求項7に記載の試料検査装置。 An excitation light source for generating incident light on the photoelectron emission layer;
A drive circuit for supplying a drive current to the excitation light source;
A control unit that performs pulse drive control of the drive circuit;
With
The control unit controls the detection device in synchronization with the timing of the pulse drive;
The sample inspection apparatus according to claim 7.
前記X線発生装置から出力されたX線が照射される位置に配置された試料保持部と、
X線入射に伴って、前記試料保持部に配置されるべき試料から出力されるエネルギー線を検出する検出装置と、
前記検出装置の出力に基づいて、前記偏向部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする試料検査装置。 X-ray generator according to claim 6,
A sample holder disposed at a position where X-rays output from the X-ray generator are irradiated;
A detection device for detecting an energy ray output from a sample to be arranged in the sample holding unit in accordance with X-ray incidence;
A control unit for controlling the deflection unit based on an output of the detection device;
A sample inspection apparatus comprising:
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- 2013-09-19 JP JP2013194040A patent/JP2015060735A/en active Pending
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