JPH06300900A - 軟x線顕微鏡 - Google Patents
軟x線顕微鏡Info
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- JPH06300900A JPH06300900A JP8761893A JP8761893A JPH06300900A JP H06300900 A JPH06300900 A JP H06300900A JP 8761893 A JP8761893 A JP 8761893A JP 8761893 A JP8761893 A JP 8761893A JP H06300900 A JPH06300900 A JP H06300900A
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- Japan
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- soft
- objective lens
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- visible light
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学顕微鏡の対物レンズとして複数の異なる
倍率の対物レンズの中の任意の1つを選択可能にして観
察倍率を変更可能とし、低倍率広視野で試料観察部位の
探査およびピント合わせを行い、高倍率高分解能で実際
の観察を行う。 【構成】 試料7にコンデンサレンズ5を介して軟X線
を照射する軟X線光源であるパルスレーザ1と、試料の
軟X線による像を拡大する軟X線対物レンズとしてのシ
ュヴァルツシルド型対物レンズ9と、拡大された像を可
視光に変換するフォスファ10と、可視光に変換された
像を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズ12と、再拡大
された像を検出する可視光感応性の撮像素子としてのイ
メージインテンシファイア14を具えるX線顕微鏡に、
対物レンズ12として複数の異なる倍率の対物レンズの
中から任意の1つを選択する対物レンズ選択機構を設け
た。
倍率の対物レンズの中の任意の1つを選択可能にして観
察倍率を変更可能とし、低倍率広視野で試料観察部位の
探査およびピント合わせを行い、高倍率高分解能で実際
の観察を行う。 【構成】 試料7にコンデンサレンズ5を介して軟X線
を照射する軟X線光源であるパルスレーザ1と、試料の
軟X線による像を拡大する軟X線対物レンズとしてのシ
ュヴァルツシルド型対物レンズ9と、拡大された像を可
視光に変換するフォスファ10と、可視光に変換された
像を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズ12と、再拡大
された像を検出する可視光感応性の撮像素子としてのイ
メージインテンシファイア14を具えるX線顕微鏡に、
対物レンズ12として複数の異なる倍率の対物レンズの
中から任意の1つを選択する対物レンズ選択機構を設け
た。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線顕微鏡、特に生体
観察や半導体検査等に好適な高解像度の軟X線顕微鏡装
置に関するものである。
観察や半導体検査等に好適な高解像度の軟X線顕微鏡装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】可視光を用いる通常の光学顕微鏡の分解
能はほぼ0.2μmであるので、より高解像度を必要と
する観察の場合には電子顕微鏡を用いることになる。し
かし、電子顕微鏡により生体等を観察するためには、脱
水、固定等の前処理が必要となるとともに、観察を真空
中で行わなければならないという制約を受ける。そこ
で、軟X線領域の光を用いることにより高解像度および
空気中での観察を実現するようにした軟X線顕微鏡の開
発が進められるようになった。その中でも、特に生体観
察を目的とするものとして、「水の窓」と呼ばれる23
〜43Åの波長領域を用いる軟X線顕微鏡の開発が進め
られている。
能はほぼ0.2μmであるので、より高解像度を必要と
する観察の場合には電子顕微鏡を用いることになる。し
かし、電子顕微鏡により生体等を観察するためには、脱
水、固定等の前処理が必要となるとともに、観察を真空
中で行わなければならないという制約を受ける。そこ
で、軟X線領域の光を用いることにより高解像度および
空気中での観察を実現するようにした軟X線顕微鏡の開
発が進められるようになった。その中でも、特に生体観
察を目的とするものとして、「水の窓」と呼ばれる23
〜43Åの波長領域を用いる軟X線顕微鏡の開発が進め
られている。
【0003】軟X線顕微鏡は、軟X線光源と、該軟X線
光源から放射された軟X線を試料上に集光するコンデン
サレンズと、試料から反射または透過した軟X線や蛍光
等を拡大して結像する対物レンズと、結像された像を検
出する検出器等から構成され、検出された像はCRT等
に表示される。軟X線領域においては、あらゆる物質の
屈折率は1に近い値となり、屈折や反射はほとんど起こ
らず、吸収も大きくなる。したがって、対物レンズとし
ては、全反射現象を用いた斜入射光学系や、多層膜を用
いた直入射反射光学系や、回折を用いたゾーンプレート
光学系が用いられる。
光源から放射された軟X線を試料上に集光するコンデン
サレンズと、試料から反射または透過した軟X線や蛍光
等を拡大して結像する対物レンズと、結像された像を検
出する検出器等から構成され、検出された像はCRT等
に表示される。軟X線領域においては、あらゆる物質の
屈折率は1に近い値となり、屈折や反射はほとんど起こ
らず、吸収も大きくなる。したがって、対物レンズとし
ては、全反射現象を用いた斜入射光学系や、多層膜を用
いた直入射反射光学系や、回折を用いたゾーンプレート
光学系が用いられる。
【0004】一般的に、結像光学系においては、分解能
(解像力)δは、δ=0.61λ/NAで与えられる
(ただし、λ;波長、NA;対物レンズの開口数)。こ
こで、使用する波長を40Åとすると、斜入射光学系で
は、全反射角の関係からNAは最大0.06程度と見積
もられるので、分解能δは上式から約400Å、すなわ
ち0.04μm程度となる。また、球面のみを用いた直
入射反射光学系では、幾何学的な収差量からNAは0.
25程度が限界と考えられており、分解能は約100
Å、すなわち0.01μmとなる。したがって、軟X線
顕微鏡の分解能は、0,01〜0.04μm程度になる
が、この分解能は、今後の技術改良によりさらに向上す
ることが期待できる。そして、使い易い大きさの軟X線
顕微鏡を考えた場合、対物レンズの倍率が100倍程度
で、検出器の分解能が数μm以下であることが必要とな
る。
(解像力)δは、δ=0.61λ/NAで与えられる
(ただし、λ;波長、NA;対物レンズの開口数)。こ
こで、使用する波長を40Åとすると、斜入射光学系で
は、全反射角の関係からNAは最大0.06程度と見積
もられるので、分解能δは上式から約400Å、すなわ
ち0.04μm程度となる。また、球面のみを用いた直
入射反射光学系では、幾何学的な収差量からNAは0.
25程度が限界と考えられており、分解能は約100
Å、すなわち0.01μmとなる。したがって、軟X線
顕微鏡の分解能は、0,01〜0.04μm程度になる
が、この分解能は、今後の技術改良によりさらに向上す
ることが期待できる。そして、使い易い大きさの軟X線
顕微鏡を考えた場合、対物レンズの倍率が100倍程度
で、検出器の分解能が数μm以下であることが必要とな
る。
【0005】一般に、軟X線の検出器としてはマイクロ
チャンネルプレート(MCP)、CCD等の固体撮像素
子を用いるが、その場合、各画素間の間隔は何れも10
μm以上なので、分解能が不足する。したがって、何ら
かの手法で像を再拡大してからMCPやCCDで検出す
る方法が用られている。像の再拡大の方法としては、電
子光学的に像を拡大するイメージ型検出器を用いる方法
や、対物レンズによる拡大像をさらに拡大レンズによっ
て拡大する方法が提案されている。
チャンネルプレート(MCP)、CCD等の固体撮像素
子を用いるが、その場合、各画素間の間隔は何れも10
μm以上なので、分解能が不足する。したがって、何ら
かの手法で像を再拡大してからMCPやCCDで検出す
る方法が用られている。像の再拡大の方法としては、電
子光学的に像を拡大するイメージ型検出器を用いる方法
や、対物レンズによる拡大像をさらに拡大レンズによっ
て拡大する方法が提案されている。
【0006】上記電子光学的に像を拡大する方法は、図
2に示すようにして行う。すなわち、電子銃40から放
出される電子をコンデンサ電子レンズ41によってター
ゲット42上に収束し、特性X線(軟X線顕微鏡の場合
は、発生するX線の中から軟X線を用いる)を発生させ
て試料43に照射する。試料43を透過したX線をウォ
ルタ型対物レンズ44によってCaI等の光電変換面4
5上に拡大投影して、光電変換面45でX線を一旦電子
に変換する。その電子を電子レンズ46によって電子光
学的に再拡大し、電子による拡大像をMCP47上に結
像させる。MCP47によって増幅した像を蛍光面48
によって可視光に変換し、CCDカメラ49によって検
出する。なお、以上の系はチェンバ50によって真空に
保たれている。
2に示すようにして行う。すなわち、電子銃40から放
出される電子をコンデンサ電子レンズ41によってター
ゲット42上に収束し、特性X線(軟X線顕微鏡の場合
は、発生するX線の中から軟X線を用いる)を発生させ
て試料43に照射する。試料43を透過したX線をウォ
ルタ型対物レンズ44によってCaI等の光電変換面4
5上に拡大投影して、光電変換面45でX線を一旦電子
に変換する。その電子を電子レンズ46によって電子光
学的に再拡大し、電子による拡大像をMCP47上に結
像させる。MCP47によって増幅した像を蛍光面48
によって可視光に変換し、CCDカメラ49によって検
出する。なお、以上の系はチェンバ50によって真空に
保たれている。
【0007】また、上記軟X線のままで拡大像をさらに
拡大する方法は、図3に示すようにして行う。すなわ
ち、軟X線を照射された試料51を斜入射型対物レンズ
(この例ではウォルタ型を用いる)52によって拡大し
て最初の像53を得て、その最初の像53をさらに斜入
射型全反射鏡(この例ではウォルタ型を用いる)54に
よって再拡大する。そして、再拡大された軟X線による
像55をMCPまたはCCD56によって検出する。
拡大する方法は、図3に示すようにして行う。すなわ
ち、軟X線を照射された試料51を斜入射型対物レンズ
(この例ではウォルタ型を用いる)52によって拡大し
て最初の像53を得て、その最初の像53をさらに斜入
射型全反射鏡(この例ではウォルタ型を用いる)54に
よって再拡大する。そして、再拡大された軟X線による
像55をMCPまたはCCD56によって検出する。
【0008】ところで、上述の電子光学的に像を拡大す
る方法は、装置が複雑化し、電子レンズによる収差が問
題になる上に、光電変換面で変換されずに透過した軟X
線が直接検出器に入射して画像に悪影響を与える問題が
ある。また、上述の軟X線のままで拡大像をさらに拡大
する方法は、軟X線のままで拡大するため、光量損失が
大きくなる上に、装置の大型化を招く問題がある。
る方法は、装置が複雑化し、電子レンズによる収差が問
題になる上に、光電変換面で変換されずに透過した軟X
線が直接検出器に入射して画像に悪影響を与える問題が
ある。また、上述の軟X線のままで拡大像をさらに拡大
する方法は、軟X線のままで拡大するため、光量損失が
大きくなる上に、装置の大型化を招く問題がある。
【0009】このような問題点に鑑み、特開平3−20
0099号公報に記載の顕微鏡が提案されている。この
公報記載の従来例によれば、フォスファ(phospher;軟
X線を可視光に変換する蛍光体、燐光体等の部材)によ
って軟X線を紫外線を含む可視光に変換した後に、通常
の光学顕微鏡の対物レンズによって拡大してからMCP
やCCDによって画像検出する構成とすることにより、
10μm程度の分解能を有する軟X線検出器を使用し得
るようにして、0.01μmの分解能を実現する顕微鏡
としている。
0099号公報に記載の顕微鏡が提案されている。この
公報記載の従来例によれば、フォスファ(phospher;軟
X線を可視光に変換する蛍光体、燐光体等の部材)によ
って軟X線を紫外線を含む可視光に変換した後に、通常
の光学顕微鏡の対物レンズによって拡大してからMCP
やCCDによって画像検出する構成とすることにより、
10μm程度の分解能を有する軟X線検出器を使用し得
るようにして、0.01μmの分解能を実現する顕微鏡
としている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】軟X線のエネルギーは
高いので、軟X線を試料に長時間照射すると試料に与え
るダメージが大きくなり、好ましくない。しかし、上記
従来例では、例えば0.01μmの分解能となる高解像
度を得るためには総合倍率で2000倍以上になるまで
拡大する必要があるので視野が極端に狭くなることか
ら、短時間で所望の部位を探査することが困難になり、
限られた試料の許容軟X線被曝時間内では試料の見たい
部位を探査することが困難になる。また、ピント合わせ
に要する時間もできる限り短くする必要があるので、正
確なピント合わせを実現することも困難になる。したが
って、所望の部位を探査し、正確にピントを合わせるた
めには長時間の軟X線照射が避けられず、その長時間の
軟X線照射により試料にダメージを与えることが避けら
れなくなる。
高いので、軟X線を試料に長時間照射すると試料に与え
るダメージが大きくなり、好ましくない。しかし、上記
従来例では、例えば0.01μmの分解能となる高解像
度を得るためには総合倍率で2000倍以上になるまで
拡大する必要があるので視野が極端に狭くなることか
ら、短時間で所望の部位を探査することが困難になり、
限られた試料の許容軟X線被曝時間内では試料の見たい
部位を探査することが困難になる。また、ピント合わせ
に要する時間もできる限り短くする必要があるので、正
確なピント合わせを実現することも困難になる。したが
って、所望の部位を探査し、正確にピントを合わせるた
めには長時間の軟X線照射が避けられず、その長時間の
軟X線照射により試料にダメージを与えることが避けら
れなくなる。
【0011】また、軟X線対物レンズには多数の制約条
件があり、任意の倍率に設計するのが難しいので、軟X
線対物レンズの倍率を変更することにより軟X線顕微鏡
の倍率を所望に応じて変更し得るようにすることは困難
である。したがって、従来の軟X線顕微鏡は、一般に、
固定倍率の軟X線顕微鏡として構成されることになるの
で、低倍率広視野で試料の観察部位の探査を行い、高倍
率高分解能で実際の観察を行う、通常の可視光顕微鏡で
実施されている観察作業を行うことができなかった。
件があり、任意の倍率に設計するのが難しいので、軟X
線対物レンズの倍率を変更することにより軟X線顕微鏡
の倍率を所望に応じて変更し得るようにすることは困難
である。したがって、従来の軟X線顕微鏡は、一般に、
固定倍率の軟X線顕微鏡として構成されることになるの
で、低倍率広視野で試料の観察部位の探査を行い、高倍
率高分解能で実際の観察を行う、通常の可視光顕微鏡で
実施されている観察作業を行うことができなかった。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、試
料に軟X線を照射する軟X線光源と、該試料の軟X線に
よる像を拡大する軟X線対物レンズと、拡大された像を
可視光に変換するフォスファと、可視光に変換された像
を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズと、再拡大された
像を検出する可視光感応性の撮像素子とを具える軟X線
顕微鏡において、前記光学顕微鏡の対物レンズとして複
数の異なる倍率の対物レンズの中から任意の対物レンズ
を選択する対物レンズ選択機構を設けたから、観察倍率
が変更可能になり、低倍率広視野で試料の観察部位の探
査を行い、高倍率高分解能で実際の観察を行う、通常の
可視光顕微鏡で実施されている観察作業を行うことがで
きる。
料に軟X線を照射する軟X線光源と、該試料の軟X線に
よる像を拡大する軟X線対物レンズと、拡大された像を
可視光に変換するフォスファと、可視光に変換された像
を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズと、再拡大された
像を検出する可視光感応性の撮像素子とを具える軟X線
顕微鏡において、前記光学顕微鏡の対物レンズとして複
数の異なる倍率の対物レンズの中から任意の対物レンズ
を選択する対物レンズ選択機構を設けたから、観察倍率
が変更可能になり、低倍率広視野で試料の観察部位の探
査を行い、高倍率高分解能で実際の観察を行う、通常の
可視光顕微鏡で実施されている観察作業を行うことがで
きる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1は本発明の軟X線顕微鏡の第1実施例の
構成を示す図である。この実施例は、軟X線光源として
レーザプラズマ光源を用い、コンデンサレンズとして回
転楕円鏡を用い、対物レンズとして多層膜を用いた直入
射反射鏡から成るシュヴァルツシルド型を用いている。
説明する。図1は本発明の軟X線顕微鏡の第1実施例の
構成を示す図である。この実施例は、軟X線光源として
レーザプラズマ光源を用い、コンデンサレンズとして回
転楕円鏡を用い、対物レンズとして多層膜を用いた直入
射反射鏡から成るシュヴァルツシルド型を用いている。
【0014】図1において、軟X線像を観察する際に
は、軟X線光源としての高出力のパルスレーザ1から放
射されるレーザ光は集光レンズ2によって真空容器3内
に設けられたターゲット4上に集光される。真空容器3
にはレーザ光を容器内に導入する図示しない窓が設けら
れている。ターゲット4は、テープ状の薄膜ターゲット
として構成され、パルスレーザ1の1ショット毎に前記
テープを微小距離移動させる。図示しないテープの移動
機構は、例えば録音用のコンパクトカセットと同様な機
構になっている。
は、軟X線光源としての高出力のパルスレーザ1から放
射されるレーザ光は集光レンズ2によって真空容器3内
に設けられたターゲット4上に集光される。真空容器3
にはレーザ光を容器内に導入する図示しない窓が設けら
れている。ターゲット4は、テープ状の薄膜ターゲット
として構成され、パルスレーザ1の1ショット毎に前記
テープを微小距離移動させる。図示しないテープの移動
機構は、例えば録音用のコンパクトカセットと同様な機
構になっている。
【0015】集光されたレーザ光によってターゲット4
上に高温、高密度のプラズマが生じて軟X線が発生す
る。ここで、高出力のパルスレーザ1としては、例えば
Nd:YAGレーザで出力1J/pulse、繰返し周
波数10Hzのものを用いる。発生した軟X線は、全反
射を利用した回転楕円鏡のコンデンサレンズ5によって
試料室6内の試料7上に照射される。試料室6は、試料
7の水分を保つために試料を真空に対し隔離する構造に
なっている。したがって、試料室6には窓8が設けられ
ており、窓8を通して試料7を観察できるようになって
いる。窓8は、軟X線を透過するとともに大気圧に耐え
得るように,直径200μm、厚さ0.12μmのSi
3 N4 薄膜で構成されている。なお、材料をポリイミド
等にしてもよい。
上に高温、高密度のプラズマが生じて軟X線が発生す
る。ここで、高出力のパルスレーザ1としては、例えば
Nd:YAGレーザで出力1J/pulse、繰返し周
波数10Hzのものを用いる。発生した軟X線は、全反
射を利用した回転楕円鏡のコンデンサレンズ5によって
試料室6内の試料7上に照射される。試料室6は、試料
7の水分を保つために試料を真空に対し隔離する構造に
なっている。したがって、試料室6には窓8が設けられ
ており、窓8を通して試料7を観察できるようになって
いる。窓8は、軟X線を透過するとともに大気圧に耐え
得るように,直径200μm、厚さ0.12μmのSi
3 N4 薄膜で構成されている。なお、材料をポリイミド
等にしてもよい。
【0016】試料7を透過した軟X線はシュヴァルツシ
ルド型対物レンズ9に入射する。シュヴァルツシルド型
対物レンズ9は、この例では倍率100倍、NA=0.
25であり、したがって分解能は0,01μmである。
このシュヴァルツシルド型対物レンズ9により100倍
に拡大された軟X線による試料7の像は、フォスファ1
0によって可視光に変換される。フォスファ10として
は、1μm程度の分解能を有するものが必要であり、G
d2 O2 S:Tb 、 Gd2 O2 S:Eu 、 La
2 O2 S:Tb 、 La2 O2 S:Eu 、 BaM
g2 Al16O27:Eu 、 CeMgAl11O19:Tb
、 Y2 O6 Eu等のY 、 La 、 Ce 、
Eu 、 Tb、 Tm 、 Yb系の材料や、Ca10
(PO4 )6 (F,Cl)2 :Sb,Mn 、 Caw
O4 、 CsI:Na等を用いる。これらの材料は、
0.17mm厚のカバーガラス11上に塗布されてい
る。
ルド型対物レンズ9に入射する。シュヴァルツシルド型
対物レンズ9は、この例では倍率100倍、NA=0.
25であり、したがって分解能は0,01μmである。
このシュヴァルツシルド型対物レンズ9により100倍
に拡大された軟X線による試料7の像は、フォスファ1
0によって可視光に変換される。フォスファ10として
は、1μm程度の分解能を有するものが必要であり、G
d2 O2 S:Tb 、 Gd2 O2 S:Eu 、 La
2 O2 S:Tb 、 La2 O2 S:Eu 、 BaM
g2 Al16O27:Eu 、 CeMgAl11O19:Tb
、 Y2 O6 Eu等のY 、 La 、 Ce 、
Eu 、 Tb、 Tm 、 Yb系の材料や、Ca10
(PO4 )6 (F,Cl)2 :Sb,Mn 、 Caw
O4 、 CsI:Na等を用いる。これらの材料は、
0.17mm厚のカバーガラス11上に塗布されてい
る。
【0017】可視光に変換された像は、光学顕微鏡の対
物レンズ12で再拡大される。対物レンズ12として
は、複数(通常3個)の倍率の異なる対物レンズを用
い、それら対物レンズはレボルバ13に装着されてい
る。本例においては少なくとも低倍率および高倍率の2
個の対物レンズが必要である。
物レンズ12で再拡大される。対物レンズ12として
は、複数(通常3個)の倍率の異なる対物レンズを用
い、それら対物レンズはレボルバ13に装着されてい
る。本例においては少なくとも低倍率および高倍率の2
個の対物レンズが必要である。
【0018】このレボルバ13は、真空容器3の外部か
ら図示しない回転機構によって回転させることができ、
このレボルバ13の回転により複数の異なる倍率の対物
レンズの中から任意の対物レンズを選択することができ
る。その際、レボルバ13および図示しない回転機構は
対物レンズ選択機構として機能する。なお、対物レンズ
選択機構を単純なスライド機構によって構成してもよ
い。
ら図示しない回転機構によって回転させることができ、
このレボルバ13の回転により複数の異なる倍率の対物
レンズの中から任意の対物レンズを選択することができ
る。その際、レボルバ13および図示しない回転機構は
対物レンズ選択機構として機能する。なお、対物レンズ
選択機構を単純なスライド機構によって構成してもよ
い。
【0019】上記2回の拡大により任意(所望)の倍率
に拡大された像は、真空容器3の図示しない窓を経て、
可視光に対し感応性を有する撮像素子であるイメージイ
ンテンシファイア14内に設けられたMCP15上の光
電変換面16に結像する。基本的には、パルスレーザ1
の1パルスにつき1画像を検出するものとするが、ショ
ット雑音等を軽減するために積算平均化処理等を行うこ
ともある。有効径10mmのMCP15を用いたときそ
の分解能が約40μmであるとすると、可視光用の対物
レンズ12として40倍の対物レンズを選択した場合、
その4000分の1の0.01μmを解像することがで
き、高解像度が得られる。一方、可視光用の対物レンズ
12として4倍の対物レンズを選択した場合、総合倍率
は400倍となるので、試料7上での視野は25μmと
なり、広視野が得られる。
に拡大された像は、真空容器3の図示しない窓を経て、
可視光に対し感応性を有する撮像素子であるイメージイ
ンテンシファイア14内に設けられたMCP15上の光
電変換面16に結像する。基本的には、パルスレーザ1
の1パルスにつき1画像を検出するものとするが、ショ
ット雑音等を軽減するために積算平均化処理等を行うこ
ともある。有効径10mmのMCP15を用いたときそ
の分解能が約40μmであるとすると、可視光用の対物
レンズ12として40倍の対物レンズを選択した場合、
その4000分の1の0.01μmを解像することがで
き、高解像度が得られる。一方、可視光用の対物レンズ
12として4倍の対物レンズを選択した場合、総合倍率
は400倍となるので、試料7上での視野は25μmと
なり、広視野が得られる。
【0020】MCP15は、可視光に対し感応性を有す
る光電変換面16および蛍光面17に挟まれており、こ
の部分で光量増幅がなされる。蛍光面17はレンズ18
を介してCCD19によって撮像され、この撮像により
最終的な画像が得られ、図示しないCRT等で観察され
る。なお、十分な光量を有する場合は、イメージインテ
ンシファイア14の代わりにCCD等の撮像素子によっ
て再拡大された像を直接検出することもできる。また、
レーザの散乱光が強い場合には、レーザ光の特定の波長
をカットするフィルタ20を出し入れ可能に設けること
により、ノイズの少ない像を得ることができる。
る光電変換面16および蛍光面17に挟まれており、こ
の部分で光量増幅がなされる。蛍光面17はレンズ18
を介してCCD19によって撮像され、この撮像により
最終的な画像が得られ、図示しないCRT等で観察され
る。なお、十分な光量を有する場合は、イメージインテ
ンシファイア14の代わりにCCD等の撮像素子によっ
て再拡大された像を直接検出することもできる。また、
レーザの散乱光が強い場合には、レーザ光の特定の波長
をカットするフィルタ20を出し入れ可能に設けること
により、ノイズの少ない像を得ることができる。
【0021】以下、この実施例における、可視光による
試料観察について説明する。
試料観察について説明する。
【0022】可視光を反射するミラー21はターゲット
4からコンデンサレンズ5へ至る光路内の21aで示す
位置に移動し、可視光光源22からの可視光をレンズ2
3を用いてコンデンサレンズ5に導入する。この可視光
の導入のため、真空容器3には図示しない導入用の窓を
設ける。また、真空容器3の外部には、ミラー21の移
動を容器外部から行うための図示しない移動機構を設け
る。
4からコンデンサレンズ5へ至る光路内の21aで示す
位置に移動し、可視光光源22からの可視光をレンズ2
3を用いてコンデンサレンズ5に導入する。この可視光
の導入のため、真空容器3には図示しない導入用の窓を
設ける。また、真空容器3の外部には、ミラー21の移
動を容器外部から行うための図示しない移動機構を設け
る。
【0023】シュヴァルツシルド型対物レンズ9から対
物レンズ12へ至る光路内のフォスファ10は10aで
示す位置まで移動させて光路から除外する。それと同時
に、カバーガラス11による光路長変化を補正するガラ
ス板24をフォスファ10が存在していた位置に移動す
る。このガラス板24としては、通常、カバーガラス1
1と同一材料、同一板厚のものを用いる。なお、このガ
ラス板24は、フォスファ10が薄膜のままで用いるも
のである場合には省略することができる。また、真空容
器3の外部には、ガラス板24の移動を容器外部から行
うための図示しない移動機構を設ける。可視光を照射さ
れた試料7のシュヴァルツシルド型対物レンズ9による
像は、ガラス板24上に結像し、対物レンズ12によっ
て再拡大された後に、イメージインテンシファイア14
によって撮像されるので、試料の観察部位を探すことが
可能になる。
物レンズ12へ至る光路内のフォスファ10は10aで
示す位置まで移動させて光路から除外する。それと同時
に、カバーガラス11による光路長変化を補正するガラ
ス板24をフォスファ10が存在していた位置に移動す
る。このガラス板24としては、通常、カバーガラス1
1と同一材料、同一板厚のものを用いる。なお、このガ
ラス板24は、フォスファ10が薄膜のままで用いるも
のである場合には省略することができる。また、真空容
器3の外部には、ガラス板24の移動を容器外部から行
うための図示しない移動機構を設ける。可視光を照射さ
れた試料7のシュヴァルツシルド型対物レンズ9による
像は、ガラス板24上に結像し、対物レンズ12によっ
て再拡大された後に、イメージインテンシファイア14
によって撮像されるので、試料の観察部位を探すことが
可能になる。
【0024】次に、この実施例における、一連の試料観
察動作について説明する。
察動作について説明する。
【0025】試料7を試料室6とともに軟X線顕微鏡に
セットし、真空容器3内の空気を図示しない排気装置に
よって排気し、真空容器3内を真空にする。このとき、
高真空度を必要とするMCP15は真空容器3と独立し
ているので、真空容器3内の真空度は軟X線を透過する
程度であれば十分であり高真空度を必要としないので、
排気作業を短時間で行えるという利点がある。次に、ミ
ラー21を光路中に移動し、可視光光源22より試料7
に可視光を照射する。その後、フォスファ10をガラス
板24に入れ替えてイメージインテンシファイア14に
よって可視光による像を観察する。その際、像が明る過
ぎる場合には、入射する可視光の明るさを調整するフィ
ルタ20として光路中に出し入れ可能に設けたアッテネ
ータを用いて、イメージインテンシファイア14に必要
以上の光が入射しないようにすることは言うまでもな
い。
セットし、真空容器3内の空気を図示しない排気装置に
よって排気し、真空容器3内を真空にする。このとき、
高真空度を必要とするMCP15は真空容器3と独立し
ているので、真空容器3内の真空度は軟X線を透過する
程度であれば十分であり高真空度を必要としないので、
排気作業を短時間で行えるという利点がある。次に、ミ
ラー21を光路中に移動し、可視光光源22より試料7
に可視光を照射する。その後、フォスファ10をガラス
板24に入れ替えてイメージインテンシファイア14に
よって可視光による像を観察する。その際、像が明る過
ぎる場合には、入射する可視光の明るさを調整するフィ
ルタ20として光路中に出し入れ可能に設けたアッテネ
ータを用いて、イメージインテンシファイア14に必要
以上の光が入射しないようにすることは言うまでもな
い。
【0026】次に、図示しない試料移動機構により、真
空容器外から試料室6ごと試料7を移動して所望の観察
部位を探査し、同時にピント合わせも行う。その際、上
述したレボルバ13の回転により対物レンズ12を低倍
率から順次高倍率に変更していくものとする。次に、タ
ーゲット4およびコンデンサレンズ5間の光路内に点線
で示すように位置しているミラー21を実線で示す位置
に移動して光路から除外してから可視光の照射を中止
し、シュヴァルツシルド型対物レンズ9から対物レンズ
12へ至る光路内にフォスファ10を実線で示すように
移動して導入する。その後、パルスレーザ1を1ショッ
ト発振させて軟X線画像を得る。このとき、ノイズが多
い場合には積算処理を行う他、画像を図示しないメモリ
に記憶する等の各種画像処理を行っておくことは言うま
でもない。
空容器外から試料室6ごと試料7を移動して所望の観察
部位を探査し、同時にピント合わせも行う。その際、上
述したレボルバ13の回転により対物レンズ12を低倍
率から順次高倍率に変更していくものとする。次に、タ
ーゲット4およびコンデンサレンズ5間の光路内に点線
で示すように位置しているミラー21を実線で示す位置
に移動して光路から除外してから可視光の照射を中止
し、シュヴァルツシルド型対物レンズ9から対物レンズ
12へ至る光路内にフォスファ10を実線で示すように
移動して導入する。その後、パルスレーザ1を1ショッ
ト発振させて軟X線画像を得る。このとき、ノイズが多
い場合には積算処理を行う他、画像を図示しないメモリ
に記憶する等の各種画像処理を行っておくことは言うま
でもない。
【0027】このようにして、レボルバー13に装着し
た複数の倍率の異なる対物レンズの中から任意に選択さ
れた対物レンズ12により、低倍率(広視野)から高倍
率(高分解能)までの所望の倍率で軟X線観察および可
視光観察を行うことができる。また、可視光で観察部位
の探査およびピント合わせをできるので、軟X線により
試料にダメージを与えずに高分解能で試料観察を行い得
る、簡単な構成の軟X線顕微鏡を提供することができ
る。
た複数の倍率の異なる対物レンズの中から任意に選択さ
れた対物レンズ12により、低倍率(広視野)から高倍
率(高分解能)までの所望の倍率で軟X線観察および可
視光観察を行うことができる。また、可視光で観察部位
の探査およびピント合わせをできるので、軟X線により
試料にダメージを与えずに高分解能で試料観察を行い得
る、簡単な構成の軟X線顕微鏡を提供することができ
る。
【0028】また、試料7に可視光を照射する可視光光
源22を設け、試料7の可視光による拡大像を軟X線用
のシュヴァルツシルド型対物レンズ9により得て、可視
光による観察ができるようにしたので、試料7の被曝を
軟X線観察時のみに制限することができる。さらに、軟
X線光源であるパルスレーザ1およびコンデンサレンズ
5間の光路に可視光反射ミラー21を出し入れ可能に設
けて軟X線光路から可視光光路に切り換えるとともに、
可視光の像も結像する軟X線用対物レンズ9によって得
られた可視光の像を、軟X線を可視光に変換するフォス
ファ10を光路から除外するようにしたので、軟X線観
察に用いる撮像素子であるイメージインテンシファイア
14をそのまま用いて可視光観察を行うことができる。
源22を設け、試料7の可視光による拡大像を軟X線用
のシュヴァルツシルド型対物レンズ9により得て、可視
光による観察ができるようにしたので、試料7の被曝を
軟X線観察時のみに制限することができる。さらに、軟
X線光源であるパルスレーザ1およびコンデンサレンズ
5間の光路に可視光反射ミラー21を出し入れ可能に設
けて軟X線光路から可視光光路に切り換えるとともに、
可視光の像も結像する軟X線用対物レンズ9によって得
られた可視光の像を、軟X線を可視光に変換するフォス
ファ10を光路から除外するようにしたので、軟X線観
察に用いる撮像素子であるイメージインテンシファイア
14をそのまま用いて可視光観察を行うことができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
料に軟X線を照射する軟X線光源と、該試料の軟X線に
よる像を拡大する軟X線対物レンズと、拡大された像を
可視光に変換するフォスファと、可視光に変換された像
を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズと、再拡大された
像を検出する可視光感応性の撮像素子とを具える軟X線
顕微鏡において、前記光学顕微鏡の対物レンズとして複
数の異なる倍率の対物レンズの中から任意の対物レンズ
を選択する対物レンズ選択機構を設けたから、観察倍率
が変更可能になり、低倍率広視野で試料の観察部位の探
査を行い、高倍率高分解能で実際の観察を行う、通常の
可視光顕微鏡で実施されている観察作業を行うことがで
きる。
料に軟X線を照射する軟X線光源と、該試料の軟X線に
よる像を拡大する軟X線対物レンズと、拡大された像を
可視光に変換するフォスファと、可視光に変換された像
を再拡大する光学顕微鏡の対物レンズと、再拡大された
像を検出する可視光感応性の撮像素子とを具える軟X線
顕微鏡において、前記光学顕微鏡の対物レンズとして複
数の異なる倍率の対物レンズの中から任意の対物レンズ
を選択する対物レンズ選択機構を設けたから、観察倍率
が変更可能になり、低倍率広視野で試料の観察部位の探
査を行い、高倍率高分解能で実際の観察を行う、通常の
可視光顕微鏡で実施されている観察作業を行うことがで
きる。
【図1】本発明の軟X線顕微鏡の第1実施例の構成を示
す図である。
す図である。
【図2】従来技術を説明するための図である。
【図3】従来技術を説明するための図である。
1 パルスレーザ(軟X線光源) 2 集光レンズ 3 真空容器 4 ターゲット 5 コンデンサレンズ 6 試料室 7 試料 9 シュヴァルツシルド型対物レンズ 10 フォスファ 12 光学顕微鏡の対物レンズ 13 レボルバ 14 イメージインテンシファイア 15 MCP 16 光電変換面 17 蛍光面 19 CCD 20 フィルタ 21 ミラー 22 可視光光源 24 ガラス板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】上記電子光学的に像を拡大する方法の例
を、図2によって説明する。電子銃40から放出される
電子をコンデンサ電子レンズ41によってターゲット4
2上に収束し、特性X線(軟X線顕微鏡の場合は、発生
するX線の中から軟X線を用いる)を発生させて試料4
3に照射する。試料43を透過したX線をウォルタ型対
物レンズ44によってCaI等の光電変換面45上に拡
大投影して、光電変換面45でX線を一旦電子に変換す
る。その電子を電子レンズ46によって電子光学的に再
拡大し、電子による拡大像をMCP47上に結像させ
る。MCP47によって増幅した像を蛍光面48によっ
て可視光に変換し、CCDカメラ49によって検出す
る。なお、以上の系はチェンバ50によって真空に保た
れている。
を、図2によって説明する。電子銃40から放出される
電子をコンデンサ電子レンズ41によってターゲット4
2上に収束し、特性X線(軟X線顕微鏡の場合は、発生
するX線の中から軟X線を用いる)を発生させて試料4
3に照射する。試料43を透過したX線をウォルタ型対
物レンズ44によってCaI等の光電変換面45上に拡
大投影して、光電変換面45でX線を一旦電子に変換す
る。その電子を電子レンズ46によって電子光学的に再
拡大し、電子による拡大像をMCP47上に結像させ
る。MCP47によって増幅した像を蛍光面48によっ
て可視光に変換し、CCDカメラ49によって検出す
る。なお、以上の系はチェンバ50によって真空に保た
れている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】試料7を透過した軟X線はシュヴァルツシ
ルド型対物レンズ9に入射する。シュヴァルツシルド型
対物レンズ9は、この例では倍率100倍、NA=0.
25であり、したがって分解能は0,01μmである。
このシュヴァルツシルド型対物レンズ9により100倍
に拡大された軟X線による試料7の像は、フォスファ1
0によって可視光に変換される。フォスファ10として
は、1μm程度の分解能を有するものが必要であり、G
d2 O2 S:Tb、Gd2 O2 S:Eu、La2 O2
S:Tb、La2 O2 S:Eu、BaMg2 Al
16O27:Eu、CeMgAl11O19:Tb、Y2 O6 E
u等のY、La、Ce、Eu、Tb、Tm、Yb系の材
料や、Ca10(PO4 )6(F,Cl)2 :Sb,M
n、CaWO4 、CsI:Na等を用いる。これらの材
料は、0.17mm厚のカバーガラス11上に塗布され
ている。
ルド型対物レンズ9に入射する。シュヴァルツシルド型
対物レンズ9は、この例では倍率100倍、NA=0.
25であり、したがって分解能は0,01μmである。
このシュヴァルツシルド型対物レンズ9により100倍
に拡大された軟X線による試料7の像は、フォスファ1
0によって可視光に変換される。フォスファ10として
は、1μm程度の分解能を有するものが必要であり、G
d2 O2 S:Tb、Gd2 O2 S:Eu、La2 O2
S:Tb、La2 O2 S:Eu、BaMg2 Al
16O27:Eu、CeMgAl11O19:Tb、Y2 O6 E
u等のY、La、Ce、Eu、Tb、Tm、Yb系の材
料や、Ca10(PO4 )6(F,Cl)2 :Sb,M
n、CaWO4 、CsI:Na等を用いる。これらの材
料は、0.17mm厚のカバーガラス11上に塗布され
ている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】シュヴァルツシルド型対物レンズ9から対
物レンズ12へ至る光路内のフォスファ10は10aで
示す位置まで移動させて光路から除外する。それと同時
に、カバーガラス11による光路長変化を補正するガラ
ス板24をフォスファ10が存在していた位置に移動す
る。このガラス板24としては、通常、カバーガラス1
1と同一材料、同一板厚のものを用いる。なお、このガ
ラス板24は、フォスファ10を薄膜のままで用いるも
のである場合には省略することができる。また、真空容
器3の外部には、ガラス板24の移動を容器外部から行
うための図示しない移動機構を設ける。可視光を照射さ
れた試料7のシュヴァルツシルド型対物レンズ9による
像は、ガラス板24上に結像し、対物レンズ12によっ
て再拡大された後に、イメージインテンシファイア14
によって撮像されるので、試料の観察部位を探すことが
可能になる。
物レンズ12へ至る光路内のフォスファ10は10aで
示す位置まで移動させて光路から除外する。それと同時
に、カバーガラス11による光路長変化を補正するガラ
ス板24をフォスファ10が存在していた位置に移動す
る。このガラス板24としては、通常、カバーガラス1
1と同一材料、同一板厚のものを用いる。なお、このガ
ラス板24は、フォスファ10を薄膜のままで用いるも
のである場合には省略することができる。また、真空容
器3の外部には、ガラス板24の移動を容器外部から行
うための図示しない移動機構を設ける。可視光を照射さ
れた試料7のシュヴァルツシルド型対物レンズ9による
像は、ガラス板24上に結像し、対物レンズ12によっ
て再拡大された後に、イメージインテンシファイア14
によって撮像されるので、試料の観察部位を探すことが
可能になる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 パルスレーザ 2 集光レンズ 3 真空容器 4 ターゲット 5 コンデンサレンズ 6 試料室 7 試料 9 シュヴァルツシルド型対物レンズ 10 フォスファ 12 光学顕微鏡の対物レンズ 13 レボルバ 14 イメージインテンシファイア 15 MCP 16 光電変換面 17 蛍光面 19 CCD 20 フィルタ 21 ミラー 22 可視光光源 24 ガラス板
Claims (3)
- 【請求項1】 試料に軟X線を照射する軟X線光源と、
該試料の軟X線による像を拡大する軟X線対物レンズ
と、拡大された像を可視光に変換するフォスファと、可
視光に変換された像を再拡大する光学顕微鏡の対物レン
ズと、再拡大された像を検出する可視光感応性の撮像素
子とを具える軟X線顕微鏡において、 前記光学顕微鏡の対物レンズとして複数の異なる倍率の
対物レンズの中から任意の対物レンズを選択する対物レ
ンズ選択機構を設けたことを特徴とする、軟X線顕微
鏡。 - 【請求項2】 前記試料に可視光を照射する可視光光源
を設け、該試料の可視光による拡大像を前記軟X線対物
レンズにより得ることにより、可視光による観察ができ
るようにしたことを特徴とする、請求項1記載の軟X線
顕微鏡。 - 【請求項3】 前記軟X線光源およびコンデンサレンズ
間の光路に可視光反射ミラーを出し入れ可能に設けて軟
X線光路および可視光光路を切り換え可能にするととも
に、前記フォスファを光路から除外する機構を設けたこ
とを特徴とする、請求項1記載の軟X線顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8761893A JPH06300900A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 軟x線顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8761893A JPH06300900A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 軟x線顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300900A true JPH06300900A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13919966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8761893A Withdrawn JPH06300900A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 軟x線顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06300900A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008133506A1 (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-06 | Asml Netherlands B.V. | Extreme ultraviolet microscope |
CN103126711A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-06-05 | 李华 | 便携式显微ct机x射线成像*** |
-
1993
- 1993-04-14 JP JP8761893A patent/JPH06300900A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008133506A1 (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-06 | Asml Netherlands B.V. | Extreme ultraviolet microscope |
JP2010526334A (ja) * | 2007-04-26 | 2010-07-29 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | 極端紫外線顕微鏡 |
CN103126711A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-06-05 | 李华 | 便携式显微ct机x射线成像*** |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |