JPH085579A - 微小領域x線照射装置 - Google Patents

微小領域x線照射装置

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JPH085579A
JPH085579A JP6134722A JP13472294A JPH085579A JP H085579 A JPH085579 A JP H085579A JP 6134722 A JP6134722 A JP 6134722A JP 13472294 A JP13472294 A JP 13472294A JP H085579 A JPH085579 A JP H085579A
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JP
Japan
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ray
visible light
optical system
sample
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP6134722A
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English (en)
Inventor
Hisao Fujisaki
久雄 藤崎
Shinichi Takahashi
進一 高橋
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH085579A publication Critical patent/JPH085579A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 生体試料の微少領域へのX線照射テストを簡
便かつ迅速に行うことができる微小領域X線照射装置を
提供する。 【構成】 X線源20、可視光源13、X線源又は可視
光源から出射した光を試料容器26中の試料に集光する
コンデンサー光学系25、コンデンサー光学系25によ
る集光パターンを結像させる結像光学系27、結像光学
系27による結像位置に配置された撮像手段29、X線
源20から撮像手段29までの光路を真空にするための
真空容器18、及び真空容器18を真空に排気するため
の排気手段30、を有する微小領域X線照射装置におい
て、試料容器26の光路と交差する二つの面のうち、一
方の面にX線及び可視光の透過窓を、他方の面に可視光
透過窓をそれぞれ設け、かつ、可視光透過窓の面積をX
線及び可視光の透過窓の面積よりも大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試料(生体試料など)
にX線を照射する微小領域X線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の生物工学技術の発展は、光学顕微
鏡や電子顕微鏡などの観察手段に負うところが大きい。
ところが、光学顕微鏡は液体中の生きた生体試料を扱え
るのが特長であるが、可視光の波長に空間分解能が制限
される。また、電子顕微鏡は空間分解能は高いが、真空
中に試料を置かなければならず、電子線が透過する窓材
が存在しないために、生きたままでは生体試料を観察で
きなかった。
【0003】そこで、生きたままの生体試料を高分解能
で観察できる可能性を持つX線顕微鏡が注目され、その
開発がなされている。微細精密工学の発展によってX線
顕微鏡用のX線光学素子の性能が向上し、X線顕微鏡の
試験機が作られるまでになっている。試料容器の窓材に
は、生体試料を観察するのに適している2.4 〜4.4nm
のX線が透過する窒化珪素膜などが用いられている。
【0004】生体試料はX線照射によって損傷を受け易
く、生きたままの試料を観察できないのではないかとい
う懸念があり、X線顕微鏡の実用化が疑問視されてい
る。そこで、生体試料が耐えられるX線の限界量のデー
タを収集するための実験がX線顕微鏡の試験機を用いて
行われている。試料容器は図4に示すようなX線顕微鏡
用のものがそのまま用いられている。
【0005】また、放射線被爆による生体の損傷が、原
子炉や核実験など、様々な場面で社会問題になってお
り、放射線の生体に対する作用の解明や、放射線治療な
どのためのデータ収集が急がれている。微小領域X線照
射装置を用いたX線照射による生体試料の損傷の実験
は、この一翼をも担っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すような従来
から用いられている試料容器26’は、窒化珪素膜31
を形成したシリコン基板32をバックエッチングしてX
線透過窓を作製した部材を2枚用いている。2枚の部材
に挟まれた試料溶液40の厚さは、前記部材の片方ある
いは両方に形成されたスペーサ34によって調整され
る。X線透過窓は真空の環境下では、内圧(真空との圧
力差)を受けるため大きさに限界がある。即ち、大きす
ぎると内圧で窓材(窒化珪素膜)31が外側にたわみ、
試料溶液が厚くなってX線が透過しなくなる。
【0007】X線顕微鏡では、試料溶液の厚さを10μ
m以下にする必要があるが、2.4 〜4.4 nmのX線を約
60%透過する0.1 μm程度の厚さ、200μm角の窒
化珪素膜では約3μmたわむので、スペーサを3μm程
度にすることで試料溶液の厚さを10μm以下にしてい
る。試料容器の組立ては光学顕微鏡下で行われるが、試
料容器を構成する2枚の前記部材にそれぞれ設けられた
X線透過窓の大きさが200μm角しかないので、2つ
のX線透過窓の位置を正確に一致させて光学調整(光路
調整)を行うことは、試行錯誤を伴う煩雑な作業になっ
ている。
【0008】本発明は、試料容器に対向して設けられた
二つの光透過窓の位置を正確に一致させる必要がなく、
そのため試料容器の組み立てが極めて容易であり、さら
に生体試料の微少領域へのX線照射テストを簡便かつ迅
速に行うことができる微小領域X線照射装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、X線を発生するX線源、可視光を発生
する可視光源、該X線源又は可視光源から出射した光を
試料容器中の試料に、又は試料設置箇所に集光するコン
デンサー光学系、該コンデンサー光学系による集光パタ
ーンを結像させる結像光学系、該結像光学系による結像
位置に配置された撮像手段、前記X線源から該撮像手段
までの光路を真空にするための真空容器、及び該真空容
器を真空に排気するための排気手段、を有する微小領域
X線照射装置において、前記試料容器の前記光路と交差
する二つの面のうち、一方の面にX線及び可視光の透過
窓を、他方の面に可視光透過窓をそれぞれ設け、かつ、
可視光透過窓の面積をX線及び可視光の透過窓の面積よ
りも大きくしたことを特徴とする微小領域X線照射装置
(請求項1)」を提供する。
【0010】また、本発明は第二に「前記コンデンサー
光学系及び前記結像光学系を反射型光学素子を用いた各
光学系としたことを特徴とする請求項1記載の微小領域
X線照射装置(請求項2)」を提供する。また、本発明
は第三に「前記コンデンサー光学系を反射型光学素子を
用いた光学系としたことを特徴とする請求項1記載の微
小領域X線照射装置(請求項3)」を提供する。
【0011】また、本発明は第四に「前記反射型光学素
子が回転楕円面多層膜鏡、回転放物面多層膜鏡、シュワ
ルツシルト鏡、又はウォルター鏡であることを特徴とす
る請求項2又は3記載の微小領域X線照射装置(請求項
4)」を提供する。
【0012】
【作用】X線顕微鏡の場合と異なり、本発明にかかる微
小領域X線照射装置の試料容器には、X線を透過する窓
が光源側に1枚あればよく、必ずしもX線透過窓を2枚
使う必要はない。即ち、可視光で焦点合わせができる型
の微小領域X線照射装置では、光源から撮像手段に向か
う光路と交差する試料容器の二つの面のうち、光源側の
面にX線及び可視光の透過窓を、撮像手段側の面に可視
光透過窓をそれぞれ設ければよい。
【0013】可視光透過窓は可視光さえ通ればよいか
ら、窓に厚いガラス板を用いることができる。厚いガラ
ス板は内圧により、たわむことがないので大きさに制限
は生じない。この可視光透過窓をX線透過窓と比べて十
分大きくすれば、窓の位置合わせは特に必要なくなる。
ガラス板の大きさ、および厚さをX線透過窓付きのシリ
コン基板と同じにすれば、従来の試料容器の基部と蓋を
そのまま用いることができるので好ましい。
【0014】また、この可視光透過窓の材質はガラスに
限らず、例えば透明プラスチック樹脂等、可視光を通す
材料なら何でもよい。以下、本発明を実施例により更に
詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
【0015】
【実施例】図1に第一の実施例として、X線および可視
光による結像にウォルタ鏡を用いる微小領域X線照射装
置の概略構成図を示す。YAGレーザ装置11からの赤
外パルスレーザ光12を赤外光反射鏡15で反射させ、
レーザ光集光用レンズ16でレーザ光導入窓17を通し
て真空容器18の中に設置した標的板19の表面に集光
し、プラズマ(X線源、可視光源の一例)20を生成さ
せる。
【0016】プラズマ20はX線や紫外線、可視光等の
プラズマ光21を放射する。X線だけがX線透過フィル
タ22を通り、集光用ウォルタ鏡(コンデンサー光学系
の一例)25によって試料容器26の位置に集光され、
容器内の試料を照射する。試料容器26の位置における
集光パターンの像が結像用ウォルタ鏡(結像光学系の一
例)27によって撮像器(撮像手段の一例)29に形成
される。真空容器18には、真空排気装置(排気手段の
一例)30が接続されている。
【0017】照射装置の光学配置のアライメントは、試
料容器26を取り除いた状態で前記X線を用いて行う。
即ち、撮像器29でX線の良好な集光パターンが得られ
るようにアライメントを行う。次に、アライメントされ
たら、撮像器29にX線の良好な集光パターンを形成し
たままの状態にて、HeNeレーザ装置(可視光源の一
例)13からの可視レーザ光14を赤外光反射鏡15を
透過させ、レーザ光集光用レンズ16でレーザ光導入窓
17を通して標的板19の表面に集光する。
【0018】フィルタ操作機24でX線透過フィルタ2
2を光路から退避させると、標的板19の表面からの散
乱光は、集光用ウォルタ鏡25によって集光され、その
集光パターンの像が結像用ウォルタ鏡27によって撮像
器29に形成される。この集光の位置が前記X線集光の
位置に一致するように、HeNeレーザ装置13の位置
を調整する。こうすることによってX線の集光位置を可
視光を用いて知ることができる。
【0019】試料にX線を照射するときには、まず、X
線透過フィルタ22を光路から退避させた状態で、撮像
器によって観察しながら可視光の集光位置に試料容器2
6の位置を合わせ、試料の照射部分を確認する。つぎ
に、X線透過フィルタ22を光路に挿入し、YAGレー
ザ装置から赤外パルスレーザ光を照射すると、試料上の
所望の位置にX線が集光・照射される。
【0020】図2に第二の実施例として、可視光での結
像に対物レンズを用いる微小領域X線照射装置の概略構
成図を示す。YAGレーザ装置11からの赤外パルスレ
ーザ光12をレーザ光集光用レンズ16でレーザ光導入
窓17を通して真空容器18の中に設置した標的板19
の表面に集光し、プラズマ20を生成する。プラズマ2
0はX線や紫外線、可視光等のプラズマ光21を放射す
が、フィルタ操作機24を用いて選択されたフィルタに
よってフィルタを透過する光が異なる。真空容器18に
は真空排気装置30が接続されている。
【0021】照射装置の光学配置のアライメントは、試
料容器26を取り除いた状態でプラズマ20が放射する
プラズマ光21に含まれる可視光を用いて行う。観察試
料や撮像器29を傷めない程度に減光された可視光が透
過するように、フィルタ操作機24によって可視光減光
フィルタ23を光路に挿入する。第一の実施例でX線を
用いて行ったのと同様に、減光した可視光を用いてアラ
イメントを行い、アライメントされたら、試料容器26
を挿入して撮像器により観察しながら可視光の集光位置
に試料容器26の位置を重ね合わせて、試料の照射部分
を確認する。
【0022】つぎに、フィルタ操作機24によってX線
透過フィルタ22を光路に挿入し、YAGレーザ装置か
ら赤外パルスレーザ光を照射すると、試料上の所望の位
置にX線が集光・照射される。図3に試料容器の一例を
示す。試料容器の基部35にはリング状凹部が1箇所設
けられてゴムのOリング37が、蓋36にはリング状凹
部が2箇所設けられてゴムのOリング37’、39がそ
れぞれ一部露出して埋め込まれている。
【0023】フォトレジスト材による3μm厚のスペー
サ34とX線透過窓材である0.1 μm厚の窒化珪素膜と
を形成した0.4 mm厚のシリコン製窓基板32をバック
エッチングしてX線透過窓(可視光透過窓でもある)3
1が作製されている。試料容器の準備には、試料容器基
部35を水平に置き、窓基板32を設置して試料溶液を
窓部に滴下し、窓基板32と同じ大きさ、同じ厚さのガ
ラス板(可視光透過窓に相当する)33を載せる。余分
の試料溶液を濾紙で拭い、蓋36をかぶせてネジ38で
留めると、Oリングによって密閉され真空中でも試料溶
液40は浸出しない。
【0024】本実施例の試料容器によれば、対向して試
料容器に設けたX線及び可視光の透過窓31と該透過窓
31よりも面積が大きい可視光透過窓33との位置を正
確に一致させる必要がなく、そのため試料容器の組み立
てが極めて容易であった。本実施例では、X線照射用の
試料としてイースト菌を用いた。ドライイーストを水で
戻し、トリパンブルー染色液を加えたものを試料容器2
6に入れ、イースト菌が染色されていないことを光学顕
微鏡で確認した。
【0025】試料容器26を微小領域X線照射装置に装
着し、可視光で焦点合わせをしてからX線を照射した。
試料容器を取り出し、光学顕微鏡で試料を観察した。強
いX線を当てたイースト菌だけが染色され、そのまわり
のX線が当たっていないイースト菌は染色されないこと
が観察され、イースト菌は強いX線が当たると色素排除
能力を失うことが分かった。
【0026】上記第一および第二の実施例では、X線集
光鏡、X線結像鏡としてウォルタ鏡を用いたが、これら
はウォルタ鏡に限らずX線と可視光の焦点が一致するも
のであれば、シュワルツシルト鏡、回転楕円面多層膜鏡
なども使える。また、シンクロトロン放射光を光源とし
た微小領域X線照射装置も作製可能であり、シンクロト
ロン放射光は平行光と見なすことができるので、これを
集光するのには回転放物面多層膜鏡が用いられる。
【0027】
【発明の効果】本発明の微小領域X線照射装置によれ
ば、対向して試料容器に設けられた二つの光透過窓の位
置を正確に一致させる必要がなく、そのため試料容器の
組み立てが極めて容易であり、さらに生体試料の微小領
域へのX線照射テストを簡便かつ迅速に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の微小領域X線照射装置の第一の実
施例(概略構成図)であり、X線および可視光による結
像にウォルタ鏡を用いる。
【図2】は、本発明の微小領域X線照射装置の第二の実
施例(概略構成図)であり、可視光による結像に対物レ
ンズを用いる。
【図3】は、本発明の微小領域X線照射装置用の試料容
器の一例である。
【図4】は、従来の微小領域X線照射装置用の試料容器
の一例である。
【符号の説明】
11 YAGレーザ装置 12 赤外パルスレーザ光 13 HeNeレーザ装置(可視光源の一例) 14 可視レーザ光 15 赤外光反射鏡 16 レーザ光集光用レンズ 17 レーザ光導入窓 18 真空容器 19 標的板 20 プラズマ(X線源、可視光源の一例) 21 プラズマ光 22 X線透過フィルタ 23 可視光減光フィルタ 24 フィルタ交換器 25 集光用ウォルタ鏡(コンデンサー光学系の一例) 26 試料容器 27 結像用ウォルタ鏡(結像光学系の一例) 28 可視光用結像レンズ(対物レンズ、結像光学系の
一例)) 29 撮像器(撮像手段の一例) 30 真空排気装置(排気手段の一例) 31 X線及び可視光の透過窓 32 窓基板 33 ガラス板(可視光透過窓の一例) 34 スペーサ 35 試料容器基部 36 試料容器蓋 37 Oリング 37’Oリング 38 ネジ 39 Oリング 40 試料溶液 以 上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、X線を発生するX線源、可
    視光を発生する可視光源、該X線源又は可視光源から出
    射した光を試料容器中の試料に、又は試料設置箇所に集
    光するコンデンサー光学系、該コンデンサー光学系によ
    る集光パターンを結像させる結像光学系、該結像光学系
    による結像位置に配置された撮像手段、前記X線源から
    該撮像手段までの光路を真空にするための真空容器、及
    び該真空容器を真空に排気するための排気手段、を有す
    る微小領域X線照射装置において、 前記試料容器の前記光路と交差する二つの面のうち、一
    方の面にX線及び可視光の透過窓を、他方の面に可視光
    透過窓をそれぞれ設け、かつ、可視光透過窓の面積をX
    線及び可視光の透過窓の面積よりも大きくしたことを特
    徴とする微小領域X線照射装置。
  2. 【請求項2】 前記コンデンサー光学系及び前記結像光
    学系を反射型光学素子を用いた各光学系としたことを特
    徴とする請求項1記載の微小領域X線照射装置。
  3. 【請求項3】 前記コンデンサー光学系を反射型光学素
    子を用いた光学系としたことを特徴とする請求項1記載
    の微小領域X線照射装置。
  4. 【請求項4】 前記反射型光学素子が回転楕円面多層膜
    鏡、回転放物面多層膜鏡、シュワルツシルト鏡、又はウ
    ォルター鏡であることを特徴とする請求項2又は3記載
    の微小領域X線照射装置。
JP6134722A 1994-06-16 1994-06-16 微小領域x線照射装置 Pending JPH085579A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010261951A (ja) * 2009-05-05 2010-11-18 Media Lario Srl ゾーン最適化ミラー及び同ミラーを用いた光学系
WO2023203856A1 (ja) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社リガク 半導体検査装置、半導体検査システムおよび半導体検査方法

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