JPH01117252A - Ｘ線像観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＸ線像拡大観察装置に関し、特に詳細には、光
電変換膜をその中に備えた真空容器を有するＸ線像拡大
観察装置に関する。

〔従来技術〕

従来、Ｘ線像拡大観察装置では、その拡大された像を観
察するため、拡大されてきたＸ線像をＸ線フィルム上に
投影し、そのＸ線フィルムを現像することにより拡大像
を観察していた。また、特に微弱なＸ線像を観察するた
めにはＸ線の減衰を防止するため真空容器内で拡大、観
察する必要がある。その為、Ｘ線フィルムは真空容器内
に固定された状態で拡大像を撮影し、その後、真空容器
を破壊して取り出し、現像することにより、拡大像を観
察していた。

また、Ｘ線フィルムを使用せず、シンチレータを用いて
Ｘ線像を電子像に変換して、その電子像を蛍光面に写し
出すことにより、像を観察する装置が、例えば特開昭５
９−１０１１３４号公報に開示されている。

更にまた、測定物を真空容器のＸ線入射窓上に固定し、
その対向面で真空容器の内面にＸ線−電子変換膜を付着
し、測定物を透過したＸ線をＸ線−電子変換膜により電
子に変換し、その電子像をフィルム゛に撮影する方法も
知られている。

〔発明の解決すべき問題点〕

上記Ｘ線フィルムを使用する方法では、拡大像を観察す
るためにはＸ線フィルムを現像しなければならず、この
為、観察すべき物体の時間的変化を観察することができ
ず、またこのＸ線フィルムを現像するためには真空容器
を破壊し取り出さなければならなかった。更に、この様
なＸ線フィルムを使用する方法では、Ｘ線フィルムに照
射されたＸ線の量とそのフィルムの黒化度との関係の再
現性が悪く、更に、そのＸ線の量と黒化度との直線性が
悪いことにより、正確な拡大像を観察出来なかった。ま
た、人間がその拡大像を目視するためには、その現像し
たＸ線フィルムを拡大したり、顕微鏡で観察しなければ
ならず、拡大像の観察に繁雑な手間が掛かっていた。

一方、上記公報に開示されるシンチレータを使用する装
置では、真空容器内でＸ線像を拡大していないため、微
細なＸ線像を観察することが出来ず、更に、顕微鏡とし
て使用できるほど拡大することも出来ない。

更に、真空容器のＸ線入射窓の内面にＸ線−電子変換膜
を付着させる方法では、大気圧と真空容器内の圧力差に
よる破壊を防止するため、このＸ線入射窓の厚さを一定
以上にしなければならない。

そのため、入射窓部においてＸ線が吸収され、減衰する
ことによって、鮮明な像を得ることが難しかった。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、被観察物の時間
的変化を連続的に観察でき、かつ、Ｘ線を利用して拡大
率の大きい像を観察することの出来るＸ線像拡大観察装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のＸ線像拡大観察装置は、真空容器と、この真空
容器の観察窓から入射されたＸ線を所定の位置に結像さ
せるＸ線結像装置と、Ｘ線の結像位置で真空容器に固定
して設けられた支持膜と、この支持膜に付着形成された
光電変換膜と、この光電変換膜からの電子を所定の位置
に結像する電子結像装置とを備え、支持膜はＸ線の透過
を妨げない程度に薄くなっていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のＸ線像拡大観察装置では、光電変換膜をＸ線の
透過を妨げない程度に薄い支持膜に固定し真空容器内に
配置して、拡大されたＸ線像を減衰させること無く光電
変換し、その変換された像を可視像として観察すること
により、フィルム現像、または拡大等の繁雑な処理を必
要とせず、被観察物の拡大された像の観察を可能とし、
また連続的な時間的変化をも観察可能とする。

〔実施例〕

以下添付図面の第１図ないし第５図を参照して、本発明
の詳細な説明する。尚、図面の説明において同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明に従うＸ線像拡大観察装置を組み込んだ
Ｘ線顕微鏡の側面構成図である。図示のＸ線顕微鏡は、
いわゆるｗｏｉｔｅｒ　Ｉ型と呼ばれる斜入射Ｘ線顕微
鏡であり、Ｘ線管１と、Ｘ線管１より照射され、試料３
を透過したＸ線を拡大し、その拡大像を形成する像拡大
部１３と、拡大された像を観察するための観察系１４と
より構成されている。

本実施例ではＸ線管１は、例えば生物試料中で炭素原子
と酸素原子のコントラストを得るために２３オングスト
ローム〜４４オングストロームの波長のＸ線を発生する
ものを使用した。

観察系１４は拡大された像を撮像面上に結像するリレー
レンズ８と、その結像された拡大像を撮像するためのＴ
Ｖ右カメラと、そのＴＶ右カメラからの画像信号をＡ／
Ｄ変換し積算処理するビデオフレームメモリ１０と、そ
のビデオフレームメモリ１０からの画像信号を可視像と
してＣＲＴ上に表すモニター１１とより構成されている
。

像拡大部１３はＸ線拡大部１３ａと電子ズーミングイメ
ージ部１３ｂとより構成され、それらは真空容器１３ｃ
内に設ける。その真空容器１３ｃの前面には試料３を透
過したＸ線をその中に入射するためのＸ線入射窓１２を
設けておく。真空容器１３ｃ内にはＸ線の入射°方向か
ら順に１ｏｌｔｅｒ　Ｉ型の斜入射Ｘ線反射鏡２、斜入
射反射鏡２により結像されたＸ線を光電変換する光電変
換膜４ｂ（第２図）その上に有する光電変換部４、光電
変換膜４ｂで発生した電子を増倍するマイクロチャンネ
ルプレート（ＭＣＰ：旧ｃｒｏ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｐｌ
ａｔｅ）６、ＭＣＰ６により出射した電子群を入射し可
視光像に変換する蛍光面７が設けられている。光電変換
部４及びこの光電変換部４とＭＣＰ６との間の真空容器
１３ｃの外側には光電変換部４で変換された電子群を加
速、拡大するための電磁コイル５及び５ａで構成した電
子レンズを設ける。

第２図に電子ズーミングイメージ部１３ｂの拡大構成図
を示し、第３図に光電変換部４の断面構造及び斜視図を
示す。光電変換部４はＸ線拡大部１３ａで拡大されたＸ
線像の結像点に設けられる。

この光電変換部４は、図示するように光電変換膜支持体
４ａと、その中心部に付着された光電変換膜４ｂとより
構成されている。この光電変換膜４ｂは支持膜（第２及
び３図では図示していない。）上に付着され、その支持
膜側から透過したＸ線を電子に変換してＸ線の入射側と
は反対側に放出する。ここで、この様な光電変換膜とし
てはＡｕの薄膜を使用する。支持膜の厚さはｘ′４ｆＡ
がその膜により吸収され減衰してしまうのを防止するた
め、例えば数μｍ程度以下に非常に薄くしておくことが
必要である。この光電変換膜支持体４ａの周囲には貫通
穴４ｃが形成されている。この貫通穴４ｃを設けである
のは、真空容器１３ｃ内を真空にする際、一般に真空容
器１３ｃの一端部から真空を引くが、真空容器１３ｃ内
でのＸ線拡大部１３ａと電子ズーミングイメージ部１３
ｂとの間で真空圧力差が生じ、光電変換膜Ａｕ及び支持
膜が破壊されるのを防止するためである。また、貫通穴
４ｃを設けておけば、蛍光面７を構成する蛍光材料など
のガス抜きが不十分であったために、使用中に真空圧差
が生じることはまったくない。

従って、支持膜をＸ線が吸収、減衰されない程度に十分
に薄くすることが可能である。

この光電変換部４の後方には光電変換膜４ｂから出射し
た、電子を増倍するＭＣＰ６が設けられ、このＭＣＰ６
は２枚重ねマイクロチャンネルプレートを使用する。そ
のＭＣＰ６の後方で、真空容器１３ｃの内側にＭＣＰ６
より出射した電子像を可視像に変換する蛍光面７が真空
容器１３ｃの内側に設けられている。真空容器１３ｃの
外側には、光電変換部４の周囲に対応する部分に電磁コ
イル５が設けられ、光電変換部４とＭＣＰ６との間の周
囲にも電磁コイル５ａが配置されている。

以下、本実施例の像拡大作用について説明する。

Ｘ線管１を発したＸ線は試料３に照射され、その透過Ｘ
線が真空容器１３ｃのＸ線入射窓１２より入射する。入
射したＸ線は斜入射反射鏡２により反射され、光電変換
部４に設けられた光電変換膜４ｂ上にＸ線像が結像する
。光電変換膜４ｂに入射したＸ線はこの光電変換膜の光
電変換作用により電子に変換され電子ズーミングイメー
ジ部１３ｂへ電子を放出する。この変換作用によりＸ線
像が電子像に変換される。変換された電子は真空容器１
３ｃの外側に設けた電磁コイル群より構成される電子レ
ンズにより加速、拡大されてＭＣＰ６に入射する。この
ＭＣＰ６に入射した電子はその位置情報を保ったまま増
倍され蛍光面７側に放出され蛍光面７に入射される。そ
して、蛍光面７は入射した電子により可視像形成する。

ここで、斜入射反射鏡２の拡大倍率を２０倍とし、電子
ズーミングイメージ部１３ｂの光電変換膜上での分解能
を１μｍ１電磁群５及び５ａで構成される電子レンズ拡
大倍率を１００倍とすると、試料上での分解能は１μｍ
　／　２０　＝　５０　ｎ　ｍとなり、また蛍光面７上
では、試料上の５０ｎｍが０．１ｍｍに拡大されること
になる。。

更に、蛍光面７上に形成されて拡大像はリレーレンズ８
を通してＴＶ左カメラにその像が捕らえられ、このＴＶ
左カメラで捕らえられた拡大像は電気ビデオ信号に変換
されて、ビデオフレームメモリ１０に送られる。このビ
デオフレームメモリ１０では、送られてきた電気ビデオ
信号をＡ／Ｄ変換し、一定時間積算する。そして積算さ
れた結果をモニター１１に送る。このモニター１１では
、その積算された結果より、可視像を作成する。このＴ
Ｖ左カメラで、蛍光面７上に形成された可視像を撮像す
ることにより、モニター１１上では、試料上での５０ｎ
ｍも容易に目視することができる。すなわち、リレーレ
ンズ８の倍率を１倍、ＴＶ左カメラの入力面の大きさを
１０１０ｍｍＸ１０とし、モニター１１の画面を２０ｃ
ｍＸ２０ａｍとすると、このＸ線顕微鏡では全体として
、２０ｘ１００Ｘ２０−４００００倍の倍率を得ること
ができる。

またＸ線像が十分な強度を有している場合には先に説明
したようにビデオフレームメモリ用いること無く、ＴＶ
左カメラ一般的な時間分解能である１／３０秒毎に１枚
の画像が得られるので、はぼリアルタイムのＸ線像の観
察が可能となる。

しかし、Ｘ線像が微弱な場合には、先に説明した実施例
のようにビデオフレームメモリー１１を用いて、電気ビ
デオ信号をＡ／Ｄ変換し、信号を積算することにより良
好な画像を得るようにする必要がある。この場合には、
リアルタイムでの拡大像の観察を行うことは出来ないが
、連続的な観察は可能となる。

次に第４図を用いて、光電変換膜及び支持膜の形成方法
について説明する。

以上説明したように、光電変換膜４ｂを支持する支持膜
は非常に薄くＸ線の透過を妨げないようにする必要があ
る。そこで、まず第４（ａ）図に示すようにＳｉ基板１
４上に多結晶５ｉ１５を、例えばエピタキシャル成長で
形成し、更にその上に熱酸化によりＳ　ｉＯ２の熱酸化
膜１６を形成する。また、この熱酸化膜の代わりに窒化
珪素（Ｓ１３Ｎ４）を形成してもよい。この最上部の膜
１６は光電変換膜４ｂの支持膜として働くため非常に薄
＜シ、例えば数百オングストロームに形成する。

次に第４（ｂ）図、に示すように、Ｓｉ基板１４裏面上
にフォトレジストを塗布し、その一部を露光し、現像し
てマスク１７を形成したのち、Ｓｉ基板１４を選択的に
ウェットエツチングすることにより第４（ｂ）図に示す
ような構造にする。次に、フォトレジストによるマスク
１７を除去せずに、多結晶Ｓｉを選択的に気相エツチン
グすることにより、第４（Ｃ）図に示すように最上部の
膜１６を残す。これによって、均一な厚さの十分な強度
を有する薄い膜１６を形成できる。次に第４（ｄ）図に
示すように、ＡｕをＳｔ基板１４側から先に形成した穴
内の所定の位置に蒸着し光電変換膜４ｂを形成する。こ
のように形成された光電変換膜４ｂ及び支持膜１６を光
電変換膜支持体４ａに固定して光電変換部４とする。そ
して、このように形成した光電変換部４を真空容器１３
ｃ内の所定の位置に設置する。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形が可能である。

例えば、上記実施例では光電変換膜支持体にＸ線拡大部
と電子ズーミングイメージ部との間の気圧連通を保つた
めの貫通穴を設けているが、この様な貫通穴を設けなく
ても、真空容器１３ｃの両側からＸ線拡大部側の圧力と
電子ズーミングイメージ部側の圧力とを等しく保ちつつ
慎重に真空にしていけばよい。

また、光電変換膜及び支持膜の構成を第５図に示すよう
に、ガラス、金属またはＳｉ等の支持体１８の貫通穴１
８ａを覆うように例えば数μｍ程度の窒化珪素（Ｓｉ２
Ｎ３）の薄膜又は有機薄膜等（パリレン等）を張り付け
、その上にＡｕの薄膜２０を付着させても良い。また上
記実施例では光電変換膜にＸ線を電子に直接変換するこ
との出来るＡｕの薄膜を使用しているが、このＡｕの代
わりにヨウ化セシウムとアンチモンセシウムとの２層構
造体を用いて、Ｘ線を間接的に変換してもよい。

更に上記実施例では斜入射Ｘ線反射鏡を用いてＸ線像を
拡大しているが、本発明の装置にはＸ線ゾーンプレート
又は多層膜Ｘ線反射鏡を用いてＸ線像を拡大してもよい
。

また、入射Ｘ線強度が十分に高いときはＭＣＰを設ける
ことは必須ではなく、更に蛍光面７の位置にＣＯＤデバ
イスを設けて画像情報を得るよううにしてもよい。

更にまた、上記実施例では像を拡大する例について説明
したが、等倍、すなわち拡大しない場合にも本発明は適
用できる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では上記のように構成
することにより、Ｘ線を光電変換して更に可視像と観察
できるので、Ｘ線フィルムを現像拡大すると言うような
繁雑な処理を必要とせずに拡大像を得られ、更に被観察
物の拡大像のリアルタイムな変化の観察が可能となる。

更に、Ｘ線像を拡大したのち電子像に変換し、更にこの
電子像を拡大して可視像とするため、非常に大きい拡大
倍率、例えば数万倍、を得ることができる。

更に、Ｘ線像を最終的に電気信号に変換できるため、光
電変換膜より放出された光電子に相当する電気信号を積
算することにより、非常に微弱なＸ線像であっても、鮮
明にその拡大像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う実施例の側面構成図、第２図は第
１図に示す電子ズーミングイメージ部の拡大側面図、第
３図′は本発明に従う光電変換部の断面及び斜視図、第
４図は本発明の実施例の光電変換膜及び支持膜の形成工
程図、第５図は本発明の光電変換部の別の実施例の断面
構成図である。 １・・・Ｘ線管、２・・・斜入射反射鏡、３・・・試料
、４・・・光電変換部、６・・・ＭＣＰ、７・・・蛍光
面、１２・・・Ｘ線入射窓、４ａ・・・支持体、４ｂ・
・・光電変換膜、１６・・・支持膜。 特許出願人　　浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士　
　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　　　　寺　　　
崎　　　史　　　朗電子ズーミングイメージ部 第２図 り 光電変換部 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空容器と； この真空容器の観察窓から入射されたＸ線を所定の位置
   に結像させるＸ線結像手段と； 前記Ｘ線の結像位置で前記真空容器に固定して設けられ
   た支持膜と； この支持膜に付着形成された光電変換膜と；この光電変
   換膜からの電子を所定の位置に結像する電子結像手段と
   を備え、 前記支持膜は前記Ｘ線の透過を妨げない程度に薄くなっ
   ていることを特徴とするＸ線像観察装置。