JPH0221550A - 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線像観察装置
に関する。

〔従来技術〕

従来、Ｘ線像観察装置では拡大されてきた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１象するこ
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に真
空容器内で拡大して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て現像するこ
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５９
−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ない。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たりしな
ければならず、拡大像の観察に繁雑な手間が掛かつてい
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、また顕微鏡として
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線が吸収されて減衰する
ことによって、鮮明な像を得ることが難しくなっていた
。

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線結像手段と、Ｘ線の結像位置に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
変換膜がＸ線の結像位置に配置されるように支持膜を支
持して真空容器に固定された支持部材と、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
、支持膜はＸ線の透過を妨げない程度に薄くなっており
、かつ支持部材には少なくとも１つの貫通穴が形成され
いることを特徴とする。

ここで、支持部材は真空容器中の電子結像手段側に突出
形成された筒体をなし、貫通穴はこの筒体の側壁に形成
されていることを特徴としてもよい。また、Ｘ線源は上
記真空容器中に設けられていてもよい。

〔作用〕

本発明のＸ線像観察装置では、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。さらに、支持
膜を支持する支持部材には貫通穴が形成されているので
、Ｘ線結像側と電子結像側で真空の程度を同一にでき、
従って支持膜を極めて薄くすることが可能になる。

〔実施例〕

以下添付図面の第１図および第２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図は実施例に係るＸ線像観察装置の全体構造図であ
る。図示の通り実施例の装置は、Ｘ線を出射するだめの
Ｘ線源をなすＸ線出射部１と、試料をセラして導入する
ため試料導入部２と、Ｘ線像を拡大するためのＸ線像拡
大部３と、電子像を拡大するための電子像拡大部４と、
拡大像を観察するための拡大像観察部５とを備えている
。そして、上記のＸ線出射部１、試料導入部２、Ｘ線像
拡大部３および電子像拡大部４は真空容器１００中に組
み付けられている。

Ｘ線出射部１は真空室１１に設けられた熱陰極１２とタ
ーゲット１３を含み、この真空室１１はバルブ１４を介
して真空系に接続されている。試料導入部２は試料室２
１に設けられた直線導入端子２２と、この直線導入端子
２２に固定された試料セット部材２３と、Ｘ線像拡大部
３とを仕切るゲートバルブ２４とを含み、試料セット部
材２３には試料２５がセットされるようになっている。

そして、試料室２１はバルブ２６を介して真空系に接続
され、真空引きが可能になっている。

Ｘ線像拡大部３は真空容器１００により形成される真空
室３１と、Ｘ線を反射させる斜入射反射ｖ１３２と、不
要なＸ線をカットする遮光板３３とを釘し、真空室３１
はバルブ３４を介して真空系に接続されている。電子像
拡大部４は真空容器１００により形成される真空室４１
と、Ｘ線を受けて電子（光電子）を放出する光電変換膜
４２と、光電変換膜４２を支持する支持膜４３と、支持
膜４３を支持して真空容器１００に固定される筒状の支
持部材４４と、電子を増倍させるマイクロチャンネルプ
レート４５と、電子を受けて螢光を発する螢光膜４６と
、電子像を拡大するコイル４７．４８とを有し、真空室
４１はバルブ４つを介して真空系に接続されている。拡
大像観察部５はリレーレンズ５１と撮像管５２を有し、
更に図示しないフレームメモリ、モニタなどを有してい
る。

第２図は光電変換膜４２の近傍の拡大構成を示している
。図示の通り、Ｘ線像拡大部３の真空室３１と電子像拡
大部４の真空室４１は支持部材４４によって仕切られ、
この支持部材４４の基端部は真空容器１００の内面に固
定される。支持部材４４の先端部は電子像拡大部４側に
突出する筒体をなし、その先端には支持膜４３が固定さ
れてここに光電変換膜４２が付着形成される。ここで、
支持膜４３は微弱なＸ線を透過できる程度に十分に薄く
　（数μｍ）かつその材料はＸ線透過性を有するものと
なっている。従って、矢印Ａ方向にＸ線が入射されると
矢印Ｂ方向に光電子が放出される。また、支持部材４４
の側壁には複数の貫通穴４０か形成され、これによって
真空室３１と真空室４１の真空の程度が同等になるよう
になっており、従って支持膜４３を極めて薄くすること
が可能になっている。

次に、上記実施例に係るＸ線像観察装置の作用を順次に
説明する。

まず、試料セットの際にはゲートバルブ２４を図中の点
線のように閉じて試料室２１の真空を解除する。この状
態では、直線導入端子２２および試料セット部材２３は
図中の実線のように試料室２１に収容されており、図示
しない扉をあけて試料２５を試料セット部材２３にセッ
トする。そして、扉を閉じてバルブ２６を開き、試料室
２１を真空引きする。試料室２１が真空になったらゲー
トバルブ２４を図中の実線のように開き、直線導入端子
２２を操作して試料セット部材２３を観察位置まで送る
。これにより、試料２５は所定の位置にセットされる。

次に、熱陰極１２に通電して熱電子をターゲット１３に
向けて放出する。これにより、ターゲット１３からはＸ
線が生成され、試料２５に向けて出射される。Ｘ線は試
料２５を透過して斜入射反射鏡３２で反射され、従って
光電変換膜４２に拡大されたＸ線像が形成される。ここ
で、不要なＸ線は遮光板３３によりカットされる。光電
変換膜４２にＸ線像が形成されると、これに対応して電
子が放出される。これによる電子像はコイル４７゜４８
を介して拡大され、マイクロチャンネルプレート４５で
電子増幅されて螢光膜４６に結像される。従って、螢光
膜４６では拡大された光学像が得られることになる。

ここで、斜入射反射鏡３２の拡大倍率を２０倍とし、電
子像拡大部４の光電変換膜４２上での分解能を１μｍと
し、コイル４７．４８で構成される電子レンズの拡大倍
率を１００倍とすると、試料２５上での分解能は１μｍ
　／　２０−５０　ｎ　ｍとなり、また螢光膜４６上で
は試料２５上の５０ｎｍが０．１ｍｍに拡大されること
になる。

更に、螢光膜４６上に形成された拡大像はリレーレンズ
５１を通してＴＶカメラ（撮像管５２）にその像が捕ら
えられ、このＴＶ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に送られる
。このビデオフレームメモリ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に送る。このモニタでは積算された
結果より可視像を作成する。このＴＶカメラで螢光膜４
６上に形成された可視像を撮像することにより、モニタ
上では試料上での５０ｎｍも容易に目視することができ
る。すなわち、リレーレンズ５１の倍率を１倍、ＴＶカ
メラ５２の入力面の大きさを１０ｍｍ×１０ｍｍとし、
モニタの画面を２０ｃｍｘ２０ｃｍとすると、このＸ線
顕微鏡では全体として、２０Ｘ１００Ｘ２０−４０００
０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ビデオ
フレームメモリを用いること無く、ＴＶカメラの一般的
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。

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、光電変換膜４２及び支持膜４３の構成について
は、ガラス、金属またはＳｉ等の支持体４４にＳ　ｌ　
ａ　Ｎ　４膜、有機薄膜等（パリレン等）を張り付け、
その上にＡｕの薄膜を付着させればよい。またＸ線を電
子に直接変換することの出来るＡｕの薄膜の代わりにヨ
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線を間接的に光電子に変換してもよい。

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マイクロチャンネ
ルプレートを設けることは必須ではなく、更に蛍光膜４
６の位置にＣＣＤ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、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、Ｘ線を光電変換
して更に可視像として観察できるので、Ｘ線フィルムを
現像拡大する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。

さらに、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
大倍率を得ることができる。

また、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図に示す光電膜近傍の拡大側面図である。 １・・・Ｘ線出射部、１１・・・真空室、１２・・・熱
陰極、１３・・・ターゲット、２・・・試料導入部、２
１・・・試料室、２２・・・直線導入端子、２３・・・
試料セット部材、２４・・・ゲートバルブ、２５・・・
試料、３・・・Ｘ線像拡大部、３１・・・真空室、３２
・・・斜入射反射鏡、３３・・・遮光板、４・・・電子
像拡大部、４１・・・真空室、４２・・・光電変換膜、
４３・・・支持膜、４４・・・支持部材、４５・・・マ
不クロチャンネルプレート、４６・・・螢光膜４６．５
・・・拡大像観察部、５１・・・リレーレンズ、５２・
・・ＴＶ左カメラ 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　　樹光電変換膜近傍の構成 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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線の結像位置に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、この光電変換膜が前記
   Ｘ線の結像位置に配置されるように前記支持膜を支持し
   て前記真空容器に固定された支持部材と、 前記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
   ており、かつ前記支持部材には少なくとも１つの貫通穴
   が形成されいることを特徴とするＸ線像観察装置。 ２、前記支持部材は前記真空容器中の前記電子結像手段
   側に突出形成された筒体をなし、前記貫通穴はこの筒体
   の側壁に形成されていることを特徴とする請求項１記載
   のＸ線像観察装置。 ３、前記真空容器はＸ線源を収容しており、このＸ線源
   と前記Ｘ線結像手段は観察窓部材により仕切られている
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線像観察装置。