JPH0351881Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、光電子分光（ESCA又はXPS）装
置のようなＸ線励起による表面分析装置、Ｘ線顕
微鏡、又はＸ線リソグラフイなどに使用されるＸ
線銃に関するものである。

（従来の技術） Ｘ線励起による従来の表面分析装置は、試料に
照射するＸ線ビームを微小に絞る構造にはなつて
いない。そのため、試料は直径数mm程度の領域に
わたつて励起されており、表面分析はその広い励
起領域の平均的な情報を得ていることになる。

試料の微小領域の表面分析を行なうためには、
試料に照射されるＸ線ビームを絞る必要がある。
Ｘ線に対してレンズ作用をもつ素子としては、ゾ
ーンプレート（フレネルゾーンプレート）が知ら
れている。

（考案が解決しようとする問題点） このゾーンプレートを用いて従来のＸ線銃のＸ
線ビームを絞るとすると、例えば以下の如きもの
が考えられる。

第１のＸ線銃は、第３図に示されるように、ア
ノード２に電子銃４から細く絞つた電子銃６を照
射し、その照射点で発生する特性Ｘ線８の像を光
源（以下一次光源という）としてゾーンプレート
１０で集光し、その縮小像を試料１２に照射する
ものである。

しかし、このＸ線銃では大がかりになり、ま
た、Ｘ線像を小さくするためにアノード２上の一
次光源を小さくすればする程、アノード２の受け
る損傷が大きくなる問題がある。

ゾーンプレートを用いる第２のＸ線銃として考
えられるものは、第４図に示されるものである。
アノード２の側壁に沿つて円筒状のウエーネルト
１４が設けられ、そのウエーネルト１４の外側に
はフイラメント１６がリング状に設けられ、更に
フイラメント１６の外側にはフイラメント１６か
ら発生した熱電子１７をアノード２の端面に導く
ための電界を形成するようにリペラ１８が設けら
れている。ウエーネルト１４、フイラメント１６
及びリペラ１８の形状や位置は、フイラメント１
６からの熱電子１７がアノード２の端面の一点に
集中するように設定されている。そして、アノー
ド２上の特性Ｘ線８の像を一次光源として第３図
と同様にゾーンプレート１０で集光し、その縮小
像を試料１２に照射する。

このＸ線銃では、アノード２上に均一な点光源
を作ることが難しく、そのため試料１２上に縮小
像を形成させることも難かしいという問題があ
る。

ゾーンプレートを用いた他のＸ線銃として考え
られるものは、線源としてシンクロトロン放射を
用いるものである。シンクロトロン放射では平行
Ｘ線ビームが得られるので、ゾーンプレートで縮
小像を得ることは容易であるが、シンクロトロン
放射装置はあまりにも大がかりになるため、実用
性に欠ける問題がある。

微小に絞られたＸ線ビームを放射することので
きるＸ線銃は、表面分析装置において微小領域の
分析を行なう場合だけでなく、Ｘ線顕微鏡におい
て高分解能を得る場合や、Ｘ線リソグラフイにお
いて微細パターンを形成する場合などにおいても
必要とされるものである。

この考案は、大がかりな装置を使用せずに、微
小な径のＸ線ビームを放射することのできるＸ線
銃を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） この考案のＸ線銃は、実施例を示す第１図を参
照して示すと、アノード２と、アノード２に近接
して設けられアノード２に照射される熱電子２２
を放出するフイラメント２０と、フイラメント２
０から放出された熱電子２２をアノード２に導く
如く電界を形成する手段（ウエーネルト１４、リ
ペラ２６）と、アノード２の電子照射面２８に対
向し近接して設けられアノード２から発生する特
性Ｘ線を取り出すためけの小孔３０を有する板状
部材３２と、板状部材３２の小孔３０を通過した
特性Ｘ線３４を結像させるようにその特性Ｘ線３
４の軸上に配置されたゾーンプレート１０と、を
備えて構成されている。

（作用） フイラメント２０から発生した熱電子２２は、
アノード２、ウエーネルト１４及びリペラ２６に
より形成される電界によりアノード２の端面２８
に導かれ、その端面２８に衝突して特性Ｘ線が発
生する。このアノード２の端面（電子照射面）２
８上での一次光源としての特性Ｘ線３４の像は、
従来の第４図に示されたＸ線銃などと同様に例え
ば直径数mm程度でもよい。そして、この特性Ｘ線
３４は板状部材３２の小孔３０を通過することに
より、その小孔３０の像が特性Ｘ線３４の二次光
源となる。ゾーンプレート１０は特性Ｘ線３４の
小孔３０の像を二次光源とし、この二次光源像を
試料１２上に結像する。

いま、ゾーンプレート１０と試料１２との距離
をａ、ゾーンプレート１０と小孔３０との距離を
ｂ、発生した特性Ｘ線に対するゾーンプレート１
０の焦点距離をｆとしたとき、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ (1) を満足するように、板状部材３２、ゾーンプレー
ト１０及び試料１２を配置すると、小孔３０の像
が試料１２上でａ／ｂの縮小率で結像する。

（実施例） 第１図はこの考案の一実施例を表わす。

２はアノードで、アノード２の側方には円筒状
のウエーネルト１４を介してフイラメント２０が
設けられている。通常行なわれているように、フ
イラメント２０は光学的にはウエーネルト１４に
遮られてアノード２から見えない位置に配置され
ている。２６はリペラで、アノード２、ウエーネ
ルト１４及びフイラメント２０を囲むように設け
られている。各部の電位は、例えばフイラメント
２０が数Ｖ、アノード２が数KV、ウエーネルト
１４とリペラ２６がグランド電位に設定される。
この電位差により、フイラメント２０から発生し
た熱電子２２がアノード２の端面２８に衝突して
特性Ｘ線３４が発生する。

リペラ２６がアノード２の端面（電子照射面）
２８と対向する部分には孔が設けられており、リ
ペラ２６のその孔のある部分には特性Ｘ線３４を
取り出すための小孔３０を有する板状部材３２が
取りつけられている。板状部材３２の材質として
は耐熱性の高いモリブデン、タンタル又はタング
ステンなどが好ましい。板状部材３２とアノード
２の端面２８との距離ｃは小さく設定される。

板状部材３２の小孔３０を通過した特性Ｘ線３
４の軸上には、小孔３０から距離ｂの位置にゾー
ンプレート１０が設けられている。ゾーンプレー
ト１０の焦点距離ｆは特性Ｘ線３４の波長によつ
て決まる。

試料１２はゾーンプレート１０から距離ａの位
置に配置される。これらの距離ａ，ｂ及びゾーン
プレート１０の焦点距離ｆの間には、前述の(1)式
の関係が成立するように板状部材３２、ゾーンプ
レート１０及び試料１２が配置される。

一例として、アノード２にジルコニウムを使用
した。このとき、特性Ｘ線３４の波長は82Åであ
る。板状部材３２の小孔３０の直径を200μmと
し、各部材の距離ａ，ｂ，ｃをそれぞれ65mm、
322mm、６mmに設定した。ゾーンプレート１０の
有効径は２mmであり、波長82Åの特性Ｘ線３４に
対するゾーンプレート１０の焦点距離ｆは54mmで
あつた。このような条件において、試料１２上に
直径40μmの軟Ｘ線ビームが得られた。

特性Ｘ線３４の強度を強くしようとするとアノ
ード２が高温になるので、アノード２に冷却手段
を設けておくことが望ましい。また、アノードを
第２図に示されるような回転可能なアノード４０
とするとともに、電子照射位置４２を回転中心か
ら外しておくことにより、アノード４０の回転に
従つて電子照射位置４２が移動していくようにし
てもよい。

また、フイラメントとして第４図に示されてい
るようなリング状のフイラメント１６を使用する
と、発生する特性Ｘ線３４の強度の面で効果的で
ある。

（考案の効果） この考案のＸ線銃は、アノードの電子照射面に
対向して小孔を配置し、その小孔による特性Ｘ線
像を二次光源とし、ゾーンプレートを用いてその
二次光源を試料上に結像させるように構成されて
いるので、シンクロトロン放射のような大がかり
な装置を使用しなくても試料の微小領域をＸ線照
射することができる。これにより、微小領域の
ESCA分析やＸ線顕微鏡観察、Ｘ線リソグラフイ
などが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す概略断面
図、第２図は他の実施例におけるアノード端面を
示す平面図、第３図は従来のＸ線銃にゾーンプレ
ートを組み合せた状態を示す側面図、第４図は従
来の他のＸ線銃にゾーンプレートを組み合せた状
態を示す概略断面図である。 ２……アノード、１０……ゾーンプレート、１
４……ウエーネルト、２０……フイラメント、２
６……リペラ、３０……小孔、３２……板状部
材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アノードと、 このアノードに近接して設けられ、このアノー
   ドに照射される熱電子を放出するフイラメント
   と、 このフイラメイトから放出された熱電子を前記
   アノードに導く如く電界を形成する手段と、 前記アノードの電子照射面に対向し近接して設
   けられ、アノードから発生する特性Ｘ線を取り出
   すための小孔を有する板状部材と、 この板状部材の小孔を通過した特性Ｘ線を結像
   させるようにその特性Ｘ線の軸上に配置されたゾ
   ーンプレートと、を備えたＸ線銃。