JPH0580200A - 軟ｘ線多層膜反射鏡及びこれを用いた光学系 - Google Patents
軟ｘ線多層膜反射鏡及びこれを用いた光学系Info
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- JPH0580200A JPH0580200A JP3241767A JP24176791A JPH0580200A JP H0580200 A JPH0580200 A JP H0580200A JP 3241767 A JP3241767 A JP 3241767A JP 24176791 A JP24176791 A JP 24176791A JP H0580200 A JPH0580200 A JP H0580200A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多層膜反射鏡の反射率を非常に高くでき、更に
多層膜反射鏡を用いた光学系でタンパク質の炭素の顕微
像を良好なコントラスト比で得ることである。 【構成】ダイヤモンド薄膜の層と、この薄膜と屈折率の
差が比較的大きい他の物質とを、基板１上に交互に積層
して多層膜反射鏡２を形成する。Ｘ線顕微鏡の光学系に
おいて、対物レンズ７が、多層膜反射鏡２で構成する凹
面鏡８と凸面鏡９から成るシュワルツシルド光学系であ
る。Ｘ線源４からの軟Ｘ線の波長はタンパク質の炭素の
Ｋ吸収端より短波長で、１Ｓ電子がπ軌道に遷移すると
きの共鳴エネルギーに相当する波長とする。
多層膜反射鏡を用いた光学系でタンパク質の炭素の顕微
像を良好なコントラスト比で得ることである。 【構成】ダイヤモンド薄膜の層と、この薄膜と屈折率の
差が比較的大きい他の物質とを、基板１上に交互に積層
して多層膜反射鏡２を形成する。Ｘ線顕微鏡の光学系に
おいて、対物レンズ７が、多層膜反射鏡２で構成する凹
面鏡８と凸面鏡９から成るシュワルツシルド光学系であ
る。Ｘ線源４からの軟Ｘ線の波長はタンパク質の炭素の
Ｋ吸収端より短波長で、１Ｓ電子がπ軌道に遷移すると
きの共鳴エネルギーに相当する波長とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層膜反射鏡及びこの
多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線用光学系に関する。
多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線用光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｘ線光源やＸ線光学素子の研究開
発が進み、その応用システムの一つとしてＸ線顕微鏡が
提案されている。このＸ線顕微鏡には様々なタイプがあ
り、例えば図５〜図７に示すように、ウォルタータイプ
等の斜入射光学系（図５参照）、回折を利用したフレネ
ルゾーンプレート（図６参照）、２枚の球面鏡に多層膜
をコートした直入射型のシュワルツシルド光学系（図７
参照）等、様々な結像素子を利用した顕微鏡システムが
提案されている。
発が進み、その応用システムの一つとしてＸ線顕微鏡が
提案されている。このＸ線顕微鏡には様々なタイプがあ
り、例えば図５〜図７に示すように、ウォルタータイプ
等の斜入射光学系（図５参照）、回折を利用したフレネ
ルゾーンプレート（図６参照）、２枚の球面鏡に多層膜
をコートした直入射型のシュワルツシルド光学系（図７
参照）等、様々な結像素子を利用した顕微鏡システムが
提案されている。
【０００３】特に、軟Ｘ線は電子線のように生体試料に
与えるダメージが少ないので有用であり、最近は、生体
を生きたまま高解像度且つ無染色で観察できる生物顕微
鏡への応用が注目されている。とりわけ、「水の窓」と
呼ばれているλ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域で
は、軟Ｘ線は炭素の吸収が最も多く、しかも酸素と水素
から成る水分子に対しては高い透過率を持っているの
で、主な構成原子が炭素であるタンパク質の透過顕微像
を、水中でも良好なコントラストで観察できる。
与えるダメージが少ないので有用であり、最近は、生体
を生きたまま高解像度且つ無染色で観察できる生物顕微
鏡への応用が注目されている。とりわけ、「水の窓」と
呼ばれているλ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域で
は、軟Ｘ線は炭素の吸収が最も多く、しかも酸素と水素
から成る水分子に対しては高い透過率を持っているの
で、主な構成原子が炭素であるタンパク質の透過顕微像
を、水中でも良好なコントラストで観察できる。
【０００４】現在、各研究機関は、軟Ｘ線がλ＝４３．
７Ａ〜２３．６Ａの波長域で高いスペックを有する光学
素子，光源，検出器の開発に努力している。その中でも
とりわけ、λ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域におい
て高い反射率を有する軟Ｘ線多層膜反射鏡の開発が盛ん
になっているおり、更にこれを応用した光学素子と顕微
鏡システムに関する研究も開始されている。
７Ａ〜２３．６Ａの波長域で高いスペックを有する光学
素子，光源，検出器の開発に努力している。その中でも
とりわけ、λ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域におい
て高い反射率を有する軟Ｘ線多層膜反射鏡の開発が盛ん
になっているおり、更にこれを応用した光学素子と顕微
鏡システムに関する研究も開始されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、λ＝４３．
７Ａ〜２３．６Ａの波長域の軟Ｘ線は、上述のように生
体観察用に適してはいるが、この領域において高いスペ
ックを有する光学素子を作成するためには、幾つかの問
題点が存在する。そのため、特にこの波長域において、
優れた特性を有するＸ線多層膜反射鏡やフィルターの作
製は困難である。即ち、一般に高い反射率をもつ多層膜
反射鏡を設計する際、できるだけ屈折率の差の大きい二
種類の物質の層を交互に積層する必要がある。しかしな
がら、この波長域では、どの物質も屈折率がほとんど１
に近く、そのため、屈折率の差の大きい二種類の物質を
選択することが困難である。
７Ａ〜２３．６Ａの波長域の軟Ｘ線は、上述のように生
体観察用に適してはいるが、この領域において高いスペ
ックを有する光学素子を作成するためには、幾つかの問
題点が存在する。そのため、特にこの波長域において、
優れた特性を有するＸ線多層膜反射鏡やフィルターの作
製は困難である。即ち、一般に高い反射率をもつ多層膜
反射鏡を設計する際、できるだけ屈折率の差の大きい二
種類の物質の層を交互に積層する必要がある。しかしな
がら、この波長域では、どの物質も屈折率がほとんど１
に近く、そのため、屈折率の差の大きい二種類の物質を
選択することが困難である。
【０００６】又、Ｎｉ／Ｓｃ，Ｎｉ／Ｔｉ等、多少の反
射率が期待される材料も提案されてはいるが、このよう
な材料は蒸着させる際に均一な製膜が困難である。更
に、現行の製膜技術において、λ＝４３．８Ａ〜２０Ａ
の波長域の軟Ｘ線を用いる直入射鏡は、多層膜の１周期
を２０Ａ以下にする必要があり、そうすると多層膜自体
の製作が困難になる。従って、上述のような理由で、軟
Ｘ線のλ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域において高
いスペックを有する光学素子を作成することは、実際に
は困難であった。
射率が期待される材料も提案されてはいるが、このよう
な材料は蒸着させる際に均一な製膜が困難である。更
に、現行の製膜技術において、λ＝４３．８Ａ〜２０Ａ
の波長域の軟Ｘ線を用いる直入射鏡は、多層膜の１周期
を２０Ａ以下にする必要があり、そうすると多層膜自体
の製作が困難になる。従って、上述のような理由で、軟
Ｘ線のλ＝４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域において高
いスペックを有する光学素子を作成することは、実際に
は困難であった。
【０００７】本発明は、このような課題に鑑みて、λ＝
４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域において高い反射率を
有する軟Ｘ線多層膜反射鏡及びこれを利用した光学系を
提供することを目的とする。
４３．７Ａ〜２３．６Ａの波長域において高い反射率を
有する軟Ｘ線多層膜反射鏡及びこれを利用した光学系を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】以下、本発明の
原理を図１及び図２に基づいて説明する。炭素の吸収係
数は、炭素のＫ吸収端（２８３．８４ｅＶ，４３．６８
Ａ）よりほんの僅かに短い波長において、非常に高い値
を示す。従って、タンパク質のＸ線透過顕微像を良いコ
ントラストで撮るためには、炭素のＫ吸収端近傍でしか
もＫ吸収端より波長の短いＸ線を利用するのが望まし
い。
原理を図１及び図２に基づいて説明する。炭素の吸収係
数は、炭素のＫ吸収端（２８３．８４ｅＶ，４３．６８
Ａ）よりほんの僅かに短い波長において、非常に高い値
を示す。従って、タンパク質のＸ線透過顕微像を良いコ
ントラストで撮るためには、炭素のＫ吸収端近傍でしか
もＫ吸収端より波長の短いＸ線を利用するのが望まし
い。
【０００９】又、Ｘ線領域の多層膜設計法によれば、多
層膜はできるだけ真空に近い屈折率を有する物質と、屈
折率の実部ができるだけ１より小さい物質とを組み合わ
せて作製することが望ましいのである。
層膜はできるだけ真空に近い屈折率を有する物質と、屈
折率の実部ができるだけ１より小さい物質とを組み合わ
せて作製することが望ましいのである。
【００１０】ところで、従来、炭素のＫ吸収端の波長よ
りも僅かに長い波長領域においては、アモルファスの炭
素は図１に示すように原子散乱因子の値が非常に小さく
なることが知られている。即ち、図１（Ａ），（Ｂ）は
アモルファス炭素の原子散乱因子（ｆ1 ＋ｉｆ2 ，但し
ｉ：虚数単位）の実部（ｆ1 ）と虚部（ｆ2 ）の大きさ
を夫々示すものであり、図（Ａ），（Ｂ）は横軸に波長
を光子エネルギーｅＶで表示し、縦軸に夫々ｆ1 ，ｆ2
の値が示されている。図中、ｆ1 ，ｆ2 の値は波長の変
化と共に変化し、炭素のＫ吸収端の波長よりも僅かに長
い波長に相当するＥ＝２７７ｅＶ（即ち４４．７Ａ）で
ｆ1 ＝０．９９，ｆ2 ＝１．８６×１０-1となり、非常
にｆ 1 とｆ2 の値が小さくなる（B.L.Henke:Atomic Dat
a and Nuclear Data Tables27.1-144 (1982)参照）。
りも僅かに長い波長領域においては、アモルファスの炭
素は図１に示すように原子散乱因子の値が非常に小さく
なることが知られている。即ち、図１（Ａ），（Ｂ）は
アモルファス炭素の原子散乱因子（ｆ1 ＋ｉｆ2 ，但し
ｉ：虚数単位）の実部（ｆ1 ）と虚部（ｆ2 ）の大きさ
を夫々示すものであり、図（Ａ），（Ｂ）は横軸に波長
を光子エネルギーｅＶで表示し、縦軸に夫々ｆ1 ，ｆ2
の値が示されている。図中、ｆ1 ，ｆ2 の値は波長の変
化と共に変化し、炭素のＫ吸収端の波長よりも僅かに長
い波長に相当するＥ＝２７７ｅＶ（即ち４４．７Ａ）で
ｆ1 ＝０．９９，ｆ2 ＝１．８６×１０-1となり、非常
にｆ 1 とｆ2 の値が小さくなる（B.L.Henke:Atomic Dat
a and Nuclear Data Tables27.1-144 (1982)参照）。
【００１１】そのため、この領域で複素屈折率が真空の
値である１に近づくので、アモルファス炭素はこの領域
では特に優れた材料として知られている。例えば、Ｃ／
Ｗ，Ｃ／Ｎｉの各組み合わせでは、４４．７Ａの波長の
軟Ｘ線に対して非常に高い反射率を有する（特開平２−
２０５８００号参照）。又、炭素の製膜技術に関しては
歴史があり、炭素は製膜し易い材料でもある。しかしな
がら、Ｋ吸収端よりも波長が短くなると吸収が始まり、
光学特性は著しく劣化する欠点がある。従ってアモルフ
ァス炭素を多層膜反射鏡に用いても、タンパク質の良好
なＸ線透過顕微像を得るために、上述した炭素のＫ吸収
端よりも短い波長を利用した場合、高い反射率を得るこ
とはできない。
値である１に近づくので、アモルファス炭素はこの領域
では特に優れた材料として知られている。例えば、Ｃ／
Ｗ，Ｃ／Ｎｉの各組み合わせでは、４４．７Ａの波長の
軟Ｘ線に対して非常に高い反射率を有する（特開平２−
２０５８００号参照）。又、炭素の製膜技術に関しては
歴史があり、炭素は製膜し易い材料でもある。しかしな
がら、Ｋ吸収端よりも波長が短くなると吸収が始まり、
光学特性は著しく劣化する欠点がある。従ってアモルフ
ァス炭素を多層膜反射鏡に用いても、タンパク質の良好
なＸ線透過顕微像を得るために、上述した炭素のＫ吸収
端よりも短い波長を利用した場合、高い反射率を得るこ
とはできない。
【００１２】ところで、最近のＳＯＲ（シンクロトロン
放射）光を利用した分光研究で、炭素はその製膜状態に
より、かなりＫ吸収端が移動することが発見されている
（G.Comelli et.al:Phy.Rev 38(1989)7511参照）。図２
はこれに関連して、各種結合状態の炭素の、吸収端近傍
の吸収スペクトルを示すものであり、横軸に光子エネル
ギーｅＶ，縦軸に吸収を示す信号が示されている。図２
において、アモルファス（ａ−Ｃ３０°Ｃ）の炭素、グ
ラファイト及びベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）中の炭素の吸収は
２８４ｅＶから始まっているのに対し、ダイヤモンドに
おいては吸収端が高エネルギー側にシフトし、２８８ｅ
Ｖから吸収が始まっている。従って、ダイヤモンド薄膜
は２８８ｅＶより低いエネルギーの軟Ｘ線に対しては、
透過率が高く、屈折率が真空の値に近くなる。
放射）光を利用した分光研究で、炭素はその製膜状態に
より、かなりＫ吸収端が移動することが発見されている
（G.Comelli et.al:Phy.Rev 38(1989)7511参照）。図２
はこれに関連して、各種結合状態の炭素の、吸収端近傍
の吸収スペクトルを示すものであり、横軸に光子エネル
ギーｅＶ，縦軸に吸収を示す信号が示されている。図２
において、アモルファス（ａ−Ｃ３０°Ｃ）の炭素、グ
ラファイト及びベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）中の炭素の吸収は
２８４ｅＶから始まっているのに対し、ダイヤモンドに
おいては吸収端が高エネルギー側にシフトし、２８８ｅ
Ｖから吸収が始まっている。従って、ダイヤモンド薄膜
は２８８ｅＶより低いエネルギーの軟Ｘ線に対しては、
透過率が高く、屈折率が真空の値に近くなる。
【００１３】生体試料の透過顕微像を撮影する場合、主
にタンパク質等の有機高分子中の炭素のＫ吸収端（２８
３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）による影を観察するわけ
である。図２によれば、タンパク質の分子を構成するベ
ンゼン環等は、吸収端の位置がダイヤモンドより４ｅＶ
も低エネルギー側（長波長側）にシフトしている。
にタンパク質等の有機高分子中の炭素のＫ吸収端（２８
３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）による影を観察するわけ
である。図２によれば、タンパク質の分子を構成するベ
ンゼン環等は、吸収端の位置がダイヤモンドより４ｅＶ
も低エネルギー側（長波長側）にシフトしている。
【００１４】従って、ダイヤモンド薄膜は、その吸収端
が２８８ｅＶ前後で上述のアモルファス等のそれよりも
４ｅＶ程度高エネルギーであるから、その吸収端付近で
これより若干長い波長のＸ線を用いれば、多層膜反射鏡
の反射率をより高くすることができる。即ち、一の物質
としてダイヤモンド薄膜を利用し、他の物質としてダイ
ヤモンド薄膜と複素屈折率の差が比較的大きい物質を選
択すれば、高い反射率を有する多層膜反射鏡を作製でき
る。
が２８８ｅＶ前後で上述のアモルファス等のそれよりも
４ｅＶ程度高エネルギーであるから、その吸収端付近で
これより若干長い波長のＸ線を用いれば、多層膜反射鏡
の反射率をより高くすることができる。即ち、一の物質
としてダイヤモンド薄膜を利用し、他の物質としてダイ
ヤモンド薄膜と複素屈折率の差が比較的大きい物質を選
択すれば、高い反射率を有する多層膜反射鏡を作製でき
る。
【００１５】しかも、タンパク質中の炭素の吸収が最も
大きくなる領域は、炭素のＫ吸収端（２８３．８４ｅ
Ｖ，４３．６８Ａ）より若干短い波長即ち光子エネルギ
ーの高い領域であるから、この多層膜反射鏡を利用すれ
ば、シュワルツシルド光学系をはじめとする、生体観察
用の高いコントラスト比を有する優れた透過型Ｘ線顕微
鏡の光学系を提供することができる。すでに、イオン化
蒸着法等により、優れたダイヤモンド薄膜の製膜は可能
となっており、本発明の実施は極めて容易である。特
に、タンパク質を構成するベンゼン環やその他の有機分
子中の炭素において、１Ｓ軌道の電子がπ軌道へ遷移す
るときの遷移確率は非常に高く、とりわけベンゼン環の
場合、反結合性のπ軌道への遷移（π* ）は著しく高い
（図２参照）。しかも図２によれば、この１Ｓ電子の遷
移（π* ）については、ダイヤモンドのＫ吸収端より４
〜５ｅＶ程度共鳴線のエネルギーレベルの方が低くなっ
ている。
大きくなる領域は、炭素のＫ吸収端（２８３．８４ｅ
Ｖ，４３．６８Ａ）より若干短い波長即ち光子エネルギ
ーの高い領域であるから、この多層膜反射鏡を利用すれ
ば、シュワルツシルド光学系をはじめとする、生体観察
用の高いコントラスト比を有する優れた透過型Ｘ線顕微
鏡の光学系を提供することができる。すでに、イオン化
蒸着法等により、優れたダイヤモンド薄膜の製膜は可能
となっており、本発明の実施は極めて容易である。特
に、タンパク質を構成するベンゼン環やその他の有機分
子中の炭素において、１Ｓ軌道の電子がπ軌道へ遷移す
るときの遷移確率は非常に高く、とりわけベンゼン環の
場合、反結合性のπ軌道への遷移（π* ）は著しく高い
（図２参照）。しかも図２によれば、この１Ｓ電子の遷
移（π* ）については、ダイヤモンドのＫ吸収端より４
〜５ｅＶ程度共鳴線のエネルギーレベルの方が低くなっ
ている。
【００１６】従って、ダイヤモンド薄膜を利用した場
合、特に炭素の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要
な共鳴エネルギー値に相当する波長の軟Ｘ線において、
非常に反射率が高い軟Ｘ線多層膜反射鏡を作製すること
ができる。しかも、この波長はタンパク質中のＫ吸収端
（４３．６８Ａ，２８３．８４ｅＶ）より短波長である
から、生体物質を初めとする有機物は、図２から理解で
きるように、このエネルギー波長の軟Ｘ線に対して非常
に高い吸収率を示すことになる。よって、この波長の軟
Ｘ線を用いれば、本発明による多層膜反射鏡を用いたＸ
線顕微鏡の光学系に基づいて、鮮明なコントラストの透
過顕微像が得られる。尚、図２において、Ｃ−ＨはＣ−
Ｈ結合の共鳴吸収であることを示すものである。
合、特に炭素の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要
な共鳴エネルギー値に相当する波長の軟Ｘ線において、
非常に反射率が高い軟Ｘ線多層膜反射鏡を作製すること
ができる。しかも、この波長はタンパク質中のＫ吸収端
（４３．６８Ａ，２８３．８４ｅＶ）より短波長である
から、生体物質を初めとする有機物は、図２から理解で
きるように、このエネルギー波長の軟Ｘ線に対して非常
に高い吸収率を示すことになる。よって、この波長の軟
Ｘ線を用いれば、本発明による多層膜反射鏡を用いたＸ
線顕微鏡の光学系に基づいて、鮮明なコントラストの透
過顕微像が得られる。尚、図２において、Ｃ−ＨはＣ−
Ｈ結合の共鳴吸収であることを示すものである。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図３及び図４に基づ
いて説明する。図３において、基板１上に、互いに異な
る二種類の物質Ａ及び物質Ｂが交互に積層されて多層膜
反射鏡２を構成する。基板１上の第１層は物質Ａ，Ｂい
ずれでもよく、又総数２０１層を形成するため、最初の
層と最後の層は同一物質になる。物質Ａ及びＢの一方、
例えば物質Ａをダイヤモンド薄膜として組み合わせの設
計例を示すと、表１のようになる。
いて説明する。図３において、基板１上に、互いに異な
る二種類の物質Ａ及び物質Ｂが交互に積層されて多層膜
反射鏡２を構成する。基板１上の第１層は物質Ａ，Ｂい
ずれでもよく、又総数２０１層を形成するため、最初の
層と最後の層は同一物質になる。物質Ａ及びＢの一方、
例えば物質Ａをダイヤモンド薄膜として組み合わせの設
計例を示すと、表１のようになる。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１のダイヤモンド薄膜を利用した多層膜
反射鏡２の組み合わせの設計例は、有機化合物中の炭素
の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要な共鳴エネル
ギーに相当する波長（一応４３．７Ａと仮定した）にお
いて成されている。
反射鏡２の組み合わせの設計例は、有機化合物中の炭素
の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要な共鳴エネル
ギーに相当する波長（一応４３．７Ａと仮定した）にお
いて成されている。
【００２０】多層膜の設計において、物質Ａを構成する
ダイヤモンド薄膜以外の他方の物質Ｂとしては、ダイヤ
モンド薄膜と複素屈折率の差が比較的大きい物質を選択
した。そして、多層膜反射鏡２に対するＸ線の入射角が
直入射であるものとして、フレネルの漸化式（波岡武：
昭和６０年度科学研究費研究成果報告書「軟Ｘ線リソグ
ラフィー用光学系の開発」参照）を利用して反射率が最
大となるように膜厚の最適化を行った。ここで、複素屈
折率は、ヘンケ等のテーブル（B.L.Henke:Atomic Data
and Nuclear Data Tables 27.1-144 (1982)参照）によ
り、設計波長に近い波長４４．７Ａにおける原子散乱因
子より求めた。
ダイヤモンド薄膜以外の他方の物質Ｂとしては、ダイヤ
モンド薄膜と複素屈折率の差が比較的大きい物質を選択
した。そして、多層膜反射鏡２に対するＸ線の入射角が
直入射であるものとして、フレネルの漸化式（波岡武：
昭和６０年度科学研究費研究成果報告書「軟Ｘ線リソグ
ラフィー用光学系の開発」参照）を利用して反射率が最
大となるように膜厚の最適化を行った。ここで、複素屈
折率は、ヘンケ等のテーブル（B.L.Henke:Atomic Data
and Nuclear Data Tables 27.1-144 (1982)参照）によ
り、設計波長に近い波長４４．７Ａにおける原子散乱因
子より求めた。
【００２１】表１に示すように、ダイヤモンド薄膜と各
種の元素を夫々組み合わせた多層膜反射鏡により、夫々
２０％以上の反射率が得られた。
種の元素を夫々組み合わせた多層膜反射鏡により、夫々
２０％以上の反射率が得られた。
【００２２】上述のように本実施例による多層膜反射鏡
２によれば、タンパク質中の炭素のＫ吸収端近傍でこれ
より若干短波長の軟Ｘ線において、非常に高い反射率を
有するＸ線多層膜反射鏡を作製できる。
２によれば、タンパク質中の炭素のＫ吸収端近傍でこれ
より若干短波長の軟Ｘ線において、非常に高い反射率を
有するＸ線多層膜反射鏡を作製できる。
【００２３】しかも、本発明による多層膜反射鏡２をシ
ュワルツシルド光学系をはじめとする軟Ｘ線反射光学系
に応用することにより、生体観察に適した波長で鮮明な
透過像を結像し得る軟Ｘ線顕微鏡光学系を実現できる。
又、表１で示した設計波長はＰＭＭＡレジストの構成元
素である炭素に対しても高い吸収率を呈するので、ＰＭ
ＭＡを効率的に露光して、高分解能でアスペクト比の高
いパターンを作製できる。従って、本発明による多層膜
反射鏡２及びこれを用いた光学系は、Ｘ線縮小露光装置
にも適用できる。
ュワルツシルド光学系をはじめとする軟Ｘ線反射光学系
に応用することにより、生体観察に適した波長で鮮明な
透過像を結像し得る軟Ｘ線顕微鏡光学系を実現できる。
又、表１で示した設計波長はＰＭＭＡレジストの構成元
素である炭素に対しても高い吸収率を呈するので、ＰＭ
ＭＡを効率的に露光して、高分解能でアスペクト比の高
いパターンを作製できる。従って、本発明による多層膜
反射鏡２及びこれを用いた光学系は、Ｘ線縮小露光装置
にも適用できる。
【００２４】次に、本発明による多層膜反射鏡２を用い
たＸ線顕微鏡光学系の一実施例として、シュワルツシル
ド光学系を備えたものについて図４により説明する。図
中、４は光子エネルギーで２８０〜２９０ｅＶに相当す
る波長域を含む軟Ｘ線を放射するＸ線源、５はＸ線源４
から放射された軟Ｘ線を収束させるためのウォルター型
のコンデンサーミラー、６はミラー５の後方に配置され
た有機物から成る被検物体、７は物体６を透過した光束
を高反射率で反射させるシュワルツシルド光学系の対物
レンズであり、顕微鏡の光軸上の中央部に孔８ａが形成
された凹面鏡８と、この凹面鏡８の反射面に反射面が対
向配置されていて凹面鏡８で反射された光束を更に反射
させて孔８ａを通過せしめる凸面鏡９とから成ってい
る。しかも、凹面鏡８及び凸面鏡９は、夫々上述の実施
例で説明したダイヤモンド薄膜を用いた多層膜反射鏡２
によって構成されている。１０は孔８ａを通過した光束
が入射して結像する検出器である。
たＸ線顕微鏡光学系の一実施例として、シュワルツシル
ド光学系を備えたものについて図４により説明する。図
中、４は光子エネルギーで２８０〜２９０ｅＶに相当す
る波長域を含む軟Ｘ線を放射するＸ線源、５はＸ線源４
から放射された軟Ｘ線を収束させるためのウォルター型
のコンデンサーミラー、６はミラー５の後方に配置され
た有機物から成る被検物体、７は物体６を透過した光束
を高反射率で反射させるシュワルツシルド光学系の対物
レンズであり、顕微鏡の光軸上の中央部に孔８ａが形成
された凹面鏡８と、この凹面鏡８の反射面に反射面が対
向配置されていて凹面鏡８で反射された光束を更に反射
させて孔８ａを通過せしめる凸面鏡９とから成ってい
る。しかも、凹面鏡８及び凸面鏡９は、夫々上述の実施
例で説明したダイヤモンド薄膜を用いた多層膜反射鏡２
によって構成されている。１０は孔８ａを通過した光束
が入射して結像する検出器である。
【００２５】本実施例による軟Ｘ線顕微鏡は上述のよう
に構成されているから、Ｘ線源４から放射された軟Ｘ線
は、コンデンサーミラー５で集光され、物体６を透過す
る。この時、軟Ｘ線として、物体６を構成する炭素のＫ
吸収端（２８３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）より若干短
波長で、１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するとき必要な共鳴エ
ネルギーに相当する波長を用いれば、吸収率を非常に高
くすることができる。
に構成されているから、Ｘ線源４から放射された軟Ｘ線
は、コンデンサーミラー５で集光され、物体６を透過す
る。この時、軟Ｘ線として、物体６を構成する炭素のＫ
吸収端（２８３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）より若干短
波長で、１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するとき必要な共鳴エ
ネルギーに相当する波長を用いれば、吸収率を非常に高
くすることができる。
【００２６】そして、物体６を透過したこのような波長
の軟Ｘ線は、多層膜反射鏡２から成る凹面鏡８及び凸面
鏡９で非常に高い反射率を呈するから、孔８Ａを通過し
た透過光は検出器１０で結像して、非常に鮮明なコント
ラストの透過顕微像が得られることになる。
の軟Ｘ線は、多層膜反射鏡２から成る凹面鏡８及び凸面
鏡９で非常に高い反射率を呈するから、孔８Ａを通過し
た透過光は検出器１０で結像して、非常に鮮明なコント
ラストの透過顕微像が得られることになる。
【００２７】従って、本実施例によれば、物体６を構成
するタンパク質の炭素の顕微像を良好なコントラスト比
で鮮明に結像，観察できる。
するタンパク質の炭素の顕微像を良好なコントラスト比
で鮮明に結像，観察できる。
【００２８】尚、本発明による多層膜反射鏡は他の種類
の光学系にも採用できることはいうまでもない。
の光学系にも採用できることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】上述のように本発明に係る多層膜反射鏡
は、複数の物質のいずれかにダイヤモンドが含まれるよ
うにしたから、タンパク質中の炭素のＫ吸収端近傍で非
常に高い反射率を有するという実用上重要な利点を有す
る。又、軟Ｘ線多層膜反射鏡を用いた光学系は、反射型
対物レンズとして上述の如き多層膜反射鏡を用いるよう
にしたから、タンパク質の炭素の顕微像を良好なコント
ラスト比で鮮明に結像できる。
は、複数の物質のいずれかにダイヤモンドが含まれるよ
うにしたから、タンパク質中の炭素のＫ吸収端近傍で非
常に高い反射率を有するという実用上重要な利点を有す
る。又、軟Ｘ線多層膜反射鏡を用いた光学系は、反射型
対物レンズとして上述の如き多層膜反射鏡を用いるよう
にしたから、タンパク質の炭素の顕微像を良好なコント
ラスト比で鮮明に結像できる。
【図１】アモルファス炭素の原子散乱因子の、光子エネ
ルギーに対する実部と虚部の大きさを示す図であり、
（Ａ）は実部、（Ｂ）虚部に関するものである。
ルギーに対する実部と虚部の大きさを示す図であり、
（Ａ）は実部、（Ｂ）虚部に関するものである。
【図２】各物質の光子エネルギーに対する吸収を示す信
号の大きさを示す図である。
号の大きさを示す図である。
【図３】本発明による多層膜反射鏡の一実施例を示す説
明図である。
明図である。
【図４】本発明による多層膜反射鏡を用いた軟Ｘ線顕微
鏡の光学系の一実施例の構成図を示すものである。
鏡の光学系の一実施例の構成図を示すものである。
【図５】従来のウォルター型Ｘ線顕微鏡の光学系を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】フレネルゾーンプレートの正面図である。
【図７】シュワルツシルド光学系の説明図である。
１ 基板 ２ 多層膜反射鏡 ４ Ｘ線源 ６ 物体 ７ 対物レンズ ８ 凹面鏡 ９ 凸面鏡
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】しかも、タンパク質中の炭素の吸収が最も
大きくなる領域は、アモルファス炭素のＫ吸収端（２８
３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）より若干短い波長即ち光
子エネルギーの高い領域であるから、この多層膜反射鏡
を利用すれば、シュワルツシルド光学系をはじめとす
る、生体観察用の高いコントラスト比を有する優れた透
過型Ｘ線顕微鏡の光学系を提供することができる。すで
に、イオン化蒸着法等により、優れたダイヤモンド薄膜
の製膜は可能となっており、本発明の実施は極めて容易
である。特に、タンパク質を構成するベンゼン環やその
他の有機分子中の炭素において、１Ｓ軌道の電子がπ軌
道へ遷移するときの遷移確率は非常に高く、とりわけベ
ンゼン環の場合、反結合性のπ軌道への遷移（π* ）は
著しく高い（図２参照）。しかも図２によれば、この１
Ｓ電子の遷移（π* ）については、ダイヤモンドのＫ吸
収端より４〜５ｅＶ程度共鳴線のエネルギーレベルの方
が低くなっている。
大きくなる領域は、アモルファス炭素のＫ吸収端（２８
３．８４ｅＶ，４３．６８Ａ）より若干短い波長即ち光
子エネルギーの高い領域であるから、この多層膜反射鏡
を利用すれば、シュワルツシルド光学系をはじめとす
る、生体観察用の高いコントラスト比を有する優れた透
過型Ｘ線顕微鏡の光学系を提供することができる。すで
に、イオン化蒸着法等により、優れたダイヤモンド薄膜
の製膜は可能となっており、本発明の実施は極めて容易
である。特に、タンパク質を構成するベンゼン環やその
他の有機分子中の炭素において、１Ｓ軌道の電子がπ軌
道へ遷移するときの遷移確率は非常に高く、とりわけベ
ンゼン環の場合、反結合性のπ軌道への遷移（π* ）は
著しく高い（図２参照）。しかも図２によれば、この１
Ｓ電子の遷移（π* ）については、ダイヤモンドのＫ吸
収端より４〜５ｅＶ程度共鳴線のエネルギーレベルの方
が低くなっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】表１のダイヤモンド薄膜を利用した多層膜
反射鏡２の組み合わせの設計例は、有機化合物中の炭素
の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要な共鳴エネル
ギーに相当する波長において成されている。尚、ここで
は物質の光学定数はHenke のデータ表よりの４４．７Ａ
に対する値を用い、入射Ｘ線は４３．７Ａとした。
反射鏡２の組み合わせの設計例は、有機化合物中の炭素
の１Ｓ電子がπ軌道へ遷移するときに必要な共鳴エネル
ギーに相当する波長において成されている。尚、ここで
は物質の光学定数はHenke のデータ表よりの４４．７Ａ
に対する値を用い、入射Ｘ線は４３．７Ａとした。
【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】しかも、本発明による多層膜反射鏡２をシ
ュワルツシルド光学系、ウォルター光学系を初めとする
軟Ｘ線反射光学系に応用することにより、生体観察に適
した波長で鮮明な透過像を結像し得る軟Ｘ線顕微鏡光学
系を実現できる。又、表１で示した設計波長はＰＭＭＡ
レジストの構成元素である炭素に対しても高い吸収率を
呈するので、ＰＭＭＡを効率的に露光して、高分解能で
アスペクト比の高いパターンを作製できる。従って、本
発明による多層膜反射鏡２及びこれを用いた光学系は、
Ｘ線縮小露光装置にも適用できる。
ュワルツシルド光学系、ウォルター光学系を初めとする
軟Ｘ線反射光学系に応用することにより、生体観察に適
した波長で鮮明な透過像を結像し得る軟Ｘ線顕微鏡光学
系を実現できる。又、表１で示した設計波長はＰＭＭＡ
レジストの構成元素である炭素に対しても高い吸収率を
呈するので、ＰＭＭＡを効率的に露光して、高分解能で
アスペクト比の高いパターンを作製できる。従って、本
発明による多層膜反射鏡２及びこれを用いた光学系は、
Ｘ線縮小露光装置にも適用できる。
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に互いに異なる複数の物質の層を順
次積層することにより形成された多層膜反射鏡におい
て、前記複数の物質のいずれかにダイヤモンドが含まれ
ていることを特徴とする多層膜反射鏡。 - 【請求項２】前記複数の物質が、ダイヤモンド／Ｗ、ダ
イヤモンド／Ｎｉ、ダイヤモンド／Ｃｏ、ダイヤモンド
／Ｏｓ、ダイヤモンド／Ｔａ、ダイヤモンド／Ｆｅ、ダ
イヤモンド／Ｈｆ、ダイヤモンド／Ｉｒ、ダイヤモンド
／Ｚｎ、ダイヤモンド／Ｍｎ、ダイヤモンド／Ｃｕの各
組み合わせの何れかから成ると共に、該複数の物質の層
が基板上に交互に積層されていることを特徴とする請求
項１に記載の多層膜反射鏡。 - 【請求項３】光子エネルギーで２８０〜２９０ｅＶに相
当する波長域を含む軟Ｘ線を放射するＸ線源から、該軟
Ｘ線を物体に照射し、該物体を透過した軟Ｘ線を反射型
対物レンズを介して所定の像位置に収束させるようにし
た軟Ｘ線用光学系において、前記反射型対物レンズは、
請求項１又は２に記載の多層膜反射鏡から成ることを特
徴とする光学系。 - 【請求項４】前記反射型対物レンズが、シュワルツシル
ド光学系であることを特徴とする請求項３に記載の光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241767A JPH0580200A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 軟ｘ線多層膜反射鏡及びこれを用いた光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241767A JPH0580200A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 軟ｘ線多層膜反射鏡及びこれを用いた光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580200A true JPH0580200A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17079226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241767A Withdrawn JPH0580200A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 軟ｘ線多層膜反射鏡及びこれを用いた光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0580200A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1204002A2 (en) | 2000-11-01 | 2002-05-08 | TRW Inc. | EUV lithography system with thin-film coating for protection from laser-produced plasma |
| JP2011007766A (ja) * | 2009-05-22 | 2011-01-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Ｘ線顕微鏡用試料支持部材、試料収容セル、ｘ線顕微鏡、およびｘ線顕微鏡像の観察方法 |
| CN109175354A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 合肥工业大学 | 一种金刚石/W-Cu复合材料的制备方法 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3241767A patent/JPH0580200A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1204002A2 (en) | 2000-11-01 | 2002-05-08 | TRW Inc. | EUV lithography system with thin-film coating for protection from laser-produced plasma |
| EP1204002A3 (en) * | 2000-11-01 | 2003-03-26 | TRW Inc. | EUV lithography system with thin-film coating for protection from laser-produced plasma |
| JP2011007766A (ja) * | 2009-05-22 | 2011-01-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Ｘ線顕微鏡用試料支持部材、試料収容セル、ｘ線顕微鏡、およびｘ線顕微鏡像の観察方法 |
| CN109175354A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 合肥工业大学 | 一种金刚石/W-Cu复合材料的制备方法 |
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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: 19981203 |