JPH0784096A - Ｘ線照明用ゾーンプレート - Google Patents
Ｘ線照明用ゾーンプレートInfo
- Publication number
- JPH0784096A JPH0784096A JP5226838A JP22683893A JPH0784096A JP H0784096 A JPH0784096 A JP H0784096A JP 5226838 A JP5226838 A JP 5226838A JP 22683893 A JP22683893 A JP 22683893A JP H0784096 A JPH0784096 A JP H0784096A
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- JP
- Japan
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- ray
- illumination
- zone plate
- sample
- ring zones
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、Ｘ線顕微鏡において試料を照明す
るために使用されるＸ線照明用ゾーンプレートに関し、
照明ムラを従来より大幅に低減することを目的とする。 【構成】 Ｘ線を透過させる透過輪帯と透過させない不
透過輪帯とを同心状に交互に形成してなるＸ線照明用ゾ
ーンプレートにおいて、前記不透過輪帯の間隔を同一間
隔にして構成する。
るために使用されるＸ線照明用ゾーンプレートに関し、
照明ムラを従来より大幅に低減することを目的とする。 【構成】 Ｘ線を透過させる透過輪帯と透過させない不
透過輪帯とを同心状に交互に形成してなるＸ線照明用ゾ
ーンプレートにおいて、前記不透過輪帯の間隔を同一間
隔にして構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線顕微鏡において試
料を照明するために使用されるＸ線照明用ゾーンプレー
トに関する。
料を照明するために使用されるＸ線照明用ゾーンプレー
トに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、急速に進歩している医学や生物光
学の分野では、通常の可視光（波長λ＝約400nm 〜800n
m ）を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、しかも生きた
試料（以下、生物試料という）、例えば、細胞、バクテ
リア、精子、染色体、ミトコンドリア、べん毛なども鮮
明に観察することのできる高解像度顕微鏡を要求する声
が日増しに高まっている。
学の分野では、通常の可視光（波長λ＝約400nm 〜800n
m ）を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、しかも生きた
試料（以下、生物試料という）、例えば、細胞、バクテ
リア、精子、染色体、ミトコンドリア、べん毛なども鮮
明に観察することのできる高解像度顕微鏡を要求する声
が日増しに高まっている。
【０００３】その理由は、従来の高解像度電子顕微鏡で
は、このような生物試料を見ることができなかったから
である。そこで、このような生物試料の観察を可能とす
るために、可視光に代えて波長λ＝2 〜5nm の軟Ｘ線を
用いるＸ線顕微鏡が検討され、具体的にも開発されつつ
ある。
は、このような生物試料を見ることができなかったから
である。そこで、このような生物試料の観察を可能とす
るために、可視光に代えて波長λ＝2 〜5nm の軟Ｘ線を
用いるＸ線顕微鏡が検討され、具体的にも開発されつつ
ある。
【０００４】図４は、このようなＸ線顕微鏡の構造と光
学系の一例を示したもので、図において、Ｘ線発生器１
から出射されたＸ線は、照明光学系２で集光され、生物
試料３が収容される試料カプセル４に照射される。
学系の一例を示したもので、図において、Ｘ線発生器１
から出射されたＸ線は、照明光学系２で集光され、生物
試料３が収容される試料カプセル４に照射される。
【０００５】そして、試料カプセル４を透過したＸ線
は、拡大光学系５により拡大され、試料３の像が撮像装
置６上に結像される。なお、この例では、Ｘ線発生器１
から撮像装置６までの光路長は、例えば２ｍ程度であ
る。
は、拡大光学系５により拡大され、試料３の像が撮像装
置６上に結像される。なお、この例では、Ｘ線発生器１
から撮像装置６までの光路長は、例えば２ｍ程度であ
る。
【０００６】また、図において、符号７は鏡筒用真空容
器を、符号８は鏡筒用真空容器７を真空にするための排
気装置を、符号９はモニターを示している。上述したＸ
線顕微鏡では、照明光学系２には、Ｘ線源の像をそのま
ま試料３面上に投影する、Ｘ線照明用ゾーンプレート，
斜入射反射ミラー，多層膜反射ミラー等の結像光学系が
用いられている。
器を、符号８は鏡筒用真空容器７を真空にするための排
気装置を、符号９はモニターを示している。上述したＸ
線顕微鏡では、照明光学系２には、Ｘ線源の像をそのま
ま試料３面上に投影する、Ｘ線照明用ゾーンプレート，
斜入射反射ミラー，多層膜反射ミラー等の結像光学系が
用いられている。
【０００７】図５は、Ｘ線照明用ゾーンプレートを示し
ており、このゾーンプレートは、Ｘ線を透過させる透過
輪帯１１と透過させない不透過輪帯１２とを同心状に交
互に形成して構成されている。
ており、このゾーンプレートは、Ｘ線を透過させる透過
輪帯１１と透過させない不透過輪帯１２とを同心状に交
互に形成して構成されている。
【０００８】そして、このゾーンプレートでは、不透過
輪帯１２のｎ番目の境界の半径ｒnが、 ｒn＝（ｎλｆ）1/2 （ｎ＝１，２，・・・，
Ｎ） の条件を満たす時に、レンズ作用を示すため、この作用
を利用して、Ｘ線源の像を試料３面上に投影して、試料
３を照明することができる。
輪帯１２のｎ番目の境界の半径ｒnが、 ｒn＝（ｎλｆ）1/2 （ｎ＝１，２，・・・，
Ｎ） の条件を満たす時に、レンズ作用を示すため、この作用
を利用して、Ｘ線源の像を試料３面上に投影して、試料
３を照明することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ線顕微鏡では、Ｘ線源の像をそのまま試料３面上に投
影しているため、Ｘ線源の強度分布（光源ムラ）がその
まま試料３に投影されて照明ムラが生じ、観察するとき
に非常に不都合であるという問題があった。
Ｘ線顕微鏡では、Ｘ線源の像をそのまま試料３面上に投
影しているため、Ｘ線源の強度分布（光源ムラ）がその
まま試料３に投影されて照明ムラが生じ、観察するとき
に非常に不都合であるという問題があった。
【００１０】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、照明ムラを従来より大幅に低減す
ることができるＸ線照明用ゾーンプレートを提供するこ
とを目的とする。
めになされたもので、照明ムラを従来より大幅に低減す
ることができるＸ線照明用ゾーンプレートを提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のＸ線照明用ゾー
ンプレートは、Ｘ線を透過させる透過輪帯と透過させな
い不透過輪帯とを同心状に交互に形成してなるＸ線照明
用ゾーンプレートにおいて、前記不透過輪帯の間隔を同
一間隔にしてなるものである。
ンプレートは、Ｘ線を透過させる透過輪帯と透過させな
い不透過輪帯とを同心状に交互に形成してなるＸ線照明
用ゾーンプレートにおいて、前記不透過輪帯の間隔を同
一間隔にしてなるものである。
【００１２】
【作用】本発明のＸ線照明用ゾーンプレートでは、不透
過輪帯の間隔を同一間隔にしたので、Ｘ線源からのＸ線
が、平行光束とされ、照明ムラを打ち消し合うように試
料が照明される。
過輪帯の間隔を同一間隔にしたので、Ｘ線源からのＸ線
が、平行光束とされ、照明ムラを打ち消し合うように試
料が照明される。
【００１３】すなわち、一般に、Ｘ線源から発したＸ線
を結像させる結像型のＸ線照明系では、必ず試料上でＸ
線源の光源ムラが投影され一様照明とはなり得ない。そ
こで、本発明では、Ｘ線源より発したＸ線を、試料に照
明する時に、Ｘ線を拡大光学系のＮＡ（Numerical Aper
ture；開口数）に合わせて平行光線とし、試料を照明す
る平行照明光学系とすることにより解決している。
を結像させる結像型のＸ線照明系では、必ず試料上でＸ
線源の光源ムラが投影され一様照明とはなり得ない。そ
こで、本発明では、Ｘ線源より発したＸ線を、試料に照
明する時に、Ｘ線を拡大光学系のＮＡ（Numerical Aper
ture；開口数）に合わせて平行光線とし、試料を照明す
る平行照明光学系とすることにより解決している。
【００１４】すなわち、本発明のＸ線照明用ゾーンプレ
ートは、従来結像型であった照明光学系の結像条件を崩
し、Ｘ線源の像を全く結像させずに試料を照明するもの
である。
ートは、従来結像型であった照明光学系の結像条件を崩
し、Ｘ線源の像を全く結像させずに試料を照明するもの
である。
【００１５】一方、一般に、Ｘ線顕微鏡の照明光学系で
は、Ｘ線を効率よく利用するために照明光学系のＮＡと
対物拡大光学系のＮＡとがほぼ一致している必要があ
り、また、試料の照明領域が必要かつ十分な大きさにな
っている必要があり、さらに、照明ムラのないことが望
ましい。
は、Ｘ線を効率よく利用するために照明光学系のＮＡと
対物拡大光学系のＮＡとがほぼ一致している必要があ
り、また、試料の照明領域が必要かつ十分な大きさにな
っている必要があり、さらに、照明ムラのないことが望
ましい。
【００１６】このような条件を満たすＸ線照明用ゾーン
プレートは、拡大光学系のＮＡの１／２に合わせて（輪
帯開口の場合は、輪帯の中心のＮＡ）平行照明となるよ
うな条件を求めることにより得ることができる。
プレートは、拡大光学系のＮＡの１／２に合わせて（輪
帯開口の場合は、輪帯の中心のＮＡ）平行照明となるよ
うな条件を求めることにより得ることができる。
【００１７】すなわち、図１において、合わせる開口の
角度をθとすれば、 θ＝arcsin(ＮＡ／２) または、 θ＝arcsin（輪帯開口の中心のＮＡ） 従って、 sinθ＝ＮＡ／２ である。
角度をθとすれば、 θ＝arcsin(ＮＡ／２) または、 θ＝arcsin（輪帯開口の中心のＮＡ） 従って、 sinθ＝ＮＡ／２ である。
【００１８】ここで、Ｘ線照明用ゾーンプレート１３の
ｎ番目の境界をｒn とすると、Ｘ線源Ｋから発した放射
状の波面Ｗ1 のＸ線が、Ｘ線照明用ゾーンプレート１３
を通過した後、波面Ｗ2 を成し、光軸より角度θをなす
平行光線となれば良い。
ｎ番目の境界をｒn とすると、Ｘ線源Ｋから発した放射
状の波面Ｗ1 のＸ線が、Ｘ線照明用ゾーンプレート１３
を通過した後、波面Ｗ2 を成し、光軸より角度θをなす
平行光線となれば良い。
【００１９】したがって、Ｘ線源Ｋから発し、Ｘ線照明
用ゾーンプレート１３の中心Ｃに達する光線と、Ｘ線源
Ｋより発し、Ｘ線照明用ゾーンプレート１３のｎ番目の
境界ｒn にて回折され、図中のＣ’に達する光線との間
の光路差がｎλ／２となり、ｎが偶数の時は強め合い、
ｎが奇数の時は弱め合って波面Ｗ2 を形成すれば良い。
用ゾーンプレート１３の中心Ｃに達する光線と、Ｘ線源
Ｋより発し、Ｘ線照明用ゾーンプレート１３のｎ番目の
境界ｒn にて回折され、図中のＣ’に達する光線との間
の光路差がｎλ／２となり、ｎが偶数の時は強め合い、
ｎが奇数の時は弱め合って波面Ｗ2 を形成すれば良い。
【００２０】すなわち、光軸中心を通過する光線と、ｒ
n を通過し、波面Ｗ2 に至る光線との光路差を考慮する
と、 ｚ＝ｓ＋ｒnsinθ−ｎλ／２ ｓ＝ｚ−ｒnsinθ＋ｎλ／２ となる。
n を通過し、波面Ｗ2 に至る光線との光路差を考慮する
と、 ｚ＝ｓ＋ｒnsinθ−ｎλ／２ ｓ＝ｚ−ｒnsinθ＋ｎλ／２ となる。
【００２１】これを、ｓ2＝ｚ2＋ｒn 2 に着目し、ｒnに
ついて解くと、 ｓ2＝ｚ2＋ｒn 2 ＝ｚ2＋ｒn 2sin2θ＋（ｎλ／２）2−ｎλｒnsinθ＋ｎ
λｚ−２ｚｒnsinθ ｒn 2（１−sin2θ）＋ｒn（ｎλ＋２ｚ）sinθ −ｎλｚ−（ｎλ／２）2＝０ したがって、ａｒn 2＋２ｂｒn＋ｃ＝０とおけば、 ａ＝１−sin2θ ｂ＝｛（ｎλ＋２ｚ）sinθ｝／２ ｃ＝−ｎλｚ−（ｎλ／２）2 となる。
ついて解くと、 ｓ2＝ｚ2＋ｒn 2 ＝ｚ2＋ｒn 2sin2θ＋（ｎλ／２）2−ｎλｒnsinθ＋ｎ
λｚ−２ｚｒnsinθ ｒn 2（１−sin2θ）＋ｒn（ｎλ＋２ｚ）sinθ −ｎλｚ−（ｎλ／２）2＝０ したがって、ａｒn 2＋２ｂｒn＋ｃ＝０とおけば、 ａ＝１−sin2θ ｂ＝｛（ｎλ＋２ｚ）sinθ｝／２ ｃ＝−ｎλｚ−（ｎλ／２）2 となる。
【００２２】ここで、λが十分小さいＸ線の領域で、ｎ
λ≪ｚのとき、以下のように近似できる。 ａ＝１−sin2θ ｂ＝ｚsinθ ｃ＝−ｎλｚ したがって、ｒnは、 ｒn＝｛−ｂ＋（ｂ2−ａｃ）1/2｝／ａ ＝［−ｚsinθ＋｛ｚ2sin2θ＋（１−sin2θ）ｎλｚ｝
1/2］／（１−sin2θ） ここで、 ｚ2sin2θ≫（１−sin2θ）ｎλｚ、 ｛ｚ2sin2θ＋（１−sin2θ）ｎλｚ｝1/2 ≒ｚsinθ＋（１−sin2θ）ｎλｚ／２ｚθ より、 ｒn＝ｎλ／２sinθ となり、輪帯の間隔がおおよそ等間隔のＸ線照明用ゾー
ンプレート１３を用いれば、ＮＡをおおよそ一致させ
た、平行光束により試料３を照明できる。
λ≪ｚのとき、以下のように近似できる。 ａ＝１−sin2θ ｂ＝ｚsinθ ｃ＝−ｎλｚ したがって、ｒnは、 ｒn＝｛−ｂ＋（ｂ2−ａｃ）1/2｝／ａ ＝［−ｚsinθ＋｛ｚ2sin2θ＋（１−sin2θ）ｎλｚ｝
1/2］／（１−sin2θ） ここで、 ｚ2sin2θ≫（１−sin2θ）ｎλｚ、 ｛ｚ2sin2θ＋（１−sin2θ）ｎλｚ｝1/2 ≒ｚsinθ＋（１−sin2θ）ｎλｚ／２ｚθ より、 ｒn＝ｎλ／２sinθ となり、輪帯の間隔がおおよそ等間隔のＸ線照明用ゾー
ンプレート１３を用いれば、ＮＡをおおよそ一致させ
た、平行光束により試料３を照明できる。
【００２３】また、Ｘ線源の大きさは照明光のＮＡ分
布、Ｘ線の取り込みＮＡは、照明領域の大きさに変換さ
れる。
布、Ｘ線の取り込みＮＡは、照明領域の大きさに変換さ
れる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図２は、本発明のＸ線照明用ゾーンプレートの一実
施例を示すもので、このＸ線照明用ゾーンプレートは、
Ｘ線を透過させる透過輪帯２１と透過させない不透過輪
帯２３とを同心状に交互に形成して構成されている。
る。図２は、本発明のＸ線照明用ゾーンプレートの一実
施例を示すもので、このＸ線照明用ゾーンプレートは、
Ｘ線を透過させる透過輪帯２１と透過させない不透過輪
帯２３とを同心状に交互に形成して構成されている。
【００２５】そして、不透過輪帯２３の間隔が同一間隔
Ａとされている。また、透過輪帯２１の線幅がＢ1 、不
透過輪帯２３の線幅がＢ2 とされている。
Ａとされている。また、透過輪帯２１の線幅がＢ1 、不
透過輪帯２３の線幅がＢ2 とされている。
【００２６】図３は、上述したＸ線照明用ゾーンプレー
ト２５を用いたＸ線顕微鏡光学系を示すもので、この光
学系では、レーザー装置２７からのレーザー光が、集光
レンズ２９により集光され、プラズマＸ線源３１に照射
され、Ｘ線が発生する。
ト２５を用いたＸ線顕微鏡光学系を示すもので、この光
学系では、レーザー装置２７からのレーザー光が、集光
レンズ２９により集光され、プラズマＸ線源３１に照射
され、Ｘ線が発生する。
【００２７】発生したＸ線は、Ｘ線照明用ゾーンプレー
ト２５を通過した後、生物試料３３を照明し、拡大光学
系のゾーンプレート３５を通過し、撮像装置であるＸ線
カメラ３７に到達する。
ト２５を通過した後、生物試料３３を照明し、拡大光学
系のゾーンプレート３５を通過し、撮像装置であるＸ線
カメラ３７に到達する。
【００２８】なお、Ｘ線源３１よりダイレクトに試料３
３に照射される０次光は、像を劣化させるため、この例
では、Ｘ線照明用ゾーンプレート２５の前に、０次光を
カットするための遮蔽板３９が配置されている。
３に照射される０次光は、像を劣化させるため、この例
では、Ｘ線照明用ゾーンプレート２５の前に、０次光を
カットするための遮蔽板３９が配置されている。
【００２９】ところで、一般に、拡大光学系のゾーンプ
レート３５のＮＡは、ゾーンプレート３５の大きさｒn
と焦点距離ｆとによって決まる。この例では、拡大光学
系のゾーンプレート３５に、直径０．１mm、焦点距離５
mmで、ＮＡが０．０１のものが使用されている。
レート３５のＮＡは、ゾーンプレート３５の大きさｒn
と焦点距離ｆとによって決まる。この例では、拡大光学
系のゾーンプレート３５に、直径０．１mm、焦点距離５
mmで、ＮＡが０．０１のものが使用されている。
【００３０】従って、Ｘ線の波長に、生物の観察に適し
た３ｎｍのものを用いると、Ｘ線照明用ゾーンプレート
２５の不透過輪帯２３の境界ｒnは、 ｒn＝0.3×ｎ［μm］ となり、この例では、不透過輪帯２３の間隔Ａが０．３
μm のものが使用されている。
た３ｎｍのものを用いると、Ｘ線照明用ゾーンプレート
２５の不透過輪帯２３の境界ｒnは、 ｒn＝0.3×ｎ［μm］ となり、この例では、不透過輪帯２３の間隔Ａが０．３
μm のものが使用されている。
【００３１】しかして、上述したＸ線照明用ゾーンプレ
ート２５では、不透過輪帯２３の間隔を同一間隔Ａにし
たので、Ｘ線源３１からのＸ線が、平行光束とされ、照
明ムラを打ち消し合うように試料３３が照明されるた
め、照明ムラを従来より大幅に低減することができる。
ート２５では、不透過輪帯２３の間隔を同一間隔Ａにし
たので、Ｘ線源３１からのＸ線が、平行光束とされ、照
明ムラを打ち消し合うように試料３３が照明されるた
め、照明ムラを従来より大幅に低減することができる。
【００３２】なお、以上述べた実施例では、透過輪帯２
１の線幅と不透過輪帯２３の線幅とを異ならせた例につ
いて説明したが、透過輪帯の線幅と不透過輪帯の線幅と
を同一にすることにより、照明ムラをより確実に低減す
ることができる。
１の線幅と不透過輪帯２３の線幅とを異ならせた例につ
いて説明したが、透過輪帯の線幅と不透過輪帯の線幅と
を同一にすることにより、照明ムラをより確実に低減す
ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のＸ線照明用
ゾーンプレートでは、不透過輪帯の間隔を同一間隔にし
たので、Ｘ線源からのＸ線が、平行光束とされ、照明ム
ラを打ち消し合うように試料が照明されるため、照明ム
ラを従来より大幅に低減することができるという利点が
ある。
ゾーンプレートでは、不透過輪帯の間隔を同一間隔にし
たので、Ｘ線源からのＸ線が、平行光束とされ、照明ム
ラを打ち消し合うように試料が照明されるため、照明ム
ラを従来より大幅に低減することができるという利点が
ある。
【図１】本発明のＸ線照明用ゾーンプレートの作用を説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
【図２】本発明のＸ線照明用ゾーンプレートの一実施例
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図３】図２のＸ線照明用ゾーンプレートが配置される
Ｘ線顕微鏡光学系を示す説明図である。
Ｘ線顕微鏡光学系を示す説明図である。
【図４】従来のＸ線顕微鏡を示す説明図である。
【図５】図４のＸ線照明用ゾーンプレートを示す正面図
である。
である。
２１ 透過輪帯 ２３ 不透過輪帯 ２５ Ｘ線照明用ゾーンプレート
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｘ線を透過させる透過輪帯と透過させな
い不透過輪帯とを同心状に交互に形成してなるＸ線照明
用ゾーンプレートにおいて、前記不透過輪帯の間隔を同
一間隔にしてなることを特徴とするＸ線照明用ゾーンプ
レート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226838A JPH0784096A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Ｘ線照明用ゾーンプレート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226838A JPH0784096A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Ｘ線照明用ゾーンプレート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784096A true JPH0784096A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16851365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5226838A Pending JPH0784096A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | Ｘ線照明用ゾーンプレート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784096A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093316A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Shimadzu Corp | Ｘ線集束装置 |
| WO2012091269A1 (ko) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | 원자층 증착을 이용한 엑스선/감마선 집속 광학계의 제조 방법 |
| CN103576228A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-12 | 上海理工大学 | 非周期表面等离子体光栅型太赫兹滤波器 |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP5226838A patent/JPH0784096A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093316A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Shimadzu Corp | Ｘ線集束装置 |
| WO2012091269A1 (ko) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | 원자층 증착을 이용한 엑스선/감마선 집속 광학계의 제조 방법 |
| US9366786B2 (en) | 2010-12-29 | 2016-06-14 | Postech Academy-Industry Foundation | Method for manufacturing X-ray/γ-ray focusing optical system using atomic layer deposition |
| CN103576228A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-12 | 上海理工大学 | 非周期表面等离子体光栅型太赫兹滤波器 |
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