JPH11132754A

JPH11132754A - Ｘ線すきま測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH11132754A
Application number: JP9299074A
Authority: JP
Inventors: Masami Kakuchi; 正美覚知; Toshibumi Okubo; 俊文大久保; Yasuhiro Koshimoto; 泰弘越本; Akira Ozawa; 章小澤
Original assignee: NTT Advanced Technology Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Advanced Technology Corp; NTT Inc
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易なＸ線管により高精度のすきま測定を行う
ことの可能なＸ線すきま測定方法及び装置を提供する。【解決手段】回転走行する円板１と、この円板１の表面
上を浮揚する浮動ヘッド２との間に生じる空隙（空気
膜）によるすきまの間隔ｄを測定するために、Ｘ線を発
生するＸ線管３及びこのＸ線管３を高電圧パルスにより
駆動する高圧発生回路４と、Ｘ線管３から発生されたＸ
線が、すきまの開口面に対し垂直に入射するよう光路を
形成すると同時に、当該Ｘ線をすきまの位置に結像させ
る同軸円形状のフレネルゾーンプレート５と、このフレ
ネルゾーンプレート５によるＸ線の結像に伴ってすきま
を直線的に通過するＸ線の通過線量を検出するＸ線検出
器６と、このＸ線検出器６の出力に基づいてすきまの間
隔ｄを数値的に解析するコンピュータ７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極めて微小なすき
まの間隔をＸ線により測定するためのＸ線すきま測定方
法及び装置に関し、特に、磁気ディスク装置内の磁性媒
体と磁気ヘッドとの関係のように、回転走行する円板
と、この円板との間に所定の空隙（空気膜）を保って当
該円板の表面上を浮揚する浮動ヘッドとの間の微小なす
きまを測定するのに好適なＸ線すきま測定方法、及びそ
の実施に直接使用するＸ線すきま測定装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気ディスク装置に使用される
磁気ヘッドは、高い記録密度を実現するため、磁性媒体
との間に極力微小な空隙を保って当該磁性媒体の表面上
を安定して浮揚するよう、流体力学的に設計されてい
る。現在、磁気ディスク装置における磁性媒体と磁気ヘ
ッドとの間のすきまの間隔は、０．１μｍ（１０００
Å）以下の微細なレベルにまで至っているが、この種、
回転走行する円板の表面上を浮揚する浮動ヘッドの製造
・検査に当たっては、その運転時（稼動時）における実
際のすきまの間隔を測定して特性判断を行う必要があ
る。

【０００３】従来、この種のすきま測定に用いられる代
表的手法として、光多重干渉法が知られている。この光
多重干渉法は、磁性媒体の代わりに溶融石英やガラスな
どで形成した透明材質の円板を回転させて浮動ヘッドを
浮揚させた状態で、当該透明円板の側から既知波長の光
線を浮動ヘッドに向けて照射し、このとき観測される反
射光量が、光多重干渉により透明円板と浮動ヘッドとの
間のすきまの間隔に応じて変化することを利用して、所
要のすきまの間隔を測定するものである。

【０００４】しかし、以上の光多重干渉法においては、
入射光量Ｉ₀ に対して得られる反射光量は、用いる光線
の波長をλ，すきまの間隔をｄとすれば、基本的に、反射光量∝Ｉ₀｛１−ｃｏｓ（ｄ／λ）｝なる式で与えられるため、波長λに比して、すきまの間
隔ｄが極端に小さい場合には、反射光量の変化率が小さ
くなって、測定精度が低下する欠点があった。

【０００５】この欠点は、用いる光線の波長λを短くし
さえすれば解消されるように思われるが、実際には、例
えば波長が２０００Å以下の紫外線やそれ以下のＸ線な
どの光線を用いた場合には、所要の透明円板として最も
透明度の高い溶融石英を用いても、光線が当該透明円板
に吸収されてしまい、実効上、光多重干渉を観測するこ
とが不可能となってしまう。

【０００６】また、これとは別の問題として、浮動ヘッ
ドの接触摺動特性を向上させる目的から、しばしば、そ
の浮動ヘッドの表面にダイヤモンドライクカーボンなど
の透明な保護膜を設けることがあるが、このような場合
には、実際のすきま（空気膜による空隙）と光学的なす
きまとが異なるため、正確なすきま測定が行えない欠点
があった。

【０００７】何れにしても、以上の光多重干渉法による
すきま測定は、測定精度の面で限界があり、有用な手法
とは言い難い面がある。

【０００８】そこで近年、上述の透明円板を用いた光多
重干渉法に代わり、実際に使用される円板（磁性媒体）
と浮動ヘッド（磁気ヘッド）との間のすきまの側面から
Ｘ線を照射し、そのすきまを通過するＸ線の通過線量を
検出して所要のすきま測定を行う、いわばＸ線顕微鏡の
原理を応用した手法が採用されている。即ち、このＸ線
による手法は、すきまの間隔に応じてＸ線の通過線量が
比例的に変化する現象を利用したものであり、この手法
によれば、上述の光多重干渉法で用いられていたＸ線の
吸収をもたらす透明材料を一切用いないため、非常に精
度の高いすきま測定を行うことが可能となる（例えば、
本出願人による特開平９−１８９５４１号公報に開示の
発明を参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のＸ線
を用いたすきま測定の手法においては、すきまの先鋭な
拡大像を得るために、放射分布が一点に集中した強力な
Ｘ線を放射しうる高性能なＸ線管を用いることが必須条
件となる。

【００１０】しかし、この種の高性能なＸ線管を得るに
は、Ｘ線の放射の広がりを抑制してその放射効率を向上
させるために、内部のターゲットに照射される電子ビー
ムの輝点像を一点に集中させる必要があることから、そ
のための電子レンズがかなり大がかりになり、加えて、
そのＸ線の放射の広がりをさらに抑制すると同時に周囲
への不要放射を抑制して被爆に対する安全性を確保する
ために、ピンホールを貫設して成る金属性のシールドを
用いる必要があることから、所要のＸ線強度を得るため
の電力が大きくなるという欠点がある。

【００１１】無論、ターゲットにおけるＸ線変換効率は
決して高いものではなく、その大部分が熱損失となるこ
とから、この種の大電力型のＸ線管においては、ターゲ
ットの熱損傷を防ぐための対策を十分に講じる必要があ
り、具体的には、回転方式のターゲットを採用したり、
当該ターゲットを冷却するための機構を付加したりする
必要がある。これでは、装置全体が大型化かつ複雑化す
るばかりで、回転走行する円板と浮動ヘッドとの間のす
きまを測定する手法としては、決して実際的であるとは
言えない。できれば、より簡易でかつ被爆に対する安全
性が確保されたすきま測定の手法が望まれるところであ
る。

【００１２】また、これとは別の問題として、回転走行
する円板の表面上に浮動ヘッドを実際に浮揚させた場
合、当該円板のランナウトやうねりにより、浮動ヘッド
との間に生じるすきまの位置が微妙に変動することがあ
るが、この種の位置変動にも対応しうるすきま測定の手
法が実現されれば、より好ましいことと言える。

【００１３】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次のとおりである。

【００１４】即ち、本発明の第１の目的は、簡易なＸ線
管により高精度のすきま測定を行うことの可能なＸ線す
きま測定方法及び装置を提供せんとするものである。

【００１５】本発明の第２の目的は、被爆に対する安全
度が確保されたＸ線すきま測定方法及び装置を提供せん
とするものである。

【００１６】本発明の第３の目的は、すきまの位置変動
にも対応しうるＸ線すきま測定方法及び装置を提供せん
とするものである。

【００１７】本発明の他の目的は、明細書、図面、特に
特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らかとな
ろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決にあたり、大電力型ではない汎用の簡易なＸ線管によ
りＸ線を発生させ、このＸ線を、所定のＸ線結像手段を
用いて測定対象であるすきまの位置に結像させて所要の
すきま測定を行うという特徴を有する。また、必要に応
じ、すきまの位置変動に追従してＸ線が常にすきまの位
置に入射するよう、Ｘ線結像手段を移動させるという特
徴を有する。

【００１９】さらに、具体的詳細に述べると、当該課題
の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概
念にわたる新規な特徴的構成手法及び手段を採用するこ
とにより、前記目的を達成するよう為される。

【００２０】即ち、本発明方法の第１の特徴は、所定の
Ｘ線発生手段を用いてＸ線を発生させ、この発生させた
Ｘ線が測定対象であるすきまの開口面に対し垂直に入射
するよう、所定のＸ線結像手段を用いて光路を形成する
と同時に当該Ｘ線をすきまの位置に結像させ、このＸ線
の結像に伴ってすきまを直線的に通過するＸ線の通過線
量を所定のＸ線検出手段を用いて検出し、このときの検
出結果に基づき、所定の解析手段を用いてすきまの間隔
を解析する、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００２１】本発明方法の第２の特徴は、上記本発明方
法の第１の特徴における測定対象であるすきまが、その
測定領域を物質を透過する波長に比べ十分小さい０．１
μｍ以下である、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にあ
る。

【００２２】本発明方法の第３の特徴は、上記本発明方
法の第１又は第２の特徴におけるＸ線が、すきまの間隔
に比して十分小さい波長の光や、すきまを形成する部材
に吸収される波長の光に代表される、Ｘ線すきま測定方
法の構成採用にある。

【００２３】本発明方法の第４の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴におけるＸ線発生手段と
して、Ｘ線管と、このＸ線管を高電圧パルスにより駆動
する高圧発生回路とから成るものを用いる、Ｘ線すきま
測定方法の構成採用にある。

【００２４】本発明方法の第５の特徴は、上記本発明方
法の第４の特徴におけるＸ線管として、内部のターゲッ
トに照射される電子ビームの輝点像の広がりが許容さ
れ、Ｘ線の放射の有限範囲への広がりが許容されたもの
を用いる、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００２５】本発明方法の第６の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴におけるＸ
線の結像時におけるウェストの大きさを、すきまの間隔
に比して十分に大きく設定する、Ｘ線すきま測定方法の
構成採用にある。

【００２６】本発明方法の第７の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
けるＸ線結像手段として、フレネルゾーンプレートを用
いる、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００２７】本発明方法の第８の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
けるＸ線結像手段として、人工多層膜ミラーを用いたニ
ュートン焦点方式の反射光学系機器を用いる、Ｘ線すき
ま測定方法の構成採用にある。

【００２８】本発明方法の第９の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
けるＸ線結像手段として、人工多層膜ミラーを用いたオ
フセットカセグレン焦点方式の反射光学系機器を用い
る、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００２９】本発明方法の第１０の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８又は第９の特徴におけるＸ線検出手段として、入射し
たＸ線を可視光線に変換するシンチレータと、このシン
チレータにより得られた可視光線をさらに電気信号に変
換する光検出素子とから成るものを用いる、Ｘ線すきま
測定方法の構成採用にある。

【００３０】本発明方法の第１１の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴における解析手段として、Ｘ
線検出手段の出力に基づいて数値解析を行うコンピュー
タを用いる、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００３１】本発明方法の第１２の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０又は第１１の特徴におけるＸ線検出手
段の出力が、Ｘ線の通過線量に関しての２次元情報を含
む、Ｘ線すきま測定方法の構成採用にある。

【００３２】本発明方法の第１３の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１又は第１２の特徴におけるす
きまの位置変動を所定の位置変動検出手段を用いて検出
し、このときの検出結果に基づき、すきまの位置変動に
追従してＸ線が常にすきまの位置に入射するよう、所定
の光軸補正手段を用いてＸ線結像手段をＸ線の光軸に垂
直な面内方向へ２次元的に移動させる、Ｘ線すきま測定
方法の構成採用にある。

【００３３】本発明方法の第１４の特徴は、上記本発明
方法の第１３の特徴における光軸補正手段として、２軸
アクチュエータを用いる、Ｘ線すきま測定方法の構成採
用にある。

【００３４】本発明方法の第１５の特徴は、上記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３又は第１４
の特徴におけるすきまの測定を、回転走行する所定の円
板と、この円板の表面上を浮揚する所定の浮動ヘッドと
の間に生じる空隙を対象として行う、Ｘ線すきま測定方
法の構成採用にある。

【００３５】本発明方法の第１６の特徴は、上記本発明
方法の第１５の特徴における円板及び浮動ヘッドとし
て、それぞれ、磁気ディスク装置内の磁性媒体及び磁気
ヘッドを相当させる、Ｘ線すきま測定方法の構成採用に
ある。

【００３６】一方、本発明装置の第１の特徴は、Ｘ線を
発生するＸ線発生手段と、このＸ線発生手段から発生さ
れたＸ線が測定対象であるすきまの開口面に対し垂直に
入射するよう光路を形成すると同時に、当該Ｘ線をすき
まの位置に結像させるＸ線結像手段と、このＸ線結像手
段によるＸ線の結像に伴ってすきまを直線的に通過する
Ｘ線の通過線量を検出するＸ線検出手段と、このＸ線検
出手段の出力に基づいてすきまの間隔を解析する解析手
段とを具備して成る、Ｘ線すきま測定装置の構成採用に
ある。

【００３７】本発明装置の第２の特徴は、上記本発明装
置の第１の特徴におけるＸ線発生手段が、Ｘ線管と、こ
のＸ線管を高電圧パルスにより駆動する高圧発生回路と
から成る、Ｘ線すきま測定装置の構成採用にある。

【００３８】本発明装置の第３の特徴は、上記本発明装
置の第２の特徴におけるＸ線管が、内部のターゲットに
照射される電子ビームの輝点像の広がりが許容され、Ｘ
線の放射の有限範囲への広がりが許容されたものであ
る、Ｘ線すきま測定装置の構成採用にある。

【００３９】本発明装置の第４の特徴は、上記本発明装
置の第１、第２又は第３の特徴におけるＸ線結像手段に
よるＸ線の結像時におけるウェストの大きさが、すきま
の間隔に比して十分に大きいものである、Ｘ線すきま測
定装置の構成採用にある。

【００４０】本発明装置の第５の特徴は、上記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴におけるＸ線結像
手段が、フレネルゾーンプレートである、Ｘ線すきま測
定装置の構成採用にある。

【００４１】本発明装置の第６の特徴は、上記本発明装
置の第５の特徴におけるフレネルゾーンプレートが、光
軸に垂直配置の同軸円形状の遮蔽帯を有するか、光軸外
一部反射Ｘ線の発生強度を随時観測しかつ光軸に斜め配
置の同軸楕円形状の遮蔽帯を有するかの何れかである、
Ｘ線すきま測定装置の構成採用にある。

【００４２】本発明装置の第７の特徴は、上記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴におけるＸ線結像
手段が、人工多層膜ミラーを用いたニュートン焦点方式
の反射光学系機器である、Ｘ線すきま測定装置の構成採
用にある。

【００４３】本発明装置の第８の特徴は、上記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴におけるＸ線結像
手段が、人工多層膜ミラーを用いたオフセットカセグレ
ン焦点方式の反射光学系機器である、Ｘ線すきま測定装
置の構成採用にある。

【００４４】本発明装置の第９の特徴は、上記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴におけるＸ線検出手段が、入射したＸ線を可視
光線に変換するシンチレータと、このシンチレータによ
り得られた可視光線をさらに電気信号に変換する光検出
素子とから成る、Ｘ線すきま測定装置の構成採用にあ
る。

【００４５】本発明装置の第１０の特徴は、上記本発明
装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８又は第９の特徴における解析手段が、Ｘ線検出手段の
出力に基づいて数値解析を行うコンピュータである、Ｘ
線すきま測定装置の構成採用にある。

【００４６】本発明装置の第１１の特徴は、上記本発明
装置の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第
９又は第１０の特徴におけるＸ線検出手段と解析手段と
が、その間に、順次、プリアンプと、高圧発生回路の参
照信号を受けるロックインアンプとを介接する、Ｘ線す
きま測定装置の構成採用にある。

【００４７】本発明装置の第１２の特徴は、上記本発明
装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０又は第１１の特徴における各構成要素
に加え、すきまの位置変動を検出する位置変動検出手段
と、この位置変動検出手段の出力に基づき、すきまの位
置変動に追従してＸ線が常にすきまの位置に入射するよ
うＸ線結像手段をＸ線の光軸に垂直な面内方向へ２次元
的に移動させる光軸補正手段とをさらに具備して成る、
Ｘ線すきま測定装置の構成採用にある。

【００４８】本発明装置の第１３の特徴は、上記本発明
装置の第１２の特徴における光軸補正手段が、２軸アク
チュエータである、Ｘ線すきま測定装置の構成採用にあ
る。

【００４９】本発明装置の第１４の特徴は、上記本発明
装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴に
おけるすきまが、回転走行する円板と、この円板の表面
上を浮揚する浮動ヘッドとの間に生じる空隙である、Ｘ
線すきま測定装置の構成採用にある。

【００５０】本発明装置の第１５の特徴は、上記本発明
装置の第１４の特徴における位置変動検出手段が、浮動
ヘッドの下方に臨ませ、その出力を増幅する制御増幅器
を介して２軸アクチュエータを駆動する位置検出器であ
る、Ｘ線すきま測定装置の構成採用にある。

【００５１】本発明装置の第１６の特徴は、上記本発明
装置の第１５の特徴における位置検出器が、レーザード
ップラー測長器や、焦点検出器に代表される、Ｘ線すき
ま測定装置の構成採用にある。

【００５２】本発明装置の第１７の特徴は、上記本発明
装置の第１４、第１５又は第１６の特徴における円板及
び浮動ヘッドが、それぞれ、磁気ディスク装置内の磁性
媒体及び磁気ヘッドである、Ｘ線すきま測定装置の構成
採用にある。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態を、その第１装置例及びこれに対応す
る第１方法例、並びに第２装置例及びこれに対応する第
２方法例につき順に説明する。なお、第１装置例及び第
１方法例は、本発明における位置変動検出手段を除く全
ての構成要素を含む実施の形態であり、第２装置例及び
第２方法例は、その位置変動検出手段の具体例を示す実
施の形態である。

【００５４】（第１装置例）図１は、本発明の第１装置
例に係るＸ線すきま測定装置の構成図であり、（ａ）は
当該Ｘ線すきま測定装置の要部構成を示す斜視図、
（ｂ）は当該Ｘ線すきま測定装置の全体構成をその機能
構成と共に示す側面図である。

【００５５】同図に示すように、この第１装置例に係る
Ｘ線すきま測定装置αは、磁気ディスク内の磁性媒体な
どのような回転走行する円板１と、この円板１の表面上
を浮揚する磁気ディスク内の磁気ヘッドなどのような浮
動ヘッド２との間に生じる空隙（空気膜）によるすきま
を測定対象とし、このすきまの間隔ｄを測定するため
に、Ｘ線を発生するＸ線発生手段としてのＸ線管３及び
このＸ線管３を高電圧パルスにより駆動する高圧発生回
路４と、Ｘ線管３から発生されたＸ線が、すきまの開口
面に対し垂直に入射するよう光路を形成すると同時に、
当該Ｘ線をすきまの位置に結像させるＸ線結像手段とし
ての同軸円形状のフレネルゾーンプレート５と、このフ
レネルゾーンプレート５によるＸ線の結像に伴ってすき
まを直線的に通過するＸ線の通過線量を検出するＸ線検
出手段としてのＸ線検出器６と、このＸ線検出器６の出
力に基づいてすきまの間隔ｄを数値的に解析する解析手
段としてのコンピュータ７とを具備して構成されてい
る。

【００５６】なお、図中、プリアンプ８は、Ｘ線検出器
６の出力（電気信号）を増幅するものであり、ロックイ
ンアンプ９は、そのプリアンプ８の出力を、高圧発生回
路４における高電圧パルスの発生タイミングを取る参照
信号Ｔに応じて増幅し、これをＸ線強度出力としてコン
ピュータ７に与えるものである。また、Ｘ線検出器６
は、プリアンプ８に電気信号としての出力を与えるため
に、Ｘ線のみを透過する窓を通じて入射したＸ線を可視
光線に変換するシンチレータ６１と、このシンチレータ
６１により得られた可視光線をさらに電気信号に変換す
る光検出素子６２とを、外部からの可視光線を遮断する
ハウジング６３の内部に封止して成っている。

【００５７】一方、２軸アクチュエータ１０（１０ａ，
１０ｂ）は、円板１のランナウトやヘッドジンバル（図
示せず）の振動などに起因するすきまの位置変動に追従
してＸ線が常にすきまの位置に入射するよう、フレネル
ゾーンプレート５をＸ線の光軸に垂直な面内方向へ２次
元的に移動させる光軸補正手段を成すものであり、ロッ
クインアンプ９から与えられるＸ線強度信号に基づいて
コンピュータ７の内部で生成されるステップ送り制御信
号により、その動作が制御されるようになっている。即
ち、本装置例におけるコンピュータ７は、すきまの位置
変動を間接的に検出する手段としても機能するようにな
っている（詳細は、対応する第１方法例にて述べる）。

【００５８】なお、Ｘ線管３としては、内部のターゲッ
トに照射される電子ビームの輝点像の広がりが許容さ
れ、Ｘ線の放射の有限範囲への広がりが許容されたクー
リッジ管などのＸ線発生管を用いることが可能である。
また、フレネルゾーンプレート５によるＸ線の結像時に
おけるウェストの大きさは、すきまの間隔ｄに比して十
分に大きくなるよう設定し、具体的には、実際のすきま
の間隔ｄの数十倍程度に設定するとするとよい（詳細
は、以降の第１方法例において述べる）。

【００５９】（第１方法例）次に、以上のように構成さ
れたＸ線すきま測定装置αに適用される第１方法例につ
いて説明する。

【００６０】まず、目的としているすきまの測定領域
は、従来の光多重干渉法では困難とされる、物質を透過
する波長に比べ十分小さい０．１μｍ以下のすきまであ
る。Ｘ線管３から放射されるＸ線の大部分は、すきまを
形作る円板１と浮動ヘッド２とにより遮られるが、Ｘ線
検出器６の側には、すきまを直線的に通過したＸ線のみ
が到達する。

【００６１】ここで、すきまに照射されるＸ線を波動的
に考えると、Ｘ線管３から浮動ヘッド２の後端部（図の
右方）のすきまの近傍に到達するＸ線は、Ｘ線源（光
源）から十分に離れているため、ほぼ並行波と見做すこ
とができる。物理光学の教えるところによれば、すきま
の間隔ｄが波長λに比して大きい場合、周知のように、
その通過線量は間隔ｄに比例する。

【００６２】実際、円板１と浮動ヘッド２とにより形作
られる光路は、ほぼ平行平板状であり、境界面において
臨界角を越えて物質側に入射するＸ線は全反射されるた
め、浮動ヘッド２の後端部に到達したＸ線は、その浮動
ヘッド２の大きさとは無関係に、そのまま平行に通過す
る。このためには、測定対象であるすきまの間隔ｄに比
して十分小さい波長λの光を用いる必要があるが、図１
に示すように、Ｘ線検出器６において検出されるＸ線
は、空気層以外を通過しない。このため、用いるべきＸ
線の波長λは、円板１や浮動ヘッド２などの部材で吸収
されてしまう波長であっても何ら差し支えない。

【００６３】一般に、Ｘ線発生管においては、用いるタ
ーゲットの材質などの条件により、数〜数十Åの波長を
有するＸ線が得られ、医療など各種の透過観察に用いら
れている。本発明の目的とするすきまの測定領域は、数
百Å程度であるから、ここでは、任意の波長を発生する
汎用のクーリッジ管やその他のＸ線発生管を用いれば足
りる。そして、この種のＸ線発生管から発生されるＸ線
を、小さなビームとして測定すべき部分に照射すること
により、余分なＸ線放射による被爆の危険性が取り除か
れると同時に、簡易なすきま測定の手法が得られるよう
になる。

【００６４】以下、図１に則して本方法例を具体的に説
明すると、まず、Ｘ線管３で発生されたＸ線は、周知の
ように、有限の輝点像Ｌをもつターゲット上のＸ線発生
部（図示せず）から放射状に広がる。この広がったＸ線
は、距離Ｆだけ離れた位置にある焦点距離ｆをもつフレ
ネルゾーンプレート５を通過し、さらにこのフレネルゾ
ーンプレート５から距離Ｆ′だけ離れた位置に結像す
る。

【００６５】ここで、結像点における輝点の大きさ、即
ちウェストＬ′は、Ｌ′＝Ｌ×Ｆ′／Ｆなる式で表され、また、結像点における輝度Ｂ′は、フ
レネルゾーンプレート５がない場合の距離Ｆ＋Ｆ′の位
置における輝度Ｂに対し、Ｂ′＝Ｂ×ＮＡ×Ｆ／Ｆ′ なる式で表される。ただし、ＮＡはフレネルゾーンプレ
ート５の開口数である。

【００６６】即ち、結像の大きさを小さくするほど、照
射されるＸ線の密度は高くなり、すきまを通過するＸ線
量も比例的に多くなる。すきまを通過したＸ線は、浮動
ヘッド２の前端部（図の左方）において再び拡散し、そ
の拡散領域の全域をカバーすることのできるＸ線検出器
６に入射される。

【００６７】Ｘ線検出器６に入射したＸ線は、シンチレ
ータ６１により可視光線に変換された後に、光検出素子
６２により電気信号に変換され、以下、プリアンプ８、
ロックインアンプ９を介して、Ｘ線強度出力がコンピュ
ータ７に与えられる。なお、このＸ線強度出力は、Ｘ線
検出器６において検出したＸ線の通過線量に関しての２
次元情報をも含むものであり、コンピュータ７は、この
２次元情報を解析してステップ送り制御信号を生成し、
これを２軸アクチュエータ１０ａ，１０ｂに与えて、フ
レネルゾーンプレート５をＸ線の光軸に垂直な面内方向
へ２次元的に移動させる制御を行う。また、この２次元
情報に基づき、コンピュータ７の画面上にＸ線透過像を
表示させることも可能である。

【００６８】ここで、Ｘ線の結像時におけるウェスト
Ｌ′の大きさを、Ｘ線の通過するすきまの間隔ｄに比べ
十分大きくしておけば、Ｘ線の透過線量は、すきまの間
隔ｄに比例することになる。例えば、間隔ｄが最大で１
μｍ程度のすきまを測定する場合、仮にウェストＬ′の
大きさを２μｍ程度に絞り込んでしまうと、そのウェス
トＬ′内における輝度分布が観測結果に現れてしまい、
単純な比例関係が損なわれてしまう。このため、実際の
ウェストＬ′の大きさは、すきまの間隔ｄの数十倍に相
当する３０〜５０μｍ程度に設定するほうがよい。

【００６９】ただ、実際に円板１と浮動ヘッド２とを用
いた系では、円板１のランナウトなどにより、すきまが
位置変動を生じることがある。このときの変動量は、最
大で数十μｍにも達し、すきまの間隔ｄのレベルに比べ
はるかに大きい。ここで、その変動量をカバーするほど
に、ウェストＬ′を大きくすると、今度は輝度Ｂ′が低
くなり、すきまを通過するＸ線量が少なくなってしま
う。

【００７０】そこで、本方法例では、Ｘ線の光軸上に配
置されたフレネルゾーンプレート５により、Ｘ線の結像
時におけるウェストＬ′の大きさを小さくして、輝度
Ｂ′を高くすると共に、すきまの位置変動に追従してＸ
線が常にすきまの位置に入射するよう、フレネルゾーン
プレート５をＸ線の光軸に垂直な面内方向へ２次元的に
移動させるわけである。こうすることにより、すきまの
間隔ｄによって変化するＸ線量は、常にｄ×Ｂ′とな
り、Ｘ線の透過線量がすきまの間隔ｄに正比例する関係
が、常に保たれるようになる。

【００７１】（第２装置例）次に、図２は、本発明の第
２装置例に係るＸ線すきま測定装置の要部構成をその機
能構成と共に示す側面図である。

【００７２】同図に示すように、この第２装置例に係る
Ｘ線すきま測定装置βは、前述の第１装置例に係るＸ線
すきま測定装置αの各構成要素に加え、すきまの位置変
動を検出する位置変動検出手段としての位置検出器１１
をさらに具備して構成され、この位置検出器１１の出力
に基づき、光軸補正手段としての前述の２軸アクチュエ
ータ１０が、すきまの位置変動に追従してＸ線が常にす
きまの位置に入射するよう、フレネルゾーンプレート５
をＸ線の光軸に垂直な面内方向へ２次元的に移動させる
ようになっている。

【００７３】詳しくは、この位置検出器１１は、円板１
の表面上を浮揚する浮動ヘッド２の下方に位置させら
れ、当該浮動ヘッド２の背面における位置変動を検出す
ることで、円板１と浮動ヘッド２との間のすきまの位置
変動を間接的に検出するようになっており、その出力
（電気信号）を増幅する制御増幅器１２を介して、２軸
アクチュエータ１０を駆動するようになっている。ま
た、この位置検出手段１１には、レーザードップラー測
長器や、光ディスク装置で用いられる焦点検出器などを
あてることができる。なお、図中１３は、円板１を中心
で固定して回転走行させるための回転軸、また１４は、
浮動ヘッド２を支持するためのヘッドジンバルである。

【００７４】（第２方法例）次に、以上のように構成さ
れたＸ線すきま測定装置βに適用される第２方法例につ
いて説明する。

【００７５】既に説明したように、円板１のランナウト
やヘッドジンバル１４の振動などに伴うすきまの位置変
動は、機械的な動きであり、厳密には２次元的な追従が
必要となる。そこで、図２に示すように、すきまの位置
変動を位置検出器１１を用いて検出し、このときの検出
結果に基づいて、すきまの位置変動に追従してＸ線が常
にすきまの位置に入射するよう、２軸アクチュエータ１
０を用いてフレネルゾーンプレート５をＸ線の光軸に垂
直な面内方向へ２次元的に移動させることにより、測定
すべきすきまの位置が常にウェスト内に存在するように
制御を行う（図１も同時に参照）。

【００７６】このとき、測定すべきすきまの位置がウェ
スト内に存在すればよいから、制御誤差は多少大きくて
も差し支えなく、簡単な制御で済む。即ち、すきまの位
置変動にＸ線を追従させるには、図２に示すように、浮
動ヘッド２の背面に配置された位置検出器１１により、
当該浮動ヘッド２の位置変動（即ち、円板１と浮動ヘッ
ド２との間のすきまの位置変動）を検出し、制御増幅器
１２を介して２軸アクチュエータ１０を駆動することに
より、簡単に制御を行うことができる。

【００７７】なお、以上の説明では、円板１の回転軸１
３に沿う方向、即ちランナウト方向に関する動作説明を
行ったが、これと直交する他の方向についても同様の動
作が行われる。

【００７８】通常、この２次元的な動作を行わせるため
には、１次元方向にのみ動くアクチュエータを直交させ
て組み合わせる必要があり、どうしても複雑で高価な機
構になってしまう。しかし、本方法例の場合、フレネル
ゾーンプレート５自体が非常に軽量であり、かつ、すき
まの位置の近傍を概略的に照射できればよく、多少の制
御誤差があっても問題がないことから、実際の２軸アク
チュエータ１０としては、例えば、光ディスク装置のレ
ンズ制御に用いられる２次元ボイスコイルアクチュエー
タやピエゾバイモルフなど、小型で制御が簡単な素子を
採用することが可能であり、これに伴い、装置全体を小
型化することができる。

【００７９】以上、本発明の実施の形態を、第１装置例
及び第１方法例、並びに第２装置例及び第２方法例につ
き説明したが、本実施形態中で示した、光軸中心から順
次その半径の増分が小さくなる同軸円形状の遮蔽帯を配
置して成るフレネルゾーンプレート１０（１０ａ，１０
ｂ）に代えて、同軸楕円形状の遮蔽帯を配置して成るも
のを、光軸に対し斜めに配置するようにしてもよい。こ
の場合、当該同軸楕円形状のフレネルゾーンプレートに
おいて、入射するＸ線の一部が光軸外へ反射されるた
め、これをモニタすることで、Ｘ線管３におけるＸ線の
発生強度の揺らぎを随時観測し、補正することも可能と
なる。

【００８０】また、Ｘ線結像手段としては、以上の屈折
光学系素子としてのフレネルゾーンプレート５の他に
も、例えば、人工多層膜ミラーを用いたニュートン焦点
方式又はオフセットカセグレン焦点方式の反射光学系機
器を用いることも勿論可能である。この場合、使用すべ
きＸ線管の形状や配置が、本実施形態中のそれと異なる
ことは、天体望遠鏡などの幾何光学から明らかであろ
う。

【００８１】なお、本発明は、必ずしも上述した手段及
び手法にのみ限定されるものではなく、本発明にいう目
的を達成し、後述する効果を有する範囲内において、適
宜に変更実施することが可能なものである。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常は弱いＸ線発生能力しかないＸ線管を用いても、そ
の発生Ｘ線を結像させることで、当該結像点でのみ強い
Ｘ線を得ることができるため、測定対象であるすきまと
結像テントとの関係を小型の２軸アクチュエータで走査
することで、すきまの透過像が得られるようになり、こ
の結果、小型軽量で低消費電力のＸ線すきま測定装置を
実現することができる。

【００８３】また、低出力のＸ線発生しかないため、人
体に対する被爆の危険度も低く、必要とされる遮蔽など
も、その構成を簡素化できることから、使用場所に関す
る制限が少ないなど、その利便性も高い。

【００８４】さらに、浮動ヘッドの表面における保護膜
の有無や材質の差異によらず、使用波長以下の微小なす
きまの間隔を無補正で測定できることから、例えば、高
密度記録用の浮動ヘッドの高精度な品質検査が実現でき
るなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１装置例に係るＸ線すきま測定装置
の構成図であり、（ａ）は当該Ｘ線すきま測定装置の要
部構成を示す斜視図、（ｂ）は当該Ｘ線すきま測定装置
の全体構成をその機能構成と共に示す側面図である。

【図２】本発明の第２装置例に係るＸ線すきま測定装置
の要部構成をその機能構成と共に示す側面図である。

【符号の説明】

α，β…Ｘ線すきま測定装置ｄ…すきまの間隔１…円板２…浮動ヘッド３…Ｘ線管４…高圧発生回路５…フレネルゾーンプレート６…Ｘ線検出器６１…シンチレータ６２…光検出素子６３…ハウジング７…コンピュータ８…プリアンプ９…ロックインアンプ１０（１０ａ，１０ｂ）…２軸アクチュエータ１１…位置検出器１２…制御増幅器１３…回転軸１４…ヘッドジンバル

フロントページの続き (72)発明者大久保俊文東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者越本泰弘東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者小澤章東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のＸ線発生手段を用いてＸ線を発生さ
せ、この発生させたＸ線が測定対象であるすきまの開口面に
対し垂直に入射するよう、所定のＸ線結像手段を用いて
光路を形成すると同時に当該Ｘ線を前記すきまの位置に
結像させ、このＸ線の結像に伴って前記すきまを直線的に通過する
前記Ｘ線の通過線量を所定のＸ線検出手段を用いて検出
し、このときの検出結果に基づき、所定の解析手段を用いて
前記すきまの間隔を解析する、ことを特徴とするＸ線すきま測定方法。
【請求項２】前記測定対象であるすきまは、その測定領域を物質を透過する波長に比べ十分小さい
０．１μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線すきま測定方
法。
【請求項３】前記Ｘ線は、前記すきまの間隔に比して十分小さい波長の光や、前記
すきまを形成する部材に吸収される波長の光に代表され
る、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線すきま測
定方法。
【請求項４】前記Ｘ線発生手段として、Ｘ線管と、このＸ線管を高電圧パルスにより駆動する高圧発生回路
と、から成るものを用いる、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＸ線すき
ま測定方法。
【請求項５】前記Ｘ線管として、内部のターゲットに照射される電子ビームの輝点像の広
がりが許容され、前記Ｘ線の放射の有限範囲への広がり
が許容されたものを用いる、ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線すきま測定方
法。
【請求項６】前記Ｘ線の結像時におけるウェストの大き
さを、前記すきまの間隔に比して十分に大きく設定する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
Ｘ線すきま測定方法。
【請求項７】前記Ｘ線結像手段として、フレネルゾーンプレートを用いる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載のＸ線すきま測定方法。
【請求項８】前記Ｘ線結像手段として、人工多層膜ミラーを用いたニュートン焦点方式の反射光
学系機器を用いる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載のＸ線すきま測定方法。
【請求項９】前記Ｘ線結像手段として、人工多層膜ミラーを用いたオフセットカセグレン焦点方
式の反射光学系機器を用いる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載のＸ線すきま測定方法。
【請求項１０】前記Ｘ線検出手段として、入射した前記Ｘ線を可視光線に変換するシンチレータ
と、このシンチレータにより得られた前記可視光線をさらに
電気信号に変換する光検出素子と、から成るものを用いる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９に記載のＸ線すきま測定方法。
【請求項１１】前記解析手段として、前記Ｘ線検出手段の出力に基づいて数値解析を行うコン
ピュータを用いる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０に記載のＸ線すきま測定方法。
【請求項１２】前記Ｘ線検出手段の出力は、前記Ｘ線の通過線量に関しての２次元情報を含む、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０又は１１に記載のＸ線すきま測定方法。
【請求項１３】前記すきまの位置変動を所定の位置変動
検出手段を用いて検出し、このときの検出結果に基づき、前記すきまの位置変動に
追従して前記Ｘ線が常に前記すきまの位置に入射するよ
う、所定の光軸補正手段を用いて前記Ｘ線結像手段を前
記Ｘ線の光軸に垂直な面内方向へ２次元的に移動させ
る、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１又は１２に記載のＸ線すきま測定方
法。
【請求項１４】前記光軸補正手段として、２軸アクチュエータを用いる、ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線すきま測定方
法。
【請求項１５】前記すきまの測定を、回転走行する所定の円板と、この円板の表面上を浮揚す
る所定の浮動ヘッドとの間に生じる空隙を対象として行
う、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載のＸ線
すきま測定方法。
【請求項１６】前記円板及び前記浮動ヘッドとして、それぞれ、磁気ディスク装置内の磁性媒体及び磁気ヘッ
ドを相当させる、ことを特徴とする請求項１５に記載のＸ線すきま測定方
法。
【請求項１７】Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、このＸ線発生手段から発生された前記Ｘ線が測定対象で
あるすきまの開口面に対し垂直に入射するよう光路を形
成すると同時に、当該Ｘ線を前記すきまの位置に結像さ
せるＸ線結像手段と、このＸ線結像手段による前記Ｘ線の結像に伴って前記す
きまを直線的に通過する前記Ｘ線の通過線量を検出する
Ｘ線検出手段と、このＸ線検出手段の出力に基づいて前記すきまの間隔を
解析する解析手段と、を具備して成る、ことを特徴とするＸ線すきま測定装置。
【請求項１８】前記Ｘ線発生手段は、Ｘ線管と、このＸ線管を高電圧パルスにより駆動する高圧発生回路
と、から成る、ことを特徴とする請求項１７に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項１９】前記Ｘ線管は、内部のターゲットに照射される電子ビームの輝点像の広
がりが許容され、前記Ｘ線の放射の有限範囲への広がり
が許容されたものである、ことを特徴とする請求項１８に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項２０】前記Ｘ線結像手段による前記Ｘ線の結像
時におけるウェストの大きさは、前記すきまの間隔に比して十分に大きいものである、ことを特徴とする請求項１７、１８又は１９に記載のＸ
線すきま測定装置。
【請求項２１】前記Ｘ線結像手段は、フレネルゾーンプレートである、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９又は２０に記
載のＸ線すきま測定装置。
【請求項２２】前記フレネルゾーンプレートは、光軸に垂直配置の同軸円形状の遮蔽帯を有するか、光軸
外一部反射Ｘ線の発生強度を随時観測しかつ光軸に斜め
配置の同軸楕円形状の遮蔽帯を有するかの何れかであ
る、ことを特徴とする請求項２１に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項２３】前記Ｘ線結像手段は、人工多層膜ミラーを用いたニュートン焦点方式の反射光
学系機器である、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９又は２０に記
載のＸ線すきま測定装置。
【請求項２４】前記Ｘ線結像手段は、人工多層膜ミラーを用いたオフセットカセグレン焦点方
式の反射光学系機器である、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９又は２０に記
載のＸ線すきま測定装置。
【請求項２５】前記Ｘ線検出手段は、入射した前記Ｘ線を可視光線に変換するシンチレータ
と、このシンチレータにより得られた前記可視光線をさらに
電気信号に変換する光検出素子と、から成る、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０、２
１、２２、２３又は２４に記載のＸ線すきま測定装置。
【請求項２６】前記解析手段は、前記Ｘ線検出手段の出力に基づいて数値解析を行うコン
ピュータである、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０、２
１、２２、２３、２４又は２５に記載のＸ線すきま測定
装置。
【請求項２７】前記Ｘ線検出手段と前記解析手段とは、その間に、順次、プリアンプと、前記高圧発生回路の参照信号を受けるロックインアンプ
と、を介接する、ことを特徴とする請求項１８、１９、２０、２１、２
２、２３、２４、２５又は２６に記載のＸ線すきま測定
装置。
【請求項２８】前記すきまの位置変動を検出する位置変
動検出手段と、この位置変動検出手段の出力に基づき、前記すきまの位
置変動に追従して前記Ｘ線が常に前記すきまの位置に入
射するよう前記Ｘ線結像手段を前記Ｘ線の光軸に垂直な
面内方向へ２次元的に移動させる光軸補正手段と、をさらに具備して成る、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０、２
１、２２、２３、２４、２５、２６又は２７に記載のＸ
線すきま測定装置。
【請求項２９】前記光軸補正手段は、２軸アクチュエータである、ことを特徴とする請求項２８に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項３０】前記すきまは、回転走行する円板と、この円板の表面上を浮揚する浮動
ヘッドとの間に生じる空隙である、ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０、２
１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８又は２
９に記載のＸ線すきま測定装置。
【請求項３１】前記位置変動検出手段は、前記浮動ヘッドの下方に臨ませ、その出力を増幅する制
御増幅器を介して前記２軸アクチュエータを駆動する位
置検出器である、ことを特徴とする請求項３０に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項３２】前記位置検出器は、レーザードップラー測長器や、焦点検出器に代表され
る、ことを特徴とする請求項３１に記載のＸ線すきま測定装
置。
【請求項３３】前記円板及び前記浮動ヘッドは、それぞれ、磁気ディスク装置内の磁性媒体及び磁気ヘッ
ドである、ことを特徴とする請求項３０、３１又は３２に記載のＸ
線すきま測定装置。