JPH0383000A - Ｘ線顕微鏡 - 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） 本発明は試料をＸ線で照射したとき試料或は試料に近接
させた光電面から放出されるＸ線光電子により試料の像
を形成させる型のＸ線顕微鏡に関する。

（従来の技術） 従来の上述した型のＸ線顕微鏡は、Ｘ線源として通常の
Ｘ線管とかシンクロトロン放射光源のような連続放射型
のＸ線源を用いており、拡大光電子像を形成するのに集
束コイルを用いていた。また試料から放出されるＸ線光
電子はエネルギー分布を有するので、そのエネルギー別
の光電子像を得るため拡大光電子像の受像面に近接させ
てメツシュ状のエネルギーフィルタを配置していた。

光電子による拡大像を作るのに集束コイルを用いると光
電子のエネルギー分布による収差と光電子の放出角によ
る球面収差により良好な像が得難いので、収差軽減のた
め絞りとか補正レンズを用いる必要があって、光電子の
利用効率が低くなり像が暗くなる。このため強力な発散
磁場を用い、この磁場内を磁力線に沿って光電子を進行
させることで拡大光電子像を得る方法が提案されている
が、強力な発散磁場を得るのに超伝導コイルを用いてお
り、液体ヘリウム等を必要として、設備が大規模になり
、一般研究者用として実用化することは困難である。

またエネルギー別のＸ線光電子像を得るのに」ニ述した
ようにメツシュ状のエネルギーフィルターを用いている
と、顕微鏡が構造的に複雑になり、またフィルターによ
り電子透過率が低下して像が暗くなる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は超伝導コイル等を用いないで、光電子の発散磁
場による拡大像を得ると共に、メツシュ状のエネルギー
フィルターを用いないＸ線類Ｗ１．鏡を得ることを目的
どしている。

〈課題を解決するための手段〉 Ｘ線源としてパルスＸ線源を用い、光電子の拡大像形成
のための発散磁場発生に常伝導コイルのパルス励磁を用
い、パルス励磁による磁場の時間的変化の尖頭付近に同
期させて」二記Ｘ線源を作動させると共に磁場の強度変
化が磁場の尖頭付近で最小になるような時に、光電子が
発散磁場中を飛行して、電子像受像素子の出力を上ＫＩ
　Ｘ　＆？源の動作と同期したゲートパルスにより開か
れるゲートを介して取出すようにした。

（作用） パルスＸ線源では数ｎｓのパルス巾のＸ線放射が可能で
ある。パルスＸ４ｉ源を用いることは二つの意味を有す
る。その−はＸ線をパルス状に放射するので、平均エネ
ルギーを低くして、しかも強力なＸ＆９を得ることが可
能となる。その二はパルスＸ線で試料が照肘されるので
、試料或は光電面から放射される光電子もパルス状であ
る。この光電子をＸ線放射と同期したゲートパルスで開
かれるゲートを介して検出することにより、光電子のエ
ネルギーの飛翔時間による選別が行われ、メツシュ状エ
ネルギーフィルターのようなものを用いないで光電子の
エネルギー分析ができるので、光電子の損失がなくこ明
るい像が得られる。光電子による拡大像を得るのに発散
磁場を用いているが、この場合像の分解能は磁場強度に
比例している。従って強い磁場が必要で、このため超伝
導コイルが用いられていたが、本発明では常伝導コイル
を用いているが、パルス励磁によっているため、平均電
流を低く抑えて瞬間的に大電流を流すことで充分強力な
磁場を得ることができその結果、実用性に冨んだ顕微鏡
になる。

〈実施例〉 第１図に本発明の一実施例を示す。１は高尖頭値をもつ
パルスＸ線源で、プラズマＸ線源（レーザプラズマＸＭ
！、又ピンチプラズマＸ＆Ｓ１等〉やパルス状のシンク
ロトロン光が適当である。Ｓは試料で基板２に密着させ
である。基板２は淳さ１０００Ａ程度の膜厚をもつ５ｉ
ｓＮ４で裏面に光電膜２１が形成しである。光電膜２１
はＣｓｌにより形成されており、Ｘ線照射により、Ｘ線
量に比例した光電子が試料とは反対側（図で下方）真空
中に放出される。３はセラミックよりなる真空容器で、
上の窓が上述した基板２になっており、Ｘ線源１および
試料は大気中に置かれている。真空容器３の上部は細く
なっており、そこに試料を囲むようにパルス励磁コイル
４が配置されている。

真空容器３の下方に光電子像の受像素子としてマルチチ
ャンネルプレート（ＭＣＰ）５が置かれその下に蛍光板
６が置かれてＭＣＰで増強された電子像が光像に変換さ
れる。７はＣＣＤ等を用いた撮像装置で、その出力がＣ
ＲＴ８に影像として表示される。

９は直流電源で大容量コンデンサＣを充電する。パルス
励磁コイル４がコンデンサＣの放電路を構成しており、
このコイル４と直列のスイッチ素子１０は第１のトリガ
パルス発生器１１からトリガパルスが印加されて導通せ
しめられ、コイル４にコンデンサＣの放電電流が流れる
。このときの放電電流パルスの幅は１００μｓ程度であ
る。

１２は遅延回路で、トリガパルス発生器から出力される
トリガパルスの立上りを遅延させて第２のトリガパルス
発生器１３に伝え、トリガパルス発生器１３から数ｎｓ
の幅のトリガパルスが出力される。１４はＸ線源１を作
動させる電源でトリガパルス発生器１３からのパルスに
より瞬間的にＸ線源１を作動させ、Ｘ線源からは数ｎｓ
幅のパルスＸ線が放射される。トリガパルス発生器１３
の出力パルスは遅延回路１５を介してＭＣＰ用電源１６
に送られ、Ｘ線パルスの発生より遅れてＭＣＰ５に作動
電圧を印加せしめる。

第２図は上述装置の動作のタイムチャー１・で、Ａは第
１のトリガパルス発生器の出力パルスを示し、Ｂはコイ
ル４に流れる励磁電流を示す。この電流のピーク幅は１
．００μＳ程度であるが図では時間を圧縮して書いであ
る。Ｃは１〜リ力パルス発生器１３の出力パルスで、Ａ
のパルスの立上りより時間Ｔだけ遅れており、このＴは
調節可能で、Δのパルスの立上りから励磁電流最大にな
る迄の時間になるように調整される。ＤはＸ線源１から
放射されるＸ　＆９パルスを示す。このパルスの幅は数
ｎｓである。Ｅは遅延回路１５により遅延されたＣのパ
ルスであり、幅は数ｎｓであり、このパルスのある間Ｍ
　ＣＰ　５が作動さしめられる。パルスＣとＥとの間の
遅延時間Ｆにより光電膜２１から放射された光電子のう
ち放射時から１時間かかってＭＣＰに到達した電子を検
出するものであり、Ｆを調節することで光電子を速度即
ちエネルギーによって選別して検出することができる。

撮像装面７においてＣＣＤセルは蛍光像の光電出力を蓄
積し、撮像装置７はこの蓄積された出力を読出し影像表
示する。Ｘ線源がプラズマＸ線源のように高尖頭値をも
つ場合は、１個のＸ線パルスで画像化することができる
。この場合リアルタイム観察が可能になる。又従来のＸ
線管球のように比較的弱いパルスの場合は何個かのパル
スが必要になる。

第３図は磁力線と電子の運動の有様を示す。試料或は光
電面２表面の一点ｑから放出された電子ｅはその点ｑを
通る磁力線ｆにまつわるような螺締を画きながら磁力線
ｆに沿って運動する。即ちｑから出た電子はｑ点を通る
磁力線ｒと垂直な速度成分の如何に関せず、磁力線ｆの
近傍の磁場強度が磁力線ｆに沿う磁場強度と等しいとみ
なせる場合即ち磁力線に垂直な面内の磁場変化が小さい
場合（実際そのようになっている）同じ周期で円Ｃを画
き磁力＆９　ｆ上に戻ってきて、その間に磁力線ｆの方
向の速度成分相当だけ磁力線方向に進行する。円運動の
直径が形成される像の分解能を決定し、電子の円運動の
半径は磁場と直交する速度成分が同じなら磁場強度に反
比例するので、分解能は磁場強度によって決まり、磁場
強度（磁束密度〉をＢ１電子質量をｍ１電子の電荷を０
１電子のエネルギーをＥとすると分解能ｒは、Ｊ２ｍＥ
’／ｅＢに比例する。Ｂ＝１０Ｔ、Ｅ＝０．５ｅＶでｒ
は約０．１μｍ程度が得られる。

励磁コイル４は時間幅１００μｓ程度でパルス励磁され
るので、周囲の導体に渦電流を誘起し、その誘導磁場に
より励磁コイルの磁場が乱され、像が不規則に歪むおそ
れがあるので、真空容器３は絶縁体であるセラミックで
造り、内面に導体膜を形成して導体膜に渦電流を発生さ
せ、外部に磁束が洩れないようにしである。真空容器３
は軸対称的であるから、渦電流による磁場も軸対称的と
なり、励磁コイルが作る磁場に歪を与えず、磁場の発散
を抑えて試料位置から下方へ次第に発散する磁場の形成
に寄与する。

拡大率は光電膜上の磁場をＢＩ、検出器での磁場をＢｆ
とするとＭ−ｒΣ五１−で示されるので、Ｂｆを変化さ
せて拡大率をかえることができる。Ｂｆを変化させるた
め例えば、ＭＣＰ５．蛍先板６．撮像装置７は一体とな
って真空容器内で上下させることによって像の倍率を連
続的に変えることができる。又聞１のように検出器付近
にコイルを置きＢｆを変えることによっても、拡大率を
変化させることができる。

（発明の効果〉 本発明によればＸ線源および励磁コイルは共に瞬間動作
をさせるから、大設備を必要としないで強いＸ線が得ら
れ、明るい像が得られると共に強い磁場が得られて像の
分解能が高く、Ｘ線源が瞬間動作を行うので、電子の飛
翔時間差によるエネルギー分析ができるので電子の利用
効率を下げることなく、試料のＸ線光電子のエネルギー
別の像を得ることができ、試料の組織１元素Ｍｉ威分布
等の顕微鏡像をリアルタイムで観察することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の縦断側面図、第２図は
同実施例の動作を説明するタイムチャート、第３図は磁
力線と電子軌道の関係を説明する　０ 図である。 １・・・Ｘ線源、Ｓ・・・試料、２・・・基板、２１・
・・光電膜、３・・・真空容器、４・・・パルス励磁コ
イル、５・・・マルチチャンネルプレート、６・・・蛍
光板、７・・・撮像装置、８・・・ＣＲＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルスＸ線源と、Ｘ線光電子の拡大像を形成する発散磁
   場発生用常伝導パルス励磁コイルと、同コイルのパルス
   電流源と、Ｘ線光電子像受像手段と、上記励磁コイルの
   励磁と同期して同コイルの発生磁場の時間的変化が小さ
   い時期に上記Ｘ線源を作動させ、Ｘ線光電子像の拡大を
   行い、Ｘ線源の作動と同期して上記受像手段を作動させ
   る同期ゲートパルス発生手段とを有するＸ線顕微鏡。