[发明专利]X射线显微镜

说明书

为了提供缩短路长、搬入室内尺寸的X射线显微镜，制作了一种X射线显微镜，该X射线显微镜沿光轴依次具有至少下述各一个：X射线源1、样品保持部3、凹面KB镜4、凸面KB镜5、以及位于与样品保持部3的位置为成像关系的位置的光接收部8。

技术领域

本发明涉及X射线显微镜，更具体地，涉及使用了Kirkpatrick-Baez镜的X射线显微镜。

背景技术

由于X射线显微镜是使用了波长非常短的电磁波的图像的成像光学系统，原理上它具有远高于光学显微镜的亚nm的高分辨率。另外，由于X射线的高穿透力，可以观察到用透射型电子显微镜难以观察的厚样品的三维断层图像。并且，由于X射线显微镜基本上不需要形成真空，所以也适合在需要原位测量的环境(例如，水溶液和气体气氛)中进行观察。此外，通过结合荧光X射线分析和X射线吸收分光法等X射线分析技术，不仅可以获得电子密度分布，而且还可以获得局部结合状态和元素分布。这样优点多的X 射线显微镜预期被用于各种科学领域。

作为X射线显微镜中成像元件的可能候选者，包括菲涅耳波带片、X射线折射透镜、Kirkpatrick-Baez(KB)镜、Wolter镜。菲涅耳波带片和X射线折射透镜能够足够精确地制备从而达到亚50nm的分辨率。然而，菲涅耳波带片由于衍射色差而不适合多色成像。KB镜由于采用全反射，因此无色差。然而，在如KB镜那样的斜入射光学系统中单枚的反射难以满足阿贝正弦条件，由此发生彗形像差使分辨率和视场(FOV)降低。Wolter镜在消除色差和彗形像差这一点上，是优良的X射线成像系统。

然而，使用最先进的超精密加工技术时，由于Wolter镜的镜面由配置在筒状的内面侧 的旋转椭圆面和旋转双曲面构成，为了实现衍射极限的分辨率难以用需要的形状精度(1nm尺度)加工Wolter镜。因而，在Wolter镜中，基于形状误差的波前像差是一个现在无法避免的严重问题，目前还没有用足以发挥高分辨率性能(100nm或更小)的形状精度来制作镜的报道例。

作为使用了KB镜的X射线光学系统的例子，例如，存在如专利文献1 那样使用了水平椭圆镜、垂直椭圆镜以及水平双曲面镜和垂直双曲面镜4个斜入射全反射X射线镜的光学系统(Advanced KB镜)。该光学系统具有：沿着X射线的光轴方向配置水平台和垂直台，在水平台上可微调地设置水平椭圆镜和水平双曲面镜，并且在垂直台上可微调地设置垂直椭圆镜和垂直双曲面镜，光轴方向上将水平椭圆镜和水平双曲面镜的前后位置关系以及垂直椭圆镜和垂直双曲面镜的前后位置关系设定为相等的镜调节机构，以及给定用于在离线状态下将水平椭圆镜和水平双曲面镜的水平姿态以及垂直椭圆镜和垂直双曲面镜的垂直姿态分别在误差范围内微调为理想姿态的基准的校准监测单元。

专利文献1的X射线光学系统实现了将2keV以上的X射线以200nm 以下的高分辨率无像差地缩小或放大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-221874号公报

发明内容

然而，Kirkpatrick-Baez(KB)镜型的X射线显微镜仍有各种改进的空间。假设X射线显微镜普及在各种科学领域被利用时，意外且不能轻视的课题，即，如果X射线显微镜装置的长度不在2-3米以内，为了X射线显微镜的搬入，需要准备将走廊宽度、出入口宽度等设计为特别宽的设施。由于X 射线显微镜为比此更大的尺寸，无论分辨率等各种性能如何优异，都成为在已有的研究等设施中广泛使用时的障碍。本发明的目的在于提供可搬入室内尺寸的，可普及的紧凑尺寸的X射线显微镜。

能够解决上述课题的本发明的X射线显微镜沿光轴依次具有：X射线源、样品保持部、具有反射凹面的Kirkpatrick-Baez镜(以下记载为“凹面 KB镜”)、具有反射凸面的Kirkpatrick-Baez镜(以下记载为“凸面KB镜”)、以及位于与所述样品保持部的位置为成像关系的位置的光接收部。