(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学軸の周りに配置された複数の単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系を含んだ複数コーナー光学系アッセンブリーであって、各単一コーナー光学系は、第１の反射表面と、第１の反射表面と直交する第２の反射表面を含み、第１および第２の反射表面は、光学系入口ゾーンから光学系出口ソーンまで伸びており、単一コーナー光学系は、各単一コーナー光学系の第１および第２の反射表面が光学軸に面し、各単一コーナー光学系の光学系入口および出口ゾーンがそれぞれ揃えられてアッセンブリー入口ゾーンとアッセンブリー出口ゾーンを規定するように、光学軸の周りに配置されており、各単一コーナー光学系は、Ｘ線波長を有するＸ線ビームを調整するように構成されており、複数の単一コーナー光学系は、第１のＸ線波長を有する第１のＸ線ビームを調整するように構成された第１の単一コーナー光学系を含むものと、
アッセンブリー入口および出口ゾーンの１つにおいて配置された調節可能な開口アッセンブリーであって、調節可能な開口アッセンブリーは、それを通して形成された開口を有し、各単一コーナー光学系に隣接して位置する可動体部分を含み、第１の可動体部分は、光学系焦点スポットサイズを調節、第１のＸ線ビームの収束を調節および第１のＸ線波長を有する第１のＸ線ビームを塞ぐの少なくとも１つをするよう第１のＸ線ビームのサイズまたは形状を調節するように第１の単一コーナー光学系に対して可動であるものと、を含む、Ｘ線光学システム。
【請求項２】
第１の可動体部分は、開いたビーム状態、閉じたビーム状態および部分的に開いたビーム状態を規定するように第１の単一コーナー光学系に対して可動であり、開いたビーム状態は、第１のＸ線ビームのサイズを最大化すべく第１の可動体部分の開口が第１のＸ線ビームに対して揃えられるように、第１の可動体部分が第１の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定され、閉じたビーム状態は、第１のＸ線ビームを遮断すべく第１の可動体部分の開口が第１のＸ線ビームに対して揃えられるように、第１の可動体部分が第１の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定され、部分的に開いたビーム状態は、開いたビーム状態と閉じたビーム状態の間で第１の可動体部分が第１の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定される、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項３】
第１の可動体部分は、光学軸に向かって第１の方向におよび光学軸から離れて第２の方向に、開いたビーム状態から閉じたビーム状態まで可動である、請求項２のＸ線光学システム。
【請求項４】
調節可能な開口アッセンブリーは、アッセンブリー入口ゾーンにおいて配置され、第１の可動体部分は、前記光学軸から遠い前記第１のビームの様々な部分を遮断した時に光学系焦点スポットサイズを調節し、第１の可動体部分は、前記光学軸に近い前記ビームの様々な部分を遮断した時に第１のＸ線ビームの収束を調節する、請求項３のＸ線光学システム。
【請求項５】
調節可能な開口アッセンブリーは、アッセンブリー出口ゾーンにおいて配置され、第１の可動体部分は、前記光学軸から遠い前記第１のビームの様々な部分を遮断した時に第１のＸ線ビームの収束を調節し、第１の可動体部分は、前記光学軸に近い前記ビームの様々な部分を遮断した時に光学系焦点スポットサイズを調節する、請求項３のＸ線光学システム。
【請求項６】
各可動体部分は、１つより多くのＸ線ビームの形状またはサイズを調節するように、１つより多くの単一コーナー光学系に対して可動である、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項７】
第１の可動体部分は、それを通して形成された１つより多くの開口を含む、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項８】
入口および出口ゾーンの少なくとも１つにおいて配置された固定された開口アッセンブリーであって、固定された開口アッセンブリーは、固定された本体部分と、それを通して形成された開口を含み、固定された本体部分は、複数コーナー光学系アッセンブリーの単一コーナー光学系の少なくとも１つに結合されており、固定された本体部分は、Ｘ線光学システムに入るＸ線の一部を遮断するように構成されているものを更に含む、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項９】
固定された開口アッセンブリーは、複数コーナー光学系アッセンブリーと調節可能な開口アッセンブリーの間に配置されている、請求項８のＸ線光学システム。
【請求項１０】
複数コーナー光学系アッセンブリーが非対称的である、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項１１】
複数コーナー光学系アッセンブリーが対称的である、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項１２】
反射表面が多層膜ブラッグ表面であり、第１の単一コーナー光学系は、第１の波長を有する第１のＸ線ビームを反射するように構成された多層膜ブラッグ表面を含み、複数の単一コーナー光学系の第２の単一コーナー光学系は、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のＸ線ビームを反射するように構成された多層膜ブラッグ表面を含む、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項１３】
複数の単一コーナー光学系は、第２のＸ線波長を有する第２のＸ線ビームを調整するように構成された第２の単一コーナー光学系を含み、調節可能な開口アッセンブリーは、それを通して形成された第２の開口を有する第２の可動体部分を含み、第２の可動体部分は、光学系焦点スポットサイズを調節、第２のＸ線ビームの収束を調節および第２のＸ線波長を有する第２のＸ線ビームを塞ぐの少なくとも１つをするよう第２のＸ線ビームのサイズまたは形状を調節するように第２の単一コーナー光学系に対して可動である、請求項２のＸ線光学システム。
【請求項１４】
第２の可動体部分は、開いたビーム状態、閉じたビーム状態および部分的に開いたビーム状態の間で第２の単一コーナー光学系に対して可動であり、開いたビーム状態は、第２のＸ線ビームのサイズを最大化すべく第２の可動体部分の開口が第２のＸ線ビームに対して揃えられるように、第２の可動体部分が第２の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定され、閉じたビーム状態は、第２のＸ線ビームを遮断すべく第２の可動体部分の開口が第２のＸ線ビームに対して揃えられるように、第２の可動体部分が第２の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定され、部分的に開いたビーム状態は、開いたビーム状態と閉じたビーム状態の間で第２の可動体部分が第２の単一コーナー光学系に対して配置された時に規定される、請求項１３のＸ線光学システム。
【請求項１５】
光学システムが一時に１つの波長のＸ線ビームを調整することが可能であるように、第１の可動体部分は、第２の可動体部分が開いたビーム状態と部分的に開いたビーム状態の１つで第２の単一コーナー光学系に対して配置された時に、閉じたビーム状態で第１の単一コーナー光学系に対して配置され、第２の可動体部分は、第１の可動体部分が開いたビーム状態と部分的に開いたビーム状態の１つで第１の単一コーナー光学系に対して配置された時に、閉じたビーム状態で第２の単一コーナー光学系に対して配置される、請求項１４のＸ線光学システム。
【請求項１６】
複数の単一コーナー光学系が少なくとも４つの単一コーナー光学系を含む、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項１７】
複数の単一コーナー光学系は、実質的に囲い込まれた複数コーナー光学系アッセンブリーを形成するように一緒に結合され、単一コーナー光学系の反射表面は、光学系アッセンブリーの内部表面を形成している、請求項１のＸ線光学システム。
【請求項１８】
入口および出口ゾーンと光学軸をもった実質的に囲い込まれた対称的な構成を有する４コーナー光学系であって、光学系の各コーナーは、Ｘ線ビームを調整するように構成されているものと、
入口および出口ゾーンの１つにおいて配置された調節可能な開口アッセンブリーであって、調節可能な開口アッセンブリーは、第１の可動Ｌ字型ブレードと第２の可動Ｌ字型ブレードを含み、第１および第２のブレードは、開口を規定するようにお互いに対して可動に結合されており、ブレードの各々は、開口のサイズまたは形状を調節するように光学軸に向かって第１の方向におよび光学軸から離れて第２の方向に可動であり、調節可能な開口アッセンブリーは、入口ゾーンにおいて配置された時に光学系焦点スポットサイズを調節するように構成され、出口ゾーンにおいて配置された時にＸ線ビームの収束を調節するように構成されているものと、を含む、Ｘ線光学システム。
【請求項１９】
４コーナー光学系と調節可能な開口アッセンブリーの間で入口および出口ゾーンの少なくとも１つにおいて配置された固定された開口アッセンブリーであって、固定された開口アッセンブリーは、固定された本体部分と、それを通して形成された複数の開口を含み、固定された本体部分は、４コーナー光学系の少なくとも１つのコーナーに結合されており、固定された本体部分は、Ｘ線光学システムに入るＸ線ビームの一部を遮断するように構成されているものを更に含む、請求項１８のＸ線光学システム。
【請求項２０】
第１および第２のブレードの動きが同期されている、請求項１８のＸ線光学システム。
【請求項２１】
４コーナー光学系は、一緒に結合された４つの反射表面を含み、反射表面の各々は、同じ波長のＸ線を反射するように構成された多層膜ブラッグ表面である、請求項１８のＸ線光学システム。
【請求項２２】
４コーナー光学系は、一緒に結合された４つの単一コーナー光学系を含む、請求項１８のＸ線光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線光学システムに関する。より特定には、本発明は、Ｘ線ビームを調整するＸ線光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線光学系は、Ｘ線源からのＸ線エネルギーの指向、集光、平行化または単色化を要求するＸ線回折分析および分光のような多くの応用で使われる。そのような応用で使われるＸ線光学系または反射器のファミリーは現在、金、銅、ニッケル、プラチナまたはその他の同様な元素でコーティングされた反射表面を有する全反射ミラー、グラファイトのような結晶回折エレメント、および多層膜構造を含む。
【０００３】
研究者は長い間、サンプル上に入射するフラックスを増加し、それ故に検出器によって受け取られる放射の信号対雑音比を増加するために、Ｘ線回折実験において集光Ｘ線光学系を採用してきた。集光光学系は、サンプルを通して大量の光子を指向させることによってフラックスを増加する。しかしながら、１つの応用について、異なるタイプのサンプルのために異なる収束角とよって異なる光学系がしばしば必要とされるので、集光多層膜光学系については、そのような光学系の収束角が多くの応用におけるそれらの適用可能性を制限する。しかも、異なる焦点距離をもった多数の光学系が、異なる応用の必要に適合するために使われる。それ故に、異なるサンプルの同じ測定のためにかまたは同じサンプルの異なる測定のために、異なる集光光学系がしばしば使われる。光学エレメントを変更することは、一般に産業にとって、特に研究者にとって、高価で時間のかかる流出であるので、異なる光学系を使うことは非効率的かつ非経済的である。
【０００４】
調節可能な焦点距離をもった光学系が提案されている。そのような光学系の例は、伝統的な屈曲した全反射ミラーである。しかしながら、それらのミラーの揃えと調節は非常に時間がかかり行うことが難しく、光学系の揃えまたは調節におけるあらゆる不完全さが、システム性能を低下させる。しかも、このアプローチは、可変屈曲多層膜ミラーの、同時に満たされる必要があるブラッグ条件と幾何学的条件の両方を満たすことの不能性のために、多層膜光学系には一般的に適用可能ではない。
【０００５】
本発明における反射表面は、多層膜または傾斜−ｄ多層膜Ｘ線反射表面（graded-d multiplayer x-ray reflective surfaces）として構成されている。多層膜構造は、ブラッグの式：
（１）  ｎλ＝２ｄｓｉｎθ
ここで
ｎ＝反射の次数
λ＝入射放射の波長
ｄ＝ブラッグ構造の層セット間隔または結晶の格子間隔
θ＝入射角
が満たされる時にX線放射だけを反射する。
【０００６】
多層膜または傾斜−ｄ多層膜反射器／ミラー（graded-d multiplayer reflectors/mirrors）は、狭帯域または単色X線放射を反射するそれらに内在する構造を利用する光学系である。多層膜構造は一般的に、比較的高電子密度の重元素層と交番する比較的低電子密度の軽元素層からなり、それらの両方が多層膜の面間隔（d-spacing）を規定する。反射されたX線放射の帯域幅は、反射器の光学的および多層膜パラメータを操作することによってカスタム化されることができる。面間隔は、多層膜ミラーの帯域通過を制御するために深さ的に変更されても良い。多層膜ミラーの面間隔はまた、平坦なまたは彎曲した多層膜反射器上の全てのポイントにおいてブラッグ条件が満たされるようなやり方で横方向傾斜（lateral grading）を通して特注されることができる。
【０００７】
放物線状、楕円状およびその他の非球面形状の反射器を含んだ彎曲した多層膜反射器は、或る特定のX線波長（エネルギーまたは周波数の観点でも言及される）を反射するためにブラッグの法則を満たさなければならない。反射されたX線放射の強度を最大化するために、ブラッグの法則は、そのような反射ミラーの規定された輪郭についての曲率上の全てのポイントにおいて満たされなければならない。異なる反射表面は、特定のX線波長を反射するために異なる面間隔を要求する。これは、望ましいX線波長が反射されるようにブラッグの法則を満たすために面間隔が反射器の曲率とマッチすべきであることを意味する。ブラッグの法則が満たされなければならないので、入射角と面間隔は通常固定され、よって反射されたかまたは作動する波長が固定される。
【０００８】
調節可能な作動する波長を有する多層膜光学系は、米国特許第6,421,417号にJiang et al.によって開示されており、その全体はここで引用によって組み込まれる。一例では、光学系の波長は、光学系の曲率を変更することによって調節されても良い。この場合には、曲率における変更は、光学系の再揃えを要求する。従って、そのような光学系は、異なる波長における最善の性能について完全に最適化されることができない。
【０００９】
単一結晶回折では、通常は単一の波長の、例えば、単色X線は、分析下にある結晶についての情報を提供する反射のパターンを作成する。もし1つより多くの波長のX線が使われれば、結晶についてのより多くの情報が収集されることができる。従って、その各々が予め決められた波長を反射するように構成された少なくとも２つのコーナーを含んだ、複数コーナーカークパトリック−バエズ型X線光学系アッセンブリー（multiple corner Kirkpatrick-Baez type x-ray optic assembly）が、サンプルを分析するのに使われても良い。単一コーナーカークパトリック−バエズビーム調整光学系アッセンブリー（single corner Kirkpatrick-Baez beam conditioning optic assembly）は、米国特許第6,041,099号にGutman et al.によって開示されており、複数コーナーカークパトリック−バエズビーム調整光学系アッセンブリー（multiple corner Kirkpatrick-Baez beam conditioning optic assembly）は、米国特許第6,014,423号にGutman et al.によって開示されており、それらの全体がここで引用によってここに組み込まれる。複数コーナー光学系アッセンブリーでは、例えば、1つのコーナーが第1の波長のX線を反射するように構成されていても良く、別のコーナーが第2のX線波長のX線を反射するように構成されていても良い。もし第1の波長において動作するように選択された特定のターゲット材料をもったX線源が、複数コーナー光学系アッセンブリーを照射すると、第1の波長のX線を反射するように構成されたコーナーが、ターゲット特性輝線の放射、または単色放射を反射し、第2の波長のX線を反射するように構成された第2のコーナーが、その特性輝線の周りの波長をもった連続的放射の或る部分を収集して反射し、よって望まれない背景放射を作り出す。
【００１０】
よって、柔軟な光学的解決策を提供するより効率的なX線システムについての必要がある。特に、1つより多くの波長のX線を反射するように構成された光学系アッセンブリーからなるX線システムにおいて作成される背景放射を削減する必要がある。更には、複数コーナー光学系アッセンブリーからなるX線システムにおいてビーム収束または焦点スポットサイズを調節することが可能なX線システムについての必要がある。
【発明の概要】
【００１１】
上の必要を満たすこと、および関連技術の列挙された欠点とその他の制限を克服することにおいて、本発明の少なくとも１つの実施形態は、１つより多くの波長のＸ線を調整することおよびＸ線の入射ビームの収束または光学系焦点スポットサイズを調節することが可能なＸ線光学システムを提供する。
【００１２】
本発明の教示内容に従ったＸ線光学システムの一実施形態は、全体的に、光学軸の周りに配置された２つ以上の単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系（single corner Kirkpatrick-Baez side-by-side optics）を含んだ複数コーナー光学系アッセンブリーを含む。各単一コーナー光学系は、第１の反射表面と、第１の反射表面と直交する第２の反射表面を含む。第１および第２の反射表面は、光学系入口ゾーンから光学系出口ソーンまで伸びている。単一コーナー光学系は、反射表面が光学軸に面して光学系アッセンブリーの内部表面を規定し、光学系入口および出口ゾーンがそれぞれ揃えられ、よってアッセンブリー入口および出口ゾーンを規定するように、光学軸の周りに配置されている。各単一コーナー光学系は、予め決められたＸ線波長のＸ線ビームを調整するように構成されている。当業者は、「予め決められたＸ線波長」、「第1の波長」、「第2の波長」等の用語が、単一のＸ線波長のみに限定されるべきではなく、むしろ光学系が調整するように構成されているところの波長範囲を含み得ることを認識するであろう。
【００１３】
複数の内の第1の単一コーナー光学系は、第１のＸ線波長を有する第１のＸ線ビームを調整するように構成されている。調節可能な開口アッセンブリーが、アッセンブリー入口および出口ゾーンの１つにおいて配置されている。調節可能な開口アッセンブリーは、それを通して形成された開口を有する少なくとも１つの可動体部分を含む。第１の可動体部分は、光学系焦点スポットサイズを調節、第１のＸ線ビームの収束を調節および第１の波長を有する第１のＸ線ビームを塞ぐの少なくとも１つをするよう第１のＸ線ビームのサイズまたは形状を調節するように第１の単一コーナー光学系に対して可動である。
【００１４】
本発明の教示内容に従ったＸ線光学システムの別の実施形態は、全体的に、実質的に囲い込まれた円筒形構成を有する４コーナー光学系を含む。４コーナー光学系は、入口および出口ゾーンと光学軸を含む。４コーナー光学系の各コーナーは、Ｘ線ビームを調整するように構成されている。調節可能な開口アッセンブリーが、入口および出口ゾーンの１つにおいて配置されている。調節可能な開口アッセンブリーは、開口を規定するようにお互いに対して可動に結合された第１および第２の可動ブレードを含む。ブレードの各々は、開口のサイズまたは形状を調節するように光学軸に向かって第１の方向におよび光学軸から離れて第２の方向に可動である。調節可能な開口アッセンブリーは、入口ゾーンにおいて配置された時に光学系焦点スポットサイズを調節し、出口ゾーンにおいて配置された時にＸ線ビームの収束を調節するように構成されている。
【００１５】
この発明の更なる目的、特徴および利点は、この明細書の添付されその一部を形成する図面と請求項を参照して、以下の記載を精査した後に、当業者には容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の教示内容に従ったＸ線光学システムの概略図である。
【図２ａ】図２ａは、複数コーナー光学系アッセンブリーの単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系の斜視図である。
【図２ｂ】図２ｂは、Ｘ線ビーム経路を描いている単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系の模式図である。
【図３ａ】図３ａは、複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーと共に示された、図３ａの複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明の教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーと共に示された、図３ａの複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明の教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーと共に示された、図３ａの複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図４ａ】図４ａは、複数コーナー光学系アッセンブリーの側方斜視図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａの複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーと共に示された、図４ａの複数コーナー光学系アッセンブリーの正面図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の更なる教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーの正面図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の更なる教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーの正面図である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の更なる教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーの正面図である。
【図５ｄ】図５ｄは、本発明の更なる教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーの正面図である。
【図６ａ】図６ａは、４コーナー光学系アッセンブリーの斜視図である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の更なる教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリーと共に示された、図６ａの光学系アッセンブリーの正面図である。
【図７】図７は、光学長の関数として焦点スポットサイズとフラックスを示しているプロットである。
【図８】図８は、光学長の関数としてフラックスとビーム収束を示しているプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の教示内容に従って、改良されたX線光学システムは、ユーザがX線の入射ビームの収束または光学系焦点スポットサイズを容易に効果的に調節することを可能とする、可動な、即ち調節可能な開口アッセンブリーを組み込む。そうする際に、潜在的な測定の範囲について高度の収束を有する光学系を使い、それから開口を調節することによって特定の測定についての収束を選択することによって、X線システムのフラックスと分解能が最適化されることができる。よって、フラックスと分解能は、容易に調節され、異なる応用または測定の必要について最適化され、それ故に光学システム全体の効率が増加される。
【００１８】
本発明の更なる教示内容に従って、ビーム収束と光学系焦点スポットサイズを調節することが可能であると共に、望まれない背景放射を最小化しながら異なる波長のX線を調整することが可能である改良されたX線光学システムが提供される。X線光学システムは、ユーザが異なる波長を反射するように構成された反射表面の間を容易にかつ実効的に切り替え、同時にX線の入射ビームの収束を調節するかまたは光学系焦点スポットサイズを調節することを可能とする、少なくとも1つの調節可能な開口アッセンブリーを組み込む。
【００１９】
図1を参照すると、X線源１２と、複数の単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系（single corner Kirkpatrick-Baez side-by-side optics）２６を含んだ複数コーナー光学系アッセンブリー１４と、調節可能な開口アッセンブリー１５と、サンプル２２と、検出器２４をもった、X線光学システム１０が示されている。X線源１２は、高輝度回転陽極X線発生器またはマイクロフォーカシングソースのような、実験室ソースであることができる。複数コーナー光学系アッセンブリー１４は、光学軸の周りに配置された複数の単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系２６からなる。２つの単一コーナー光学系２６が図１に見られることができるが、複数コーナー光学系アッセンブリー１４は、２つより多くの単一コーナー光学系２６を含んでいても良い。好ましくは、複数コーナー光学系アッセンブリー１４は、少なくとも４つの単一コーナー光学系２６を含む。例えば、図１では、それらが図１では視認可能ではないように、  単一コーナー光学系２６の各々の背後に追加の単一コーナー光学系があっても良い。
【００２０】
描写の目的のために、単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系２６自体が、図２ａに示されている。図２ａに描かれたように、本発明の教示内容に従った、複数コーナー光学系アッセンブリー１４（図３ａ）の各単一コーナー光学系２６は、Ｘ線源１２から送出されたＸ線を反射するように構成された第１と第２の直交する反射表面３２と３３を含む。図２ｂは、単一コーナー光学系２６に対する入射および反射Ｘ線ビーム経路を描いている。Ｘ線ビーム３４は、Ｘ線源１２から放射され、Ｘ線ビームの断面３６において検査されても良い。入射Ｘ線ビームの断面３６は、Ｘ線源１２を出るＸ線ビームの多くの発散する方向を描いている。入射Ｘ線ビーム３４は、作動ゾーン３８ａによって反射され、作動ゾーン３８ａと反対側で部分的に重複する反射表面３２と３３の接合部の上に全体的に横たわる作動ゾーン３８ｂに再指向される。Ｘ線ビーム３４はそれから、単一コーナー光学系２６を出て、反射表面３２と３３の形状とＸ線源１２の形に依存して、発散したか、平行化されたか、フォーカスされた形であり得る。
【００２１】
本発明のための放物線状または楕円状のミラー表面のあらゆる組み合わせが使われても良い。例えば、反射表面３２または３３の１つは、楕円状表面を有していても良く、反射表面３２または３３のもう１つは、放物線状反射表面を有していても良い。
【００２２】
前述した通り、本発明における反射表面またはミラーは、ブラッグの式、上の式（１）が満たされた時にＸ線放射を反射する、多層膜または傾斜−ｄ多層膜ブラッグＸ線反射表面（graded-d multiplayer Bragg x-ray reflective surfaces）として構成されている。多層膜ブラッグミラーは、入射Ｘ線についてのより高い収集効率に結果としてなる大きな反射角を有する。それらの多層膜化されたミラーは、全反射ミラーと比較して、ファインフォーカスＸ線チューブでもって一桁より多くフラックスを増加することができる。多層膜化されたミラーはまた、それらの単色出力のために、何千回にもよる回折分析中に望まれない特性放射を削減することができる。
【００２３】
図２ａを参照すると、固定された開口アッセンブリー３９が、同軸ダイレクトＸ線、単一バウンスＸ線または散乱Ｘ線を排除するために、各光学系２６の入口ゾーン２８および／または出口ゾーン３０に置かれる。図２ａに描かれているように、固定された開口アッセンブリー３９は、光学系２６のそれぞれの入口ゾーン２８および出口ゾーン３０の各々に配置された固定された開口４０ａ、４０ｂを含む。各固定された開口４０ａ、４０ｂは、光学系２６に固定的に結合された本体部分４１と、本体部分４１を通して形成された開口４２を含む。開口４２は、好ましくは入射Ｘ線ビーム３４の作動ビーム断面３６よりも僅かに大きな固定された形状を有する。図２ａに更に描かれ以下で更に記載されるのは、光学系２６の入口ゾーン２８に（即ち、ソース１２と固定された開口４０ａの間に）配置された調節可能な開口アッセンブリー１５である。調節可能な開口アッセンブリー１５は、代替的に、光学系２６の出口ゾーン３０に（即ち、固定された開口４０ｂとサンプル２２の間に）配置されても良い。調節可能な開口アッセンブリー１５は、光学系２６に対する可動開口１６の動きを制御するアクチュエータ（図示せず）に結合された可動開口１６を含む。
【００２４】
図３ａ−ｄを参照すると、複数の単一コーナーカークパトリック−バエズ横並び光学系２６ａ−ｄが、複数コーナー光学系アッセンブリー１４を作り上げる。この実施形態では、複数コーナー光学系アッセンブリー１４は非対称的である、つまり全ての単一コーナー光学系２６ａ−ｄが複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａの周りに等距離で配置されてはいない。図３ａに描かれているように、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａは、ラインＢ（即ち、光学系２６ａと２６ｃについての対称性のライン）とラインＣ（即ち、光学系２６ｂと２６ｄについての対称性のライン）の交差のポイントである。単一コーナー光学系２６ａ−ｄは、各光学系２６ａ−ｄの第１と第２の反射表面３２と３３が光学軸Ａに面するように、光学軸Ａの周りに配置される。この実施形態では、全ての単一コーナー光学系２６ａ−ｄが同じ光学長を有する。単一コーナー光学系２６ａ−ｄは、それらのそれぞれの入口ゾーンと出口ゾーンが揃えられ、よって複数コーナー光学系アッセンブリー１４の１つの共通の入口ゾーンと１つの共通の出口ゾーンを規定するように、光学軸Ａの周りに配置される。
【００２５】
図３ａ−ｄに描かれているように、複数コーナー光学系アッセンブリー１４は、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の入口および／または出口ゾーンに配置された固定された開口アッセンブリー３９を含む。図３ａ−ｄにおいてとられた眺めは、光学系アッセンブリー１４の入口ゾーンまたは出口ゾーンのどちらかからのものであることができる。好ましくは、光学系アッセンブリー１４は、入口および出口ゾーンの各々において固定された開口アッセンブリー３９を含む。図３ａに最も良く描かれているように、固定された開口アッセンブリー３９は、それぞれの単一コーナー光学系２６ａ−ｄの各々に結合された固定された開口４０ａ−ｄを含む。固定された開口４０ａ−ｄは、光学系２６ａ−ｄに固定的に結合された本体部分４１と、各本体部分４１を通して形成された開口４２を含む。前述した通り、開口４２は好ましくは、各それぞれの単一コーナー光学系２６ａ−ｄと関連付けられた作動ビーム断面３６ａ−ｄよりも僅かに大きい。固定された開口４０ａ−ｄは、ダイレクト、単一反射および散乱ビームを遮断することが可能である。
【００２６】
Ｘ線ビーム３４ａ−ｄの断面３６ａ−ｄはそれぞれ、それらが固定された開口４０を通して見られた通りに示されている。この実施形態では、複数コーナー光学系アッセンブリー１４は、１つより多くの波長のＸ線を調整することが可能である。例えば、Ｘ線ビーム３４ａと３４ｂは同じ第１の波長を有し、Ｘ線ビーム３４ｃと３４ｄはそれぞれ第２と第３の波長を有し、その各々が第１の波長とは異なる。図３ａ中の断面３６ａ−ｄの異なるクロスハッチングが、異なる波長を識別するのに使われている。当業者は、システムに入るＸ線ビームがシステムを離れるＸ線ビームとは異なることを認識するであろう。
【００２７】
図３ｂ−ｄを参照すると、調節可能な開口アッセンブリー１５が、固定された開口アッセンブリー３９の上に配置される。固定された開口アッセンブリーと同様に、調節可能な開口アッセンブリー１５は、アッセンブリー入口ゾーンおよび／または出口ゾーンに配置されても良い。調節可能な開口アッセンブリー１５は、単一コーナー光学系２６ａ−ｄの各々とそれぞれ関連付けられた可動開口１６ａ−ｄを含む。もし調節可能な開口アッセンブリー１５が光学系アッセンブリー１４の入口ゾーンに配置されれば、可動開口１６ａ−ｄは、Ｘ線源１２と、それぞれの光学系２６ａ−ｄの入口ゾーンにおいて光学系２６ａ−ｄに結合された固定された開口４０ａ−ｄの間に配置される。もし調節可能な開口アッセンブリー１５が光学系アッセンブリー１４の出口ゾーンに配置されれば、可動開口１６ａ−ｄは、それぞれの光学系２６ａ−ｄの出口ゾーンにおいて光学系２６ａ−ｄに結合された固定された開口４０ａ−ｄと、サンプル２２の間に配置される。
【００２８】
各可動開口１６ａ−ｄは、可動本体部分１８と、それを通して形成された開口２０を含む。各開口２０は、その形状およびサイズが固定されているが、可動本体部分１８を介してその位置の観点では調節可能である。好ましくは、開口２０は、固定された開口４０ａ−ｄの開口４２と形状が同様である。図３ｂ−ｄに描かれているように、開口２０と４２は、全体的に長方形の形状である。但し、開口２０と４２の形状は、結果として得られる通路についてのあらゆる望ましい形状を提供するように変形されることができる。それぞれの可動開口１６ａ、１６ｂと固定された開口４０ａ、４０ｂの開口２０と４２が、図３ｂではお互いと一致しているように示されている。この実施形態では、可動開口１６ａ−ｄは、それぞれの光学系２６ａ−ｄに対して独立に可動または調節可能である。好ましくは、可動開口１６ａ−ｄは、各可動開口１６ａ−ｄの本体部分１８に結合されたアクチュエータとモーター（図示せず）によって動かされる。可動開口１６ａ−ｄは、あらゆるその他の好適な手段によって独立して動かされても良い。
【００２９】
可動開口１６ａ−ｄは、１つの波長のＸ線を調整すると共に別の波長のＸ線からの望まれない背景放射を防止するための手段を提供する。図３ｂ−ｄに示されるように、それぞれＸ線ビーム３４ａと３４ｂと関連付けられた可動開口１６ａと１６ｂは、開いたビーム状態（図３ｂ）と部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態（図３ｃ−ｄ）で示されており、それぞれＸ線ビーム３４ｃと３４ｄと関連付けられた可動開口１６ｃと１６ｄは、閉じたビーム状態で示されている。図３ｂに描かれているように、開いたビーム状態では、可動開口１６ａと１６ｂは、開口２０が対応する固定された開口４０ａと４０ｂの開口４２と揃えられ、よってそれぞれＸ線ビーム断面３６ａと３６ｂと揃えられて、第１の波長のＸ線のためのクリアな放射経路を提供するように、それぞれの光学系２６ａと２６ｂに対して配置される。
【００３０】
よって、開いたビーム状態では、可動本体部分１８は、Ｘ線ビーム断面３６のサイズを最小化すべく、固定された形状の開口２０がＸ線ビーム断面３６の上にかまたはそれと揃えられて配置されるように、配置される。閉じたビーム状態では、可動開口１６ｃと１６ｄは、開口２０が対応する固定された開口４０ｃと４０ｄの開口４２と揃えられておらず重複もせず、よってそれぞれＸ線ビーム断面３６ｃと３６ｄと揃えられていないように、
それぞれの光学系２６ｃと２６ｄに対して配置される。寧ろ、本体部分１８は、第１の波長のＸ線の調整の間に第２と第３の波長からの望まれない放射を防止するために、第２と第３の波長のＸ線のための放射経路を遮断するように配置される。
【００３１】
この実施形態では、各可動開口１６ａ−ｄは、その対応するＸ線ビーム３４ａ−ｄについての開いたビーム状態と閉じたビーム状態の間で可動である。開いたおよび閉じたビーム状態の間の可動開口１６ａ−ｄのあらゆる位置は、部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態と呼ばれても良い。異なる波長のＸ線の間で切り替えることに加えて、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の作動セクションを開くかまたは閉じることによって、可動開口１６ａ−ｄは、Ｘ線ビーム収束または光学系焦点スポットサイズを調節することが可能である。
【００３２】
例えば、可動開口１６ａ−ｄは、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａから離れて第１の方向４４（図３ｃ）にと複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａに向かって第２の方向４６（図３ｄ）に、開いたビーム状態から可動である。もし可動開口１６ａ−ｄが光学系アッセンブリー１４の入口ゾーンに置かれていれば、可動開口１６ａ−ｄを光学軸Ａから離れて第１の方向４４に動かすことはＸ線ビーム収束を削減し、可動開口１６ａ−ｄを光学軸Ａに向かって第２の方向４６に動かすことは光学系焦点スポットサイズを削減する。代替的に、もし可動開口１６ａ−ｄが光学系アッセンブリー１４の出口ゾーンに置かれていれば、可動開口１６ａ−ｄを光学軸Ａから離れて第１の方向４４に動かすことは光学系焦点スポットサイズを削減し、可動開口１６ａ−ｄを光学軸Ａに向かって第２の方向４６に動かすことはＸ線ビーム収束を削減する。
【００３３】
図３ｃを参照すると、可動開口１６ｃと１６ｄは閉じたビーム状態にあり、可動開口１６ａと１６ｂは図３ｂの開いたビーム状態から部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態に動かされている。従って、この実施形態では、第１の波長のＸ線が調整されると共に、第２と第３の波長のＸ線が塞がれる。図３ｃでは、可動開口１６ａと１６ｂは、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａから離れて矢印４４の方向に動かされる。よって、もし光学系アッセンブリー１４の入口ゾーンに配置されていれば、可動開口１６ａと１６ｂは実効的にＸ線ビーム３４ａと３４ｂのビーム収束を削減する。逆に、もし光学系アッセンブリー１４の出口ゾーンに配置されていれば、可動開口１６ａと１６ｂは実効的に光学系焦点スポットサイズを削減する。
【００３４】
図３ｄを参照すると、可動開口１６ｃと１６ｄは閉じたビーム状態にあり、可動開口１６ａと１６ｂは図３ｂの開いたビーム状態から部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態に動かされている。従って、この実施形態では、第１の波長のＸ線が調整されると共に、第２と第３の波長のＸ線が塞がれる。図３ｄでは、可動開口１６ａと１６ｂは、複数コーナー光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａに向かって矢印４６の方向に動かされる。よって、もし光学系アッセンブリー１４の入口ゾーンに配置されていれば、可動開口１６ａと１６ｂは実効的に光学系焦点スポットサイズを削減する。逆に、もし光学系アッセンブリー１４の出口ゾーンに配置されていれば、可動開口１６ａと１６ｂは実効的にＸ線ビーム３４ａと３４ｂのビーム収束を削減する。
【００３５】
図４ａ−ｃは、図３ａ−ｄのものと同様の記載を有する発明の実施形態を描いており、そこでは同様のコンポーネントは１００だけ増やされた同様の参照番号で表記される。描かれているように、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４は、一緒に結合された８個の単一コーナー光学系１２６を含む。この実施形態では、光学系アッセンブリー１１４は対称的であり、つまり単一コーナー光学系１２６は、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４が入口および出口ゾーンにおいて対称的な形状を規定するように、回転対称性の光学軸Ａ’の周りに等距離で配列されている。
【００３６】
固定された開口アッセンブリー（図示せず）は好ましくは、図３ａ−ｄの実施形態におけるように各単一コーナー光学系１２６がそれ自身の固定された開口（図示せず）と関連付けられるように、光学系アッセンブリー１１４の入口および出口ゾーンの両方において配置される。代替的に、各光学系１２６のための固定された開口を、よって複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の各コーナーに結合された固定された本体部分を有する代りに、固定された開口アッセンブリーは、光学系アッセンブリー１１４の単一コーナー光学系１２６またはコーナーの数よりも少ない固定された本体部分の数を含んでいても良い。例えば、それを通して形成された８個の開口を有する１つの固定された本体部分が、開口が光学系アッセンブリーコーナー１２６の各々と適切に揃えられて、ダイレクト、単一反射および散乱ビームを遮断することが可能であるように、アッセンブリー入口および／または出口ゾーンにおいて配置されていても良い。
【００３７】
図４ｂは、Ｘ線源（図示せず）と放射的に結合され、それらが固定された開口（図示せず）を通して見られた通りにＸ線ビーム断面１３６と共に示された、図４ａの複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の正面図である。図４ｃでは、本発明の教示内容に従った調節可能な開口アッセンブリー１１５が、光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンおよび／または出口ゾーンにおいて固定された開口アッセンブリー（図示せず）の上に配置されている。従って、図４ｂ−ｃにおいてとられた眺めは、光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンまたは出口ゾーンのどちらかからのものであることができるということが当業者によって認識されるであろう。
【００３８】
図４ｃを参照すると、調節可能な開口アッセンブリー１１５は、各コーナー１２６と関連付けられた可動開口を含むが、明瞭さの目的で、それぞれコーナー１２６ａ−ｄと関連付けられた可動開口１１６ａ−ｄのみが示されている。それらが光学軸Ａ’に向かって動かされた時に可動開口１１６ａ−ｄがお互いと干渉しないように、可動開口１１６ａ−ｄは、異なる平行な平面中に配置されても良く、その各々は、光学系アッセンブリー１１４の光学軸Ａ’に近づく時にお互いと正面衝突する代りに１つの可動開口１１６ａ−ｄが別の可動開口１１６ａ−ｄの頂部の上をスライドし得るように、アッセンブリー入口および出口ゾーンによって規定された平面と平行である。
【００３９】
図４ｂ−ｃ中のＸ線ビーム断面１３６のクロスハッチングは同じであるが、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４は、図３ａ−ｄの実施形態と同様に様々な波長のＸ線を調整することが可能であり、そこでは複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の単一コーナー光学系１２６の１つが、第１の波長のＸ線を調整するように構成されていても良く、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の第２の単一コーナー光学系１２６が、第１の波長とは異なる第２の波長のＸ線を調整するように構成されていても良い。従って、図３ａ−ｄの実施形態と同様に、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の調節可能な開口アッセンブリー１１５は、異なる波長のＸ線の間で切り替えることと共に、本発明の教示内容に従ってＸ線ビーム収束または光学系焦点スポットサイズを調節することが可能である。
【００４０】
図４ｃに示されるように、本体部分１１８がＸ線ビーム断面１３６ａを完全に遮断するので、可動開口１１６ａは閉じたビーム状態にある。開口１２０が固定された開口（図示せず）の開口と揃えられ、よってＸ線ビーム断面１３６ｂと揃えられるように本体部分１１８が配置される（即ち、本体部分１１８がＸ線ビーム断面１３６ｂを遮断していない）ので、可動開口１１６ｂは開いたビーム状態にある。開口１２０が対応する固定された開口（図示せず）の開口と完全には揃えられておらず、よってＸ線ビーム断面１３６ｃと１３６ｄと完全には揃えられていない（即ち、本体部分１１８がＸ線ビーム断面１３６ｃと１３６ｄを少なくとも部分的に遮断している）ので、可動開口１１６ｃと１１６ｄは部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態にある。
【００４１】
図４ｃでは、可動開口１１６ｃは、光学軸Ａ’に向かって方向１４６に開いたビーム状態から動かされている。よって、もし調節可能な開口アッセンブリー１１５が複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンに配置されていれば、可動開口１１６ｃは光学系焦点スポットサイズを削減するように機能するが、もし複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の出口ゾーンに配置されていれば、可動開口１１６ｃはＸ線ビーム収束を削減するように機能する。可動開口１１６ｄは、光学軸Ａ’から離れて方向１４４に開いたビーム状態から動かされている。よって、もし調節可能な開口アッセンブリー１１５が複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンに配置されていれば、可動開口１１６ｄはＸ線ビーム収束を削減するように機能するが、もし複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の出口ゾーンに配置されていれば、可動開口１１６ｄは光学系焦点スポットサイズを削減するように機能する。
【００４２】
図４ｃに描かれているように、アクチュエータ１５２が、開いたビーム状態と閉じたビーム状態の間の可動開口１１６ａ−ｄの動きを容易にするために、各可動開口１１６ａ−ｄの本体部分１１８に結合されている。アクチュエータ１５２は好ましくは、モーターと結合されている。可動開口１１６ａ−ｄは、あらゆるその他の好適な手段によって独立に動かされても良い。
【００４３】
本発明の更なる教示内容に従って、可動開口１１６ａ−ｄは、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の１つより多くの単一コーナー光学系１２６またはコーナーと関連付けられていても良い。よって、調節可能な開口アッセンブリー１１５内の可動開口１１６ａ−ｄの数は、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４のコーナー１２６の数よりも少なくても良い。図５ａ−ｄは、本発明の教示内容に従って、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４の１つより多くの単一コーナー光学系１２６またはコーナーと関連付けられた可動開口２１６の例を描いている。この例では、図４ｂの複数コーナー光学系アッセンブリー１１４のそれぞれ対向するコーナー１２６ｂと１２６ｄのＸ線ビーム断面１３６ｂと１３６ｄが描かれている。描写の目的で、複数コーナー光学系アッセンブリー１１４全体は図５ａ−ｄには示されておらず、ビーム断面１３６ｂと１３６ｄに対応するコーナー１２６ｂと１２６ｄだけと可動開口２１６が描かれている。図４ｃの可動開口１１６ｂと１１６ｄのような、対向するコーナー１２６ｂと１２６ｄのための２つの別々の可動開口を使う代りに、開口２２０ａ−ｂを光学軸Ａ’に向かう方向でおよび光学軸Ａ’から離れる方向で前後に動かすことが可能な１つ以上の開口部または開口２２０ａ−ｂを含んだ１つの可動開口２１６が、コーナー１２６ｂと１２６ｄのための放射経路を開いたり閉じたりするのに使われても良い。
【００４４】
図５ａ−ｄに描かれているように、可動開口２１６は、本体部分２１８と、それを通して形成され、それぞれコーナー１２６ｄと１２６ｂのＸ線ビーム１３４ｄと１３４ｂ（それらが固定された開口（図示せず）を通して見られた通りに示されている）の性能を調節するように構成された２つの開口２２０ａと２２０ｂを含む。図５ｂでは、可動開口２１６は、Ｘ線ビーム１３４ｄと１３４ｂの両方が開いたビーム状態、即ち、Ｘ線ビーム断面１３６ｄと１３６ｂのサイズを最大化すべく、開口２２０ａと２２０ｂがＸ線ビーム断面１３６ｄと１３６ｂと揃えられており、そこでは本体部分２１８がＸ線ビーム断面１３６ｄと１３６ｂのいかなる部分も遮断していない、にあるように配置されている。
【００４５】
図５ｃでは、可動開口２１６は、Ｘ線ビーム１３４ｄが開いたビーム状態にあり、Ｘ線ビーム１３４ｂが閉じたビーム状態にあるように配置されている。この位置では、Ｘ線ビーム断面１３６ｄのサイズを最大化すべく、開口２２０ａはＸ線ビーム断面１３６ｄと揃えられており本体部分２１８はＸ線ビーム断面１３６ｄを遮断していないのに対し、Ｘ線ビーム断面１３６ｂのサイズを最小化すべく、開口２２０ｂはＸ線ビーム断面１３６ｂと揃えられておらず本体部分２１８はＸ線ビーム断面１３６ｂを遮断している。よって、もしＸ線ビーム１３４ｄと１３４ｂが異なる波長のものであれば、可動開口２１６は、１つの波長のＸ線を調整すると共に別の波長のＸ線を塞ぐことが可能である。
【００４６】
図５ｄでは、可動開口２１６は、Ｘ線ビーム１３４ｄが閉じたビーム状態にあり、Ｘ線ビーム１３４ｂが部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態にあるように配置されている。この位置では、開口２２０ａはＸ線ビーム断面１３６ｄと揃えられておらず本体部分２１８はＸ線ビーム断面１３６ｄを遮断しているのに対し、本体部分２１８がＸ線ビーム断面１３６ｂの一部を遮断しているように開口２２０ｂはＸ線ビーム断面１３６ｂと部分的に揃えられている。よって、Ｘ線ビーム１３４ｄのための放射経路が遮断されると共にＸ線ビーム１３４ｂが調整される。調整されているＸ線ビーム１３４ｂに対して、可動開口２１６の開口２２０ｂは光学軸Ａ’に向かって方向１４６に動かされている。よって、もし可動開口２１６が光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンに配置されていれば、可動開口２１６の開口２２０ｂは実効的に光学系焦点スポットサイズを削減する。逆に、もし可動開口２１６が光学系アッセンブリー１１４の出口ゾーンに配置されていれば、可動開口２１６の開口２２０ｂは実効的にＸ線ビーム１３４ｂのビーム収束を削減する。
【００４７】
同様に、可動開口２１６は、Ｘ線ビーム１３４ｂが閉じたビーム状態にありＸ線ビーム１３４ｄが部分的に開いたかまたは部分的に閉じたビーム状態にある位置まで可動であり、そこでは開口２２０ａが実効的にＸ線ビーム１３４ｄを調整し、光学系焦点スポットサイズを削減するかＸ線ビーム１３４ｄのビーム収束を削減するかのどちらかであることが、当業者によって認識されるであろう。開口２２０ａが光学系焦点スポットサイズを削減するのかＸ線ビーム１３４ｄのビーム収束を削減するのかは、開口２２０ａが光学軸Ａ’に対して動く方向（即ち、光学軸Ａ’に向かってか光学軸Ａ’から離れてか）と、光学系アッセンブリー１１４に対する可動開口２１６の配置（即ち、光学系アッセンブリー１１４の入口ゾーンにおいてか出口ゾーンにおいてか）とに依存する。開口２２０ａと２２０ｂは、形状が固定されているが可動である、即ち位置が調節可能である。描かれているように、開口２２０ａと２２０ｂは形状が６角形であり、対応するＸ線ビーム断面１３６の長さＬ１のおよそ２倍の長さＬ２を有するようなサイズである。但し、開口２２０ａと２２０ｂの形状は、結果として得られる通路についてのあらゆる望ましい形状を提供するために変形されることができる。
【００４８】
従って、図３ａ−ｄ（および図４ａ−ｃと図５ａ−ｄ）は、１つより多くの波長のＸ線を反射するように構成された光学系アッセンブリー１４からなるＸ線システム１０において背景放射を削減する方法を描いている。これは、本発明の教示内容に従って、１つより多くの波長のＸ線を調整するように構成された複数コーナー光学系アッセンブリー１４と、可動な、即ち調節可能な開口アッセンブリー１５を提供することによって達成される。可動な開口アッセンブリー１５は、第１の波長のＸ線のための放射経路が塞がれ、第２の波長のＸ線の放射経路が開いたまたにされ、それにより第１の波長のＸ線から作成された背景放射を削減するように、調節される。
【００４９】
更に、図３ａ−ｄ（および図４ａ−ｃと図５ａ−ｄ）は、複数コーナー光学系アッセンブリー１４と、可動本体部分１８とそれを通して形成された開口２０を有する調節可能な開口１６を含んだ可動な、即ち調節可能な開口アッセンブリー１５を含むＸ線システム１０において、Ｘ線ビーム収束と光学系焦点スポットサイズを調節する方法を描いている。一例では、調節可能な開口アッセンブリー１５は、光学系アッセンブリー入口ゾーンに配置される。この例では、可動本体部分１８の開口２０が、光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａに向かう方向で開いたビーム状態から光学系アッセンブリー１４のコーナーまたは光学系２６に対して動くように可動本体部分１８を調節することは、実効的に光学系焦点スポットサイズを調節する。代替的に、可動本体部分１８の開口２０が、光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａから離れる方向で開いたビーム状態から光学系アッセンブリー１４のコーナーまたは光学系２６に対して動くように可動本体部分１８を調節することは、実効的にＸ線ビーム収束を調節する。
【００５０】
別の例では、調節可能な開口アッセンブリー１５は、光学系アッセンブリー出口ゾーンに配置される。この例では、可動本体部分１８の開口２０が、光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａに向かう方向で開いたビーム状態から光学系アッセンブリー１４のコーナーまたは光学系２６に対して動くように可動本体部分１８を調節することは、実効的にＸ線ビーム収束を調節する。代替的に、可動本体部分１８の開口２０が、光学系アッセンブリー１４の光学軸Ａから離れる方向で開いたビーム状態から光学系アッセンブリー１４のコーナーまたは光学系２６に対して動くように可動本体部分１８を調節することは、実効的に光学系焦点スポットサイズを調節する。
【００５１】
図６ａを参照すると、可動な、即ち調節可能な開口アッセンブリー３１５が、米国特許第6,014,423号に記載されて知られており図６ａに描かれている４コーナー光学系のような、対称的な４コーナー光学系アッセンブリー３１４のために提供される。図６ａに示されるように、固定された開口アッセンブリー３３９は、入口ゾーン３２８、出口ゾーン（図示せず）、またはその両方に置かれていても良い。固定された開口アッセンブリー３３９は、光学系アッセンブリー３１４の焦点に収束しないであろう望まれないＸ線ビームの或る周波数帯を排除することができる。この実施形態では、固定された開口アッセンブリー３３９は、２次元中で反射されるであろうかまたはされているＸ線の通路を許容するように構成された入口開口３４２を含んだ固定された開口３４０を含む。図６ｂは、それぞれビーム３３４ａ−ｄのＸ線ビーム断面３３６ａ−ｄを、それらが図６ａの固定された開口３４０を通して見られた通りに、描いている。この実施形態では、Ｘ線ビーム３３４ａ−ｂが同じ波長のものであり、同様のクロスハッチングで表記されている。
【００５２】
図６ｂに描かれているように、調節可能な開口アッセンブリー３１５は、入口ゾーン、出口ゾーン、またはその両方において、固定された開口アッセンブリー３３９の上に配置されている。調節可能な開口アッセンブリー３１５は、二重のブレードをもち、開口部または開口３２０を規定するように一緒に可動に結合された２つの可動なＬ字形状のブレード３１８ａと３１８ｂを含む。開口３２０によって規定された通路は、全体的に長方形かまたは正方形の形状である。但し、ブレード３１８ａと３１８ｂの形状は、結果として得られる通路についてのあらゆる望ましい形状を提供するために変形されることができる。この実施形態では、開口３２０は、その位置ではなくその形状とサイズにおいて調節可能である。調節可能な開口アッセンブリー３１６は、光学系アッセンブリー３１４の極近傍に位置することができ、従って光学系アッセンブリー３１４に取り付けられている必要はない。
【００５３】
図６ｂでは、ブレード３１８ａと３１８ｂは、Ｘ線ビーム断面３３６ａ−ｄを部分的に遮断している。ブレード３１８ａと３１８ｂは、光学系アッセンブリー３１４の光学軸Ａ”に向かってと光学軸Ａ”から離れての両方で、矢印３４８の方向に可動である。調節可能な開口アッセンブリー３１５は、光学系アッセンブリー３１４の出口ゾーンに配置されていても良く、そこでは矢印３４８の方向でのブレード３１８ａと３１８ｂの同期された動きが、Ｘ線ビーム３３４ａ−ｄの収束を調節する。これは、ビーム収束が決定的な特徴である単一結晶回折のような応用において重要である。
【００５４】
代替的に、調節可能な開口アッセンブリー３１５は、光学系アッセンブリー３１４の入口ゾーンに配置されていても良い。この実施形態では、矢印３４８の方向でのブレード３１８ａと３１８ｂの同期された動きが、光学系焦点スポットサイズを調節する。これは、フラックスと焦点スポットサイズのようなパラメータが重要であるＸ線ミクロ蛍光のような応用において重要である。よって、調節可能な開口アッセンブリー３１５を光学系アッセンブリーまたは４コーナー光学系３１４の入口ゾーンに配置することによって、調節可能な開口アッセンブリー３１５は、４コーナー光学系３１４の反射表面に当るビームのサイズを調節する。従って、ビームサイズが反射表面のどれだけがビームによって当られるかを決定するので、光学系アッセンブリー３１４の反射表面の長さが変動される。それ故に、矢印３４８の方向でブレード３１８ａと３１８ｂを動かすことによって開口３２０のサイズを調節することは、放射されるべき光学系アッセンブリーまたは４コーナー光学系３１４の長さを、短くする（光学系アッセンブリー３１４の光学軸Ａ”に向かう方向にブレード３１８ａと３１８ｂを動かすことによって）か、長くする（光学系アッセンブリー３１４の光学軸Ａ”から離れる方向にブレード３１８ａと３１８ｂを動かすことによって）かのどちらかであり、従ってフラックスと焦点スポットサイズに影響を与える。
【００５５】
例えば、より大きな開口３２０、よってより長い４コーナー光学系３１４は、より高いフラックスとより大きな焦点スポットを与える。他方で、もし４コーナー光学系３１４の作動長さが短くされれば、開口３２０のサイズを削減することによって、フラックスが低下するが焦点スポットサイズは削減される。よって、調節可能な開口アッセンブリー３１４は、４コーナー光学系３１４の作動長さを調節することによって特定のパラメータを最適化する手段を提供する。
【００５６】
光学系焦点スポットサイズ、即ち調整されたビームの最小のビーム断面は、多くのマイクロＸＲＦ応用において決定的なパラメータである。一次ビームは関心のあるエリアの外側のあらゆるエリアに当らずそれを励起しないことが重要である。外側から来るあらゆる蛍光信号は、関心のある本当のデータに人工的なデータを付け加え得る。関心のあるエリアの外側からのトータル蛍光への貢献は、或る特定のレベルより下に制御されるべきである。図７は、フラックスと光学系焦点スポットサイズの間のトレードオフが、提案された調節可能な開口でどのように都合良く調節されるかを示す。開口の開きを調節することによって、出力ビームに貢献する光学系の長さを変えることができ、それは半値全幅（ＦＷＨＭ）、９５％での全幅、９８％での全幅と、トータルフラックスを変更する。特定の焦点スポットサイズは或る測定または応用のためにしばしば必須であるので、フラックスの損失は受け入れ可能であると考えられる。
【００５７】
同様に、ビーム発散は、その他の応用のために決定的なパラメータであり得る。例えば、異なるユニットセル（異なる面間隔（d-spacing））の単一の結晶（例えば、蛋白質）からの回折または散乱パターンは、異なる発散をもったビームを必要とし得る。より大きなユニットセルは、低い発散のビームを要求する。小さなユニットセルは高い発散に耐えることができ、従って高フラックスで高発散のビームの恩恵を受け取ることができる。図８は、フラックスとビーム収束（発散）の間のトレードオフが、提案された調節可能な開口を使ってどのように設定されることができるかを示す。よって、図７と８のプロットは、もし光学系に当るビームのサイズが調節され、よって光学系の作動長さが調節されれば、焦点スポットサイズ、フラックス、またはビーム収束のための最適な特性が決定されることができ、適正な調節がそれに従ってなされ得るということを描いている。
【００５８】
上述した実施形態は、本発明の多くの可能な特定の実施形態のたったいくつかを単に描写するものであることが当業者には明らかであるべきである。数々の様々なその他のアレンジメントが、以下の請求項に規定された通りの発明の精神と範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に考案されることができる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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