(57)【要約】本発明は、入射Ｘ線ビームを扱うことを意図した光学装置であって、・モノクロメータ（Ｍ）と、・前記モノクロメータの目標にビームを適合させるために、反射面が２次元光学効果を生み出すことの可能な入射ビームを調整する光学要素（２０）と、を具備してなり、前記光学要素が多層構造タイプのＸ線に対する反射型の面を含んでおり、  前記反射面が単一面で構成され、前記反射面が２つの異なる方向に対応する２つの曲率に従って形成されていることを特徴とする光学装置に関する。
2005530168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射Ｘ線ビームを扱うことを意図した光学装置であって、
モノクロメータ（Ｍ）と、
前記モノクロメータの目標にビームを適合させるために、反射面が２次元光学効果を生み出すことの可能な入射ビームを調整する光学要素（２０）と、
を具備し、前記光学要素が多層構造タイプのＸ線に対する反射型の面を含んでおり、
前記反射面が単一面で構成され、前記反射面が２つの異なる方向に対応する２つの曲率に従って形成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記単一の反射面が、横方向の勾配を有する多層タイプであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記単一の反射面が深さ勾配を含んでいることを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記反射面が、２つのそれぞれの一次元効果を生み出すために、前記２つの異なる方向のそれぞれにおいて形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記反射面が、第１の方向においてほぼ円形でありかつ第２の方向においてほぼ放物線形である幾何学形状を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向が前記光学要素のサジタル方向であり、また前記第２の方向が前記光学要素のメリジオナル方向であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記反射面がほぼドーナツ型の幾何学形状を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記反射面が、ほぼ放物面状の幾何学形状を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記反射面がほぼ楕円体状の幾何学形状を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記反射面が線Ｃｕ−ＫαまたはＭｏ−Ｋαの光線を反射することが可能であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記モノクロメータがゲルマニウム結晶であり、また前記光学調整要素が横方向の勾配を有するＷ／Ｓｉ多層被覆を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置の前記光学要素が約２ｃｍの長さを有しており、約３００＊３００ミクロンのサンプル点を生成するために、前記装置が約数十ミクロン×数十ミクロンの大きさのＸ線源で使用可能であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長の分解能が高いＸ線計測用光学装置に関する。
【０００２】
より正確には、本発明は、入射Ｘ線ビームを扱うことを意図された光学装置であって、
・モノクロメータ［monochromator―単色光分光器―］と、
・前記モノクロメータの目標にビームを適合させるために、反射面が２次元光学効果を生み出すことの可能な入射ビームを処理する光学要素と、
を具備してなり、前記光学要素が多層構造タイプのＸ線を反射する面を含んでいる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
使用される単一または複数の反射面は、特に横方向の勾配を有する多層タイプとすることができる。  
従って、本発明は、モノクロメータを使用する全てのＸ線計測分野に適用される。
【０００４】
一例として、以下の用途を限定することなく挙げることができる。  
・高分解能Ｘ線回折計測、
・Ｘ線蛍光、
・マイクロエレクトロニクス用のＸ線マイクロマッピング（またはマイクロ地図作成）応用。  
本発明は、優れたスペクトル純度を必要とするため、モノクロメータを使用しなければならないＸ線計測分野に適用される。
【０００５】
モノクロメータの基本的構成要素は、波長の面から見て、非常に高い分解能を達成でき、角度のある結晶である。モノクロメータは、結晶または幾つかの配列結晶から形成できる。
【０００６】
上記タイプのモノクロメータの場合、入射Ｘ線の回折はブラッグの法則に従って行われる。
【０００７】
結晶に対するブラッグの条件は、ｎλ＝２ｄ  ｓｉｎθβの形式であり、ここでｎは反射順序（order）、λは回折が生じる入射放射線の波長、ｄは回折に関連する結晶の原子面間の間隔周期、またθβは回折現象が生じるのに必要なこれらの同じ原子面上の入射角である。
【０００８】
Ｘ線の入射ビームを考慮する場合、結晶の特定の原子面群に対して非常に正確な入射角θβで結晶に入射する波長λの光線は、上述したブラッグの条件が満たされるのであれば、これらの同じ原子面によって回折される。
【０００９】
単色ビームのこの回折現象は、基準角θβに関する特定の角度容認Δθで生じる。
【００１０】
従って、この角度容認は以下によって定義される。
【００１１】
・モノクロメータの回折光線の基準入射角に対応する角度θβ（θβはブラッグ角という用語により既知である）であって、θβは結晶および波長の関数であり、特定の波長に対する反射率ピークＲ＝ｆ（θ）の最大値に相当する。
・この基準入射角に関するΔθ許容値。許容値は、角度容認に相当する入射角の範囲幅を規定する。
【００１２】
上記タイプの装置で使用されるモノクロメータの角度容認は、非常に小さい。一例として、Ｘ線源がＫα銅源（λ＝１．５４オングストローム）である用途で使用されるゲルマニウム結晶モノクロメータの場合、角度容認は（約２０°の基準入射角に関して）０．００３３６°である。
【００１３】
従って、特定のＸ線源（この光源は例えば回転陽極、Ｘ線管またはマイクロソースタイプであってよい）から、光源から発せられるＸ線を適切に調整することなく、放射状に発せられる多数の光線が、モノクロメータの角度容認からかなり離れた入射角でモノクロメータに達することが理解されるであろう。
【００１４】
これらの光子はモノクロメータによって反射されることはないので、光束の損失が大きくなってしまう。
【発明の開示】
【００１５】
この欠点を緩和させるために、モノクロメータの上流に、入射ビームを調整する手段を設けることが知られている。
【００１６】
このような調整手段の主要な機能は、基準入射角θβについてのあるモノクロメータの角度容認によって定義される入射範囲に含まれる（モノクロメータの面に対する）入射角で、入射Ｘ線の可能な最大部分の方向合わせを行うことである。
【００１７】
従って、光源から発せられる発散初期ビームを全反射で集光するガラス毛管の形でこれら調整手段を生成し、またモノクロメータに向かうビームに平行化することが知られている。
【００１８】
しかし、このような調整手段に関する１つの制限は、このタイプの光学構成要素が、非常に小さな入射角（一般に０．１°未満）でＸ線を反射できることである。
【００１９】
従って、光学系で実現される光束は、一般に小さい。
【００２０】
また、一次元の光学的効果を生じさせる多層光学要素の形で調整手段を生成することも知られている。これらの光学要素は発散入射ビームを平行化することの可能な放物線形状と、入射Ｘ線をブラッグの法則に従って回折する多層被覆とを有している。
【００２１】
この既知の構成図を図１に示すが、同図は調整手段３１の目標に特定の発散（これら調整手段の面が適合する放物線を破線で示す）を有する初期ビームＸ１を生成するＸ線源Ｓを示している。
【００２２】
ここでまた、調整手段は、モノクロメータＭに向かうビームＸ２として初期ビームＸ１を反射する。  
このタイプの一次元光学要素は、Ｇｏｕｂｅｌミラーという用語で知られている。  
Ｇｏｕｂｅｌミラーのような曲線状基板の場合、多層は、ミラーの大きな面でブラッグの条件を維持するためにミラーに沿って変化する層構造（従って多層の周期ｄを意味する）を有している。  
従って、横方向の勾配を有する多層ミラーは、入射光線が可変局所入射角を有するミラーの異なる領域によって、波長が所定の範囲に属するＸ線の反射を可能にする。
【００２３】
このような調整手段は、入射ビームを、Ｘ線の伝播方向が、モノクロメータの角度容認範囲内にあるモノクロメータの値θβに相当するモノクロメータに対する入射方向にほぼ平行になっているビームＸ２に平行化することが可能である。
【００２４】
しかし、このような調整手段は、単一面（上述した例における図１の面）においてのみ初期ビームＸ１を平行化させることができる。
【００２５】
従って、この面に鉛直な面の発散は処理されないため、その結果、多くのＸ線を使用することができない。
【００２６】
従って、一次元の効果を有するこれら既知の調整手段の１つの制限は、ある初期ビームＸ１に対して、モノクロメータの角度容認に適合する方向における平行Ｘ線の光束が制限されたままになっていることである。
【００２７】
なお、この点に関して、モノクロメータからの出力で、本発明の応用分野における小さなサイズのビーム（一般に２ｍｍ未満）を得る必要がある。
【００２８】
実際、モノクロメータから発するビームは、その寸法がこのオーダーでなければならない「像点」を生成する。
【００２９】
像点は、「像平面」として知られる面に含まれる。
【００３０】
マイクロメータに達する「有益な」光束を増加させるために、反射面が横方向の勾配を示す２次元光学系の形で、初期ビームを調整する手段を生成する方法が知られている。
【００３１】
このような光学系は、図２に示すように、「隣接カークパトリック−バエズ」装置の形で製造される。  
本文の残り部分において、「カークパトリック−バエズ」構造を「ＫＢ」と称する。  
従って、この図は、平行して対応する２つのミラー３３１および３３２を含む要素３３（ミラー３３１の方向Ｚと、ミラー３３２の方向Ｘとに平行な軸）。
【００３２】
これら２つのミラーの面は、互いに鉛直な２つの軸上に中心を置く曲率を有している。
【００３３】
このタイプの光学系の場合、所望の調整は二重反射によって行われ、各ミラー３３１、３３２は１つの軸に沿って一次元の光学効果を生み出す。
【００３４】
従って、２つのミラーのそれぞれは、平行化または集束化を行うことができる。
【００３５】
モノクロメータＭは、要素３３で反射された光束Ｘ２を受ける。
【００３６】
このタイプの光学要素３３の説明は、米国特許ＵＳ第６，０４１，０９９号公報に記載されている。
【００３７】
なお、調整手段は、２つのミラーが平行に設けられていない「ＫＢ」装置の形でも製造されうる。
【００３８】
Ｇｏｕｂｅｌミラータイプの調整手段と比較してみると、このような二次元効果を有する調整手段は、モノクロメータの角度容認に対応する入射角の範囲内で、発散初期ビームＸ１から発する光線の大部分を回収することができる。
【００３９】
本発明の１つの目的は、このような装置の性能を更に改善することにある。
【００４０】
特に、本発明は、発散初期ビームから最大光束量を集め、また上記のように調整手段を含む装置によって生成されるものよりも優れた単色光束を出力で生成することを目的としている。
【００４１】
従って、特定の目的における本発明は、このような装置の出力での光束を増加させるために、サイズの大きいＸ線源を活用可能にすることを目的としている。
【００４２】
本発明はまた、このような装置のコンパクト性を改善可能にすることを目的としている。
【００４３】
これらの目的を達成するために、本発明は、入射Ｘ線ビームを扱うことを意図した光学装置であって、
・モノクロメータ（Ｍ）と、
・モノクロメータの目標にビームを適合させるために、反射面が２次元光学効果を生み出すことの可能な入射ビームを調整する光学要素（２０）とを具備してなり、前記光学要素が多層構造タイプのＸ線を反射する面を含んでおり、
前記反射面が単一面で構成され、前記反射面が２つの異なる方向に対応する２つの曲率に従って形成されていることを特徴とする光学装置を提案している。
【００４４】
この装置の好適ではあるが、限定されない側面は以下の通りである。
【００４５】
・  前記単一の反射面が、横方向の勾配を有する多層タイプである。  
・  前記単一の反射面が深さ勾配を含んでいる。  
・  前記反射面が、２つのそれぞれの一次元効果を生み出すために、前記２つの異なる方向のそれぞれにおいて形成される。  
・  前記反射面が、第１の方向においてほぼ円形であり、かつ第２の方向においてほぼ放物線形である幾何学形状を有している。  
・  前記第１の方向が前記光学要素のサジタル［sagittal―矢状方向・球欠］方向であり、また前記第２の方向が前記光学要素のメリジオナル［meridional―子午線・経線］方向である。  
・  前記反射面は、ほぼドーナツ型の幾何学形状［トロイダル形状（troidal geometry）］を有している。  
・  前記反射面は、ほぼ放物面状の幾何学形状［パラボラ形状（paraboloidal geometry）］を有している。  
・  前記反射面は、ほぼ楕円形状（ellipsoidal geometry）の幾何学形状を有している。  
・  前記反射面は、線Ｃｕ−Ｋα（銅カリウム）またはＭｏ−Ｋα（モリブデンカリウム）の光線を反射することが可能である。  
・  前記モノクロメータがゲルマニウム結晶であり、また前記光学調整要素が横方向の勾配を有するＷ／Ｓｉ（タングステン／シリコン）多層被覆から構成される。  
・  前記装置の前記光学要素が約２ｃｍの長さを有しており、約３００＊３００ミクロンのサンプル点を生成するために、前記装置が約数十ミクロン×数十ミクロンの大きさのＸ線源で使用可能である。
【００４６】
本発明の他の態様、目的、および効果は、従来技術を参照して述べた図１および２を除く添付図面を参照して、本発明の以下の説明を読むことにより、更に明瞭に明らかとなるであろう。
【００４７】
なお、この説明の序文として、図面は本発明の原理を図解することを目的としており、必ずしも寸法および尺度を写実的にあらわしていない。
【００４８】
このことは、特にＸ線の入射（あるいは反射でさえも）の角度に対しても真実である。
【００４９】
実際に、これらＸ線は１０°未満の入射角で本発明による反射面に到達する。  
メリジオナルおよびサジタル方向も、Ｘ線ビームの一般的な伝播方向に対して規定される。  
・メリジオナル方向は、このビームの平均伝播方向（更に正確には、関連する光学アセンブリ上の反射の前後におけるビームの平均伝播方向間の平均方向）に相当する。  
・サジタル方向は、このメリジオナル方向の水平横方向（ここで、垂直は、後に説明されかつ入射Ｘ線ビームを反射させるのに実際に使用される光学アセンブリの反射面の一部に対する平均法線によって定義される）に相当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図３を参照すると、本発明による装置が、サンプルＥの上流に配置されているのが示されている。  
この装置は、
・ある発散を有するＸ１で示す初期Ｘ線ビームを調整する手段と、
・ある角度容認に関連するモノクロメータＭとを含んでいる。
【００５１】
調整手段は、本発明のこの実施例においては、Ｘ線源Ｓから発せられる初期ビームＸ１の光線を反射することを目的とする光学要素２０の形で製造される。
【００５２】
図３の場合、光学要素３０は、第１の次元において平行化を行い、かつ第２の異なる次元において焦束を行う。  
光源Ｓは特に、Ｘ線管、回転陽極、またはマイクロフォーカスタイプのＸ線源であってよい。  
光学要素２０は、（例えばガラス製の）基板上に形成された多層構造体を含んでおり、これはビームＸ１のＸ線に対する反射面を規定する。  
この光学要素の単一の反射面は、特殊な幾何学形状を有している。  
更に正確には、この反射面は、２つの異なる方向に相当する２つの曲率に従って形成されている。
【００５３】
従って、この反射面は、米国特許ＵＳ第６，０４１，０９９号公報に開示されているような光学アセンブリで使用されている種類の反射面に対して著しい違いを有している。  
・２つの異なる基本ミラーが取り付けられている光学アセンブリの場合とは異なり、反射面が単一の反射面になっている。
・この反射面は一定である（この用語は、本文では、反射面がいずれの二次不連続部、すなわち角度点または縁部−凸部または凹部−などを示していないことを意味する）。
・更に、重要である違いは、本発明の場合、必要な二次元光学効果を生成するために、入射光線が単一の反射を受けるのみである一方、例えば米国特許ＵＳ６，０４１，０９９号公報の教示を再現する調整手段を使用する光学アセンブリの場合、２回の反射が必要である。
【００５４】
本発明において考慮される光学調整要素の説明
図３に示す実施例を詳細に述べる前に、本発明の一般的な特徴を開示する。
【００５５】
本発明による光学要素の反射面は、サジタル方向Ｘにおいて曲率Ｃｘを有し、またメリジオナル方向Ｙにおいて曲率Ｃｙを有している。
【００５６】
図３はこれらの曲率を示しており、２つの曲率ＣｘおよびＣｙを破線で示している。
【００５７】
曲線Ｃｘ、Ｃｙのそれぞれは円であってよいが、楕円、放物線、または他の曲線（開または閉）であってもよい。
【００５８】
いずれの場合も、光学調整要素の反射面は、単純な球状を有していない。
【００５９】
従って、曲線Ｃｘ、Ｃｙのそれぞれは、空間における異なる方向（ここで述べる例では、２つの鉛直方向）に関連している。  
また、これら曲線のそれぞれは、反射面で反射されたＸ線の一次元光学効果を生み出す。  
・曲線Ｃｘは、方向Ｘにおいて一次元光学効果を生み出す。  
・曲線Ｃｙは、方向Ｙにおいて一次元光学効果を生み出す。  
また、これら次元効果のそれぞれは、曲線に関連する曲率と、この曲線に沿った変化の法則とに依存している。  
従って、集束や一次元平行化などの関連する一次元効果を選択的に得るために、曲線ＣｘおよびＣｙをパラメータ化することが可能となる。
【００６０】
図３は、本発明の一実施例を示している。  
本実施例において、曲線Ｃｘにより一次元集束が行われ、また曲線Ｃｙによって一次元平行化が行われる。  
図３の光学要素２０の多層の反射面は、この目的のために、それぞれ円形および放物線形である２つの曲線ＣｘおよびＣｙにおける各方向ＸおよびＹにおいて形成されており、これら曲線のそれぞれは、面ＸＹおよび面ＹＺにおいてそれぞれ特定の面内で一次元効果を生み出している。  
従って、発散ビームＸ１からは、空間における一次元において平行化がおこなわれ、別の次元では集束が行われる。
【００６１】
本発明の変形例によれば、モノクロメータ上で入射ビームを調整する手段は、２つの次元において平行化を行う光学要素でありうる。  
この場合、曲線ＣｘおよびＣｙは共に、放物線として形成される。  
図３における本発明の実施例に戻ると、モノクロメータＭは、ビームＸ２の平均方向がモノクロメータの入射角θβに相当するか、あるいはこのモノクロメータの角度容認に対応可能な角度に相当するよう位置している。  
このように、このモノクロの角度容認によって規定される許容範囲内でモノクロメータに到達するＸ線光束は、垂直方向（方向Ｚ）において最大化されるが、サジタル方向においても最大化される。
【００６２】
ここで述べるべきことは、本発明によれば、（本明細書の後で説明するように、横方向の勾配、また可能であれば深さ勾配も有している）多層ミラーから構成される光学要素を備える調整手段を生成することが可能であり、この多層ミラーの反射面は、反射ビームＸ２をモノクロメータに再び方向付けるのに必要な機能を満たすことのできる様々な非球面の複雑な形状の中の１つを保有することができる、ということである。  
従って、特に、この反射面に以下の幾何学形状のいずれかを与えることができる。
【００６３】
・ほぼドーナツ型の幾何学形状。  
・ほぼ放物面状の幾何学形状。  
・ほぼ楕円面状の幾何学形状。  
・第１の方向（特にサジタル方向において）においてほぼ円形でありかつ第２の方向（特にメリジオナル方向において）ほぼ放物線形である幾何学形状。  
横方向の勾配は、特に入射Ｘ線のメリジオナル方向に拡張可能である。
【００６４】
また、多層の周期を適合させて、特に線Ｃｕ−ＫαまたはＭｏ−Ｋαの光線を反射することができる。  
サジタル面（すなわち、図３における面ＸＹ）において集束を行う本発明の実施例の場合、曲率半径Ｒｘ（サジタル曲率半径）は、本発明の好適な一応用例による９０ｃｍ未満の短い距離（光源−点集束距離）で集束を行うのに必要な２０ｍｍ未満の値を有することができる。
【００６５】
なお、本発明による装置におけるビーム調整手段として使用される光学要素は、ＫＰタイプの光学アセンブリの欠点と制限を無くすものである。特に、
・この光学アセンブリは（扱いにくいアセンブリを必要としない）単一部に存在する。  
・入射Ｘ線は、その反射面上で単一の反射を受けるのみである。  
光学要素２０の反射面が多層によって規定されることは上述した。  
実際に全ての場合における（本文で扱う全ての多層のように）この多層は、最小の１つの「横方向の勾配」で成り立っている。  
この特徴により、要素２０の反射面に対して異なる局所入射角を有するＸ連を効果的に反射することができる。
【００６６】
実際に、この反射面上の様々な点が、（入射ビームの発散と、この反射面の幾何学形状のために）同一の局所入射角を有する入射Ｘ線を受けることはない。  
横方向の勾配を有する多層は、ここでは、ブラッグの条件がミラーの通常の面上のあらゆる点で満たされるように層構造が適合された多層を意味している。  
従って、例えば銅のＫα線（０．１５４ｎｍに近い波長を有するＣｕ−Ｋα線）を含む狭波長帯域における入射Ｘ線の放射の場合、横方向に勾配を有する多層ミラーにより、ミラーの通常の面全体でブラッグの条件を維持することが可能である。  
これにより、入射光線が可変局所入射角を有するミラーの異なる領域によって、所定の波長（上記例では、銅Ｋα線を含む）を有する帯域の反射が行われる。  
従って、実際に使用されるミラーの面領域を大きくすることができる。
【００６７】
勾配は、ミラー上の位置に応じて多層の周期を変化させることにより得られる。  
従って、このタイプの横方向勾配多層構造により、光学アセンブリの立体集光角を大きくすることができるので、全反射において機能する単層ミラーと比較して、同一の幾何学形状に対してより高い反射光束を得ることができる。  
しかし、ちなみに、極端な場合、特に光学要素の曲率が小さく、このタイプの勾配を必要としない場合、多層は横方向の勾配を有していなくてもよい。
【００６８】
本発明の様々な実施例の多層は、深さ勾配も有していてよい。  
このような深さ勾配により、固定入射角および可変波長、あるいは可変入射角および固定波長に対してブラッグの条件を満たすことが可能である。  
従って、１つの同一の特定の像平面（固定幾何学形状の場合−つまり、入射光線源と、光学アセンブリと、像平面との相対位置が一定である構造）で、例えば、光学アセンブリの多層の波長帯域幅を広げ、また異なる波長を有するＸ線を集束あるいは平行化することが可能である。
【００６９】
このように、光学アセンブリに対して光源および／または単一あるいは複数の像平面を新たに位置合わせする必要なく、異なる波長を有するＸ線源を使用して、同一の光学アセンブリで様々な光源から発せられるＸ線を反射させることができる。  
この場合、光学アセンブリの波長における許容範囲（Δλにおける許容範囲）が使用される。  
同様に、このΔλにおける許容範囲をΔθにおける許容範囲に変換することも可能であり、θは要素２０の入射角である。  
実際、波長の許容範囲は、ブラッグの条件に照らして、入射角の許容範囲に対応するので、入射ビームの一定波長の場合、同一波長の光線が異なる局所入射角を有する入射光束を集光および反射することが可能である。  
特に、このように、大きなサイズ（光学構成要素の角度容認の増大）のＸ線源を使用することができる。  
従って、多層において深さ勾配を有する調整手段を生成することにより、本発明を実施する１つの選択が得られる。
【００７０】
二次元調整手段の情報
モノクロメータ上の入射放射を調整する二次元光学系を使用することにより、モノクロメータの基準面上で固定入射角を維持するために第１の次元で平行化を行い、また一方で最大入射光束を集めるために（サジタル面ＸＹで規定される）第２の次元で第２の一次元効果を生み出すことが可能である。
【００７１】
第２の次元における調整は、集束または平行化である。  
例として、このような機能を図３に示す。（調整手段２０によって反射される）ビームＸ２に対して、モノクロメータの角度容認における約θβの入射角を維持するために、面ＹＺにおいて面ＹＺの発散光線が平行化される。  
光学要素２０によって行われる第１の次元による平行化機能により、回折面におけるビームの角発散を制限することができる（各反射Ｘ線の場合、回折面は、入射ビームと反射ビームとを含む反射面に垂直な面として定義される）。  
サンプルで集められるＸ線光束を増加させる目的で、例えば、図３の場合のＸＹ面（サジタル面）上において、第２の次元の調整を行うことは効果的である。
【００７２】
これにより、この面における発散を制限することができるので、光源から集められ、モノクロメータでの反射後にサンプルで投射されるＸ線光束を最大化することが可能になる。
【００７３】
（やはり図３を参照して）第２の次元におけるこの調整が行われる一方で、モノクロメータの動作状態を確実にする（回折面における角発散を制限する）。上述したように、第２の次元における調整は集束または平行化であってよい。
【００７４】
集束を行うことによる第２の方向（サジタル）における光束の増加が可能となることは、当該応用例の場合にモノクロメータでのサジタル面において容認された角発散αが大きくなるので、とりわけ有利である。  
これは、（直面する集束条件および当該モノクロメータの種類に対して）本発明の応用分野の場合、モノクロメータ上の入射Ｘ線の入射角に対して、第２の次元（サジタル次元）における発散αはあまり影響を持たないためである。
【００７５】
図４を参照すると、サジタル面における発散αは、（例えば光学系の中心で決まる）同一面における調整光学系ＸＩの有用幅と、集束距離ｄＦＯＣ（光学系−像点距離）とによって与えられる。従って、方向Ｘにおける発散αは以下の式によって近似させることが可能である。  
Ｔａｎ（α）＝（（ＸＩ／２−Ｌ／２）／（ｄＦＯＣ））、ここでＬはサジタル面における像点の幅である。  
サジタル面における発散α（Δαと呼ぶ）のモノクロメータの角度許容範囲が、ブラッグ角θβとこのモノクロメータの角度容認Δθとの関数であることが知られている。Ｍ．ＳｃｈｕｓｔｅｒおよびＨ．Ｇｏｕｂｅｌによる文書、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：応用物理２８（１９９５）Ａ２７０〜Ａ２７５「テーラード多層を使用したチャネルカットモノクロメータに結合される平行ビーム」を参照すると、この角度許容範囲Δαは以下のように表される。
【００７６】
（（Δθ／ｔａｎθβ）＊２）１／２＝Δα、この式において、ΔαおよびΔθはラジアンで表される。
【００７７】
従って、サジタル面における角発散の許容範囲は、例えばＣｕ−Ｋα応用例のゲルマニウム結晶に対して決定される（θβ＝２２．６５°、Δθ＝０．００３３６°）。  
従って、１°オーダーの制限発散（ビームＸ２の発散の角度許容範囲）が計算され、これは本発明の応用分野に必要な収束よりもかなり上である。  
その結果、モノクロメータは、当該第２の方向（図３における方向Ｘ）における入射ビームＸ２の更に多くの発散を受けることができる。  
そのため、当該第２の方向（サジタル方向）に対して、光源からの最大光束量を集めることは有利である。  
この一般的な目的は、本発明による装置と、調整手段、ＫＢタイプの光学アセンブリを機知の方法で使用する装置とに関連している。  
ＫＢタイプの調整手段を含む装置と比較したときの特定の利点についての別の主要部分
当該第２の方向において、つまり、モノクロメータが更に多くの発散を許容する方向（図３の場合、方向Ｘ）において、多層被覆を有する「ＫＢタイプ」（隣接している、あるいはしていない）の二次元光学アセンブリによって、初期ビーム調整を実施する装置と比較すると、本発明は光源から更に多くの光束を集めることができる。
【００７８】
２つの現象によりこのゲインを光束に生じさせるが、これら現象について以下に説明する。  
・まず、（メリジオナル方向における）特定の長さを有する要素２０などの光学要素を有する本発明の場合、サジタル方向において捕獲角度が得られるが、これはＫＢ光学系によって調整を実施する従来の構造で得られる角度よりも大きい。  
・第二に、本発明で使用されているような二次元光学要素２０はサジタル方向において初期ビームＸ１のより多くの発散を受けることができるので、この要素２０上の何れの点においても大きな光源面を得ることができる。  
これは、上述した第１のタイプも参照すると、ＫＢタイプの光学アセンブリで行われる調整の場合、光学アセンブリ上のビームの平均伝播方向を横切る方向において立体集光角を大きくするために、この光学アセンブリの長さを大きくする必要があるからである。  
これは、ＫＢ構造による二次元効果を得ることは、二重反射と密接な関係にあるためである。  
実例として、また図２を考察すると、装置をＸまたはＺ方向に拡張する場合、ミラーをＹ方向に拡張する必要がある。
【００７９】
この現象を、図５ａおよび５ｂに示す。  
実際、ＫＢタイプの光学要素の場合、二重反射されるためには、何れの入射光線も（図５ａおよび５ｂにおけるハッチングを施した領域に相当する）特定の領域の光学系に入射しなければならない。  
従って、その結果として、このような既知のタイプの光学調整要素の場合（ミラーは連続または不連続である）、集められる立体角は、水平横断方向と垂直横断方向（方向Ｚまたは方向Ｘ）の両者に対する構成要素の長さによって制限される。
【００８０】
ＫＢタイプの光学アセンブリの場合、従って、（メリジオナル方向における）構成要素の長さは、立体集光角の横方向の構成要素と縦方向の構成要素の両方に影響を及ぼす。  
本発明の場合、装置の長さを大きくすることなく、サジタル方向における立体集光角を大きくすることができる。  
これは特に、光学系の体積と寸法を制限したい場合に重要である。  
使用する光源が数十ミクロン×数十ミクロン（例えば４０ミクロン×４０ミクロン）のサイズを有するＸ線マイクロ光源であり、また分析するサンプル点が１００ミクロン×１００ミクロンオーダー（例えば３００ミクロン×３００ミクロン）であるマイクロエレクトロニクスのＸ線マイクロマッピングの応用例としては、これは特に当てはまる。
【００８１】
この場合、光学調整要素の長さを約２ｃｍに制限することが望ましい。  
また、大まかに言えば、装置の長さを制限することが求められる応用例の場合、本発明で使用する光学系の組み合わせは特に有利となり、またモノクロメータによって反射される光束を最大化する一方で、装置のサイズを最小に抑えることができる。  
また、（光学系上のＸ線の平均伝播方向である）メリジオナル方向における調整ミラーの拡張は、横方向の勾配が与えられる多層面を広げるという効果を有する。  
このタイプの勾配は、光学構成要素の面の曲率を補償するために与えられる。
【００８２】
図５ａおよび５ｂにおいて、多層の勾配は、光学アセンブリの２つのミラーに対するＹ軸に沿って与えられる。  
その結果、構成要素の長さを大きくすると、勾配が与えられる面が大きくなり、これにより、装置の製造が更に複雑になる。  
本発明で考察されているような単一の反射を行う調整光学系の場合、例えば光学系の入口と出口に位置される取外し可能スロットのサイズを単に大きくすることによって、立体集光角をサジタル方向において大きくすることができる。
【００８３】
本発明の別の利点は、光学調整アセンブリ上の何れの点においてもより大きな光源面を得ることができ、そのため像点における光束を最大化できることにある。  
図６ａおよび６ｂ、および図２は、これらの図において規定される面ＸＺに面が平行であるＸ線源を考察する場合のこの現象を示している。  
図６ａおよび６ｂは、本発明で使用されているような光学調整要素２０を示している。
【００８４】
図６ａおよび６ｂ、および図２による様々な光学系の配置を考慮すると、本発明で考察するような光学調整要素の場合、光学系上の何れかの点でサジタル方向において許容されている入射Ｘ線の角発散は、同一方向（すなわち方向Ｘ）におけるＫＢタイプの調整光学要素の許容されている角発散と比べると、比較的大きい。  
光源の別の次元（すなわち方向Ｚ）に沿って、２種類の二次元効果光学系上の何れかの点で許容される角発散は非常に近接しており、多層の角度容認によって制限される。  
光源の中心ＳからのＸ線放射源点のＺ方向への移動は、当該光学系の種類が何れであっても（ＫＢタイプまたは本発明で考察されているような単一反射の光学系）、二次元光学要素上の何れの点でのこれらＸ線の入射角に直接的かつ著しく影響を及ぼす。  
本発明で考察されているような光学調整要素の場合、図６ａおよび６ｂを参照すると、光源の中心からの直接ビームと比較される（サジタル方向に相当する）方向Ｘにおける放射ビームの開きにより、光学系上の何れの点においても入射角がわずかに変化するのみである。  
これら図６ａおよび６ｂを参照すると、調整光学要素の中心Ｃでの入射Ｘ線の許容角発散を決定することができる。
【００８５】
光学系の中心で効果的に反射可能な方向Ｚにおける光源サイズは、以下の式によって与えられる。  
ＺＩ＝（ｃｏｓθＳ＊ｐ）（ｔａｎθＩ−ｔａｎθＩ，）、ここでｐは光源の中心と光学系の中心との間の距離、θＳは光源の中心Ｓから発せられる光線の光学系上の入射角、またθＩおよびθＩ，は多層の角度容認によって与えられる限界入射角である（Δθ＝θＩ−θＩ，）。
【００８６】
図６ａおよび６ｂを参照すると、方向Ｘの場合、光学系の中心Ｃで反射可能な光源サイズは、以下の式で与えられる。  
ＸＩ＝２（（ｐ  ｓｉｎ  θＳ／ｔａｎ  θＩ，）２−（ｐ  ｃｏｓ  θＳ）２）１／２
上記で与えられている数値ＸＩおよびＺＩは、多層の角度容認の制限内で決定される光源サイズである。  
例として、銅Ｋα応用例で使用されているＷ／Ｓｉ被覆の場合、（光学調整要素２０の）多層の角度容認は、１．２６°の角度に関しては０．０５２°である。  
また、光源の中心から発せられるビームの光学系上での入射角θＳが多層のブラッグ角で与えられるよう、光学系と光源を配置することも考えられる。  
１２ｃｍの標準光源−光学系距離の場合、本発明で考慮されているように光学系の中心でサジタル方向において集光可能な光源サイズは５ｃｍオーダーであり、また方向Ｚに対しては約１１０ミクロンである。
【００８７】
また、例として、多層のタイプと光源−光学系距離が同一のＫＢ光学アセンブリの場合、特定の点において効果的に集光可能な光源サイズは、考慮する２つの方向（図２を参照してＸおよびＺ）に対して約１１０ミクロンに制限される。これを説明する理由については後に述べる。  
上記の数値は、比較した光学調整要素によって許容されうる入射ビームの角発散の（Ｗ／Ｓ多層の上記場合における）理論上の制限を構成している。  
しかし、本発明による装置の場合、像点で集められる光束を最終的に最大化するために、サジタル方向におけるモノクロメータによって許容される発散の他に、得ようとする像に関連する仕様（サイズ、距離）も考慮しなければならない。  
これらを考慮すると、本発明で考察される光学調整要素の光源から獲得される光束の潜在的ゲインは重要である。
【００８８】
実際、光学調整アセンブリ上のある点において、例えばＸ線源とこの光学調整アセンブリとの間の距離が１２ｃｍで、３００ミクロン×３００ミクロンのサイズの標準Ｘ線源について考慮してみると、ＫＢ光学アセンブリの調整による既知の装置の場合よりも、サジタル方向における光源の面積が大きくなっているのが分かる。  
従って、本発明の場合、光学系上の何れの点においてもサジタル方向において３００ミクロンの光源を集めることができ、これは、例えば光学系から４０ｃｍの所に位置する１ｍｍ幅の像点など、必要な像点がサジタル方向において比較的幅広い場合に確かな利点であることを表している。  
従って、本発明による装置が、特定の方向において、光源から発せられるビームＸ１の比較的大きな発散を許容していることが理解されよう。これは、ＫＢタイプの調整要素を使用する既知の装置には当てはまらない。
【００８９】
図２およびＫＢ光学系を参照すると、第１の水平ミラー３３２の光学系上のある点で効果的に反射される入射ビームの発散に特定の自由度を与える方向は、垂直ミラー３３１である第２の光学系の中心に鉛直な方向である。  
しかし、２つのミラーを有するこの既知の構成の場合、ミラーの面に垂直またはほぼ垂直な方向は、入射ビームの発散によって入射角が著しく変化する方向に相当する。  
従って、ＫＢタイプのアセンブリ上のある点で制御可能な光源サイズは、二重反射現象により、光源の２つの次元に対する多層の角度容認によって制限される。本発明はまた、この制限も無くすものである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】公知のＸ線用光学装置における初期ビームを生成するＸ線源を示す構成図である。
【図２】従来の光学系としての隣接カークパトリック−バエズ装置を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例による光学装置の全体図を示す。
【図４】同装置の上面図である。
【図５ａ】非常にコンパクトである本発明による装置に匹敵する性能を達成するために、既知のタイプの装置を適合させる場合に必要となる拡張を示す。
【図５ｂ】非常にコンパクトである本発明による装置に匹敵する性能を達成するために、既知のタイプの装置を適合させる場合に必要となる拡張を示す。
【図６ａ】本発明で考慮されるような二次元効果光学調整要素のある点で許容される角発散を決定することを可能にする図である。
【図６ｂ】本発明で考慮されるような二次元効果光学調整要素のある点で許容される角発散を決定することを可能にする図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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