(57)【要約】      （修正有）【課題】１次元動作モード及び２次元動作モード双方を与えることが可能な、試料を分析するデュアルモードＳＡＸＳカメラを提供する。【解決手段】試料を分析するシステムが与えられる。システムは、Ｘ線放射源１１４と、Ｘ線放射源からのＸ線を試料上に１次元ビーム及び２次元ビーム双方を与える光学系１１６と、１次元Ｘ線ビーム又は２次元ビームのいづれかを選択するビーム選択デバイス１２２を備え、試料からの散乱データを収集する検出器を備える。【選択図】図１
2018087820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元動作モード及び２次元動作モード双方を与えることが可能な、試料を分析するデュアルモードＳＡＸＳカメラであって、
Ｘ線放射源と、
前記放射源からのＸ線を受け入れ、かつ、前記試料上に１次元ビーム及び２次元ビーム双方を与えることができる光学系と、
前記１次元ビーム又は前記２次元ビームいずれかを選択する選択デバイスと、
前記試料からの散乱データを収集する検出器と、
前記光学系と前記検出器との間にあって寄生散乱不在のデータ収集ゾーンをもたらすクラツキー耐寄生散乱システムと
を含み、
前記試料の位置は、前記クラツキー耐寄生散乱システムと前記検出器との間に決められるカメラ。
【請求項２】
前記光学系は２つの１次元反射器を含み、
前記反射器の一方が、１次元ビームを形成するべく前記Ｘ線の第１部分を反射し、かつ、カークパトリックバエズの構成にある前記他方の反射器に結合されて２次元ビームを形成するべく前記Ｘ線の第２部分を反射する請求項１のカメラ。
【請求項３】
前記カークパトリックバエズの構成は並列型構成である請求項２のカメラ。
【請求項４】
前記２つの１次元反射器は多層光学系である請求項２のカメラ。
【請求項５】
前記１次元光学系の少なくとも一つは結晶光学系である請求項２のカメラ。
【請求項６】
前記光学系は、第１開口が１次元ビーム開口であり第２開口が２次元ビーム開口である２つの開口を備えたアパチャを有する請求項２のカメラ。
【請求項７】
前記アパチャは前記光学系の入口側に設置される請求項６のカメラ。
【請求項８】
前記アパチャは前記光学系の出口側に設置される請求項６のカメラ。
【請求項９】
前記光学系は２つのアパチャを備え、
第１アパチャが前記光学系の入口側に設置され、かつ、第２アパチャが前記光学系の出口側に設置される請求項２のカメラ。
【請求項１０】
前記Ｘ線源は点放射源である請求項１のカメラ。
【請求項１１】
前記Ｘ線源は線放射源である請求項１のカメラ。
【請求項１２】
前記ビーム選択デバイスは前記放射源と前記光学系との間に位置決めされる請求項１のカメラ。
【請求項１３】
前記ビーム選択デバイスは前記光学系と前記クラツキー耐寄生散乱システムとの間に位置決めされる請求項１のカメラ。
【請求項１４】
前記まっすぐなビームをブロックするビームストップをさらに含む請求項１のカメラ。
【請求項１５】
前記試料を前記２次元ビームの異方性試料用のビーム軸まわりに回転させる運動デバイスをさらに含む請求項１のカメラ。
【請求項１６】
前記検出器は２次元検出器である請求項１のカメラ。
【請求項１７】
前記検出器は１次元検出器である請求項１のカメラ。
【請求項１８】
前記１次元検出器には狭いスリット及び走査用の線形又は極運動が設けられる請求項１７のカメラ。
【請求項１９】
前記クラツキー耐寄生散乱システムは枢動点まわりに回転することができる請求項１のカメラ。
【請求項２０】
前記１次元ビームは、前記デュアルモード光学系からの一定距離において前記２次元ビームと中心が合わせられる請求項１のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は一般に、１次元性能及び２次元性能双方を備えた小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）カメラに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年６月８日出願の米国仮特許出願第６１／６５７４４９号の利益を主張する。その内容はすべて参照としてここに組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
ＳＡＸＳカメラにとって性能は典型的に、フラックス、分解能（検出器位置におけるビーム直径を試料・検出器間距離で割ったものとして定義される）、及び、パラメータＱｍｉｎ（λを波長、２θｍｉｎを、例えば最小角のような、意味のある散乱を収集することができる主ビームに対する最小アクセス角とした場合、Ｑｍｉｎ＝（４π／λ）ｓｉｎθｍｉｎとして定義される）により定義されるシステム分解能によって特徴づけられる。一般に、システムの分解能が増加するとフラックスが低下する一方、フラックスが増加するとシステム分解能が低下する。
【０００４】
こうした問題に対処すべく、クラツキーカメラとして知られるカメラが開発されている。クラツキーカメラは、２つのブロックの組と、線状投影を有するＸ線源とを使用する。クラツキーカメラは、高分解能、良好なフラックス及びＱｍｉｎを達成しているが、１次元カメラであるためスメアリングを被る。散乱曲線は、デスメアリングと称するデコンボリューション処理から得ることができる。多くのデスメアリング手順が開発されているが、低Ｑ領域における有効性は不可避的に悪い。さらに、その１次元の性質ゆえに、伝統的な１次元クラツキーカメラは等方性の試料にしか使用することができない。
【０００５】
他方、３孔ピンホールシステムのようなピンホールカメラは、２次元情報のデータを収集することができる。散乱強度は、散乱と主ビーム軸との角度、及び方位角の関数である。ピンホールカメラは、１次元ビームが引き起こす側方スメアリングを除去するので、異方性試料を調査するべく使用することができる。しかしながらピンホールカメラは、低フラックス、低分解能であり、そのＱｍｉｎは典型的に約０．００５Å−１に限られる。
【０００６】
特許文献１は、データ収集ゾーンからの寄生散乱をなくすべく２次元ビーム及びクラツキーアライメントシステムに基づく２次元ＳＡＸＳカメラを記載する。その概念は、１Ｄビームが引き起こすスメアリングが不在の２次元性能、ひいては異方性試料分析性能及びピンホールカメラよりも高いフラックスを提供する。しかしながら試料上のフラックスは、同じ輝度の放射源の場合、依然としてかなり低く、いくつかの例では、伝統的な１次元クラツキーカメラよりも一を超える桁だけ低くなることもある。２次元ＳＡＸＳカメラが異方性試料及び等方性試料の双方を調査することができる一方、１次元ＳＡＸＳカメラの高フラックスは、製造環境のようないくつかのアプリケーションにとって重要となる速度を提供する。２次元ＳＡＸＳカメラの試料上のフラックスを、非常に安価な密封管を備えた１次元ＳＡＸＳカメラと同じレベルまで引き上げるには、最先端の回転陽極式ジェネレータが必要となる。かかるアプローチは、コスト上避けられることが多い。要するに、２次元３孔ピンホールＳＡＸＳカメラはスメアリングをなくしかつ異方性試料の調査能力を提供し、２次元クラツキーカメラは３孔ピンホールカメラよりも改善されたフラックス及び分解能を提供するが依然として、適用可能な場合の１次元クラツキーカメラよりも強度が低く、並びに、１次元ＳＡＸＳカメラは高スループットを提供するが等方性試料のみに限られるというように、いずれのタイプのカメラも基本的な制限が克服されていない。
【０００７】
放射源、光学系、検出器及び一対の耐寄生散乱ブロックを含むデュアルモードＳＡＸＳカメラを作ることができる。放射源はＸ線ビームを放射する。Ｘ線ビームは、光学系によって反射されて試料に向かう２つのビームを形成する。そのビームの一方は、ビームの伝播方向に対して垂直な２つの直交方向への発散が光学系によって制御される２次元ビームとすることができる。他方のビームは、一方向のみの発散が光学系によって制御されかつ当該ビームが他方向へは制御されず及び／又は依然として発散されない１次元ビームとすることができる。一対の耐寄生散乱ブロックが光学系と試料との間に位置決めされてデータ収集用の寄生散乱不在空間が作られる。一方のブロックの底面は他方のブロックの頂面に対して実質的に平行かつ共通平面とされる。いずれかのブロックがビームに対して調整可能となり、又はビームが２つのブロックに対して調整可能となることにより、当該ビームは特定の寄生散乱不在空間を貫通しかつ作ることができる。ビームを選択するべく、放射源と光学系との間又は光学系と耐寄生散乱ブロックとの間にはビーム選択機構が挿入される。検出器が試料からの散乱を検出する。選択されたビームは、カメラのモードを決定して１次元モード又は２次元モードのいずれかを与える。
【０００８】
典型的な２次元ビームは２次元合焦ビームを含む。２次元合焦ビームは、その焦点に狭いスポットを形成し、かつ、伝播ビームに対して垂直な方向に低発散の２次元コリメートビームを形成する。その発散は典型的に、放射源サイズ、光学系の設計、及び当該光学系のロッキングカーブ幅によって決定される。
【０００９】
典型的な１次元ビームは、放射源が点放射源であって発散が一方向にのみ制御される扇形ビームと、放射源が線放射源であって発散が光学系によって一方向にのみ制御される「線」ビームとを含む。１次元ビームは典型的に、試料位置及び検出器位置において、一方向の寸法が他方向の寸法よりもかなり長い「線」外形を有する。その比は少なくとも１：４であり、典型的には１：８以上である。１次元ビームに対し、ビームは、発散が制御される方向に合焦又はコリメートされる。
【００１０】
特許文献２は、２次元ビームを形成する並列型カークパトリックバエズ（ＫＢ）光学系を記載する。ビームは、双方の反射器によって、ビーム伝播方向に対して実質的に垂直な２つの直交方向に反射される。２次元光学系のための作動ゾーンは、Ｘ線エネルギー、面間隔ｄの範囲、及び鏡の長さに応じて最大でも典型的には約数ミリメートル幅の、２つの反射器の結合線沿いの各鏡上の狭いストリップである。作動ゾーンの外側では、一方の鏡により反射されたビームは他方の鏡により反射されることがない。典型的には、まっすぐなビーム（いずれの鏡からも反射されない）及び残りの単一反射ビーム（一つの鏡のみにより反射される）をブロックするべく、入口側若しくは出口側のいずれか又はその双方に正方形アパチャが取り付けられる。
【００１１】
「デュアルモード」光学系は、２つの反射器を有するように設計することができる。２つの反射器の一方が１次元ビームを形成するべく設計され、かつ、２次元ビームを形成するカークパトリックバエズの構成の第２反射器に結合される。カークパトリックバエズ及び並列型カークパトリックバエズ双方の構成は、２次元ビームを形成するべく採用することができる。ただし、並列型カークパトリックバエズの構成の方が、その高フラックス捕捉能力及び小さな光学系サイズゆえに好ましい。光学系は、２つの開口を備えたアパチャを含む。２つの開口は、光学アセンブリの入口側若しくはアセンブリの出口側又はその双方に取り付けられる。ブレード又はスリットであり得る選択デバイスがさらに、ビームを選択するべく光学系に組み入れられる。入口及び出口に取り付けられた単数又は複数のアパチャは、アライメントをかなり容易にとることができる。アパチャを画定するビームとして機能する４ブレードスリットを、ビーム選択デバイスと同様に使用することができる。
【００１２】
点放射源がデュアルモード光学系とともに使用される場合、１次元ビームは扇形ビームとなる。一側の一つのアパチャ又は両側の２つのアパチャいずれかを、１次元ビーム及び２次元ビームをさらに画定するべく使用することができる。Ｘ線ＣＴのようなＸ線イメージングのために使用される場合がある扇形ビームは、ＸＲＤを目的としては使用されていなかった。慎重な分析によれば、扇形ビームもまたＸ線散乱及びＸ線回折に使用することができる。伝統的な１次元ビーム又は線ビームと比べ、付加的な情報損失が存在しない。他方、扇形ビーム試料上のフラックスは、伝統的な１次元ビームのものよりも低い可能性がある。伝統的な１次元ビームは放射源が長いため、かなり高い電力負荷を有し得るからである。一例として、銅標的を備えた直径３０μｍの微小焦点放射源が３０Ｗの電力負荷を有する一方、標準的なロングファインフォーカス（ＬＦＦ）線放射源は、４０μｍ×１２ｍｍの放射源投影及び２ｋＷの電力負荷を有する。
【００１３】
デュアルモード光学系が線放射源とともに使用される場合、当該長さに沿った放射源の向きは、単一反射を目的として設計された反射器とのアライメントがとられる。Ｘ線ビームを送達するべく他の反射器に対して放射源の任意点に向けてのアライメントをとることもできるが、反射器はデュアルモード動作において使用される場合、線放射源の端に近い点とのアライメントがとられる。
【００１４】
多層光学系のような回折光学系又は結晶光学系のような他の帯域通過光学系を使用することが好ましい。デュアルモード光学系が線放射源と結合される場合、当該線放射源に対して垂直な反射器、例えば２次元ビームのみに寄与する反射器は、異なる波長にあるＸ線源の異なる部分からのＸ線を反射して、広くかつエネルギー分散性のビームを形成する。しかしながら他方の反射器は、放射源の方向に沿ってアライメントがとられている限り、光学系が設計目標とする波長に対するブラッグ条件を形成し、ひいてはクリーンなスペクトル及び空間的に明確に画定された２次元ビームを形成する。デュアルモード光学系が点放射源と結合される場合、一方のビームをブロックしかつ他方のビームを進行させるプレートのように単純なビーム選択機構が、放射源と光学系との間に、又は光学系と耐寄生散乱ブロックとの間に位置決めされる。デュアルモード光学系が線放射源と結合される場合、ビーム選択機構は、放射源と光学系との間に位置決めされるのが好ましい。そうでなければ、１次元ビームの入口側アパチャを貫通するＸ線が、２次元ビームの出口側アパチャも貫通し得ることとなるからである。
【００１５】
２次元ビームは、２次元ビームのみに寄与する反射器と、２次元ビーム及び１次元ビーム双方に寄与する反射器との相対角を配列することにより、異なる方向へ操舵することができる。光学系は、特定位置で、例えば試料位置で又は検出器位置で互いに交差する１次元ビーム及び２次元ビームを備えるように設計することができる。
【００１６】
特許文献１に記載されるように、耐寄生散乱ブロックは、十分に仕上げられた平坦な表面を備えた２つのブロックを含む。２つの表面は互いに対向し、かつ、実質的なアライメントがとられる。例えば２つの表面は、同一平面となるようにアライメントがとられる。Ｘ線ビームが２つのブロック間の開口を貫通する場合、当該ブロックのコーナーからの散乱Ｘ線は、試料近くのブロックの表面によってブロックされる。試料近くのブロックの表面と主ビーム軸とがなす角度は、寄生散乱不在のままデータを収集することができる最小角を決定する。耐寄生散乱ブロックは典型的に、一つの一体片として設計かつ製造される。これは典型的に、平坦なブロックを「Ｕ」字形ブロックに取り付けることによって作られる。「Ｕ」字形ブロックの十分に機械加工された平坦な表面及び第１ブロックの平坦な表面により、２つの対向表面の十分なアライメントが保証される。この一体片は典型的にクラツキーブロックと称され、又はクラツキーコリメーションブロックと称される場合もある。デュアルモードＳＡＸＳカメラでは、１次元ビームは２次元ビームとのアライメントがとられる。１次元及び２次元ビーム双方が配置される平面は、ビーム平面と称することができる。ビーム平面は、第１クラツキーブロックの表面及び第２クラツキーブロック（我々はこれをクラツキー平面と称する）により画定される共通平面と一定角度にアライメントがとられる必要がある。クラツキーブロックをビームに対して調整することができるか又はビームをクラツキーブロックに対して調整することができるかのいずれかである。クラツキーブロックを、ビーム平面に対して平行かつビーム軸に対して垂直な枢動軸まわりに回転することができるのが好ましい。その結果、ビーム軸（又はビーム平面）とクラツキー平面との角度を容易かつ連続的に調整することができる。クラツキー平面とビーム軸との角度変化により最小アクセス角ひいてはＱｍｉｎが変わり、さらにはビームに対するクラツキーブロックの開口ひいては試料上のフラックスも変わる。ビームに対するクラツキーブロックの角度位置の調整により、Ｑｍｉｎと試料上のフラックスとのトレードオフが変化する。クラツキーブロックの２つのエッジ間に枢動軸を有することが好ましい。しかしながら枢動は、ビーム伝播方向沿いのいずれの位置であってもよい。
【００１７】
試料の取り扱いは、ＳＡＸＳシステムの重要な部分となり得る。試料取り扱いシステムは、１次元ビーム及び２次元ビームの経路双方に試料を位置決めできるようにする必要がある。これは、異なる動作モードのための機械的なマーカのような簡単なものでも、又は当該動作モードに関連する異なる位置へと試料を位置決めすることができる並進ステージでもよい。２次元モードにおいて異方性試料が調査される場合、主ビーム軸まわりの回転自由度は、全３６０度のデータを取得するべく使用される。斜入角ステージ又はずり応力セル及び他の多くのＳＡＸＳ用標準アクセサリのような他の試料取り扱いシステムを、当該システムに一体化することもできる。
【００１８】
２次元検出器、特に半導体光子計数画素化検出器を使用することが好ましい。かかる検出器には、高分解能、超低ノイズ、リアルタイム測定及び高速度計数という長所がある。１次元動作モードによる場合でも２次元検出器は、容易なアライメントという長所を提供する。データは２次元で収集され、散乱から生成された２次元画像により線ビームの配向を見出すことができるので、１次元ビームと検出器とのアライメントは重要ではない。
【００１９】
線形検出器とも称する１次元検出器は、カメラとしても使用することができる。１次元検出器を使用する場合、２つの問題が生じる。１次元モードに対しては、線ビームの配向に対し検出器セルとのアライメントをとることが重要である。そうでなければ分解能が劣化する。２次元モードに対しては、１次元検出器の使用では、２次元データを取得することができない。一つのソリューションは、検出器の前面でスリットを使用した後、２次元画像を作るべくデータフィールドを走査することである。この走査は、線状に、又は主ビームの中心を回転中心とした角度状に行うことができる。角度状の走査の場合、検出器の前面にあるスリット開口は、例えば極走査のような一定角度の形態であり得る。線形検出器を使用することの一つの長所は、コストが低いことにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第８，０９４，７８０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０４１，０９９号明細書
【発明の概要】
【００２１】
小角Ｘ線散乱領域において試料を分析するシステムが与えられる。システムは、１次元ビーム（１Ｄビーム）及び２次元ビーム（２Ｄビーム）を与えることができるビームサブシステムと、１次元動作モード（１Ｄ動作モード）用の１Ｄビーム及び２次元動作モード（２Ｄ動作モード）用の２Ｄビーム間の選択をするビーム選択デバイスとを含む。
【００２２】
本明細書に添付されかつ本明細書の一部をなす図面及び特許請求の範囲を参照して以下の説明を検討した後であれば、本発明のさらなる目的、特徴及び利点が当業者にとって容易に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】２次元モードにある小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）システムの模式的な例示である。
【図２】１次元モードにある小角Ｘ線散乱システムの模式的な例示である。
【図３Ａ】線放射源を使用するＳＡＸＳシステム用の光学系の模式的な例示である。
【図３Ｂ】線放射源を使用するＳＡＸＳシステム用の光学系の模式的な例示である。
【図４Ａ】点放射源を使用するＳＡＸＳシステム用光学系の模式的な例示である。
【図４Ｂ】点放射源を使用するＳＡＸＳシステム用光学系の模式的な例示である。
【図５】ここに記載される方法を実装する処理システムの模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
デュアルモードＳＡＸＳカメラの最大の利点は、１次元モードにおいて高フラックスを提供する性能のすべてと２次元モードにおける２次元性能とが一つのシステムよりもそれほど高くはないコストで得られることにある。このシステムのいくつかの実施形態は、以下の利点の一以上も有する。点放射源が使用される場合、システムは、最適化された２次元性能を有するがそれでもなお、２次元モードよりも１次元モードにおいてかなりの高フラックスを提供することができる。線放射源が使用される場合、システムは、１次元モードの最適化された性能を提供するがそれでもなお、２次元性能も提供する。多くの未知試料に対し、当該作業に対してどのモードが最適かを迅速にチェック及び決定するべく、２つの動作モードの一方を迅速に試すことができる。カメラは、異方性材料を調査するべく使用することができ、かつ、高分解能反射率計又は高分解能反射型ＳＡＸＳカメラとして構成することができる。全カメラ長さがピンホールカメラよりもかなり短いので、システムは大きな角度範囲又は大きなＱ範囲を有する。システムは小角散乱測定から広角散乱測定まで拡張することができる。
【００２５】
このようにして、想定されるプローブビームシステムの一実施形態は、放射源と、２次元ビームを送達する光学系の部分としてのカークパトリックバエズの構成、好ましくは並列型構成にある２つの１次元反射器と、一方が双方の鏡により反射された２次元ビームを目的とし、かつ、一方が一方の鏡のみにより反射された１次元ビームを目的とする２つの開口を有するアパチャとを含む。加えて、２つのビームの一方を選択するべく、ブレード又はスリットいずれかである選択機構が使用される。
【００２６】
ここで図１を参照すると、２次元動作モードにあるデュアルモード小角Ｘ線散乱システムが与えられる。小角Ｘ線システムは、Ｘ線源１１４、光学系１１６、クラツキーブロック１２４、１２６、及び検出器１３２を含む。Ｘ線源１１４は、線放射源又は点放射源である。放射源１１４は発散ビーム１１８を放出し、その発散ビーム１１８が光学系１１６に受け入れられる。光学系１１６は、ビームが当該ビーム伝播に対して垂直な２つの直交次元にあるように条件づける２次元光学系である。加えて、１次元反射器の一方は、ビームが当該ビーム伝播の方向に対して垂直な１次元にあるように条件づけることができる幅に設計される。光学系１１６は結晶光学系又は多層光学系である。さらに、光学系１１６はＫＢ並列型又は直列型光学系である。ビーム選択デバイス１２２は、２つのビームの一方（例えば線ビーム又は点ビーム）を選択するべく使用される。ビーム選択デバイス１２２は、ビームの様々な部分を選択するべく制御され、又はビーム分割位置において、分割されたビームの一方を選択する。ビーム選択デバイス１２２は、１次元モード又は２次元動作モードを選択するべくアクチュエータによって制御されるシャッター又は可動ビームストップである。ビームの少なくとも一部分がビーム選択デバイス１２２を貫通することを許容され、光学系１１６と相互作用をし、その後、一対のクラツキーブロック１２４、１２６の第１ブロック１２４との相互作用をする。図１において、ビーム選択デバイス１２２は２次元ビーム（点ビームと称する場合もある）を選択する。第１クラツキーブロック１２４の第１表面は、Ｘ線と相互作用をしてＸ線ビームの一側を画定する。ビームは、第２ブロック１２６の第１表面のエッジによっても画定される。第２ブロック１２６の第１表面は、第１ブロック１２４の第１表面と実質的に面一となるように位置決めされる。したがって、ブロック１２４の第１表面及びブロック１２６の第１表面が、「クラツキー平面」と称される平面を超えるような寄生散乱不在ゾーンを作る。線１３４は、主ビームのクラツキー平面上への投影である。線１３４と主ビームとの角度は２θｍｉｎである。理解されることだが、ブロック１２４は、エッジ先端が第２ブロック１２６の第１表面と実質的に面一に延びるようにされたエッジ又は他のデバイスである。ビームストップ１３０はクラツキー平面１３４（寄生散乱不在平面）へと延びる。試料１２８は検出器１３２が受け入れるビームの散乱を引き起こす。ビームの一部分が続いて試料を貫通し、ビームストップ１３０によって受け入れられる。ビームストップは、ビームのうち散乱されることなく試料を貫通して寄生散乱不在ゾーンまでまっすぐ伝達される一部分をブロックするべく使用される。その結果、検出器１３２は過飽和とならず、かつ、試料１２８からの散乱方向が妨害されない。
【００２７】
ここで図２を参照すると、１次元動作モードにあるデュアルモード小角Ｘ線散乱システムの図が与えられる。線放射源２１４は、第１部分２１８及び第２部分２１９を備えたＸ線ビームを投影する。ビーム選択デバイス２２２は、（２次元ビームを形成する）第２部分２１９をブロックし、かつ、（線ビームのような１次元ビームを形成する）第１部分２１８を光学系２１６に投影可能とする。光学系２１６は、第１部分２１８が１次元ビームを形成するように条件づけるとともに、その１次元ビームをクラツキーブロック２２４及び２２６に向ける。１次元ビーム２２０は第１クラツキーブロック２２４及び第２クラツキーブロック２２６と相互作用をして寄生散乱不在ゾーンを形成する。さらに、ビームの一部分が試料２２８へと続く。１次元ビーム２２０は試料２２８と相互作用をして散乱を生成する。その散乱は検出器２３２によって収集される。さらに、１次元ビーム２２０のうち試料を貫通するまっすぐな部分が、ビームストップ２３０によってブロックされる。
【００２８】
ここで図３Ａを参照すると、デュアルモードビームアセンブリの可能な一実施形態が、Ｘ線源３１４及び光学系３２０を含む。放射源３１４は、Ｘ線ビームを光学系３２０に向けて放出する線放射源である。放射源３１４からのＸ線ビームは、中に第１開口及び第２開口を有するアパチャ３３６と相互作用をする。第１開口は、１次元ビームを形成するＸ線のための細長い開口である。第２開口は、２次元ビームのための正方形孔のような孔である。したがって、放射源３１４からのＸ線ビームは反射されて１次元ビーム３３０及び２次元ビーム３３２になる。光学系３２０は、２次元光学系及び１次元光学系双方として機能する。例えば、Ｘ線を反射して１次元ビームを形成することができる拡張幅を有するように設計された一つの鏡を備えた並列型ＫＢ構成である。したがって、放射源３１４とアパチャ３３６とは、１次元ビーム３３０が光学系の第１表面３２２によって形成される一方で２次元ビーム３３２が光学系の第１表面３２２及び第２表面３２４によって形成されるようにアライメントがとられる。したがって、１次元ビーム３３０は第１表面３２２によって、例えば合焦され又はコリメートされるように条件づけられた上でさらには、アパチャ３３８によって画定される。同様に、２次元ビーム３３２は、ビーム伝播方向に垂直な２つの直交方向にある第１表面３２２及び第２表面３２４双方によって条件づけられてアパチャ３３８へと向けられる。出口アパチャ３３８は第１開口３４２及び第２開口３４０を含む。この例では、１次元ビーム３３０が線３４４に合焦されるように示される一方、２次元ビーム３３２が点３４６に合焦されるように示される。したがって、１次元ビーム３３０及び２次元ビーム３３２の一方が選択的に光学系を貫通可能とされ、本願の他の箇所に記載されるようにクラツキーブロック及び試料との相互作用をする。
【００２９】
図３Ａに示される線放射源の場合、光学系は放射源に対してアライメントがとられ、２つの鏡の一方が線放射源と同一線上に（又は当該放射源と平行に）並びかつ他方の鏡が線放射源に垂直にアライメントがとられるようになる。この１次元ビームは、線放射源に対してのみ平行な鏡によって反射されており、多くの粉末回折計及び従来型１次元クラツキーカメラが使用する典型的な１次元ビームである。ビームはコリメートビーム又は合焦ビームであり得る。例えば鏡の回折平面に対する垂直方向又は線放射源の方向のような軸方向平面における発散が通常は、光学系出口においてスリットによって画定される。軸方向の発散をさらに画定するべく、ソーラー（Ｓｏｌｌｅｒ）スリットも頻繁に使用される。２次元ビームは、線放射源を使用して当該線放射源の任意点に対して光学系のアライメントをとることによって形成される。しかしながら、当該放射源の一端に対して光学系のアライメントをとることも好ましい。
【００３０】
線放射源ビームシステムは、点放射源ビームシステムよりもかなり高強度の１次元ビームを与える。しかしながら２次元ビームの品質は、点放射源と比べて相対的に低輝度であること及び放射源の大きな一方向寸法ゆえに、点放射源を使用する場合ほど良好とはいえない。ビームフラックスが低くなり、かつ、分光バックグラウンドが高くなる。
【００３１】
一方の鏡が線放射源に対して平行にアライメントがとられ、かつ、他方の鏡が線放射源に対して垂直にアライメントがとられるという事実により、この構成に対する最高の性能が得られる。線放射源に対して垂直な鏡の回折平面では、放射源の大部分によって、異なる波長の線放射源沿いにブラッグ条件を満たすことができる。それゆえ広範囲のスペクトルが反射されるので、この方向のビーム発散が高くなる。しかしながら、光学系が設計目標とする作動エネルギーのＸ線のみが、線放射源に対して平行な鏡によって反射され得る。したがって、出力ビームのスペクトルは大部分が、線放射源の放射源幅によって決定される。放射源幅は通常、ファインフォーカス密封管又はロングフォーカス密封管に対して例えば４０ミクロンのように、非常に狭く設計される。線放射源に対して平行な鏡は、光学系が設計目標とする狭いエネルギー範囲の外側にあるＸ線の大部分を除去するべく、分光フィルタ又は「空間フィルタ」として機能する。一方が１次元ビームを形成するＸ線用、他方が２次元ビームを形成するＸ線用の２つの開口を備えたアパチャは、光学系の入口側に取り付けることができる。同様のアパチャは、光学系の出口側にも取り付けることができる。これらのアパチャは、放射源からのまっすぐなビームを閉塞してビームをさらに空間的に画定する。２つのビームの一方を選択するべくビーム選択デバイスが使用される。ビーム選択デバイスは放射源と光学系との間に設置することが好ましい。そうでなければ、単独で反射されたビームが出口端において２次元ビームのアパチャを貫通し、望ましくないバックグラウンドノイズをもたらしかねない。この例外は、入口側において１次元アパチャからのＸ線をブロックする付加的な下流デバイスが存在する場合である。
【００３２】
代替的に、ビーム画定アパチャ及びビーム選択シャッターの双方として機能するスリットを設計して光学系に適用することもできる。例えば、固定長スリットを備えた２ブレードスリットには、光学系の前又は後ろにおいて２次元ビーム又は１次元ビームいずれかのためのアパチャを形成する自由度がある。このスリットは、望ましくないビームを閉塞すること、及びビームの一方のみを貫通させること双方の機能を果たすことができる。４ブレードスリット又はシャッターも同様の機能を果たすことができる。
【００３３】
ここで図３Ｂを参照すると、光学系３２０が与えられる。第１表面３２２は第２表面３２４に対して垂直をなす。さらに、１次元ビーム３３０及び２次元ビーム３３２双方が第１表面３２２と相互作用をする。１次元ビーム３３０が表面３５２の第１部分と相互作用をする一方、２次元ビーム３３２が表面３５０の第２部分と相互作用をする。表面３５２の第１部分は、表面３５０の第２部分よりも光学系３２０のコーナーから遠くに離れている。加えて表面３５２の第１部分は表面３５０の第２部分とは重ならない。しかしながら表面３５２の第１部分は、連続する輪郭、及び／又は表面３２２の第２部分３５０としての多層被覆を有するがこれらが必須というわけではない。
【００３４】
ここで図４Ａを参照すると、Ｘ線点放射源４１４及び光学系４２０に対するＸ線ビームシステムの一つの可能な実施形態が与えられる。放射源４１４は、光学系４２０に向かって一点から拡張するＸ線を放出する点放射源である。したがって、放射源４１４からのＸ線は、１次元ビーム４３０を形成する第１部分と２次元ビーム４３２を形成する第２部分とに分割される。１次元ビーム４３０を形成する第１部分と２次元ビーム４３２を形成する第２部分とは光学系４２０によって受け入れられる。光学系４２０は、１次元光学系及び２次元光学系双方として機能する。光学系は、例えば並列型ＫＢ光学系のようなＫＢ構成の形態にあって、一方の鏡が、１次元ビームを与えることと２次元ビームを与えるべく他方の鏡と協働することとの双方が可能な拡張幅を備える。したがって、放射源４１４とアパチャ４３６とは、１次元ビーム４３０がＫＢ光学系の第１表面４２２と相互作用をする一方で２次元ビーム４３２がＫＢ光学系の第１表面４２２及び第２表面４２４双方と相互作用をするようにアライメントがとられる。したがって、１次元ビーム４３０は第１表面４２２によって、例えば合焦され又はコリメートされるように条件づけられた上で、出口アパチャ４３８へと向けられる。同様に、２次元ビーム４３２は第１表面４２２及び第２表面４２４双方によって、伝播方向に直交する２つの垂直方向に条件づけられた上で、出口アパチャ４３８に向けられる。（ブレード又はシャッターのような）ビーム選択デバイスが、入口側において１次元ビーム４３０を形成するＸ線の第１部分及び２次元ビーム４３２を形成するＸ線の第２部分の一方若しくは双方、又は出口側における１次元ビーム４３０及び２次元ビーム４３２を選択的にブロックするべく制御される。この例では、１次元ビーム４３０が線４４４に合焦されるように示される一方、２次元ビーム４３２が点４４６に合焦されるように示される。したがって、１次元ビーム４３０及び２次元ビーム４３２の一方が選択的にビーム選択シャッターを貫通可能とされ、本願の他の箇所にすでに記載されたようにクラツキーブロック及び試料との相互作用をする。
【００３５】
図４Ａに示される点放射源の場合、一つの鏡のみによって反射された１次元ビームは「扇形ビーム」である。点放射源による２次元ビームは、線放射源の場合と比べて分光的かつ空間的に良好に画定されたビームとなり得る。１次元ビームすなわち扇形ビームは、例えば長い線放射源が引き起こす交差Ｘ線が少ないといった、良好な空間的画定性という長所を有する。
【００３６】
ビームソリューションに基づく点放射源は、１次元ビーム及び２次元ビーム双方を提供することができる。光学系は並列型カークパトリックバエズ光学系の形態にあって、一方の鏡が１次元ビームを与え、かつ、他方の鏡と協働して２次元ビームを与える。模式的には、上側のビームが、鉛直鏡のみによって反射された１次元ビームである。模式的に光学系のコーナーと相互作用をするように示されるビームは、双方の鏡によって直交方向に反射されて焦点を形成する２次元ビームである。２つの開口を有するアパチャはさらにビームを画定する。示されるアパチャは光学系の両側に存在するが、入口側若しくは出口側のいずれか又は双方に存在してもよい。１次元ビーム又は２次元ビームいずれかを選択するべく、ブレード又はスリット（図示せず）のいずれかである選択機構を使用することもできる。
【００３７】
合焦ビームが図に示されている。１次元ビームは鉛直方向に沿って発散し（「扇形ビーム」）、水平面に合焦する。しかしながら２つの鏡は、楕円鏡と放物鏡との任意の組み合わせとすることもできる。１次元ビームは、「合焦扇形ビーム」又は「コリメート扇形ビーム」のいずれかであり得る。２次元ビームは、合焦ビーム若しくはコリメートビーム又は一方向に合焦されかつ他方向にコリメートされたビームのいずれかであり得る。
【００３８】
光学アセンブリの入口側若しくはアセンブリの出口側又はその双方に２つの開口が取り付けられたアパチャを有することが好ましく、ブレード又はスリットであり得る選択デバイスを、ビームを選択するべく光学システムにさらに組み入れることができる。入口及び出口に取り付けられた単数又は複数のアパチャは、アライメントをかなり容易にしてくれる。ビーム選択デバイスのみならずビーム画定アパチャとしても機能するように４ブレードスリットを使用することができる。
【００３９】
ここで図４Ｂを参照すると、光学系４２０の図が与えられる。第１表面４２２は第２表面４２４に対して垂直をなす。さらに、１次元ビーム４３０及び２次元ビーム４３２双方が第１表面４２２と相互作用をする。１次元ビーム４３０が表面４５２の第１部分と相互作用をする一方、２次元ビーム４３２が表面４５０の第２部分と相互作用をする。表面４５２の第１部分は、表面４５０の第２部分よりも光学系４２０のコーナーから遠くに離れている。加えて、表面４５２の第１部分には表面４５０の第２部分との重なりがない。しかしながら表面４５２の第１部分は、連続する輪郭、及び／又は表面４２２の第２部分４５０としての多層被覆を有するがこれらが必須というわけではない。
【００４０】
加えて、ビーム選択デバイスを１次元動作モード及び２次元動作モード間で動かすアクチュエータを制御するべく、制御器を構成することができる。さらに、制御器に対しては、検出器が受け入れる測定特徴に基づいて、例えば散乱パターン又は強度データのような散乱データに基づいて、１次元動作モード及び２次元動作モード間で切り替わるように命令することができる。制御器はまた、制御器が２次元モードに切り替えられたときに主ビーム軸まわりに試料を回転させる電動ステージのような運動デバイスと通信するべく構成することもできる。加えて、制御器は、１次元及び２次元動作モードの選択に基づいて試料を第１及び第２位置間で動かすべく、電動ステージのような運動デバイスを制御することもできる。ビームストップは、動作モードのみならず分解能設定にも基づいて位置決めすることができる。記載される制御器、制御回路、モジュール、サーバ又はエンジンのいずれもが、一以上のコンピュータシステム又は集積型制御器に実装することができる。一つの典型的なシステムが図５に与えられる。コンピュータシステム５００は、上述の方法に記載される命令を実行するプロセッサ５１０を含む。命令は、例えばディスクドライブ、ＣＤ若しくはＤＶＤ、又は、ＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュのようなプロセッサ内部若しくは外部の何らかの形態の不揮発性メモリのような、メモリ５１２又は格納デバイス５１４のようなコンピュータ可読媒体に格納される。コンピュータは、例えばコンピュータモニタのような表示デバイス５１８上にテキスト又はグラフィック表示を生成するべく命令に応答する表示制御器５１６を含む。加えて、プロセッサ５１０は、例えば他の汎用コンピュータシステムのような他のシステムにデータ又は命令を伝えるべくネットワーク制御器５２０と通信する。ネットワーク制御器５２０は、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット又は他の一般に使用されるネットワークトポロジを含む様々なネットワークトポロジを介して処理を分散し又は情報へのリモートアクセスを与えるべく、イーサネット（登録商標）又は他の周知のプロトコルを介して通信することができる。
【００４１】
他の実施形態において、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックアレイ及び他のハードウェアデバイスのような専用ハードウェア実装を、ここに記載される方法の一以上を実装するべく構築することができる。様々な実施形態の装置及びシステムを含み得るアプリケーションは、様々な電子システム及びコンピュータシステムを広く含むことができる。ここに記載される一以上の実施形態は、モジュール間で及びモジュールを介して関連する制御信号及びデータ信号による２以上の特定相互接続ハードウェアモジュール若しくはデバイスを使用して、又は特定用途向け集積回路の複数部分として、機能を実装することができる。したがって本システムは、ソフトウェア、ファームウェア及びハードウェアの実装を包含する。
【００４２】
本開示の様々な実施形態によれば、ここに記載される方法は、コンピュータシステム又はプロセッサにより実行可能なソフトウェアプログラムによって実装することができる。さらに、典型的かつ非制限的な実施形態において実装は、分散処理、コンポーネント／オブジェクト分散処理、及び並列処理を含むことができる。代替的に、ここに記載される方法又は機能の一以上を実装するべく、仮想コンピュータシステム処理を構築することもできる。
【００４３】
さらに、ここに記載される方法は、コンピュータ可読媒体において実施することもできる。用語「コンピュータ可読媒体」は、集中型若しくは分散型データベース及び／又は一組以上の命令を格納する関連キャッシュ及びサーバのような単数媒体又は複数媒体を含む。用語「コンピュータ可読媒体」は、プロセッサが実行する一組の命令、又はここに開示される方法若しくは動作の任意の一以上をコンピュータシステムに行わせる一組の命令を格納し、エンコードし若しくは担持することができる任意の媒体を含む。
【００４４】
当業者には容易にわかることだが、上記説明は本願の原理の例示を意味する。この説明は、システムが本願の趣旨から逸脱することなく修正、変形及び変更を受け得るという点で、本開示の範囲又はアプリケーションを限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月2日(2018.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元動作モード及び２次元動作モード双方を与えることが可能な、試料を分析するデュアルモードＳＡＸＳカメラであって、
Ｘ線放射源と、
前記Ｘ線放射源からのＸ線を受け入れ、かつ、前記試料上に１次元ビーム及び２次元ビーム双方を与えることができる光学系と、
前記１次元ビーム又は前記２次元ビームいずれかを選択するビーム選択デバイスと、
前記試料からの散乱データを収集する検出器と、
前記光学系と前記検出器との間にあって寄生散乱不在のデータ収集ゾーンをもたらすクラツキー耐寄生散乱システムと
を含み、
前記試料の位置は、前記クラツキー耐寄生散乱システムと前記検出器との間に決められるカメラ。
【請求項２】
前記光学系は２つの１次元反射器を含み、
前記２つの１次元反射器の一方が、１次元ビームを形成するべく前記Ｘ線の第１部分を反射し、かつ、カークパトリックバエズの構成にある前記２つの１次元反射器の他方に結合されて２次元ビームを形成するべく前記Ｘ線の第２部分を反射する請求項１のカメラ。
【請求項３】
前記カークパトリックバエズの構成は並列型構成である請求項２のカメラ。
【請求項４】
前記２つの１次元反射器は多層光学系である請求項２のカメラ。
【請求項５】
前記２つの１次元反射器の少なくとも一つは結晶光学系である請求項２のカメラ。
【請求項６】
前記光学系は、第１開口が１次元ビーム開口であり第２開口が２次元ビーム開口である２つの開口を備えたアパチャを有する請求項２のカメラ。
【請求項７】
前記アパチャは前記光学系の入口側に設置される請求項６のカメラ。
【請求項８】
前記アパチャは前記光学系の出口側に設置される請求項６のカメラ。
【請求項９】
前記光学系は２つのアパチャを備え、
第１アパチャが前記光学系の入口側に設置され、かつ、第２アパチャが前記光学系の出口側に設置される請求項２のカメラ。
【請求項１０】
前記Ｘ線放射源は点放射源である請求項１のカメラ。
【請求項１１】
前記Ｘ線放射源は線放射源である請求項１のカメラ。
【請求項１２】
前記ビーム選択デバイスは前記Ｘ線放射源と前記光学系との間に位置決めされる請求項１のカメラ。
【請求項１３】
前記ビーム選択デバイスは前記光学系と前記クラツキー耐寄生散乱システムとの間に位置決めされる請求項１のカメラ。
【請求項１４】
前記試料を貫通するまっすぐなビームをブロックするビームストップをさらに含む請求項１のカメラ。
【請求項１５】
前記試料を前記２次元ビームの異方性試料用のビーム軸まわりに回転させる運動デバイスをさらに含む請求項１のカメラ。
【請求項１６】
前記検出器は２次元検出器である請求項１のカメラ。
【請求項１７】
前記検出器は１次元検出器である請求項１のカメラ。
【請求項１８】
前記１次元検出器には狭いスリット及び走査用の線形又は極運動デバイスが設けられる請求項１７のカメラ。
【請求項１９】
前記クラツキー耐寄生散乱システムは枢動点まわりに回転することができる請求項１のカメラ。
【請求項２０】
前記１次元ビームは、前記光学系からの一定距離において前記２次元ビームと中心が合わせられる請求項１のカメラ。
【外国語明細書】
2018087820000001.pdf