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イメージング装置及び方法 NEW

国内特許コード P190016298
整理番号 08361
掲載日 2019年8月23日
出願番号 特願2015-012864
公開番号 特開2016-138772
登録番号 特許第6528264号
出願日 平成27年1月27日(2015.1.27)
公開日 平成28年8月4日(2016.8.4)
登録日 令和元年5月24日(2019.5.24)
発明者
  • ▲高▼橋 幸生
  • 鈴木 明大
  • 下村 啓
  • 広瀬 真
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 イメージング装置及び方法 NEW
発明の概要 【課題】X線タイコグラフィにおいて検出器に必要な検出ダイナミックレンジを圧縮する。
【解決手段】X線の入射光L0が照射される試料10の下流側に二次元検出器20を配置する。試料10からの透過X線を遮蔽する遮蔽体50が試料10及び二次元検出器20間に配置される。試料10の上流側に参照光源用構造体40を配置する。参照光源用構造体40は、入射光L0の一部を散乱して散乱光をインラインホログラムの参照光として試料10に照射する。二次元検出器20の検出面には、試料10の構造に応じた回折X線パターン及びインラインホログラムが形成される。それらの検出結果である光強度検出パターンを試料10をステップ移動させながら順次取得し、複数の光強度検出パターンに対して反復的位相回復アルゴリズムによる演算を適用することで試料10の像を生成する。
【選択図】図7
従来技術、競合技術の概要 コヒーレント光を利用したイメージング技術として、X線タイコグラフィが提案されている(例えば非特許文献1参照)。

図19にX線タイコグラフィの原理図を示す。X線タイコグラフィでは、観察対象である試料をステップ移動させながら、コヒーレントな(干渉性に優れた)X線を試料の各位置に照射し、試料の各位置にX線を照射したときの透過X線強度と回折X線強度パターンを二次元X線検出器で検出する。結果、複数の透過及び回折強度パターンが得られ、その複数の透過及び回折強度パターンに対して反復的位相回復アルゴリズムによる演算を適用することにより、試料の観察像を生成する。反復的位相回復アルゴリズムは、例えば下記非特許文献2に開示されている。

一般的なX線顕微鏡では、レンズ等の結像光学素子の作成精度が分解能を制限する要因
となっており、10nm(ナノメートル)より優れた分解能を達成することが難しい。X線タイコグラフィでは、レンズによる結像の代わりに計算機による位相回復計算を行うため、結像光学素子によって分解能が制限されることがないという特長がある。この特長が注目され、世界中に点在する大型放射光施設でX線タイコグラフィの研究が進められており、金属ナノ粒子などの材料試料では10nm程度の高い分解能が既に実現されている。

また、インラインホログラム等の利用も別途研究されている(非特許文献3参照;非特許文献3の対応URLは“https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcrsj1959/18/3/18_3_236/_article”)。
産業上の利用分野 本発明は、イメージング装置及び方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
入射光が照射される試料の上流側に配置され、前記入射光の一部を散乱させて散乱光を前記試料に向けて放射する散乱用構造体と、
前記試料の下流側に配置され、前記入射光に基づいて前記試料から到来する光の強度を所定の二次元平面内で検出する二次元検出器と、
前記試料からの前記二次元検出器に向かう光の内、少なくとも最大強度を持つ光の前記二次元検出器への到達を遮蔽する遮蔽体と、
前記二次元検出器の検出結果に基づき前記試料の像を生成する演算手段と、を備えた
ことを特徴とするイメージング装置。

【請求項2】
前記散乱用構造体は、前記入射光の光軸に平行な軸を持った凸型又は凹型の柱状構造部を有し、
前記柱状構造部の断面積は、前記試料の位置における前記入射光の広がり面積よりも小さく、
前記試料の位置における前記散乱用構造体からの散乱光の広がりの大きさは、前記試料の位置における前記入射光の広がりの大きさよりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。

【請求項3】
前記遮蔽体は、少なくとも、前記入射光に基づく前記試料の透過光の前記二次元検出器
への到達を遮蔽する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のイメージング装置。

【請求項4】
前記光軸に直交する方向成分を持つ方向に前記試料をステップ移動させながら前記二次元検出器による検出を繰り返し行うことで第1~第nの光強度検出パターンを前記二次元検出器から取得し(nは2以上の整数)、
第iの光強度検出パターンを取得するときの前記試料への前記入射光の照射領域は、第jの光強度検出パターンを取得するときの前記試料への前記入射光の照射領域と一部において重なり(iはn以下の整数、jはi以外且つn以下の何れかの整数)、
前記演算手段は、前記第1~第nの光強度検出パターンに基づき前記試料の像を生成する
ことを特徴とする請求項2に記載のイメージング装置。

【請求項5】
前記入射光は、干渉性を有するX線を含む
ことを特徴とする請求項1~4の何れかに記載のイメージング装置。

【請求項6】
入射光が照射される試料の上流側に、前記入射光の一部を散乱させて散乱光を前記試料に向けて放射する散乱用構造体を配置するとともに、前記試料の下流側に、前記入射光に基づいて前記試料から到来する光の強度を所定の二次元平面内で検出する二次元検出器を配置し、
前記試料からの前記二次元検出器に向かう光の内、少なくとも最大強度を持つ光の前記二次元検出器への到達を遮蔽した状態で、前記二次元検出器の検出結果に基づき前記試料の像を生成する
ことを特徴とするイメージング方法。

【請求項7】
前記散乱用構造体は、前記入射光の光軸に平行な軸を持った凸型又は凹型の柱状構造部を有し、
前記柱状構造部の断面積は、前記試料の位置における前記入射光の広がり面積よりも小さく、
前記試料の位置における前記散乱用構造体からの散乱光の広がりの大きさは、前記試料の位置における前記入射光の広がりの大きさよりも大きい
ことを特徴とする請求項6に記載のイメージング方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 登録
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