Laminated pinhole disk and its manufacturing method

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）を用いた硬Ｘ線顕微鏡におけるｏｒｄ
ｅｒ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＯＳＡ）として利用される積層型ピンホールディスク、及びその作製方法に関するものである。

【０００２】特に、本発明は、積層型ピンホールディスクを、高エネルギーを使用する硬Ｘ線顕微鏡におけるＯ
ＳＡとして利用することにより、従来のＸ線（レントゲン）撮影技術では空間分解能が足りずに観察できなかった微細な構造物を観察できることになった。

【０００３】本発明の応用分野としては、医療分野、特に従来のレントゲン撮影技術に取って代わる可能性と性能を持つている。 又、材料分野への応用としては、硬Ｘ
線顕微鏡の特徴である高エネルギーＸ線の持つ強い透過力を利用することにより、核燃料棒の非破壊検査といった重金属及び厚い金属材料の非破壊検査と分析への応用が考えられる。

【０００４】又、生物学への応用としては、高エネルギーＸ線は、生物試料に対するダメージを軽減できるので、動植物細胞の活動及び内部構造を生きたままその場で観察できる。

【０００５】

【従来の技術】ＯＳＡ（以下、ピンホールディスクとする）は、フレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）を用いた硬Ｘ線顕微鏡の開発には必要不可欠な光学素子である。 これまでのＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡は、使用するＸ線のエネルギーが低かったこともあり、従来から用いられてきたピンホールディスクの厚さで十分であった。 その一例としては、１枚の直径９．５ｍｍの金属製ディスクの中央に直径開口２０μｍの丸穴を貫通させたもので十分であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、利用するＸ線エネルギーが１００ＫｅＶ程度と高くなってくると、白金製のピンホールディスクを用いたとしても、従来の厚さでは、硬Ｘ線顕微鏡においてＦＺＰから回折される不要な硬Ｘ線を止める（遮蔽する）ことが難しくなって来た。

【０００７】ピンホールディスクは、図１に示されるように、硬Ｘ線顕微鏡の部分装置として利用され、硬Ｘ線は左から入射し、ＦＺＰにより集光される光１とその他の光２とに分かれる。 ピンホールディスクは、集光する特定の次数の光１のみを選択的に通し、その他の不要な光２を遮断する機能を有するものである。

【０００８】上記遮蔽問題を解決するにはピンホールディスクの厚さを更に増せば良いと考えられるが、１枚の厚い金属製ディスクに例えば直径２０μｍの穴をテーパをつけずに貫通させることは技術的に限界があり、従来のピンホール作製技術によって作られて来たピンホールディスクでは、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡の開発は不可能であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このため、従来の１枚のピンホールディスクを多数枚積層して接着或いは溶接することを特徴としている。 この時、各ピンホールの開口位置をそろえるために、ピンホールの開口に合う硬いワイヤ（例えば、タングステンワイヤ）又はピンを各ピンホールの全てに通し、その穴位置をそろえた状態で各ピンホールディスク間を接着（あるいは溶接）
することにより作製するものである。 又、レーザー光等の光を各ピンホールに通し、その穴の位置をそろえた状態で各ピンホールディスク間を固着することにより作製することもできる。

【００１０】本発明の方法を用いれば、不要な硬Ｘ線を止める（遮蔽する）ために必要な、穴の奥行きを有し、
かつテーパーのない深い穴の空いたピンホールディスクを作製することができ、そしてその積層枚数を選択することによりピンホールディスクの厚さを調節できる。

【００１１】

【実施例】図２（ａ）、（ｂ）に１枚のピンホールディスクの仕様を示す。 ピンホールディスクの材料は白金で、外形９．５ｍｍ、厚さ２００μｍの中央に直径２０
μｍ、深さ２００μｍの丸穴が貫通している。 これ自体は従来の放電加工技術によって作製できるものである。

【００１２】次に、この１枚のピンホールディスクを複数枚積み重ねて接着又は溶接する。 図３にその一例として２枚重ねたピンホールディスクの例を示す。 上下のピンホールの穴の位置がずれないように硬い真っ直ぐな金属ワイヤ、ピン等を穴に通して２枚のピンホールディスクの固定位置を決める。

【００１３】その後、互いにピンホールディスクの接平面（穴を除く）を接着又は溶接する。 接着又は溶接完了後、金属ワイヤ、ピン等を抜き、積層型ピンホールディスクが完成する。

【００１４】なお、複数枚のピンホールディスクの穴の位置を揃える方法として、レーザー光等の光を用いる場合は、図５に示されるように、穴を通過してくる光を光検出器で計測し、その強度が最大になるように、複数枚のピンホールディスク間相互の穴の位置を調整決定する。

【００１５】

【発明の効果】積層型ピンホールディスクは、現時点では、２枚積層した白金製のピンホールディスク（厚さ４
００μｍ）を用いれば計算上は８２ＫｅＶの硬Ｘ線を９
９．９％遮蔽できる。 これはＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡のＯＳＡとして十分使用に耐え得るものである。

【００１６】現在、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡は、提案されている硬Ｘ線顕微鏡の中でも最も高い空間分解能を達成できると期待されている。 積層型ピンホールディスクの発明によって、ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡が実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＦＺＰを用いた硬Ｘ線顕微鏡のピンホールディスクの機能を説明する図である。

【図２】 １枚のピンホールディスクの平面及び断面を示す図である。

【図３】 ２枚のピンホールディスクを積層し、タングステンワイヤ又はピン等で穴の位置を揃えて接着又は溶接する工程を示す図である。

【図４】 積層型ピンホールディスクの完成図である。

【図５】 レーザー光等を使用して複数枚のピンホールディスク間相互の穴の位置を調整決定する工程を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 長生 兵庫県佐用郡三日月町光都１丁目１番１号 財団法人高輝度光科学研究センター内 (72)発明者 田村 繁治 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 経済産 業省産業技術総合研究所大阪工業技術研究 所内 (72)発明者 安本 正人 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 経済産 業省産業技術総合研究所大阪工業技術研究 所内