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X線顕微鏡 リガク nano3DX

リガク nano3DX X 線顕微鏡を使用すると、大きなサンプルの構造と組成を高解像度で研究できます。 これにより、研究対象をまったく破壊することなく、材料や完成品の空洞、亀裂、その他の欠陥、元素組成や相組成の不均一性、サブミクロンレベルでの検出だけでなく、（形態計測的および統計的の両方で）定量的に分析することも可能になります。 リガク nano3DX は強力な回転陽極 X 線源を備えており、実験データを迅速に取得し、異なる陽極材料を切り替えて良好なコントラストや透過性を向上させることができます。

生物対象の薄膜または有機フィルムは、クロム陽極の放射線を使用して最もよく研​​究されることが確立されています。 医薬品錠剤内の有効薬剤物質と炭素繊維で強化された複合材料は、銅陽極の放射線で最もコントラスト良く見えます。 また、骨組織、ケイ酸塩、アルミニウム複合材料を扱うには、モリブデン製の陽極の放射線を使用する必要があります。 このために 3 つの異なるデバイスを購入する必要はありません。 リガクはこれらすべての機能を 1 つに実装することに成功しました。

nano3DX X 線顕微鏡には、回転陽極を備えた X 線発生器 MicroMax-007 HF が放射線源として取り付けられています。 その設計は前世代の同様のソースと比較して大幅に改善されており、集中的なメンテナンスは必要ありません。 結果として得られる X 線束の強度は、シンクロトロンの X 線束に匹敵します。 銅、クロム、モリブデンの陽極が利用可能です (ボタン 1 回の変更)。

nano3DX X 線顕微鏡では、小さな高感度素子を備えた特別な検出器を使用して画像が拡大されます。 このスキーム (上の図) では、サンプルを高分解能検出器の近くに配置します。 信号蓄積時間が短く、安定性と分解能が高いのが特徴です。 他の機器で使用されている回路 (以下に示す) は、サンプルから検出器までの距離が長いことが特徴です。 画像のぼやけを避けるために、ソース サイズが小さく、非常に高い安定性が必要です。 その結果、信号蓄積時間が長くなり、ノイズや振動に対する耐性が低くなります。
Nano3DX スキーマ	他の機器で使用されている回路

左側の画像は、0.27 µm/ピクセルのデジタル解像度で、0.6 µm のテスト対象物の線が完全に鮮明であることを明確に示しています。

• 平行ビーム方式で動作し、高コントラストで高速なデータ取得を実現します。
• 大中サイズのサンプルでも高解像度。
• 異なる材料で作られた陽極を切り替えることができるため、得られる画像のコントラストが高くなります。
• 広い視野。
• 高いデジタル画像解像度。
• 高出力の X 線源による高いデータ取得率。
• フレンドリーなユーザーインターフェイス。
• 高度な人員の安全性。

ソース MicroMax™-007 HF

ソースを切り替えるには、X 線を呼び出してスイッチを回すだけです。

錠剤に入った医薬品

舌の上で溶ける錠剤から調製

X線顕微鏡。 X線の波長が短いためです。 放射線 R.m. は回折に達する可能性があります。 数程度の権限。 理論的には数十nm。 解像度は光学顕微鏡と電子顕微鏡の中間のものです。 物質の総密度の分布だけでなく、個人の密度の分布も調べることができます。 化学。 要素の特性に応じて。 X線 放射線（吸収）。 電子顕微鏡とは異なり、R. the m では生きた bpol を調べることができます。 オブジェクト。

画像の形成方法により、投影、接触、反射、回折R.mが区別されます。 位置合わせの原理によれば、R.m. は、物体の実際の影の画像を描画、形成、または走査 (ラスター) して、光学装置上にある物体の 1 つの要素からの放射線を記録することができます。 顕微鏡の軸を調整し、連続して完全な画像 (ラスター) が作成されます。 精密機構を使用して、顕微鏡の軸に対して物体を移動させる。 後者の位置合わせ方法の利点は、解像度が光学系のフィールド収差から独立していることです。 したがって、視野のサイズに制限がなく、放射線も小さくなります。 研究対象に負荷をかける。

R.m. は広範囲の X 線エネルギーで機能します。 量子 - 数十 eV から数十 keV。 せいぜいDVの部分で。 波長2.3〜4.4nmの重要なセクション、いわゆるに対応します。 最大値に達する「ウォーターウィンドウ」。 炭素を含む有機物とのコントラスト。 生きた細胞と液体の細胞質の物質。 R.m.は、帯域のHF部分で動作し、デコンプの構造を研究するために使用されます。 構築します。 at が大きい元素を含む素材。 番号。

投影型X線顕微鏡自己発光物体の構造を観察するには、カメラオブスキュラ（図1a）を使用します。穴はわずかな距離にあります（ S1) ソース O と大きな ( S2)- 録画画面 E または検出器から。 このような投影の増加 R.m. M = S2/S1、解像度は穴の直径によって決まります。 dそして回折条件、回折。 限界は

米。 1. 自発光物体 (a) および半透明物体 (b) の構造を研究するための投影 X 線顕微鏡のスキーム。 O - オブジェクト。 I - 放射線源。 E-スクリーン.

半透明投影 R.m. (図 1、b) マイクロフォーカス X 線。 光源 I はスクリーン E 上に物体 O の影像を作成し、それがフィルムまたはテレビ検出器によって記録されます。 タイプ。 有限サイズのソースの場合 dこのような R.m. の分解能は合計によって決定されます。 通常の場合は約 1 μm です。 投影 R.m. の欠点は、口径が小さいことと放射が大きいことです。 照明された物体に負荷がかかります。

接触 X 線顕微鏡は、投影 R.m の限定的なケースです。 S2、サンプルの厚さに等しい、to-ry が直接取り付けられます。 フィルムやスクリーンとの接触。 この技術はマイクロラジオグラフィーと呼ばれることもあります。 ソース AND が意味に設定されます。 サンプルからの距離 O、サイズ、およびそれに応じて線源の出力は、投影 R.m の場合よりもはるかに大きくなる可能性があります。分解能はサンプルの厚さに依存します。 t回折における物体の「暗い」部分と「明るい」部分のコントラスト。 限界。 たとえば、 = 3 nm および t = 3μmnm。 この解像度で画像を登録するには、次を使用します。 フォトレジストフォトリソグラフィーに使用され、非常に高い特性を持っています。 解像度 (例: PMMA 結晶の場合 - 5 nm)。 現像またはエッチングの後、電子的または光学的を使用してオブジェクトの画像が拡大されます。 顕微鏡。

反射型 X 線顕微鏡は、斜入射または多層コーティングを備えた法線入射光学系を使用して、イメージングとスキャンの両方を行うことができます (図を参照)。 X線光学系).R. このタイプのメートルはその地域で働いています< 4 кэВ, рассматривается возможность осуществить эту схему Р. м. для более «жёсткого» излучения (в области- 10 кэВ). Классич. тип отражательного Р. м. скользящего падения - микроскоп Киркпатрика - Баэза, состоящий из пары скрещенных сферич. или цилиндрич. зеркал (рис. 2). В этой схеме источник О и зеркала А и Б расположены таким образом, что меридиональное だいたい"光源の矢状非点中間像（図を参照） 画像光学）鏡が作ったもの あ、ミラー B のそれぞれ矢状像と子午線像になります。物体と像の可逆性により、その点で光源の非点収差による拡大像が作成されます。 約1。 回折を制限します。 そのような解決策 ( - 全外部反射の臨界角)。 したがって、均質なコーティングの場合、この比率は 0.1 の範囲には依存しません。< < 4 кэВ для наиб. плотных металлич. покрытий (напр., платины) составляет 5-7 нм. Реальное разрешение Р. м. Киркпатрпка - Баэза определяется сферич. аберрацией и комой и обычно составляет 1 мкм. Оно может быть повышено только за счёт уменьшения размеров зеркал и, следовательно, светосилы, к-рая в результате не намного превышает светосилу проекционного Р. м.

米。 カークパトリック・バエズ斜入射反射型Ｘ線顕微鏡の構成； ３． O - ソース（放射物体）。 A と B - 球面または円筒形のミラー。 O" および - 中間乱視像、O 1 - 実像.

ヴォルテールミラーシステムによるかすめ入射の反射Ｒ． X線光学系）。 理論的 光学上のそのようなR.m.の解像度。 OSP は関係によって決定されます。ここで、 M- 倍率、 - 視角、開口部の % にほぼ等しい。 たとえば、R.m. をスキャンすると、半透明の物体の平面にある光源の縮小画像が得られます。 M = 0.3 および 、 = 2.5 nm = 5 nm。 実際の解像度は、深い非球面形状を持つミラーの製造精度に依存し、約 1 μm です。 理論を得るために必要な 解像度精度 (-1 nm) は、現代ではまだ達成できません。 テクノロジー。 フィールド収差が反映されます。 このタイプの R.m. は非常に大きく、視野の角度が制限されます。 値は〜1°です。 多層干渉の使用。 コーティングにより、角度 q を大きくすることができ、それによってかすめ入射の反射光の輝度を高めることができます。

多層コーティングを施したミラーが使用される、シュワルツシルト方式による法線入射の非常に有望な反射 R.m. (図 3)。

米。 シュワルツシルト方式による垂直入射ミラーを備えた反射型Ｘ線顕微鏡の方式；４． I - ソース; Z 1 および Z 2 - 多層コーティングを施したミラー。 O - オブジェクト。 P - 放射線受信機.

このタイプの走査型顕微鏡は、球面ミラーを使用して光源の縮小画像を提供します。 ほぼ同心円状に配置された形状。 指定されたパラメータの場合: 開口数 あ、係数 下降 M光源から最初のミラーまでの距離 S-そのような最適なものがあります。 ミラーの曲率半径の値 r1と r2それらの間の距離、つまり球形です。 収差、コマ収差、乱視はほとんどありません。 回折 光学解像度。 光学の場合と同様に軸が決まります。 顕微鏡、比率、典型的な値 A =範囲 0.3 ～ 0.4 = 午後 10 ～ 20 時、それは 30 ～ 50 nm です。 このような解像度を達成するには、ミラーの正確な製造と、それらの相互の位置合わせを 1 桁の精度で行う必要があります。

X線回折顕微鏡で 要素はフレネル ゾーン プレート、単色のエッジです。 放射線は焦点距離のあるレンズであり、 r1は最初のフレネル ゾーンの半径、 は波長、m はスペクトルの次数です。 回折 フレネル ゾーン プレートの解像度は、極端なゾーンの幅によって決まります: = 1.22、ここで P- 極限ゾーンの番号。 光度は直径によって決まり、振幅変調されたフレネル ゾーン プレートの回折効率は約 100 です。 スペクトルの 1 次で 10%、2 次で 2%、3 次で 1%。 回折 R.M.は普段その地域で働いています

< 1 кэВ, т. к. для более жёсткого излучения тонкоплёночные зонные пластинки Френеля становятся прозрачными.

回折を描いたスキーム。 R.m.を図に示します。 4. ナイブの供給源として。 放射光は頻繁に使用され、蓄積されます。 リングまたはアンジュレーター。その放射はスペクトル幅に合わせて事前に単色化され、コンデンサーの助けを借りてダイヤフラム D の平面に設置されたサンプル O に向けられます。マイクロゾーン プレート (MZP) は、検出器の平面内の物体の拡大画像を提供します。 走査回折ではサンプルの照射線量が大幅に減少します。 R.m、Krom ではフォーカシング ゾーン プレートが 1 枚だけ使用されます。 回折 R.m が（1991 年までに）最も多くの情報を提供してくれました。 すべての R.m. 分解能 (~ 50 nm) の中で最も高いカットは、ゾーン プレート製造技術の限界能力によって決まります。

米。 4. フレネルゾーンプレートを備えた X 線回折顕微鏡の図。 I - 放射線源。 D 1 および D 2 - ダイヤフラム。 M - 回折格子を備えたモノクロメーター。 K - フレネルゾーンプレート - コンデンサー; MZP - マイクロゾーンプレート; O - オブジェクト。 P - 放射線受信機.

X線顕微鏡の使用。 R.m. 生物学と医学の問題に有望です (図 5、6)。 湿った生きた生物を調査することができます。 オブジェクト - 単細胞生物、組織切片、その他。 細胞、その核（追加の染色なし）。 「軟」X 線の使用。 軽元素の吸収帯近くの放射線を利用すると、物体の構造におけるこれらの元素の分布を研究することが可能になります。 高分子（タンパク質、核酸など）からなる生体高分子は、高分解能の接触X線法によって効果的に研究されます。 顕微鏡検査。 パルス光源を使用すると、非静止物体 (生細胞など) におけるプロセスのダイナミクスを研究することが可能になります。 医療において組織の 3 次元画像を取得するために、コンピューター支援の方法が開発されています。 X線断層撮影微小物体。

R.m. は、材料科学において、多結晶材料、ポリマー材料、複合材料の構造的特徴の研究にうまく使用されています (図 7)。

米。 5. パルス X 線源 (ガス中の分解プラズマ) を使用して得られた、ヒトの生きた血小板の接触顕微鏡写真画像。 10 nm 未満の詳細が画像に表示されます.

米。 6. X線回折顕微鏡を使用して得られた珪藻の画像。 放射線の波長は4.5nmです。 スケールは1μmに対応.

米。 7. 複合材料 (ガラス繊維) のサンプルの接触顕微鏡写真画像。 明るい部分 - ガラス繊維 (直径約 10 ミクロン)、暗い部分 - ポリマー。 画像は、繊維の密度、均一性、方向性、分布を特徴づけます。 サンプル厚さ 400 µm、X 線光子エネルギー< 30 кэВ .

X線検査法の開発のため。 顕微鏡検査では、高強度 X 線源の作成が非常に重要です。 放射線。 有望なソースの 1 つは、高温レーザー プラズマです。 このようなプラズマ内で発生するプロセスの構造とダイナミクスは、イメージングミラー R.m の助けを借りて研究されます。

点灯: X 線光学と顕微鏡、編。 G.シュマルおよびD.ルドルフ、トランス。 英語、M.、1987 年より。 V.A.スレムジン.