DE29722425U1

DE29722425U1 - Monolithic capillary X-ray lens and devices using such a lens

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Publication number: DE29722425U1
Application number: DE29722425U
Authority: DE
Original assignee: Beijing Normal University; China Aerospace Corp
Current assignee: Beijing Normal University; China Aerospace Corp
Priority date: 1996-02-17
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2007-02-15

Description

München, 18.12.97Munich, 18.12.97

China Aerospace CorporationChina Aerospace Corporation

No. 8 Fucheng Road, Haidian District Beijing 100830, ChinaNo. 8 Fucheng Road, Haidian District Beijing 100830, China

Beijing Normal University
No. 19 Xinwaidajie
Beijing 100875, ChinaBeijing Normal University
No. 19 Xinwaidajie
Beijing 100875, China

Monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse und eine solche Linse verwendende EinrichtungenMonolithic capillary X-ray lens and devices using such a lens

Die vorliegende Erfindung betrifft eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse als optische Steuereinrichtung für Röntgenstrahlen und diese Linse verwendende Einrichtungen. The present invention relates to a monolithic capillary X-ray lens as an optical control device for X-rays and devices using this lens.

Von Kumakhov wurden einige Verfahren zum Fokussieren von Röntgenstrahlen vorgeschlagen, die auf dem bekannten Prinzip basieren, daß ein Röntgenstrahl durch eine einzige oder mehrere Reflexionen an glatten Oberflächen übertragen werden kann, wobei eines dieser Verfahren als Röntgenstrahl-Führung eine Kombination einer Mehrzahl von Kanälen anwendet, die unter großen Winkeln divergierende Röntgenstrahlen zum Konvergieren bringen. Die Fokusiereinrichtung für die Röntgenstrahlen, die nach dem oben erwähnten Verfahren arbeitet, wird dadurch gebildet, daß eine Mehrzahl von Röntgenstrahl -Führungskanälen durch einen metallischen Rahmen unter festen Abständen verlaufen. Eine derartige Röntgenstrahl -Fokusiereinrichtung weist drei Nachteile auf. Erstens wird sie durch den Zusammenbau einer Mehrzahl von einzelnen Kanälen gebildet. Aus diesem Grunde ist ihre Struktur lose und beim Gebrauch und beim Transport Beschädigungen unterworfen. Zweitens bestehen große Abstände zwischen den Kanälen und sind die Kanäle sehr lang. Aus diesem Grunde ist die Wirksamkeit der Röntgenstrahl-Übertragung solcher Fokusiereinrichtungen für Röntgenstrahlen sehr klein. Schließlich macht diese Zusammenbauart die gesamte Fokusiereinrichtung sperrig und unbequem beim Gebrauch. In vielen Situationen kann sie auch nicht der Anforderung an eine hohe Intensität der Röntgenstrahlung gerecht werden.Kumakhov proposed several methods of focusing X-rays based on the well-known principle that an X-ray can be transmitted by a single or multiple reflections from smooth surfaces, one of which uses as an X-ray guide a combination of a plurality of channels that converge X-rays diverging at large angles. The X-ray focusing device operating according to the above-mentioned method is formed by a plurality of X-ray guide channels passing through a metallic frame at fixed intervals. Such an X-ray focusing device has three disadvantages. Firstly, it is formed by assembling a plurality of individual channels. For this reason, its structure is loose and subject to damage during use and transportation. Secondly, there are large distances between the channels and the channels are very long. For this reason, the efficiency of X-ray transmission of such X-ray focusing devices is very small. Finally, this type of assembly makes the entire focusing device bulky and inconvenient to use. In many situations, it cannot meet the requirement for high intensity X-ray radiation.

In der US-PS 5,192,869 ist eine Einrichtung zur Steuerung von Strahlen von Partikeln, Röntgenstrahlen und Gammaquanten beschrieben, die eine Mehrzahl von Kanälen aufweist,US Patent 5,192,869 describes a device for controlling beams of particles, X-rays and gamma quanta, which has a plurality of channels,

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die Innenflächen besitzen, die mehrere externe Totalreflektionen bewirken, wobei die eingangsseitigen dicken Endstükke einer Strahlungsquelle zugewandt sind und die ausgangsseitigen dicken Endstücke auf einen Strahlungsempfänger gerichtet sind. Die Kanäle sind durch kanalbildende Elemente geformt, die entlang von Erzeugenden von imaginär gesteuerten Flächen angeordnet sind. Diese kanalbildenden Elemente sind relativ zueinander starr an mehreren Orten mit der Hilfe einer starren Trägerstruktur angeordnet. Die Mehrzahl der Kanal-Trägereinrichtungen sind entlang der Kanäle montiert, wobei der Abstand der Trägerteile voneinander kleiner ist oder gleich dem Abstand, an dem eine Durchbiegung bzw. ein Durchhängen der kanalbildenden Elemente eine Strahlausbreitung für das Strahlungsspektrum zu stören beginnt, für das ein hoher Wirkungsgrad der Übertragung gewünscht wird. Dabei werden die starren Trägerstrukturen dadurch gebildet, daß die Wände der Kanäle starr durch bzw. an ihren Außenflächen miteinander verbunden werden. Aus der genannten US-Patentschrift geht jedoch nicht ein Verfahren zur Herstellung der Einrichtung hervor. Es ist für einen Fachmann schwierig, diese Einrichtung herzustellen, weil ihm kein spezielles Herstellungsverfahren bekannt ist. Außerdem besteht noch der Wunsch nach einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse, deren Struktur kompakter und kleiner ist und die eine hohe mechanische Festigkeit und einen hohen Wirkungsgrad der Röntgenstrahlübertragung aufweist.which have inner surfaces which cause multiple external total reflections, with the input-side thick end pieces facing a radiation source and the output-side thick end pieces directed towards a radiation receiver. The channels are formed by channel-forming elements arranged along generators of imaginarily controlled surfaces. These channel-forming elements are arranged rigidly relative to one another at multiple locations with the aid of a rigid support structure. The majority of the channel support devices are mounted along the channels, with the distance between the support parts being less than or equal to the distance at which a bending or sagging of the channel-forming elements begins to disturb beam propagation for the radiation spectrum for which a high transmission efficiency is desired. The rigid support structures are formed by the walls of the channels being rigidly connected to one another by or at their outer surfaces. However, the US patent does not disclose a method of manufacturing the device. It is difficult for a person skilled in the art to manufacture this device because no specific manufacturing method is known to him. In addition, there is still a desire for a monolithic capillary X-ray lens whose structure is more compact and smaller and which has high mechanical strength and high X-ray transmission efficiency.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse anzugeben, die eine kompakte und kleine Struktur besitzt und eine hohe mechanische Festigkeit und einen hohen Wirkungsgrad der Röntgenstrahlübertragung aufweist.The object of the present invention is to provide a monolithic capillary X-ray lens which has a compact and small structure and has high mechanical strength and high X-ray transmission efficiency.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse, die eine Mehrzahl von Röntgenstrahl-Führungskanälen, die von einem Ende bis zum anderen Ende verlaufen, aufweist und die ein einziger Glas-Festkörper ist, der durch Zusammenschmelzen der Wände der Röntgenstrahl-Führungskanäle gebildet ist.The present invention also relates to a monolithic capillary X-ray lens having a plurality of X-ray guide channels extending from one end to the other end and being a single glass solid formed by fusing the walls of the X-ray guide channels together.

Röntgenstrahlen können sich von einem Ende zum anderen Ende des Glas-Festkörpers mit der Hilfe der Totalreflektion der Innenwände der Röntgenstrahl-Kanäle ausbreiten und die Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahl-Führung kann durch unterschiedliche Formen und Größen des Glas-Festkörpers und der Röntgenstrahl-Führungskanäle verändert werden. Die Röntgenstrahl-Linse der vorliegenden Erfindung umfaßt eine monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse zur Steuerung der Röntgenstrahlung in einem weiten Wellenlängenbereich und zum Fokussieren der Röntgenstrahlung in einen sehr kleinen Strahlenbündelpunkt und eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zur Umwandlung einer Röntgenstrahlung inX-rays can propagate from one end to the other end of the glass solid with the help of total reflection of the inner walls of the X-ray channels and the propagation direction of the X-ray guide can be changed by different shapes and sizes of the glass solid and the X-ray guide channels. The X-ray lens of the present invention comprises a monolithic capillary focusing X-ray lens for controlling the X-rays in a wide wavelength range and for focusing the X-rays into a very small beam spot and a monolithic capillary quasi-parallel beam lens for converting an X-ray into

quasi parallele Strahlen. Andererseits betrifft die Erfindung eine monolithische kapillare Röntgenstrahlen-Linse, die ein quasi paralleles Strahlenbündel in einen sehr kleinen Strahlenbündelpunkt fokussiert.quasi-parallel rays. On the other hand, the invention relates to a monolithic capillary X-ray lens, which focuses a quasi-parallel beam of rays into a very small beam spot.

Die Erzeugenden der Längsprofile der Linse und die Profilerzeugenden der Röntgenstrahl-Führungskanäle und die Achsen der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind annähernd Segmente von räumlichen Kegelschnitten, von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien. Die radialen Änderungen der Profilerzeugenden der Linse und diejenigen der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind in Bezug auf die imaginäre Achse der Röntgenstrahlung symmetrisch. Auf diese Weise kann eine vernünftigere Linsenstruktur erhalten werden und kann der Verlust an Röntgenstrahlung während des Reflektxonsprozesses in den Kanälen verringert werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Übertragung der Röntgenstrahlung verbessert.The generatrices of the longitudinal profiles of the lens and the profile generatrices of the X-ray guide channels and the axes of the X-ray guide channels are approximately segments of spatial conic sections, combinations of segments of conic sections, or combinations of segments of conic sections and straight lines. The radial changes of the profile generatrices of the lens and those of the X-ray guide channels are symmetrical with respect to the imaginary axis of the X-rays. In this way, a more reasonable lens structure can be obtained and the loss of X-rays during the reflection process in the channels can be reduced. This improves the efficiency of X-ray transmission.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer, in dem die oben genannte monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse verwendet ist, und das eine Röntgenstrahl-Quelle, eine Probe, eine Röntgenstrahl-Linse, die zwischen der Röntgenstrahl-Quelle und der Probe angeordnet ist, einen Detektor, einen Verstärker und eine PC gestützte Multianalysiereinrichtung aufweist. Dabei handelt es sich bei der Röntgenstrahl-Linse, die zwi-The present invention further relates to an X-ray fluorescence spectrometer, in which the above-mentioned monolithic capillary X-ray lens is used, and which comprises an X-ray source, a sample, an X-ray lens which is arranged between the X-ray source and the sample, a detector, an amplifier and a PC-based multi-analyzer. The X-ray lens which is arranged between

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sehen der Röntgenstrahl-Quelle und der Probe angeordnet ist, um die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse. Die von der Röntgenstrahl-Quelle in einem beträchtlich großen Raumwinkel ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse gesammelt und fokussiert, so daß sie einen Mikropunkt des Röntgenstrahlenbündels einer hohen Leistungsdichte bilden und auf die zu messende Probe fokussiert werden. Nachdem die Elemente in der Probe aktiviert sind, fällt der ausgesendete charakteristische Röntgenstrahl auf den Detektor. Das Ausgangssignal vom Detektor wird durch den Verstärker verstärkt und dann durch die PC gestützte Multianalysiereinrichtung analysiert und gespeichert .see the X-ray source and the sample is arranged around the monolithic capillary focusing X-ray lens. The X-rays emitted from the X-ray source at a considerably large solid angle are collected and focused by the monolithic capillary focusing X-ray lens so that they form a micro-spot of the X-ray beam of high power density and are focused on the sample to be measured. After the elements in the sample are activated, the emitted characteristic X-ray beam falls on the detector. The output signal from the detector is amplified by the amplifier and then analyzed and stored by the PC-based multi-analyzer.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Röntgenstrahl-Diffraktometer mit der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse, das eine Röntgenstrahl-Quelle, eine Probe, eine Röntgenstrahl-Linse, einen Detektor, eine Hochspannungsquelle, einen Verstärker, eine Puls-Analysiereinrichtung, eine Skaliereinrichtung, eine Raten-Meßeinrichtung, einen PC, ein Röntgenstrahl-Steuersystem und ein Goniometer aufweist. Dabei ist die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für einen quasi paralleles Strahlenbündel zwischen die Röntgenstrahl-Quelle und die Probe eingesetzt und/oder ist die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zwischen die Probe und den Detektor einge-The present invention further relates to an X-ray diffractometer with the monolithic capillary X-ray lens, which comprises an X-ray source, a sample, an X-ray lens, a detector, a high voltage source, an amplifier, a pulse analyzer, a scaler, a rate measuring device, a PC, an X-ray control system and a goniometer. The monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam is inserted between the X-ray source and the sample and/or the monolithic capillary focusing X-ray lens for a quasi-parallel beam is inserted between the sample and the detector.

setzt. Die durch die Röntgenstrahl-Quelle ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel gesammelt und in quasi parallele Röntgenstrahlen umgewandelt, die dann auf die Probe zur Erzeugung gebeugter bzw. abgelenkter Röntgenstrahlen auftreffen. Die gebeugten Röntgenstrahlen werden ferner durch die monolithische kapillare, das quasi parallele Strahlenbündel fokussierende Röntgenstrahl-Linse gesammelt und auf den Detektor fokussiert. Das Ausgangssignal von dem Detektor wird über den Verstärker und die Puls-Analysiereinrichtung zur weiteren Verarbeitung an den PC gesendet.The X-rays emitted by the X-ray source are collected by the monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam and converted into quasi-parallel X-rays, which are then incident on the sample to produce diffracted or deflected X-rays. The diffracted X-rays are further collected by the monolithic capillary quasi-parallel beam focusing X-ray lens and focused on the detector. The output signal from the detector is sent to the PC via the amplifier and the pulse analyzer for further processing.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Röntgenstrahl -Lithographieeinrichtung zum Lithographieren im Submikrometerbereich, die die monolithische kapillare Röntgenstrahl -Linse verwendet, und eine weiche Puls-Plasma-Röntgenstrahl-Quelle, einen Stepper mit Masken und WaferSchichten, eine Vakuumeinrichtung und zugeordnete Leistungsquellen und Steuersysteme umfaßt, wobei die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zwischen der Röntgenstrahl-Quelle und dem Stepper angeordnet ist. Die von der Röntgenstrahl-Quelle ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel gesammelt, um ein quasi paralleles Rontgenstrahlenbundel mit einer gleichmäßig großen Belichtungsfläche zu bilden und auf den Stepper zu projizieren.The present invention further relates to an X-ray lithography apparatus for submicrometer lithography using the monolithic capillary X-ray lens and comprising a soft pulse plasma X-ray source, a stepper with masks and wafer layers, a vacuum device and associated power sources and control systems, wherein the monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam is arranged between the X-ray source and the stepper. The X-rays emitted from the X-ray source are collected by the monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam to form a quasi-parallel X-ray beam with a uniformly large exposure area and projected onto the stepper.

Das quasi parallele Röntgenstrahlbündel wird durch die Maske übertragen und überträgt die Muster der Maske auf die Resistschicht auf den Waferscheiben. Dadurch wird eine Belichtungsoperation für eine Lithographie im tiefen Submikrometerbereich ausgeführt.The quasi-parallel X-ray beam is transmitted through the mask and transfers the patterns of the mask to the resist layer on the wafers. This performs an exposure operation for deep submicron lithography.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention and its embodiments are explained in more detail below in conjunction with the figures. They show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl -Linse;Fig. 1 is a schematic representation of the structure of a monolithic capillary focusing X-ray lens;

Fig. 2 eine axiale Schnittdarstellung der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse,■Fig. 2 is an axial sectional view of the monolithic capillary focusing X-ray lens,■

Fig. 3 eine vergößerte Teildarstellung des Bereiches C der Figur 2;Fig. 3 is an enlarged partial view of area C of Figure 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel;Fig. 4 is a schematic representation of the structure of a monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam;

Fig. 5 eine axiale Schnittdarstellung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel;Fig. 5 is an axial sectional view of a monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam;

Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung des Bereiches C der Figur 5;Fig. 6 is an enlarged partial view of area C of Figure 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Querschnittes entlang der Linie A-A der Figuren 1 und 4 eines regelmäßigen Sechseckes;Fig. 7 is a schematic representation of a cross section along the line A-A of Figures 1 and 4 of a regular hexagon;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines kreisförmigen Querschnittes entlang der Linie A-A der Figuren 1 und 4 ;Fig. 8 is a schematic representation of a circular cross-section along the line A-A of Figures 1 and 4;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines rechteckigen Querschnittes entlang der Linie A-A der Figuren 1 und 4 ;Fig. 9 is a schematic representation of a rectangular cross-section along the line A-A of Figures 1 and 4;

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbaues der Kombination einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse und einer Führungskapillare ;Fig. 10 is a schematic representation of the structure of the combination of a monolithic capillary focusing X-ray lens and a guide capillary;

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Struktur der konischen Führungskapillare der Figur 10;Fig. 11 is a schematic representation of the structure of the conical guide capillary of Figure 10;

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Struktur der Führungskapillare der Figur 10, die aus zwei Teilen von rotierenden Ellipsioden gebildet ist;Fig. 12 is a schematic representation of the structure of the guide capillary of Figure 10, which is formed from two parts of rotating ellipsoids;

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Fig. 13 eine schematische Darstellung der Struktur der Führungskapillare der Figur 10, die aus zwei Teilen von rotierenden Paraboloiden gebildet ist;Fig. 13 is a schematic representation of the structure of the guide capillary of Figure 10, which is formed from two parts of rotating paraboloids;

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Struktur der Kombination einer monolithischen fokussierenden Röntgenstrahl-Linse und einer Apertur/Fig. 14 is a schematic representation of the structure of the combination of a monolithic focusing X-ray lens and an aperture/

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Struktur der umgekehrten Form einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel, d.h. eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse, die ein quasi paralleles Strahlenbündel fokussiert;Fig. 15 is a schematic representation of the structure of the inverted form of a monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam, i.e. a monolithic capillary X-ray lens that focuses a quasi-parallel beam;

Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild eines Röntgenstrahl -Fluoreszenzspektrometers mit einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl -Linse;Fig. 16 is a schematic block diagram of an X-ray fluorescence spectrometer with a monolithic capillary focusing X-ray lens;

Fig. 17 ein schematisches Blockschaltbild einer Röntgenstrahl -Beugungsmesseinrichtung mit einer monolithischen Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel undFig. 17 is a schematic block diagram of an X-ray diffraction measuring device with a monolithic X-ray lens for a quasi-parallel beam and

Fig. 18 ein schematisches Blockschaltbild einer Röntgenstrahl -Lithographieeinrichtung zum Lithographieren im Submikrometerbereich mit einer monolithi-Fig. 18 is a schematic block diagram of an X-ray lithography device for lithography in the submicrometer range with a monolithic

sehen Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel.see X-ray lens for a quasi-parallel beam of rays.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen das Prinzip des Aufbaus der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse, wobei die Größen des Einfallbereiches und Ausgangsbereiches der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse kleiner sind als die Größe des maximalen Querschnittes der Linse. Die Erzeugende 40 des Längsprofils der Linse 2 und die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind annähernd Segmente von räumlichen Kegelschnitten oder Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien. Die radialen Änderungen der Profilerzeugenden 42 der Linsen 2 und der Profilerzeugenden 40 der Röntgenstrahl-Führungskanäle sind in Bezug auf die imaginäre Achse 3 des Röntgenstrahles symmetrisch. Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen drei schematische Schnittdarstellungen, die den Querschnitt in der Richtung A-A einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2, d.h. ein regelmäßiges Sechseck, einen Kreis und ein Rechteck zeigen. In den oben genannten Figuren bezeichnet 1 die Röntgenstrahl-Quelle. 2 bezeichnet die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse. 3 bezeichnet die imaginäre Röntgenstrahl-Achse der Linse. 4 bezeichnet den Brennpunkt des Röntgenstrahls. 5 bezeichnet den auf die Linse 2 einfallenden Röntgenstrahl. 6 bezeichnet den von der Linse 2 auf denFigures 1, 2 and 3 show the principle of the construction of the monolithic capillary focusing X-ray lens, where the sizes of the incident area and exit area of the monolithic capillary X-ray lens are smaller than the size of the maximum cross section of the lens. The generatrix 40 of the longitudinal profile of the lens 2 and the profile generatrix 42 of the X-ray guide channels 9 and the axes 41 of the X-ray guide channels are approximately segments of spatial conic sections or combinations of segments of conic sections or combinations of segments of conic sections and straight lines. The radial changes of the profile generatrix 42 of the lenses 2 and the profile generatrix 40 of the X-ray guide channels are symmetrical with respect to the imaginary axis 3 of the X-ray beam. Figures 7, 8 and 9 show three schematic sectional views showing the cross-section in the direction A-A of a monolithic capillary focusing X-ray lens 2, i.e. a regular hexagon, a circle and a rectangle. In the above figures, 1 denotes the X-ray source. 2 denotes the monolithic capillary focusing X-ray lens. 3 denotes the imaginary X-ray axis of the lens. 4 denotes the focal point of the X-ray beam. 5 denotes the X-ray beam incident on the lens 2. 6 denotes the X-ray beam reflected from the lens 2 to the

Brennpunkt 4 fokussierten Röntgenstrahl. 7 bezeichnet den Detektor. Schließlich bezeichnet 9 den Röntgenstrahl-Führungskanal. Eine starre Festkörperumhüllung 8 umgibt den Umfang der Linse 2, um Nachteile der inneren Struktur der Linse zu beseitigen, um die optische Funktion der Linse zu verbessern und um ihre mechanische Festigkeit zu vergrößern. Der Abstand von der Röntgenstrahl-Quelle 1 zu dem Einfallsende der Linse 2, d.h. die Brennweite fl, beträgt etwa 10 mm bis 200 mm. Der Abstand vom Auslaßende der LinseFocal point 4 focused X-ray beam. 7 denotes the detector. Finally, 9 denotes the X-ray beam guide channel. A rigid solid casing 8 surrounds the periphery of the lens 2 in order to eliminate disadvantages of the internal structure of the lens, to improve the optical function of the lens and to increase its mechanical strength. The distance from the X-ray source 1 to the incident end of the lens 2, i.e. the focal length fl, is about 10 mm to 200 mm. The distance from the outlet end of the lens

2 zum Brennpunkt 4, d.h. die Brennweite f2, beträgt 10 mm bis 500 mm. Die Länge der Linse 2 beträgt 25 mm bis 200 mm. Die Größe des Einfallsendes D_in der Linse beträgt 1 mm bis2 to the focal point 4, ie the focal length f2, is 10 mm to 500 mm. The length of the lens 2 is 25 mm to 200 mm. The size of the incident end D _in the lens is 1 mm to

3 0 mm. Dies ist bei kreisförmigen Linsen der Durchmesser, bei regelmäßigen Polygonen der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten und bei Rechtecken die minimale Länge zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten. Die Größe des Auslaßendes D_out der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Der Öffnungsbereich ist größer als 5 %.3 0 mm. This is the diameter for circular lenses, the distance between two opposite sides for regular polygons and the minimum length between two opposite sides for rectangles. The size of the outlet end D _{out of} the lens is 1 mm to 35 mm. The aperture range is greater than 5%.

Die Änderungen der Größe des Innenradius des Röntgenstrahl-Führungskanals 9 und die Änderungen der Größe des Querschnittes der Linse 2 sind kontinuierlich und zueinander synchron. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Querschnitt der Linse 2 klein ist, der Innenradius des Röntgenstrahl-Führungskanales ebenfalls klein ist, und daß dann, wenn die Größe des Querschnittes der Linse 2 ihr Maximum D_max erreicht, der Innenradius des Röntgenstrahl-Führungskanales 9 ebenfalls sein Maximum aufweist.The changes in the size of the inner radius of the X-ray guide channel 9 and the changes in the size of the cross section of the lens 2 are continuous and synchronous with each other. This means that when the cross section of the lens 2 is small, the inner radius of the X-ray guide channel is also small, and when the size of the cross section of the lens 2 reaches its maximum D _max , the inner radius of the X-ray guide channel 9 also has its maximum.

IdID

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Übertragung der peripheren Führungskanäle der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse, ist die Größe der Röntgenstrahl -Führungskanäle 9 an verschiedenen Positionen des Querschnittes senkrecht zur Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse unterschiedlich. Beispielsweise weist der Röntgenstrahl-Führungskanal 9 in der Nähe der Röntgenstrahl-Achse 3 eine größere Größe auf während der Röntgenstrahl-Führungskanal 9, der von der Röntgenstrahl-Achse 3 entfernt ist, eine kleinere Größe besitzt.In order to improve the transmission efficiency of the peripheral guide channels of the monolithic capillary focusing X-ray lens, the size of the X-ray guide channels 9 is different at different positions of the cross section perpendicular to the X-ray axis 3 of the lens. For example, the X-ray guide channel 9 near the X-ray axis 3 has a larger size, while the X-ray guide channel 9 remote from the X-ray axis 3 has a smaller size.

Nachfolgend werden zwei Beispiele für monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linsen gegeben. Die erste monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse besteht aus zwei zusammengesetzten Ziehteilen, die insgesamt 250507 Röntgenstrahl-Führungskanäle aufweisen. Die Erzeugende 40 des Längsprofiles der Linse 2, die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 werden durch Kombinationen von geraden Liniensegmenten, Liniensegmenten von Rotationsellipsoiden, geraden Liniensegmenten, Liniensegmenten von Rotationsellipsoiden und Liniensegmenten gebildet. Die Länge der Linse 1 beträgt 50 mm. Die Linse weist einen Querschnitt eines gleichmäßigen Sechseckes auf, wobei der Abstand zwischen zwei entgegengesetzten Seiten D_1n= 6,7 mm an dem Einfallsende und D_out = 5,2 mm am Ausgangsende und D_max = 7,4 mm am maximalen Querschnitt derTwo examples of monolithic capillary focusing X-ray lenses are given below. The first monolithic capillary focusing X-ray lens consists of two assembled drawn parts, which have a total of 250507 X-ray guide channels. The generatrix 40 of the longitudinal profile of the lens 2, the profile generatrix 42 of the X-ray guide channels 9 and the axes 41 of the X-ray guide channels 9 are formed by combinations of straight line segments, line segments of ellipsoids of revolution, straight line segments, line segments of ellipsoids of revolution and line segments. The length of the lens 1 is 50 mm. The lens has a cross-section of a regular hexagon, the distance between two opposite sides being D _1n = 6.7 mm at the incident end and D _out = 5.2 mm at the output end and D _max = 7.4 mm at the maximum cross-section of the

Linse beträgt. Die Brennweite fl beträgt 44 mm. Die Brennweite f2 beträgt 33 mm. Der Röntgenstrahl- Samtnelwinkel &ohgr; beträgt 150 mrad.. Bei der Verwendung eines Röntgenstrahles von 8,04 KeV der von einer isotropen Röntgenstrahl-Quelle mit einem punktförmigen Strahlungsfleck von 0,1 mm Durchmesser ausgesendet wird, wurde ein Wirkungsgrad der Übertragung &eegr; = 5% gemessen. Der Durchmesser des fokussierten Strahlenbündelpunktes S = 157 &mgr;&pgr;&igr;. Die Verstärkung der Linse beträgt K = 76 0 und der äquivalente Abstand L
= 4,6 mm.lens. The focal length fl is 44 mm. The focal length f2 is 33 mm. The X-ray beam angle ω is 150 mrad. Using an X-ray beam of 8.04 KeV emitted by an isotropic X-ray source with a point-shaped radiation spot of 0.1 mm diameter, a transmission efficiency η = 5% was measured. The diameter of the focused beam spot S = 157 μπλ. The lens gain is K = 76 0 and the equivalent distance L
= 4.6mm.

Die zweite monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse wird durch ein zusammengesetztes Ziehteil gebildet, das 5677 Röntgenstrahl-Führungskanäle insgesamt aufweist, wobei die Erzeugende 4 0 des Längsprofiles, die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Kanäle und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 denjenigen des ersten Beispieles ähnlich sind. Die Länge der Linse 1 beträgt 54 mm. Die Linse weist einen Querschnitt gemäß einem gleichmäßigen Sechseck auf. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten beträgt am Einfallsende D_in = 6,9 mm, am Auslaßende D_out = 6,65 mm und am maximalen Querschnitt der Linse D_max = 8,87 mm. Die Brennweite fl = 81 mm. Die Brennweite f2 = 4 0 mm. Der Sammelwinkel &ohgr; des Röntgenstrahl beträgt 100 mrad.. Bei einem Röntgenstrahl von 3,69 KeV, der von einer isotropen punktförmigen Röntgenstrahl-Quelle mit einem Strahlenbündelpunkt von 0,2 mm Durchmesser ausgesendet wird, beträgt der gemessene Wir-The second monolithic capillary focusing X-ray lens is formed by a composite drawn part having 5677 X-ray guide channels in total, the generatrix 4 0 of the longitudinal profile, the profile generatrix 42 of the X-ray channels and the axes 41 of the X-ray guide channels 9 being similar to those of the first example. The length of the lens 1 is 54 mm. The lens has a cross-section according to a regular hexagon. The distance between the opposite sides is at the incident end D _in = 6.9 mm, at the outlet end D _out = 6.65 mm and at the maximum cross-section of the lens D _max = 8.87 mm. The focal length fl = 81 mm. The focal length f2 = 4 0 mm. The collection angle ω of the X-ray beam is 100 mrad. For an X-ray beam of 3.69 KeV emitted by an isotropic point-shaped X-ray source with a beam spot of 0.2 mm diameter, the measured effect is

kungsgrad der Übertragung der Linse &eegr; = 19,3 %. Der Durchmesser des fokussierten Strahlenbündelpunktes S beträgt 260 &mgr;&tgr;&agr;. Die Verstärkung der Linse K beträgt 670. Der äquivalente Abstand L_eq beträgt 6,8 mm. Der oben erwähnte Wirkungsgrad &eegr; der Übertragung der Linse ist das Verhältnis des Röntgenstrahl-Flusses am Ausgang zu dem einfallenden Röntgenstrahl-Fluß. Die Größe S des fokussierten Strahlenbündelpunktes ist die Größe des fokussierten Röntgenstrahlenbündelpunktes auf dem Querschnitt senkrecht zur optischen Achse der Linse an der Brennweite f 2. Die Verstärkung der Linse K ist das Verhältnis der Röntgenstrahl-Leistungsdichte mit einer Röntgenstrahl-Linse an der Brennweite f2 zu der Röntgenstrahl-Leistungsdichte ohne eine Röntgenstrahl-Linse. Der äquivalente Abstand L_eq für isotrope Röntgenstrahl-Quellen ist der Abstand von der Röntgenstrahl-Quelle, wobei die Röntgenstrahl-Leistungsdichte des Röntgenstrahlenbündels, das direkt von der Röntgenstrahl-Quelle imitiert wird gleich der Leistungsdichte des Röntgenstrahlenbündels am Brennpunkt ist, wenn die Linse verwendet wird.Lens transmission efficiency η = 19.3%. The diameter of the focused beam spot S is 260 μ΄α. The lens gain K is 670. The equivalent distance L _eq is 6.8 mm. The above-mentioned lens transmission efficiency η is the ratio of the output X-ray flux to the incident X-ray flux. The size S of the focused beam spot is the size of the focused X-ray beam spot on the cross section perpendicular to the optical axis of the lens at the focal length f 2. The lens gain K is the ratio of the X-ray power density with an X-ray lens at the focal length f2 to the X-ray power density without an X-ray lens. The equivalent distance L _eq for isotropic X-ray sources is the distance from the X-ray source where the X-ray power density of the X-ray beam directly emitted by the X-ray source is equal to the power density of the X-ray beam at the focal point when the lens is used.

Um den fokussierten Strahlenbündelpunkt des Röntgenstrahles weiter zu minimieren, um die Leistungsdichte des Röntgenstrahles zu vergrößern, wird eine Führungskapillare 10 (siehe Figur 10) oder eine Öffnung 12 (siehe Figur 14) nach der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2 hinzugefügt, so daß eine Kombination der Linse und einer Führungskapillare oder eine KombinationIn order to further minimize the focused beam spot of the X-ray beam, to increase the power density of the X-ray beam, a guide capillary 10 (see Figure 10) or an aperture 12 (see Figure 14) is added after the monolithic capillary focusing X-ray lens 2, so that a combination of the lens and a guide capillary or a combination

• V ·• V ·

der Linse und einer Apertur gebildet wird. In den Figuren 11 und 12 und 13 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen durch die Führungskapillare fokussierten Punkt des Röntgenstrahlenbündels. Die Form der Führungskapillare 10 entspricht einer hohlen kegelschnittförmigen Führungskapillare oder einer hohlen Führungskapillare, die aus zwei Teilen von Rotationsellipsoiden gebildet ist oder einer hohlen Führungskapillare, die aus zwei Teilen von Rotationsparaboloiden gebildet ist. In der Figur 11 ist der fokussierte Punkt des Strahlenbündels der Linse 2 in der konischen Kapillare angeordnet. Er wird ferner zu einem kleineren Brennpunkt durch die konische Kapillare fokussiert. Der Detektor 7 ist an der Position des Brennpunktes 11 angeordnet. In der Figur 12 ist der durch die Linse fokussierte Punkt des Strahlenbündels an dem ersten Brennpunkt des ersten Rotationsellipsoids angeordnet. Die innerhalb der ellipsoiden Führungskapillare gestreuten Röntgenstrahlen werden auf den zweiten Brennpunkt des zweiten Ellipsoids fokussiert und fallen auf den Detektor 7 von der Öffnung der Kapillare ein. In der Figur 13 ist der von der Linse fokussierte Strahlenbündelpunkt auf der Position des Brennpunktes des ersten Rotationsparapoloids der Führungskapillare angeordnet. Die von dem Strahlenbündelpunkt ausgesendeten Röntgenstrahlen werden durch die die Form eines Paraboloids aufweisende Führungskapillare zu einem quasi parallelen Strahlenbündel reflektiert. Diese Röntgenstrahlen werden auf den Brennpunkt des zweiten Rotationsparaboloids fokussiert und fallen auf den Detektor 7 über diethe lens and an aperture. In Figures 11 and 12 and 13, reference numeral 11 designates a point of the X-ray beam focused by the guide capillary. The shape of the guide capillary 10 corresponds to a hollow conical guide capillary or a hollow guide capillary formed from two parts of ellipsoids of revolution or a hollow guide capillary formed from two parts of paraboloids of revolution. In Figure 11, the focused point of the beam of the lens 2 is arranged in the conical capillary. It is further focused to a smaller focal point by the conical capillary. The detector 7 is arranged at the position of the focal point 11. In Figure 12, the point of the beam of the lens focused by the lens is arranged at the first focal point of the first ellipsoid of revolution. The X-rays scattered within the ellipsoidal guide capillary are focused on the second focal point of the second ellipsoid and fall on the detector 7 from the opening of the capillary. In Figure 13, the beam point focused by the lens is located at the position of the focal point of the first paraboloid of revolution of the guide capillary. The X-rays emitted from the beam point are reflected by the guide capillary, which has the shape of a paraboloid, to form a quasi-parallel beam. These X-rays are focused on the focal point of the second paraboloid of revolution and fall on the detector 7 via the

Kapillarenöffnung ein. Der Strahlenbündelpunkt ist durch die weitere Fokussierung der Führungskapillare 10 und durch die Begrenzung des Radius der Öffnung der Kapillare weiter verkleinert.Capillary opening. The beam point is further reduced by the further focusing of the guide capillary 10 and by limiting the radius of the capillary opening.

Gemäß Figur 14 wird eine Apertur 12 nach der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse angeordnet, so daß eine Kombination aus der Linse und der Apertur gebildet wird. Die Apertur 12 besteht aus einem Material aus mittleren oder schwereren Elementen, die dazu dienen, die Größe des Strahlenbündelpunktes des Röntgenstrahles weiter zu begrenzen, so daß der am meisten intensivste Bereich der Röntgenstrahlen am Strahlenbündelpunkt auf den Detektor 7 einfällt. Dadurch werden ein sehr viel kleinerer Strahlenbündelpunkt und eine höhere Leistungsdichte des Röntgenstrahles erhalten.According to Figure 14, an aperture 12 is placed after the monolithic capillary focusing X-ray lens, so that a combination of the lens and the aperture is formed. The aperture 12 is made of a material of medium or heavier elements which serve to further limit the size of the beam spot of the X-ray beam, so that the most intense region of the X-rays at the beam spot is incident on the detector 7. This results in a much smaller beam spot and a higher power density of the X-ray beam.

Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen den prinzipiellen Aufbau der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2 für ein quasi paralleles Strahlenbündel. Die Größe des Einfallsendes dieser Linse ist kleiner als diejenige des Auslaßendes. Die Erzeugende 40 des Längsprofiles der Linse 2, die Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Führungskanäle 9 und die Achsen 41 der Röntgenstrahl-Kanäle entsprechen annähernd den Kombinationen von Kegelschnittsegmenten und Segmenten von geraden Linien. Die radialen Änderungen der Erzeugenden 4 0 des Linsenprofils und der Profilerzeugenden 42 der Röntgenstrahl-Kanäle sind in Bezug auf die imaginä-Figures 4, 5 and 6 show the basic structure of the monolithic capillary X-ray lens 2 for a quasi-parallel beam. The size of the incident end of this lens is smaller than that of the outlet end. The generatrix 40 of the longitudinal profile of the lens 2, the profile generatrix 42 of the X-ray guide channels 9 and the axes 41 of the X-ray channels correspond approximately to the combinations of conic section segments and segments of straight lines. The radial changes of the generatrix 40 of the lens profile and the profile generatrix 42 of the X-ray channels are in relation to the imaginary

re Achse 3 des Röntgenstrahl symmetrisch. Die Profilerzeugende 40 des Auslaßbereiches der Linse ist parallel zur imaginären Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse. Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen schematische Darstellungen, die drei Querschnitte A-A der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2 für ein quasi paralleles Strahlenbündel, d.h. ein gleichmäßiges Sechseck, einen Kreis und ein Rechteck, zeigen. In den oben genannten Figuren bezeichnen 1 die Röntgenstrahl-Quelle, 2 die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel, 3 die imaginäre Röntgenstrahl-Achse der Linse, 4 den Brennpunkt des Röntgenstrahles, 5 den auf die Linse einfallenden Röntgenstrahl, 6 den aus der Linse austretenden Röntgenstrahl, 7 den Detektor und 9 die Röntgenstrahl-Kanäle. Eine Schicht aus einer starren Festkörperumhüllung 8 umgibt die Peripherie der Linse 2, um Defekte der inneren Struktur der Linse zu beseitigen, um die optische Funktion der Linse zu verbessern. Der Abstand von der Röntgenstrahl-Quelle 1 zu dem Einfallsende der Linse 2, d.h. die Brennweite fl beträgt 10 mm bis 200 mm. Die Länge der Linse 1 beträgt 10 mm bis 250 mm. Die Größe des Einfallsendes D_in der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Sie ist der Durchmesser der kreisförmigen Linse, der Abstand zwischen gegenüberliegenden Seiten einer Linse mit einem Querschnitt entsprechend einem regelmäßigen Polygon und der minimale Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten einer rechteckigen Linse. Die Größe des Auslaßendes D_out der Linse beträgt 2 mm bis 50 mm. Der minimale Abstand vom Ein-right axis 3 of the X-ray beam. The profile generator 40 of the outlet region of the lens is parallel to the imaginary X-ray axis 3 of the lens. Figures 7, 8 and 9 show schematic representations showing three cross sections AA of the monolithic capillary X-ray lens 2 for a quasi-parallel beam, ie a uniform hexagon, a circle and a rectangle. In the above figures, 1 designates the X-ray source, 2 the monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam, 3 the imaginary X-ray axis of the lens, 4 the focal point of the X-ray beam, 5 the X-ray beam incident on the lens, 6 the X-ray beam emerging from the lens, 7 the detector and 9 the X-ray channels. A layer of rigid solid cladding 8 surrounds the periphery of the lens 2 to eliminate defects of the internal structure of the lens to improve the optical function of the lens. The distance from the X-ray source 1 to the incident end of the lens 2, ie the focal length fl, is 10 mm to 200 mm. The length of the lens 1 is 10 mm to 250 mm. The size of the incident end D _in of the lens is 1 mm to 35 mm. It is the diameter of the circular lens, the distance between opposite sides of a lens with a cross section corresponding to a regular polygon and the minimum distance between the opposite sides of a rectangular lens. The size of the outlet end D _{out of} the lens is 2 mm to 50 mm. The minimum distance from the in-

fallsende der Linse bis zu dem Bereich der maximalen Größe beträgt 10 mm bis 150 mm. Der Öffnungsbereich ist größer als 10 %.The range of the lens to the maximum size is 10 mm to 150 mm. The aperture range is greater than 10%.

Um die Gleichmäßigkeit des Röntgenstrahlbereiches am Auslaß der monolithischen kapillaren Röntgenstrahlen-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel zu verbessern, besitzen die Röntgenstrahlen-Führungskanäle 9 unterschiedliche Größen an unterschiedlichen Positionen eines Schnittes senkrecht zur Röntgenstrahl-Achse 3 der Linse. Beispielsweise besitzen die Röntgenstrahl-Kanäle 9, die näher an der Röntgenstrahl-Achse 3 angeordnet sind, größere Größen und weisen diejenigen, die weiter von der Röntgenstrahl-Achse 3 entfernt sind kleinere Größen auf. Die Röntgenstrahl-Kanäle am Einfallsende der Linse haben unterschiedliche Brennweiten. Beispielsweise ist die Röntgenstrahl-Quelle am Brennpunkt der peripheren Kanäle anstatt an dem Brennpunkt des mittleren Bereiches der Röntgenstrahl-Kanäle angeordnet.In order to improve the uniformity of the X-ray beam area at the outlet of the monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam, the X-ray guide channels 9 have different sizes at different positions of a section perpendicular to the X-ray axis 3 of the lens. For example, the X-ray channels 9 located closer to the X-ray axis 3 have larger sizes and those farther from the X-ray axis 3 have smaller sizes. The X-ray channels at the incident end of the lens have different focal lengths. For example, the X-ray source is located at the focal point of the peripheral channels rather than at the focal point of the central region of the X-ray channels.

Im folgenden wird ein Beispiel für eine monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel gegeben. Diese Linse ist durch ein zusammengesetztes Ziehteil gebildet und weist insgesamt 5677 Röntgenstrahl-Kanäle auf. Diese Linse wird durch die Kombination von Segmenten aus geraden Linien, Segmenten aus Kurven von Rotationsparaboloiden, Segmenten von Bögen und Segmenten von geraden Linien gebildet. Die Länge der LinseThe following is an example of a monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam. This lens is formed by a composite drawn part and has a total of 5677 X-ray channels. This lens is formed by the combination of segments of straight lines, segments of curves of paraboloids of revolution, segments of arcs and segments of straight lines. The length of the lens

beträgt 44,5 mm. Die Linse weist einen Querschnitt entsprechend einem regelmäßigen Sechseck auf. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten am Einfallsende D_in beträgt 3,2 mm. Derjenige am Auslaßende D_out beträgt 4,2 mm. Die Brennweite fl ist 124 mm. Der Sammelwinkel des Röntgenstrahls &ohgr; = 32 mrad. Für einen von einer isotropen Röntgenstrahl-Quelle mit einem punktförmigen Strahlenbündelfleck von 0,2 mm Durchmesser ausgesendeten Röntgenstrahl von 7,31 keV beträgt der gemessene Wirkungsgrad &eegr; der Übertragung der Linse 26,2 %. Der maximale Divergenzwinkel des quasi parallelen Strahlenbündels am Ausgang von der Linse beträgt 0_max =0,5 mrad. Der Durchmesser des Beleuchtungsfeldes am Ort 10 0 mm von dem Auslaß der Linse entfernt ist 4,3 mm. Der maximale Divergenzwinkel 9_max der oben genannten Röntgenstrahl-Linse für ein quasi parallelen Strahlenbündels ist der maximale Öffnungswinkel des austretenden quasi parallelen Röntgenstrahl-Bündels unter den Kanälen in dem Beleuchtungsfeld. Der Durchmesser des Beleuchtungsfeldes der Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel entspricht der Größe des durch die Linse zu einem Bereich an einem vorgegebenen Abstand von dem Auslaß der Linse und senkrecht zur optischen Achse der Linse übertragenen Fleckes des Röntgenstrahlenbündels.is 44.5 mm. The lens has a cross-section corresponding to a regular hexagon. The distance between the opposite sides at the incident end D _in is 3.2 mm. That at the outlet end D _out is 4.2 mm. The focal length fl is 124 mm. The collection angle of the X-ray beam ω = 32 mrad. For an X-ray beam of 7.31 keV emitted by an isotropic X-ray source with a point-shaped beam spot of 0.2 mm diameter, the measured efficiency η of the transmission of the lens is 26.2 %. The maximum divergence angle of the quasi-parallel beam at the exit from the lens is 0 _max =0.5 mrad. The diameter of the illumination field at the location 10 0 mm from the outlet of the lens is 4.3 mm. The maximum divergence angle θ _max of the above-mentioned quasi-parallel X-ray lens is the maximum opening angle of the emerging quasi-parallel X-ray beam among the channels in the illumination field. The diameter of the illumination field of the quasi-parallel lens corresponds to the size of the spot of the X-ray beam transmitted by the lens to an area at a given distance from the outlet of the lens and perpendicular to the optical axis of the lens.

Die Figur 15 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur der umgekehrten Form einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse für ein quasi paralleles Strahlenbündel, d.h. eine monolithische kapillare Röntgen-Figure 15 shows a schematic representation of the structure of the inverted form of a monolithic capillary X-ray lens for a quasi-parallel beam, i.e. a monolithic capillary X-ray

strahl-Linse die ein quasi paralleles Strahlenbündel fokussiert . Die Größe des Einfallsendes dieser Linse ist größer als diejenige des Auslaßendes. Die Erzeugende des Linsenprofils des Einfallsbereiches ist parallel zur Röntgenstrahl -Achse 3 der Linse 2. Der Röntgenstrahl fällt vom parallelen Ende ein und wird zu einem divergierenden Röntgenstrahlenbündel einer hohen Energiedichte am Brennpunkt des austretenden Röntgenstrahles fokussiert. Die Größe des Einfallsendes dieser Linse D_in beträgt 2 mm bis 50 mm. Diejenige des Auslaßendes D_out der Linse beträgt 1 mm bis 35 mm. Die Länge der Linse beträgt 10 mm bis 250 mm. Der minimale Abstand zwischen dem Bereich der Linse, der die maximale Größe hat, zum Auslaßende der Linse beträgt 2 mm bis 150 mm. Der Abstand f vom Auslaßende der Linse zu dem kleinsten fokussierten Strahlenbündelfleck beträgt 10 mm bis 200 mm. Der Öffnungsbereich ist größer als 10 %.beam lens which focuses a quasi-parallel beam of rays. The size of the incident end of this lens is larger than that of the exit end. The generatrix of the lens profile of the incident region is parallel to the X-ray axis 3 of the lens 2. The X-ray beam is incident from the parallel end and is focused into a diverging X-ray beam of high energy density at the focal point of the exiting X-ray beam. The size of the incident end of this lens D _in is 2 mm to 50 mm. That of the exit end D _{out of} the lens is 1 mm to 35 mm. The length of the lens is 10 mm to 250 mm. The minimum distance between the region of the lens which has the maximum size to the exit end of the lens is 2 mm to 150 mm. The distance f from the exit end of the lens to the smallest focused beam spot is 10 mm to 200 mm. The aperture area is greater than 10%.

Die vorliegende monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse kann nach einem Verfahren mit den folgenden Schritte hergestellt werden.The present monolithic capillary X-ray lens can be manufactured by a process having the following steps.

1) Manuelles Blasen oder mechanisches Ziehen von hohlen Röhren mit einem Durchmesser von 10 mm bis 40 mm unter Verwendung einer Gruppe von Borglas als rohe bzw. unbearbeitete Röhren zur Herstellung der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse.1) Manually blowing or mechanically drawing hollow tubes with a diameter of 10 mm to 40 mm using a group of boron glass as raw tubes to fabricate the monolithic capillary X-ray lens.

2) Zuführen der gereinigten unbearbeitenden Röhren in einen Heizofen einer Temperatur von 750 ⁰C bis 950 ⁰C mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 30 mm pro Minute und kontinuierliches Ziehen der Röhren mit einer Ziehmaschine mit einer Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute zu Monokapillaren mit einem Durchmesser von 0,3 mm bis 2 mm, die nach dem Schneiden auf eine feste Länge als "einzelne Führungskapillaren" bezeichnet werden.2) Feeding the cleaned unprocessed tubes into a heating furnace of a temperature of 750 ⁰ C to 950 ⁰ C at a uniform rate of 1 mm to 30 mm per minute and continuously drawing the tubes by a drawing machine at a rate of 1 mm to 5 m per minute into monocapillaries of 0.3 mm to 2 mm in diameter, which are called "single guide capillaries" after being cut to a fixed length.

3) Stapeln der Monokapillaren in einer polygonalen Form einer symmetrischen Form oder in einer kreisförmigen Form oder einer rechteckigen Form und Verbinden derselben zu einem polygonalen Bündel, dessen Querschnitt eine symmetrische Form aufweist, oder zu einem kreisförmigen Bündel oder zu einem rechteckigen Bündel, das als "erstes Mehrfachbündel" bezeichnet wird.3) Stacking the monocapillaries in a polygonal shape, a symmetrical shape, or in a circular shape or a rectangular shape and connecting them into a polygonal bundle whose cross section has a symmetrical shape, or into a circular bundle or into a rectangular bundle, which is referred to as a "first multiple bundle".

a. Bringen des ersten Mehrfachbündels in die Hochtemperaturzone eines Heizofens mit einer Temperatur von 750 ⁰C bis 950 ⁰C und Halten des Bündels in dieser Zone, um einen Tropfen des Bündels zu erhalten, Absenken der Temperatur und Einschalten des Zufuhrmechanismus und einer Winde nach dem Ziehen des geschmolzenen Tropfens des Bündels zu den Ziehrollen;a. bringing the first multiple bundle into the high temperature zone of a heating furnace having a temperature of 750 ⁰ C to 950 ⁰ C and holding the bundle in this zone to obtain a drop of the bundle, lowering the temperature and turning on the feeding mechanism and a winch after pulling the molten drop of the bundle to the drawing rolls;

b. Zuführen des ersten Mehrfachbündels in den Ofen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 3 0 mm pro Minute und zur selben Zeit Ziehen des Bündels in Multikapillaren mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 1 mm bis 5 m pro Minute durch die Winde;b. feeding the first multi-bundle into the furnace at a uniform speed of 1 mm to 30 mm per minute and at the same time pulling the bundle into multi-capillaries at a uniform speed of 1 mm to 5 m per minute by the winch;

c. Ziehen mit einer variablen Geschwindigkeit und einer gleichmäßigen oder variablen Zufuhrgeschwindigkeit unter Anwendung verschiedener variabler Geschwindigkeiten (z.B. einer gleichmäßigen Beschleunigung, Verzögerung usw.) in dem oben genannten Bereich der Geschwindigkeiten gemäß der Anforderung an das Profil und die Größe der Linse zur Bildung von Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten oder Kombinationen von Segmenten von Kegelschnitten und geraden Linien;c. Drawing at a variable speed and a uniform or variable feed rate using various variable speeds (e.g. uniform acceleration, deceleration, etc.) in the above range of speeds according to the requirement of the profile and size of the lens to form combinations of segments of conic sections or combinations of segments of conic sections and straight lines;

d. Erneutes Zuführen und Ziehen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in dem Bereich der oben genannten Geschwindigkeiten zur Bildung von Segmenten einer geraden Linie,d. Re-feeding and pulling at a uniform speed in the range of the above mentioned speeds to form segments of a straight line,

wobei ein Block einer ersten monolithischen Röntgenstrahl -Linse für ein quasi parallales Strahlenbündel nach der Ausführung der oben genannten Schritte erhalten werden kann;wherein a block of a first monolithic X-ray lens for a quasi-parallel beam can be obtained after carrying out the above steps;

e. Ziehen des Blockes in der umgekehrten Richtung, um einen Block einer ersten monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse zu erhalten;e. pulling the block in the reverse direction to obtain a block of a first monolithic capillary focusing X-ray lens;

5) Ziehen des oben genannten ersten Mehrfachbündels mit demselben Verfahren des Schrittes 2) zur Bildung von Multikanal-Kapillaren mit einem Durchmesser oder einem Durchmesser über den Seiten von 0,5 mm bis 4,0 mm, die als "erste Mehrfachkapillaren" bezeichnet werden;5) drawing the above-mentioned first multiple bundle by the same method of step 2) to form multi-channel capillaries having a diameter or diameter across the sides of 0.5 mm to 4.0 mm, which are referred to as "first multiple capillaries";

6) Bilden eines zweiten Mehrfachbündels durch Anwenden desselben Verfahrens des Schrittes 3) mit den ersten Mehrfachkapillaren;6) forming a second multiple bundle by applying the same procedure of step 3) with the first multiple capillaries;

7) Bilden eines Blockes der zweiten zusammengesetzten monolithischen kapillaren Linse durch Anwenden des Verfahrens des Schrittes 4) mit dem zweiten Mehrfachbündel und7) forming a block of the second composite monolithic capillary lens by applying the method of step 4) with the second multi-bundle and

8) Schneiden des Blockes der ersten oder zweiten monolithischen kapillaren Linse in die gewünschte Form entsprechend der unterschiedlichen Anwendung zur Bildung einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahlen-Linse. 8) Cutting the block of the first or second monolithic capillary lens into the desired shape according to the different application to form a monolithic capillary X-ray lens.

Die Verwendung der ersten oder zweiten gezogenen monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse hängt von The use of the first or second drawn monolithic capillary X-ray lens depends on

25 &Iacgr; '."'25 &Iacgr; '."'

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der Anzahl der gewünschten Röntgenstrahl-Kanäle und dem Durchmesser der Kanäle ab. Das erste Formen durch Ziehen wird angewendet, wenn die geforderte Anzahl der Röntgenstrahl-Kanäle kleiner ist oder wenn der Durchmesser der Kanäle größer ist. Das zweite Formen durch Ziehen wird angewendet, wenn die geforderte Anzahl der Röntgenstrahl-Kanäle größer ist oder wenn der Durchmesser der Kanäle kleiner ist. Je nach Anforderung kann auch ein Ziehen in mehreren Schritten angewendet werden.the number of X-ray channels required and the diameter of the channels. The first form by pulling is used when the required number of X-ray channels is smaller or when the diameter of the channels is larger. The second form by pulling is used when the required number of X-ray channels is larger or when the diameter of the channels is smaller. Depending on the requirement, pulling in several steps can also be used.

Ein Verfahren zur Herstellung der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse mit einer starren Festkörperumhüllung umfaßt die folgenden Schritte:A method for manufacturing the monolithic capillary X-ray lens with a rigid solid envelope comprises the following steps:

9) Stapeln der Monokapillaren oder Mehrfachkapillaren eng in einem Glasrohr, das dieselbe Form wie das Mehrfachbündel aufweist oder Stapeln von Glasfasern derselben Größe wie die Kapillaren um den Umfang, wenn das Mehrfachbündel gestapelt wird um ein Mehrfachbündel mit einer Umhüllung zu schaffen.9) Stacking the monocapillaries or multiple capillaries closely in a glass tube having the same shape as the multiple bundle or stacking glass fibers of the same size as the capillaries around the circumference when stacking the multiple bundle to create a multiple bundle with a cladding.

10) Herstellen einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse mit einer starren Festkörperumhüllung unter Anwendung des Verfahrens, das in den oben genannten Schritten 4), 7) und 8) beschrieben wurde.10) Fabricate a monolithic capillary X-ray lens with a rigid solid envelope using the method described in steps 4), 7) and 8) above.

Gemäß Figur 16 besteht ein Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer, das die monolithische kapillare fokussierende Röntgenstrahl-Linse verwendet, aus einer Röntgenstrahl-Quelle 1, einer monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2, Detektoren 7 und 7', einer Probe 13, Vorverstärkern 15 und 15', Verstärkern 16 und 16', einer PC gestützten Mehrfachanalysiereinrichtung 17 und einer Raten-Meßeinrichtung 18 bzw. einem Ratemeter. 3 bezeichnet die imaginäre Röntgenstrahl-Achse der Linse 2. Der Röntgenstrahl 5, der von der Röntgenstrahl-Quelle 1 ausgesendet wird, wird gesammelt und durch die monolithische kapillare fokussierende Linse 2 fokussiert, um einen Mikrofleck des Strahlenbündels mit einem Durchmesser zu bilden, der kleiner als mehrere Millimeter ist und auf die zu untersuchende Probe 13 fokussiert wird. Die von den aktivierten Elementen in der Probe 13 emittierten charakteristischen Röntgenstrahlen 14 strahlen auf den Detektor 7. Der Ausgang von dem Detektor 7 wird nach der Verstärkung durch den Vorverstärker 15 und dem Verstärker 16 in die PC gestützte Mehrfachanalysiereinrichtung 17 zur Analyse und Speicherung gesendet. Ein anderer Teil des von der Probe 13 induzierten Röntgenstrahles wird vom Detektor 7' empfangen. Das Ausgangs signal des Detektors 7¹ wird zu der Raten-Meßeinrichtung 18 über den Vorverstärker 15' und den Verstärker 16' zur Registrierung und Speicherung gesendet, um die Intensität der Röntgenstrahl-Quelle 1 zu überwachen. Referring to Figure 16, an X-ray fluorescence spectrometer using the monolithic capillary focusing X-ray lens is comprised of an X-ray source 1, a monolithic capillary focusing X-ray lens 2, detectors 7 and 7', a sample 13, preamplifiers 15 and 15', amplifiers 16 and 16', a PC-based multiple analyzer 17, and a rate meter 18. 3 denotes the imaginary X-ray axis of the lens 2. The X-ray 5 emitted from the X-ray source 1 is collected and focused by the monolithic capillary focusing lens 2 to form a microspot of the beam having a diameter smaller than several millimeters and focused on the sample 13 to be examined. The characteristic X-rays 14 emitted by the activated elements in the sample 13 are irradiated onto the detector 7. The output from the detector 7, after being amplified by the preamplifier 15 and the amplifier 16, is sent to the PC-based multiplexer 17 for analysis and storage. Another portion of the X-ray beam induced by the sample 13 is received by the detector 7'. The output signal of the detector 7 ^' is sent to the rate measuring device 18 via the preamplifier 15' and the amplifier 16' for recording and storage to monitor the intensity of the X-ray source 1.

Um die Größe des Fleckes des Röntgenstrahlenbündels weiter zu begrenzen, um den Röntgenstrahl in den zentralen Bereich des Fleckes des Röntgenstrahlenbündels auf den Detektor 7 zu strahlen, um dadurch einen kleinen Strahlenbündelfleck und eine höhere Röntgenstrahl-Energiedichte zu erhalten, kann ein einziges bzw. einzelnes Führungsrohr 10 oder eine Apertur 12 nach der monolithischen kapillaren fokussierenden Röntgenstrahl-Linse 2 hinzugefügt werden, um ein Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer mit einer Linse und einer Kapillare oder einer Kombination einer Linse und einer Apertur zu bilden.In order to further limit the size of the X-ray beam spot, to radiate the X-ray beam into the central region of the X-ray beam spot on the detector 7, thereby obtaining a small beam spot and a higher X-ray energy density, a single guide tube 10 or an aperture 12 may be added after the monolithic capillary focusing X-ray lens 2, to form an X-ray fluorescence spectrometer with a lens and a capillary or a combination of a lens and an aperture.

Gemäß Figur 17 besteht ein Röntgenstrahl-Diffraktometer, das die monolithische Röntgenstrahl-Linse für einen quasi paralleles Strahlenbündel umfaßt, aus einer Röntgenstrahl-Quelle 1, einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2 für einen quasi parallelen Strahl, einer monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse 2' zur Fokussierung eines quasi parallelen Strahlenbündels, einem Detektor 7, einer Probe 13, einem Vorverstärker 15, einem Hauptverstärker 16, einer Puls-Analysiereinrichtung 21, einer Skaliereinrichtung 22, einer Raten-Meßeinrichtung 18, einem Goniometer 23 bzw. einem Winkelmesser, einem Steuersystem 24 für die Röntgenstrahl-Quelle, einer Hochspannungsquelle 25 für die Röntgenstrahl-Quelle 1, einem Computer 26, einer Energieversorgung 20, einer Hochspannungsquelle für den Detektor 19 etc.. Der von der Röntgenstrahl-Quelle 1 emittierte Röntgenstrahl wird durch dieAccording to Figure 17, an X-ray diffractometer comprising the monolithic X-ray lens for a quasi-parallel beam consists of an X-ray source 1, a monolithic capillary X-ray lens 2 for a quasi-parallel beam, a monolithic capillary X-ray lens 2' for focusing a quasi-parallel beam, a detector 7, a sample 13, a preamplifier 15, a main amplifier 16, a pulse analyzer 21, a scaler 22, a rate measuring device 18, a goniometer 23, a control system 24 for the X-ray source, a high voltage source 25 for the X-ray source 1, a computer 26, a power supply 20, a high voltage source for the detector 19, etc. The X-ray emitted from the X-ray source 1 is

monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse 2 zur Bildung des quasi parallelen Strahlenbündels 6, das auf die Probe 13 gestrahlt wird, gesammelt. Das von der Probe 13 erzeugte, quasi parallel gebeugte Strahlenbündel 27 fällt in die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse 2', die es fokussiert und fällt dann auf den Detektor 7. Das von dem Detektor 7 ausgesendete Signal wird dann nach einer zweistufigen Verstärkung durch den Vorverstärker 15 und den Hauptverstärker 16 an die Puls-Analysiereinrichtung 21 gesendet. Auf einem Weg wird das durch die Puls-Analysiereinrichtung 21 erzeugte Signal zur Skaliereinrichtung 22 gesendet und durch die Raten-Meßeinrichtung 18 registriert. Auf dem anderen Weg wird dieses Signal zum Computer 26 zur Verarbeitung gesendet. Sowohl das Goniometer 23 als auch das Steuersystem 24 für die Röntgenstrahl-Quelle werden durch den Computer 26 gesteuert.monolithic capillary X-ray lens 2 to form the quasi-parallel beam 6 which is irradiated onto the sample 13. The quasi-parallel diffracted beam 27 produced by the sample 13 falls into the monolithic capillary X-ray lens 2' which focuses it and then falls onto the detector 7. The signal emitted by the detector 7 is then sent to the pulse analyzer 21 after a two-stage amplification by the preamplifier 15 and the main amplifier 16. In one path, the signal produced by the pulse analyzer 21 is sent to the scaler 22 and registered by the rate measuring device 18. In the other path, this signal is sent to the computer 26 for processing. Both the goniometer 23 and the control system 24 for the X-ray source are controlled by the computer 26.

Gemäß Figur 18 weist eine Röntgenstrahl-Lithographieeinrichtung zum Lithographieren im Submikrometerbereich (0,1 bis 0,3 Mikrometer), die die monolithische kapillare Röntgenstrahl-Linse zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahlenbündels verwendet, eine weiche Röntgenstrahl-Quelle 1, eine monolithische Röntgenstrahl-Linse 2 zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahlenbündels, Masken 28, Maskenmuster 29, eine Scheibe bzw. Halbleiterscheibe 13, eine Vakuumkammer 30, eine Belichtungskammer 31, eine Resistschicht 34, einen Linsenhalter 33, ein Vakuum-According to Figure 18, an X-ray lithography device for lithography in the submicrometer range (0.1 to 0.3 micrometers) which uses the monolithic capillary X-ray lens for generating a quasi-parallel beam of rays, has a soft X-ray source 1, a monolithic X-ray lens 2 for generating a quasi-parallel beam of rays, masks 28, mask patterns 29, a wafer or semiconductor wafer 13, a vacuum chamber 30, an exposure chamber 31, a resist layer 34, a lens holder 33, a vacuum

fenster 32 usw. auf. Der von der weichen Röntgenstrahl-Quelle 1 ausgesendete Röntgenstrahl 5 (der Auffangwinkel beträgt ± 5° bis ± 15°) tritt in die monolithische Röntgenstrahl-Linse 2 zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahlenbündels ein. Der Sammelwinkel der Linse 2 ist um eine oder mehr Größenordnungen größer als derjenige von bekannten Röntgenstrahlen-Lithographieeinrichtungen. Der Röntgenstrahl wird nach seinem Eintritt in die Linse 2 an den Wänden der Kapillaren der Kanäle vielfach total reflektiert. Schließlich wird ein quasi paralleles Strahlenbündel von weichen Röntgenstrahlen, das einen relativ gleichmäßig großen Beleuchtungsbereich bzw. Belichtungsbereich aufweist, gebildet und ausgesendet. Dieses wird durch die auf dem Stepper angeorndete Maske 28 übertragen, wenn es am Stepper ankommt. Dadurch wird das Muster 2 9 der Maske 28 auf die Resistschicht 34 auf der Scheibe 13 übertragen. Auf diese Weise wird ein Belichtungsverfahren für eine Lithographie mit einer Tiefe im Submikrometerbereich ausgeführt.window 32, etc. The X-ray beam 5 emitted by the soft X-ray source 1 (the angle of collection is ± 5° to ± 15°) enters the monolithic X-ray lens 2 to produce a quasi-parallel beam. The angle of collection of the lens 2 is one or more orders of magnitude larger than that of known X-ray lithography devices. After entering the lens 2, the X-ray beam is totally reflected many times on the walls of the capillaries of the channels. Finally, a quasi-parallel beam of soft X-rays, which has a relatively uniformly large illumination area or exposure area, is formed and emitted. This is transmitted through the mask 28 arranged on the stepper when it arrives at the stepper. As a result, the pattern 29 of the mask 28 is transferred to the resist layer 34 on the disk 13. In this way, an exposure process for submicron depth lithography is carried out.

Die vorliegende Erfindung umfaßt die folgenden Vorteile:The present invention includes the following advantages:

1) Der Herstellungsschritt ist einfach, zeitsparend und kann bei niedrigen Kosten ausgeführt werden, weil die vorliegende Linse direkt gezogen wird.1) The manufacturing step is simple, time-saving and can be carried out at low cost because the lens in question is directly drawn.

2) Da diese Linse ein einziges Festkörperteil ohne irgendwelche Trägerteile ist, ist es kompakt und besitzt es eine miniaturisierte Struktur und eine große mechanische Festigkeit. Außerdem ist die Linse bequem anwendbar und erschwinglich.2) Since this lens is a single solid part without any supporting parts, it is compact and has a miniaturized structure and high mechanical strength. In addition, the lens is convenient to use and affordable.

3) Da der Aufbau der Struktur der monolithischen kapillaren Röntgenstrahl-Linse vernünftig ist, ist ihr Öffnungsbereich groß, ist ihr Volumen klein und ist ihr Sammelwinkel für den von der Röntgenstrahl-Quelle emittierten Röntgenstrahl groß. Aus diesem Grunde ist der Wirkungsgrad der Übertragung des Röntgenstrahles groß und besitzt die Linse eine gute Fokussierwirkung.3) Since the structure of the monolithic capillary X-ray lens is reasonable, its aperture area is large, its volume is small, and its collecting angle for the X-ray emitted from the X-ray source is large. Therefore, the transmission efficiency of the X-ray is high and the lens has a good focusing effect.

Claims

Protection claims

1. Monolithic capillary X-ray lens, characterized by a plurality of X-ray channels (9) extending from one end to the other end of the lens (2), the lens having the form of a single glass solid formed by fusing the walls of the X-ray channels (9) together.

2. Lens according to claim 1, characterized in that the generatrix (40) of the longitudinal profile of the lens (2), the profile generatrix (42) of the X-ray channels (9) and the axes (41) of the X-ray channels (9) are approximately segments of spatial conic sections, of combinations of segments of conic sections or of combinations of segments of conic sections and straight lines and that the radial application of the generatrix (40) of the longitudinal profile of the lens (2) and the profile generatrix (42) of the X-ray channels (9) are symmetrical with respect to the imaginary X-ray axis (3).

3. Lens according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the incident end of the lens (2) and the cross sections of the X-ray channels (9) perpendicular to the light axis (3) of the lens (2) are uniform polygons, circles or rectangles and that the shape of the cross section of the outlet end is similar to that of the cross section of the incident end.

4. Lens according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lens has a rigid solid body casing

(8).

5. Lens according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sizes of the X-ray channels (9) are different at different positions on the cross sections perpendicular to the X-ray axis (3) of the lens (2).

6. Lens according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sizes of the cross section on the incident side and the cross section on the outlet side of the lens (2) are not larger than the maximum cross section.

7. Lens according to one of claims 1 to 6, characterized in that the distance from the X-ray source

(1) to the incident end of the lens (2) is 10 mm to 200 mm, the distance from the outlet end of the lens (2) to the beam spot focused to a minimum is 10 mm to 500 mm, the length of the lens (2) is 25 mm to 2 00 mm, the size of the incident end (D _1n ) of the lens (2) is 1 mm to 30 mm, and the size of the outlet end (D _out ) of the lens (2) is 1 mm to 35 mm and that the aperture area is greater than 5 %.

8. Lens according to one of claims 1 to 6, characterized in that a single guide capillary (10) or

an aperture (12) is arranged after the lens (2) to form a combination of the lens (2) and the guide capillary (10) or a combination of the lens (2) and the aperture (12), and that the X-ray axis (3) of the single guide capillary (10) or the center of the aperture (12) is arranged on the imaginary X-ray axis (3) of the lens (2).

9. Lens according to claim 8, characterized in that the shape of the single guide capillary (10) in combination with the lens (2) is a conical or conical-section-shaped tube or is formed by two rotating partial ellipsoids or by two rotating paraboloids.

10. Lens according to one of claims 1 to 8, characterized in that the aperture (12) is provided in combination with the lens (2) and that the aperture (12) is formed from a material of medium or heavy elements.

11. Lens according to one of claims 1 to 5, characterized in that the size of the incident end of the lens (2) is smaller than that of the outlet end and that the generatrix (40) of the lens (2) at the outlet end runs parallel to the imaginary X-ray axis (3) of the lens (2).

12. Lens according to one of claims 1 to 11, characterized in that the X-ray channels (9) of the lens (2) have different focal lengths.

13. Lens according to one of claims 1 to 11, characterized in that the distance between the X-ray source (1) and the incident end (D _in ) of the lens (2) is 10 mm to 200 mm, the minimum distance from the incident end of the lens (2) to the area of the maximum size of the lens (2) is 10 mm to 150 mm, the length of the lens (2) is 10 mm to 250 mm, the size of the incident end (D _in ) of the lens (2) is 1 mm to 35 mm and the size of the outlet end (D _ovi t) of the lens (2) is 2 mm to 50 mm and that the opening area is greater than 10 %.

14. Lens according to one of claims 1 to 5, characterized in that the size of the outlet end (D _out ) of the lens (2) is smaller than that of the incident end (D _in ) and that the generatrix (40) of the lens (2) at the inlet region runs parallel to the imaginary X-ray axis (3).

15. Lens according to claim 14, characterized in that the size of the incident end (D _in ) of the lens (2) is 2 mm to 50 mm, the size of the outlet end (D _out ) of the lens (2) is 1 mm to 35 mm, the length of the lens (2) is 10 mm to 250 mm, the minimum distance from the area of the maximum size of the lens

(2) to the outlet end (D _out ) of the lens (2) 10 mm to 150 mm and the distance from the outlet end (D _out ) of the lens (2) to

the beam focused on a minimum spot is 10 mm to 2 00 mm and the aperture range is greater than 10 %.

16. X-ray fluorescence spectrometer with a lens according to one of claims 1 to 8, characterized in that an X-ray source (1), a sample (13), an X-ray lens (2) arranged between the X-ray source (1) and the sample (13), a detector (7), an amplifier (15, 16) and a computer-assisted multiple analysis device (17) are provided, the X-ray lens (2) being in the form of a monolithic capillary X-ray lens (2) or a combination of an X-ray lens (2) and a guide capillary

(10) or a combination of an X-ray lens (2) and an opening (12) according to claim 6 or 8.

17. X-ray diffractometer with a lens according to claim 11 or 14, characterized in that an X-ray source (1), a sample (13), a detector (7), a high voltage source (25), an amplifier (15, 16), a pulse analyzer (21), a scaling device (22), a rate measuring device (18), a computer (26), a control system (24) for the X-ray source (1) and a goniometer (23) are provided, wherein a monolithic capillary X-ray lens (2) according to claim 24 or 27 is provided between the X-ray source (1) and the sample

(13) and/or between the sample (13) and the detector (7).

18. X-ray lithography device for lithography in the submicrometer range with a lens according to claim 11, characterized in that a pulse plasma radiation source (1), a stepper with masks (28) and disks (13), a vacuum device (31), associated energy sources and control systems are provided, wherein a monolithic capillary X-ray lens (2) according to claim 24 is arranged between the X-ray source (1) and the stepper.