JP2005265840A - 分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線等の電磁波の照射により物体から派生するＸ線等の電磁波によるコントラストの極めてよい暗視野拡大像を、シンプルな構成で得ること。
【解決手段】室内レベルのＸ線により単色平行化光学系の構成に入る前に物体に照射することにより、光学的に拡大することを特色とする。予め結晶分析体において前方透過方向の回折線および回折方向の回折線のいずれか一方の出力強度がいずれか他方の出力強度に比較して小さくなるように設定する。物体にともなって得られる（派生する）Ｘ線Ｓと使用されているＸ線とが単色平行化光学系の前置結晶体に入射し更に結晶分析体に入射させて、前方透過方向または回折方向に出力し、物体にともなって得られるＸ線Ｓによって物体の構造の高解像能力用としての拡大画像、且つ使用されているＸ線が重畳されないコントラストの極めてよい暗視野画像として得る。
【選択図】 図３

Description

この出願の発明は電磁波（特にはＸ線）を分析する物体に入力し、物体の構造を分析する装置に関するものである。

従来の透過Ｘ線においては、物体の構造を、物体の物質によるＸ線の吸収の大小によって、Ｘ線画像のコントラストを得ている。即ち、吸収が大きい物質の元素、構造、密度に依存した領域があるとその部分のＸ線透過率が小さくなり暗い影として像中に捉えることができる。この場合に得られた画像を透視画像と呼称する。

一方、Ｘ線の吸収ではなく、物体の構造を、物体の物質の元素、構造、密度等に依存し発生するＸ線（物体にともなって派生するＸ線と呼称する）にもとづく回折、位相シフト、屈折、干渉等の現象がある。Ｘ線は電磁波であるために光同様の性質を有する。即ち、得られるＸ線にもとづく回折、位相シフト、屈折や干渉等が生ずる。Ｘ線の波面が物体による位相シフトのために変化するとする。位相シフトは波面形状の変化量に相当するので、位相シフトを検出するということは、波面形状を検出するということに対応する。Ｘ線の波面が曲がると言うことは、Ｘ線が散乱・屈折されて伝播方向を変えたと理解されている。波面の勾配に応じてそれぞれ微妙に伝播方向が違う。
さらには物体にともなって派生するＸ線には小角散乱Ｘ線、２次的Ｘ線、その他の散乱Ｘ線の発生がある。
最近、この物体にともなって派生するＸ線にもとづく情報を撮像し、検出する方法が知られている。この場合、物体にともなって派生するＸ線にもとづいて得られた画像として回折画像、位相シフト画像、位相コントラスト画像、屈折画像、干渉画像、散乱画像等と呼称されているが、ここでは散乱波画像と総称する。

例えば、透過・吸収画像の輪郭・エッジ部分が、位相シフトによって、シャープに写されることが見出された。Ｘ線の回折、干渉を利用してエッジ強調された位相シフトのＸ線画像情報を得る方法については微小焦点サイズの特殊なＸ線管を用いた方法として、ウイルキンス等によってＷＯ９６／３１０９８特許公報に開示されている。２０ミクロン以下の微小焦点サイズであって、Ｘ線の発散角を小さくした場合には、より繊細なエッジ部の画像が得られている。上記の特許技術は、Ｘ線の作用によって物体にともなって派生するＸ線が、使用されているＸ線に付随し重畳している明視野画像であった。

ここで、明視野画像とは背景照明（この場合では使用されている電磁波としてのＸ線のこと）の有る状態であって、物体に入射し、その電磁波（特にはＸ線）の作用によって、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）にもとづく画像（情報）が、使用される電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して形成さる画像をいう。
これに対して、暗視野画像とは背景照明（この場合では使用されている電磁波としてのＸ線のこと）の少ない、または無い状態であって、物体に入射し、使用されている電磁波（特にはＸ線）が減衰、または削除されている状態で、電磁波（特にはＸ線）の作用によって、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）にもとづく画像（情報）を主体として形成される画像をいう。

他の具体的な例として、前置結晶体（モノクロメーター等からなる）により単色平行Ｘ線を得て、結晶分析体（結晶分析板、結晶分析器等とも称する）とを組み合わせて使う方法がある。特に、単色平行Ｘ線を物体に照射しているのでより優れた画像が得られている。しかし、放射光から得られたＸ線を、前置結晶体により単色平行Ｘ線を得た後、単色平行Ｘ線を使用して物体に照射している。単色平行Ｘ線が作用して、物体にともなって派生するＸ線が結晶分析体に入射し、出力するため、使用されている単色Ｘ線が付随・重畳して、物体にともなって派生するＸ線の画像情報の解像能力は１：１のそのままにおいて画像として得られていた。
またこの場合、上記特許を具体化する場合は、その多くは非常に高エネルギーで且つ大形の光線束が得られる放射光から得られたＸ線を利用して物体の構造を分析していた。

結晶分析体を使う第一の種類の具体的特許に、インガル等による米国特許第５３１９６９４号、米国特許第５５７９３６３号、および日本国特許２６９４０４９号がある。透過型結晶分析体（Laueケースにもとづく）が角度分析能力を持つことを利用している。上記特許は、前置結晶体により単色平行Ｘ線を得た後、物体を透過する単色平行Ｘ線の作用によって、物体にともなって派生するＸ線が単色平行Ｘ線に付随し重畳して、透過ビームおよび回折ビームとして得られることが記載されている。この場合、透過型結晶分析体を特定の厚さにすることを考慮していない明視野画像となっていた。しかも、上記特許も、物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像情報の解像能力は１：１の画像として得られていた。なお、透過ビームと回折ビームのコントラストの異なる類似の像（反対符号を有する反転像、すなわち一方は白黒そして他方が黒白）の対となっている。

結晶分析体を使う第二の種類の具体的特許として、ウイルキンス等による米国特許第５８５０４２５号は、前置結晶体により単色平行Ｘ線を得た後、物体を透過する単色平行Ｘ線と、単色平行Ｘ線の作用によって、物体にともなって派生するＸ線が、単色平行Ｘ線に付随し重畳して、反射型結晶分析体（Braggケースにもとづく）において平行に入射し反射されている。従ってこの場合も同様に明視野画像となっていた。しかも、上記特許も、物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像情報の解像能力は１：１の画像として得られていた。一方、Ｘ線画像情報を拡大するための対策に、更に後方に、特別には、大形の単色平行Ｘ線拡大系を別途設置して対策が行われていた。

最近、結晶分析体を使う第三の種類の具体的特許として、安藤による特許第ＷＯ０３／００８９５２、および日本国特開２００３−３２９６１７号がある。この特許は、前置結晶体により単色平行Ｘ線を得た後、単色平行Ｘ線を物体に照射し、物体を透過する単色平行Ｘ線と、単色平行Ｘ線の作用によって物体にともなって派生するＸ線の散乱波が、単色平行Ｘ線に付随し重畳して、透過型結晶分析体に入射させ、透過型結晶分析体から発せられるＸ線によって物体内の画像情報を得る分析方法である。この場合、予め、透過型結晶分析体の厚さを、物体がないときに、単色平行Ｘ線に対して、透過型結晶分析体によって得られる前方方向回折Ｘ線および回折方向回折Ｘ線のいずれか一方の強度が、いずれか他方の強度に比較して、略ゼロとなるような厚さとしておき、物体にともなって派生するＸ線をこの透過型結晶分析体に入射させて、暗視野画像または明視野画像のいずれか一方に、または両方を一度に得られている。
また、単色平行Ｘ線を物体に照射し、物体を透過する単色平行Ｘ線と、単色平行Ｘ線の作用によって、物体にともなって派生するＸ線が、単色平行Ｘ線に付随し重畳して、反射型結晶分析体に入射させ、反射型結晶分析体から得られるＸ線によって物体内の画像情報を得る。この場合、反射型結晶分析体の厚さを薄くして使用される単色平行Ｘ線が入射したとき反射型結晶分析体によってBragg反射させて、透過方向に暗視野画像が得られている。上記特許も、物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像情報の解像能力は１：１の画像として得られていた。一方、Ｘ線画像情報を拡大するための対策に、更に後方に、特別には、大形の単色平行Ｘ線拡大系を別途設置して対策が行われていた。

なお、最近、Ｘ線発生装置として、佐藤による特許公開２００３−１５１７９５号において面焦点Ｘ線式によるＸ線発生装置がある。この装置は、薄膜ターゲット方式でＸ線を発生している。また、佐藤による特許公開２００２−３１３２６７号においてプラズマ方式によるＸ線発生装置がある。この装置は、パルス方式で必要時極短時間のみ高エネルギーを発生している。
なお、また、使用されている単色Ｘ線が付随・重畳した画像を画像処理する特許として、百生によるＥＰ０７８４２０２-Ａ２号、日本国特開平９−１８７４５５号がる。この特許はインガルの方式の特許において単に立体断層画像化処理をした内容である。

以上述べた特許技術として列記する。
特許ＷＯ９６／３１０９８号 公報 ウイルキンス 米国特許５３１９６９４号 公報：インガル 米国特許５５７９３６３号 公報：インガル 日本国特許２６９４０４９号 公報：インガル 米国特許５８５０４２５号 公報：ウイルキンス 特許ＷＯ０３／００８９５２号 公報：安藤 日本国特開２００３−３２９６１７号 公報：安藤 日本国特開２００２−３１３２６７号 公報：佐藤 日本国特開２００３−１５１７９５号 公報：佐藤 ＥＰ０７８４２０２号 公報：百生 日本国特開平９−１８７４５５号 公報：百生

解決しようとする課題として、ウイルキンスの特許ＷＯ９６／３１０９８号の場合は、特にエッジでない物体の中身の肝心な重要な部分は強度的に弱い場合はＸ線が吸収され、または強度的に強い透過するＸ線の影響をうけた透視画像となり、エッジのみの主体の画像となり、全般的に物体の内部構造を一様に必要である肝心の散乱波画像を得ることは不可能となる大きな問題があった。また、使用されているＸ線が付随し重畳されている明視野画像のために、コントラストが悪く、折角の繊細・緻密な画像も十分に良く判別出来ない問題があった。

また、単色平行Ｘ線による前置結晶体、結晶分析体等を組み合わせて配置し用いている場合の特許技術：インガルの米国特許５３１９６９４号、米国特許５５７９３６３号、安藤の特許ＷＯ０３／００８９５２号等の特許技術を具体化する場合は、いずれも非常に高エネルギーの放射光から得られたＸ線を利用して、大形のＸ線束から単色平行Ｘ線を得て、直接物体に照射して、物体の構造を分析している。このために、この方法は実験室レベルでは広く一般に実用化、商用化が困難であった。

また、上記特許を具体化する場合は、いずれもこの特許技術は、前置結晶体により単色平行Ｘ線を得て、単色平行Ｘ線を物体に照射し、物体を透過する単色平行Ｘ線と、単色平行Ｘ線の作用によって、物体にともなって派生するＸ線が、単色平行Ｘ線に付随し重畳して、結晶分析体に入射し、結晶体または結晶分析体から出力（透過、または反射）するため、物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像情報の解像能力は１：１のそのままにおいてＸ線画像として得られていた。したがって、物体の解像能力を得る上で非常に困難な欠点があった。

また、これらの特許技術は、物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像情報の解像能力は１：１のそのままにおいてＸ線画像を検出器に入力される。一方検出器の解像能力（特に数ミクロンレベル、更にはミクロンレベル以下）を上げることは極めて困難であり、画像情報を検出器により検出し、画像処理装置に入力し高度で的確な画像処理を得て分析する上で制約をうけ大きな問題であった。
この問題を避けるために、ウイルキンスの米国特許５８５０４２５号、安藤の特許ＷＯ０３／００８９５２号等は、更に別途、後方・下流に、結晶体を使用し、単色平行Ｘ線において、単色平行Ｘ線とともに物体にともなって派生するＸ線の散乱波画像（情報）を拡大するために、単色平行Ｘ線の光学拡大系を設けていた。しかし、後方に配置するほど、比例して、前置結晶体、結晶分析体に、更に結晶体による組み合わせた単色平行Ｘ線の経路による構造上の拡大スペースは非常に巨大化し大きくなり、スペース・配置の制約、使用される結晶体間の結晶体格子面の配置精度、Ｘ線画像の減衰、振動による画像の歪・ボケ等の発生等の欠点を有していた。または、その対策の規模が大きくなり、高価格となる欠点を有していた。

また、インガルの米国特許５３１９６９４号、米国特許５５７９３６３号、ウイルキンスの米国特許５８５０４２５号は全て明視野画像であった。すなわち、Ｘ線を物体に照射し、物体を透過するＸ線と、Ｘ線の作用によって、物体にともなって派生するＸ線の散乱波が、単色平行Ｘ線に付随し重畳している明視野画像である。この構成ではコントラストが悪く判別のし難い画像であった。なお、またインガルの米国特許５３１９６９４号、米国特許５５７９３６３号等の特許技術は、透過型結晶分析体の角度分析能力を利用した場合、欲しい物体の画像を一度に得らないので、透過型結晶分析体を漸次回転しつつ白黒像さらには黒白像を蓄積し、計算機にかけてコントラストのある像を形成するといった煩雑な操作を必要とするといった特別の問題もあった。

また、最近の面焦点Ｘ線式によるＸ線発生装置、およびプラズマ方式のＸ線発生装置では、物体の解像能力も数十ミクロンのレベルであり、しかも、透視画像のためにコントラストが悪い明視野画像であった。

本発明は、上述の問題点を解決し、使用されているＸ線等の電磁波による付随し重畳の少ない、物体にともなって派生するＸ線等の電磁波によるコントラストの極めてよい暗視野拡大画像とし、且つ、分析対象の物体の分析する凡そ位置と、詳細な分析の両機能を同時に得ることを目的とする。しかも発生源と検出器の間に設置される構成・構造をシンプルにして、スペース、配置精度、画像情報の減衰、画像情報の歪、対振動によるボケ等を解決している。物質の内部構造を全般的に、より性能の良い、実用的な分析装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記の目的を達成する為に課題の解決手段を順に追って説明する。
第１には、電磁波（特にはＸ線）、前置結晶体、および結晶分析体をもちいて物体の構造を分析する装置において、分析すべき物体の後方に、第一の前記前置結晶体により前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）とするように配置し、次に第二の前記結晶分析体を配置し、
電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させ、第二の前記結晶分析体において、結晶分析体を透過型結晶分析体としては前方透過方向の回折線または回折方向の回折線に分離させて出力し、または、結晶分析体を反射型結晶分析体としては前方透過方向の回折線または反射方向の回折線に分離させて出力し、前記回折線による前記物体の構造の拡大画像情報が得られることを特徴とする。

第２には、上述において、上述の第二の前記結晶分析体を透過型結晶分析体として配置し、
予め、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を調整して特定の波長として設定しておき、また、第二の前記結晶分析体の厚さを変え調整して特定の厚さとして設定しておき、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定し、前方透過方向の回折線、および回折方向の回折線のいずれか一方の出力強度が、いずれか他方の出力強度に比較して相対的に小さくなるように調整し設定しておき、
電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させ、第二の前記結晶分析体において、前方透過方向の回折線または回折方向の回折線に分離させて出力し、前記回折線のいずれかより、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が、または前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）と前記単色平行電磁波（特にはＸ線）とによる前記物体の構造の明視野・拡大画像情報が、得られることを特徴とする。

第３には、第１において、第二の前記結晶分析体を反射型結晶分析体として配置し、
予め、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を調整し設定しておき、また、第二の前記結晶分析体の厚さを調整し設定しておき、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定しておき、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の反射方向の回折線の出力強度に比較して、前方透過方向の回折線の出力強度が相対的に小さくなるように調整し設定しておき、
電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させて、第二の前記結晶分析体の透過方向に出力し前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が、または、第二の前記結晶分析体の反射方向に出力し前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）と前記単色平行電磁波（特にはＸ線）とによる、前記物体の構造の明視野・拡大画像情報が、得られることを特徴とする。

第４には、上述において、電磁波を、特性Ｘ線、準単色Ｘ線、単色Ｘ線、単色レーザー、単色光線のいずれかとし、物体の構造の画像情報が得られることを特徴とする。

第５には、上述において、第一の前置結晶体の結晶体格子面と第二の結晶分析体の結晶体格子面とを平行に設置して、物体の構造の画像情報を得ることを特徴とする。

第６には、上述において、第二の結晶分析体を回転走査して、物体の構造の画像情報を得ることを特徴とする。

第７には、上述において、分析される物体の前方・上流である電磁波源（特にはＸ線源）側の位置に、分析される物体の後方・下流の位置に、必要に応じて電磁波（特にはＸ線）の光学拡大系を各々設けるとともに、前記光学拡大系を必要に応じて平行光学系としたことを特徴とする。

第８には、上述において、前記物体の構造の画像情報を検出する電磁波（特にはＸ線）の検出器を備え、更には、前記画像情報を用いて、画像データを生成、構築し、断層画像情報あるいは立体断層画像情報のいずれかを生成、構築可能とする画像処理装置を備えたことを特徴とする。

第９には、電磁波（特にはＸ線）をもちいて物体の構造を分析する装置において、
電磁波源（特にはＸ線源）からの前記電磁波（特にはＸ線）を、前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が、使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、前置結晶体において、前記電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）とし、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射し、
または、電磁波源（特にはＸ線源）からの前記電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）として、前記物体に照射し、前記単色電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射し、
更に、画像処理装置において、前記検出器から得られる物体からの画像情報をもちいて前記単色電磁波（特にはＸ線）を低減または削除して、前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得られることを特徴とする。

第１０には、上述において、発生源に、パルス発生式の発生源を用いることにより、物体の構造の拡大画像情報が得られることを特徴とする。

第１１には、上述における、電磁波源（特にはＸ線源）の後方・下流であって、第一の前置結晶体と第二の結晶体分析体からなる単色平行化系の前方・上流に、分析対象の物体を設置し、物体の構造の拡大画像を得る場合の構成と、
前記第一の前置結晶体と前記第二の結晶体分析体からなり単色平行化による構成の中に分析対象の物体を設置し物体の構造の画像を得る構成とを、兼ね備えたことを特徴とする。

上述したように本発明の分析装置における効果を以下詳細に説明する。
物体の構造は、使用されている電磁波の作用よって、物体の物質の元素、構造、密度等に依存して、物体にともなって派生する電磁波（回折電磁波、位相シフト電磁波、屈折電磁波、小角散乱電磁波、２次的電磁波、その他の散乱電磁波、：ここでは物体にともなって派生する電磁波と呼称する）が発生する。
ここで特にＸ線であれば、物体にともなって派生するＸ線（回折Ｘ線、位相シフトＸ線、屈折Ｘ線、小角散乱Ｘ線、２次的Ｘ線、その他の散乱Ｘ線、：ここでは物体にともなって派生するＸ線と呼称する）が発生する。
電磁波にはＸ線以外に、光、レーザー光、ガンマ線等を含む。
本発明の構成は、室内商業用として普及可能な装置として実現可能である。室内レベルの発生源から電磁波（特にはＸ線）が発生されると、発生した電磁波（特にはＸ線）の多くは放射状に発散状態にあり、光学的に拡大系となっている性質を利用している。この室内レベルの電磁波（特にはＸ線）を、単色平行化系の構成に入る前に、物体に照射することにより、逆に効率よく光学的に拡大することを大きな特色とする。高解像能力用としての拡大画像情報、且つ、使用されているＸ線が重畳されないコントラストの極めてよい一様に暗視野画像情報、即ち暗視野・拡大画像情報として一度に同時に得られる効果がある。

先ず本発明は、放射光のような光線束の大きい電磁波（特にはＸ線）を単色平行化の後に物体に照射するのではない。しかも、物体の構造を分析する場合約数十倍から数百倍の拡大により容易に画像解析・構造分析を可能とする効果がある。数ミクロンから数百ナノメートル以下の分析を可能とする効果がある。単色平行化系・兼単色平行化拡大化系を構成する前置結晶体に対して物体の置く前後の位置により、物体の凡その分析位置とその部分の詳細な分析を特色としている。
本発明の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、おいて、最初の効果を説明する。
本発明では、先ず、電磁波（特にはＸ線）の発生源として電磁波源（特にはＸ線線源）が設けられる。次に、単色平行化系に入る前に、分析対象の物体を配置する。その次に、単色平行化系（兼、単色平行光学拡大化系）の構成、即ち、電磁波（特にはＸ線）の単色平行化の手段と単色平行光学拡大の手段を兼ねた第一の前置結晶体と第二の結晶分析体とが配置されている。更にその次に、検出器が配置される。更に、発生源と物体の間（前方・上流）、または物体と単色平行化系の間（後方、下流）に光学拡大系を設けても良い。 かかる構成において、室内レベルの発生源から電磁波（特にはＸ線）が発生されると、発生した電磁波（特にはＸ線）の多くは放射状に発散状態、光学的拡大系となっている。次に、物体に照射し、使用されている電磁波（特にはＸ線）の作用よって、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）を発生させている。
その次に、単色平行化系（兼、単色平行光学拡大化系）を構成する前置結晶体と結晶分析体を経て、更にその次に画像を検出器にて検出される。
この場合、物体にともなって派生する画像情報は１：Ｎ倍に拡大されている。
Ｎの要素としては、発生源と物体間の距離と、発生源と単色平行化系の位置間との距離の相対的拡大比Ｎ１倍と、最初の単色平行化系（兼、単色平行光学拡大系）とによる拡大比Ｎ２倍、従って、物体の分析解像能力は、Ｎ＝Ｎ１・Ｎ２倍に拡大されて解像能力の高い分析が可能となっている。
具体的には、約数十倍から数百倍以上の拡大により容易に物体の構造分析を可能とする効果がある。この場合には、約数ミクロンから数百ナノメートル以下を数十ミクロン以上に拡大し分析を可能とする。
かかる本発明よって、普及可能な室内用装置による発生源を用いて、分析対象の物体の位置による光学拡大と、単色平行化と光学拡大化の兼用の機能による単色平行化系・兼単色平行光学拡大化系の構成とによって、高解像能力用の拡大画像の分析装置として提供される特色、効果がある。
物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による画像と高解像能力用の拡大画像情報とが一度に同時に得られる。この相乗効果は極めて多きい効果がある。また、発生源から検出器までの分析装置全体の間に設置される構造を極力シンプルにして、省スペースで、配置精度、外乱・振動による画像情報の歪・ボケ、画像情報の減衰等の問題が少なく、物質の内部構造を全般的に、より性能の良い、実用的な分析装置が提供される効果がある。また、分析装置として容易に商用化、実用化できる特色、効果がある。

ここで、本発明の第７において、分析される物体の前方・上流の位置に光学拡大系ＯＡ、分析される物体の後方・下流の位置に光学拡大系ＯＢ等による光学拡大系を設けている。この場合の光学拡大系としては、例えば、モノクロメーター、放物線状反射ミラー、多層膜反射鏡、あるいはキャピラリー等を用いて構成し、組み合わせることによって集光し拡大することは容易に実現される。
なお、光学拡大系ＯＡは電磁波（特には）により物体への照射面積を拡大する効果がある。また物体への照射するときの電磁波（特には）が平行電磁波（特には）として入射する場合には平行度が高いほど高分解能・高解像度が得られる。

また、上述のごとく単色平行光学拡大系、および光学拡大系ＯＢは物体の構造を拡大した画像とする効果が得られているが、単色平行光学拡大系、光学拡大系ＯＢは対称系の光学系の場合はそのまま２次元的に拡大される。一方非対称の光学系の場合は文字通り非対称に１次伝元的に拡大される。対象系、非対称の光学系の使い分けは、物体と画像の走査の方法とともに組み合わせて効果的に使用される。
なおまた、物体からの電磁波（特には）が平行電磁波（特には）として光学拡大糸する場合にも平行度が高いほど高分解能・高解像度が得られる。

また、本発明の第８において、物体にともなって派生する画像情報の解像能力はＮ倍とし、高解像能力用画像情報を検出器に入力される。このためにＮ倍の拡大によれば検出器の解像能力を特に高める必要がない。得られた拡大画像情報を検出器により検出し、画像処理装置に入力し高度で的確な画像処理を得て分析を可能とする効果がある。
本発明では、物体のミクロン以下のレベルの構造分析でも、容易に画像を拡大し撮像を可能とし、普及している数十ミクロンレベルの撮像の検査器でも、高解像能力用の画像の分析装置として提供される特色、効果がある。
更に、当然のこととして、画像処理装置を用いて、画像データを生成し、構築し、断層画像情報あるいは立体断層画像情報を得ることは容易な効果である。

なお、本発明の第１１において、本発明は、更には物体の位置として、前置結晶体と結晶分析体との間に物体の位置で、物体の画像情報を１：１の解像能力にて画像情報が得られ、凡その分析位置を決める。
詳細に分析する場合は、上述の本発明の物体の位置により、高解像能力として光学的に拡大されて、高コントラストの暗視野拡大画像情報が得られ、分析可能となる効果・特色がある。即ち、両方の機能を併用する効果がある。
更にまた、別途、結晶分析体の後方の位置に、単色平行電磁波（特にはＸ線）の後方光学拡大系を設けても良い。本発明では、別途後方に光学拡大系を設けた場合は、単にＮ３倍のみではなく、Ｎ１・Ｎ２・Ｎ３倍に大きく拡大される効果がある。
しかし従来のように後方単色平行光学拡大系のみの場合は、結晶体による組み合わせた二重の配置による単色平行Ｘ線の経路による構造上の巨大なスペースを必要とし、使用される結晶体間の結晶体格子面の配置精度、Ｘ線画像の減衰、振動による画像の歪・ボケ等の発生等がある。その対策規模も大きくなる。この問題が避けられる効果がある。

その上、本発明の第２、第３、第４、第５、第６、第８、第９、第１０、第１１において、次の効果を説明する。
本発明では、使用されている電磁波（特にはＸ線）または単色平行電磁波（特にはＸ線）が殆んど付随・重畳せず分離されて含まれていない（多少残っても良い）の画像情報は、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）を主体とした高解像能力用、高コントラストの暗視野・拡大画像情報となる効果がある。たとえ物体の構造をしめす微弱な信号のみでも画像化できる点に特色がある。
また、本発明では、特に電磁波（特にはＸ線）の発生源から電磁波（特にはＸ線）の発散角度が小さいほど、または平行度が良いほど、物体の内部全体に亘って、構造の物質にともなって、回折、位相シフト等、屈折、散乱状態等を示した繊細・緻密で高コントラストの暗視野・拡大画像情報となる効果がある。
本発明では、先ず、電磁波（特にはＸ線）の発生源から電磁波（特にはＸ線）を発生させる。発生し得られたこの電磁波（特にはＸ線）を分析の対象とする物体に照射し入力する。これらの使用されている電磁波（特にはＸ線）の作用よって、物体の物質の元素、構造、密度等に依存して、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が発生し、使用されている電磁波（特にはＸ線）と共に付随し重畳する状態となっている。

その上で、本発明の第２においては、 第一の前置結晶体において使用されている電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）となるように配置し設定する。次に第二の結晶分析体は透過型結晶分析体（技術的にはLaueケースと称される場合にもとづく動力学的回折作用を活用）として配置し使用する。動力学的回折作用とは、電磁波（特にはＸ線）が完全に近い結晶分析体の結晶中で多重散乱することによる効果であり、これによって電磁波（特にはＸ線）は、結晶中の多数の結晶格子面で前方透過方向の波（Ｏ波と呼ぶ）と回折方向の波（Ｇ波と呼ぶ）が多数回繰り返し反射を受けて、Ｏ波とＧ波とに分光されて出てくることを意味する。ここではこの結晶分析体の動力学的回折作用による角度分析能力を利用する。
ここで、予め、第二の前記結晶分析体の厚さを固定し前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を変えて調整して特定の波長として設定してき、または、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を固定し第二の前記結晶分析体の厚さを変えて調整して特定の厚さとして設定しておき、且つ、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定し、前方透過方向の回折線（Ｏ波と呼称する）および回折方向の回折線（Ｇ波と呼称する）のいずれか一方の出力強度が、いずれか他方の出力強度に比較して相対的に小さくなるように調整し設定しておく。｛この場合強度０から〜約２５％の強度の範囲を対象とする：相対的にある程度の暗視野画像が得られれば良い場合も含む。なお、使用される単色波長を変える方法と第二の前記結晶分析体の厚さを変える方法とによって、求める物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得られることは同じ作用効果がある。なおまた、前方透過方向の回折線（Ｏ波）の強度、および回折方向の回折線（Ｇ波）の強度の変化が、第二の前記結晶分析体の厚さの変化または単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長の変化に対してある周期で現れる。｝
電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させ、第二の前記結晶分析体において、前方透過方向の回折線Ｏ波または回折方向の回折線Ｇ波に分離させて出力し、前記回折線のいずれかより、少なくとも、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による物体の構造のほぼ暗視野・拡大画像情報が得られる効果がある。
即ち、（Ａ）一方の前方透過方向の回折線Ｏ波において単色平行電磁波（特にはＸ線）の強度はほぼゼロであり、かつ物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が観測され、他方の回折方向の回折線Ｇ波において単色平行電磁波（特にはＸ線）および物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が重畳して観測される場合と、（Ｂ）一方の前方透過方向の回折線Ｏ波において単色平行電磁波（特にはＸ線）および物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が重畳して観測され、他方の回折方向の回折線Ｇ波において単色平行電磁波（特にはＸ線）の強度はほぼゼロであり、かつ物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が観測される場合である。 依って、
（Ａ）前方透過方向に暗視野・拡大画像情報が得られ、回折方向には明視野・拡大画像情報が得られるか、または（Ｂ）前方透過方向に明視野・拡大・画像情報が得られ、回折方向には暗視野・拡大画像情報が得られる効果がある。

また、本発明の第３においては、第一の前置結晶体において使用されている電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）となるように設定する。次に第二の結晶分析体は反射型結晶分析体（技術的にはBraggケースと称される場合にもとづく動力学的回折作用を活用）として配置し使用する。
予め、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を変えて調整し設定し、第二の前記結晶分析体の厚さを調整し設定し、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定し、使用されている電磁波（特にはＸ線）の反射方向の回折線の出力強度に比較して、前方透過方向の回折線の出力強度が相対的に小さくなるように調整し設定し（完全な強度０〜約２５％の強度の範囲を対象とする：相対的にある程度の暗視野画像が得られれば良い場合も含む）、第二の前記結晶分析体に、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）と前記単色平行電磁波（特にはＸ線）と共に付随し重畳して入射する。
電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体において、（Ａ）一方の透過方向の回折線において単色平行電磁波（特にはＸ線）による強度はほぼゼロであり、かつ物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が観測され、（Ｂ）他方の反射方向の回折線において単色平行電磁波（特にはＸ線）、および物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が重畳して観測される。 依って、（Ａ）前方透過方向に出力し、検出器により、前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得えられる効果がある。また、（Ｂ）反射方向に出力し、検出器により、前記物体の構造の明視野・拡大画像情報が得えられる。
この場合、単色平行電磁波（特にはＸ線）と反射型結晶分析体の結晶の格子面との角度を浅く入射させ、完全に近い結晶中で多重散乱し回折し屈折することによる作用によって、結晶中の多数の結晶格子面で多数回繰り返し各反射を受けて、単色平行電磁波（特にはＸ線）はブラッグ反射の原理により一様に角度方向に全反射される。一方、反射型結晶分析体の厚さを薄く設定し、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）は透過し、コントラストの良い暗視野・拡大画像を得られる効果がある。

第４において、使用される電磁波を電磁波発生源から、例えば特性Ｘ線、準単色Ｘ線、単色Ｘ線、単色レーザー、単色光線等とすれば、電磁波のエネルギーとしての利用効率が極めて良い。

第５において、単色平行化手段としての第一の前置結晶体の結晶体格子面（原子面）と、第二の結晶分析体（透過型結晶分析体または反射型結晶分析体）の結晶体格子面（原子面）をほぼ平行に（完全な平行を含む）配置することのもとに、結晶分析体の角度分析能力を利用している。色消し条件{単色電磁波（特にはＸ線）がもっている波長λに付随する波長分布Δλを含む全波長に対してほぼ同時に回折する条件}を満たしているものとする。得られる回折線の角度広がりが限りなく小さくなるために角度感度｛単色電磁波（特にはＸ線）の角度広がりの大きさ分に対して、物体からの電磁波（特にはＸ線）により得られる角度の広がりの大きさ分との差分のこと｝がより高くなることを条件としている。一方、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）は角度の分散を生じている。物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）により得られる角度の広がりの分と、単色電磁波（特にはＸ線）の角度広がりの分（実際的には単色Ｘ線の波長λに付随され分布されるΔλとして、Δλ/λの比率として約1万分の１のレベルの広がりを持ったＸ線を単色Ｘ線と呼称して使われている）との差分として、暗視野画像情報が得られる。
即ち、ここでは、使用される単色平行電磁波（特にはＸ線）の角度広がりの大きさ分に対して、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）の角度の分散により得られるより大きな角度の広がりの大きさ分との差分として、暗視野拡大画像情報が得られる効果がある。

また、ここで、本発明の第５においては、単色平行化手段としての第一の前置結晶体と第二の透過型結晶分析体５を一体化したユニットを構成することは容易となり、各結晶体格子面（原子面）を平行に加工しやすい効果がある。
なお、本発明の第６において記述のように、単色平行化手段としての第一の前置結晶体の結晶体格子面（原子面）と、第二の結晶分析体（透過型結晶分析体または反射型結晶分析体）の結晶体格子面（原子面）とを平行にしても、完全に平行に出来ない場合もある。色消し条件を完全に満足できない場合もある。従って、角度感度が高くない場合もある。この場合には、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）により得られる角度の広がりの分と、使用される単色平行電磁波（特にはＸ線）の角度広がりの分との差分としての暗視野・拡大画像情報を確実に得るために、第二の結晶分析体を回転移動走査して、画像情報を蓄積し画像処理によって得ることも可能とする特色がある。
また、第二の結晶分析体の厚さ、またはＸ線の波長が変わり、色消し条件を十分満足できない場合、および角度感度が高くない場合もある。この場合には、第二の結晶分析体を回転移動走査して、画像情報を蓄積し画像処理によって拡大画像情報として得ることも可能とする効果・特色がある。

なお、本発明の第９における画像処理による暗視野・拡大画像情報を得る装置として、電磁波源（特にはＸ線源）から得られる電磁波（特にはＸ線）を、分析対象の物体に照射し、電磁波（特にはＸ線）の作用によって物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が、使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、前置結晶体において、前記電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）とし、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射させる。
または、電磁波源（特にはＸ線源）から得られる電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）として、物体に照射し、単色電磁波（特にはＸ線）の作用によって、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射させる。
ここで、画像処理装置おいて、検出器から得られる物体からの画像情報をもちいて、走査された画像における単色電磁波（特にはＸ線）の搬送的な波長・周波数をもとに復調して単色電磁波（特にはＸ線）の周波数を削除して、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）を主体の画像にした画像に再生する。
または走査された画像において、波長・周波数―スペクトラム変換し、単色電磁波（特にはＸ線）のスペクトラムを低減または削除して、散乱波画像のスペクトラムから画像に戻し、物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）を主体の画像として取り出す。
かかる方法によって、物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得られる効果、特色がある。

なお、本発明の第１、第２、第３、第５、第６、第７、第９、第１１の前置結晶体において、前置結晶体は対称モノクロメーター、非対称モノクロメーター、コリメーター、または多層膜等の結晶体等のいずれかを組み合わせて、単独、複合化、またはユニット化して用いて、単色平行化の手段とし構成し、実現することは容易に可能である。

また、本発明の第８における検査器および画像処理装置として、まず、上述の電磁波（特にはＸ線）の検出器は、物体の構造の画像情報がミクロンレベル以下を数百倍以上に拡大して、暗視野・拡大画像情報として検出器に入力され得られているので、数十ミクロンのレベルの解像能力でも十分である特色がある。
具体的な検出器としては、例えば、撮像管方式、蛍光増倍管方式、イメージインテンシファイア方式、ＣＣＤセンサー方式、非晶質体センサー方式、高感度化合物結晶体センサー方式、イメージングプレート方式、フィルム方式、原子核乾板方式等にもとづく。検査器にはフラット型パネル、または円柱形パネルなど、あるいはラインセンサー１次元検出器を用いることができる。いずれの検出器を用いるかは、分析対象となる物体の種類や状態等によって任意に選択すればよい。
また、例えば、物体の移動、回転、傾斜等の走査とラインセンサー１次元検出器または２次元検出器とによる組合せによる画像の走査は、画像処理装置による断層画像および立体画像の生成に有用であり、たとえばＣＴ（コンピュータトモグラフィ）技術を導入することで新たな分析画像情報を得ることが可能になる。
また、画像処理装置としては、上記検出器による検出データに基づき、高解像能力である暗視野・拡大画像情報および明視野・拡大画像情報のいずれか一方または両方として、散乱波画像を生成できるものであり、画像合成処理等により高解像能度、高コントラスト用としての暗視野・明視野の拡大断層画像や拡大立体画像を生成可能である。

また、本発明の第１、第２、第３、第４、第９、第１０、第１１の発生源において、対象の電磁波としては、主としてＸ線（約１０−３ｎｍ〜１０ｎｍ）、ガンマ線（約１０−２ｎｍ以下）、紫外線（約１ｎｍ〜４００ｎｍ）を挙げることができ、上記分析が可能である。分析対象の物体によって任意に選択すればよい。
本発明に必要な散乱波画像として実用性のある室内レベルの発生源として、具体例に、
その一に、微小焦点のターゲットによるＸ線発生源として、ミクロン以下のターゲットを用いれば、発散角度が小さいほど、高分解能の繊細・緻密な散乱波画像情報がえられているので、本発明の技術は、物体の構造全体を一様に高解像能力・高コントラスト用としての暗視野・拡大画像情報としての相乗効果により極めて実用性が高い特色がある。
また、その二に、面焦点Ｘ線式によるＸ線発生源を用い、モノクロメーター、ミラー、キャピラリー等と組み合わせて、約３０ｍｍ径の特性平行Ｘ線（準単色平行Ｘ線）が得られているので、物体の構造の詳細を観察する上では便利であり、本発明の技術は、良い平行度が得られるほど高分解能・高解像能力・高コントラスト用としての暗視野・拡大画像情報としての相乗効果により極めて実用性が高い特色がある。
また、その三に、プラズマ発生方式によるパルス方式によるＸ線発生源を用いれば、準単色Ｘ線として、高エネルギーを、ミリ秒以下のレベルのパルスを用いることにより、極めて短時間の照射は極めて小さい照射エネルギーとなり超省エネルギーとなっている。従来の室内用のＸ線発生源の電力に対して、約百分の一の電力で実現可能となる。小規模の発生源でも十分使用対象になりえる大きな特色がある。また、超短時間の動画像が得られている。物体を高速写真の画像が得られている。医療用にも照射エネルギーが少なくてすむ効果がある。従って、本発明の技術は高速度式・超省エネルギー・高解像能力・高コントラスト用としての暗視野・拡大画像情報が得られる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図１、図２、図３、図４、図５、図６に基づいて説明する。具体的な実施例の説明においては、電磁波のうちの特にＸ線により説明する。
本発明の図１は透過型結晶分析体により、暗視野・拡大画像情報を得る場合における説明図である。Ｘ線発生源１、使用されるＸ線２、分析対象の物体３、前置結晶体４、前置結晶体４の結晶体格子面４Ｐ、透過型結晶分析体５、透過型結晶分析体５の結晶体格子面５Ｐ、単色平行Ｘ線６、暗視野（または明視野）・拡大画像情報７、明視野（または暗視野）・拡大画像情報８、検出器Ａ９、検出器Ｂ１０、なお、単色平行化手段である第一の前置結晶体４の結晶体格子面４Ｐと、第二の結晶分析体５（ここでは透過型結晶分析体５）の結晶体格子面５Ｐをほぼ平行に（完全な平行を含む）配置する。ここでは、第一の前置結晶体４と第二の透過型結晶分析体５を一体化したユニットＵ１から構成されている。
前置結晶体４、結晶分析体５等の結晶体の例としては、ダイヤモンド型結晶のシリコン４，４，０反射を用いている。
最初に、Ｘ線発生源１から使用されるＸ線２を発生させる。発生し得られたこのＸ線２を分析の対象とする物体３に照射し入力する。この使用されているＸ線２の作用よって、物体３にともなって派生するＸ線Ｓが発生し、使用されるＸ線２に物体３にともなって派生するＸ線Ｓが付随し重畳したＸ線となっている。第一の前置結晶体４において使用されているＸ線２を単色平行Ｘ線６となるように配置し設定する。次に第二の結晶分析体５、即ちここでは透過型結晶分析体５として配置し使用する。
先ず、この構成であれば、Ｘ線発生源１と物体３との距離Ｌ１、Ｘ線発生源１と第一の前置結晶体４に入射するまでの距離Ｌ２とすれば、物体３の光学拡大Ｎ１＝Ｌ２／Ｌ１倍となる。Ｎ１は数十倍以上にある。次に、第一の前置結晶体４と第二の結晶分析体５により構成、即ち単色平行化系・兼単色平行化拡大化系の構成としては、単色平行Ｘ線６において、入射されるＸ線幅Ｋ１とし単色平行Ｘ線６の幅Ｋ２とすれば、Ｎ２＝Ｋ２／Ｋ１倍に拡大される。即ち、物体３の構造を分析する上でＮ＝Ｎ１・Ｎ２倍に拡大される。約数十倍から数百倍以上に拡大される。
次に予め、第二の前記結晶分析体５の厚さを固定し前記単色平行Ｘ線６の波長を変えて調整して特定の波長として設定してき、また、前記単色平行Ｘ線６の波長を固定し第二の前記結晶分析体５の厚さを変えて調整して特定の厚さとして設定しておき、
第二の前記結晶分析体５に対して、前記単色平行Ｘ線６の入射角度を調整し設定し、前方透過方向の回折線Ｏ波および回折方向の回折線Ｇ波のいずれか一方の出力強度が、いずれか他方の出力強度に比較して相対的に小さく（この場合、強度０から〜約２５％の強度の範囲を対象とする）なるように調整し設定しておく。
第二の前記透過型結晶分析体５に、物体３にともなって派生するＸ線Ｓと前記単色平行Ｘ線６と共に付随し重畳して入射させて、前記透過型結晶分析体５において前方透過方向の回折線、または回折方向の回折線に分離させて出力し、前記回折線のいずれかより、検査器Ａ９、検査器Ｂ１０により、少なくとも物体３にともなって派生するＸ線Ｓによる物体３の構造の暗視野・拡大画像情報７または８に得られる。即ち、（Ａ）一方の前方透過方向の回折線Ｏ波において単色平行Ｘ線６の強度はほぼゼロであり、かつ物体３にともなって派生するＸ線Ｓが観測され、他方の回折方向の回折線Ｇ波において単色平行Ｘ線６および物体３にともなって派生するＸ線Ｓが重畳して観測される場合と、（Ｂ）一方の前方透過方向の回折線Ｏ波において単色平行Ｘ線６および物体にともなって派生するＸ線Ｓが重畳して観測され、他方の回折方向の回折線Ｇ波において単色平行Ｘ６の強度はほぼゼロであり、かつ物体にともなって派生するＸ線Ｓが観測される場合である。よって、（Ａ）前方透過方向に暗視野・拡大画像情報８が得られ、回折方向には明視野・拡大画像情報７が得られるか、または（Ｂ）前方透過方向に明視野・拡大・画像情報７が得られ、回折方向には暗視野・拡大画像情報８が得られることになる。

なお、単色平行化手段としての第一の前置結晶体４の結晶体格子面４Ｐと、第二の結晶分析５（透過型結晶分析体５）の結晶体格子面５Ｐをほぼ平行に（完全な平行を含む）配置することのもとに、結晶分析体５の角度分析能力を利用している。

なおまた、図１において、単色平行化手段である第一の前置結晶体４の結晶体格子面４Ｐと、第二の結晶分析体５（透過型結晶分析体５）の結晶体格子面５Ｐとを平行にしても、完全に平行に出来ない場合もある。また、色消し条件を十分満足できない場合もある。角度感度が高くない場合もある。この場合には、物体３にともなって派生するＸ線Ｓにより得られる角度の広がりの分と、単色平行Ｘ線７の角度広がりの分との差分としての暗視野・拡大画像情報８、さらには明視野・拡大画像情報７を確実に得るために、第二の結晶分析体５を回転移動走査して、画像情報を蓄積し画像処理によって得ることも可能である。

なおまた、図１において、結晶分析体５の厚さ、または単色Ｘ線６の波長が変わり、色消し条件を殆んど満足できない場合もある。角度感度が高くない場合もある。この場合には、第二の結晶分析体５を回転移動走査の構成として、画像情報を蓄積し画像処理によって拡大画像情報として得ることも可能である。

なお、図２に示すように第一の前置結晶体の前に、更に結晶体４’を入れて、単色平行化拡大系の構成においてＮ２’＝Ｋ２／Ｋ１・Ｋ２‘／Ｋ１’倍としても良い。依って、物体３の構造を分析する上でＮ＝Ｎ１・Ｎ２’倍に拡大され解像能力を上げている。

また次に、本発明の図３は、透過型結晶分析体５による暗視野・拡大画像情報をえる場合における別の説明図である。
Ｘ線発生源１、使用されるＸ線２、光学拡大系ＯＡ２１、分析対象の物体３、光学拡大系ＯＢ３２、第一の前置結晶体４、前置結晶体４の結晶体格子面４Ｐ、第二の透過型結晶分析体５、透過型結晶分析体５の結晶体格子面５Ｐ、単色平行Ｘ線６、暗視野（または明視野）・拡大画像情報７、明視野（または暗視野）・拡大画像情報８、検出器Ａ９、検出器Ｂ１０から構成されている。本発明の図３は、図１において、更に、分析される物体３の前方・上流であるＸ線発生源１側の位置に光学拡大系ＯＡ２１、または分析される物体３の後方・下流の位置に、配置するＸ線の光学拡大系ＯＢ３２を設けている。 この場合の光学拡大系としては、例えば、対称モノクロメーター、非対称モノクロメーター、放物線状反射ミラー、多層膜反射鏡、あるいはキャピラリーのいずれかを用いて構成し、組み合わせることによって集光し拡大することは容易に実現される。この構成により光学拡大系ＯＡ２１から拡大比ＮＯ１倍、光学拡大系ＯＢ３２から拡大比ＮＯ２倍が得られる。
この場合、物体３の前後における光学拡大比は、光学拡大系ＯＡと物体３との距離Ｌ３と、物体３と光学拡大系ＯＢとの距離Ｌ４、および光学拡大系ＯＢ３２と単色平行化手段である第一の前置結晶体４との間の距離による拡大比により、Ｎ１’＝Ｌ４／Ｌ３・Ｋ１／Ｋ３倍が得られ、従ってこの場合にはＮ＝Ｎ１’・ＮＯ２・Ｎ２倍に拡大される。
更に、図２、図３の手段を組み合わせた場合は、Ｎ＝Ｎ１’・ＮＯ２・Ｎ２’倍の拡大画像情報が得られ、高解像能力画像の分析装置として提供される。数百倍以上に拡大される。
なお、分析される物体３の前方・上流であるＸ線発生源１側の位置に光学拡大系ＯＡ２１を平行光学系とすれば平行度が良いほど物体の構造の分解・解像度を良くする。
同様にまた、物体３の後方・下流の位置に、配置するＸ線の光学拡大系ＯＢ３２、および図１、図２に示す平行拡大光学系（平行光学系も含む）も平行度が良いほど物体の構造の分解・解像度を良くする。

次に、本発明の図４は、反射型結晶分析体により暗視野・拡大画像情報を得る場合における説明図である。Ｘ線発生源１、使用されるＸ線２、分析対象の物体３、第一の前置結晶体４Ｒ、前置結晶体の結晶体格子面４ＲＰ、第二の反射型結晶分析体５Ｒ、反射型結晶分析体の結晶体格子面５ＲＰ、単色平行Ｘ線６、明視野・拡大画像情報７、暗視野・拡大画像情報８、検出器Ｃ９Ｒ、検出器Ｄ１０Ｒ、
なお、単色平行化手段である第一の前置結晶体４Ｒの結晶体格子面４ＲＰと、第二の結晶分析体５Ｒ（ここでは反射型結晶分析体５Ｒ）の結晶体格子面５ＲＰをほぼ平行に（完全な平行を含む）配置する。ここでは、第一の前置結晶体４と第二の反射型結晶分析体の一体化ユニットＵＲ１から構成されている。
最初に、Ｘ線発生源１から使用されるＸ線２が発生させる。発生し得られたこのＸ線２を分析の対象とする物体３に照射し入力する。物体３にともなって派生するＸ線Ｓが発生し、使用されるＸ線２に物体３にともなって派生するＸ線Ｓが付随し重畳している。
第一の前置結晶体５Ｒにおいて使用されているＸ線２を単色平行Ｘ線６となるように配置し設定する。次に第二の結晶分析体５Ｒ、即ちここでは前記反射型結晶分析体５Ｒとして配置し使用する。この構成であれば、図１に示したように、基本的には、物体３の構造を分析する上で、Ｎ＝Ｎ１・Ｎ２＝ＬＲ２／ＬＲ１・ＫＲ２／ＫＲ１倍に拡大され解像能力を上げている。約数十倍から数百倍以上に拡大される。
次に予め、前記単色平行Ｘ線６の波長を調整し設定し、第二の前記反射型結晶分析体５Ｒの厚さを調整し設定し、第二の前記反射型結晶分析体５Ｒに対して、前記単色平行Ｘ線６の入射角度を調整し設定し、使用されているＸ線２の反射方向の出力強度に比較して、前方透過方向の回折線の出力強度が相対的に小さく（完全な強度０〜約２５％の強度の範囲を対象とする）なるように調整し設定しておく。
第二の前記反射型結晶分析体５Ｒに、物体３にともなって派生するＸ線Ｓと前記単色平行Ｘ線６と共に付随し重畳して入射させて、第二の前記反射型結晶分析体５Ｒにおいて、（Ａ）一方の前方透過方向の回折線において単色平行Ｘ線６による強度はほぼゼロであり、かつ物体３にともなって派生するＸ線Ｓが観測され、（Ｂ）他方の反射方向の回折線に単色平行Ｘ線６、および物体３にともなって派生するＸ線Ｓが重畳して観測される。よって、（Ａ）前方透過方向に出力し、検出器Ｃ１０Ｒにより、前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報８が得えられる（相対的にある程度の暗視野画像が得られれば良い場合も含む）。また、（Ｂ）反射方向に出力し、検出器Ｄ９Ｒにより、前記物体の構造の明視野・拡大画像情報７が得えられる。

次に、本発明は、図１、図２、図３、図４において、物体３を上述の本発明による配置とし、且つ、第一の前置結晶体４、または４Ｒと第二の結晶分析体５、または５Ｒとの間の位置に分析対象の物体３１配置した場合の実施例である。
物体３１の位置により、物体３１全体の凡その解像能力で分析位置を決めることが出来る。その後に、詳細に分析する上で、物体３の位置により、高解像能力用として光学的に非常に拡大されて、高コントラストの暗視野・拡大画像情報が得られ、分析可能となる。即ち、本発明は、両方の機能を併用する。

更に、本発明の図５は、結晶分析体５、５Ｒの後方・下流に、後方単色平行光学拡大系１１、検出器Ｅ１２から構成されている。後方単色平行光学拡大系１１は結晶体１３と結晶体１４により一体化ユニットＵ２として構成してもよい。もし、分析対象の物体３１の配置のみで、物体３１の解像能力を得るために光学的に拡大する場合には、巨大な光学拡大系が必要なことが判る。この場合にはＮ３＝Ｋ５／Ｋ４倍に拡大されている。

本発明の図６は、画像処理により、暗視野・拡大画像情報を得る場合における説明図である。
（ａ）Ｘ線発生源１、使用されるＸ線２、物体３、前置結晶体４Ｔ、前置結晶体４Ｔから得られる単色Ｘ線６Ｔ、検出器Ｔ１５。 または、（ｂ）Ｘ線発生源１、単色Ｘ線Ｔ、物体３、検出器Ｔ１６。および、画像処理装置１７、表示装置１８からなる。
先ず、（ａ）Ｘ線発生源１から使用されるＸ線２を発生させる。使用されるＸ線２を、分析対象の物体３に照射し、使用されるＸ線２の作用によって物体３にともなって派生するＸ線Ｓが、使用されているＸ線２に付随し重畳する状態となり、前置結晶体４Ｔにおいて、使用されているＸ線２を単色Ｘ線６Ｔとし、物体３にともなって派生するＸ線Ｓが、単色Ｘ線６Ｔに付随し重畳する状態において単色Ｘ線６Ｔと物体３にともなって派生するＸ線Ｓと重畳して検出器Ｔ１５に入射する。
または、（ｂ）Ｘ線発生源１から単色Ｘ線Ｔを発生させる。単色Ｘ線Ｔを物体３に照射し、単色Ｘ線Ｔの作用によって、物体３にともなって派生するＸ線Ｓが、単色Ｘ線Ｔに付随し重畳する状態において検出器Ｔ１６に入射する。
さらに、画像処理装置１７入力させる。画像処理装置１７おいて、画像を生成し、走査した画像において、Ｘ線波長・周波数―スペクトラム変換し、スペクトラム分析して単色Ｘ線Ｔ、または単色Ｘ線６Ｔのスペクトラムを低減または削除を行い、散乱波画像情報のスペクトラムを得る。必要に応じて多重処理を重ねて、断層画像、立体画像等に編集して、画像に戻し、物体３にともなって得られるＸ線を主体の画像として表示装置１８に出力する。かかる方法によって、物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得られる。

また、本発明は、図１、図２、図３、図４、図５、図６のＸ線発生源１において、
Ｘ線発生源１に、面焦点Ｘ線式とする場合には、光学拡大系ＯＡ２１としてのキャピラリーと組み合わせて、約３０ｍｍ径の特性平行Ｘ線、即ち準単色平行Ｘ線として得られるので、単色平行化系（兼、単色平行光学拡大系）を経て、高解像能力・高コントラスト用としての暗視野・拡大画像情報が得られ実用的である。
また、Ｘ線発生源１に、プラズマ発生方式によるパルス駆動方式とした場合には、準単色Ｘ線として、超高エネルギーを、ミリ秒以下のレベルのパルスを用いることにより、極めて短時間の照射は極めて小さい照射エネルギーとなり超省エネルギーとなっている。数百ワットの電力で実現可能となる。また、超短時間の動画像が得られ、高速写真の画像が得られる。高速度式・超省エネルギー・高解像能力・高コントラスト用としての暗視野・拡大画像情報が得られる。

本願の発明は、室内用として、高コントラストの散乱波画像として暗視野・拡大画像を得ることであって、透過画像では不可能であった軟質体を分析可能とし、高解像能力用としての拡大画像が得られ、少なくとも数ミクロンメートルレベル以下で分析することが容易に可能とり、更には、超省エネルギーであり、且つ、高速度撮像を可能としている。特に、暗視野・拡大画像によるＸ線の画像は、従来のＸ線画像に比較し、分析対象である物体の構造を、簡単な構成で、非常に高いコントラストで、高解像能力、高精度に、極めて見やすく、瞬時に、一度に、容易に分析できることに大きな特徴を有している。またこの出願の発明の分析装置を用いて非破壊分析することにより様々な分野において有用な作用効果等のある物体を特定し、それを新たな生産物、生成物等として提供可能にもなる。例えば、従来技術では解明し確認できなかった小動物等における薬品投与や再生細胞移植とその経過を解剖せずに、内臓における生理状態を観察し、成長過程や形態変化の状態と薬品投与や再生細胞移植との因果関係の解明によって、効果のある処置を特定し提供可能となる。 医療診断対象物、食品、有機物等のあらゆる物体に対して、その構造および機能を非破壊で分析を可能とする。医療診断システム、検査・加工システム、状態・形態変化の観察システム等の新しい総合的システムをも提供することができる。特に、技術革新の著しい進歩が見られる微細技術分野においては、この出願の発明の実施により高い相乗効果を上げることが実現可能となる。

透過型結晶分析体を用いた場合の本発明の一実施形態を例示した図。 透過型結晶分析体における拡大画像の別本発明の一実施形態を例示した図。 透過型結晶分析体における拡大画像の別本発明の一実施形態を例示した図。 反射型結晶分析体を用いた場合の本発明の一実施形態を例示した図。 前置結晶体と結晶分析体との間にも分析対象の物体を設置した場合の本発明の一実施形態を例示した図。 画像処理により、暗視野・拡大画像情報を得る場合の本発明の一実施形態を例示した図。

符号の説明

なお、図中の符号は以下のものを示す。
１． Ｘ線発生源
２． 使用されるＸ線
２１．光学拡大系ＯＡ
３． 物体
３２．光学拡大系Ｏ２
Ｓ． 物体にともなって派生するＸ線
４． 前置結晶体
４Ｐ．前置結晶体の結晶体格子面
５． 透過型結晶分析体
５Ｐ．透過型結晶分析体の結晶体格子面
６． 単色平行Ｘ線
Ｔ． 単色Ｘ線
７． 暗視野・拡大画像情報
８． 明視野・拡大画像情報
９． 検出器Ａ
１０． 検出器Ｂ
１７． 画像処理装置
１８. 表示装置

Claims (11)

1. 電磁波（特にはＸ線）、前置結晶体、および結晶分析体をもちいて物体の構造を分析する装置において、分析すべき物体の後方に、第一の前記前置結晶体により前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）とするように配置し、次に第二の前記結晶分析体を配置し、
   電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させ、第二の前記結晶分析体において、結晶分析体を透過型結晶分析体としては前方透過方向の回折線または回折方向の回折線に分離させて出力し、または、結晶分析体を反射型結晶分析体としては前方透過方向の回折線または反射方向の回折線に分離させて出力し、前記回折線による前記物体の構造の拡大画像情報が得られることを特徴とする分析装置。
2. 請求項１において、第二の前記結晶分析体を透過型結晶分析体として配置し、
   予め、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を調整して特定の波長として設定しておき、また、第二の前記結晶分析体の厚さを変え調整して特定の厚さとして設定しておき、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定し、前方透過方向の回折線、および回折方向の回折線のいずれか一方の出力強度が、いずれか他方の出力強度に比較して相対的に小さくなるように調整し設定しておき、
   電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させ、第二の前記結晶分析体において、前方透過方向の回折線または回折方向の回折線に分離させて出力し、前記回折線のいずれかより、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が、または前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）と前記単色平行電磁波（特にはＸ線）とによる前記物体の構造の明視野・拡大画像情報が、得られることを特徴とする分析装置。
3. 請求項１において、第二の前記結晶分析体を反射型結晶分析体として配置し、
   予め、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の波長を調整し設定しておき、また、第二の前記結晶分析体の厚さを調整し設定しておき、第二の前記結晶分析体に対して、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の入射角度を調整し設定しておき、前記単色平行電磁波（特にはＸ線）の反射方向の回折線の出力強度に比較して、前方透過方向の回折線の出力強度が相対的に小さくなるように調整し設定しておき、
   電磁波源（特にはＸ線源）から得られる前記電磁波（特にはＸ線）を前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、第一の前記前置結晶体において前記電磁波（特にはＸ線）を単色平行電磁波（特にはＸ線）としたのち、第二の前記結晶分析体に、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色平行電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳して入射させて、第二の前記結晶分析体の透過方向に出力し前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）による前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が、または、第二の前記結晶分析体の反射方向に出力し前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）と前記単色平行電磁波（特にはＸ線）とによる前記物体の構造の明視野・拡大画像情報が、得られることを特徴とする分析装置。
4. 電磁波を、特性Ｘ線、準単色Ｘ線、単色Ｘ線、単色レーザー、単色光線のいずれかとし、物体の構造の画像情報が得られることを特徴とする請求項１、２、および３のいずれか分析装置。
5. 第一の前置結晶体の結晶体格子面と第二の前記結晶分析体の結晶体格子面とを平行に設置して、前記物体の構造の画像情報を得ることを特徴とする請求項１、２、および３のいずれかの分析装置。
6. 第二の前記結晶分析体を回転走査して、前記物体の構造の画像情報を得ることを特徴とする請求項１、２、および３のいずれかの分析装置。
7. 分析される物体の前方・上流である電磁波源（特にはＸ線源）側の位置に、分析される物体の後方・下流の位置に、それぞれ必要に応じて電磁波（特にはＸ線）の光学拡大系を各々設けるとともに、前記光学拡大系を必要に応じて平行光学系としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、および６のいずれかの分析装置。
8. 前記物体の構造の画像情報を検出する電磁波（特にはＸ線）の検出器を備え、更には、前記画像情報を用いて、画像データを生成、構築し、断層画像情報あるいは立体断層画像情報のいずれかを生成、構築可能とする画像処理装置を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、および７のいずれかの分析装置。
9. 電磁波（特にはＸ線）をもちいて物体の構造を分析する装置において、
   電磁波源（特にはＸ線源）からの前記電磁波（特にはＸ線）を、前記物体に照射し、前記電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が、使用されている前記電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態となり、前置結晶体において、前記電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）とし、前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射し、
   または、電磁波源（特にはＸ線源）からの前記電磁波（特にはＸ線）を単色電磁波（特にはＸ線）として、前記物体に照射し、前記単色電磁波（特にはＸ線）の作用によって前記物体にともなって派生する電磁波（特にはＸ線）が前記単色電磁波（特にはＸ線）に付随し重畳する状態において検出器に入射し、
   更に、画像処理装置において、前記検出器から得られる物体からの画像情報をもちいて前記単色電磁波（特にはＸ線）を低減または削除して、前記物体の構造の暗視野・拡大画像情報が得られることを特徴とする分析装置。
10. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、および９のいずれかにおいて、発生源に、パルス発生式の発生源を用いることにより、物体の構造の拡大画像情報が得られることを特徴とする分析装置。
11. 電磁波源（特にはＸ線源）の後方・下流であって、第一の前置結晶体と第二の結晶体分析体からなる単色平行化系の前方・上流に、分析対象の物体を設置し、物体の構造の拡大画像を得る場合の、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、および１０のいずれかの構成と、前記第一の前置結晶体と前記第二の結晶体分析体からなり単色平行化による構成の中に分析対象の物体を設置し物体の構造の画像を得る構成とを、兼ね備えたことを特徴とする分析装置。
    

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