JP2004012154A

JP2004012154A - Ｘ線集光素子

Info

Publication number: JP2004012154A
Application number: JP2002162285A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Zama; 座間　達也; Masataka Okubo; 大久保　雅隆; Hiroshi Nakagawa; 仲川　博
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP3762987B2

Abstract

【課題】Ｘ線の集光素子を実現する場合、単なる球面ミラーでは、斜入射での収差が大きく、十分な集光が出来ない。入射面に平行な方向と垂直な方向の曲率を変え、収差を補正したトロイダルミラーであれば、集光は可能であるが、このようなトロイダルミラーの表面形状加工は、非常に困難である。加工が容易な光学素子の組み合わせにより集光機能をもたせる手法もあるが、光学素子各々に高度なアライメントが必要であり、またアライメント治具等により、システムが大型になるため、多くの労力を要した。
【解決手段】本発明においては、加工が容易な反射面を、素子内に一体成形する。これらの反射面は、それぞれ縦、横及び前後の集光を受け持ち、これらにより入射Ｘ線を集光する。一体化により各反射面間の複雑なアライメントは不必要になり、また、集光素子の加工が容易になると共に小型化が可能となる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
Ｘ線は、産業、医療等で広く用いられ、利用技術の進展に伴い、ますますその用途が広がりつつある。利用分野に最適なＸ線のプロファイルを得るためには、Ｘ線光学素子は、必要不可欠であり、集光素子は、その中でも基本的な素子である。
【０００２】
近年、集光素子は、利用に期待が集まっているＸ線リソグラフィーを初めとする加工分野、蛍光Ｘ線分析に代表される分析分野、ＣＴに代表される医療分野等、Ｘ線を利用するほとんどの機器すべてに利用されているが、従来の集光素子は、加工が困難で高価であった。安価な集光素子を組み合わせ集光機能を持たせる場合には、高度なアライメントが必要であり、多くの労力を要した。
【０００３】
【従来の技術】
Ｘ線に対する物質の屈折率は、如何なる物質でも、ほとんど真空中でのＸ線屈折率と等しく、物質透過によるＸ線の伝播方向の変化は、ごく僅かであるため、可視光で多用されるレンズ、プリズム等の透過型光学素子を、Ｘ線で実現する事は困難である。フレネルゾーンプレート等、回折型の光学素子では、効率が悪く、素子として有効に働くＸ線の波長域が限られるため、Ｘ線全般に対応可能な光学系を構成することは困難である。
反射型光学素子では、原理的にＸ線全般に対して伝播方向のコントロールが可能であるが、物質による反射率も小さくなるため、実用に耐えうる反射型光学素子には、可視光と比較して、厳しい条件が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線に対し、充分な反射率を得るためには、光学材料の反射面すれすれ（角度にして０．２〜０．５度程度）の斜入射でＸ線を入射させる必要がある。そのため、Ｘ線の集光素子を実現する場合、単なる球面ミラーでは、斜入射での収差が大きく、十分な集光が出来ない。入射面に平行な方向と垂直な方向の曲率を変え、収差を補正したトロイダルミラーであれば、集光は可能であるが、このようなトロイダルミラーの表面形状加工は、非常に困難である。加工が容易な光学素子の組み合わせにより集光機能をもたせる手法もあるが、光学素子各々に高度なアライメントが必要であり、またアライメント治具等により、システムが大型になるため、多くの労力を要した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、加工が容易な反射面を、素子内に一体成形する。これらの反射面は、それぞれ縦、横及び前後の集光を受け持ち、これらにより入射Ｘ線を集光する。一体化により各反射面間の複雑なアライメントは不必要になり、また、集光素子の加工が容易になると共に小型化が可能となる。
【０００６】
【実施の態様】
ミラーの材料としては、比較的重い金属元素、もしくはそれら元素を、集光素子形状に加工した母材内面にメッキした物がよい。あるいはＸ線領域においては、元素の全電子数、及び密度が高いほど該元素／真空の屈折率の違いが大きくなり、それにより大きな反射率が期待できるため、大きな反射率が期待できる重元素と軽元素を交互に積み重ねた多層膜を、集光素子形状に加工した母材内面に積層した物がよし。具体的な材料としては、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、銀、金、プラチナ、タンタル、イリジウム、レニウム、タングステン等が挙げられる。周期律表上の同じような比較的重い金属元素として、タリウム、オスミウム等も可能であるが、毒性の問題がある。イリジウム、レニウムは、希少であること、タングステンは、加工性に難点がある。実施に当たっては、上記の毒性、手に入れ易さ、加工性等を考慮して決定しなければならない。
【０００７】
【実施例】
図１に本発明によるＸ線集光素子の概念図を示す。集光素子上に形成された円筒穴内面をミラーとし、Ｘ線を反射する。反射率を損なわぬよう、各円筒ミラーは、斜入射の条件でＸ線が入射する配置となっている、各ミラーがそれぞれ縦、横、前後のＸ線集光をするため、当該光学素子の規定の位置、方向で入射したＸ線を集光させる事が出来る。
【０００８】
また、本光学素子を図１−１のようにアレイ化することにより、本集光素子は容易に大面積化することが出来る。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の集光素子で必要とされていた複雑な加工、もしくは集光素子の高度なアライメントをすることなしに、Ｘ線の集光が可能となる。また、本集光素子を集積化することにより大面積の集光システムを構成することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念図
【図２】集積化した大面積Ｘ線集光システムの概念図

Claims

Ｘ線集光素子において、３個の円筒ミラーを一体成形し、それぞれのミラーにより、縦、横及び前後の集光を行うことを特徴とするＸ線集光素子。
請求項１記載のＸ線集光素子において、上記ミラーは、直方体の中に設けられていることを特徴とするＸ線集光素子。
請求項２記載のＸ線集光素子を複数個積層したことを特徴とするＸ線集光素子。