JP2012002760A - X-ray waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray waveguide that can simultaneously confine X-rays having different energies or incident angles and guide the X-rays, and a method of manufacturing the X-ray waveguide.SOLUTION: An X-ray waveguide includes a core part for wave-guiding of an X-ray and a clad part for confining the X-ray in the core part. The clad part is a periodic structure including a material having a different refraction index real part. The periodic structure includes two or more meso structure body films having different structure periods. A method of manufacturing the X-ray waveguide includes the steps of: forming a first meso structure body film; forming a second and subsequent meso structure films having different structure periods on the first meso structure body film; and configuring the X-ray waveguide by providing the first meso structure film and second and subsequent meso structure films in the core part.

Description

本発明は、メソ構造材料をクラッド部に用いたエックス線導波路およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an X-ray waveguide using a mesostructured material for a clad portion and a method for manufacturing the same.

エックス線は、医療、非破壊検査、結晶構造解析等の分野で広く利用されている。エックス線のような数10nm以下の短い波長の電磁波に対する異物質間の屈折率差は10−5以下程度と小さい。そのために、このような電磁波をコントロールするためには、大型の空間光学系が用いられている。主流であるこのような空間光学系に対し、最近、光学系の小型化、高機能化を目指し、薄膜や多層膜中に電磁波を閉じ込めて伝播させる、エックス線導波路の研究が行われている。非特許文献1には、二層の1次元の周期構造により導波層を挟み込んだ形の薄膜導波路が開示されている。 X-rays are widely used in fields such as medical care, nondestructive inspection, and crystal structure analysis. The difference in refractive index between different substances with respect to electromagnetic waves with a short wavelength of several tens nm or less such as X-rays is as small as about 10 −5 or less. Therefore, in order to control such electromagnetic waves, a large spatial optical system is used. Recently, studies have been conducted on X-ray waveguides that confine electromagnetic waves in thin films and multilayers and propagate them in order to reduce the size and increase the functionality of such optical systems, which are the mainstream. Non-Patent Document 1 discloses a thin film waveguide in which a waveguide layer is sandwiched between two layers of a one-dimensional periodic structure.

Physical Review B,Volume 67,Issue 23,p.233303(2003)Physical Review B, Volume 67, Issue 23, p. 233303 (2003)

非特許文献1に開示されている導波路は、基板垂直方向に屈折率の異なる2種の材料が交互に積層された1次元周期構造よりなるクラッド部でのブラッグ反射を用いてエックス線をコア部に閉じ込めて導波させる構成である。しかし、この構成では閉じ込められるエックス線は、周期構造に起因するブラッグ反射に対応するエネルギーに限られるために更なる改良が求められている。   The waveguide disclosed in Non-Patent Document 1 uses X-rays as a core part by using Bragg reflection in a cladding part having a one-dimensional periodic structure in which two kinds of materials having different refractive indexes are alternately laminated in a direction perpendicular to the substrate. It is the structure which is confined in and guided. However, in this configuration, since the X-rays confined are limited to energy corresponding to Bragg reflection caused by the periodic structure, further improvement is required.

そこで、本発明は、異なるエネルギーのエックス線または異なる入射角度のエックス線を同時に閉じ込め導波させることが可能なエックス線導波路およびその製造方法を提供するものである。   Therefore, the present invention provides an X-ray waveguide capable of confining and guiding X-rays having different energies or X-rays having different incident angles, and a manufacturing method thereof.

上記の課題を解決するエックス線導波路は、エックス線が導波するためのコア部と、前記コア部内に前記エックス線を閉じ込めるためのクラッド部とを有するエックス線導波路であって、前記クラッド部が屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体であり、前記周期構造体が構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されることを特徴とする。   An X-ray waveguide that solves the above problem is an X-ray waveguide that has a core part for guiding X-rays and a cladding part for confining the X-rays in the core part, wherein the cladding part has a refractive index. The real part is a periodic structure composed of different materials, and the periodic structure is composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods.

上記の課題を解決するエックス線導波路の製造方法は、第1のメソ構造体膜を形成する工程と、前記第1のメソ構造体膜上に構造周期の異なる第2以降のメソ構造体膜を形成する工程と、前記第1のメソ構造体膜と前記第2以降のメソ構造体膜とをコア部に設けてエックス線導波路を構成する工程とを有することを特徴とする。   An X-ray waveguide manufacturing method that solves the above problems includes a step of forming a first mesostructured film, and second and subsequent mesostructured films having different structural periods on the first mesostructured film. And a step of forming an X-ray waveguide by providing the first mesostructured film and the second and subsequent mesostructured films in a core portion.

本発明によれば、異なるエネルギーのエックス線または異なる入射角度のエックス線を同時に閉じ込め導波させることが可能なエックス線導波路およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an X-ray waveguide capable of simultaneously confining and guiding X-rays having different energies or X-rays having different incident angles, and a manufacturing method thereof.

本発明に係るエックス線導波路の一実施形態を示す概念図である。It is a key map showing one embodiment of an X-ray waveguide concerning the present invention. 電子密度の低い材料またはメソ構造体膜の孔または有機化合物部位に用いられる材料のエックス線透過率(縦軸)のエネルギー(横軸)依存性を示したグラフである。It is the graph which showed the energy (horizontal axis) dependence of the X-ray transmittance (vertical axis) of the material used for the hole or organic compound site | part of a material with a low electron density or a mesostructured body. 本発明の実施例と比較例のエックス線導波路を導波するエックス線の強度(縦軸)のエックス線エネルギー(横軸)依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray energy (horizontal axis) dependence of the intensity | strength (vertical axis) of the X-ray which guides the X-ray waveguide of the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例と比較例のエックス線導波路を導波するエックス線の強度(縦軸)のエックス線の入射角(横軸)依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the incident angle (horizontal axis) dependence of the X-ray of the intensity | strength (vertical axis) of the X-ray which guides the X-ray waveguide of the Example and comparative example of this invention. エックス線導波路における構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部の反射率(縦軸)のエックス線エネルギー(横軸)依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the X-ray energy (horizontal axis) dependence of the reflectance (vertical axis) of the clad part comprised from the several mesostructure film | membrane from which a structural period differs in an X-ray waveguide.

(第1の実施形態:エックス線導波路)
図1は、本発明に係るエックス線導波路の一実施形態を示す概念図である。同図1において、1000は構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部、1010は、エックスを導波させるためのコア部、1020はそれぞれ構造周期の異なるメソ構造体膜を示す。1030は入射エックス線、1040、1050、1060はそれぞれエネルギーの異なるエックス線を示す。ここで、1070はメソ構造体膜の壁部、1080はメソ構造体膜の孔または有機化合物部位、1090はエックス線の入射角を示す。
(First embodiment: X-ray waveguide)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of an X-ray waveguide according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1000 denotes a clad portion composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods, 1010 denotes a core part for guiding X, and 1020 denotes mesostructured films having different structural periods. . 1030 is an incident X-ray, 1040, 1050 and 1060 are X-rays having different energies. Here, 1070 is a wall portion of the mesostructured film, 1080 is a hole or an organic compound portion of the mesostructured film, and 1090 is an X-ray incident angle.

本実施形態に係るエックス線導波路は、エックス線が導波するためのコア部1010と、前記コア部内にエックス線を閉じ込めるためのクラッド部1000とを有する。クラッド部1000は屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体であり、この周期構造体は構造周期の異なる複数のメソ構造体膜1020から構成される。   The X-ray waveguide according to this embodiment includes a core portion 1010 for guiding X-rays, and a cladding portion 1000 for confining the X-rays in the core portion. The cladding part 1000 is a periodic structure composed of materials having different real refractive index parts, and this periodic structure is composed of a plurality of mesostructured films 1020 having different structural periods.

本実施形態に係るエックス線導波路においては、クラッド部が構造周期の異なるメソ構造体膜から構成されることによって、異なるエネルギーのエックス線に対応するブラッグ角を利用することができる。このことにより、従来は困難であった、異なるエネルギーのエックス線を同時に閉じ込め導波させることが可能なエックス線導波路を提供することができる。   In the X-ray waveguide according to the present embodiment, Bragg angles corresponding to X-rays having different energies can be used by forming the clad portion from mesostructured films having different structural periods. Thus, it is possible to provide an X-ray waveguide that can confine and guide X-rays having different energies at the same time, which has been difficult in the past.

本実施形態に係るエックス線導波路について、下記の項目(1)から(4)に分けて説明する。
(1)エックス線について
(2)コア部について
(3)クラッド部について
(4)効果について
The X-ray waveguide according to the present embodiment will be described in the following items (1) to (4).
(1) About X-ray (2) About core part (3) About clad part (4) About effect

(1)エックス線について
本発明におけるエックス線とは、物質の屈折率実部が1以下となるエックス線帯域の電磁波を意味する。このエックス線帯域の電磁波とは、具体的には、極端紫外光(Extreme Ultra Violet(EUV)光)を含む100nm以下の波長の電磁波を指す。
(1) About X-ray The X-ray in the present invention means an X-ray band electromagnetic wave in which the real part of the refractive index of the substance is 1 or less. The X-ray band electromagnetic wave specifically refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 100 nm or less including extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Violet (EUV) light).

このような短い波長の電磁波は、周波数が高く物質の最外郭電子が応答できないために、可視光や赤外線と異なり、物質の屈折率の実部が1より小さくなることが知られている。このエックス線帯域の電磁波に対する物質の屈折率nは一般的に複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部また
は屈折率の虚部と称する。
It is known that such a short-wavelength electromagnetic wave has a high frequency and the outermost electrons of the substance cannot respond, so that the real part of the refractive index of the substance is smaller than 1 unlike visible light and infrared rays. The refractive index n of a substance with respect to electromagnetic waves in the X-ray band is generally represented by a complex number. In this specification, the real part is referred to as the real part of the refractive index or the real part of the refractive index, and the imaginary part is the imaginary part of the refractive index. Or called the imaginary part of the refractive index.

(2)コア部について
本発明におけるコア部は、本発明のエックス線導波路においてエックス線を導波させる働きを担う。このコア部を構成する材料は、特に制限を受けるものではないが、エックス線を導波させる観点から、エックス線の透過能の高い材料が好ましい。具体的には、空気等のガス(必要に応じて真空)、有機物(特にポリマー)、軽元素からなる無機物が挙げられる。
(2) About core part The core part in this invention bears the function which guides an X-ray in the X-ray waveguide of this invention. Although the material which comprises this core part does not receive a restriction | limiting in particular, From the viewpoint of guiding an X-ray, the material with the high X-ray permeability is preferable. Specifically, a gas such as air (vacuum if necessary), an organic substance (particularly a polymer), and an inorganic substance made of a light element can be used.

コア部の形状については、特に制限を受けるもではなく用途に応じて自由に形状を選択することができる。形状の具体例としては、円筒形、直方体等が挙げられる。また、必要に応じて、曲げられた形状、幅が変化した形状を選択することが可能であり、これによって、エックス線を曲げ、スポットサイズを変え、モードを変換するといったことが可能となる。これらの作製方法には、従来の半導体プロセスが適応可能である。コア部の形成領域としてはクラッド部の周期構造中でもよい。   About the shape of a core part, it does not receive a restriction | limiting in particular, A shape can be freely selected according to a use. Specific examples of the shape include a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped. Further, it is possible to select a bent shape or a shape whose width has changed as required, and this makes it possible to bend the X-ray, change the spot size, and change the mode. Conventional semiconductor processes can be applied to these manufacturing methods. As a formation region of the core portion, a periodic structure of the cladding portion may be used.

(3)クラッド部について
本発明のエックス線導波路におけるクラッド部は、コア部にエックス線を閉じ込める作用を行なう。本発明におけるクラッド部は、屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体より構成される。物質の屈折率の実数部は電子密度の大きい物質ほど小さくなる。このために、屈折率実部が異なる二つの物質としては、電子密度の異なる物質を用いればよい。エックス線についても、屈折率実部が異なる二つの物質界面において反射、屈折の現象は現れる。そのために、これらの材料により周期構造を形成した場合も反射、屈折が繰り返し起こり、周期構造中で多重干渉を生じる。この結果、ブラッグ反射が発現されることになる。
(3) About the clad part The clad part in the X-ray waveguide of the present invention acts to confine the X-rays in the core part. The clad part in this invention is comprised from the periodic structure comprised from the material from which a refractive index real part differs. The real part of the refractive index of a material becomes smaller as the material has a higher electron density. For this reason, materials having different electron densities may be used as the two materials having different real parts of the refractive index. For X-rays, the phenomenon of reflection and refraction appears at the interface between two materials with different real parts of the refractive index. Therefore, even when a periodic structure is formed of these materials, reflection and refraction occur repeatedly, and multiple interference occurs in the periodic structure. As a result, Bragg reflection is developed.

本発明におけるクラッド部を構成する周期構造体は、構造周期の異なるメソ構造体膜から構成されることを特徴とする。メソ構造体は、通常の結晶と比較して大きな逆格子点を持つ。そのため、メソ構造体をクラッド部に用いることで、ブラッグ反射によって反射されるエックス線の波長の範囲が通常の結晶と比較して広くなる。このことによって、選択される波長の範囲の比較的に広いエックス線導波路を提供することができる。   The periodic structure constituting the cladding portion in the present invention is characterized by being composed of mesostructured films having different structural periods. The mesostructure has a large reciprocal lattice point compared to a normal crystal. Therefore, by using the mesostructure for the clad portion, the wavelength range of the X-ray reflected by Bragg reflection becomes wider than that of a normal crystal. This can provide an X-ray waveguide having a relatively wide wavelength range to be selected.

周期構造としては、1次元、2次元、3次元のいずれでもよい。それぞれの例としては、1次元としてはラメラ構造、2次元としては、2次元ヘキサゴナル構造、3次元であれば、3次元ヘキサゴナル構造を挙げることができる。クラッド部の周期構造が2次元または3次元構造であるときには、ブラッグ反射が2次元、3次元的に発現され、コア部に形成されるX線のモードや伝播方向を2次元、3次元的に制御することができる。上記いずれのメソ構造体の場合にもその周期構造の面法線ベクトルは、調製する際に用いる基材に垂直である。   The periodic structure may be one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional. Examples of each include a lamellar structure as one dimension, a two-dimensional hexagonal structure as two dimensions, and a three-dimensional hexagonal structure as three dimensions. When the periodic structure of the cladding part is a two-dimensional or three-dimensional structure, Bragg reflection is expressed two-dimensionally and three-dimensionally, and the mode and propagation direction of the X-ray formed in the core part are two-dimensionally and three-dimensionally expressed. Can be controlled. In any of the above mesostructures, the surface normal vector of the periodic structure is perpendicular to the substrate used for preparation.

以下、下記の項目に分けて説明する。
(3−1)周期構造体について
(3−1−1)メソ構造体膜について
(3−1−2)構造周期の異なる複数のメソ構造体膜について
(3−1−3)複数のメソ構造体膜の配置順序について
Hereinafter, the description will be divided into the following items.
(3-1) About periodic structure (3-1-1) About mesostructured film (3-1-2) About a plurality of mesostructured films having different structure periods (3-1-3) A plurality of mesostructures About arrangement order of body membrane

(3−1)周期構造体について
本発明における周期構造体は、構造周期の異なるメソ構造体膜から構成されることを特徴とする。以下にこの内容について記述する。
(3-1) Periodic structure The periodic structure in the present invention is characterized by being composed of mesostructured films having different structural periods. This is described below.

(3−1−1)メソ構造体膜について
多孔質材料は、IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)によって、その孔径により分類されており、孔径が2から50nmの多孔質材料は、メソポーラスに分類される。近年、このメソポーラス材料についての研究が盛んに行われ、界面活性剤の集合体を鋳型とすることで、径の揃ったメソ孔が規則的に配列した構造を得ることが可能になっている。
(3-1-1) About mesostructured membranes Porous materials are classified according to their pore diameters by IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Porous materials with pore diameters of 2 to 50 nm are mesoporous. being classified. In recent years, research on this mesoporous material has been actively conducted, and it has become possible to obtain a structure in which mesopores with uniform diameters are regularly arranged by using a surfactant aggregate as a template.

ここで、本発明のメソ構造体膜は、以下の(A)メソポーラス膜、(B)メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの、(C)ラメラ構造を持つメソ構造体膜、を意味する。以下にそれらを説明する。   Here, the mesostructured film of the present invention includes the following (A) mesoporous film, (B) a mesoporous film in which pores are mainly filled with an organic compound, (C) a mesostructured film having a lamellar structure, Means. These are described below.

(A)メソポーラス膜について
孔径が2から50nmの多孔質材料で、壁部の材料は特に限定されるものではないが、その例としては、製造可能性、周期構造体を屈折率実部が異なる物質より構成するという観点から、無機酸化物が挙げられる。この無機酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛を挙げることができる。これらの物質は、たとえば10keVのエックス線に対し、全て0.999997以下の屈折率実部を持つ。そのために、以降に記載する有機物(同、0.999998程度の屈折率実部を持つ)や空気(同、ほぼ1の屈折率実部を持つ)と周期構造体を構成した際に、屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体を形成することができる。壁部の表面は、必要に応じて修飾されていてよい。たとえば、水の吸着を抑制するために、疎水性の分子を修飾してもよい。
(A) About mesoporous film A porous material having a pore diameter of 2 to 50 nm and the material of the wall portion is not particularly limited, but examples thereof include manufacturability, and the periodic structure has a different refractive index real part. An inorganic oxide is mentioned from a viewpoint of comprising from a substance. Examples of the inorganic oxide include silicon oxide, tin oxide, zirconia oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, and zinc oxide. These materials all have a real part of a refractive index of 0.999997 or less for an X-ray of 10 keV, for example. Therefore, when a periodic structure is formed with an organic substance (having a real part of refractive index of about 0.9999998) and air (having a real part of refractive index of about 1) described later, the refractive index is set. A periodic structure composed of substances having different real parts can be formed. The surface of the wall portion may be modified as necessary. For example, hydrophobic molecules may be modified to suppress water adsorption.

メソポーラス膜の調製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、以下の方法で調製することができる。集合体が鋳型として機能する両親媒性物質の溶液に、無機酸化物の前駆体を加え、成膜を行い、無機酸化物の生成反応を進行させる。その後に、鋳型分子を除去することにより、多孔質材料とする。   The method for preparing the mesoporous film is not particularly limited, but for example, it can be prepared by the following method. An inorganic oxide precursor is added to a solution of an amphiphile in which the aggregate functions as a template, a film is formed, and an inorganic oxide formation reaction proceeds. Thereafter, the template molecule is removed to obtain a porous material.

この両親媒性物質は、特に限定されるものではないが、界面活性剤が適している。界面活性剤の例としては、イオン性、非イオン性の界面活性剤を挙げることができる。このイオン性の界面活性剤の例としては、トリメチルアルキルアンモニウムイオンのハロゲン化物塩を挙げることができる。このアルキル鎖の鎖長の例としては、炭素数で10から22が挙げられる。非イオン性の界面活性剤の例としては、ポリエチレングリコールを親水基として含むものを挙げることができる。ポリエチレングリコールを親水基として含む界面活性剤の具体例としては、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール‐ポリプロピレングリコール‐ポリエチレングリコールのブロックコポリマーを挙げることができる。ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル鎖の鎖長の例としては、炭素数で10から22、ポリエチレングリコールの繰返し数の例としては、2から50を挙げることができる。この疎水基、親水基を変化させることにより構造周期を変化させることが可能である。一般的に疎水基、親水基を大きなものとすることにより孔径を拡大することが可能である。また、界面活性剤に加えて、構造周期を調整するための添加物を加えてもよい。この構造周期を調整するための添加物としては、疎水性物質が挙げられる。この疎水性物質の例としては、アルカン類、親水性基を含まない芳香族化合物が挙げられ、その具体的な例としては、オクタンが挙げられる。   The amphiphile is not particularly limited, but a surfactant is suitable. Examples of the surfactant include ionic and nonionic surfactants. Examples of the ionic surfactant include a halide salt of trimethylalkylammonium ion. Examples of the chain length of the alkyl chain include 10 to 22 carbon atoms. As an example of a nonionic surfactant, what contains polyethyleneglycol as a hydrophilic group can be mentioned. Specific examples of the surfactant containing polyethylene glycol as a hydrophilic group include polyethylene glycol alkyl ether and polyethylene glycol-polypropylene glycol-polyethylene glycol block copolymers. Examples of the chain length of the polyethylene glycol alkyl ether include 10 to 22 carbon atoms, and examples of the polyethylene glycol repeating number include 2 to 50. It is possible to change the structural period by changing the hydrophobic group and the hydrophilic group. In general, it is possible to enlarge the pore diameter by increasing the hydrophobic group and hydrophilic group. In addition to the surfactant, an additive for adjusting the structural period may be added. Examples of the additive for adjusting the structure period include hydrophobic substances. Examples of the hydrophobic substance include alkanes and aromatic compounds not containing a hydrophilic group, and specific examples thereof include octane.

無機酸化物の前駆体の例としては、ケイ素や金属元素のアルコキサイド、塩化物が挙げられる。さらに具体的な例としては、Si,Sn,Zr,Ti,Nb,Ta,Al,W,Hf,Znのアルコキサイド、塩化物が挙げられる。アルコキサイドの例としては、メトキサイド、エトキサイド、プロポキサイド、または、その一部がアルキル基に置換された
ものが挙げられる。
Examples of inorganic oxide precursors include silicon and metal element alkoxides and chlorides. More specific examples include alkoxides and chlorides of Si, Sn, Zr, Ti, Nb, Ta, Al, W, Hf, and Zn. Examples of the alkoxide include methoxide, ethoxide, propoxide, or one in which a part thereof is substituted with an alkyl group.

製膜法の例としては、ディップコート法、スピンコート法、水熱合成法が挙げられる。
鋳型分子の除去方法の例としては、焼成、抽出、紫外線照射、オゾン処理が挙げられる。
Examples of the film forming method include a dip coating method, a spin coating method, and a hydrothermal synthesis method.
Examples of the template molecule removal method include baking, extraction, ultraviolet irradiation, and ozone treatment.

(B)メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたものについて
壁部の材料については、(A)の項に記載したものと同様のものを使用することができる。孔を充填する物質については、有機化合物を主とするものであれば特に制限されるものではない。この「主」の意味としては、体積比で50%以上を意味する。この有機化合物の例としては、界面活性剤や、分子集合体の形成機能を有する部位が、壁部を形成する材料または壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料が挙げられる。この界面活性剤の例としては、(A)の項で記載した界面活性剤を挙げることができる。また分子集合体の形成機能を有する部位が壁部を形成する材料、または、壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料の例としては、アルキル基を有するアルコキシシラン、アルキル基を有するオリゴシロキサン化合物を挙げることができる。このアルキル鎖の鎖長の例としては、炭素数で10から22が挙げられる。
(B) About mesoporous film in which pores are mainly filled with an organic compound As the material of the wall, the same materials as those described in the section (A) can be used. The substance filling the pores is not particularly limited as long as it is mainly composed of an organic compound. The meaning of “main” means 50% or more by volume ratio. Examples of the organic compound include a surfactant and a material in which a site having a function of forming a molecular assembly is bonded to a material forming a wall or a precursor of a material forming a wall. Examples of this surfactant include the surfactants described in the section (A). Examples of a material in which a part having a function of forming a molecular assembly forms a wall or a material bonded to a precursor of a material that forms a wall include an alkoxysilane having an alkyl group and an alkyl group. The oligosiloxane compound which has can be mentioned. Examples of the chain length of the alkyl chain include 10 to 22 carbon atoms.

孔の内部には,必要に応じて,又は,使用する材料,工程の結果としてみず,有機溶媒、塩等が含まれていてよい。この有機溶媒の例としては、アルコール、エーテル、炭化水素が挙げられる。   The inside of the hole may contain an organic solvent, a salt, or the like as needed or as a result of the material to be used or the process. Examples of the organic solvent include alcohol, ether and hydrocarbon.

メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたものの調製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、(A)の項に記載したメソポーラス膜の調製法の鋳型の除去以前の工程を挙げることができる。   The method for preparing the mesoporous membrane whose pores are mainly filled with an organic compound is not particularly limited. For example, the steps prior to the removal of the template in the method for preparing the mesoporous membrane described in the section (A) are performed. Can be mentioned.

(C)ラメラ構造を持つメソ構造体膜について
本発明のメソ構造体膜には、(A)、(B)に加えてラメラ構造のメソ構造体膜を含む。このラメラ構造体は、(B)に記載した壁部の材料と、同じく(B)に記載した孔を充填する物質からなるラメラ構造を指す。これらの二種類の材料(物質)は、所望の特性を得るために、必要に応じて化学結合によって結合されていても良い。この結合されている化合物の例としては、トリアルコキシアルキルシランを挙げることができる。
(C) Mesostructured film having a lamellar structure The mesostructured film of the present invention includes a mesostructured film having a lamellar structure in addition to (A) and (B). This lamellar structure refers to a lamellar structure composed of the material for the wall portion described in (B) and the substance that fills the holes described in (B). These two kinds of materials (substances) may be bonded by chemical bonds as necessary in order to obtain desired properties. An example of this bonded compound is trialkoxyalkylsilane.

(3−1−2)構造周期の異なる複数のメソ構造体膜について
本発明の周期構造体は、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成される。この複数とは、2種類以上、好ましくは3種類以上である。この構造周期は、基本的に、段階的に変化するものである。前記構造周期の異なる複数のメソ構造体膜の周期が3種類以上の周期であることが好ましい。
(3-1-2) About a plurality of mesostructured films having different structure periods The periodic structure of the present invention is composed of a plurality of mesostructured films having different structure periods. The plurality is two or more, preferably three or more. This structural period basically changes stepwise. It is preferable that a plurality of mesostructured films having different structure periods have three or more periods.

本発明のエックス線導波路は、主にクラッド部を構成する周期構造体のブラッグ回折によってエックス線を反射し、コア部に閉じ込めるものである。このブラッグ回折の条件は、以下の式(1)によって与えられる。
nλ=2d sinθ (1)
(n:次数、λ:入射エックス線の波長、d:構造周期、θ:入射角)
The X-ray waveguide of the present invention reflects X-rays mainly by Bragg diffraction of a periodic structure constituting the cladding part and confines it in the core part. This Bragg diffraction condition is given by the following equation (1).
nλ = 2d sin θ (1)
(N: order, λ: wavelength of incident X-ray, d: structural period, θ: incident angle)

このため、本発明の周期構造体では、角度を一定に考えると、異なる周期のメソ構造体膜の数が多いほど、ブラッグ回折に対応するエックス線の波長の数が増大する。また、波長を一定に考えると、異なる周期のメソ構造体膜の数が多いほど、ブラッグ回折に対応する入射角の数が増大するという効果がある。一方で、層数を増大させると、比較的に少ないとはいえクラッド部の材料の吸収により深部までエックス線が到達できないこと、製造
工程の複雑化とそれに伴うコスト上昇の問題が生じる。層数はこれらを勘案し、導波路の用途に応じて設定される。
For this reason, in the periodic structure of the present invention, the number of X-ray wavelengths corresponding to Bragg diffraction increases as the number of mesostructured films having different periods increases, assuming that the angle is constant. When the wavelength is considered constant, there is an effect that the number of incident angles corresponding to Bragg diffraction increases as the number of mesostructured films having different periods increases. On the other hand, when the number of layers is increased, although it is relatively small, the X-rays cannot reach the deep part due to absorption of the material of the cladding part, and there are problems in that the manufacturing process is complicated and the cost is increased accordingly. The number of layers is set in accordance with the use of the waveguide in consideration of these.

(3−1−3)複数のメソ構造体膜の配置順序について
本発明の構造周期の異なる複数の層を有するメソ構造体膜の、好ましい層の配置順序は、周期がコア部に近づくとともに大きくなるのが好ましい。これは以下のように説明できる。エックス線の透過能は、そのエネルギーの増大とともに高くなる。そのため、メソ構造体膜のなかで、透過能の高い高エネルギーのエックス線をコア部から離れた位置で反射し、透過能の低い低エネルギーのエックス線をコア部に近い位置で反射する配置が、全体としての反射効率を考えた場合に有利である。(1)式より、構造周期と波長は比例関係にあるため、高エネルギーのエックス線、すなわち波長の短いエックス線は、小さな周期に対応し、低エネルギーのエックス線、すなわち波長の長いエックス線は、大きな周期に対応する。そのため、本発明のメソ構造体膜の好ましい複数の層の配置順序は、周期がコア部に近づくとともに大きくなるのが好ましい。
(3-1-3) Arrangement order of a plurality of mesostructured films A preferred arrangement order of the layers of the mesostructured film having a plurality of layers having different structure periods according to the present invention increases as the period approaches the core part. Preferably it is. This can be explained as follows. X-ray permeability increases with increasing energy. Therefore, in the mesostructured film, the arrangement that reflects the high-energy X-rays with high permeability at a position away from the core part, and reflects the low-energy X-rays with low permeability at a position close to the core part. This is advantageous when the reflection efficiency is considered. From the equation (1), since the structure period and the wavelength are in a proportional relationship, a high energy X-ray, that is, a short wavelength X-ray, corresponds to a small period, and a low energy X-ray, that is, a long wavelength X-ray, has a large period. Correspond. Therefore, it is preferable that the preferable arrangement order of the plurality of layers of the mesostructured film of the present invention increases as the period approaches the core portion.

(4)効果について
(4−1)異なるエネルギーのエックス線を導波させることが可能なエックス線導波路
本発明のエックス線導波路は、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜をクラッド部として用いることで、式1に記載のように角度を一定に考えると、異なるエネルギーのエックス線をブラッグ反射によってコア部に閉じ込めることができる。これにより周期の組み合わせを選択することにより、たとえば、波長の離れた特定の複数のエックス線を選択的に導波させることが可能となる。また、メソ構造体膜に特有の比較的に大きな逆格子点による比較的にあいまいなブラッグ回折により、たとえば連続した波長のエックス線を導波させることが可能となる。
(4) Effects (4-1) X-ray waveguide capable of guiding X-rays having different energies The X-ray waveguide of the present invention uses a plurality of mesostructured films having different structural periods as cladding portions. If the angle is considered constant as described in Equation 1, X-rays with different energies can be confined in the core portion by Bragg reflection. Thus, by selecting a combination of periods, for example, it is possible to selectively guide a plurality of specific X-rays with different wavelengths. In addition, for example, X-rays having a continuous wavelength can be guided by the relatively ambiguous Bragg diffraction caused by the relatively large reciprocal lattice points specific to the mesostructured film.

(4−2)異なる入射角度のエックス線を導波させることができるエックス線導波路
本発明のエックス線導波路では、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜をクラッド部に用いることで、式1に記載のように、波長を一定に考えると、異なる入射角のエックス線をブラッグ反射によってコア部に閉じ込めることができる。これにより周期の組み合わせを選択することにより、たとえば特定の離れた複数の角度で入射されるエックス線を選択的に導波させることが可能となる。また、メソ構造体膜に特有の比較的に大きな逆格子点による比較的にあいまいなブラッグ回折により、たとえば広い入射角範囲のエックス線を導波させる、入射角の許容範囲の広い導波路を与えることが可能となる。
(4-2) X-ray waveguide capable of guiding X-rays with different incident angles In the X-ray waveguide according to the present invention, a plurality of mesostructured films having different structural periods are used for the cladding portion, which is described in Equation 1. As described above, when the wavelength is considered constant, X-rays having different incident angles can be confined in the core portion by Bragg reflection. Thus, by selecting a combination of periods, for example, it is possible to selectively guide X-rays incident at a plurality of specific apart angles. In addition, a relatively ambiguous Bragg diffraction due to a relatively large reciprocal lattice point unique to mesostructured films, for example, to provide a waveguide with a wide incident angle tolerance that guides X-rays in a wide incident angle range. Is possible.

(4−3)クラッド部による反射における吸収損失を低減した導波路
非特許文献1のエックス線導波路では、屈折率実部が異なる物質として、電子密度の高い材料としてニッケル、低い材料として炭素を用いている。しかし、炭素のエックス線吸収能は、無視できない程度に高く、クラッド部におけるブラッグ反射の際の吸収損失を増大させる原因となる。本発明のメソ構造体膜では、この電子密度の低い材料に対応するものとして、空孔または有機化合物を使用している。このために、このエックス線の吸収損失を低減することが可能となり、クラッド部におけるブラッグ反射の反射率を増大させることができる。
(4-3) Waveguide with Reduced Absorption Loss in Reflection by Cladding Part In the X-ray waveguide of Non-Patent Document 1, nickel is used as a material with a high electron density, and carbon is used as a low material as a material having a different real part of refractive index. ing. However, the X-ray absorption capacity of carbon is so high that it cannot be ignored, and causes an increase in absorption loss during Bragg reflection in the cladding. In the mesostructured film of the present invention, holes or an organic compound is used as a material corresponding to the material having a low electron density. For this reason, it becomes possible to reduce the absorption loss of this X-ray, and the reflectance of Bragg reflection in a clad part can be increased.

この吸収の効果の一例を図2に挙げる。図2は、電子密度の低い材料またはメソ構造体膜の孔または有機化合物部位に用いられる材料の厚さを1mmとしたときのエックス線透過率(縦軸)のエネルギー(横軸)依存性を示したグラフである。図中、2000は空孔(窒素)、2010は界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテルを示す。2010とほぼ重複して示される2020は、界面活性剤のポリ(エチレングリコール)(20)‐ブロック‐ポリ(プロピレングリコール)(70)‐ブロック‐ポリ(エチレングリコール)(20):(今後、EO(20)PO(70)EO(20))を示す。なお、カ
ッコ内は、各ブロックの繰り返し数である。2030は炭素(グラファイト)を示す。このために、本発明のメソ構造体膜の孔または有機化合物部位は、非特許文献1に記載されている炭素(グラファイト)と比較して、高い透過率を示す。そのため、エックス線の吸収損失を低減、クラッド部におけるブラッグ反射の反射率を増大させることができる。
また、本発明のメソ構造体膜のより好ましい態様は、有機化合物よりもさらにエックス線の吸収の小さなメソポーラス膜である。
An example of this absorption effect is given in FIG. FIG. 2 shows the energy (horizontal axis) dependence of the X-ray transmittance (vertical axis) when the thickness of the material used for the hole or organic compound portion of the material having a low electron density or mesostructure film is 1 mm. It is a graph. In the figure, 2000 indicates pores (nitrogen), and 2010 indicates a surfactant polyoxyethylene alkyl ether. 2020, shown substantially overlapping with 2010, is the surfactant poly (ethylene glycol) (20) -block-poly (propylene glycol) (70) -block-poly (ethylene glycol) (20): (20) PO (70) EO (20)). The number in parentheses is the number of repetitions of each block. 2030 indicates carbon (graphite). For this reason, the hole or organic compound part of the mesostructured film of the present invention exhibits a higher transmittance than carbon (graphite) described in Non-Patent Document 1. Therefore, X-ray absorption loss can be reduced, and the reflectance of Bragg reflection in the cladding can be increased.
In addition, a more preferable embodiment of the mesostructured film of the present invention is a mesoporous film that absorbs less X-rays than an organic compound.

(第2の実施形態:エックス線導波路の製造方法)
本実施形態に係るエックス線導波路の製造方法は、以下の3つの工程を少なくとも有することを特徴とする。すなわち、第1のメソ構造体膜を形成する工程と、構造周期の異なる第2以降のメソ構造体膜を形成する工程と、第1及び第2以降のメソ構造体膜とをコア部に設けてエックス線導波路を構成する工程である。
(Second Embodiment: X-ray Waveguide Manufacturing Method)
The manufacturing method of the X-ray waveguide according to this embodiment includes at least the following three steps. That is, a step of forming a first mesostructured film, a step of forming second and subsequent mesostructured films having different structural periods, and a first and second and subsequent mesostructured films are provided in the core portion. This is a step of constructing an X-ray waveguide.

以下、下記の項目(1)〜(4)に分けて説明する。
(1)第1のメソ構造体膜を形成する工程
(2)第1のメソ構造体膜上に、さらに第2以降のメソ構造体膜を形成する工程
(3)両親媒性物質を除去する工程
(4)第1のメソ構造体膜と前記第2以降のメソ構造体膜とを使用してエックス線導波路を構成する工程、のそれぞれの工程
Hereinafter, the description will be divided into the following items (1) to (4).
(1) Step of forming first mesostructured film (2) Step of forming second and subsequent mesostructured films on first mesostructured film (3) Removing amphiphile Step (4) Each step of forming an X-ray waveguide using the first mesostructured film and the second and subsequent mesostructured films

(1)第1のメソ構造体膜を形成する工程について
第1のメソ構造体膜を形成する工程について説明するために、無機酸化物、をメソ構造体膜の壁部とした例を、以下の工程に分けて説明する。
(1−1)無機酸化物の前駆体物質と、両親媒性物質を含有する反応溶液を準備する工程。
(1−2)基板に反応溶液を接触させる工程。
(1−3)細孔内に両親媒性物質の集合体を含むメソ構造体膜を形成する工程。
(1) Step of Forming First Mesostructured Film In order to explain the step of forming the first mesostructured film, an example in which an inorganic oxide is used as the wall of the mesostructured film is described below. The process will be described separately.
(1-1) A step of preparing a reaction solution containing an inorganic oxide precursor substance and an amphiphilic substance.
(1-2) A step of bringing the reaction solution into contact with the substrate.
(1-3) A step of forming a mesostructured film including an aggregate of amphiphilic substances in the pores.

上記の工程を経ることにより、第一のメソ構造体膜が形成される。このような構造体が形成されるのは、両親媒性物質が自己集合し、集合体(ミセル)を形成するためである。
ここで、(1−2)工程は、実質的に(1−3)工程と同一工程として行われていてよい。
以下にこれらの工程を詳細に説明する。
A first mesostructured film is formed through the above steps. The reason why such a structure is formed is that the amphiphile self-assembles to form an aggregate (micelle).
Here, the step (1-2) may be performed substantially as the same step as the step (1-3).
These steps are described in detail below.

(1−1)無機酸化物の前駆体物質と、両親媒性物質を含有する反応溶液を準備する工程
反応溶液は、無機酸化物の前駆体、両親媒性物質、溶媒を含有する。また、必要に応じてその他の物質を添加してもよい。この工程を構成する小工程は、特に限定されるものではないが、たとえば、溶媒にその他の反応溶液を構成する物質を投入し、攪拌することで行われる。これらの工程は、必要に応じて、雰囲気、温度、湿度、攪拌強度などを制御して行うことができる。また必要に応じて、超音波処理、ろ過等の小工程を加えることができる。
(1-1) Step of Preparing a Reaction Solution Containing an Inorganic Oxide Precursor Material and an Amphiphile The reaction solution contains an inorganic oxide precursor, an amphiphile, and a solvent. Moreover, you may add another substance as needed. Although the small process which comprises this process is not specifically limited, For example, the substance which comprises the other reaction solution in a solvent is thrown in and it stirs. These steps can be performed by controlling the atmosphere, temperature, humidity, stirring intensity, and the like as necessary. Moreover, small processes, such as a ultrasonic treatment and filtration, can be added as needed.

無機酸化物の前駆体、両親媒性物質としては、第1の実施形態(3−1−1)(A)で挙げたものを用いることができる。
反応溶液の溶媒は、無機酸化物の前駆体、両親媒性物質を溶解できるものが用いられる。この例としては、水、アルコールが挙げられ、このアルコールの例としては、エタノール、プロパノール、メタノール、ブタノール等が挙げられる。また、2種以上の溶媒の混合物を用いてよい。
As the precursor of the inorganic oxide and the amphiphilic substance, those described in the first embodiment (3-1-1) (A) can be used.
As the solvent for the reaction solution, a solvent capable of dissolving an inorganic oxide precursor and an amphiphilic substance is used. Examples of this include water and alcohol. Examples of this alcohol include ethanol, propanol, methanol, butanol and the like. A mixture of two or more solvents may be used.

反応溶液には必要に応じて、その他の物質を添加することができる。たとえば、無機酸化物の前駆体と反応、これを加水分解し、最終的に無機酸化物を与える水が加えられる。さらに反応溶液の酸性、塩基性を調整するための物質を添加してもよい。この酸性、塩基性を調整するための物質の例としては、塩酸等の酸や水酸化アンモニウム等の塩基が挙げられる。これらは、前駆体物質の加水分解、縮合反応速度を制御するために加えられることが多い。   If necessary, other substances can be added to the reaction solution. For example, water is added that reacts with the precursor of the inorganic oxide, hydrolyzes it, and finally gives the inorganic oxide. Further, a substance for adjusting the acidity and basicity of the reaction solution may be added. Examples of the substance for adjusting the acidity and basicity include acids such as hydrochloric acid and bases such as ammonium hydroxide. These are often added to control the hydrolysis and condensation reaction rate of the precursor material.

(1−2)基板に反応溶液を接触させる工程
本工程で用いられる手法は、無機酸化物を生成させる手法によって実際に行われる内容が異なる。例としては、水熱合成法であれば、反応溶液に基板を浸漬すること、ゾルゲル法であれば、反応溶液を基板に塗布することがあげられる。
(1-2) Step of bringing the reaction solution into contact with the substrate The method used in this step differs in the content actually performed depending on the method of generating the inorganic oxide. For example, the hydrothermal synthesis method includes immersing the substrate in a reaction solution, and the sol-gel method includes applying the reaction solution to the substrate.

(1−2−1)基板について
本発明に用いる基板は、本発明のメソ構造体膜を形成可能なものであれば、特に限定することなく用いることができる。例示すると、材料としては、シリコン、石英、ガラス、金属、ポリマー等が挙げられる。形状は、導波路として必要な特性を満たすものであれば、特に限定することなく選択できる。例として、平面、曲面が挙げられる。基板を使用する際には、基板を充分に洗浄し、清浄な表面を露出させることが好ましく行われる。この洗浄方法の例としては、有機溶媒洗浄、水洗、酸、UV−オゾン処理が挙げられる。本発明の導波路については、導波路のコア部を構成する材料を基板として使用してメソ構造体膜を形成してもよい。
(1-2-1) Substrate The substrate used in the present invention can be used without particular limitation as long as it can form the mesostructured film of the present invention. Illustratively, examples of the material include silicon, quartz, glass, metal, and polymer. The shape can be selected without particular limitation as long as it satisfies the characteristics required for the waveguide. Examples include flat surfaces and curved surfaces. When using the substrate, it is preferable to sufficiently clean the substrate to expose a clean surface. Examples of this cleaning method include organic solvent cleaning, water cleaning, acid, and UV-ozone treatment. For the waveguide of the present invention, the mesostructured film may be formed using a material constituting the core of the waveguide as a substrate.

(1−2−2)基板に反応溶液を接触させる工程について
反応溶液を基板に塗布する工程としては、一般的な塗付方法を用いることができる。この例としては、ディップコート法、キャスト法、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、ペンリソグラフィー法等が挙げられる。
中でも、ディップコート法は、簡便に均一な膜を形成できる塗布方法として有効である。ディップコート法による塗布方法は、反応溶液に基板を浸し、基板を引き上げることで基板上に溶液を塗布する。この塗布量は、塗布条件によって制御可能である。代表的な条件としては、溶液の組成、基板の引き上げ速度が挙げられる。例えば、一般的に反応溶液中の溶媒を増大させること、引上げ速度を低下させることにより、塗布量(膜の厚さ)は減少する。
この塗布は周囲の環境によって影響を受ける。そのため、必要に応じて、雰囲気、温度、湿度、雰囲気中の溶媒濃度等を制御して行うことができる。
(1-2-2) Step of contacting the reaction solution with the substrate As a step of applying the reaction solution to the substrate, a general coating method can be used. Examples of this include dip coating, casting, spin coating, spray coating, ink jet, and pen lithography.
Among these, the dip coating method is effective as a coating method that can easily form a uniform film. In the application method by the dip coating method, the substrate is immersed in a reaction solution, and the substrate is pulled up to apply the solution onto the substrate. This application amount can be controlled by application conditions. Typical conditions include solution composition and substrate pulling rate. For example, the amount of coating (film thickness) is generally decreased by increasing the solvent in the reaction solution and decreasing the pulling rate.
This application is affected by the surrounding environment. Therefore, the atmosphere, temperature, humidity, solvent concentration in the atmosphere, and the like can be controlled as necessary.

(1−3)細孔内に両親媒性物質の集合体を含むメソ構造体膜を形成する工程
本工程は、無機酸化物を生成させる手法によって、実際に行われる内容が異なる。例としては、水熱合成法であれば、反応溶液に基板を浸漬したまま保持すること、ゾルゲル法であれば、基板に塗布した反応溶液を乾燥することがあげられる。
(1-3) Step of forming a mesostructured film including an aggregate of amphiphilic substances in the pores The actual contents of this step differ depending on the method of generating the inorganic oxide. For example, in the case of the hydrothermal synthesis method, the substrate is kept immersed in the reaction solution, and in the case of the sol-gel method, the reaction solution applied to the substrate is dried.

本工程は、(1−2)の工程に続いて行われる。これらの両工程は、分けて記載はしているが、基本的には、反応溶液が基板に接触した時点から、メソ構造体膜の形成は始まっていると考えられる。   This step is performed following the step (1-2). Although these two steps are described separately, it is considered that the formation of the mesostructured film is basically started from the time when the reaction solution comes into contact with the substrate.

ゾルゲル法における本工程の具体的な例としては、制御された環境下で、基板上の反応溶液(特に溶媒)を蒸発させ、無機酸化物の生成を行うことが挙げられる。ディップコート法を用いた場合の一例としては、溶媒と塩化水素が基板上の塗布後の溶液から失われるにしたがって、水と無機酸化物の前駆物質との反応が進行し、無機酸化物膜が形成されるものが挙げられる。この環境の制御項目の例としては、温度、湿度が挙げられる。温度条件、湿度条件を制御することによって、前駆体物質の加水分解、縮合速度は制御され、両
親媒性物質の集合体の配列の規則性が変化する。例えば、過度の温度上昇は縮合反応の著しい促進につながり、均一な薄膜形成を損なう場合がある。逆に、温度が低すぎると溶媒蒸発速度を低下させ薄膜形成に時間がかかってしまうという問題が生じる。具体的な例としては、温度としては、0℃から50℃の範囲、0%から50%の相対湿度が挙げられる。この温湿度条件に膜を保持する時間である保持時間は、用いる前駆体物質の反応性や温度、湿度にあわせて決定される。具体的な例としては、30分から4週間の範囲が挙げられる。
A specific example of this step in the sol-gel method includes evaporating a reaction solution (particularly a solvent) on a substrate and generating an inorganic oxide in a controlled environment. As an example of using the dip coating method, as the solvent and hydrogen chloride are lost from the solution after coating on the substrate, the reaction between water and the precursor of the inorganic oxide proceeds, and the inorganic oxide film becomes What is formed is mentioned. Examples of the environmental control items include temperature and humidity. By controlling the temperature condition and the humidity condition, the hydrolysis and condensation rate of the precursor substance is controlled, and the regularity of the arrangement of the amphiphilic substance aggregate is changed. For example, excessive temperature rise leads to remarkable acceleration of the condensation reaction, which may impair uniform thin film formation. On the other hand, if the temperature is too low, the solvent evaporation rate is lowered, and there is a problem that it takes time to form a thin film. As a specific example, the temperature includes a range of 0 ° C. to 50 ° C. and a relative humidity of 0% to 50%. The holding time, which is the time for holding the film under this temperature and humidity condition, is determined in accordance with the reactivity, temperature and humidity of the precursor material used. A specific example is a range of 30 minutes to 4 weeks.

本工程を経た多孔質膜の厚さは特に限定されるものではないが、例としては、0.005μmから10μmの値が挙げられる。例えば、ディップコート法の場合は0.05μmから3μm程度の膜形成が可能である。   Although the thickness of the porous membrane which passed through this process is not specifically limited, As an example, the value of 0.005 micrometer-10 micrometers is mentioned. For example, in the case of the dip coating method, a film having a thickness of about 0.05 μm to 3 μm can be formed.

(2)第1のメソ構造体膜上にさらに第2以降のメソ構造体膜を形成する工程について
本発明のエックス線導波路の製造方法は、第1のメソ構造体膜上にさらに構造周期の異なる第2以降のメソ構造体膜を形成する工程を含むことを特徴とする。この第2以降のメソ構造体膜を形成する工程としては、基板上の第1のメソ構造体膜上に調製すること以外は、(1)に記載の第1のメソ構造体膜の調製法と同じ工程を使用することができる。また、必要に応じて、(2)の工程に先立って前処理を行うことができる。この前処理の例としては、第1のメソ構造体膜を安定化させる処理、第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜との間の密着を高める処理が挙げられる。前者の具体的な例としては、第1のメソ構造体膜を調製した後に加熱処理を行うことが挙げられる。後者の具体的な例としては、第1のメソ構造体膜を調製した後にUV−O等の表面処理を行うことが挙げられる。
(2) Step of forming second and subsequent mesostructure films on the first mesostructure film The X-ray waveguide manufacturing method of the present invention further includes a structural period on the first mesostructure film. The method includes a step of forming different second and subsequent mesostructured films. The process for forming the second and subsequent mesostructured films is the method for preparing the first mesostructured film according to (1) except that the process is performed on the first mesostructured film on the substrate. The same process can be used. Further, if necessary, a pretreatment can be performed prior to the step (2). Examples of this pretreatment include a process for stabilizing the first mesostructured film and a process for improving the adhesion between the first mesostructured film and the second mesostructured film. As a specific example of the former, heat treatment may be performed after the first mesostructured film is prepared. As a specific example of the latter, surface treatment such as UV-O 3 may be performed after preparing the first mesostructured film.

また、本発明のエックス線導波路の製造方法では、第2のメソ構造体膜を形成した後に、その第2のメソ構造体膜の上にさらに第3のメソ構造体膜を形成することが好ましく行われる。さらに目的とする性能を得るために、設計に応じて、第4、第5、さらにそれら以降の多段階の層を形成することが行われてよい。   In the X-ray waveguide manufacturing method of the present invention, it is preferable that after the second mesostructured film is formed, a third mesostructured film is further formed on the second mesostructured film. Done. Furthermore, in order to obtain the target performance, fourth, fifth, and subsequent multi-stage layers may be formed according to the design.

(3)両親媒性物質を除去する工程
上記の工程に加えて、必要に応じて、さらに以下の工程で両親媒性物質を除去することで、中空である孔をもつ、メソポーラス膜を形成することができる。この(3)工程は、後述する(4)の工程の前に行われていてもよく、(4)の工程を行った後にまとめて行われてもよい。
(3) Step of removing amphiphile In addition to the above steps, if necessary, the following steps further remove the amphiphile to form a mesoporous film having a hollow hole. be able to. This (3) process may be performed before the process of (4) mentioned later, and may be performed collectively after performing the process of (4).

両親媒性物質の除去の方法としては、とくに限定されるものではないが、分解除去や、抽出等のた方法を用いることができる。前者の例としては、焼成、UV照射、Oによる方法、後者の例としては、溶剤や超臨界流体による方法が挙げられる。 The method for removing the amphiphile is not particularly limited, and methods such as decomposition removal and extraction can be used. Examples of the former include baking, UV irradiation, and a method using O 3 , and examples of the latter include a method using a solvent and a supercritical fluid.

焼成による両親媒性物質の除去は、多孔質膜からほぼ完全に両親媒性物質を除去することができる。焼成温度、時間は、内部に保持している両親媒性物質の種類によって変わる。具体的な例としては、例えば、温度として300℃から600℃、時間として15分から24時間という範囲が挙げられる。溶剤抽出法を用いると、100%の両親媒性物質の除去は困難ではあるものの、鋳型除去時の構造保持という点で有意である。   The removal of the amphiphile by baking can remove the amphiphile from the porous film almost completely. The firing temperature and time vary depending on the type of amphiphile retained inside. Specific examples include a range of 300 ° C. to 600 ° C. as the temperature and 15 minutes to 24 hours as the time. When the solvent extraction method is used, it is difficult to remove 100% of the amphiphile, but it is significant in terms of maintaining the structure when removing the template.

焼成工程は、上述の特長があるが、一方で、メソポーラス膜の構造規則性を乱し、構造を崩壊させる可能性もある。これは焼成時の高温環境によって、無機酸化物の構造が変化するためであると考えられる。これを防止するためには、メソ構造体膜の孔の壁を強化すること、かつ、または、無機酸化物の結晶の成長を抑制することが有効であると考えられる。この具体的な方法の例としては、無機酸化物のメソ構造体膜の形成後に酸化ケイ素等の無機酸化物の前駆体を反応させ、部分的に酸化ケイ素等の無機酸化物を形成する方法が
挙げられる。この方法を用いることで、焼成による界面活性剤の除去や無機酸化物の結晶化を行いながらも、メソ構造体膜の構造規則性を乱すことを抑制することができる。無機酸化物のメソポーラス膜の調製時には、必要に応じてこの手法を適用することができる。
The firing process has the above-mentioned features, but on the other hand, the structure regularity of the mesoporous film may be disturbed and the structure may be destroyed. This is considered to be because the structure of the inorganic oxide changes depending on the high temperature environment during firing. In order to prevent this, it is considered effective to reinforce the pore walls of the mesostructured film and / or suppress the growth of inorganic oxide crystals. As an example of this specific method, there is a method in which an inorganic oxide precursor such as silicon oxide is reacted after formation of a mesostructured film of an inorganic oxide to partially form an inorganic oxide such as silicon oxide. Can be mentioned. By using this method, it is possible to suppress disturbance of the structural regularity of the mesostructured film while removing the surfactant by calcination and crystallizing the inorganic oxide. When preparing an inorganic oxide mesoporous film, this method can be applied as necessary.

(4)第1のメソ構造体膜と前記第2のメソ構造体膜とを使用してエックス線導波路を構成する工程について
本発明のエックス線導波路の製造方法は、第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜とを使用してエックス線導波路を構成することを特徴とする。このエックス線導波路を構成する工程としては、大きく分けて以下の3つの方法が挙げられる。
(4) About the process of constructing an X-ray waveguide using the first mesostructured film and the second mesostructured film The X-ray waveguide manufacturing method of the present invention comprises the first mesostructured film. And an X-ray waveguide using the second mesostructured film. The process of constructing this X-ray waveguide can be broadly divided into the following three methods.

(A)第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜上にコア部を形成、コア部上にさらに第2のメソ構造体膜と第1のメソ構造体膜を形成する方法
(B)コア部上にコア部をはさんで第2のメソ構造体膜と第1のメソ構造体膜を形成する方法
(C)第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜を対向固定する方法
以下に、上記の3つの方法について記載する。
(A) A core part is formed on a film composed of a first mesostructured film and a second mesostructured film, and a second mesostructured film and a first mesostructured film are further formed on the core part. (B) Method of forming the second mesostructured film and the first mesostructured film across the core part on the core part (C) The first mesostructured film and the second mesostructured film Method for Opposing and Fixing a Membrane Constructed from Mesostructured Film The following three methods are described below.

(A)第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜上にコア部を形成、コア部上にさらに第2のメソ構造体膜と第1のメソ構造体膜を形成する方法
(2)の第1のメソ構造体膜上にさらに第2のメソ構造体膜を形成する工程の後、第2のメソ構造体膜の上にコア部を形成、そのコア部の上に第2のメソ構造体膜、第1のメソ構造体膜を形成する方法である。
(A) A core part is formed on a film composed of a first mesostructured film and a second mesostructured film, and a second mesostructured film and a first mesostructured film are further formed on the core part. After forming the second mesostructured film on the first mesostructured film in (2), a core is formed on the second mesostructured film, and the core The second mesostructured film and the first mesostructured film are formed on the substrate.

このコア部の形成方法はとくに制限されるものではなく、従来の塗布、製膜方法がコア部に用いる材料に応じて選択される。たとえば有機化合物であれば、溶剤に溶かしてディップコート、スピンコート、バーコート等の手法を用いてよく、真空蒸着等の方法で直接成膜してもよい。たとえば無機材料の場合は、スパッタリング、真空蒸着といった真空下での調製法を用いてよく、ゾルゲル法等の常圧下での調製法を用いてよい。   The method for forming the core part is not particularly limited, and a conventional coating and film forming method is selected according to the material used for the core part. For example, in the case of an organic compound, a method such as dip coating, spin coating, or bar coating may be used after dissolving in a solvent, or the film may be formed directly by a method such as vacuum deposition. For example, in the case of an inorganic material, a preparation method under vacuum such as sputtering or vacuum deposition may be used, and a preparation method under normal pressure such as a sol-gel method may be used.

このコア部上にさらにメソ構造体膜を形成する際には、必要に応じて、(2)の工程に記載したような前処理を行うことができる。また、メソ構造体膜を形成する工程としては、(1)、(2)に記載の方法を用いることができる。   When the mesostructured film is further formed on the core portion, pretreatment as described in the step (2) can be performed as necessary. Moreover, as a process of forming the mesostructured film, the methods described in (1) and (2) can be used.

(B)コア部上にコア部をはさんで第2のメソ構造体膜と第1のメソ構造体膜を形成する方法
この方法では、まずコア部の材料を準備した上で、その上に第2のメソ構造体膜と第1のメソ構造体膜を形成する方法である。
(B) Method of forming the second mesostructured film and the first mesostructured film across the core part on the core part. In this method, first, the material of the core part is prepared, This is a method of forming a second mesostructured film and a first mesostructured film.

このコア部として用いる材料、形状は、特に制限されるものではなく、第一の実施形態の(2)で記載したものを用いることができる。また、メソ構造体膜を形成する工程としては、(1)、(2)に記載の方法を用いることができる。   The material and shape used for this core part are not particularly limited, and those described in (2) of the first embodiment can be used. Moreover, as a process of forming the mesostructured film, the methods described in (1) and (2) can be used.

(C)第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜を対向固定する方法
この方法では、あらかじめ形成しておいた第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜を、コア部を挟んで対向固定する方法である。この方法の一例としては、第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜の少なくとも一方に、コア部となる空洞をはさむ形でスペーサを設けた上で、もう一方の第1のメソ構造体膜と第2のメソ構造体膜から構成される膜と対向させる方法がある。このスペーサとなる材料は、特に制限されるものではないが、例としては、数百nm程度の厚さ制御が可能な、金属や無機、有機の微粒子、およびこれらを含む有機物(特にポリマー)を挙げることができる。
これらの膜を固定する方法の例としては、スペーサに用いた材料を利用して、融着、接着する方法、外部から固定具を用いて固定する方法を挙げることができる。この(C)の方法では、コア部を空気等のガス、または必要に応じて真空とできる特徴を有する。
(C) Method of opposingly fixing a film composed of a first mesostructured film and a second mesostructured film In this method, the first mesostructured film and the second mesostructured previously formed This is a method in which a film composed of a structure film is fixed oppositely with a core portion interposed therebetween. As an example of this method, a spacer is provided on at least one of the films composed of the first mesostructured film and the second mesostructured film so as to sandwich the cavity serving as the core portion, and the other There is a method of facing a film composed of the first mesostructured film and the second mesostructured film. The material used as the spacer is not particularly limited, but examples include metal, inorganic and organic fine particles that can be controlled to a thickness of about several hundreds of nanometers, and organic substances (especially polymers) containing these. Can be mentioned.
Examples of methods for fixing these films include a method of fusing and adhering using the material used for the spacer, and a method of fixing using a fixture from the outside. This method (C) has a feature that the core portion can be a gas such as air, or can be evacuated as necessary.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明の方法は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例を、下記の項目(1)から(5)に分けて説明する。
(1)異なるエネルギーのエックス線を導波するエックス線導波路としての機能
(2)異なる入射角度のエックス線を導波するエックス線導波路としての機能
(3)構造周期の異なる複数の層の配置順序の効果
(4)メソ構造体膜の壁部位を構成する材料の効果
(5)エックス線導波路の製造方法
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the method of the present invention is not limited to these examples.
The embodiment will be described in the following items (1) to (5).
(1) Function as an X-ray waveguide for guiding X-rays with different energies (2) Function as an X-ray waveguide for guiding X-rays with different incident angles (3) Effect of arrangement order of a plurality of layers having different structure periods (4) Effect of material constituting wall portion of mesostructured film (5) Method of manufacturing X-ray waveguide

(1)異なるエネルギーのエックス線を導波するエックス線導波路としての機能
本項目では、本発明のエックス線導波路が単一の入射角度において異なるエネルギーのエックス線を導波する機能を有することを示す。
(1) Function as an X-ray waveguide for guiding X-rays having different energies In this item, it is shown that the X-ray waveguide of the present invention has a function of guiding X-rays having different energies at a single incident angle.

図3には、以下の条件のエックス線導波路を導波するエックス線の強度(縦軸)のエックス線エネルギー(横軸)依存性の模式図を示す。これらのエックス線導波路は、いずれも、周期構造の面法線ベクトルが基板に垂直な構造を持ち、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部からなる。   FIG. 3 shows a schematic diagram of the X-ray energy (horizontal axis) dependence of the intensity (vertical axis) of the X-ray guided through the X-ray waveguide under the following conditions. Each of these X-ray waveguides has a structure in which the surface normal vector of the periodic structure is perpendicular to the substrate and is composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods.

(共通条件)
メソ構造体膜の壁部位:酸化ケイ素(SiO
メソ構造体膜の孔または有機化合物部位:窒素
入射角:0.5度
メソ構造体膜に占める孔または有機化合物部位の割合(厚さ):0.7
コア部:窒素
(本発明:点線)
層数:6
構造周期:コア部側から5.0,4.8,4.6,4.4,4.2,4.0nm
周期数:20,21,22,23,24,25(順序は構造周期の表記順に対応)
(比較例:実線)
層数:1
構造周期:4.4nm
周期数:23
(Common conditions)
Wall part of mesostructured film: silicon oxide (SiO 2 )
Pore or organic compound part of mesostructured film: Nitrogen incident angle: 0.5 degree Ratio (thickness) of hole or organic compound part occupied in mesostructured film: 0.7
Core part: Nitrogen (Invention: dotted line)
Number of layers: 6
Structure period: 5.0, 4.8, 4.6, 4.4, 4.2, 4.0 nm from the core side
Number of periods: 20, 21, 22, 23, 24, 25 (the order corresponds to the order of description of the structure period)
(Comparative example: Solid line)
Number of layers: 1
Structure period: 4.4 nm
Number of cycles: 23

本図より、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部からなるエックス線導波路を用いたときには、異なるエネルギーのエックス線を導波するエックス線導波路として機能することが示される。   From this figure, it is shown that when an X-ray waveguide composed of a clad portion composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods is used, it functions as an X-ray waveguide for guiding X-rays having different energies.

(2)異なる入射角度のエックス線を導波するエックス線導波路としての機能
本項目では、本発明のエックス線導波路が異なる入射角度のエックス線を導波する機能を有することを示す。
(2) Function as X-ray waveguide for guiding X-rays with different incident angles In this item, it is shown that the X-ray waveguide of the present invention has a function of guiding X-rays with different incident angles.

図4には、(1)と同条件(本発明、比較例とも)の、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部からなるエックス線導波路を導波するエックス線の強度(縦軸)のエックス線の入射角(横軸)依存性の模式図を示す。   FIG. 4 shows the strength of X-rays guided through an X-ray waveguide composed of a clad portion composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods under the same conditions as in (1) (both the present invention and comparative examples). The schematic diagram of the incident angle (horizontal axis) dependence of the X-ray of (vertical axis) is shown.

(共通条件)入射エックス線のエネルギー:16keV
(本発明:点線、比較例:実線)
本図より、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部からなるエックス線導波路を用いたときには、入射エックス線に対して、異なる入射角度のエックス線を導波するエックス線導波路として機能することが示される。また、広い角度範囲においてエックス線を導波する、反射角度の許容範囲の広いエックス線導波路として機能しうることが示される。
(Common conditions) Incident X-ray energy: 16 keV
(Invention: dotted line, comparative example: solid line)
From this figure, when an X-ray waveguide consisting of a clad part composed of a plurality of mesostructured films with different structural periods is used, it functions as an X-ray waveguide that guides X-rays with different incident angles with respect to the incident X-ray. Is shown to do. Further, it is shown that it can function as an X-ray waveguide that guides X-rays in a wide angle range and has a wide allowable range of reflection angles.

(3)構造周期の異なる複数の層の配置順序の効果
本項目では、本発明の構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部の反射率の、複数の層の配置順序の効果を示す。
(3) Effect of Arrangement Order of Multiple Layers with Different Structural Periods In this item, the reflectivity of the clad portion composed of multiple mesostructured films with different structural periods of the present invention Show the effect.

図5には、以下の条件の、構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部の反射率(縦軸)のエックス線エネルギー(横軸)依存性の計算値を示す。
(共通条件)
層数:3
メソ構造体膜の壁部位:酸化ケイ素(SiO
メソ構造体膜の孔または有機化合物部位:界面活性剤(EO(20)PO(70)EO(20))
入射角:0.5度
メソ構造体膜に占める孔または有機化合物部位の割合(厚さ):0.7
(本発明1:点線)
層数:3
構造周期:エックス線入射側(導波路を構成した際にコア部側となる側)から10.0,7.0,4.0nm
周期数:30,43,75(順序は構造周期の表記順に対応)
(本発明2:実線)
層数:3
構造周期:エックス線入射側(導波路を構成した際にコア部側となる側)から4.0,7.0,10.0nm
周期数:75,43,30(順序は構造周期の表記順に対応)
FIG. 5 shows the calculated value of the dependence of the reflectance (vertical axis) on the X-ray energy (horizontal axis) of the clad portion composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods under the following conditions.
(Common conditions)
Number of layers: 3
Wall part of mesostructured film: silicon oxide (SiO 2 )
Pore or organic compound part of mesostructured membrane: surfactant (EO (20) PO (70) EO (20))
Incident angle: Ratio of pores or organic compound sites in the mesostructured film of 0.5 degree (thickness): 0.7
(Invention 1: dotted line)
Number of layers: 3
Structure period: 10.0, 7.0, 4.0 nm from the X-ray incident side (the side that becomes the core side when the waveguide is constructed)
Number of periods: 30, 43, 75 (the order corresponds to the order of the structure periods)
(Invention 2: Solid line)
Number of layers: 3
Structure period: 4.0, 7.0, 10.0 nm from the X-ray incident side (the side that becomes the core side when the waveguide is constructed)
Number of periods: 75, 43, 30 (the order corresponds to the order of description of the structure period)

本図において、7.6keV付近において、本発明1の反射率は本発明2の反射率と比較して大きな値を示す。一方で、14.5keV付近では、本発明2の反射率は本発明1の反射率と比較して大きな値を示す。この7.6,14.5keV付近の反射率の((小さな方の値)/(大きな方の値))の比は、それぞれ0.680,0.940である。少なくとも単純に比から判断すると、7.6keV付近において高い値を示す本発明1の配置のほうが有利であることが示される。   In this figure, the reflectance of the present invention 1 shows a larger value than the reflectance of the present invention 2 near 7.6 keV. On the other hand, in the vicinity of 14.5 keV, the reflectance of the present invention 2 shows a larger value than the reflectance of the present invention 1. The ratio of ((smaller value) / (larger value)) in the vicinity of 7.6 and 14.5 keV is 0.680 and 0.940, respectively. At least simply judging from the ratio, it is shown that the arrangement of the present invention 1 showing a high value in the vicinity of 7.6 keV is more advantageous.

図2に示すようにエックス線の透過能は、そのエネルギーの増大とともに高くなる。そのため、エックス線の入射面より近い側に低エネルギーに対応する長い周期(この例では10nm)を持つ構造を、遠い側に高エネルギーに対応する短い周期(この例では4nm)を持つ構造とする配置が効果的となる。
つまり、エックス線導波路のクラッド部として、コア部側に近い側に低エネルギーに対応する長い周期を持ち、遠い側に高エネルギーに対応する短い周期を持つ配置が好ましい。このように配置することで、コア部にエックス線を効果的に閉じ込め導波させることができる。
As shown in FIG. 2, the X-ray transmission power increases as the energy increases. Therefore, an arrangement in which a structure having a long period (10 nm in this example) corresponding to low energy on the side closer to the X-ray incident surface is a structure having a short period (4 nm in this example) corresponding to high energy on the far side. Is effective.
That is, it is preferable that the X-ray waveguide cladding has a long period corresponding to low energy on the side close to the core part side and a short period corresponding to high energy on the far side. By arranging in this way, X-rays can be effectively confined and guided in the core portion.

(4)メソ構造体膜の壁部位を構成する材料の効果
本項目では、本発明のエックス線導波路のクラッド部に用いられるメソ構造体膜の壁部
を構成する材料の効果を示す。
(4) Effect of material constituting the wall portion of the mesostructured film In this item, the effect of the material constituting the wall part of the mesostructured film used for the cladding portion of the X-ray waveguide of the present invention is shown.

表1には、以下の条件で構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されるクラッド部の反射率のエネルギー依存性を計算したときに、算出されるピークの値を示す。
(共通条件)
層数:3
メソ構造体膜の孔または有機化合物部位:窒素
入射角:0.5度
メソ構造体膜に占める孔または有機化合物部位の割合(厚さ):0.7
構造周期:エックス線入射側から10,7,4nm
周期数:各周期につき4
入射エックス線のエネルギー:5−24keV
Table 1 shows the peak values calculated when the energy dependency of the reflectance of the clad portion composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods is calculated under the following conditions.
(Common conditions)
Number of layers: 3
Pore or organic compound part of mesostructured film: Nitrogen incident angle: 0.5 degree Ratio (thickness) of hole or organic compound part occupied in mesostructured film: 0.7
Structure period: 10, 7, 4 nm from X-ray incident side
Number of cycles: 4 for each cycle
Incident X-ray energy: 5-24 keV

(本発明1)
メソ構造体膜の壁部位:酸化ケイ素(SiO
(本発明2)
メソ構造体膜の壁部位:酸化チタン(TiO
(本発明3)
メソ構造体膜の壁部位:酸化スズ(SnO
(Invention 1)
Wall part of mesostructured film: silicon oxide (SiO 2 )
(Invention 2)
Wall portion of mesostructured film: titanium oxide (TiO 2 )
(Invention 3)
Wall part of mesostructured film: tin oxide (SnO 2 )

Figure 2012002760
Figure 2012002760

物質のエックス線との相互作用は、物質の電子密度とともに大きくなる。ここで使用した物質のなかでは、酸化スズがその密度(電子密度にほぼ比例)の高さから高い反射率を示す。エックス線導波路のクラッド部として構造周期の異なる複数のメソ構造体膜を用いる際に、本実施例の条件のように、周期数が少ないようなときには、メソ構造体膜の壁部の材質が、反射率に大きく影響する。このような条件の場合には、密度の高い壁材料を使用することが有効である。   The interaction of a substance with x-rays increases with the electron density of the substance. Among the materials used here, tin oxide exhibits high reflectivity due to its high density (approximately proportional to the electron density). When using a plurality of mesostructured films having different structure periods as the cladding part of the X-ray waveguide, as in the condition of this example, when the number of periods is small, the material of the wall part of the mesostructured film is It greatly affects the reflectivity. In such a condition, it is effective to use a wall material having a high density.

(5)エックス線導波路の製造方法
(5−1)本項目では、平面基板上に調製した2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体膜3層をクラッド部とし、ポリマーをコア部としたエックス線導波路の製造方法について説明する。
(5) Manufacturing method of X-ray waveguide (5-1) In this item, an X-ray having a silicon oxide mesostructured film 3 layer having a two-dimensional hexagonal structure prepared on a flat substrate as a cladding part and a polymer as a core part A method for manufacturing the waveguide will be described.

(a)メソ構造体膜の前駆体溶液調製
2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体膜は、ディップコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、エタノール溶媒にブロックポリマーを溶解した後、エタノール、水、塩酸、テトラエトキシシランを加え、70℃で1時間攪拌することで調製される。エタノールにかえてメタノール、プロパノール、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルを使用することも可能である。混合比(モル比)は、テトラエトキシシラン:1、ブロックポリマー:0.001、水:8、塩酸:0.01、エタノール:40とする。
(A) Preparation of precursor solution of mesostructured film A silicon oxide mesostructured film having a two-dimensional hexagonal structure is prepared by a dip coating method. A precursor solution of a mesostructure is prepared by dissolving a block polymer in an ethanol solvent, adding ethanol, water, hydrochloric acid, and tetraethoxysilane, and stirring at 70 ° C. for 1 hour. It is also possible to use methanol, propanol, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, or acetonitrile instead of ethanol. The mixing ratio (molar ratio) is tetraethoxysilane: 1, block polymer: 0.001, water: 8, hydrochloric acid: 0.01, ethanol: 40.

ブロックポリマーは、第1のメソ構造体膜:EO(20)PO(30)EO(20)、第2のメソ構造体膜:EO(26)PO(39)EO(26)、第3のメソ構造体膜:EO(20)PO(70)EO(20)をそれぞれ用いる。   The block polymer includes a first mesostructured film: EO (20) PO (30) EO (20), a second mesostructured film: EO (26) PO (39) EO (26), a third meso Structure film: EO (20) PO (70) EO (20) is used.

(b)メソ構造体膜の製膜
シリコン基板を洗浄した後に、ディップコート装置を用いて0.5から2mms−1の引き上げ速度でディップコートを行う。このときの温度は、25℃、相対湿度は、40%である。製膜後、膜は、25℃、相対湿度50%の恒温恒湿槽で24時間保持される。その後に層を重ねる場合には、同様の工程で第2、第3のメソ構造体膜を形成する。
(B) Formation of Mesostructured Film After the silicon substrate is washed, dip coating is performed at a pulling rate of 0.5 to 2 mms −1 using a dip coating apparatus. The temperature at this time is 25 ° C., and the relative humidity is 40%. After film formation, the film is held in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours. When the layers are subsequently stacked, the second and third mesostructured films are formed in the same process.

(c)コア部の製膜
コア部は、第1から第3のメソ構造体膜を形成した後に、ポリスチレンのクロロホルム溶液をスピンコートすることによって調製される。ポリスチレンを適当な濃度でクロロホルムに溶解させ、スピンコーターを用いて1000から5000rpm、10から60秒の条件で製膜を行う。製膜後は、室温で12時間静置する。
(C) Film formation of core part A core part is prepared by spin-coating the chloroform solution of polystyrene after forming the 1st-3rd mesostructure film | membrane. Polystyrene is dissolved in chloroform at an appropriate concentration, and a film is formed using a spin coater under conditions of 1000 to 5000 rpm and 10 to 60 seconds. After film formation, it is allowed to stand at room temperature for 12 hours.

(d)メソ構造体膜の製膜
コア部の形成後に、コア部上に第3から第1のメソ構造体膜を順次形成する。このメソ構造体の調製法は、(b)の手法と同様である。
(D) Formation of Mesostructured Film After the formation of the core part, the third to first mesostructured films are sequentially formed on the core part. The method for preparing the mesostructure is the same as the method (b).

(e)評価
参照用にそれぞれ単独で形成された第1から第3のメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、このメソ構造体膜は,基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔は、7.8,8.8,9.6nmであることが確認される。
(E) Evaluation X-ray diffraction analysis of Bragg-Brentano arrangement is performed on the first to third mesostructured films formed independently for reference. As a result, it is confirmed that this mesostructured film has high ordering in the normal direction of the substrate surface, and the plane spacing is 7.8, 8.8, and 9.6 nm.

この酸化ケイ素メソ構造体膜からなるエックス線導波路に、入射角0.5度で白色エックス線を入射したところ、9.2,8.1,7.4keVをピークとするエックス線の導波が確認される。ここから、本実施例の酸化ケイ素メソ構造体膜が、異なるエネルギーのエックス線に対応する導波路として機能することが示される。   When a white X-ray is incident on the X-ray waveguide made of this silicon oxide mesostructure film at an incident angle of 0.5 degrees, X-ray wave-guiding with a peak of 9.2, 8.1, and 7.4 keV is confirmed. The From this, it is shown that the silicon oxide mesostructured film of this example functions as a waveguide corresponding to X-rays having different energies.

(5−2)本項目では、曲面基板上に調製したラメラ構造を持つメソ構造体膜4層をクラッド部とし、ポリマーをコア部としたエックス線導波路の製造方法について説明する。
(a)メソ構造体膜の前駆体溶液調製
ラメラ構造を持つメソ構造体膜は、スピンコート法で調製される。前駆体溶液は、テトラヒドロフラン溶媒にn−デシルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、水、塩酸を溶解、室温で所定の時間攪拌することで調製される。混合比(モル比)は、n−デシルトリメトキシシラン:1、テトラメトキシシラン:4、水:19、塩酸:0.01、テトラヒドロフラン:20とする。
この攪拌時間は、第1のメソ構造体膜:6時間、第2のメソ構造体膜:1時間、第3のメソ構造体膜:0.5時間とする。
(5-2) In this item, a method for manufacturing an X-ray waveguide using four layers of a mesostructured film having a lamellar structure prepared on a curved substrate as a clad part and a polymer as a core part will be described.
(A) Preparation of precursor solution of mesostructured film A mesostructured film having a lamellar structure is prepared by spin coating. The precursor solution is prepared by dissolving n-decyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, water and hydrochloric acid in a tetrahydrofuran solvent and stirring at room temperature for a predetermined time. The mixing ratio (molar ratio) is n-decyltrimethoxysilane: 1, tetramethoxysilane: 4, water: 19, hydrochloric acid: 0.01, and tetrahydrofuran: 20.
The stirring time is set as follows: first mesostructured film: 6 hours, second mesostructured film: 1 hour, and third mesostructured film: 0.5 hour.

(b)メソ構造体膜の製膜
曲率半径の大きな凸レンズ基板を洗浄した後に、スピンコート装置を用いて3000rpm、10秒の条件でコートを行う。このときの温度は、25℃、相対湿度は、40%である。製膜後、膜は、25℃、相対湿度50%の恒温恒湿槽で4週間保持される。その後に層を重ねる場合には、上述の基板上に同様の工程で上層を形成する。
(B) Formation of Mesostructured Film After a convex lens substrate having a large curvature radius is washed, coating is performed using a spin coater under conditions of 3000 rpm and 10 seconds. The temperature at this time is 25 ° C., and the relative humidity is 40%. After film formation, the film is held in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 50% for 4 weeks. Thereafter, when the layers are stacked, an upper layer is formed on the above-described substrate in the same process.

(c)コア部の製膜
コア部は、第1から第3のメソ構造体膜を形成した後に、ポリプロピレンのニトロベンゼン溶液をスピンコートすることによって調製される。ポリプロピレンを適当な濃度でニトロベンゼンに溶解させ、スピンコーターを用いて1000−5000rpm、10から60秒の条件で製膜を行う。製膜後は、室温で12時間静置する。
(C) Film formation of core part A core part is prepared by spin-coating a nitrobenzene solution of polypropylene after forming the first to third mesostructured film. Polypropylene is dissolved in nitrobenzene at an appropriate concentration, and a film is formed using a spin coater at 1000-5000 rpm for 10 to 60 seconds. After film formation, it is allowed to stand at room temperature for 12 hours.

(d)メソ構造体膜の製膜
コア部の形成後に、コア部上に第3から第1のメソ構造体膜を順次形成する。このメソ構造体の調製法は、(b)の手法と同様である。
(D) Formation of Mesostructured Film After the formation of the core part, the third to first mesostructured films are sequentially formed on the core part. The method for preparing the mesostructure is the same as the method (b).

(e)評価
参照用にそれぞれ単独で形成された第1から第3のメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、このメソ構造体膜は,基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔は、3.46,3.76,3.88nmであることが確認される。
(E) Evaluation X-ray diffraction analysis of Bragg-Brentano arrangement is performed on the first to third mesostructured films formed independently for reference. As a result, it is confirmed that this mesostructured film has a high order in the normal direction of the substrate surface, and the surface spacing is 3.46, 3.76, and 3.88 nm.

この酸化ケイ素メソ構造体膜からなるエックス線導波路に、2keVのエックス線を入射したところ、入射角度5.14,4.73,4.58度をピークとするエックス線の導波が確認される。ここから本実施例のメソ構造体膜が、異なる入射角度のエックス線を導波するエックス線導波路として機能することが確認される。   When an X-ray of 2 keV is incident on the X-ray waveguide made of this silicon oxide mesostructure film, X-ray waveguides having peaks at incident angles of 5.14, 4.73, and 4.58 degrees are confirmed. From this, it is confirmed that the mesostructured film of this example functions as an X-ray waveguide that guides X-rays having different incident angles.

(5−3)本項目では、3層のメソ構造体膜をクラッド部とし、ポリマーをコア部としたエックス線導波路の製造方法について説明する。ここで、3層のメソ構造体膜とは、平面基板上に調製した2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体からなる2つの層を持つ膜上に、3次元キュービック構造を持つ酸化チタンのメソ構造体膜を形成したものである。   (5-3) In this item, a method for manufacturing an X-ray waveguide using a three-layer mesostructured film as a cladding part and a polymer as a core part will be described. Here, the three-layer mesostructured film refers to a titanium oxide having a three-dimensional cubic structure on a film having two layers made of a silicon oxide mesostructure having a two-dimensional hexagonal structure prepared on a flat substrate. A mesostructured film is formed.

(a1)酸化ケイ素メソ構造体膜の製造
2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体膜は、(5−1)の第2のメソ構造体膜、第3のメソ構造体膜の溶液、手法を用いて調製される。
(A1) Manufacture of silicon oxide mesostructured film A silicon oxide mesostructured film having a two-dimensional hexagonal structure is the solution of the second mesostructured film, the solution of the third mesostructured film, and the method of (5-1) It is prepared using.

(a2)酸化チタンメソ構造体膜前駆体溶液の調製
エタノール溶媒にブロックポリマーを溶解した後、塩化チタン(IV)を滴下する。さらに水を加え攪拌することで調製する。混合比(モル比)は、塩化チタン(IV):1、ブロックポリマー:0.005、水:10、エタノール:40とする。ブロックポリマーは、EO(106)PO(70)EO(106)を用いる。
(A2) Preparation of Titanium Oxide Mesostructured Film Precursor Solution After the block polymer is dissolved in an ethanol solvent, titanium (IV) chloride is added dropwise. Prepare by adding water and stirring. The mixing ratio (molar ratio) is titanium chloride (IV): 1, block polymer: 0.005, water: 10, ethanol: 40. As the block polymer, EO (106) PO (70) EO (106) is used.

(b)メソ構造体膜の製膜
(5−1)の条件を用いて調製した酸化ケイ素からなる第1、第2のメソ構造体膜上に、ディップコート装置を用いて0.5−2mms−1の引き上げ速度でディップコートを行う。このときの温度は、25℃、相対湿度は、40%である。製膜後、膜は、25℃、相対湿度50%の恒温恒湿槽で2週間保持する。
(B) Film formation of mesostructured film 0.5-2 mms using a dip coater on the first and second mesostructured films made of silicon oxide prepared using the conditions of (5-1). Dip coat at a pulling speed of -1 . The temperature at this time is 25 ° C., and the relative humidity is 40%. After film formation, the film is held in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 50% for 2 weeks.

(c)コア部の製膜
コア部は、(5−1)の項に記載の条件を用いて製膜を行う。
(d)評価
参照用にそれぞれ単独で形成されたメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、これらの膜は,基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔は、第1の層:8.8nm,第2の層:9.6nm,酸化チタンからなる第3の層:10.1nmであることが確認される。
(C) Film formation of a core part A core part performs film formation using the conditions as described in the term of (5-1).
(D) Evaluation X-ray diffraction analysis of Bragg-Brentano arrangement is performed on the mesostructured film formed independently for reference. As a result, these films are highly ordered in the normal direction of the substrate surface, and the distance between the surfaces is the first layer: 8.8 nm, the second layer: 9.6 nm, and the third layer made of titanium oxide. Layer of 10.1 nm.

このメソ構造体膜に、入射角0.5度で白色エックス線を入射したところ、8.1,7.4,7.0keVをピークとするエックス線の導波が確認される。ここから、本実施例のメソ構造体膜が、異なるエネルギーのエックス線に対応する導波路として機能することが示される。   When a white X-ray is incident on the mesostructured film at an incident angle of 0.5 degrees, X-ray waveguiding with a peak of 8.1, 7.4, 7.0 keV is confirmed. From this, it is shown that the mesostructured film of this example functions as a waveguide corresponding to X-rays having different energies.

(5−4)本項目では、ナノファイバーをコア部としてその周囲に2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素2層をクラッド部としたエックス線導波路の製造方法について説明する。   (5-4) In this item, an X-ray waveguide manufacturing method using a nanofiber as a core part and a silicon oxide two-layer having a two-dimensional hexagonal structure around the nanofiber as a cladding part will be described.

(a)メソ構造体の前駆体溶液調製
メソ構造体膜の前駆体溶液は、(5−1)項の第1、第3のメソ構造体膜に記載の方法で調製される。
(A) Preparation of Mesostructured Precursor Solution The precursor solution of the mesostructured film is prepared by the method described in the first and third mesostructured films in (5-1).

(b)メソ構造体膜の製膜
単糸直径100nmのナイロンナノファイバーを第1のメソ構造体の前駆体溶液に浸漬し、ディップコート装置を用いて0.5から2mms−1の引き上げ速度でディップコートを行う。このときの温度は、25℃、相対湿度は、40%である。製膜後、膜は、25℃、相対湿度50%の恒温恒湿槽で24時間保持される。その後に層を重ねる場合には、同様の工程で第2のメソ構造体を形成する。
(B) Film formation of mesostructured membrane Nylon nanofibers having a single yarn diameter of 100 nm are immersed in the precursor solution of the first mesostructured body, and are lifted at a speed of 0.5 to 2 mms −1 using a dip coater. Dip coat. The temperature at this time is 25 ° C., and the relative humidity is 40%. After film formation, the film is held in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours. When the layers are subsequently stacked, the second mesostructure is formed in the same process.

(e)評価
参照用にそれぞれ単独で形成された第1、第2のメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、このメソ構造体膜は,基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔は、7.8,9.6nmであることが確認される。
(E) Evaluation The X-ray diffraction analysis of the Bragg-Brentano arrangement is performed on the first and second mesostructured films formed independently for reference. As a result, it is confirmed that this mesostructured film has a high order in the normal direction of the substrate surface, and the plane spacing is 7.8, 9.6 nm.

このナノファイバー表面に酸化ケイ素メソ構造体層をコートしたエックス線導波路に、入射角0.5度で白色エックス線を入射したところ、9.2,7.4keVをピークとするエックス線の導波が確認される。ここから、本実施例の酸化ケイ素メソ構造体でコートされたナノファイバーが、異なるエネルギーのエックス線に対応する導波路として機能することが示される。   When a white X-ray is incident on an X-ray waveguide in which a silicon oxide mesostructure layer is coated on the surface of the nanofiber at an incident angle of 0.5 degrees, X-ray waveguide having a peak at 9.2, 7.4 keV is confirmed. Is done. This shows that the nanofibers coated with the silicon oxide mesostructure of this example function as waveguides corresponding to X-rays of different energies.

(5−5)本項目では、平面基板上に調製した2次元ヘキサゴナル構造を持つ酸化ケイ素メソポーラス膜からなる2つの層を持つ膜上にスペーサを形成し、対抗させて配置、空気コア部としたエックス線導波路の製造方法について説明する。   (5-5) In this item, a spacer is formed on a film having two layers made of a silicon oxide mesoporous film having a two-dimensional hexagonal structure prepared on a flat substrate, and arranged to be opposed to form an air core part. A method for manufacturing the X-ray waveguide will be described.

(a)メソ構造体の前駆体溶液調製
メソ構造体膜の前駆体溶液は、(5−1)項の第1、第3のメソ構造体膜に記載の方法で調製される。
(A) Preparation of Mesostructured Precursor Solution The precursor solution of the mesostructured film is prepared by the method described in the first and third mesostructured films in (5-1).

(b)メソ構造体膜の製膜
(5−1)項に記載の条件を用いて製膜を行う。
(c)焼成
第1から第3のメソ構造体膜を形成した後に、メソ構造体膜を空気中400℃で10時間焼成し、孔内部のブロックポリマーを除去する。
(B) Film formation of mesostructured film Film formation is performed using the conditions described in (5-1).
(C) Firing After forming the first to third mesostructured films, the mesostructured film is baked in air at 400 ° C. for 10 hours to remove the block polymer inside the pores.

(d)スペーサの形成
焼成を行ったメソポーラス薄膜上に、中央部縦方向を全面に覆うマスクを設置して、コア部となる空間を確保した上でチタンを10−100nmスパッタリングする。スパッタリングの後、マスクを除去する。形成されたチタンをスペーサとする。
(D) Formation of spacer A mask that covers the entire longitudinal direction of the central portion is placed on the baked mesoporous thin film to secure a space as a core portion, and then titanium is sputtered to 10 to 100 nm. After sputtering, the mask is removed. The formed titanium is used as a spacer.

(e)基板対向工程
スペーサを形成した基板どうしを対向させて合わせ、SUS製のジグで固定し、導波路を形成する。
(E) Substrate facing step The substrates on which the spacers are formed face each other and are fixed together with a SUS jig to form a waveguide.

(f)評価
参照用にそれぞれ単独で形成された第1、第2のメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、このメソ構造体膜は,基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔は、5.2,6.4nmであることが確認される。
(F) Evaluation The X-ray diffraction analysis of Bragg-Brentano arrangement is performed on the first and second mesostructured films formed independently for reference. As a result, it is confirmed that this mesostructured film has a high order in the normal direction of the substrate surface, and the surface spacing is 5.2, 6.4 nm.

このエックス線導波路に、入射角0.5度で白色エックス線を入射したところ、11.1,13.7keVをピークとするエックス線の導波が確認される。ここから、本実施例の酸化ケイ素メソポーラス膜からなる2つの層を持つ膜上にスペーサを形成し、対抗させて配置、空気コア部としたエックス線導波路が、異なるエネルギーのエックス線に対応する導波路として機能することが示される。   When a white X-ray is incident on the X-ray waveguide at an incident angle of 0.5 degrees, X-ray waveguide having peaks at 11.1 and 13.7 keV is confirmed. From here, the X-ray waveguide formed by forming a spacer on the film having two layers made of the silicon oxide mesoporous film of the present embodiment and arranging the spacers to oppose each other, and the X-ray waveguide corresponding to the X-rays having different energies. As shown.

本発明のエックス線導波路は、異なるエネルギーまたは異なる入射角度のエックス線を同時に閉じ込め導波させることが可能なので、エックス線を用いたイメージング装置、分析装置等に利用することができる。   Since the X-ray waveguide of the present invention can simultaneously confine and guide X-rays having different energies or different incident angles, the X-ray waveguide can be used for an imaging apparatus, an analysis apparatus, and the like using X-rays.

1000 クラッド部
1010 コア部
1020 構造周期の異なるメソ構造体膜
1030 入射エックス線
1040、1050、1060 エネルギーの異なるエックス線
1070 壁部
1080 メソ構造体膜の孔または有機化合物部位
1090 エックス線の入射角
1000 Cladding portion 1010 Core portion 1020 Mesostructured film with different structural period 1030 Incident X-ray 1040, 1050, 1060 X-ray with different energy 1070 Wall portion 1080 Hole or organic compound part of mesostructured film 1090 Incident angle of X-ray

Claims (5)

エックス線が導波するためのコア部と、前記コア部内に前記エックス線を閉じ込めるためのクラッド部とを有するエックス線導波路であって、前記クラッド部が屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体であり、前記周期構造体が構造周期の異なる複数のメソ構造体膜から構成されることを特徴とするエックス線導波路。   An X-ray waveguide having a core part for guiding X-rays and a clad part for confining the X-rays in the core part, wherein the cladding part is made of a material having a different refractive index real part. An X-ray waveguide, wherein the periodic structure is composed of a plurality of mesostructured films having different structural periods. 前記構造周期の異なる複数のメソ構造体膜の周期が3種類以上の周期であることを特徴とする請求項1に記載のエックス線導波路。   2. The X-ray waveguide according to claim 1, wherein the plurality of mesostructured films having different structure periods have three or more kinds of periods. 前記構造周期の異なる複数のメソ構造体膜の配置は、前記構造周期がコアに近づくとともに大きくなることを特徴とする請求項1または2に記載のエックス線導波路。   The X-ray waveguide according to claim 1, wherein the arrangement of the plurality of mesostructured films having different structural periods increases as the structural period approaches the core. 前記メソ構造体膜がメソポーラス膜であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載のエックス線導波路。   The X-ray waveguide according to claim 1, wherein the mesostructured film is a mesoporous film. 第1のメソ構造体膜を形成する工程と、前記第1のメソ構造体膜上に構造周期の異なる第2以降のメソ構造体膜を形成する工程と、前記第1のメソ構造体膜と前記第2以降のメソ構造体膜とをコア部に設けてエックス線導波路を構成する工程とを有することを特徴とするエックス線導波路の製造方法。   A step of forming a first mesostructured film, a step of forming second and subsequent mesostructured films having different structure periods on the first mesostructured film, and the first mesostructured film A method for manufacturing an X-ray waveguide, comprising: providing a second mesostructure film or subsequent mesostructure film on a core portion to form an X-ray waveguide.
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