JP2015121639A - 格子湾曲方法、湾曲型格子およびｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、平板状の格子部材を湾曲する際に、その破損を低減できる格子湾曲方法、湾曲型格子およびＸ線撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の格子湾曲方法は、第１曲面を持つ第１狭持部材２における前記第１曲面と前記第１曲面の曲面形状に応じた曲面形状の第２曲面を持つ第２狭持部材３における前記第２曲面との間に、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域を一方面に持ち、所定の温度にされた格子部材１を挟み込むことによって、第１および第２狭持部材２、３で格子部材１を狭持する第１工程と、第１および第２狭持部材２、３で格子部材１を狭持した狭持状態で、第１および第２狭持部材２、３を互いに固定する第２工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した平板状の格子を湾曲させる格子湾曲方法、湾曲した形状で周期構造を持つ湾曲型格子、および、前記湾曲型格子を用いたＸ線撮像装置に関する。

回折格子は、一次元の場合、多数の平行な部材から成る周期構造を備えた分光素子として様々な装置の光学系に利用されており、近年では、Ｘ線撮像装置への応用も試みられている。回折格子には、回折方法で分類すると、透過型回折格子と反射型回折格子とがあり、さらに、透過型回折格子には、光を透過させる基板上に光を吸収する部材（吸収部材）を周期的に配列した振幅型回折格子（吸収型回折格子）と、光を透過させる基板上に光の位相を変化させる部材（位相変化部材）を周期的に配列した位相型回折格子とがある。ここで、吸収とは、５０％より多くの光が回折格子によって吸収されることをいい、透過とは、５０％より多くの光が回折格子を透過することをいう。

近赤外線用、可視光用または紫外線用の回折格子は、近赤外線、可視光および紫外線が非常に薄い金属によって充分に吸収されることから、比較的容易に製作可能である。例えばガラス等の基板に金属が蒸着されて基板上に金属膜が形成され、該金属膜が格子にパターニングされることによって、金属格子による振幅型回折格子が作製される。可視光用の振幅型回折格子では、金属にアルミニウム（Ａｌ）が用いられる場合、アルミニウムにおける可視光（約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ）に対する透過率が０．００１％以下であるので、金属膜は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで充分である。

一方、Ｘ線は、周知の通り、一般に、物質による吸収が非常に小さく、位相変化もそれほど大きくはない。比較的良好な金（Ａｕ）でＸ線用の吸収型回折格子が製作される場合でも、金の厚さは、数十μｍ以上となる。このようにＸ線用の回折格子では、Ｘ線を透過する透過部材と吸収部材や位相変化部材とを等幅で数μｍ〜数十μｍのピッチで周期構造を形成した場合、金部分の幅に対する厚さの比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、５以上の高アスペクト比となる。

ところで、周期構造を構成する個々の部材が互いに平行である場合、回折格子が上述したように高アスペクト比であり、さらに、Ｘ線を放射するＸ線源が一般に点波源であるため、回折格子の周辺領域では、Ｘ線が斜め入射してしまう。この結果、前記周辺領域では、Ｘ線は、回折格子を透過しないため、いわゆるケラレが生じてしまう。このため、点波源から放射された各光線に周期構造の各部材を沿わせるために、湾曲した形状で周期構造を形成した回折格子（湾曲型回折格子）が望まれる。

このような湾曲した回折格子の製造方法は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された回折格子の製造方法は、放射線遮蔽部と放射線透過部とからなる格子構造を有する少なくとも１枚の小格子を、放射線透過性を有する第１の支持基板に接合して接合格子板を形成する工程と、前記接合格子板を湾曲させる工程とを備え、前記接合格子板を湾曲させる工程は、前記接合格子板が、凹面状または凸面状の保持面を有する第１のステージの前記保持面に保持され、前記第１のステージにより保持された前記接合格子板の上に、凸面状または凹面状の保持面を有する第２のステージを重ね、前記第１および第２のステージで前記接合格子板を挟み込む工程である。そして、前記接合格子板を第１のステージの保持面に保持させる際、前記接合格子板は、前記保持面に対応した凹面状または凸面状の吸着面を備えた吸着手段により吸着されて湾曲し、前記吸着手段から前記保持面に移設される。

特開２０１０−１３５３０号公報

ところで、平板状の接合格子板を湾曲面の吸着面に沿わせる場合、当初、接合格子板は、吸着面と線状に当接する線当たり状態、あるいは、吸着面と点で当接する点当たり状態となる。例えば、凹面状の吸着面に接合格子板を置くと、当初、接合格子板は、その一方面の両側辺（稜線）で線状に吸着面に当接する２箇所の線当たり状態となる。また例えば、凸面状の吸着面に接合格子板を置くと、当初、接合格子板は、その一方面の略中央部分で線状に吸着面に当接する１箇所の線当たり状態となる。この線当たり状態から、接合格子板は、曲げられて吸着面に沿うことになるが、その曲げる際に、線当たり状態であることから、接合格子板の線当たり部分に応力が集中することになり、接合格子板は、破損する虞がある。特に、微細加工技術が比較的確立されていることから、シリコンウェハを用いて接合格子板を形成した場合、シリコンウェハが比較的割れ易いことから、接合格子板は、破損する蓋然性が高い。

また、次の製造方法でも、上述と同様の事情が生じる。すなわち、この製造方法では、凸面状または凹面状の湾曲面を持つ受け型部材と凹面状または凸面状の湾曲面を持つ押し型部材との間に、平板状の格子が挟み込まれ、押し型部材が格子を介して受け型部材に押し付けられる。これによって平板状の格子が湾曲される。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、平板状の格子部材を湾曲する際に、格子部材の破損を低減できる格子湾曲方法および湾曲型格子を提供することである。そして、本発明は、前記湾曲型格子を用いたＸ線撮像装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる格子湾曲方法は、第１曲面を持つ第１狭持部材における前記第１曲面と前記第１曲面の曲面形状に応じた曲面形状の第２曲面を持つ第２狭持部材における前記第２曲面との間に、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域を一方面に持ち、所定の温度にされた格子部材を挟み込むことによって、前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持する第１工程と、前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持した狭持状態で、前記第１および第２狭持部材を互いに固定する第２工程とを備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法では、格子部材が格子領域を一方面に持つことから、前記一方面（格子領域の表面）側の熱膨張率と他方面側の熱膨張率とが互いに異なるため、格子部材を所定の温度にすることによって格子部材が曲がって湾曲する。そして、上記格子湾曲方法では、この湾曲した状態の格子部材が第１および第２狭持部材で狭持される。このため、上記格子湾曲方法は、上述の線当たり状態や点当たり状態を解消でき、平板状の格子部材を湾曲する際に、線当たり部分や点当たり部分の応力集中による格子部材の破損を低減できる。

また、他の一態様では、上述の格子湾曲方法において、前記第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方は、前記狭持状態で前記格子部材の格子領域に対応する対応領域に形成された貫通開口を備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法は、第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方が貫通開口を備えるので、格子領域に作用する波に対し狭持部材が与える影響を低減できる。例えば、第１狭持部材側から前記波が入るように、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子が使用される場合に、第１狭持部材に第１貫通開口を形成することによって、第１狭持部材による、格子へ入る波における強度の低減を回避できる。また例えば、第１狭持部材側から前記波が入るように、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子が使用される場合に、第２狭持部材に第２貫通開口を形成することによって、格子領域を透過した前記波は、そのまま湾曲型格子から放射でき、格子領域における格子としての性能が第２狭持部材で劣化されない。したがって、好ましくは、第１および第２狭持部材の両方が貫通開口をそれぞれ備えることである。

また、他の一態様では、上述の格子湾曲方法において、前記第１狭持部材は、前記狭持状態で前記格子部材の格子領域に対応する対応領域に形成された貫通開口を備え、前記第１工程は、前記第１狭持部材の前記貫通開口に、前記貫通開口の形状に応じた形状の嵌込部材を嵌め込む嵌込工程と、前記第１狭持部材の前記第１曲面に、前記格子部材を載置する載置工程と、前記嵌込工程および前記載置工程後に、前記第１狭持部材、前記嵌込部材および前記格子部材を、前記格子部材が前記所定の温度となるように、加熱する加熱工程と、前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持する狭持工程とを備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法では、格子部材を載置する第１狭持部材が貫通開口を持つ場合でも前記貫通開口に嵌込部材が嵌め込まれ、貫通開口が嵌込部材で閉塞されるので、格子部材を第１曲面に配置し易くなり、作業性が向上する。また、上記格子湾曲方法では、格子部材を載置する第１狭持部材が貫通開口を持つ場合でも前記貫通開口に嵌込部材が嵌め込まれるので、格子部材の第１狭持部材に当接する面（当接面）は、嵌込部材にも当接する。このため、上記格子湾曲方法では、加熱工程の加熱の際に、熱が第１狭持部材および嵌込部材を伝導し、熱が当接面の全面で格子部材に与えられる。したがって、上記格子湾曲方法は、作業性が向上し、格子部材を効率よく略均等に加熱できる。

また、他の一態様では、これら上述の格子湾曲方法において、前記第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方は、前記格子部材を収容する凹部を備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法は、凹部に格子部材を収容できるので、上述の製造方法によって製造された湾曲型格子の厚さ（第１狭持部材から第２狭持部材に向かう積層方向に沿った長さ）を低減できる。

そして、好ましくは、前記第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方は、前記狭持状態において、前記対応領域を除く残余領域で前記第１狭持部材と前記第２狭持部材とが互いに当接するような深さで形成された、前記格子部材を収容する凹部を備えることである。すなわち、前記凹部は、前記狭持状態において、前記対応領域を除く残余領域で前記第１狭持部材と前記第２狭持部材とが互いに当接するような深さで形成されることが好ましい。このような凹部を形成することによって、残余領域で第１狭持部材と第２狭持部材とが互いに当接するので、このような格子湾曲方法は、第１および第２狭持部材を第２工程によってしっかり固定できる。

また、他の一態様では、これら上述の格子湾曲方法において、前記格子部材は、１つの格子面を形成するように配置された複数のサブ格子部材を備えて成ることを特徴とする。

このような格子湾曲方法は、格子部材を複数のサブ格子部材で構成するので、格子部材の格子面をより広くできる。

また、他の一態様では、これら上述の格子湾曲方法において、前記第２工程後に、前記所定の温度から室温まで前記格子部材を冷却する第３工程をさらに備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法は、第１および第２狭持部材で格子部材を狭持しているので、室温まで冷却されても格子部材の湾曲状態を維持でき、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子の取り扱いが容易となる。

また、他の一態様では、これら上述の格子湾曲方法において、前記第２工程後の使用の際に、前記格子部材を前記所定の温度に調整する第４工程をさらに備えることを特徴とする。

このような格子湾曲方法は、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子の使用の際に、格子部材を前記所定の温度に調整するので、格子部材の内部応力を低減でき、内部応力による格子の歪みを防止または低減できる。したがって、このような格子湾曲方法は、高精度に周期的に配置された複数の構造体を持つ湾曲型格子を提供できる。

また、本発明の他の一態様では、これら上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子である。これによれば、平板状の格子部材を湾曲する際に、格子部材の破損を低減できる格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子が提供される。したがって、このような湾曲型格子は、製造部留まりがより良い。

また、本発明の他の一態様にかかる湾曲型格子は、第１曲面を持つ第１狭持部材と、前記第１狭持部材の前記第１曲面に応じた第２曲面を持つ第２狭持部材と、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域を一方面に持ち、前記第１狭持部材の前記第１曲面と前記第２狭持部材の前記第２曲面との間に挟み込まれた状態で前記第１および第２狭持部材によって狭持された格子部材とを備え、前記第１および第２狭持部材それぞれの各熱膨張率は、前記格子部材の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする。

このような湾曲型格子は、これら上述の格子湾曲方法を用いて湾曲型格子を製造する場合、第１および第２狭持部材それぞれの各熱膨張率が格子部材の熱膨張率よりも小さいので、加熱による第１および第２曲面の歪みを低減できるから、より所望の曲面形状に湾曲した格子となる。

また、本発明の他の一態様にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、これら上述のいずれかの湾曲型格子を含むことを特徴とする。

これによれば、湾曲型格子を含むＸ線撮像装置が提供される。このようなＸ線撮像装置は、湾曲型格子を含むので、上述したいわゆるケラレを低減できる。したがって、このようなＸ線撮像装置は、前記ケラレによって生じるノイズを低減したＸ線撮像画像を得ることができる。

本発明にかかる格子湾曲方法は、平板状の格子部材を湾曲する際に、格子部材の破損を低減できる。本発明にかかる湾曲型格子は、製造部留まりがより良い、あるいは、より所望の曲面形状に湾曲した格子となる。本発明にかかるＸ線撮像装置は、上述したいわゆるケラレを低減できる。

第１実施形態における湾曲型格子の構成を示す図である。 前記湾曲型格子の格子部材の構成を示す図である。 第１実施形態における、格子湾曲方法を用いた湾曲型格子の製造方法を説明するための図（その１）である。 第１実施形態における、格子湾曲方法を用いた湾曲型格子の製造方法を説明するための図（その２）である。 前記格子部材の湾曲を説明するための断面図である。 第１実施形態における格子湾曲方法の作用効果を説明するための断面図である。 第２実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。 第３実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。 第４実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における湾曲型格子の構成を示す図である。図１（Ａ）は、その断面図であり、図１（Ｂ）は、その分解斜視図である。図２は、前記湾曲型格子の格子部材の構成を示す図である。図２（Ａ）は、断面図であり、図２（Ｂ）は、湾曲する前の平坦状の格子部材を示す斜視図である。

第１実施形態における湾曲型格子ＤＧは、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した周期構造を、前記周期的に配置された方向に沿う平面が曲がるように、湾曲させて成る格子であり、例えば、図１に示すように、格子部材１と、第１狭持部材２と、第２狭持部材３とを備える。

格子部材１は、湾曲した周期構造を持つ部材であり、例えば、図２に示すように、基材となる格子形成母材１１と、格子形成母材１１の一方主面に形成された格子領域１２とを備えている。図１および図２に示す例では、格子部材１は、表面の格子面が拡がるように、凸状に湾曲した凸湾曲面から成る格子面を有するが、格子部材１は、表面の格子面が狭くなるように、凹状に湾曲した凹湾曲面から成る格子面を有してもよい。前記表面の格子面は、格子形成母材１１と連接する裏面に対向する表面の格子面、すなわち、格子形成母材１１の他方主面に対向する表面の格子面である。

格子形成母材１１は、所定の材料から形成され、湾曲した板状部材である。例えば、本実施形態では、湾曲型格子ＤＧは、Ｘ線用に用いられることから、格子形成母材１１は、Ｘ線を透過または吸収する特性を有する所定の材料から形成される。このように格子形成母材１１は、湾曲型格子ＤＧの使用用途に応じて適宜な材料で形成されてよい。そして、本実施形態では、微細加工技術が略確立されていることから、格子形成母材１１は、Ｘ線を透過する特性を有する半導体、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されており、例えば、シリコンウェハである。この格子形成母材１１は、後述するように、その一方主面に格子領域１２を持つことから所定の温度に調整されることによって湾曲し、前記所定の温度未満の或る温度（例えば、室温（２３℃）等）では、格子形成母材１１は、第１および第２狭持部材２、３で狭持されていない単独状態では、平坦な板状となる。

格子領域１２は、格子形成母材１１の主面に形成され、互いに略同じ形状の複数の構造体を周期的に配列した領域である。格子領域１２は、図１および図２に示すように、互いに主面を対向させ所定の間隔を空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の第１部分１２１と、互いに隣接する各第１部分１２１に挟まれるように配置され、互いに主面を対向させ所定の間隔を空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の第２部分１２２とを備える。言い換えれば、格子領域１２は、図１および図２に示すように、互いに主面を対向させ所定の間隔を空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の第２部分１２２と、互いに隣接する各第２部分１２２に挟まれるように配置され、互いに主面を対向させ所定の間隔を空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の第１部分１２１とを備える。すなわち、互いに主面を対向させて互いに隣接して配置された各々１個の第１および第２部分１２１、１２２を１組として、この複数組が互いに略並設するように配置されることで格子領域１２が構成されている。図１および図２に示す例では、格子領域１２は、一次元格子であり、前記湾曲は、複数の第１部分１２１（または複数の第２部分１２２）が並設する方向（主方向Ｘ）が、曲がるように、生じている。

このように格子領域１２は、所定の曲率半径を持つように主方向Ｘに沿って湾曲しているが、格子領域１２における第１および第２部分１２１、１２２の各形状をより詳しく説明するために、格子形成母材１１および格子領域１２が平坦であると仮定して以下に説明する。

この仮定の場合において、図２（Ｂ）に示すようにＸＹＺの直交座標系を設定した場合に、格子領域１２は、所定の厚さ（深さ）Ｈ１（格子面ＸＹに垂直なＺ方向（格子面ＸＹの法線方向）の長さ）を有して副方向Ｙに線状に延びる複数の第１部分１２１と、前記所定の厚さＨ１を有して副方向（長尺方向）Ｙに線状に延びる複数の第２部分１２２とを備えている。すなわち、この第１部分１２１は、格子面ＸＹにおいて副方向Ｙに延びる長尺な線条形状となる板状または層状であって、格子面ＸＹに直交するＹＺ面に沿った板状または層状である。第２部分１２２は、格子面ＸＹにおいて副方向Ｙに延びる長尺な線条形状となる板状または層状であって、格子面ＸＹに直交するＹＺ面に沿った板状または層状である。そして、これら複数の第１部分１２１と複数の第２部分１２２とは、格子面ＸＹにおいて、副方向Ｙに直交する主方向（幅方向）Ｘに交互に、主方向Ｘを法線とするＹＺ面に略平行に、配設される。このため、複数の第１部分１２１は、副方向Ｙと直交する主方向Ｘに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。言い換えれば、複数の第２部分１２２は、副方向Ｙと直交する主方向Ｘに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。前記所定の間隔（ピッチ）Ｐは、本実施形態では、一定とされている。すなわち、複数の第１部分１２１（複数の第２部分１２２）は、主方向Ｘに等間隔Ｐでそれぞれ配設され、周期構造となっている。したがって、前記周期的に設けられた前記複数の構造体は、第１部分１２１であると見てよく、あるいは、前記複数の構造体は、第２部分１２２であると見てよく、さらに、あるいは、前記複数の構造体は、第１部分１２１および第２部分１２２の組であると見てよい。

そして、本実施形態では、第１部分１２１は、シリコンから形成される。さらに本実施形態では、第１部分１２１は、シリコンの格子形成母材１１から延設するように、格子形成母材１１と一体で構成される。このシリコンから形成された第１部分１２１が波、例えばＸ線を透過するように機能させるために、第２部分１２２は、Ｘ線に対し吸収または位相シフト等の作用を持つ金属から形成される。この第２部分１２２を形成する金属は、一態様として、Ｘ線を吸収するものが好適に選択され、例えば、原子量が比較的重い元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）およびプラチナ（白金、Ｐｔ）等である。また、金属から形成された第２部分１２２は、例えば仕様に応じて充分にＸ線を吸収することができるように、適宜な厚さＨ１とされている。この結果、第２部分１２２における幅Ｗ２に対する厚さＨ１の比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。第２部分１２２の幅Ｗ２は、前記主方向Ｄｘにおける第２部分１２２の長さであり、第２部分１２２の厚さＨ１は、前記格子面ＤｘＤｙの法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける第２部分１２２の長さである。なお、第１部分１２１の幅Ｗ１は、前記主方向Ｄｘにおける第１部分１２１の長さであり、格子形成母材１１の厚さＨ２は、前記格子面ＤｘＤｙの法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける格子形成母材１１の長さである。

湾曲型格子ＤＧは、一態様として、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、前記所定の間隔ＰをＸ線の波長に応じて適宜に設定することにより、回折格子として機能する。

なお、第２部分１２２は、金属に限定するものではなく、第１部分１２１と第２部分１２２が互いに異なる性質であって湾曲型格子ＤＧの使用用途に応じた性質を有していれば、シリコンから形成される第１部分１２１と同様に、第２部分１２２は、湾曲型格子ＤＧの使用用途に応じて適宜な材料で形成されてよい。

図１に戻って、第１および第２狭持部材２、３は、第１狭持部材２が第１曲面を持ち、第２狭持部材３が前記第１曲面の曲面形状に応じた曲面形状の第２曲面を持ち、これら第１曲面と第２曲面との間に、格子部材１を挟み込むことによって、格子部材１を狭持する部材である。

より具体的には、図１に示す例では、第１狭持部材２は、比較的短高な柱状の部材（例えば角柱状部材等）であり、その一方端面は、外方向に膨出する凸湾曲面である第１曲面２１を備え、その他方端面は、この例では、平坦面となっている。より詳しくは、第１狭持部材２は、前記一方端面に、軸方向内側に窪むように形成された、格子部材１を収容可能な第１凹部２３を持つ。平面視において、第１凹部２３の外形形状は、格子部材１の外形形状に応じた形状であって、その外形形状の大きさは、格子部材１の外形形状の大きさより若干大きな大きさである。そして、この第１凹部２３の底面が前記第１曲面２１であり、主方向Ｘに沿って所定の第１曲率半径で湾曲して軸方向外側に膨出する凸湾曲面となっている。なお、副方向Ｙには、湾曲せず、曲率半径が無限大である。また、図１に示す例では、上述のように、第１凹部２３の底面が第１曲面２１であるので、第１狭持部材２としての柱状部材の前記一方端面における、第１凹部２３の領域ではない残余領域は、平坦な第１平坦面となっている。

そして、第１狭持部材２は、上述の形状、すなわち、第１曲面２１に貫通開口を持たなくても良いが、図１に示す例では、上述のように、格子部材１を狭持した狭持状態で格子部材１の格子領域１２に対応する対応領域に形成された第１貫通開口２２を備える。より具体的には、第１狭持部材２は、第１凹部２３の底面である第１曲面２１に、第１凹部２３の平面視における前記外形形状（第１凹部２３の底面（第１曲面２１））よりも小さい形状で、軸方向に沿って貫通して開口する第１貫通開口２２を持つ。第１貫通開口２２の周面（側面）は、後述の嵌込部材４を第１貫通開口２２に対し脱着可能なように、第１狭持部材２の一方端面（第１曲面２１）側からその他方面側まで開口面積が一定となるように、Ｚ方向に沿った垂直面となっている。

図１および図２に示す例では、格子部材１の外形形状は、平面視にて、四角形であることから、第１凹部２３の平面視における外形形状も四角形であり、第１貫通開口２２の平面視における形状も四角形である。したがって、第１貫通開口２２は、四角柱状で形成されている。

また、第２狭持部材３は、図１に示す例では、比較的短高な柱状の部材（例えば角柱状部材等）であり、その一方端面は、第１狭持部材２における外方向に膨出する第１曲面２１の曲面形状に応じた曲面形状となるように、内方向に窪む凹湾曲面である第２曲面３１を備え、その他方端面は、この例では、平坦面となっている。より詳しくは、第２曲面３１は、主方向Ｘに沿って、前記第１曲率半径に応じた所定の第２曲率半径で湾曲して軸方向内側に窪む凹湾曲面となっている。なお、副方向Ｙには、湾曲せず、曲率半径が無限大である。平面視において、第２曲面３１の外形形状は、格子部材１の外形形状に応じた形状であって、その外形形状の大きさは、格子部材１の外形形状の大きさより若干大きな大きさである。また、図１に示す例では、第２狭持部材３としての柱状部材の前記一方端面における、第２曲面３１の領域ではない残余領域は、平坦な第２平坦面となっている。

そして、第２狭持部材３は、上述の形状、すなわち、第２曲面３１に貫通開口を持たなくても良いが、図１に示す例では、上述のように、格子部材１を狭持した狭持状態で格子部材１の格子領域１２に対応する対応領域に形成された第２貫通開口３２を備える。より具体的には、第２狭持部材３は、第２曲面３１に、第２曲面３１の平面視における前記外形形状よりも小さい形状で、軸方向に沿って貫通して開口する第２貫通開口３２を持つ。第２貫通開口３２の周面（側面）は、格子部材１から放射される波（例えばＸ線等）の伝播を阻害しないように、第２狭持部材３の一方端面（第２曲面３１）側からその他方面側に向かい開口面積が徐々に広くなるように、テーパ状の傾斜面となっている。

図１および図２に示す例では、格子部材１の外形形状は、平面視にて、四角形であることから、第２貫通開口３２の平面視における形状も四角形である。したがって、第２貫通開口２２は、四角錘台状で形成されている。

なお、上述の図１に示す例では、第１狭持部材２に第１凹部２３が形成され、この第１凹部２３に格子部材１が収容されるが、第２狭持部材３に格子部材１を収容するための第２凹部が形成されても良い。また、第１および第２狭持部材２、３それぞれに第１および第２凹部が形成され、これら第１および第２凹部によって格子部材１を収容するための凹部が形成されても良い。この場合、前記第２凹部の底面が第２曲面３２となり、前記第１凹部の底面（第１曲面２１）から前記第２凹部の底面（第２曲面３１）までの距離（長さ）が格子部材１の厚さ（＝Ｈ１＋Ｈ２）に応じた長さとなるように、前記第１および第２凹部の各深さが設定される。このため、狭持状態では、第１および第２狭持部材２、３は、前記第１および第２平坦面で互いに当接することになる。また、これら各態様において、前記狭持状態で、第１狭持部材２の前記第１平坦面と第２狭持部材３の前記第２平坦面とは、前記第１および第２凹部の各深さを調整することで、離間していても良い。

そして、このような第１および第２狭持部材２、３は、各熱膨張率が格子部材１の熱膨張率よりも小さい材料で形成されている。例えば、格子形成母材１１がシリコンから形成され格子領域１２がシリコンおよび金属で形成された格子部材１である場合には、第１および第２狭持部材２、３は、例えば、低熱膨張鋳造品のノビナイト（商標）等の金属から形成される。

そして、湾曲型格子ＤＧは、第１狭持部材２の第１凹部２３から成る凹部に格子部材１を収容し、第１狭持部材２の第１曲面（第１凹部２３の底面）２１と第２狭持部材３の第２曲面３１との間に格子部材１を挟み込んだ状態で、格子部材１を第１および第２狭持部材２、３によって狭持することで、構成されている。

このような第１実施形態の湾曲型格子ＤＧは、例えば、次の各工程を実施することによって製造できる。

図３は、第１実施形態における、格子湾曲方法を用いた湾曲型格子の製造方法を説明するための図（その１）である。図３（Ａ）および（Ｂ）は、断面図であり、図３（Ｃ）および（Ｄ）は、斜視図である。図４は、第１実施形態における、格子湾曲方法を用いた湾曲型格子の製造方法を説明するための図（その２）である。図４（Ａ）ないし（Ｃ）は、斜視図である。

この第１実施形態の湾曲型格子ＤＧは、第１曲面２１を持つ第１狭持部材２における前記第１曲面２１と前記第１曲面２１の曲面形状に応じた曲面形状の第２曲面３１を持つ第２狭持部材３における前記第２曲面３１との間に、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域１２を一方面に持ち、所定の温度にされた格子部材１を挟み込むことによって、前記第１および第２狭持部材２、３で前記格子部材１を狭持する第１工程と、前記第１および第２狭持部材２、３で前記格子部材１を狭持した狭持状態で、前記第１および第２狭持部材２、３を互いに固定する第２工程とを実施することによって、製造される。前記第１工程は、好ましくは、前記第１狭持部材２の前記貫通開口２２に、前記貫通開口２２の形状に応じた形状の嵌込部材４を嵌め込む嵌込工程と、前記第１狭持部材２の前記第１曲面２１に、前記格子部材１を載置する載置工程と、前記嵌込工程および前記載置工程後に、前記第１狭持部材２、前記嵌込部材４および前記格子部材１を、前記格子部材１が前記所定の温度となるように、加熱する加熱工程と、前記第１および第２狭持部材２、３で前記格子部材１を狭持する狭持工程とを備える。

より具体的には、本実施形態の湾曲型格子ＤＧを製造するために、まず、シリコンウェハ等のシリコンによって形成された基板である基材ＢＰが用意される（図３（Ａ））。

次に、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に設けた格子領域１２が基材ＢＰの一方主面に形成され、板状（平坦状）の格子形成母材１１と板状の格子領域１２とから成る板状の格子部材１が基材ＢＰから形成される（図３（Ｂ）、格子領域形成工程）。前記複数の構造体は、本実施形態では、シリコンから形成される第１部分１２１および金属から形成される第２部分１２２である。

このような格子領域１２を持つ板状の格子部材１は、例えば、国際公開ＷＯ２０１２／００８１１８号公報、国際公開ＷＯ２０１２／００８１１９号公報、国際公開ＷＯ２０１２／００８１２０号公報、国際公開ＷＯ２０１２／０８６１２１号公報および特開２０１２−１２７６８５号公報等に開示された公知の手法を用いて製造することができる。一例を挙げると、この格子部材１は、例えば、第１シリコン層と前記第１シリコン層に付けられた前記第１シリコン層よりも高抵抗な第２シリコン層とを備える基板（本実施形態の基材ＢＰに対応する）における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、リソグラフィー法によって前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とを実施することによって、製造される。また例えば、この格子部材１は、シリコン基板（本実施形態の基材ＢＰに対応する）の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記シリコン基板をエッチングして所定の深さの凹部を形成するエッチング工程と、熱酸化法によって、前記シリコン基板における前記凹部の内表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記凹部の底部に形成された前記絶縁層の部分を除去する除去工程と、電鋳法によって、前記シリコン基板に電圧を印加して前記凹部を金属で埋める電鋳工程とを実施することによって、製造される。

なお、前記エッチング工程における前記エッチング法は、シリコンの基材ＢＰを略垂直にエッチングすることができることから、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）プロセスであることが好ましい。このボッシュプロセスは、ＳＦ_６プラズマがリッチな状態と、Ｃ_４Ｆ_８プラズマがリッチな状態とを交互に繰り返すことで、エッチングによって形成される凹所における側壁の保護と前記凹所における底面のエッチングとを交互に進行させるエッチング方法である。

一方、第１および第２狭持部材２、３が別途の製造工程によって用意される。例えば、金型鋳造法（ダイキャスティング法）によって、あるいは、削り出し法によって第１および第２狭持部材２、３それぞれが製造される。そして、本実施形態では、第１狭持部材２の第１貫通開口２２に嵌め込まれる嵌込部材４も、別途の同様な製造工程によって用意される。この嵌込部材４は、第１貫通開口２２の形状に応じた形状の部材であり、例えば、図３（Ｃ）に示すように、比較的短高な柱状の部材（例えば角柱状部材等）であり、その一方端面は、第１曲面２１と同様な曲率半径を持ち、湾曲して軸方向外側に膨出する凸湾曲面を備え、その他方端面は、この例では、平坦面となっている。嵌込部材４は、第１貫通開口２２が四角柱状であることから、略同サイズあるいは若干小さなサイズの四角柱状となっている。

このように湾曲していない湾曲前の格子部材１、第１および第２狭持部材２、３ならびに嵌込部材４が用意されると、まず、第１狭持部材２の第１曲面２１と嵌込部材４の前記凸湾曲面とを合わせるように、嵌込部材４が第１狭持部材２の第１貫通開口２２内に嵌め込まれる（図３（Ｃ）および図３（Ｄ）、嵌込工程）。

次に、第１狭持部材２の第１凹部２３内に、湾曲前の板状の格子部材１が載置される（図４（Ａ）、載置工程）。

次に、この格子部材１が所定の温度となるように、これら第１狭持部材２、嵌込部材４および板状の格子部材１が、加熱される。この加熱では、例えば、オーブン等の炉内に、第１狭持部材２、嵌込部材４および板状の格子部材１が格納され、加熱される。また例えば、ホットプレート等のヒータ上に、第１狭持部材２、嵌込部材４および板状の格子部材１が配置され、加熱される。この加熱の際に、第２狭持部材３も加熱されてもよい。

この加熱によって板状の格子部材１は、一方面に格子領域１２を持つことから、前記一方面（格子領域１２の表面（格子面））側の熱膨張率と他方面側の熱膨張率とが互いに異なるため、湾曲する（図４（Ｂ）、加熱工程）。より詳しくは、まず、板状の格子部材１において、第２部分１２２は、その表面が開放されている一方、その底面が第１部分１２１および格子形成母材１１によって拘束されている。このため、例えば、室温（例えば２３℃）から昇温すると、第２部分１２２は、前記表面が前記底面に較べて優位に膨張し、この結果、板状の格子部材１は、格子領域１２の表面（格子面）が拡がるように湾曲する。なお、格子形成母材１１は、このような作用で湾曲可能な厚さＨ２である必要がある。

例えば、図５（Ａ）に示すように、シリコンから成る第１部分１２１および格子形成母材１１と金から成る第２部分１２２とを備える板状の格子部材１が用意され、この板状の格子部材１を１５０℃昇温すると、この板状の格子部材１は、図５（Ｂ）に示すように、湾曲し、その曲率半径ｒが約６０ｍｍであった。なお、板状の状態（初期状態）において、第１部分１２１は、その幅Ｗ１’が６．０μｍであって厚さ（深さ）Ｈ１が１００μｍであり、第２部分１２２は、その幅Ｗ２’が１６．８μｍであって厚さ（深さ）Ｈ１が１００μｍであり、格子形成母材１１は、その厚さＨ２が５０μｍであった。

このような実験事実に対し、上述の湾曲モデルに従って数値計算すると、次のように計算される。まず、シリコンの熱膨張率は、２．６×１０^−６／℃であり、金の熱膨張率は、１４．２×１０^−６／℃であり、これら金とシリコンとで熱膨張率に差があり、金の熱膨張率の方がシリコンの熱膨張率より大きい。１５０℃昇温後において、前記底面での第１および第２部分１２１、１２２の幅Ｗ３は、（１６．８＋６．０）×（１＋２．６×１０^−６×１５０）＝２２．８０９μｍであり、前記表面での第１部分１２１の幅Ｗ１は、６．０×（１＋２．６×１０^−６×１５０）＝６．００２μｍであり、そして、前記表面での第２部分１２２の幅Ｗ２は、１６．８×（１＋１４．２×１０^−６×１５０）＝１６．８３６μｍである。したがって、曲率半径ｒは、曲率半径ｒの円弧が２２．８０９μｍであって、曲率半径（ｒ＋１００μｍ）の円弧が２２．８３８μｍ（＝６．００２＋１６．８３６）となることから、７８．６５１７２ｍｍとなって前記実験結果とオーダーレベルで一致している。

このように第２部分１２２が金で形成されている場合、数値計算では、第２部分１２２を１５０℃昇温することによって、前記表面において、１６．８μｍの幅Ｗ２’から、約３６ｎｍ程度膨張させることで、曲率半径ｒが約７８．７５ｍｍで湾曲できる（一実験結果では上述したように曲率半径ｒは、約６０ｍｍであった）。

また例えば、板状の初期状態において、第１部分１２１は、その幅Ｗ１’が２．６５μｍであって厚さ（深さ）Ｈ１が１００μｍであり、第２部分１２２は、その幅Ｗ２’が２．６５μｍであって厚さ（深さ）Ｈ１が１００μｍであり、格子形成母材１１は、その厚さＨ２が１５０μｍである場合、この板状の格子部材１を１５℃昇温すると、この板状の格子部材１は、湾曲し、その曲率半径ｒが約１．０６ｍであった。

このような実験事実に対し、上述の湾曲モデルに従って数値計算すると、次のように計算される。１５℃昇温後において、前記底面での第１および第２部分１２１、１２２の幅Ｗ３は、（２．６５＋２．６５）×（１＋２．６×１０^−６×１５）＝５．３００μｍであり、前記表面での第１部分１２１の幅Ｗ１は、２．６５×（１＋２．６×１０^−６×１５）＝２．６５０μｍであり、そして、前記表面での第２部分１２２の幅Ｗ２は、２．６４×（１＋１４．２×１０^−６×１５）＝２．６５１μｍである。したがって、曲率半径ｒは、曲率半径ｒの円弧が５．３００μｍであって、曲率半径（ｒ＋１００μｍ）の円弧が５．３０１μｍ（＝２．６５０＋２．６５１）となることから、約１．１ｍとなって前記実験結果と概ね一致している。

このように第２部分１２２が金で形成されている場合、数値計算では、第２部分１２２を１５℃昇温することによって、２．６５μｍの幅Ｗ２’から、約１ｎｍ程度膨張させることで、曲率半径ｒが約１．１ｍで湾曲できる（一実験結果では上述したように曲率半径ｒは、約１．０６ｍであった）。

格子部材１が格子領域１２を一方面に持つことから、格子領域１２の底面における熱膨張率は、実質的に格子形成母材１１（第１部分１２１）の熱膨張率とみなすことができ、格子領域１２の表面における熱膨張率は、第１および第２部分１２１、１２２の総合的な熱膨張率とみなすことができる。このように前記一方面（格子領域１２の表面）側の熱膨張率と他方面側の熱膨張率とが互いに異なるため、格子部材１を所定の温度にすることによって格子部材１は、曲がって湾曲する。

上記加熱工程によって、図４（Ｂ）に示すように、前記所定の温度にされることで板状の格子部材１が第１狭持部材２の第１曲面２１に沿うように湾曲すると、第１曲面２１と第２曲面３１との間に、この湾曲した格子部材１を挟み込むように、この湾曲した格子部材１を載置した第１狭持部材２上に、第２狭持部材が載置され、格子部材１は、第１および第２狭持部材２、３で狭持される（図４（Ｃ）、狭持工程）。そして、その後、必要に応じて嵌込部材４が第１貫通開口２２から取り出される。

このような嵌込工程から狭持工程までから成る第１工程が終了すると、この第１および第２狭持部材２、３で格子部材１を狭持した狭持状態で、第１および第２狭持部材２、３が互いに固定される（第２工程）。この固定には、例えば、ネジによるネジ留め、ボルトとナットとによる締結、および、接着剤による接着等が用いられる。このような固定には、第１狭持部材２の前記第１平坦面と第２狭持部材３の前記第２平坦面とが互いに対向している領域が用いられることが好ましい。

このような各製造工程を経ることによって、図１に示す構成の湾曲型格子ＤＧが製造される。

このような格子湾曲方法では、格子部材１が格子領域１２を一方面に持つことから、前記一方面（格子領域の表面）側の熱膨張率と他方面側の熱膨張率とが互いに異なるため、平板状の格子部材１を所定の温度にすることによって平板状の格子部材１が曲がって湾曲し、湾曲した格子部材１となる。そして、上記格子湾曲方法では、この湾曲した状態の格子部材１が第１および第２狭持部材２、３で狭持される。このため、本実施形態における格子湾曲方法は、上述の線当たり状態や点当たり状態を解消でき、平板状の格子部材１を湾曲する際に、線当たり部分や点当たり部分の応力集中による格子部材１の破損を低減できる。

一例では、比較例として、上述の製造工程における加熱工程が実施されることなく、載置工程に続けて狭持工程が実施されると、格子部材１は、例えば、図６に示すように、第１狭持部材２の第１曲面２１と略中央部分Ｐ２で線当たり状態になると共に第２狭持部材３の第２曲面３１と両側辺（稜線）Ｐ１、Ｐ３で線当たり状態となる。このため、この比較例では、この線当たり部分Ｐ１〜Ｐ３に応力が集中することになり、格子部材１は、破損する虞がある。しかしながら、本実施形態の格子湾曲方法では、載置工程後に加熱工程が実施された後に狭持工程が実施されるので、本実施形態の格子湾曲方法は、上述の線当たり状態を解消でき、平板状の格子部材１を湾曲する際に、線当たり部分の応力集中による格子部材１の破損を低減できる。したがって、本実施形態の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子ＤＧは、製造部留まりがより良い。

また、上述の格子湾曲方法は、第１および第２狭持部材２、３のうちの少なくとも一方が貫通開口を備えるので、格子領域１２に作用する波に対し狭持部材が与える影響を低減できる。本実施形態では、第１狭持部材２が第１貫通開口２２を持つので、第１狭持部材２側から波（本実施形態ではＸ線等）が入るように、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子ＤＧが使用される場合に、第１狭持部材２による、格子へ入る前記波における強度の低減を回避できる。したがって、Ｘ線の場合には、第１貫通開口２２が無い場合に較べて、Ｘ線の線量を低減できる。また本実施形態では、第２狭持部材３が第２貫通開口３２を持つので、第１狭持部材２側から前記波が入るように、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子ＤＧが使用される場合に、第２狭持部材３に第２貫通開口３２を形成することによって、格子領域１２を透過した前記波は、そのまま湾曲型格子ＤＧから放射でき、格子領域１２における格子としての性能が第２狭持部材３で劣化されない。

また、上述の格子湾曲方法では、格子部材１を載置する第１狭持部材２が第１貫通開口２２を持つ場合でも第１貫通開口２２に嵌込部材４が嵌め込まれるので、格子部材１を第１曲面２１に配置し易くなり、作業性が向上する。また、本実施形態における上述の格子湾曲方法では、格子部材１を載置する第１狭持部材２が第１貫通開口２２を持つ場合でも第１貫通開口２２に嵌込部材４が嵌め込まれるので、格子部材１の第１狭持部材２に当接する面（当接面）は、嵌込部材４にも当接する。このため、本実施形態における格子湾曲方法では、加熱工程の加熱の際に、熱が第１狭持部材２および嵌込部材４を伝導し、熱が当接面の全面で格子部材１に与えられる。したがって、本実施形態における格子湾曲方法は、作業性が向上し、格子部材１を効率よく略均等に加熱できる。

また、上述の格子湾曲方法は、第１凹部２３から形成される凹部に格子部材１を収容できるので、上述の製造方法によって製造された湾曲型格子ＤＧの厚さ（第１狭持部材２から第２狭持部材３に向かう積層方向に沿った長さ）を低減できる。

そして、本実施形態では、第１および第２狭持部材２、３のうちの少なくとも一方は、前記狭持状態において、前記対応領域を除く残余領域（すなわち、第１および第２平坦面）で第１狭持部材２と第２狭持部材３とが互いに当接するような深さで形成された、格子部材１を収容する前記凹部を備える。すなわち、前記凹部は、前記狭持状態において、前記対応領域を除く残余領域で第１狭持部材２と第２狭持部材３とが互いに当接するような深さで形成されている。このような前記凹部を形成することによって、残余領域（第１および第２平坦面）で第１狭持部材２と第２狭持部材３とが互いに当接するので、第１および第２狭持部材２、３が第２工程によってしっかり固定される。

なお、上述の実施形態において、前記第２工程後に、前記所定の温度から室温まで前記格子部材１を冷却する第３工程をさらに備えてもよい。このような格子湾曲方法は、第１および第２狭持部材２、３で格子部材１を狭持しているので、室温まで冷却されても格子部材１の湾曲状態を維持でき、室温で取り扱えるので、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子ＤＧの取り扱いが容易となる。

また、上述の実施形態において、前記第２工程後の使用の際に、格子部材１を略前記所定の温度に調整する第４工程をさらに備えてもよい。格子部材１を略所定の温度に調整するために、湾曲型格子ＤＧは、例えば、ヒータをさらに備え、前記ヒータによって格子部材１の温度が調整される。また例えば、後述するようにＸ線源が用いられる場合には、湾曲型格子ＤＧは、Ｘ線源から放射される熱をＸ線源から格子部材１へ伝導するヒートパイプをさらに備え、前記ヒータによって格子部材１の温度が調整される。このような格子湾曲方法は、上述の格子湾曲方法を用いて製造された湾曲型格子ＤＧの使用の際に、格子部材１を略前記所定の温度に調整するので、格子部材１の内部応力を低減でき、内部応力による格子の歪みを防止または低減できる。したがって、このような格子湾曲方法は、高精度に周期的に配置された複数の構造体を持つ湾曲型格子ＤＧを提供できる。

また、上述の実施形態では、格子部材１は、１個で構成されたが、格子部材１は、１つの格子面を形成するように配置された複数のサブ格子部材を備えて成るものであってもよい。このような格子湾曲方法およびこの格子湾曲方法を用いて製造される湾曲型格子ＤＧは、格子部材１を複数のサブ格子部材で構成するので、格子部材１の格子面をより広くできる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第２および第３実施形態；タルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計）
上述の湾曲型格子ＤＧは、一適用例として、Ｘ線用のタルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計に好適に用いることができる。この湾曲型格子ＤＧを用いたＸ線用タルボ干渉計およびＸ線用タルボ・ロー干渉計について説明する。

図７は、第２実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。図８は、第３実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。図７および図８は、作図の都合上、格子は、湾曲していない状態で図示されている。

第２実施形態のＸ線用タルボ干渉計２００Ａは、図７に示すように、所定の波長のＸ線を放射するＸ線源２０１と、Ｘ線源２０１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子２０２と、第１回折格子２０２により回折されたＸ線を回折することにより画像コントラストを形成する振幅型の第２回折格子２０３とを備え、第１および第２回折格子２０２、２０３がＸ線タルボ干渉計を構成する条件に設定される。そして、第２回折格子２０３により画像コントラストの生じたＸ線は、例えば、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器２０５によって検出される。

そして、このＸ線用タルボ干渉計２００Ａでは、第１回折格子２０２および第２回折格子２０３の少なくとも一方は、前記湾曲型格子ＤＧである。第１回折格子２０２および第２回折格子２０３の少なくとも一方を、上述の製造方法によって製造することによって、前記一方は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。または、前記一方の格子部材１が複数のサブ格子部材で構成された場合、前記一方は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となり、より大きな格子面を形成できる。

タルボ干渉計２００Ａを構成する前記条件は、次の式１および式２によって表される。式２は、第１回折格子２０２が位相型回折格子であることを前提としている。
ｌ＝λ／（ａ／（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）） ・・・（式１）
Ｚ１＝（ｍ＋１／２）×（ｄ^２／λ） ・・・（式２）
ここで、ｌは、可干渉距離であり、λは、Ｘ線の波長（通常は中心波長）であり、ａは、回折格子の回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源２０１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源２０１から第１回折格子２０２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子２０２から第２回折格子２０３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子２０３からＸ線画像検出器２０５までの距離であり、ｍは、整数であり、ｄは、回折部材の周期（回折格子の周期、格子定数、隣接する回折部材の中心間距離、前記ピッチＰ）である。

このようなＸ線用タルボ干渉計２００Ａでは、Ｘ線源２０１から第１回折格子２０２に向けてＸ線が照射される。この照射されたＸ線は、第１回折格子２０２でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が第２回折格子２０３で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。そして、この画像コントラストがＸ線画像検出器２０５で検出される。

タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、或る距離に前記回折格子と同じ像（前記回折格子の自己像）が形成されることをいい、この或る距離をタルボ距離Ｌといい、この自己像をタルボ像という。タルボ距離Ｌは、回折格子が位相型回折格子の場合では、上記式２に表されるＺ１となる（Ｌ＝Ｚ１）。タルボ像は、Ｌの奇数倍（＝（２ｍ＋１）Ｌ、ｍは、整数）では、反転像が現れ、Ｌの偶数倍（＝２ｍＬ）では、正像が現れる。

ここで、Ｘ線源２０１と第１回折格子２０２との間に被写体Ｓが配置されると、前記モアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受け、この変調量が被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。このため、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造が検出される。

このような図７に示す構成のタルボ干渉計２００Ａでは、Ｘ線源２０１は、単一の点光源（点波源）であり、このような単一の点光源は、単一のスリット（単スリット）を形成した単スリット板をさらに備えることで構成することができ、Ｘ線源２０１から放射されたＸ線は、前記単スリット板の前記単スリットを通過して被写体Ｓを介して第１回折格子２０２に向けて放射される。前記スリットは、一方向に延びる細長い矩形の開口である。

一方、タルボ・ロー干渉計２００Ｂは、図８に示すように、Ｘ線源２０１と、マルチスリット板２０４と、第１回折格子２０２と、第２回折格子２０３とを備えて構成される。すなわち、タルボ・ロー干渉計２００Ｂは、図７に示すタルボ干渉計２００Ａに加えて、Ｘ線源２０１のＸ線放射側に、複数のスリットを並列に形成したマルチスリット板２０４をさらに備えて構成される。

このマルチスリット板２０４は、上述の製造方法によって製造された湾曲型格子ＤＧであってよい。マルチスリット板２０４を、上述の製造方法によって製造することによって、マルチスリット板２０４は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。特にマルチスリット板２０４は、第１回折格子２０２や第２回折格子２０３より、より波源に距離的に近いので、マルチスリット板２０４は、第１回折格子２０２や第２回折格子２０３より曲率半径の小さな大きく湾曲した格子となる。または、マルチスリット板２０４の格子部材１が複数のサブ格子部材で構成された場合、マルチスリット板２０４は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となり、より大きな格子面を形成できる。

そして、タルボ・ロー干渉計２００Ｂとすることによって、タルボ干渉計２００Ａよりも、被写体Ｓを介して第１回折格子２０２に向けて放射されるＸ線量が増加するので、より良好なモアレ縞が得られる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第４実施形態；Ｘ線撮像装置）
湾曲型格子ＤＧは、種々の光学装置に利用することができるが、例えば、Ｘ線撮像装置に好適に用いることができる。特に、Ｘ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置は、Ｘ線を波として扱い、被写体を通過することによって生じるＸ線の位相シフトを検出することによって、被写体の透過画像を得る位相コントラスト法の一つであり、被写体によるＸ線吸収の大小をコントラストとした画像を得る吸収コントラスト法に較べて、約１０００倍の感度改善が見込まれ、それによってＸ線照射量が例えば１／１００〜１／１０００に軽減可能となるという利点がある。本実施形態では、前記格子ユニットを用いたＸ線タルボ干渉計を備えたＸ線撮像装置について説明する。

図９は、第４実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。図９において、Ｘ線撮像装置３００は、Ｘ線撮像部３０１と、第２回折格子３０２と、第１回折格子３０３と、Ｘ線源３０４とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源３０４に電源を供給するＸ線電源部３０５と、Ｘ線撮像部３０１の撮像動作を制御するカメラ制御部３０６と、本Ｘ線撮像装置３００の全体動作を制御する処理部３０７と、Ｘ線電源部３０５の給電動作を制御することによってＸ線源３０４におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部３０８とを備える。

Ｘ線源３０４は、Ｘ線電源部３０５から給電されることによって、Ｘ線を放射し、第１回折格子３０３へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源３０４は、例えば、Ｘ線電源部３０５から供給された高電圧が陰極と陽極との間に印加され、陰極のフィラメントから放出された電子が陽極に衝突することによってＸ線を放射する装置である。

第１回折格子３０３は、Ｘ線源３０４から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じる透過型の回折格子である。第１回折格子３０３は、例えば、上述の湾曲型格子ＤＧ（格子部材１が複数のサブ格子部材で構成される場合を含む）である。第１回折格子３０３は、タルボ効果を生じる条件を満たすように構成されており、Ｘ線源３０４から放射されたＸ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数（回折格子の周期）ｄが当該Ｘ線の波長の約２０倍以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子３０３は、振幅型回折格子であってもよい。

第２回折格子３０２は、第１回折格子３０３から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、第１回折格子３０３によって回折されたＸ線を回折する透過型の振幅型回折格子である。この第２回折格子３０２も、第１回折格子３０３と同様に、例えば、上述の湾曲型格子ＤＧ（格子部材１が複数のサブ格子部材で構成される場合を含む）である。

第１回折格子３０３において、この第１回折格子３０３を構成する湾曲型格子ＤＧは、受光面（格子面）の中心を通る法線が点光源としてのＸ線源３０４の放射源を通るように、そして、前記受光面の曲率半径の中心がＸ線源３０４の前記放射源に位置するように、配置され、前記受光面は、Ｘ線源３０４の前記放射源を通る仮想線を中心軸とした仮想的な円筒面に沿うことが好ましい。また、第２回折格子３０２において、この第２回折格子３０２を構成する湾曲型格子ＤＧは、受光面（格子面）の中心を通る法線が点光源としてのＸ線源３０４の放射源を通るように、そして、前記受光面の曲率半径の中心がＸ線源３０４の前記放射源に位置するように、配置され、前記受光面は、Ｘ線源３０４の前記放射源を通る仮想線を中心軸とした仮想的な円筒面に沿うことが好ましい。

そして、これら第１および第２回折格子３０３、３０２は、上述の式１および式２によって表されるタルボ干渉計を構成する条件に設定されている。

Ｘ線撮像部３０１は、第２回折格子３０２によって回折されたＸ線の像を撮像する装置である。Ｘ線撮像部３０１は、例えば、Ｘ線のエネルギーを吸収して蛍光を発するシンチレータを含む薄膜層が受光面上に形成された二次元イメージセンサを備えるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）や、入射フォトンを光電面で電子に変換し、この電子をマイクロチャネルプレートで倍増し、この倍増された電子群を蛍光体に衝突させて発光させるイメージインテンシファイア部と、イメージインテンシファイア部の出力光を撮像する二次元イメージセンサとを備えるイメージインテンシファイアカメラなどである。

処理部３０７は、Ｘ線撮像装置３００の各部を制御することによってＸ線撮像装置３００全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成され、機能的に、画像処理部３７１およびシステム制御部３７２を備えている。

システム制御部３７２は、Ｘ線制御部３０８との間で制御信号を送受信することによってＸ線電源部３０５を介してＸ線源３０４におけるＸ線の放射動作を制御すると共に、カメラ制御部３０６との間で制御信号を送受信することによってＸ線撮像部３０１の撮像動作を制御する。システム制御部３７２の制御によって、Ｘ線が被写体Ｓに向けて照射され、これによって生じた像がＸ線撮像部３０１によって撮像され、画像信号がカメラ制御部３０６を介して処理部３０７に入力される。

画像処理部３７１は、Ｘ線撮像部３０１によって生成された画像信号を処理し、被写体Ｓの画像を生成する。

次に、本実施形態のＸ線撮像装置３００の動作について説明する。被写体Ｓが例えばＸ線源３０４を内部（背面）に備える撮影台に載置されることによって、被写体ＳがＸ線源３０４と第１回折格子３０３との間に配置され、Ｘ線撮像装置３００のユーザ（オペレータ）によって図略の操作部から被写体Ｓの撮像が指示されると、処理部３０７のシステム制御部３７２は、被写体Ｓに向けてＸを照射すべくＸ線制御部３０８に制御信号を出力する。この制御信号によってＸ線制御部３０８は、Ｘ線電源部３０５にＸ線源３０４へ給電させ、Ｘ線源３０４は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。

照射されたＸ線は、被写体Ｓを介して第１回折格子３０３を通過し、第１回折格子３０３によって回折され、タルボ距離Ｌ（＝Ｚ１）離れた位置に第１回折格子３０３の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。

この形成されたＸ線のタルボ像Ｔは、第２回折格子３０２によって回折され、モアレを生じてモアレ縞の像が形成される。このモアレ縞の像は、システム制御部３７２によって例えば露光時間などが制御されたＸ線撮像部３０１によって撮像される。

Ｘ線撮像部３０１は、モアレ縞の像の画像信号をカメラ制御部３０６を介して処理部３０７へ出力する。この画像信号は、処理部３０７の画像処理部３７１によって処理される。

ここで、被写体ＳがＸ線源３０４と第１回折格子３０３との間に配置されているので、被写体Ｓを通過したＸ線には、被写体Ｓを通過しないＸ線に対し位相がずれる。このため、第１回折格子３０３に入射したＸ線には、その波面に歪みが含まれ、タルボ像Ｔには、それに応じた変形が生じている。このため、タルボ像Ｔと第２回折格子３０２との重ね合わせによって生じた像のモアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受けており、この変調量が被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。したがって、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。また、被写体Ｓを複数の角度から撮像することによってＸ線位相ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）により被写体Ｓの断層画像が形成可能である。

そして、本実施形態の第２回折格子３０２では、高アスペクト比の第２部分（金属部分）１２２を備える上述した実施形態における湾曲型格子ＤＧであるので、良好なモアレ縞が得られ、高精度な被写体Ｓの画像が得られる。

また、湾曲型格子ＤＧがボッシュプロセスによってシリコンウェハがドライエッチングされる場合には、前記凹部の側面（第１部分１２１の側面）がより平坦となり、高精度に第２回折格子３０２を形成することができる。このため、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。

なお、上述のＸ線撮像装置３００は、Ｘ線源３０４、第１回折格子３０３および第２回折格子３０２によってタルボ干渉計を構成したが、Ｘ線源３０４のＸ線放射側にマルチスリットとしての上述の湾曲型格子ＤＧをさらに配置することで、タルボ・ロー干渉計を構成してもよい。このようなタルボ・ロー干渉計とすることで、単スリットの場合よりも被写体Ｓに照射されるＸ線量を増加することができ、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。

また、上述のＸ線撮像装置３００では、Ｘ線源３０４と第１回折格子３０３との間に被写体Ｓが配置されたが、第１回折格子３０３と第２回折格子３０２との間に被写体Ｓが配置されてもよい。

また、上述のＸ線撮像装置３００では、Ｘ線の像がＸ線撮像部３０１で撮像され、画像の電子データが得られたが、Ｘ線フィルムによって撮像されてもよい。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

ＤＧ 湾曲型格子
１ 格子部材
２ 第１狭持部材
３ 第２狭持部材
４ 嵌込部材
２１ 第１曲面
２２ 第１貫通開口
２３ 凹部
３１ 第２曲面
３２ 第２貫通開口
２００Ａ タルボ干渉計
２００Ｂ タルボ・ロー干渉計
３００ Ｘ線撮像装置

Claims (10)

1. 第１曲面を持つ第１狭持部材における前記第１曲面と前記第１曲面の曲面形状に応じた曲面形状の第２曲面を持つ第２狭持部材における前記第２曲面との間に、互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域を一方面に持ち、所定の温度にされた格子部材を挟み込むことによって、前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持する第１工程と、
   前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持した狭持状態で、前記第１および第２狭持部材を互いに固定する第２工程とを備えること
   を特徴とする格子湾曲方法。
2. 前記第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方は、前記狭持状態で前記格子部材の格子領域に対応する対応領域に形成された貫通開口を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の格子湾曲方法。
3. 前記第１狭持部材は、前記狭持状態で前記格子部材の格子領域に対応する対応領域に形成された貫通開口を備え、
   前記第１工程は、
   前記第１狭持部材の前記貫通開口に、前記貫通開口の形状に応じた形状の嵌込部材を嵌め込む嵌込工程と、
   前記第１狭持部材の前記第１曲面に、前記格子部材を載置する載置工程と、
   前記嵌込工程および前記載置工程後に、前記第１狭持部材、前記嵌込部材および前記格子部材を、前記格子部材が前記所定の温度となるように、加熱する加熱工程と、
   前記第１および第２狭持部材で前記格子部材を狭持する狭持工程とを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の格子湾曲方法。
4. 前記第１および第２狭持部材のうちの少なくとも一方は、前記格子部材を収容する凹部を備えること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の格子湾曲方法。
5. 前記格子部材は、１つの格子面を形成するように配置された複数のサブ格子部材を備えて成ること
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の格子湾曲方法。
6. 前記第２工程後に、前記所定の温度から室温まで前記格子部材を冷却する第３工程をさらに備えること
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の格子湾曲方法。
7. 前記第２工程後の使用の際に、前記格子部材を前記所定の温度に調整する第４工程をさらに備えること
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の格子湾曲方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の格子湾曲方法によって製造された湾曲型格子。
9. 第１曲面を持つ第１狭持部材と、
   前記第１狭持部材の前記第１曲面に応じた第２曲面を持つ第２狭持部材と、
   互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に配置した格子領域を一方面に持ち、前記第１狭持部材の前記第１曲面と前記第２狭持部材の前記第２曲面との間に挟み込まれた状態で前記第１および第２狭持部材によって狭持された格子部材とを備え、
   前記第１および第２狭持部材それぞれの各熱膨張率は、前記格子部材の熱膨張率よりも小さいこと
   を特徴とする湾曲型格子。
10. Ｘ線を放射するＸ線源と、
    前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、
    前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、
    前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、請求項８または請求項９に記載の湾曲型格子を含むこと
    を特徴とするＸ線撮像装置。

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