JP2015127702A - 構造体、およびその構造体を備えたｘ線トールボット干渉計 - Google Patents

Abstract

【課題】 金層の湾曲形状を簡単に保持できる構造体及び該構造体を備えるＸ線トールボット干渉計を提供することを目的とする。【解決手段】 構造体１は、樹脂層５と第１の接合層６と第２の接合層３と金層２とをこの順番で備える。樹脂層は曲面４を有し、第１の接合層は水溶性ポリマーを有し、第２の接合層は、水素結合性の表面１１を有する。樹脂層の曲面４と第１の接合層６とが接し、第１の接合層６と水素結合性の表面１１とが接している。【選択図】 図１

Description

本発明は、構造体、およびその構造体を備えたＸ線トールボット干渉計に関する。

周期構造を有する構造体を有する回折格子は分光素子として様々な機器に利用されている。特に、Ｘ線吸収率が高い金を用いたＸ線の分光素子は、物体の非破壊検査や、医療分野に用いられている。

金を用いたＸ線の分光素子の用途の一つとして、Ｘ線のトールボット干渉を用いて被検体の情報を取得する、トールボット干渉計の遮蔽格子があげられる。

Ｘ線トールボット干渉法について簡単に説明をする。Ｘ線トールボット干渉法は、Ｘ線の位相コントラストを利用したイメージング方法（Ｘ線位相イメージング法）の一つである。

一般的なＸ線トールボット干渉計では、空間的に可干渉なＸ線が、Ｘ線を回折する回折格子に回折されて干渉パターンを形成する。その干渉パターンが形成される位置に、Ｘ線を周期的に遮蔽する遮蔽格子を配置してモアレを形成し、このモアレを検出器によって検出する。被検体をＸ線源と遮蔽格子との間に配置することで、モアレが被検体によって変化し、その変化から被検体の情報（一般的には位相像の情報、微分位相像の情報、散乱像の情報、吸収像の情報）を得ることができる。

トールボット干渉法に用いられる一般的な遮蔽格子は、Ｘ線透過部（以下、単に透過部と呼ぶことがある。）とＸ線遮蔽部（以下、単に遮蔽部と呼ぶことがある。）とが周期的に配列している構造を有する。Ｘ線遮蔽部は、Ｘ線吸収率が高い金で構成されることが多い。遮蔽部として金を用いても、Ｘ線を遮蔽する厚みと干渉パターンの周期との関係から、遮蔽部は高アスペクト比（ここでいうアスペクト比とは、遮蔽部の高さまたは深さｈと横幅ｗの比（ｈ／ｗ）である。）な構造を有する。尚、本明細書及び本発明では、遮蔽部が金で構成された遮蔽格子は金層の一種であるとみなす。平面状の遮蔽格子は放射光施設のような平行光（平行Ｘ線）を扱う場合に有効である。しかし、実験室でのＸ線管のように、発散光（発散Ｘ線）を出射する、点光源のＸ線源から放たれる球面波を用いたイメージングでは光軸（Ｘ線軸）から離れるに従って、Ｘ線の進行方向と遮蔽部の高さ方向とがずれてしまう。それにより、遮蔽格子を透過させたいＸ線までも遮蔽されてしまい、十分なＸ線の透過コントラストが得られなかったり、検出器に到達するＸ線量が低下したりするという課題がある。これらにより、光軸から離れた周辺の領域では得られる被検体の情報に含まれるノイズが大きくなったり、被検体の情報自体が得られなかったりする可能性がある。

特許文献１には、遮蔽格子を真空室に密封して圧力差によって２次元に湾曲させ、遮蔽格子を球面に沿うように湾曲することで、遮蔽部の高さ方向とＸ線の進行方向とを一致させる方法が開示されている。

特開２００７−２０６０７５号

しかしながら、特許文献１に示す方法により遮蔽格子の湾曲形状を保持するためには、遮蔽格子に圧力差をかけ続ける必要があり、湾曲形状の保持が難しい可能性があった。これは、格子以外の金層であっても同様である。

そこで本発明はこの様な課題に鑑み、金層の湾曲形状を簡単に保持できる構造体及び該構造体を備えるＸ線トールボット干渉計を提供することを目的とする。この構造体は、金層が湾曲形状を有するため、特許文献１に記載の遮蔽格子のように、湾曲した遮蔽格子として用いることができる。

その目的を達成するために、本発明の一側面としての構造体は、樹脂層と第１の接合層と第２の接合層と金層とをこの順番で備え、前記樹脂層は、曲面を有し、前記第１の接合層は、水溶性ポリマーを有し、前記第２の接合層は、水素結合性の表面を有し、前記樹脂層の前記曲面と前記第１の接合層とが接し、前記第１の接合層と前記水素結合性の表面とが接していることを特徴とする。
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。

本発明によれば、湾曲形状を簡単に保持できる金層を備える構造体及び該構造体を備えるＸ線トールボット干渉計を提供することができる。

本発明の実施形態の構造体の形態を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態または実施例の構造体を備えたトールボット干渉計の一実施態様を示す構成図である。 本発明の実施例１に係る構造体の製造方法の一部を説明する図である。 本発明の実施例１について説明をするグラフである。 本発明の参考例１について説明をするグラフである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

以下の実施の形態では、金層の湾曲形状を簡単に保持できる構造体及び該構造体を備えるＸ線トールボット干渉計について説明をする。この構造体は、金層が湾曲形状を有するため、特許文献１に記載の遮蔽格子のように、湾曲した遮蔽格子として用いることができる。

本実施形態に係る構造体は、樹脂層（樹脂板）と第１の接合層と第２の接合層と金層とをこの順番で備える。樹脂層は曲面を有し、この曲面と第１の接合層が接し、第１の接合層と第２の接合層の水素結合性を有する表面（以下、水素結合性の表面と呼ぶ）とが接している。構造体は、樹脂層と第１の接合層と第２の接合層と金層とをこの順番で備えるため、第１の接合層のうち、樹脂層の曲面と接する面を第１の面とすると、第１の面と対向する第２の面が第２の接合層の水素結合性の表面と接する。第２の接合層は１つ以上の層を有し、第２の接合層の少なくとも１つの表面が水素結合性を有する。金層と第２の接合層は接合されており、金層と第１の接合層との間に構成されている層は全て第２の接合層であるとみなす。

このように、金層が第２の接合層と第１の接合層とを介して樹脂層の曲面に接合されることで、金層が湾曲形状を有する。金層は均一な厚みの層でなくても良く、金層に孔（貫通孔）または凹部（貫通していない孔）が形成されていても良い。また、金からなるＸ線遮蔽格子を金層として用いると、金層が湾曲したＸ線遮蔽格子として機能する。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

構造体１について図１（（ａ）〜（ｆ））に基づいて説明をする。図１は本実施形態の構造体の断面図である。図１に示す構造体１は、樹脂層５の曲面４と金層２とが、第１の接合層６と第２の接合層３とを介して接合されている。これにより金層２が樹脂層５の曲面４に沿うように湾曲した形状を有する。以下、各層について説明をする。

樹脂層５は曲面４を有する。尚、樹脂層のうち、第１の接合層と接する面は曲面であるが、その他の面は平面であっても曲面であっても良い。曲面４の形状は特に問わない。曲面４の形状に球面（球冠を含む）、非球面、シリンドリカル面を用いることで、金層２を球面状、非球面状、シリンドリカル面状に湾曲することができる。このとき、第２の接合層３の厚さと第１の接合層６との厚さを加味して曲面４の形状とサイズを決定することで、金層２を所望の形状に湾曲させることができる。発散Ｘ線を用いたトールボット干渉計の遮蔽格子として金層を用いる場合は、その発散Ｘ線の進行方向と金層の高さ方向とのずれが小さいことが好ましいので，発散Ｘ線の波面に沿った形状に金層２が湾曲するような曲面４であることが好ましい。２次元に発散するＸ線（例えばコーンビーム）の波面に沿った形状に金層２が湾曲するような曲面とは、球面であり、１次元に発散するＸ線（例えばファンビーム）の波面に沿った形状に金層が湾曲するような曲面とはシリンドリカル面である。

樹脂層５を構成する樹脂としてはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられるがこれらに限定されない。但し、金層をトールボット干渉計のＸ線遮蔽格子として用いる場合は、樹脂層としてアクリル樹脂を用いることが好ましい。アクリル樹脂は光学レンズ材料として用いられるので、光学レンズ加工の精密な加工技術を、樹脂層の製造に利用することができるためである。

第１の接合層６は、樹脂層５の曲面４と第２の接合層３との接合層であり、水溶性ポリマーを有する。第１の接合層６は第１の面と第２の面１０とを有し、第１の面が樹脂層の曲面４と接している。尚、第１の接合層の第１の面は、図１において曲面４と区別がつかないため図示していない。第２の面１０は第１の面と対向する面であり、第２の接合層３の水素結合性の表面と接している。

第１の接合層を構成する水溶性ポリマーは、常温で固体となる界面活性剤から選択することが好ましい。但し、構造体１の使用時の環境が常温でない場合は、それらの環境下で固体となる界面活性剤を選択する。常温下で構造体を使用する場合、本実施形態で使用することができる水溶性ポリマーとしてはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性の界面活性剤を使用することが好ましい。この中でもポリビニルアルコールは、固化した後に水素結合性の表面と強固に接合することができ、固化した後に常温において水には比較的溶解しにくい特徴を有するため好ましい。また、第１の接合層は、水溶性ポリマーからなることが好ましく、複数の水溶性ポリマーを含んでいても良い。また、第１の接合層は、非水溶性ポリマーを含んでいても良い。第１の接合層が非水溶性ポリマーを含んでいる場合は、その非水溶性ポリマーの粒子径は１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、その非水溶性ポリマーの含有率は、第１の接合層に対して３％以下であることが好ましい。

第１の接合層を構成する材料として、水に可溶なポリマーを用いることにより、樹脂層の曲面４に損傷を与えることを抑制しつつ、曲面４と金層２とを接合することが可能となる。水に不溶な脂溶性の接合剤を有機溶媒で溶解させたもの（例えば、有機溶媒を含む接合剤）を用いて金層と曲面とを接合すると、樹脂層５の曲面４が有機溶媒により溶解し、所望の形状からずれてしまうことが多い。

また、樹脂層５の曲面４と第２の接合層３の水素結合性の面とは、第１の接合層６により面接合される。そのため、第２の接合層３や第２の接合層と接合した金層２を弾性変形させた状態で曲面に接合しても、金層２は樹脂層５の曲面形状に追従しやすく、強固に結合される。そのため、金層の周囲のみを樹脂層の曲面に接合する場合と比べて、第２の接合層３及び金層２を弾性変形させたとしても、曲面形状への追従性が高い。樹脂層５の曲面４の形状に追従するように第２の接合層３や金層２を曲面４と接合することで、金層２の形状は樹脂層５の曲面４の形状を反映した形状となり、金層の湾曲形状は、樹脂層の曲面形状と相似となる。

第２の接合層は、少なくとも一方の面に水素結合性の表面１１を有する。金は表面が酸化されにくく、窒化もされにくい材料である。つまり、金層２の表面は、水素結合性の表面を有すことが困難な疎水性の表面である。そのため、金層２と樹脂層の曲面４とを、水素結合を利用した接合方法で接合しても、信頼性の高い接合を維持することは必ずしも容易ではない。よって、水溶性の接合剤を用いて樹脂層と金層とを接合させることが難しかった。一方、脂溶性の接合剤を有機溶媒で溶解させたものを用いて樹脂層と金属層とを接合させると、上述のように、樹脂層５が溶解する恐れがある。そこで、本実施形態では、金層と第１の接合層とを、水素結合性の表面を有する第２の接合層を介して接合する。これにより、水素結合を利用して樹脂層の曲面４と金属層２とを接合することができていると考えられる。金層２と第２の接合層との接合方法は特に問わないが、例えば、第２の接合層のうち、少なくとも金層２と接する面を金以外の金属で構成し、金層２と第２の接合層とを金属結合で結合しても良い。また第２の接合層に金属２と互いの界面で合金層を形成し結合しても良い。また金層２と第２の接合層のうち、少なくとも金層２と接する面を有機溶媒に対して耐性のある材料で構成し、金層２と第２の接合層とを脂溶性の接合剤を用いて接合しても良い。

第２の接合層３は必ずしも単層である必要はなく、複数の層から構成されていても良い。例えば、金層との密着性が高い、クロムやチタン等で構成される層と、水素結合性材料で構成される層との２層で第２の接合層を構成しても良い。また、図１（ａ）において、金層の孔が設けられている位置に第２の接合層にも孔が設けられているが、金層に孔が設けられている場合であっても、第２の接合層に必ずしも孔を設けなくてはいけないものではない。

尚、本明細書及び本発明における水素結合とは、水酸基（−ＯＨ）やアミノ基（−ＮＨ）等の電気陰性度の高い原子に共有結合した水素原子が、他の官能基の非共有電子対との間にて静電的な引力が作用してできる結合のことをいう。水素結合性の表面１１は、水素結合性を有していればよく、金属酸化物、金属窒化物、半金属酸化物、半金属窒化物を使用することができる。金属酸化物としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、錫、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の酸化物が挙げられるがこれらに限定されない。また、本明細書及び本発明において、金属酸化物とは合金の金属酸化物のことも含む。合金の金属酸化物としては、例えば、金と銅、鉄、ニッケル、錫、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の合金の酸化物を使用することができる。さらに銅、鉄、ニッケル、錫、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の合金の酸化物もまた使用することができる。金属窒化物としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、錫、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の窒化物が挙げられるがこれらに限定されない。また、本明細書及び本発明において、金属窒化物は合金の金属窒化物のことも含む。合金の金属窒化物としては、例えば、銅、鉄、ニッケル、錫、銀、チタン、クロム、アルミニウム等の合金の窒化物もまた使用することができる。

半金属酸化物としては、ケイ素、ゲルマニウム等の酸化物が挙げられるがこれらに限定されない。半金属窒化物としては、ケイ素、ホウ素、チタン、クロム等の窒化物が挙げられるがこれらに限定されない。

尚、第１の接合層の厚みと第２の接合層の厚みとの合計のばらつきは、金層の最大の厚みの８％以下であることが好ましい。厚みのばらつきが大きいと、金層の湾曲形状に合わせて曲面の形状を決定しても、金層の湾曲形状が、設計値からずれてしまうためである。

金層２は、金からなる層であり、金を９９％以上含む。図１（ａ）に示した金層２には複数の孔７が設けられている。孔７の夫々は空隙でなくてもよく、例えばシリコンや樹脂等、金層と異なる材質のものが配置されていても、孔７と呼ぶ。孔にシリコンや樹脂等が配置されていると、孔の強度を高くすることができる。また、本実施形態の孔７の形状は特に問わず、円柱、楕円柱、多角柱（高さ方向に垂直な断面がライン状のものを含む）も孔７と呼ぶ。尚、図１（ａ）では、複数の孔７により金層が独立しているように見えるが、図１（ａ）に示した金層はメッシュ構造であり、孔７に挟まれた金層同士は連結している。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態の金層２は複数の凹部８を有していても良い。複数の凹部８内は空隙でなくてもよく、例えばシリコンや樹脂等、金層と異なる材質のものが詰まっていても、凹部８と呼ぶ。また、本実施形態の凹部８の形状は特に問わず、円柱、楕円柱、多角柱（高さ方向に垂直な断面がライン状のものを含む）のものも凹部８と呼ぶ。

また、金層２が有する凹部は図１（ｃ）に示すように、金層の厚みに対して凹部８の深さが小さくても良いし、凹部の幅が凹部のピッチの１／２よりも大きくても良い。このように、凹部の幅が凹部のピッチの１／２よりも大きい場合、図１（ｃ）の金層は、均一な厚みを有する金層に、複数の凸部９が設けられたような構造を有する。

また、図示していないが、金層は、均一な厚みを有する層であっても良い。この場合、金層をＸ線遮蔽格子として用いることはできないが、湾曲形状を有する金層を得たい場合に広く本発明を適用することができる。

本実施形態の構造体１の金層は、発散Ｘ線の一部を遮蔽する遮蔽格子として用いることができる。この場合には金層２には複数の孔７が配列されたもの（図１（ａ））を用いることが好ましい。図１（ａ）の構造体１の金層をＸ線の遮蔽格子として用いる場合は、金層２のうち金がある領域１９が遮蔽部、複数の孔７が透過部として機能する。また、樹脂層、第１の接合層、第２の接合層は、遮蔽格子（金層）を支持する支持部材として機能する。

遮蔽格子の用途として、図２に示すようなＸ線トールボット干渉計が挙げられる。金層２として、平面の状態で垂直方向に複数の孔が配列されたものを用い、これを曲面４に接合することで、複数の孔７の向きは樹脂層５の曲面４に対してそれぞれ法線方向に向かうようになる。Ｘ線源１００からの距離に対応した曲率半径に湾曲した金層を備える構造体１を配置すると、点光源のＸ線源を用いた計測（撮像）において、光軸から離れるにつれＸ線の進行方向とＸ線遮蔽部の高さ方向とのずれを低減することができる。これにより、Ｘ線が透過しやすくなるので、Ｘ線透過コントラストが高まる効果がある。さらに金層の形状を支持している樹脂層５は樹脂のため、Ｘ線透過ロスを低く抑えることができる。複数の孔が配列された金層をトールボット干渉計の遮蔽格子として用いる場合、複数の孔のそれぞれのアスペクト比は７以上６０以下であることが好ましい。また、複数の孔の夫々同士の間隔（中心同士の間隔とする）が、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。複数の凹部が配列された金層（図１（ｂ））を用いる場合は、その凹部のアスペクト比は７以上６０以下であることが好ましい。また、複数の凹部の夫々同士の間隔が、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

尚、図２には図示していないが、Ｘ線源と回折格子との間（被検体５００をＸ線源と回折格子の間に配置する場合は、Ｘ線源と被検体との間）に線源格子を配置しても良い。線源格子を用いて仮想的に微小なＸ線源が配列された構成を作ることよって、Ｘ線源から射出される発散Ｘ線の可干渉性が低くても、回折格子により干渉パターンを形成することができる。線源格子を用いたトールボット干渉法は特に、トールボット・ラウ干渉法と呼ばれる。本実施形態の構造体１の金層は、線源格子としても用いることができる。尚、トールボット干渉法において、干渉パターンを直接検出できる場合は遮蔽格子が不要であることが知られているが、遮蔽格子を用いないトールボット・ラウ干渉計において、本実施形態の構造体の金層を線源格子として用いることもできる。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例では、複数の孔７が互いに交差する２方向に配列された金層２を備える構造体１（図１（ａ）参照）について説明をする。本実施例の金層と第２の接合層との製造方法を図３を用いて説明する。

基板として、１００ｍｍφ、５２５μｍ厚で、抵抗率が０．０２Ωｃｍのシリコン基板を用いる。シリコン基板１２を１０５０℃で７５分間の熱酸化することによって、シリコン基板の表裏にそれぞれ約０．５μｍの熱酸化膜１３を形成する（図３（ａ））。

その片面のみに電子ビーム蒸着装置にてクロムマスクを２００ｎｍ成膜する。その上にポジ型レジストを塗布し、半導体フォトリソグラフィにて５５ｍｍ×５５ｍｍの領域に４μｍφのレジストドットパターンが８μｍピッチで２次元状に配置されるようにパターニングを行う。その後、クロムエッチング水溶液にて、レジストにより保護されていないクロムをエッチングし、続いてＣＨＦ_３を用いた反応性エッチングで熱酸化膜をエッチングする。これにより５５ｍｍ×５５ｍｍのシリコン露出面内に４μｍφのクロムのドットパターンが８μｍのピッチで２次元状に配列されたパターンが形成される（図３（ｂ））。本実施例ではこのクロムマスク１４をエッチングマスクとして使用する。

続いて、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いて露出したシリコンに異方性の深掘りエッチングを行う。約１２０μｍの深掘りエッチングを行ったところで深掘りエッチングを停止する。これにより深さ約１２０μｍの複数の凹部１５がシリコン基板内に形成される（図３（ｃ））。

続いてＵＶオゾンアッシングとクロムエッチング水溶液にてレジストとクロムを除去する。そして、硫酸と過酸化水素水の混合液によって洗浄し水洗後、乾燥させる。

次に１０５０℃で７分間の熱酸化によって、凹部１５が形成されたシリコン基板１２の表面に約０．１μｍの熱酸化膜１３を形成する。そして、ＣＨＦ_３プラズマによるドライエッチング法を用いて凹部１５の底面１６の熱酸化膜を除去する。このエッチングは高い異方性があり、基板にほぼ垂直の方向で進行する。そのため、シリコン基板の凹部の底面１６の熱酸化膜が除去されても、凹部１５の側壁の熱酸化膜は残される。

次に電子ビーム蒸着装置にてクロム、銅の順番でそれぞれ約７．５ｎｍ、約５０ｎｍ成膜し、凹部の底面１６のシリコン露出面上にクロムと銅からなるシード電極層を付与する。電子ビーム蒸着装置は指向性の高い蒸着方法のため凹部の底面と、凹部と凹部との間のシリコン基板の上面と、に成膜される。

次に、シリコン基板のうち、パターンが形成されていない領域に形成された熱酸化膜の一部を除去してシリコン表面を露出させ、そこをめっきの取り出し電極とし、これをモールドとしてめっきにより凹部に金属を充填する。本実施例では金属として金を用いる。金めっき液はミクロファブＡｕ１１０１（メーカー：日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース株式会社）を用い、金めっき層１７が約１２０μｍの高さになるまでめっきを行う。この金めっき層が構造体１の金層となる。このシリコン基板を金めっき液に浸し、露出させたシリコン表面の取り出し電極をマイナス極にし６０℃にて電流密度０．２Ａ／ｄｍ２で２６時間通電すると凹部から金めっき層が溢れるまで金めっき層が形成される。溢れた金めっき層はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて除去する（図３（ｄ））。尚、このとき、凹部に充填された金とシード電極層の表面の銅とは、６０℃のめっき温度にて加熱され境界面において合金を形成する。

１００℃の３０％水酸化カリウム水溶液にてシリコン基板１２と熱酸化膜１３をエッチングすると、複数の孔が設けられた金層２が５５ｍｍ×５５ｍｍの大きさで形成される。尚、このとき、金とシード電極層の表面の銅とは、１００℃のエッチング温度にて加熱され境界面において合金化が促進される。この方法にて形成される金層２は、平面の状態で垂直方向（金層の厚み方向と孔の高さ方向が垂直になるように）に複数の孔７が８μｍピッチで２次元配列された構造となる。このとき、孔７は空隙である。次に、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液に金層を浸漬するとシード電極層のクロムと銅がエッチング除去されるが、金と銅との合金層は除去されない。水洗後に金層を乾燥させることにより、金と銅との合金層の表面は酸化され酸化膜が形成される。この合金層が第２の接合層３であり、合金層の酸化膜が水素結合性の表面１１である（図３（ｅ））。合金層（第２の接合層）と金層はめっきにより接合されている。

本実施例では金と銅との合金層を第２の接合層３として用いる。一方、金層２のうち、合金層が形成された面（第２の接合層との接面ともいう）と対向する面には合金層は形成されておらず、金の表面を有する。

本実施例では曲面４を有する樹脂層５としてアクリル樹脂からなる層を用いる。樹脂層５には８０ｍｍΦの領域に曲率半径が１１９６．８ｍｍの球面状の凸構造体が形成されている。曲面４上に５％のポリビニルアルコール水溶液を塗布する。そして、その上に金層２と接合された第２の接合層３を、水素結合性の表面１１が曲面４に塗布されたポリビニルアルコール水溶液と接するように（つまり、水素結合性の表面１１と曲面４とがポリビニルアルコール水溶液を介して接するように）配置する。ポリビニルアルコール水溶液を第２の接合層の水素結合性の表面１１に塗布しても良いし、曲面４と水素結合性の表面１１との両方にポリビニルアルコール水溶液を塗布しても良い。次に空気を充填したゴム風船で、金層２のうちの第２の接合層との接面と対向する面を加圧する。こうすることで第２の接合層３と曲面４との間の余分なポリビニルアルコール水溶液は孔（空隙）から染み出し、金層２は曲面４に追従した形になる。ポリビニルアルコール水溶液の水分が乾燥することで、金層２は第２と第１の接合層を介して樹脂層５の曲面４に強固に結合する。このように、第２の接合層と金層とに空隙が設けられていることにより、余分なポリマー水溶液が孔を介して第２の接合層と曲面との間から排されるため、第１の接合層の厚みのばらつきを抑制することができる。尚、第２の接合層と金層とに空隙を設ける代わりに、第２の接合層に凹部を設けても、その凹部に余分なポリマー水溶液を収容することができるため、同様の効果を得ることができる。このとき、凹部の深さは第２の接合層の厚みより小さくても（つまり、凹部が第２の接合層内に収まっても）良いし、第２の接合層の厚みより大きくても（つまり、凹部が金層にも設けられていても）良い。また、第２の接合層に凹部を設けることで第１の接合層との接触面積が大きくなり接着力が向上する。例えば曲率半径が２０００ｍｍ以下のとき、第２の接合層の水素結合性表面側には、孔もしくは凹部間の隙間が２０μｍ以下で設けられていることが好ましい。第２の接合層がこのような構造をとるとき、余分なポリマー水溶液を第２の接合層と曲面との間から排し、第１の接合層の厚みのばらつきを抑える（小さくもしくは、実質的に０にする）効果が大きいためである。より好ましくは、孔もしくは凹部間の隙間が１０μｍ以下である。凹部設ける場合、凹部のピッチに対して凹部の幅が大きいと、余分なポリマーを収容しきれないことがあるため、凹部のピッチに対しする凹部の幅は、２／３以下であることが好ましい。また、孔を設ける場合、孔の深さが浅いと、金層の、第２の接合層と接する面と対向する面側に余分なポリマー水溶液が染み出るため、第２の接合層と金層との厚みの合計が５０μｍ以上であることが好ましい。また、孔にシリコンや樹脂等を配置する場合、第１の接合層による第２の接合層と曲面との接合をした後に、孔にシリコンや樹脂等を配置することが好ましい。

また、本実施例のように金層２の外形よりも樹脂層５内の曲面４の外形を大きくすると、第２の接合層と曲面との間から排出された余分なポリマー水溶液は曲面を伝って効率良く第２の接合層と曲面との間から排出される。よって、第１の接合層の厚みのばらつきを抑えることができる。

また、図１（ｄ）や図１（ｅ）に示すように樹脂層５内の曲面４の周囲に溝を形成することでも第２の接合層と曲面との間から排出された余分なポリマー水溶液は効率良く第２の接合層と曲面との間から排出される。図４は、樹脂層の曲面４の形状と、金層２の湾曲形状とを示したグラフであり、横軸が位置、縦軸が高さを示している。図４の（ａ）は樹脂層５の曲面の形状をグラフにしたものである。図４の（ｂ）は曲面４の高さに１２０μｍ（第１と第２の接合層の厚みと金層の厚みとの合計の厚み）加えたものをグラフにしたものである。図４の（ｃ）は金層２の、第２の接合層との接面と対向する面の形状をグラフにしたものである。図４のグラフから、金層２が曲面４に追従して結合しており、曲面の形状を反映した湾曲形状を有することが分かる。また、金層と第２の接合層との接面の形状は樹脂層５の曲面４の曲率半径に１２０μｍを加えた１１９７ｍｍとなり、曲率半径１１９７ｍｍに湾曲された金層を備える構造体１が得られた。さらに、金層に２次元配列された孔７の高さ方向は、曲面４の法線方向と平行になる。

ここで図１（ｆ）に示すように、金層２と樹脂層の曲面４とが重なる領域において、樹脂層の厚さを揃えることが好ましい。このように、樹脂層の厚みをそろえることで、金層を備える構造体１をＸ線遮蔽格子として利用する場合に、金属２の面内で孔と樹脂層とを通過するＸ線の透過ばらつきを低減できる。すなわち樹脂層の厚みの差に由来するＸ線の透過ばらつきが抑制できる。この場合の樹脂層の厚さとしては、３ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下であることが好ましい。厚さのばらつきとしては１０％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下である。

（参考例１）
本参考例では実施例１と同じ金層と第２の接合層と樹脂層とを用いる。但し、本参考例では、金層のうち、第２の接合層との接面と対向する面（金表面）が曲面側になるように配置する。また、第１と第２の接合層を用いて金層を樹脂層の曲面に接合する代わりに、テープを用いて金層の周囲のみを樹脂層の曲面に接合する。金層の周囲をテープを用いて樹脂層の曲面に接合し、実施例１と同様にゴム風船で加圧すると構造体が形成される。このとき、テープの厚みと第２の接合層の厚みと金層の厚みとの合計が１２０μｍとなるようにする。図５は、樹脂層の曲面の形状と、金層の湾曲形状とを示したグラフであり、（ａ）は樹脂層の曲面の形状、（ｂ）は樹脂層の曲面の高さに１２０μｍ加えたもの、（ｃ）は第２の接合層の水素結合性の表面の形状、をそれぞれグラフにしたものである。図４と図５を比較すると、金層の湾曲形状が樹脂層の曲面の形状とのズレが本参考例の方が大きいことがわかる。

（実施例２）
本実施例では、複数の凹部が１方向に配列された金層を備える構造体１（図１（ｂ）参照）について説明をする。

金層には４μｍ幅のライン状の凹部が８μｍのピッチで形成されている。この凹部は、金層が平面の状態のときに、垂直方向に形成されている。金層の厚さは１２０μｍであり、ライン状の凹部の深さは１１５μｍである。本実施例の樹脂層は曲率半径１５００ｍｍの円筒状を高さ方向に切った形状（かまぼこ状）であり、曲面は曲率半径１５００ｍｍのシリンドリカル面である。真空スパッタリング法にて、チタン層と窒化チタン層とを金層に形成し、このＴｉ／ＴｉＮ層を第２の接合層とする。この第２の接合層において、窒化チタンの表面が水素結合性を有する。第１の接合層は実施例１と同様に形成する。本実施例では、ポリビニルアルコールの水酸基と窒化チタンとの間の水素結合により、金層が樹脂層の曲面に接合されているものと考えられる。金層はライン状の凹部の長手方向に対して法線方向に湾曲し、シリンドリカル面に接合されている。これにより、金層の凹部の高さ方向は曲面に対して法線方向に向かった構造体が得られる。

（実施例３）
本実施例は、第２の接合層として、クロムとＳｉＯ_２をこの順に金層に形成したものを用いたことと、第１の接合層をポリオキシエチレンラウリルエーテルを用いて形成したこと以外は実施例２と同様の構成である。ＳｉＯ_２の表面が、水素結合性の表面である。本実施例においても実施例２と同様に、金層の凹部の高さ方向は曲面に対して法線方向に向かった構造体が得られる。

（実施例４）
本実施例では、実施例２よりもアスペクト比が低い凹部が１方向に配列された金層を備える構造体（図１（ｃ）参照）について説明をする。本実施例の金層は、１２０μｍの厚みを有する金層に、４μｍ幅のライン状の凸部９が２４μｍのピッチで形成した構造を有する。このライン状の凸部の間が凹部である。実施例２と同様に、金層が平面の状態のとき、凹部は垂直方向に形成されている。本実施例でも、金層の凹部の向きは曲面に対して法線方向に向かった構造体が得られる。

（実施例５）
本実施例では、実施例１で製造した構造体の金層をＸ線遮蔽格子として用いたＸ線トールボット干渉計について、図２を用いて説明をする。

Ｘ線トールボット干渉計１０００は、空間的に可干渉な発散Ｘ線を放出するＸ線源１００と、Ｘ線源からのＸ線を回折する回折格子２００、Ｘ線の遮蔽部と透過部が配列された遮蔽格子３００、Ｘ線を検出する検出器４００を備えている。回折格子２００はＸ線源１００からのＸ線を回折することにより干渉パターンを形成し、遮蔽格子３００はこの干渉パターンを形成するＸ線の一部を遮蔽する。遮蔽格子３００は、実施例１の金層であり、曲面を有する樹脂層５に接合され、実施例１の構造体を構成する。遮蔽格子３００は、樹脂層５の曲面の曲率半径に第１と第２の接合層との厚みを足した距離と、Ｘ線源と遮蔽格子３００のＸ線源側の表面との距離と、が等しくなるように配置する。

Ｘ線源１００と回折格子２００の間に被検体５００を配置すると、被検体５００によるＸ線の位相シフトの情報を有する干渉パターンが形成される。この干渉パターンと遮蔽格子３００によりモアレが形成され、このモアレの強度分布を検出器により検出する。

つまりこのＸ線トールボット干渉計１０００は被検体５００の位相情報を持つモアレを検出器により検出することで被検体５００を計測（撮像）している。この検出結果に基づいてフーリエ変換法や位相シフト法等を用いての位相回復処理を行うと、被検体の位相像を得ることができる。なお、遮蔽格子３００の格子領域は検出器のＸ線が検出される領域（検出範囲）を内包する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。２次元に発散するＸ線に用いられるＸ線遮蔽格子であれば球面状に湾曲することが好ましく、本発明を適用することができる。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１ 構造体
２ 金層
３ 第２の接合層
４ 曲面
５ 樹脂層
６ 第１の接合層
７ 孔
８ 凹部
９ 凸部
１１ 水素結合性の表面

Claims (15)

1. 樹脂層と第１の接合層と第２の接合層と金層とをこの順番で備え、
   前記樹脂層は、曲面を有し、
   前記第１の接合層は、水溶性ポリマーを有し、
   前記第２の接合層は、水素結合性の表面を有し、
   前記樹脂層の前記曲面と前記第１の接合層とが接し、
   前記第１の接合層と前記水素結合性の表面とが接していることを特徴とする構造体。
2. 前記金層に、複数の孔又は凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 前記複数の孔又は凹部のアスペクト比が７以上６０以下であることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
4. 前記複数の孔又は凹部の夫々の間隔が０．５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の構造体。
5. 前記水素結合性の表面は、
   金属若しくは半金属の酸化物又は金属若しくは半金属の窒化物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構造体。
6. 前記曲面は球面又はシリンドリカル面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構造体。
7. 前記複数の孔または凹部は互いに交差する２方向に配列されており、
   前記曲面は球面であることを特徴とする請求項６に記載の構造体。
8. 前記複数の孔または凹部は１方向に配列されており、
   前記曲面はシリンドリカル面であることを特徴とする請求項６に記載の構造体。
9. 前記第１の接合層は、ポリビニルアルコールを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の構造体。
10. 前記第２の接合層は複数の層を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の構造体。
11. 前記金層は湾曲形状を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の構造体。
12. Ｘ線源からの発散Ｘ線を回折することにより干渉パターンを形成する回折格子と、前記干渉パターンを形成する前記発散Ｘ線の一部を遮る遮蔽格子と、前記遮蔽格子からの前記発散Ｘ線を検出する検出器と、を備え、前記遮蔽格子は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の構造体であることを特徴とするＸ線トールボット干渉計。
13. Ｘ線源からの発散Ｘ線の一部を遮蔽する線源格子と、
    前記線源格子からの前記発散Ｘ線を回折することにより干渉パターンを形成する回折格子と、前記回折格子からの前記発散Ｘ線を検出する検出器とを備え、前記線源格子は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の構造体であることを特徴とするＸ線トールボット干渉計。
14. 前記干渉パターンを形成する前記発散Ｘ線の一部を遮る遮蔽格子を備え、前記遮蔽格子は、前記回折格子と前記検出器との間に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のＸ線トールボット干渉計。
15. 樹脂層の曲面と、第２の接合層の水素結合性の表面との少なくともいずれかにポリマー水溶液を塗布する工程と、
    前記曲面と前記水素結合性の表面とが前記ポリマー水溶液を介して接するように前記樹脂層と前記第２の接合層とを配置する工程と、
    前記ポリマー水溶液を乾燥させ、第１の接合層を形成する工程と、を有し、
    前記第２の接合層は、前記水素結合性の表面と対向する面において、金層と接する構造体の製造方法。

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