JP2023114015A - 対向型ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラー同士を調整するのにかかる時間を大幅に短縮し、特殊計測機やＸ線のビームを用いずともアライメントが完了した状態で対向型Ｘ線複合ミラーを提供する。【解決手段】１次元のＸ線反射面が形成されたミラー基体が少なくとも２つ以上存在し、少なくとも二つのＸ線反射面が対向している対向型Ｘ線複合ミラーであって、各ミラー基体の表面にＸ線反射面と平面領域を形成し、Ｘ線反射面が対向している二つのミラー基体のうち、少なくとも一方のミラー基体の平面領域が、他方のミラー基体の端面よりＸ線の光軸方向に沿った外側位置に配置されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、対向型Ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置に係わり、更に詳しくはＸ線の斜入射光学系に用いる対向型Ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置に関するものである。

楕円形状を使ったＸ線ミラーはKirkpatric-Baez(ＫＢ)ミラーとして、現在多くの放射光施設で使用されていて、微小な集光径が得られるだけでなく、他の集光光学系と比べて光の集光効率も高いことが特徴である（非特許文献１）。また、色収差がないことも特徴となっていて、エネルギーが変わっても焦点位置が変わらないので、イメージング用途にも利用が可能である。

例えば、多くの放射光施設では、図６（ａ）に示すように、一対の楕円ミラー１０１、１０２を垂直と水平に配置（ＫＢミラー配置）したＸ線集光光学系や、図６（ｂ）に示すように、一対の楕円ミラー１０１，１０２と一対の双曲ミラー１０３，１０４をそれぞれＫＢミラー配置したＸ線結像光学系が使用されているが、垂直方向と水平方向においてＸ線ビームに対して片側だけで用いられる。

しかし、近年、集光光学系・結像光学系では、より多くの光を集めるため、両側にミラーを対向して配置することが提案されつつある（図７参照）。図７（ａ）は、二対の楕円ミラー１０５，１０５、楕円ミラー１０６，１０６をＫＢミラー配置とした集光光学系で、それぞれ対向する楕円ミラー１０５，１０５及び楕円ミラー１０６，１０６は同形であり、これにより光量を増大させることができる。また、図７（ｂ）は、二対の凹面ミラー１０７，１０８・凸面ミラー１０９，１１０を光軸方向にずらせて対向させるように配置した結像光学系である（特許文献１、非特許文献２）。ここで、凹面ミラー１０７，１０８は楕円ミラー、凸面ミラー１０９，１１０は双曲ミラーで構成されている。これによって光学系の主面を試料側へシフトでき、光学系全体をコンパクト化できる。この図７（ｂ）の結像光学系を用いることで、放射光施設のような大規模な施設でなくても数１０ｎｍ程度の微細構造を拡大して観察できるようになっている。

ミラーの反射面が対向する光学系は、前述のように優れた特性を備えているが、ミラーは向かい合った形状のため、１枚ずつ別々に作ることが必要である。そして、それらのミラーの相対位置を精度よくアライメント調整する必要があるが、その調整には放射光のＸ線を利用することを必要とし、特殊な計測機を用いるか，調整後にミラーをＵＶ硬化樹脂で固定化させるなどの手段が必要である。しかし、ＵＶ硬化樹脂による固定では接着剤の硬化収縮やＵＶ照射による温度ドリフトの影響がでてしまうので、高い精度を要求する場合には難しい一面があった。

これまでは、対向する一対のミラーは、（１）ステージ上に別々に組み付けて実現するか、（２）基板に接着によって固定した上でステージに組み付けて実現していた。しかし，（１）の手法は、非常に高精度なアライメント技術が必要であり、使い勝手と長時間安定性、振動の問題が懸念される。（２）の手法は、接着によるアライメント変化や形状変形が懸念されるうえ、接着剤は高真空下では使用不可であり、メンテナンスの度にミラーを剥離しなければならないという問題もある。どちらの場合も、対向するミラーを１００ｎｍ、１０μradの精度で測定できる特殊な計測器を必要とし、これは非常に困難である。

尚、一枚のミラー基体に、楕円ミラーと双曲ミラーを作り込んだ一次元ウォルターミラーは提供されている（特許文献２）。１枚のミラーに楕円ミラーと双曲ミラーが作り込まれているので、各々１枚ずつ別々の場合と比較してミラーのアライメント調整が格段にしやすくなっているが、イメージング用として使う場合、その拡大倍率が限られているという課題が残っていた。

国際公開ＷＯ２０１７/０５１８９０号公報 特開２０１４－００６４５７号公報

Satoshi Matsuyama,et.al, Scientific Reports, 7:５，６３，４8, (2017)． Jumpei Yamada,et.al, Applied Optics, Vol.56,No.4, p.967 (2017)．

ミラーの反射面が対向する光学系は、前述のように優れた特性を備えているが、ミラーは向かい合った形状のため、１枚ずつ別々に作ることが必要である。そして、それらのミラーの相対位置を精度よくアライメント調整する必要があるが、その調整には放射光のＸ線を利用することを必要とし、上述した特殊な計測機を用いるか，調整後にミラーをＵＶ硬化樹脂で固定化させるなどの手段が必要である。しかし、ＵＶ硬化樹脂による固定では接着剤の硬化収縮やＵＶ照射による温度ドリフトの影響がでてしまうので、高い精度を要求する場合には難しい一面があった。

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、市販のＸ線発生装置で発生させたＸ線ビームと、オートコリメータ、３次元計測器といったものを使うことで、ミラー同士を調整するのにかかる時間を大幅に短縮した対向型Ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置を提供することにある。

本発明は、前述の課題解決のために、以下に示す対向型Ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置を構成した。

（１）
１次元のＸ線反射面を二つ以上備え、Ｘ線の斜入射光学系に用いるＸ線複合ミラーであって、
少なくとも表面とそれに対向する裏面を備えたミラー基体が少なくとも２つ以上存在し、
前記各ミラー基体の表面の一部に、凹型、凸型の何れか一方、若しくは両方の形状の１次元のＸ線反射面を有するとともに、当該Ｘ線反射面と同一側の表面の一部に、平面領域を有し、
前記ミラー基体の平面領域の少なくとも一部を基準にして、別のミラー基体の相対配置を決定し、少なくとも二つのＸ線反射面が対向している構造の対向型Ｘ線複合ミラーにおいて、
前記Ｘ線反射面が対向している二つのミラー基体のうち、少なくとも一方のミラー基体の平面領域が、他方のミラー基体の端面よりＸ線の光軸方向に沿った外側位置に配置されている、
ことを特徴とする対向型Ｘ線複合ミラー。

（２）
前記少なくとも１つのミラー基体において、平面領域は鏡面で、波長０．１ｎｍ～１０００ｎｍの波長のうち少なくとも一つの波長の光を反射可能な表面を有している、（１）記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（３）
前記ミラー基体のうち少なくとも１つがシリコン、若しくはガラス材料であって、当該ミラー基体の裏面側から表面側へ入射した評価光の光軸に対する角度を評価可能にする目的で、当該ミラー基体の表面側に、Ｘ線反射面、平面領域とが形成されている、（１）又は（２）記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（４）
前記Ｘ線反射面の理想形状からの形状誤差が、１ｍｍ以上有効長さまでの空間周波数領域で、０．１ｎｍＲＭＳ以上、２ｎｍＲＭＳ以下である、（１）～（３）何れか１に記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（５）
前記各ミラー基体は、Ｘ線の光軸方向に沿って延び、前記表面と直交する側面を備え、各ミラー基体の側面が平面基板上に存在して同一面上に配置されている、（１）～（４）何れか１に記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（６）
前記ミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に沿って延びる対向する両側面と、前記Ｘ線反射面との直角度が１００秒以下である、（５）記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（７）
前記ミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に沿って延びる対向する両側面の平行度が１００秒以下である、（５）又は（６）記載の対向型Ｘ線複合ミラー。

（８）
前記（５）～（７）何れか１に記載の対向型Ｘ線複合ミラーにおいて、
前記平面基板上に前記ミラー基体の一側面を載置して配置すること、
Ｘ線の光軸方向に対して向かい合う位置に、入射光を内部で２回以上反射させて、１８０度反転させ所定距離だけ離れた位置から出射する若しくは反射する機能を備えた光路変更素子と、平面の角度を光学的に測定可能な光学的角度測定装置とを配置するとともに、第１ミラー基体と光路変更素子とを配置し、
前記光学的角度測定装置から入射する評価光が光路変更素子を介して第１ミラー基体の平面領域に入射することで当該第１ミラー基体の角度調整を行う工程と、
前記光学的角度測定装置から直接第２ミラー基体の平面領域に評価光が入射することで当該第２ミラー基体の角度調整を行う工程と、
を含む、ことを特徴とする対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。

（９）
前記平面基板上に前記ミラー基体の一側面を載置した状態で、二つの向かい合うミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に対する位置を、片側のミラー基体のＸ線の光軸方向に直交する端面を基準にして、もう一方のミラー基体の位置を固定具若しくは調整治具によって決定する、請求項８記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。

（１０）
前記光路変更素子が、直角プリズム、ダブプリズム、レトロリフレクタプリズム、レトロリフレクタミラー(コーナーキューブ)、中空ルーフミラー及び複数のペンタプリズムの組み合わせの少なくとも１つから構成される、（８）又は（９）記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。

（１１）
前記光路変更素子が直角プリズムであり、前記光学的角度測定装置がオートコリメータである、（８）又は（９）記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。

（１２）
前記オートコリメータの評価光を前記直角プリズムを介して前記第１ミラー基体の平面領域に反射させて、該平面領域が評価光の光軸方向と直交するように調整した後、
前記第２ミラー基体の平面領域を前記オートコリメータの評価光と直接交差する位置に配置し、該平面領域で反射した反射光の角度を測定して両平面領域の相対角度を評価する、（１１）記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。

（１３）
前記対向するミラーの各々の平面領域におけるＸ線の光軸方向の場所が、光源もしくはサンプル地点を基準としたときに、第１ミラー基体の平面領域の位置座標をＡとし、直角プリズム内でＸ線の光軸方向に進行する光線距離をＤとしたときに、第２ミラー基体の平面領域の位置座標Ｂが、Ａ＋Ｄ、もしくはＡ－Ｄで表される、（１１）又は（１２）記載の対向型Ｘ線複合ミラー及びアライメント装置。

本発明の対向型Ｘ線複合ミラー及びそのアライメント装置によれば、少なくとも１つのミラー基体は、Ｘ線を反射させるＸ線反射面の隣に平面領域を有し、光学式角度測定装置と、光路変更素子を用いることで、対向するミラー基体であっても互いの光軸方向に対する相対角度を正確に位置決めすることにより、少なくとも二つのＸ線反射面を正確に対向させることが可能となる。ミラー基体の同一面側にＸ線反射面と平面領域とがあるので、高精度な干渉計や３次元計測機の適用範囲内であり，計測・加工を繰り返すことで、相対形状を正確に作り込むことができる。また、ミラー基体の平面領域同士は空隙が存在していて、これによってミラー間に突起物が存在していても容易に調整が可能となる。また、前記光路変更素子が直角プリズムであり、前記光学的角度測定装置がオートコリメータであると、比較的安価にアライメント装置を構成できる。

本発明の対向型Ｘ線複合ミラーの実施形態を示す斜視図である。 本発明の対向型Ｘ線複合ミラーにおけるミラー基体１の第三角法による六面図である。 本発明の対向型Ｘ線複合ミラーにおけるミラー基体２の第三角法による六面図である。 本発明の対向型Ｘ線複合ミラーにおける基板１、２の相対角度をプリズムとオートコリメータにて調整する一例を示した説明用平面図であり、（ａ）は一方のミラー基体の平面領域の法線方向とプリズムを反射させたオートコリメータの評価光を一致させた状態、（ｂ）は他方のミラー基体の平面領域の法線方向とプリズムに入射する前の評価光を一致させて配置した状態を示す。 本発明の対向型Ｘ線複合ミラーにおけるアライメント装置の実施形態を示す斜視図である。 従来例を示し、（ａ）はＫＢミラー配置の集光光学系を示す説明図、（ｂ）はＡＫＢミラー配置の結像光学系を示す説明図である。 従来例を示し、（ａ）対向する二対の楕円ミラーをＫＢミラー配置とした集光光学系を示す説明図、（ｂ）は二つの楕円凹面ミラーと二つの双曲凸面ミラーをＫＢミラー配置としたコンパクト結像光学系を示す説明図である。

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図１～図７は本発明の対向型Ｘ線複合ミラーの実施形態を示し、図中符号１は第１ミラー基体、２は第２ミラー基体をそれぞれ示している。尚、本実施形態では、ミラー基体の数が２つの場合を示しているが、３つ以上であっても構わない。

前記第１ミラー基体１及び第２ミラー基体２は、Ｘ線の進行方向（便宜上、光軸方向Ｐとして表す）に延びた直方体形状である。前記第１ミラー基体１は、Ｘ線の進行方向に沿った表面１１と、該表面１１に対面する裏面１２及び両側に側面１３，１４を有し、更にＸ線の進行方向に交差する端面１５，１６を有する形状である。同様に、前記第２ミラー基体２は、表面２１、裏面２２、両側面２３，２４及び両端面２５，２６を有する形状である。但し、前記第１ミラー基体１の表面１１と裏面１２あるいは前記第２ミラー基体２の表面２１と裏面２２とが、精度よく機械加工され、ポリッシングされていても、完全な平面且つ平行であるとは精度の限界から期待できない。尚、図２及び図３において、第三角法による六面図では、前記表面１１，２１が正面図、裏面１２，２２が背面図、側面１３，２３が底面図（下面図）、側面１４，２４が平面図、端面１５，２５が左側面図、端面１６，２６が右側面図にそれぞれ対応する。

本発明は、１次元のＸ線反射面３，４を二つ以上備え、Ｘ線の斜入射光学系に用いるＸ線複合ミラーであって、ミラー基体１，２が少なくとも２つ以上存在し、前記第１ミラー基体１の表面１１の一部に、凹型、凸型の何れか一方、若しくは両方の形状の１次元のＸ線反射面３を有するとともに、当該Ｘ線反射面３と同一側の表面１１の一部に平面領域５を有し、また前記第２ミラー基体２の表面２１の一部に、凹型、凸型の何れか一方、若しくは両方の形状の１次元のＸ線反射面４を有するとともに、当該Ｘ線反射面４と同一側の表面２１の一部に平面領域６を有し、少なくとも二つのＸ線反射面３，４が対向した配置になるように、両平面領域５，６を利用して前記第１ミラー基体１と前記第２ミラー基体２の相対配置を正確に決定することを特徴とする対向型Ｘ線複合ミラーである。言い換えれば、一方のミラー基体の平面領域の一部を基準にして、別のミラー基体の相対配置を決定するということである。ここで、Ｘ線は、対向したＸ線反射面３，４を反射してミラー基体１，２間を通過する。

前記第１ミラー基体１と前記第２ミラー基体２のそれぞれの平面領域５，６を利用して第１ミラー基体１と第２ミラー基体２の相対配置を正確に決定する方法として、前記ミラー基体１，２の平面領域５，６の一部が、向かい合う位置に配置され、しかもＸ線の光軸方向Ｐに沿って離れた位置に存在していることが必要であり、そして前記ミラー基体１，２の平面領域５，６間に空隙を設けて設置する。本発明では、前記第１ミラー基体１の平面領域５及び前記第２ミラー基体２の平面領域６と、入射光を１８０度反転させ所定距離だけ離れた位置から出射する若しくは反射する機能を備えた光路変更素子７及び光学的角度測定装置８を利用してアライメントする。

前記ミラー基体１，２の表面１１，２１の一部に、楕円、放物、双曲の何れかの一次元形状のＸ線反射面３，４を有するとともに、当該Ｘ線反射面３，４と同一側の表面１１，１２の一部に平面領域５，６を有するとは、前記ミラー基体１，２のＸ線反射面３，４の形状プロファイルがそれぞれ、多項式
Ｙ＝Ｆｎ（Ｘ）
（ｎは１、２、・・・ｎ、ＸはＸ線の光軸方向の座標、基体裏面１２，２２をゼロとする）
で表わされ、
前記ミラー基体１，２の平面領域５，６の形状プロファイルが、略
Ｙ＝ａＸ＋Ａｎ
（ｎは１、２、・・・ｎ、基体裏面１２，２２をゼロとする）
で表されることと同じ意味である。尚、本発明においてＸ線反射面３，４の形状限定は不要であり、任意の形状で良い。

このとき、第１ミラー基体１における平面領域５とＸ線反射面３との関係、更には、第２ミラー基体２における平面領域６とＸ線反射面４の関係は、干渉計や３次元計測器といった、形状計測方法によって別々に導出できる。

二つのミラー基体１，２の平面領域５，６が鏡面であることが好ましい。鏡面であることで、各々の平面領域５，６、Ｘ線反射面３，４、裏面１２，２２の形状を様々な計測器で相対角を正確に評価が可能となる。尚、二つのミラー基体１，２の平面領域５，６が平面であることが更に好ましく、当該平面のスロープエラーが１０μｒａｄｒｍｓを下回ることが更には好ましい。各々の平面領域の光軸方向において求められる角度誤差は約３０μｒａｄである。つまりスロープエラーに換算すると３σとして考慮して、１０μｒａｄＲＭＳ以下になるよう設計することが好ましい。また、前記少なくとも１つのミラー基体において、平面領域は鏡面で、波長０．１ｎｍ～１０００ｎｍの波長のうち少なくとも一つの波長の光を反射可能な表面を有していることが好ましい。

入射光を１８０度に反転させ所定距離だけ離れた位置から出射する若しくは反射する機能を備えた光路変更素子７としては、前記直角プリズム、ダブプリズム、レトロリフレクタプリズム、レトロリフレクタミラー(コーナーキューブ)、中空ルーフミラー、複数のペンタプリズムの組み合わせなどがあり、それらを複数組み合わせて複合的な光学素子を構成することも可能である。何れの光路変更素子７も入射光に対して、出射光若しくは反射光の位置は、Ｘ線の光軸方向Ｐに所定距離だけ離れている。ここで、前記光路変更素子７の入射光と出射光の相対角度の誤差精度としては、±１０秒、より好ましくは±３秒であることが求められる。

本実施形態では、前記第１ミラー基体１の平面領域５と第２ミラー基体２の平面領域６を利用して、前記光路変更素子７として直角プリズム、前記光学的角度測定装置８としてオートコリメータを用いて精度良くアライメントする方法を説明する。図４及び図５に示すように、第１ミラー基体１とオートコリメータ８とがＸ線の光軸（光軸方向Ｐとして表す）に対し、同一の法線方向に存在していて、オートコリメータ８と、直角プリズム７とが光軸を挟んで向かい合う位置に設置されていることが好ましい。

このとき、直角プリズム７は、斜面７Ａに直角に入射した光を、内部で直角構成面７Ｂ、７Ｃで２回反射させて、Ｘ線の光軸方向Ｐに平行に距離Ｄだけ離れた位置の斜面７Ａから略１８０度反対の方向へ出射する機能を有している。

先ず、図４（ａ）にオートコリメータ８の評価光の光軸方向をＱとして示すように、直角プリズム７の斜面７Ａに直角に入射した入射光Ｑ１は、一方の直角構成面７Ｂで反射した後、距離Ｄだけ離れた他方の直角構成面７Ｃで反射し、前記斜面７Ａから直角に出射し、該出射光Ｑ２は、前記第１ミラー基体１の平面領域５で反射し、該平面領域５で反射した評価光が再び入射光Ｑ３として直角プリズム７の斜面７Ａに入射し、前記直角構成面７Ｃと直角構成面７Ｂで反射して前記斜面７Ａから出射し、その出射光Ｑ４が前記オートコリメータ８の入射光Ｑ１と重なるように、前記第１ミラー基体１を調整する。

次に、図４（ｂ）に示すように、第２ミラー２の平面領域６がオートコリメータ８と正対するように配置されることで、平面領域６から反射される光がオートコリメータ８の受光部に入射し、平面領域５，６の相対角度が評価できる。前記平面領域５，６の相対角度がゼロ、つまり前記平面領域５，６が平行になるように調整するには、第２ミラー基体２を、その平面領域６が前記オートコリメータ８の入射光Ｑ１を遮るように配置し、該平面領域６で反射された反射光Ｑ５が前記入射光Ｑ１に重なるように調整する。このように、オートコリメータ８の評価光の光軸方向Ｑと各平面領域５，６が直交するように調整することにより、両平面領域５，６が平行となって、それぞれ平面領域５，６を基準として精度良く作り込まれたＸ線反射面３，４が設計通りの相対角度で対向することになる。尚、図４（ｂ）において、入射光Ｑ１に対して反射光Ｑ５が所定の角度を持つように調整することも可能である。

一般的には、各々のミラー基体１，２のＸ線反射面３，４と、平面領域５，６との関係を３次元測定器や干渉計にて事前に評価しておけば、オートコリメータ８による平面領域間の相対角度の測定結果から、Ｘ線反射面３，４が目的の相対角度になるように、第２ミラー基体２の角度を調整すればよい。

このようなアライメントを可能にするためには、二つのミラー基体のうち、少なくとも一方のミラー基体の平面領域が、他方のミラー基体の端面よりＸ線の光軸方向Ｐに沿った外側位置に配置されていることが必要である。本実施形態では、前記第２ミラー基体２の平面領域６が、第１ミラー基体１の端面１６よりもＸ線の光源側に変位した例を示しているが、サンプル側に変位しても構わない。つまり、図４において、光軸方向Ｐはそのままで、ミラー基体１，２、直角プリズム７及びオートコリメータ８が、表裏反転した配置にした場合である。

言い換えれば、図４に示すように、前記対向するミラーの各々の平面領域におけるＸ線の光軸方向の場所が、光源もしくはサンプル地点を基準としたときに、第１ミラー基体１の平面領域５の位置座標をＡとし、直角プリズム７内でＸ線の光軸方向Ｐに進行する光線距離をＤとしたときに、第２ミラー基体２の平面領域６の位置座標Ｂが、Ａ＋Ｄ、若しくはＡ－Ｄで表される。

尚、オートコリメータ８は評価位置をステージにて変更することが可能であるものの、評価する場所が変わる際に、ステージのゆがみ等で、角度が変わってしまう。このため、設置場所を固定することが好ましい。更には、前記平面領域５，６には金属コーティングが施してあることが好ましい。

以上のように、本発明の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置は、前記平面基板１０上に前記ミラー基体１，２の一側面１３，２３を載置して配置すること、Ｘ線の光軸方向Ｐに対して向かい合う位置に、入射光を内部で２回以上反射させて、１８０度反転させ所定距離だけ離れた位置から出射する若しくは反射する機能を備えた光路変更素子７と、平面の角度を光学的に測定可能な光学的角度測定装置８とを配置するとともに、同様に第１ミラー基体１と光路変更素子７とを配置し、前記光学的角度測定装置８から入射する評価光が光路変更素子７を介して第１ミラー基体１の平面領域５に入射することで当該第１ミラー基体１の角度調整を行う工程と、前記光学的角度測定装置８から直接第２ミラー基体２の平面領域６に評価光が入射することで当該第２ミラー基体２の角度調整を行う工程と、を含む、ことを特徴とする。

光軸方向Ｐに沿った位置については、片側のミラー基体端面を基準にして、もう一方のミラー基体の位置を固定具若しくは調整治具によって固定できるようにする。例えば、図５のように２つのミラー基体１，２の一側面１３，２３が平面基板９の上に存在した状態で、第２ミラー基体２の端面２５を基準に所定の長さの固定治具若しくは調整可能な治具１０を用いて、第１ミラー基体１を光軸方向Ｐのみで移動させる。これらの方法によってミラー基体間の角度と光軸方向Ｐの調整が可能になる。尚、これら平面領域５を有する第１ミラー基体１、平面領域６を有する第２ミラー基体２に、直角プリズム７、オートコリメータ８と、平面基板９及びＸ軸方向調整治具１０を含めて、対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置を構成する。また、アライメント後、両ミラー基体１，２を平面基板９の上に位置固定した状態を対向型Ｘ線複合ミラーとして需要者に提供する。

ここで、Ｘ線を対象とするので、前記反射面３，４の理想形状からの形状誤差が、１ｍｍ以上有効長さまでの空間周波数領域で、０．１ｎｍＲＭＳ以上、２ｎｍＲＭＳ以下であることが要求される。

通常、前記ミラー基体１，２は、シリコン単結晶体や石英ガラスの直方体状基板材料を用いて製造される。具体的には、前記ミラー基体１，２は、それぞれ基体材料の裏面１２，２２を基準として平面領域５，６と反射面３，４を、機械研磨等や切削等による粗加工の後、ＥＥＭ（Elastic Emission Machining）、ＣＡＲＥ（Catalyst Referred Etching、触媒表面基準エッチング法）、ＰＣＶＭ（Plasma Chemical Vaporization Machining）等の精密加工法によって精度良く加工して製造する。同一の基板材料に、その裏面を基準として一面に反射面と平面領域を作り込むので、反射面と平面領域の相対関係の精度を１００ｎｍ、１０μradにすることは容易である。

ＥＥＭは、微粒子の懸濁液中に被加工物を配置し、被加工物の表面に沿った剪断流を作ることで、被加工物表面に付着した微粒子を剪断流により除去する際に、微粒子に結合した表面原子も除去されるという加工原理で、Ｐ－Ｖ値：１ｎｍを実現している加工法である。

ＣＡＲＥは、触媒機能を持つパッド（ＰｔやＮｉ等の触媒を成膜）を対象上で超純水を加工液として動かすことで表面上の凸部のみ化学的に除去し、様々な材料を原子スケールで平坦化するもので、Ｐ－Ｖ値：０．７ｎｍを実現可能な究極的な加工法である。

ＰＣＶＭは、１気圧という高圧力のプラズマを用いた化学エッチングにより、高能率且つ無歪の加工を実現した加工法で、機械加工では困難な非球面形状も簡単に作成可能であり、プラズマを発生する電極の形状によって加工物表面の必要な場所のみを数値制御で加工することが可能である。

前記ミラー基体１の両側面１３，１４と、Ｘ線反射面３との直角度が１００秒以下であることが要求される。同様に、前記ミラー基体２の両側面２３，２４と、Ｘ線反射面４との直角度が１００秒以下であることが要求される。前記ミラー基体１，２の側面は、アライメント調整時に基準となることが多いので高い精度が要求される。ここで、直角度が１００秒を超えると要求される精度が確保できない。

また、前記ミラー基体１の両側面１３，１４の平行度が１００秒以下であることが要求される。同様に、前記ミラー基体２の両側面２３，２４の平行度が１００秒以下であることが要求される。前記ミラー基体１，２の側面は、アライメント調整時に基準となることが多いので高い精度が要求される。ここで、平行度が１００秒を超えると要求される精度が確保できない。

前記ミラー基体１，２を前記アライメント装置によりＸ線反射面３，４の相対位置を精度良く調整した後、その状態を何らかの固定手段で固定しておくことが望ましい。それには、ミラー基体１，２の変形を許容する程度の外部応力を加えて固定する、あるいはＵＶ硬化樹脂で接合端部を固定する等の固定手段がある。

本発明で「Ｘ線反射面が対向」とは、本実施形態のようにＸ線反射面３とＸ線反射面４がＸ線の光軸方向Ｐの上流側と下流側に一部重なる状態でずれる場合に限定されず、Ｘ線反射面３とＸ線反射面４が完全に対面する場合、あるいはＸ線反射面３とＸ線反射面４がＸ線の光軸方向Ｐに対して完全に離れた状態を含む広い概念である。

本発明では、前記ミラー基体１のＸ線反射面３と前記ミラー基体２のＸ線反射面４の形状は限定されず、様々な形状及び凸面と凹面の組み合わせがあり得る。

１ 第１ミラー基体
２ 第２ミラー基体
３ Ｘ線反射面
４ Ｘ線反射面
５ 平面領域
６ 平面領域
７ 光路変更素子（直角プリズム）
８ 光学的角度測定装置（オートコリメータ）
９ 平面基板
１０ 光軸方向調整治具
Ｐ Ｘ線の光軸方向
Ｑ オートコリメータの光軸方向
１１，２１ 表面
１２，２２ 裏面
１３，１４，２３，２４ 側面
１５，１６，２５，２６ 端面
１０１，１０２ 楕円ミラー
１０３，１０４ 双曲ミラー
１０５ 楕円ミラー
１０６ 楕円ミラー
１０７，１０８ 凹面ミラー
１０９，１１０ 凸面ミラー

Claims (13)

1. １次元のＸ線反射面を二つ以上備え、Ｘ線の斜入射光学系に用いるＸ線複合ミラーであって、
   少なくとも表面とそれに対向する裏面を備えたミラー基体が少なくとも２つ以上存在し、
   前記各ミラー基体の表面の一部に、凹型、凸型の何れか一方、若しくは両方の形状の１次元のＸ線反射面を有するとともに、当該Ｘ線反射面と同一側の表面の一部に、平面領域を有し、
   前記ミラー基体の平面領域の少なくとも一部を基準にして、別のミラー基体の相対配置を決定し、少なくとも二つのＸ線反射面が対向している構造の対向型Ｘ線複合ミラーにおいて、
   前記Ｘ線反射面が対向している二つのミラー基体のうち、少なくとも一方のミラー基体の平面領域が、他方のミラー基体の端面よりＸ線の光軸方向に沿った外側位置に配置されている、
   ことを特徴とする対向型Ｘ線複合ミラー。
2. 前記少なくとも１つのミラー基体において、平面領域は鏡面で、波長０．１ｎｍ～１０００ｎｍの波長のうち少なくとも一つの波長の光を反射可能な表面を有している、請求項１記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
3. 前記ミラー基体のうち少なくとも１つがシリコン、若しくはガラス材料であって、当該ミラー基体の裏面側から表面側へ入射した評価光の光軸に対する角度を評価可能にする目的で、当該ミラー基体の表面側に、Ｘ線反射面、平面領域とが形成されている、請求項１又は２記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
4. 前記Ｘ線反射面の理想形状からの形状誤差が、１ｍｍ以上有効長さまでの空間周波数領域で、０．１ｎｍＲＭＳ以上、２ｎｍＲＭＳ以下である、請求項１～３何れか１項に記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
5. 前記各ミラー基体は、Ｘ線の光軸方向に沿って延び、前記表面と直交する側面を備え、各ミラー基体の側面が平面基板上に存在して同一面上に配置されている、請求項１～４何れか１項に記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
6. 前記ミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に沿って延びる対向する両側面と、前記Ｘ線反射面との直角度が１００秒以下である、請求項５記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
7. 前記ミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に沿って延びる対向する両側面の平行度が１００秒以下である、請求項５又は６記載の対向型Ｘ線複合ミラー。
8. 前記請求項５～７何れか１項に記載の対向型Ｘ線複合ミラーにおいて、
   前記平面基板上に前記ミラー基体の一側面を載置して配置すること、
   Ｘ線の光軸方向に対して向かい合う位置に、入射光を内部で２回以上反射させて、１８０度反転させ所定距離だけ離れた位置から出射する若しくは反射する機能を備えた光路変更素子と、平面の角度を光学的に測定可能な光学的角度測定装置とを配置するとともに、第１ミラー基体と光路変更素子とを配置し、
   前記光学的角度測定装置から入射する評価光が光路変更素子を介して第１ミラー基体の平面領域に入射することで当該第１ミラー基体の角度調整を行う工程と、
   前記光学的角度測定装置から直接第２ミラー基体の平面領域に評価光が入射することで当該第２ミラー基体の角度調整を行う工程と、
   を含む、ことを特徴とする対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。
9. 前記平面基板上に前記ミラー基体の一側面を載置した状態で、二つの向かい合うミラー基体の、Ｘ線の光軸方向に対する位置を、片側のミラー基体のＸ線の光軸方向に直交する端面を基準にして、もう一方のミラー基体の位置を固定具若しくは調整治具によって決定する、請求項８記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。
10. 前記光路変更素子が、直角プリズム、ダブプリズム、レトロリフレクタプリズム、レトロリフレクタミラー(コーナーキューブ)、中空ルーフミラー及び複数のペンタプリズムの組み合わせの少なくとも１つから構成される、請求項８又は９記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。
11. 前記光路変更素子が直角プリズムであり、前記光学的角度測定装置がオートコリメータである、請求項８又は９記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。
12. 前記オートコリメータの評価光を前記直角プリズムを介して前記第１ミラー基体の平面領域に反射させて、該平面領域が評価光の光軸方向と直交するように調整した後、
    前記第２ミラー基体の平面領域を前記オートコリメータの評価光と直接交差する位置に配置し、該平面領域で反射した反射光の角度を測定して両平面領域の相対角度を評価する、請求項１１記載の対向型Ｘ線複合ミラーのアライメント装置。
13. 前記対向するミラーの各々の平面領域におけるＸ線の光軸方向の場所が、光源もしくはサンプル地点を基準としたときに、第１ミラー基体の平面領域の位置座標をＡとし、直角プリズム内でＸ線の光軸方向に進行する光線距離をＤとしたときに、第２ミラー基体の平面領域の位置座標Ｂが、Ａ＋Ｄ、もしくはＡ－Ｄで表される、請求項１１又は１２記載の対向型Ｘ線複合ミラー及びアライメント装置。
    
    

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