JP3604265B2

JP3604265B2 - Ｘ線回折要素及びその製造方法

Info

Publication number: JP3604265B2
Application number: JP29389197A
Authority: JP
Inventors: 英一郎松原; 川島　　勉; 直巳西木; 幸男前田; 彌岡田; 進吉村
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; Panasonic Corp; National Institute of Japan Science and Technology Agency; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Panasonic Corp; National Institute of Japan Science and Technology Agency; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-10-27
Also published as: JPH11133190A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小領域Ｘ線分析、Ｘ線透過検査、Ｘ線顕微鏡、Ｘ線露光装置に用いられるＸ線集光装置、特にＸ線源から発散されるＸ線を実質的に点状に集めてＸ線の強度を増やすＸ線集光装置に用いるＸ線回折要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線源から発散されるＸ線を集光するために、Ｘ線集光装置において湾曲結晶を用いたＸ線回折要素が用いられている。そのような湾曲結晶としては、一次元的に湾曲させたｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶および二次元的に湾曲させたｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶がある。
【０００３】
ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を用いてＸ線を集光する場合、点状光源から出たＸ線は、線状に集められるため、別のｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を用いて線状に集められたＸ線を点状に集める必要がある。これに対して、ｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を用いてＸ線を集光する場合、一つの結晶で点状に集光させることができる。
【０００４】
ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を２つ組み合わせた光学系では、ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型系に入射するＸ線の立体角が小さく、Ｘ線源から出たＸ線の大部分を集光できない。また、２つの結晶を用いて２回ブラッグ反射させるため、集められたＸ線の強度低下が大きい。更に、この光学系は、Ｘ線源から集光点までの距離が長くなり、そのため間に存在する空気によって吸収されるＸ線の量が増えるので、集められたＸ線の強度は一層弱くなる。このように、ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を組み合わせた光学系では、Ｘ線の集光は可能であるが、集められたＸ線の強度はそれほど強くない。
【０００５】
結晶を二次元的に湾曲させたｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を用いる場合、ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶と比べると、結晶に入射するＸ線の立体角が大きくとれ、また、１回のブラッグ反射で集光できるため、ｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を用いる場合より強いＸ線強度を達成できる。このようなｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶を複数組み合わせてトロイダル形状にすることにより、Ｘ線源から出たＸ線の相当部分を集光できるため、集光したＸ線の強度を更に強くすることができる。尚、「トロイダル形状」とは、有限長さを有する曲線をそれを含まない軸の回りで３６０°回転させることにより得られる形状を意味するものとして使用している。
【０００６】
湾曲結晶の具体的な態様として、図３（ａ）に示すようなヨハン型形状１、あるいは図３（ｂ）に示すようなヨハンソン型形状２がｓｉｎｇｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶用として提案されている。また、ヨハン型またはヨハンソン型形状をＸ線源（Ｓ）と集光点（Ｆ）を結ぶ直線を回転軸として部分的に回転させることによりｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型形状が得られ、３６０゜回転することによりトロイダル形状を有するｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型のＸ線回折要素が得られる。
【０００７】
このような湾曲結晶を得るには結晶を曲げる必要があり、そのために、結晶の弾性変形、あるいは塑性変形が利用されている。例えば水晶またはシリコン結晶の場合は、薄い結晶を２枚の金属板の間に挟み、これらを長手方向に徐々に圧力を加えながら横断方向に曲げて弾性変形させることにより結晶を湾曲させることができる。また、フッ化リチウム結晶の場合は、加熱した油の中で結晶を曲げて均一に塑性変形させることができる。
別法として、特開平４−１２０５００号公報ではトロイダル形状の内側面を粉末結晶により形成したＸ線集光装置用回折要素が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ａ）に示すように、湾曲結晶形状（１）としてヨハン型を用いる場合には点状光源（Ｓ）から出たＸ線は実質的に１点（Ｆ）に収束せず、非点収差が生じる。そのため、反射点または回折点が湾曲結晶の中心部（３）からずれるにつれて収差は大きくなると共に、結晶に入射するＸ線の入射角がブラッグ角（θ）からずれるため、ブラッグ反射が起こらなくなる。従って、湾曲結晶中心部近傍に入射したＸ線のみを集光できるだけであるので、集光点（Ｆ）におけるＸ線強度をある値以上に強くすることができない。
【０００９】
一方、図３（ｂ）に示すように、ヨハンソン型結晶では実質的に収差がなく、点状光源（Ｓ）から出たＸ線は実質的に１点（Ｆ）に集光できる。しかしながら、ヨハンソン型結晶を形成するには、結晶面が半径２Ｒの円周有する曲面に削った後、更に、結晶を半径Ｒの円周を有する曲面となるように曲げなければならない。そのため、ヨハンソン型結晶のＸ線回折要素の形成において、精度良く加工することが必要となるが、このような加工は非常に困難であり、曲率半径の小さいヨハンソン型結晶の高精度のＸ線回折要素は未だに形成することができていない。また、トロイダル形状など面積の大きい結晶を形成することは非常に困難である。更に、結晶によっては、精密に削ったり、曲げたりすることができないものもある。例えば通常のグラファイト結晶は、そのような加工を施すことができない。
【００１０】
また、特願平４−１２０５００号公報に開示されているトロイダル面の内面を粉末結晶で形成したＸ線集光装置では、粉末結晶では結晶方位がランダムなため、Ｘ線反射率が低く、Ｘ線を集光することはできるが、集光点におけるＸ線強度はそれほど強くならない。
所定の形状のＸ線回折面を有するＸ線回折要素、例えばトロイダル形状面をＸ線回折面として有するＸ線回折要素を複数パーツに分割した結晶片を組み合わせることによりＸ線回折面を形成する場合、所定のトロイダル形状面となるように各結晶面が整列するように各パーツを相互に精密に調節する必要があるが、この精密調整は非常に困難である。
【００１１】
本発明は、上述のような問題点を解決するものであって、発散Ｘ線源から出たＸ線を効率よく集光することができる新たなＸ線回折要素を提供することにより、集光点におけるＸ線強度をより強くできるＸ線集光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、所定の形状を有するＸ線回折要素を複数の結晶片を用いて簡単に形成できる方法およびその方法により形成されるＸ線回折要素を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題を解決するために検討した結果、ヨハン型形状よりも楕円の式を補正した曲線を回転させて得られる曲面を有するＸ線回折面を用いてＸ線を集光することにより、より向上した集光効率が達成されること、また、そのようなＸ線回折面を有するＸ線回折要素は、楕円の式を補正した曲線を回転させて得られる曲面を有する中空部材を樹脂で形成し、その部材の外側面に結晶片を張り付けることにより容易に得ることができることを見いだして本発明を完成するに到った。
【００１３】
即ち、１つの要旨において、本発明は、
発散Ｘ線源からのＸ線を集光するＸ線集光装置に使用する、Ｘ線をブラッグ反射する結晶面により構成されたＸ線回折面を有して成るＸ線回折要素であって、
Ｘ線回折面は、Ｘ線源およびＸ線を集めるべき点を両焦点とする楕円の式：
ｙ＝ｂ（１−ｘ^２／ａ^２）^１／２式（１）
（式中、ａ＝（ｂ^２＋Ｌ^２／４）^１／２、ｂ＝Ｌ・ｔａｎθ／２であり、Ｌは両焦点間の距離、θはブラッグ角である。）
に補正項としてｘ^ｎ／ｋを加えた曲線（以下、「補正楕円曲線」とも呼ぶ）：
ｙ＝ｂ（１−ｘ^２／ａ^２）^１／２＋ｘ^ｎ／ｋ式（２）
（式中、ｎは正の整数であり、ｋは０より大きい任意の数である。）
の少なくとも一部分を両焦点を通過する直線（即ち、ｘ軸）を回転軸として回転させることにより得られる回転体（以下、「回転補正楕円体」とも呼ぶ）の表面の少なくとも一部分を実質的に構成すること
を特徴とするＸ線回折要素を提供する。
【００１４】
本発明のＸ線回折要素のＸ線回折面は、補正楕円曲線の全体を回転させて得られる完全な回転補正楕円体であっても、そのような完全回転楕円体の両端部を切除したような立体の表面であっても、更にはそのような立体の一部分、例えば補正楕円曲線のｘ＝０の近傍の部分のみをＸ軸の回りに回転させて得られる回転体の表面（従って、回転体の表面は帯状となる）であってもよい。また、回転角度も必ずしも３６０゜（即ち、いわゆるトロイダル形状）である必要はなく、それより小さい角度、例えば２０゜であってもよい。
【００１５】
このような本発明のＸ線回折要素を使用して、その一方の焦点にＸ線発散源を配置すると、他方の焦点にＸ線を効率良く集めることができるだけでなく、Ｘ線単色化も改善させることができる。
焦点間の距離を最初に決めて、種々のｎおよびｋの組の値を種々変えて、理論的計算を繰り返すことにより、適当なｎおよびｋの組を選択することができる。即ち、ｎおよびｋを選択すると、補正楕円曲線が一義的に決まるので、焦点から回折点に向かうＸ線の入射角、およびその回折点においてブラッグ反射した場合に焦点からどれだけずれた箇所にＸ線が照射されるかを計算でき、これを種々のｎおよびｋの組み合わせついて計算すれば、適当なｎおよびｋの組を求めることができる。
【００１６】
本発明のＸ線回折要素の好ましい態様では、上記補正項において、ｎが奇数であるのが好ましく、特に１以上の奇数である。例えば、ｎとしては１、３または５を用いることができる。例えば、ｋはｎ＝１の時はｋ＝１．８×１０^２、ｎ＝３の時はｋ＝５．０×１０^５、また、ｎ＝５の時はｋ＝１０^９であるのが好ましい。ブラッグ反射に使用する結晶は、Ｘ線の回折に使用できるいずれの適当な結晶であってもよく、例えばダイヤモンド、グラファイト、ペンタエリスリトール、フッ化リチウムなどを例示できるが、グラファイトを使用するのが回折効率の点で最も好ましい。本発明の要素において使用するグラファイトは、いずれの方法によって得られるものであってもよいが、特開平８−２４４１１９号公報に記載された方法により得られる、最初から曲面形状を有するグラファイトを使用するのが特に好ましい。即ち、予め回転補正楕円体の表面の少なく一部分に対応する成形型を用いてグラファイト面状体を形成するのが好ましい。
【００１７】
本発明のＸ線回折要素の別の好ましい態様では、Ｘ線回折面は補正楕円曲線のｘ＝０の両側でｘ＝０を中心として延びる、より好ましくは−Ｌ／２＜ｘ＜Ｌ／２の範囲、最も好ましくは−Ｌ／４＜ｘ＜Ｌ／４の範囲、特に好ましくは−Ｌ／８＜ｘ＜Ｌ／８の範囲で延びる部分曲線を回転軸の回りで３６０゜回転させて得られる帯状の回転補正楕円体表面を有する。
別の要旨では、本発明は、Ｘ線発散源および上記Ｘ線回折要素を有して成るＸ線集光装置であって、Ｘ線発散源は一方の焦点に配置され、Ｘ線回折要素は、そのＸ線回折面がそれを導出した回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分と一致するように配置され、発散されたＸ線は他方の焦点またはその近傍に集められることを特徴とする装置を提供する。
【００１８】
更に別の要旨では、本発明は、Ｘ線回折要素の形成方法であって、回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分に対応する面を有する樹脂製の面状支持体を形成し、その支持体のいずれかの主表面にＸ線をブラッグ反射する少なくとも１つの結晶片を取り付けて、結晶片が支持体の回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分に実質的に対応する回転補正楕円体の表面部分を形成するようにするＸ線回折要素の形成方法およびこの方法により形成されるＸ線回折要素を提供する。この方法において、「実質的に対応する」とは、支持体の面と結晶片が形成する表面とが実質的に同じであることを意味し、支持と結晶片により形成された回転補正楕円体の表面部分がヨハン型のｄｏｕｂｌｙ−ｂｅｎｔ型結晶面を用いる場合より向上したＸ線集光を達成できれば、「実質的に対応する」と言える。面状支持体は、上述の本発明のＸ線回折要素のＸ線回折面と同様に、回転補正楕円体の全表面であっても、トロイダル形状部分、例えば帯状形状をであってもよい。また、トロイダル形状の一部分（即ち、３６０゜より小さい回転によりできるもの）であってもよい。
【００１９】
好ましい態様において、結晶片はモザイク結晶であり、そのモザイクスプレッドは好ましくは０．１゜〜８゜、より好ましくは０．３゜〜２゜である。結晶片は、支持体の内側または外側のいずれに取り付けてもよいが、支持体がトロイダル形状である場合は、結晶片を支持体の外側表面に貼り付けるのが好ましい。
【００２０】
本明細書において、「モザイク結晶」なる用語は、粒界、転位などの格子欠陥を多く含み、３次元的な周期性が乱れている比較的容易に入手できる結晶であり、周期性の乱れのない微小領域（モザイク片）がわずかな結晶面（または格子面）の方位のずれの分布をもって多数集合して１つの結晶片を構成するものとして使用している。また、「モザイクスプレッド」とは、モザイク片どうしの格子面の傾き角の分布を表すものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のＸ線回折要素のＸ線回折面は、上述のように回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分を構成する。図１に模式的に示すように、Ｘ線源Ｓと集光点Ｆの距離をＬとし、結晶のブラッグ反射角をθとすると、補正楕円曲線１０（その一部分のみを図示）が得られる。図１の曲線１０をｘ軸の回りで回転させると、回転補正楕円体が得られ、本発明のＸ線回折要素１２は、その回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分をＸ線回折面１４として有する。
【００２２】
好ましい態様では、Ｘ線回折面１４は、図示するように、回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分であり、特にｘ＝０を中心にしてｙ軸の両側で実質的に同じｘの範囲（例えば図示するように−ｗ＜ｘ＜ｗ）で延びる補正楕円曲線の一部分（即ち、補正楕円曲線（２）の−ｗ＜ｘ＜ｗの部分）をＸ軸の回りで回転させることにより得られる帯状の回転補正楕円体の表面の一部分、好ましくはトロイダル形状部分を構成する。通常、Ｌ＞２ｗであるが、焦点に近い側は、いずれの側であっても、入射角がブラッグ角から大きく隔たるので、その部分のＸ線回折面はそれほど有効に採用しない。特にＬ／６＜２ｗ＜Ｌ／３であるのが最も一般的である。
【００２３】
補正楕円曲線のｘ軸の回りの回転角度は、一般的に３６０゜（即ち、トロイダル形状）に近いほど、より多くのＸ線を集光できるので好都合であるが、Ｘ線がＸ線源の周囲に均等に発散されない場合には、それを考慮して、発散されない方向のＸ線回折面を部分的に省略してもよい。従って、Ｘ線が片側だけに発散される場合、回転角度は例えば１８０゜以下であってもよい。
【００２４】
このようなＸ線回折面を使用する場合をシュミレートして、発散されたＸ線の回折位置（ｘ座標値）、その位置におけるＸ線の入射角（θ_１）、その位置にてブラッグ反射した場合にＸ線がｘ軸と交差する点とＦとの間の距離（即ち、集光点Ｆからのずれ（ｄ））を、例えばＸ線波長を銅のＫα線（λ＝１．５４１８Å）、Ｘ線回折結晶面をグラファイト（００２）面（ブラッグ反射角θ＝１３．３゜）、Ｘ線源と集光点までの距離Ｌ＝２４０ｍｍとして計算すると、表１に示す結果が得られた。但し、計算に際して、式（２）においてｎ＝５、ｋ＝１０^９とした。比較のために、ヨハン型形状の結晶を用いる場合についても、入射角およびずれを算出した。この計算は、回折位置においてブラッグ反射条件を満たすように幾何学的に計算した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から明らかなように、ヨハン型形状に比べて本発明の補正楕円曲線を用いる場合は、Ｘ線の入射角（θ_１）がブラッグ反射角に近く、集光点からのずれ（ｄ）も小さい。従って、補正楕円曲線をｘ軸を回転軸として回転させた回転体の表面形状と同じ形状を有するＸ線回折面をＸ線を回折できる結晶により成形することにより、集光点におけるＸ線強度を強くできる。
【００２７】
本発明の補正楕円曲線の式（２）の補正項は、ｘが負の領域では負であり、ｘが正の領域では正であるのが好ましいことが発明者らの検討で既に判っている。即ち、ｎが偶数の場合、ｘが負の領域において、補正項は元の楕円曲線をｙが大きくなる側にシフトさせる、即ち、ｘが負の領域では入射するＸ線の入射角が大きくなり過ぎて、ブラッグ角からの偏奇が大きくなる。従って、ｎは奇数であるのが望ましい。勿論、ｘが正の領域では、補正項の効果はｎが偶数でも奇数でも同じであり、元の楕円曲線をｙが大きくなる側にシフトさせることにより入射するＸ線の入射角が大きくなり過ぎて、ブラッグ角からの偏奇が大きくなるのを防止するので好ましい。この意味で、補正楕円曲線はｎが偶数の場合であっても有効であり、ｘ＝０近傍からｘ＞０の範囲の補正楕円曲線を回転させる得られる曲面を使用することはＸ線の集光に有効である。
【００２８】
先にも説明したように、ｋの値にも影響されるが、一般的にｎは大きいほど好ましいが、補正項の効果は６以上にしてもそれほど大きく異ならないので、実用的には５で十分である。勿論、ｎは５より小さくてもよい。ｋの値については、特に限定されるものではないが、上述のようにｎおよびｋの適切な組を選択できる。この適切か否かは、ヨハン型のＸ線回折面と比較して優っていれば適切であると判断してよい。
【００２９】
Ｘ線の入射角がブラッグ反射角から少しずれるとブラッグ反射しなくなるため、Ｘ線回折面に使用する結晶が完全結晶である場合には、ヨハンソン型以外の形状では結晶の一部しかブラッグ入射角が確保されない。これに対して、モザイク結晶を使用する場合、入射角がブラッグ角から多少ずれても、モザイクスプレッドがあるので少なくとも一部分の結晶に対してはブラッグ入射角が確保されるという利点がある。従って、本発明のＸ線集光要素のＸ線回折面はモザイク結晶により形成するのが好ましい。
【００３０】
モザイク結晶を使用する場合には、完全結晶を用いる場合ほど結晶面の角度調整が厳密である必要はないが、モザイク結晶を使用する場合であっても、Ｘ線回折面が上述の補正楕円回転体の表面の少なくとも一部分を形成するように加工することは必ずしも容易ではない。
【００３１】
そこで、本発明では、図２に模式的に示すように、トロイダル面またはその一部分２０を樹脂を用いて中空または面状の支持体２２を予め形成し、その支持体の表面、中空の場合は特に外側にモザイク結晶片２４をはりつけることにより、モザイク結晶を精度良くトロイダル形状に配置できる。このようにすれば、モザイク結晶片の配置を精密に調整して結晶片から直接トロイダル形状を形成する必要が解消され、支持体の形状に追随する（または実質的に対応する）ようにモザイク結晶片を支持体の表面、特に外側に配置するだけでよいので好都合である。勿論、支持体の内側にモザイク結晶片を配置することも可能であるが、支持体が中空である場合、結晶片を支持体の外側に配置する場合には、結晶配置作業が非常に簡便となるので好ましい。また、結晶片を支持体の外側に貼り付ける場合には、結晶片の厚みは回折面に影響を与えないので好都合である。
【００３２】
このような支持体を予め形成する本発明は、Ｘ線回折面が上述の回転補正楕円体の一部分の形状の場合であっても、これまでに提案されている他の形状のトロイダル面の場合であっても、等しく適用できる。即ち、結晶片を配置して所望の形状を有するトロイダル形状のＸ線回折面を形成する場合に適用できる。本発明の補正楕円曲線を回転させた形状だけではなく、例えば、トロイダル形状としては、ヨハン型、楕円などの曲線を回転させた形状の場合にも支持体を予め形成して、その表面に結晶片を配置することにより、精密に調整されたトロイダル面を容易に形成できる。
【００３３】
従って、本発明は、Ｘ線回折要素の形成方法であって、トロイダル形状の表面の少なくとも一部分に対応する面を有する樹脂製の面状支持体を形成し、その支持体のいずれかの主表面にＸ線をブラッグ反射する少なくとも１つの結晶片を取り付けて、結晶片が支持体のトロイダル形状の表面の少なくとも一部分に実質的に対応するトロイダル形状の表面部分を形成するようにするＸ線回折要素の形成方法を提供する。
【００３４】
支持体を形成するために使用する樹脂材料としては、Ｘ線の吸収係数が小さいものであり、かつ、加工が比較的容易なものであればよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンが適している。樹脂材料をトロイダル形状に成形する方法として、ブロー成形、研削、研磨などいずれの適当な加工法を使用してもよい。
【００３５】
結晶としては、例えばグラファイト、フッ化リチウム、ペンタエリスリトールなどを入手でき、これらを好ましく使用できるが、Ｘ線の集光点における強度をより強くするには、Ｘ線の反射率の高いグラファイトが適している。
【００３６】
例えばグラファイトの（００２）面のモザイクスプレッドとして、グラファイトとして作製できる最高のモザイクスプレッド０．１゜から、高いＸ線反射率を得ることができる最低ラインである８゜までのものが便用できる。モザイクスプレッドが８゜を超えるとＸ線の集光点における反射強度が低下するのでそれほど好ましくない。
【００３７】
トロイダル形状支持体の外側にはりつける結晶片としてもグラフファイトが特に適している。グラファイトはＸ線の反射率が高く、また結晶構造が層状構造をとっているため、層間剥離しやすい性質がある。そのため、平板グラファイト薄く剥離させ、それをトロイダル形状支持体の外側にはりつけることができる。また、グラファイトを特開平８−２４４１１９号公報に記載されている方法でトロイダル形状に成形し、それをトロイダル形状支持体の外側にはりつけてもよい。結晶片の大きさは支持体の曲率などに応じて適当に選択できるが、例えば特開平８−２４４１１９号公報に記載された方法により得られるグラファイトの場合では、例えば５０×８０×３ｍｍ程度の大きさのものを使用できる。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明の貝体例を説明する。
（実施例１）
Ｘ線が銅のＫα線（波長λ＝１．５４１８）、結晶がグラファイト（００２）面（ブラッグ反射角θ＝１３．３゜）、Ｘ線源Ｓと集光点Ｆまでの距離Ｌ＝２４０ｍｍの場合に用いるＸ線回折要素として、図１に示す本発明の補正楕円曲線（補正項はｎ＝５、ｋ＝１０^９）の一部分をＳＦを回転軸として回転させた回転補正楕円体（ｗ＝４０ｍｍ）のトロイダル形状のグラファイトで作製した。
【００３９】
グラファイトの作製方法は、特開平８−２４４１１９号公報に記載されている方法で回転補正楕円体をｘ軸を含む面で半分に分割して得られる２つのピース作製し、これらを精密に調整してトロイダル形状を形成するように配置した。
このＸ線回折装置の焦点にＸ線管（ターゲット：銅、焦点サイズ：０．７ｍｍの点焦点）を配置し、それから出たＸ線を集光する実験を行った。
【００４０】
まず、Ｘ線集光装置なしで、Ｘ線焦点ＳからＬ＝２４０ｍｍの位置Ｆにφ２．０ｍｍピンホールをおき、そのピンホールを通過したＸ線をシンチレーションカウンターでカウントした。その後、上述のＸ線集光装置により、Ｘ線を集光し、集光点にφ２．０ｍｍのピンホールをおき、そのピンホールを通過したＸ線を力ウントした。
集光倍率をＸ線集光装置なしのときのＸ線強度に対するＸ線集光装置を付けたときのＸ線強度の比と定義すると、１０倍の集光倍率が得られた。
【００４１】
（実施例２）
図２に示すように、トロイダル面２０を有する支持体２２を樹脂で形成し、その外面にグラファイト片２４をはりつけたＸ線回折要素２６を作成した。支持体は、ポリプロピレンを使用し、実施例１で用いた補正楕円曲線の回転体のトロイダル形状を金型でブロー成形した（肉厚０．３ｍｍ）。
膜厚０．２ｍｍ〜０．４ｍｍに剥離したモザイク結晶の平板状グラファイト（寸法：５ｍｍ×５ｍｍ、モザイクスプレッド０．５゜）を、支持体の外側面にはりつけた。
このＸ線回折要素を使用して、実施例１と同様に集光倍率を測定した結果、３倍の集光倍率が得られた。
【００４２】
【発明の効果】
Ｘ線集光装置の形状をヨハン型よりも本発明の補正楕円曲線を回転させた形状とする方が、大きな立体角でＸ線管からのＸ線をブラッグ反射することができるとともに、集光点における収差が小さいため、集光点におけるＸ線強度が強くなる。
【００４３】
また、トロイダル形状の支持体を樹脂で形成し、その外側面にＸ線回折可能結晶をはりつけることにより、集光点におけるＸ線強度の強いＸ線回折要素を精度良く、簡単に製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補正楕円曲線形状に基づいて得られるＸ線回折要素の原理を示す模式的断面図である。
【図２】トロイダル形状支持体を樹脂で形成し、その外面に結晶をはりつけた本発明のＸ線回折要素の模式的断面図である。
【図３】従来の技術の湾曲結晶形状の模式的断面図であり、（ａ）はヨハン型形状の原理図、（ｂ）はヨハンソン型形状の原理図である。
【符号の説明】
Ｓ…Ｘ線源、Ｆ…集光点、１…ヨハン型形状、２…ヨハンソン型形状、３…中心、１０…補正楕円曲線、１２…Ｘ線回折要素、１４…Ｘ線回折面または補正楕円曲線の一部分）、２０…トロイダル面、２２…支持体、２４…モザイク結晶片、２６…Ｘ線回折要素。

Claims

発散Ｘ線源からのＸ線を集光するＸ線集光装置に使用する、Ｘ線をブラッグ反射する結晶面により構成されたＸ線回折面を有して成るＸ線回折要素であって、Ｘ線回折面は、Ｘ線源およびＸ線を集めるべき点を両焦点とする楕円の式：
ｙ＝ｂ（１−ｘ²／ａ²）^1/2
（式中、ａ＝（ｂ²＋Ｌ²／４）^1/2、ｂ＝Ｌ・ｔａｎθ／２であり、Ｌは両焦点間の距離、θはブラッグ角である。）
に補正項としてｘⁿ／ｋを加えた式：
ｙ＝ｂ（１−ｘ²／ａ²）^1/2＋ｘⁿ／ｋ
（式中、ｎは正の整数であり、ｋは０より大きい任意の数である。）
により表される補正楕円曲線の少なくとも一部分を両焦点を通過する直線（即ち、ｘ軸）を回転軸として回転させることにより得られる回転体の表面の少なくとも一部分を実質的に構成すること
を特徴とするＸ線回折要素。
ｎは、１以上の奇数である請求項１記載の要素。
結晶面は、グラファイトのモザイク結晶面である請求項１または２記載の要素。
モザイク結晶面のモザイクスプレッドは０．１〜８°の範囲である請求項３記載の要素。
Ｘ線発散源および請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線回折要素を有して成るＸ線集光装置であって、Ｘ線発散源は一方の焦点に配置され、Ｘ線回折要素は、そのＸ線回折面がそれを導出した回転補正楕円体の表面の少なくとも一部分と一致するように配置され、発散されたＸ線は他方の焦点またはその近傍に集められることを特徴とする装置。
Ｘ線回折要素の形成方法であって、トロイダル形状の表面の少なくとも一部分に対応する面を有する樹脂製の面状支持体を形成し、その支持体の外側の主表面にＸ線をブラッグ反射する少なくとも１つの結晶片を取り付けて、結晶片が支持体のトロイダル形状の表面の少なくとも一部分に実質的に対応するトロイダル形状の表面部分を形成するようにするＸ線回折要素の形成方法。
トロイダル形状は、請求項１記載の補正楕円曲線の一部分をｘ軸の回りで回転させることにより得られる形状である請求項６記載の方法。
請求項６または７記載の方法によって形成されるＸ線回折要素。