JP7440851B2 - 中性子回折格子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
中性子透過性材料から成る中性子透過基板を用意し、
前記中性子透過基板上に、密着力強化材料から成る密着強化層を積層し、
前記密着強化層の上に、ガドリニウムから成るGd薄膜層と、チタンから成るTi薄膜層とを交互に複数積層して多層膜層を形成し、
前記多層膜層の上に酸化防止材料から成る酸化防止層を積層して多層膜基板を形成し、
前記酸化防止層及び前記多層膜層を切削加工して前記多層膜基板に微細パターンを形成する
ことを特徴とする。
中性子透過材料から成る中性子透過基板上に、密着力強化材料から成る密着強化層と、ガドリニウムから成るGd薄膜層とチタンから成るTi薄膜層とが交互に複数層積層されて成る多層膜層と、酸化防止材料から成る酸化防止層とが、前記中性子透過基板側から順に積層されてなる多層膜基板の上面に、前記酸化防止層から前記多層膜層に至る深さの微細パターンを有することを特徴とする。
図1A及び図1Bは、中性子回折格子の構造を概略的に示す上面図及び側面図である。なお、説明の便宜上、図1A、図1Bに表した各部の寸法比は正確ではなく、適宜拡大し縮小して表されている。
格子領域11には、所定の幅寸法(W)及び所定の深さ寸法(D)を有する複数の溝111が所定のピッチ(P)で形成されている。各溝111は、多層膜基板10の対向する二つの側面の一方から他方まで延びる直線状の溝から成る。中性子回折格子1のうち各溝111は中性子を透過する部分となり、溝111と溝111の間の畝112の部分は中性子を遮断する部分となる。格子領域11に形成された複数の溝111が本発明の微細パターン及び格子溝に相当する。
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
1.Gd及びTiの成膜
イオンビームスパッタ装置を用いて、直径が75mm(3インチ)、厚さが1mmの円板状のアルミニウム基板(Al基板)の上面に、チタン及びGdの成膜を行った。このとき、各層の膜厚が所望の大きさになるように成膜時間を調整した。スパッタ時の真空度は約8×10-5Torr、イオンガンの電圧は800V、電流値は120mAに設定した。膜厚はリガク社製 SmartLabのX線反射率測定モードによって評価した。各層の平均膜厚は以下の通りである。
<密着強化層>
膜厚:0.2μm
<多層膜層>
Gd薄膜層(層数:1250)
膜厚:9.7nm
Ti薄膜層(層数:1249)
膜厚:1.2nm
<酸化防止層>
膜厚:0.025μm
多層膜基板に対して、精密切削加工機(東芝機械株式会社 ULG-100A(H3))を用いて切削加工した。具体的には、精密切削加工機にV型ダイヤモンド工具を取り付け、このV型ダイヤモンド工具の先端を多層膜基板の上面に押し当てながら該多層膜基板を回転させるとともに、1回転あたり0.05mmずつ工具を径方向に並進移動させて、渦巻き状の溝を形成する。次に、V型ダイヤモンド工具の先端位置を前回から少しだけ径方向にずらし、前回と同様、工具の先端を多層膜基板の上面に押し当てながら該多層膜基板を回転させる。この作業を複数回繰り返す。これにより、多層膜基板に、断面形状が台形状の溝が渦巻き状に形成された。なお、この実施例では、工具を段階的に掘り下げるのではなく、1回の切削で溝を形成した。
「膜なし写真」から、溝はAl基板まで達していることが分かった。つまり、上記切削加工により、酸化防止層側からAl基板に向けて、酸化防止層、多層膜層、及び第密着強化層を貫通し、Al基板の上部付近に至る溝が形成された。また、「膜なし写真」以外の写真から分かるように、いずれの箇所においても溝には脆性的な破壊部分が見られなかった。
10…多層膜基板
101…中性子透過基板
102…密着強化層
103…Gd薄膜層
104…Ti薄膜層
106…多層膜層
108…酸化防止層
11…格子領域
111…溝
112…畝
12…枠領域
Claims (10)
- 中性子透過性材料から成る中性子透過基板を用意し、
前記中性子透過基板上に、密着力強化材料から成る密着強化層を積層し、
前記密着強化層の上に、ガドリニウムから成るGd薄膜層と、チタンから成るTi薄膜層とを交互に複数積層して多層膜層を形成し、
前記多層膜層の上に酸化防止材料から成る酸化防止層を積層して多層膜基板を形成し、
前記酸化防止層及び前記多層膜層を切削加工して前記多層膜基板に微細パターン形成することを特徴とする
中性子回折格子の製造方法。 - 前記密着力強化材料が、チタン、アルミニウム、シリコンのいずれかである、請求項1に記載の中性子回折格子の製造方法。
- 前記酸化防止材料が、チタン、アルミニウム、クロム、炭素、シリコンのいずれかである、請求項1又は2に記載の中性子回折格子の製造方法。
- 前記密着力強化材料及び前記酸化防止材料がチタンである、請求項1に記載の中性子回折格子の製造方法。
- 前記微細パターンが格子溝である、請求項1~4のいずれかに記載の中性子回折格子の製造方法。
- 中性子透過材料から成る中性子透過基板上に、密着力強化材料から成る密着強化層と、ガドリニウムから成るGd薄膜層とチタンから成るTi薄膜層とが交互に複数層積層されて成る多層膜層と、酸化防止材料から成る酸化防止層とが、前記中性子透過基板側から順に積層されてなる多層膜基板の上面に、前記酸化防止層から前記多層膜層に至る深さの微細パターンを有する中性子回折格子。
- 前記密着力強化材料が、チタン、アルミニウム、シリコンのいずれかである、請求項6に記載の中性子回折格子。
- 前記酸化防止材料が、チタン、アルミニウム、クロム、炭素、シリコンのいずれかである、請求項6又は7に記載の中性子回折格子。
- 前記密着力強化材料及び前記酸化防止材料がチタンである、請求項6に記載の中性子回折格子。
- 前記微細パターンが格子溝である、請求項6~9のいずれかに記載の中性子回折格子。
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