JPH0240599A - 多層膜反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、軟Ｘ線領域で用いられる多層膜反射鏡、特に
、生体観察用の軟Ｘ線顕微鏡に好適な多層膜反射鏡に関
するものである。

［従来の技術］ Ｘ線領域では物質の屈折率は ｎ＝１−δ−ｉｋ　　（δ、に：実数）　　・（１）と
表わされ、δ、にともに１に比べて非常に小さい。（屈
折率の虚部にはＸ線の吸収を表わす。）そのため可視光
領域のような屈折を利用したレンズは使用できない。

そこで、反射を利用した光学系が用いられるが、全反射
臨界角θＣ（波長２５人で５°程度以下）よりも垂直に
近い入射角では反射率が非常に小さいので、界面の振幅
反射率の高い物質の組合せを何層も積層することにより
、反射面を多数（例えば数百層も）設けて、それぞれの
反射波の位相が合うように光学干渉理論に基づいて各層
の厚さを調整した多層膜反射鏡が用いられる。

より具体的に説明すれば、多層膜反射鏡は、使用Ｘ線波
長での屈折率と真空の屈折率（＝１）との差が小さい物
質と、差の大きい物質とを交互に積層することによって
得られ、その代表例としてＷ（タングステン）／Ｃ（炭
素）、Ｍｏ（モリブデン）／Ｓｔ（シリコン）などの組
合わせが従来から知られており、スパッタリング・真空
蒸着・ＣｖＤなどの薄膜形成技術によって形成されてい
た。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、軟Ｘ線顕微鏡で生体観察を行う場合に使用す
るＸ線の波長は、第３図に示すようにタンパク質と水と
の吸収係数の差の大きい領域、即ち、酸素のに吸収端（
２３人）と炭素のに吸収端（４４人）の間の領域が用い
られる。（なお、なるべく厚い試料まで観察できるよう
に、吸収係数の小さい酸素の吸収端近傍の２５人の波長
がより好ましい。） しかし、Ｉ欣Ｘ線領域（波長２５人〜２５０人）で従来
用いられているＷ（タングステン）／Ｃ（炭素）やＭｏ
（モリブデン）　／Ｓｔ　（シリコン）の組合わせの多
層膜反射鏡では、低い反射率（波長２５人て１０％程度
）しか得られず、実用に適さない。他方、Ｎｉにニッケ
ル）／Ｂｅ（ベリリウム）の組合わせが高い反射率（３
０％程度）が得られることが従来から知られているが、
ベリリウムの粉末には強い毒性があり、製造工程上、人
体に重大な危険性を及ぼすという問題点があった。

こうした中で、最近、バナジウムの吸収端波長の長波長
側（２４，２５人）近傍で、前述したδ、にの値が急激
に小さくなることを利用した多層膜反射鏡として、旧に
ニッケル）／Ｖ（バナジウム）の組合わせが提案され（
永田ら、　１９８７年秋季応用物理学会連合講演会　講
演番号２０Ｐ−Ｇ−７）　、波長２５人で約３０％の反
射率が得られている。しかしながら、多層膜反射鏡を軟
Ｘ線顕微鏡等の反射光学系として使用する場合、これで
も十分満足できる性能とはいえず、さらに高反射率の多
層膜反射鏡が切望されていた。

本発明は、この様な問題点に鑑みてなされたもので、従
来にない高い反射率を有する軟Ｘ線用の多”層膜反射鏡
をｔ是供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段〕 この発明では、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率（
＝、１）との差が小さい物質と大きい物質とを交互に積
層してなる多層膜反射鏡において、屈折率の差が小さい
物質として、酸化バナジウムを用いたことによって、上
記の課題を達成している。

［作　用］ Ｘ線用多層膜反射鏡で高反射率を得るためには、積層す
る２種類の物質の屈折率（ｎ＝１−６−ｉｋ）は、以下
の２つの条件を満足すればよいことが知られている。（
出来ら、　１９８７年秋季応用物理学会連合講演会　講
演番号１９Ｐ−ＺＮ−２）（１）各界面での反射率を大
きくするために、ふたつの物質のδの差が大きいこと。

（２）吸収による損失を小さくして、全体の反射率を大
きくするために、両物質ともにｋが小さいこと。

第４図に波長２５人におけるＶ２Ｏ５，Ｖ　、　Ｃ、Ｓ
ｉ。

Ｎｉ、　Ｗ、　Ｍｏの各物質のδおよびｋの値を示す。

δが小さい物質のグループ（Ｖ２Ｏ５，Ｖ　、　Ｃ、Ｓ
ｉ）　（Ｄ中では、バナジウムは従来一般に用いられて
いる炭素やシリコンよりもδ、にともに小さくなってお
り、前述したＮｉ／　Ｖの組合せの多層膜反射鏡は炭素
やシリコンを用いた場合に比較して、高い反射率を得る
ことがで診ることが理解される。

ここで、本発明にがかる五酸化バナジウムは、δの値は
バナジウムよりもやや大きいものの、吸収を表すｋの値
はバナジウムの半分以下である。

このため、吸収による損失を少なくするという上記（２
）の条件においてバナジウムより大幅に有利になり、そ
の結果、バナジウムを用いるよりもさらに高い反射率が
得られる。

一方、δが大きい物質としては、第４図の表に示された
Ｎｉ、　Ｗ、　Ｍｏの他、Ｒｅ（レニウム）Ｏｓ（オス
ミウム）　、　Ｉｒ（イリジウム）　、　ｐｔ（白金）
、八Ｕ（金）　、　Ｔａ（タンタル）、）ｌ’ｆ（ハフ
ニウム）、Ｃｕ（銅）　、　Ｃｏ（コバルト）、Ｚｎ（
亜鉛）。

Ｆｅ（鉄）等から適宜選択して用いることができるが、
第４図の表に示されるようにｋの値が非常に小さいニッ
ケルを用いることがより好ましい。即ち、Ｎｉ／Ｖ２Ｏ
５の組合せとすることにより、吸収による損失を最も小
さく押えることができ、最も高い反射率を得ることがで
きる。

［実施例コ 第１図に示すように鏡面研磨したシリコン基板３上に、
ｒｆマグネトロンスパッタリング法により、１０人の厚
さのニッケル２と２０人の厚さの五酸化バナジウム１を
交互にそれぞれ２００層（図では層数を省略している）
ずつ積層して、多層膜反射鏡を作製した。ターゲット材
料にはそれぞれニッケルと五酸化バナジウムを用い、ス
パッタリングガスとしては、ニッケル成膜時はアルゴン
を、五酸化バナジウム成膜時はアルゴンと酸素の混合ガ
スを用いた。なお、かかる多層膜反射鏡において、シリ
コン基板３側第−層目と最上層はニッケルと五酸化バナ
ジウムの何れで構成しても良いが、界面の振幅反射率を
大きくするためには、δの値の大きいニッケルとするこ
とがより望ましい。

上記のようにして得た多層膜反射鏡の反射率を波長２５
人のＸ線で測定したところ、第２図に示すような結果と
なり、最大反射率４１．１％という高い値が得られた。

［比較例］ 実施例と同様の方法で、１０人の厚さと２０人の厚さの
バナジウムを交互にそれぞれ２００層ずつ積層して多層
膜反射鏡を作製した。ターゲット材料は、それぞれニッ
ケルとバナジウムで、スパッタリングガスはいずれもア
ルゴンガスを用いた。

波長２５人のＸ線でこの多層膜反射鏡の反射率を測定し
たところ、第２図に示すような結果となり、最大反射率
３１．５％と、本発明実施例にかかる多層膜反射鏡に比
べて１０零程度低い反射率しか得られなかった。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、真空の屈折率との差か小さい物
質として酸化バナジウムを用いて多層膜反射鏡を構成し
たことにより、軟Ｘ線領域において従来に比較して大幅
に高い反射率が得られるという優れた効果を有している
。また、本発明においては、人体に有害なベリリウムを
用いないので、多層膜反射鏡の製造工程で作業者の健康
を害することがなく、特別な安全設備も不要である。

かかる多層膜反射鏡は、生体観察用軟Ｘ線（波長２３人
〜４４人）顕微鏡を初め、他の用途のＸ線顕ｉ１“ｙ鏡
や、Ｘ線リソグラフィー　Ｘ線望遠鏡、Ｘ線レーザ等、
軟Ｘ線領域で用いられる光学機器全搬に通用することが
てき、その高い反射率によって、光学系の設計の自由度
を大きくすることかでざるとともに光源の強度も小さく
て済むため、光学機器の小型化を図ることができる。

さらに、本発明による多層膜反射鏡は、Ｘ線の吸収が小
さく、光源の強度も小さくできることから、Ｘ線の吸収
によφ温度上ｙ、を低く押えることかでき、耐久性の点
においても有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例にかかる多層膜反射鏡の断面図
、第２図は第１図に示された多層膜反射鏡と比較例にか
かる多層膜反射鏡の反射率を比較するグラフ、第３図は
軟Ｘ線領域での水とタンパク質の吸収係数を示すグラフ
、第４図は波長２５人での物質の屈折率を示す表である
。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・Ｖ２Ｏ５（五酸化バナジウム）層２・・・Ｎｉ
にニッケル）層 ３・・・Ｓｉ（シリコン）基板 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が小
   さい物質と大きい物質とを交互に積層してなる多層膜反
   射鏡において、 前記屈折率の差が小さい物質として、酸化バナジウムを
   用いたことを特徴とする多層膜反射鏡。
2. （２）前記屈折率の大きい物質として、ニッケルを用い
   たことを特徴とする請求項１記載の多層膜反射鏡。