JPH09171097A - X線分光用湾曲結晶 - Google Patents

X線分光用湾曲結晶

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JPH09171097A
JPH09171097A JP7349368A JP34936895A JPH09171097A JP H09171097 A JPH09171097 A JP H09171097A JP 7349368 A JP7349368 A JP 7349368A JP 34936895 A JP34936895 A JP 34936895A JP H09171097 A JPH09171097 A JP H09171097A
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JP
Japan
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crystal
curved
diffraction
ray
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP7349368A
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English (en)
Inventor
Akira Sato
晃 佐藤
Masahiro Takebe
雅博 竹部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線分光用湾曲結晶によるX線の回折効率を
高め、回折像の収差を低減させる。 【解決手段】 X線分光用湾曲結晶は結晶板をローラン
ド円の直径を半径とする円弧に沿うよう湾曲させ、その
表面をローランド円に沿うよう研磨したものである。従
って従来の湾曲結晶の表面はその中央を除いて、回折格
子面と平行ではない。これが湾曲結晶の回折効率の低
下,収差の発生を招いていたので、湾曲させた結晶表面
を回折格子面が露出するように階段状に形成し、この段
階の角の所の包絡面がローランド円に沿うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は湾曲結晶を用いるX
線分光器の分光用湾曲結晶の形状に関するものである。
【0002】
【従来の技術】X線分光用のヨハンソン型湾曲結晶は表
面が回折格子面となるように形成した結晶板をX線分光
器のローランド円の直径を半径とする円弧に沿うように
湾曲し、その湾曲面を上記ローランド円に沿うように研
摩したものである。このように形成された分光結晶を用
いるときは、幾何光学的にはローランド円周上の一点か
ら出て分光結晶に入射する特定の一波長のX線は全てグ
ラッグの反射条件を満足すると共に格子面に対し鏡面反
射の条件も満足させてローランド円周上の他の一点に無
収差で収束する。従って従来はこの幾何光学的な考慮の
みによって分光結晶を作っていた。
【0003】しかし結晶に入射したX線の回折を考える
ときは、回折反射は結晶表面だけでなく、結晶内にX線
が進入して何層もの回折格子面で散乱されたX線の相互
干渉の結果として起こっているものなので、結晶に入射
したX線の屈折,吸収の影響を考える必要がある。図2
でFは結晶表面で、水平の平行線Lが回折格子面、Iは
入射X線で、αは回折格子面に対する入射角である。同
図でAは結晶表面が回折格子面と平行、B,Cは斜交し
ている。結晶内に入ったX線は屈折の結果、回折格子面
Lへの入射角は図示αとはわずか異なったものとなって
おり、この異いは図2のA,B,Cの各場合で異なって
いる。このため同一波長のX線でもブラッグの回折反射
の条件はA,B,Cの各場合で少しずつ異なり、Aの場
合に対して丁度ブラッグの条件が成立っているとき、
B,Cの場合に対してはこの条件から少し外れてX線は
Aの場合とは少し異なる方向に最も多く回折反射される
ことになり、その回折効率もブラッグの条件が成立して
いるときより低くなる。図2Dは湾曲結晶を示している
が、これでaの範囲が図2のAに相当し、bの範囲がB
にcの範囲がCに相当するので、分光結晶の中央のaの
部分でブラッグの条件が成立しているとき、b,cの部
分による回折反射X線は収差成分となるのである。
【0004】図2の右肩のグラフは上述した所を別の形
で表わしたもので、図2のA,B,Cの各場合におい
て、或る波長のX線が最大効率で回折反射される入射角
の前後で入射角αを変化させたときの一方向から見た回
折X線強度のαに対する分布を示す。図示のように一般
にA,B,Cの順に最適入射角は大きくなり、回折X線
の分布の広がりが大きくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はX線分光用湾
曲結晶の各部で同じ最適入射角の条件が成立するように
して、回折反射線の収差をなくし、回折効率を高めよう
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1に示すように曲率半
径がローランド円の直径であるように湾曲させた分光用
結晶の表面を階段の段面が回折格子面であるように、か
つ階段の角の包絡線がローランド円に沿った円弧となっ
ているように階段状に形成した。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明をヨハンソン型分光
用結晶に適用したものを示す。図でlが分光用結晶、L
が回折格子面であり、鎖線の円弧Rはローランド円であ
る。ローランド円上の一点から出て分光結晶に入射する
X線は分光結晶のどの部分でも回折格子面に対して入射
角αで入射し、かつ分光結晶どの部分でもX線の入射面
は回折格子面であるから、任意波長のX線に対して分光
結晶の中央でαが結晶表面に対する最適入射角であると
きは分光結晶の他の部分でも同じ最適入射角で、ローラ
ンド円とX線入射点,収束点の幾何学的関係により、分
光結晶のどの部分で回折反射されたX線もローランド円
上の同一点に到達し、X線収束の収差が低減され、回折
効率も向上する。
【0008】分光用結晶の表面を上述したような階段状
に形成するには、研摩,エッチング等が用いられる。
【0009】研摩によるときは、分光用湾曲結晶を真直
な状態に戻したときの結晶表面の形を計算し、階段の角
が計算した形に接するようにて、例えば各段の高さを1
0μmとし、深さn×10μmの研摩を行う幅(nは整
数)を計算し、順次研摩幅を狭くしながら1μmずつ研
摩して行き、全面の研摩を終わった後結晶を湾曲固定す
る。
【0010】化学エッチングによるときは、エッチング
速度が結晶の格子面によって異なることを利用する。分
光用結晶は湾曲させ所定の形即ちローランド円に沿うよ
う研摩した結晶をエッチングする。エッチングは回折格
子面に垂直の方向が遅く、その面に垂直の方向のエッチ
ングが速いような方法を選択する。図3Aは機械研磨し
たままの面を示し、化学エッチングは試料表面の細かい
凹凸にたいし、先ず凸部を溶解し、その後溶解速度の速
い格子面を侵食するように進行する。そこでこの方法に
よると図3Bに示すように研摩された傾斜面は平滑にな
り、更にエッチングは全体として図で左右に進行して行
くことになるが、エッチングの左右方向への進行は段差
の小さい所が大きい所より速いので、小さな段差の所は
大きな段差の所に追いつき、エッチングの時間が経過す
るにつれ、図3Cのように階段が明瞭に形成されてく
る。更に時間をかけると、底が広くなるようにエッチン
グが進んで図3Dのように底が平になるように変形して
くるので、適当な時間の所でエッチングを止める。この
方法ではエッチングにより結晶表面が一方向に変形して
いく傾向があるから、この傾向を見込んでエッチング前
の形を所望の形より修正した形にしておくことが望まし
い。
【0011】図4は本発明の一実施形態における分光用
結晶の加工順序を示す。結晶材料はRAP(C64
OORb)で10×38mmであり、回折格子面は(0
01)である。エッチング液は水アルコール混液であ
る。まずアルミニウム基板2を湾曲結晶の曲率に合わせ
て研磨し(A)、しに上にパラフィンを接着剤としてR
AP単結晶の板を接着(B)する。ここでRAPの分光
用結晶は所定の曲率で湾曲された状態となっている。こ
の状態でRAP結晶表面をローランド円に沿うように円
筒面に研磨する(C)。研磨後分光用結晶をそのまま上
記したエッチング溶液に浸漬(D)し、引上げたものを
直ちに純アルコールで洗う。RAPの化学エッチングに
寄与しているのは水でアルコールはエッチング抑制剤で
あり、アルコ−ル濃度でエッチング速度を調節する。
【0012】エッチングの最適時期は予め一定時間エッ
チングした分光用結晶を実際にX線分光器ぬ組込み波長
走査を行って、特定波長のX線の回折線の強度分布を測
定する作業をエッチング時間を変えて行い、回折線強度
分布の半値幅とピ−ク高さに関して最も良いエッチング
時間を決定しておいて、この決定された時間だけエッチ
ングを行うのである。このようにして得られた分光用結
晶の表面の走査型電子顕微鏡による像を調べると、等高
線状の段が見られ、その段差は1μm程度であった。
【0013】図5は従来と本発明による分光用湾曲結晶
の性能の比較例を示す。比較に用いた結晶はRAPによ
り上述したようにして作成されたもので12.5×38
mm、X線はAlKα線(8.34オングストローム)
で入射角αは71.3°近辺に最適値がある。図のグラ
フの横軸は入射角、縦軸は回折X線強度である。図のカ
ーブはX線分光器で走査動作を行ったときの波長0.8
34nmの近辺のAlKα線の回折強度で、分光結晶の
中心位置をその位置におけるX線の入射角で表わしたも
のである。図で3本の低い位置にあるカーブは従来型の
ヨハンソン型分光結晶を長さ方向に図2Dのb,a,に
相当する3領域に分割(考えの上で)したときの各部の
回折反射X線強度で、実線の高いカーブJはこれら3本
の低いカーブの合成で従来の分光結晶によるAlKα線
のピークプロファイルである。これに対して高い点線の
カーブIが本発明による分光結晶によるピークプロファ
イルであって、低い3本のカーブのうち分光結晶の中央
部の回折反射X線強度を示すaを三重に重ねたものに相
当し、ピーク中心高さが高くなると共に半値幅も狭くな
り、回折効率の向上,収差の減少が現われていることが
判る。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、上述したように分光結
晶によるX線の回折効率が向上して、分析感度が向上
し、収差の低減によって回折ピークの半値幅が小さくな
って分解能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の分光用湾曲結晶の側面
図。
【図2】分光結晶における結晶表面と回折格子面との三
種の角度関係を示す図。
【図3】分光結晶をエッチングする場合のエッチング進
行状態を模型的に示す図。
【図4】本発明の一実施形態における分光結晶加工工程
を示す図。
【図5】本発明と従来例との比較を示すグラフ。
【符号の説明】
l 分光用結晶 L 回折格子面 F 分光用結晶表面 R ローランド円

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分光用結晶をX線分光器のローランド円
    の直径を半径とする円弧に沿うように湾曲し、その表面
    を各階段面が回折格子面であるように階段状に、かつそ
    の階段の角の包絡線がローランド円に沿うように形成し
    たことを特徴とするX線分光用湾曲結晶。
JP7349368A 1995-12-19 1995-12-19 X線分光用湾曲結晶 Pending JPH09171097A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7301702B2 (en) 2004-04-01 2007-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Diffractive optical element and optical system including the same
JP2014514737A (ja) * 2011-03-16 2014-06-19 カール ツァイス レーザー オプティックス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Euv投影露光装置のための反射光学構成要素を製造する方法及びこのタイプの構成要素

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