JP2005515448A - 硬x線に曝露される多層体用の保護層 - Google Patents
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Abstract
Description
nλ=2dsin(θ)
この式において、λは入射放射線の波長、dはブラッグ構造体の層の設定間隔、又は結晶の格子面間隔、θは入射角、nは反射の次数である。
結晶構造を模して多層構造体が反射するようにするために、可能な最小の電子密度の軽元素を、可能な最大の電子密度の重元素と積層させる。重元素層は、散乱体として、結晶内の原子面のように作用する一方、軽元素層は、原子面間のスペーサのような振る舞いを示す。これら2つの元素に対する他の要求は、出来るだけ相互拡散及び界面粗さを最小化することである。
多層構造体の1つの欠点は、硬X線に長時間曝露されると、高い放射線損傷を受ける可能性があることである。そうした高い放射線損傷は、大きく分けると、1)多層構造体表面の汚染膜、2)構造的損傷、3)基板損傷となる。これらの損傷のいずれもが、時間が経つにつれて、多層構造体の性能低下を引起こす可能性がある。
汚染膜防止の公知の1つの方法は、真空又はヘリウム等の特別な環境内に多層構造体を配置することである。しかし、こうした特別の環境を使用することは、作業が厄介であり、組立てや保守の費用が高い。
本発明の前記観点の利点は、通常の環境内で高い放射線損傷の危険性が低減されることである。
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲の請求項を添付図面と関連させて考えれば明らかになろう。
保護層14がケイ素で、層の組8がNiB4Cの場合、空気は、ケイ素と相互作用することにより、極めて薄い酸化物SiO2膜を形成するが、この膜は放射線損傷に対して極めて高い耐性を有することが知られている。この酸化物は、Niでできた吸収層10がイオン化酸素と反応する可能性を低減することにより、該吸収層の寿命および多層構造体6の寿命を延ばす。
単層保護層14の代わりに多層保護層14′を使用することには、幾つかの利点がある。例えば、単層保護層は主として吸収体として作用する。つまり、単層保護層は多層構造体が環境に直接曝露されないように遮蔽する一方、X線を吸収することによって、反射率を低下させる。他方、多層保護層の被着は、多層構造体が環境に直接曝露されないように遮蔽する一方、反射に寄与する。このことは、反射率の損失が最小化されることを意味する。多層保護層の使用の別の利点は、それが反射に役立つために、多くの層を被着させることができ、そのことが、保護層厚さを増加させることになり、それによって多層構造体に対するより良い保護を与える点である。
前記構成の簡単な例は、多層構造体6として働くNi/Cの80組の層の組8を被着させ、次いで該多層構造体6の上面に、多層保護層14′として作用するNi/Siの10組の層の組18を被着させたものである。
図1〜図3に関連して前記に説明した多層構造体6および保護層14,14′,14″は、別の形式で適用することもできる。例えば、多層構造体6および保護層14,14′,14″を使用して、平らな又は湾曲した光学素子2,2′,2″を形成することもできる。平らな又は湾曲した光学素子を形成する方法の一例は、米国特許第5646976号に記載されており、ここにそれを引用することで、その全内容を本明細書に取り入れるものである。
Claims (62)
- X線を回折するための光学素子において、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつX線を回折する能力を有する、前記基板に付加された回折構造体と、
前記外表面に付加された保護層とを含む、X線を回折するための光学素子。 - 前記保護層が安定的な材料を含む請求項1に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記安定的な材料がケイ素及びSiCから成る群から選択される請求項1に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記保護層が、約6nm〜約50nmの範囲の値を有する厚さを備え、該値が、CuKα放射線に対して、約0.5%〜1%の反射率損失に相応する請求項3に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記保護層が反射に寄与する請求項1に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記保護層が多層構造体を含む請求項1に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記多層構造体が反射に寄与する請求項6に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が、第1層と、該第1層とは異なる材料でできた第2層とを含む請求項6に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が前記第2層に隣接している請求項8に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が、相対的に大きい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項8に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項10に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料がケイ素を含む請求項10に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料がケイ素を含む請求項11に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が、相対的に小さい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、前記第1材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項8に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項14に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項15に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第1層と、該第1層とは異なる材料でできた第2層とを含む請求項1に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が、相対的に大きい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項17に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項18に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項18に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項19に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が前記第2層に隣接している請求項18に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項22に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項22に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項23に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層および前記第2層が均一である請求項17に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層と前記第2層とが実質的に等しい厚さである請求項26に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第1層が、約0.5nm〜約50nmの範囲の値を有する厚さを備えている請求項27に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記保護層が、第2の層の組を含む多層構造体を含み、前記第2の層の組が、第3層と、第3層とは異なる材料でできた第4層と含む請求項18に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第3層が、相対的に大きい原子番号の材料を含み、前記第4層が、相対的小さい原子番号の材料を含む請求項29に記載されたX線を回折するための光学素子。
- 前記第4層の前記材料が、前記第2材料と異なっており、前記第2材料より耐放射線損傷性が高く、かつ前記第2材料の密度とほぼ等しい密度を有している請求項30に記載されたX線を回折するための光学素子。
- X線装置において、該X線装置が、1連のX線を放射するX線源と、光学素子とを含み、該光学素子が、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつ前記1連のX線を回折する、前記基板に付加された回折構造体と、
前記外表面に付加された保護層とを含むX線装置。 - 前記保護層が安定的な材料を含む請求項32に記載されたX線装置。
- 前記安定的な材料が、ケイ素とSiCから成る群から選択される請求項33に記載されたX線装置。
- 前記保護層が、約6nm〜約50nmの範囲の値を有する厚さを備え、該値が、CuKα放射線に対して、約0.5%から1%の反射率度の損失に相応する請求項34に記載されたX線装置。
- 前記保護層が反射に寄与する請求項32に記載されたX線装置。
- 前記保護層が多層構造体を含む請求項35に記載されたX線装置。
- 前記多層構造体が反射に寄与する請求項37に記載されたX線装置。
- 前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が第1層と、該第1層とは異なる材料でできた第2層とを含む請求項37に記載されたX線装置。
- 前記第1層が前記第2層に隣接している請求項39に記載されたX線装置。
- 前記第1層が、相対的に大きい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項39に記載されたX線装置。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項41に記載されたX線装置。
- 前記第2材料がケイ素を含む請求項41に記載されたX線装置。
- 前記第2材料がケイ素を含む請求項42に記載されたX線装置。
- 前記第1層が、相対的に小さい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、前記第1材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項39に記載されたX線装置。
- 前記第1材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項45に記載されたX線装置。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項46に記載されたX線装置。
- 前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第1層と、該第1層とは異なる材料でできた第2層とを含む請求項32に記載されたX線装置。
- 前記第1層が、相対的に大きい原子番号の第1材料を含み、前記第2層が、相対的に小さい原子番号の第2材料を含む請求項48に記載されたX線装置。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項49に記載されたX線装置。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項49に記載されたX線装置。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項50に記載されたX線装置。
- 前記第1層が前記第2層に隣接している請求項49に記載されたX線装置。
- 前記第1材料が、W,Ni,Mo,Fe,Cr,Co,V,Mn,Nb,Ru,Rh,Pd,La,Ta,Re,およびPtから成る群から選択される請求項53に記載されたX線装置。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項53に記載されたX線装置。
- 前記第2材料が、ケイ素、炭素、B4C,Be,Li,B,Al,およびScから成る群から選択される請求項54に記載されたX線装置。
- 前記第1層および前記第2層が均一である請求項48に記載されたX線装置。
- 前記第1層と前記第2層とが実質的に等しい厚さである請求項57に記載されたX線装置。
- 前記第1層が、約0.5nm〜約50nmの範囲の値を有する厚さを備えている請求項58に記載されたX線装置。
- 前記保護層が、第2の層の組を含む多層構造体を含み、前記第2の層の組が、第3層と、第3層とは異なる材料でできたの第4層とを含む請求項49に記載されたX線装置。
- 前記第3層が、相対的に大きい原子番号の材料を含み、前記第4層が、相対的に小さい原子番号の材料を含む請求項60に記載されたX線装置。
- 前記第4層の前記材料が、前記第2材料とは異なるものであり、前記第2材料より耐放射線損傷性が高く、かつ前記第2材料の密度とほぼ等しい密度を有している請求項61に記載されたX線装置。
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