JP2013117445A - X-ray waveguide and x-ray guiding system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray waveguide which can wave-guide X rays of which phases are aligned, with high propagation efficiency, by enhancing a confinement effect of the X rays by a clad.SOLUTION: An X-ray waveguide comprises: a core in which a plurality of materials different in real part of a refractive index are periodically arranged; and a clad arranged outside the core, for confining the X rays in the core by total reflection. A total reflection critical angle of the incident X rays in an interface between the core and the clad of the X-ray waveguide is larger than a Bragg angle corresponding to a periodic structure of the core for X rays having the same wavelength. A total reflection critical angle among the plurality of materials different in real part of the refractive index is larger than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for the X rays having the same wavelength. The core has a sealing member for blocking the core from an external environment, on a surface of a portion not in contact with the clad.

Description

本発明はＸ線導波路およびＸ線導波システムに関する。   The present invention relates to an X-ray waveguide and an X-ray waveguide system.

Ｘ線は、医療、非破壊検査、結晶構造解析等の分野で広く利用されている。Ｘ線のような数１０ｎｍ以下の短い波長の電磁波に対する異物質間の屈折率差は非常に小さいために、このような電磁波をコントロールするためには、大型の空間光学系が用いられている。主流であるこのような空間光学系に対し、最近、光学系の小型化、高機能化を目指し、薄膜や多層膜中に電磁波を閉じ込めて伝播させる、Ｘ線導波路の研究が行われている。非特許文献１には、Ｎｉと炭素の多層膜からなるＸ線導波路が開示されている。   X-rays are widely used in the fields of medicine, nondestructive inspection, crystal structure analysis, and the like. Since the refractive index difference between different substances with respect to electromagnetic waves with a short wavelength of several tens of nm or less such as X-rays is very small, a large spatial optical system is used to control such electromagnetic waves. Recently, research has been conducted on X-ray waveguides that confine and propagate electromagnetic waves in thin films and multilayers with the aim of reducing the size and increasing the functionality of these optical systems, which are the mainstream. . Non-Patent Document 1 discloses an X-ray waveguide composed of a multilayer film of Ni and carbon.

Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ，Ｖｏｌｕｍｅ ６２，ｐ．１６９３９（２０００）Physical Review B, Volume 62, p. 16939 (2000)

非特許文献１は、ニッケルよりなるクラッドと、炭素よりなるコアを有するＸ線導波路について記載している。非特許文献１に記載されたＸ線導波路は、炭素とニッケルとの界面の全反射によりＸ線を閉じ込めて導波し、複数の導波路が積層されたものとして機能する。このために、クラッドに挟まれたコアの組み合わせが一組の導波路（以下、「単層導波路」と記載する）と比較して大きな光量のＸ線を導波することが可能となる。   Non-Patent Document 1 describes an X-ray waveguide having a clad made of nickel and a core made of carbon. The X-ray waveguide described in Non-Patent Document 1 functions as a structure in which X-rays are confined and guided by total reflection at the interface between carbon and nickel, and a plurality of waveguides are stacked. For this reason, a combination of cores sandwiched between clads can guide X-rays having a larger light quantity than a set of waveguides (hereinafter referred to as “single-layer waveguides”).

しかし、このような構成のＸ線導波路は、積層された導波路構成のそれぞれ（コアとそれを挟み込むクラッドの組）が別個の単層導波路として機能する。そのために、全体として出射されるＸ線の位相が揃う、集光、発散抑制効果を持つといった、単層導波路の長所を低減してしまうという問題があった。   However, in the X-ray waveguide having such a configuration, each of the laminated waveguide configurations (a set of a core and a clad sandwiching the core) functions as a separate single-layer waveguide. For this reason, there is a problem that the advantages of the single-layer waveguide are reduced, such that the phases of the X-rays emitted as a whole are aligned, and the light condensing and divergence suppressing effects are obtained.

本発明のＸ線導波路は、屈折率実部の異なる複数の物質が周期的に配置されたコアと、
前記コアの外側に、Ｘ線を全反射によってコア内に閉じ込めるクラッドを有するＸ線導波路であって、
前記Ｘ線導波路のコアとクラッドとの界面における入射Ｘ線の全反射臨界角は、同じ波長のＸ線に対して、該コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも大きく、
前記屈折率実部の異なる複数の物質間における全反射臨界角は、同じ波長のＸ線に対して、前記コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも小さく、
前記コアは、前記クラッドと接触していない部位の表面に、前記コアを外環境から遮断する封止部材を有することを特徴とする。 The X-ray waveguide of the present invention includes a core in which a plurality of substances having different real parts of the refractive index are periodically arranged,
An X-ray waveguide having a cladding outside the core for confining X-rays in the core by total reflection;
The total reflection critical angle of incident X-rays at the interface between the core and the clad of the X-ray waveguide is larger than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for X-rays having the same wavelength,
The total reflection critical angle between a plurality of substances having different real parts of the refractive index is smaller than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for X-rays having the same wavelength,
The core has a sealing member that shields the core from an external environment on a surface of a portion not in contact with the clad.

本発明によれば、クラッドによるＸ線の閉じ込め効果を高めることで、高い伝搬効率で位相の揃ったＸ線を導波することが可能なＸ線導波路を提供することができる。また、長期にわたってＸ線導波路の特性を維持することができるＸ線導波路を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an X-ray waveguide capable of guiding X-rays having a uniform phase with high propagation efficiency by enhancing the X-ray confinement effect by the clad. Further, it is possible to provide an X-ray waveguide that can maintain the characteristics of the X-ray waveguide over a long period of time.

封止部材を有する、本発明の周期共鳴Ｘ線導波路の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the periodic resonance X-ray waveguide of this invention which has a sealing member. 本発明のＸ線導波路の概念図である。It is a conceptual diagram of the X-ray waveguide of this invention. 有効伝搬角度θの概念図である。It is a conceptual diagram of effective propagation angle (theta).

本発明のＸ線導波路は、コアと、コアの外側に形成されたクラッドが下記の関係を有していることを特徴とする。また、Ｘ線導波路のコアは、クラッドと接触していない部位の表面に、コアを外環境から遮断する封止部材を有することを特徴とする。Ｘ線導波路のコアとクラッドは、コアとクラッドとの界面における入射Ｘ線の全反射臨界角が、同じ波長のＸ線に対して、コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも大きい。また、屈折率実部の異なる複数の物質間における全反射臨界角は、同じ波長のＸ線に対して、コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも小さい。このようなＸ線導波路は、クラッドによるＸ線の閉じ込め効果を高めることで、高い伝搬効率で位相の揃ったＸ線を導波することが可能である。さらにこのＸ線導波路のコアのうち、クラッドと接触していない部位の表面に封止部材を有することにより、コア部に含まれる微細細孔への水分子の吸着や、コア部を形成する材料の酸化や吸湿などによる化学変化を抑制する。その結果、湿気を含むような外環境にＸ線導波路が曝露される状況があった場合でも、Ｘ線導波路のコア部の構造、及び状態の変化が抑制され、長期にわたってＸ線導波路の特性を維持することができる。   The X-ray waveguide of the present invention is characterized in that the core and the clad formed outside the core have the following relationship. In addition, the core of the X-ray waveguide has a sealing member that shields the core from the external environment on the surface of the portion that is not in contact with the clad. The core and cladding of the X-ray waveguide have a critical angle of total reflection of incident X-rays at the interface between the core and the cladding that is larger than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for X-rays having the same wavelength. Further, the total reflection critical angle between a plurality of substances having different real parts of the refractive index is smaller than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core with respect to X-rays having the same wavelength. Such an X-ray waveguide can guide X-rays having a uniform phase with high propagation efficiency by enhancing the X-ray confinement effect by the clad. Further, by having a sealing member on the surface of the portion of the X-ray waveguide core that is not in contact with the cladding, water molecules are adsorbed into the fine pores included in the core portion, and the core portion is formed. Suppresses chemical changes caused by oxidation and moisture absorption of materials. As a result, even when there is a situation where the X-ray waveguide is exposed to an external environment including moisture, changes in the structure and state of the core part of the X-ray waveguide are suppressed, and the X-ray waveguide is maintained over a long period of time. The characteristics of can be maintained.

本発明の実施の形態について、以下の項目（１）Ｘ線、（２）周期共鳴Ｘ線導波路、（３）クラッド、（４）コア、（５）封止部材について、に分けて説明する。   Embodiments of the present invention will be described in the following items (1) X-ray, (2) periodic resonance X-ray waveguide, (3) cladding, (4) core, and (5) sealing member. .

（１）Ｘ線
本発明のＸ線導波路で導波するＸ線について説明する。本発明において、Ｘ線とは物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域の電磁波を言う。具体的には、本発明におけるＸ線とは、波長が１ｐｍ以上、極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）光）を含む１００ｎｍ以下の波長の電磁波を言う。本明細書において、単に電磁波という場合、上記Ｘ線のことと同義で用いる場合がある。 (1) X-ray The X-ray guided by the X-ray waveguide of the present invention will be described. In the present invention, X-ray refers to an electromagnetic wave having a wavelength band in which the real part of the refractive index of a substance is 1 or less. Specifically, the X-ray in the present invention refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 1 nm or more and a wavelength of 100 nm or less including extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Violet (EUV) light). In the present specification, the term “electromagnetic wave” may be used synonymously with the above X-ray.

Ｘ線のような短い波長の電磁波の周波数は非常に高く、物質の最外殻電子が応答できないため、紫外光の波長以上の波長をもつ電磁波（可視光や赤外線）の周波数帯域と異なり、Ｘ線に対しては物質の屈折率の実部が１より小さくなることが知られている。このようなＸ線に対する物質の屈折率ｎは一般的に、下記の式（１）で表されるように、実数部の１からのずれ量δ、吸収に関係する虚数部のβ’を用いて表される。   The frequency of electromagnetic waves with short wavelengths such as X-rays is very high, and the outermost shell electrons of the substance cannot respond. Therefore, unlike the frequency band of electromagnetic waves (visible light and infrared rays) having a wavelength longer than the wavelength of ultraviolet light, X It is known that the real part of the refractive index of a substance is smaller than 1 for a line. The refractive index n of a substance with respect to such X-rays is generally obtained by using a deviation δ from the real part 1 and β ′ of the imaginary part related to absorption as represented by the following formula (1). It is expressed as

δは物質の電子密度ρ_ｅに比例するため、電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなる。屈折率実部ｎ’は、１−δとなる。さらに、ρ_ｅは原子密度ρ_ａと原子番号Ｚに比例する。このようにＸ線に対する物質の屈折率は複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部または屈折率の虚部と称する。たとえば、Ｘ線は、真空中を伝搬する場合に屈折率実部が最大となり、一般的環境下では気体でないほぼすべての物質に対して空気の屈折率実部が最大となる。本明細書中においては、『物質』と言った場合には、空気や真空も包含するものとする。したがって、メソ構造体やメソポーラスは、単一な材料で構成されている場合でも空気や真空からなる屈折率の異なる部分を有するので、複数の物質から構成されているものとする。 δ is proportional to the electron density [rho _e substance, the real part of the larger material as the refractive index of the electron density is reduced. The real part n ′ of the refractive index is 1−δ. Furthermore, ρ _e is proportional to the atomic density ρ _a and the atomic number Z. As described above, the refractive index of a substance with respect to X-rays is represented by a complex number. In this specification, the real part is referred to as the real part of the refractive index or the real part of the refractive index, and the imaginary part is the imaginary part of the refractive index or the refractive index. Called the imaginary part. For example, X-rays have a maximum real part of refractive index when propagating in a vacuum, and have a maximum real part of refractive index of air for almost all substances that are not gases under general circumstances. In this specification, the term “substance” includes air and vacuum. Therefore, even when the mesostructure and the mesoporous are composed of a single material, the mesostructure and the mesoporous are composed of a plurality of substances because they have portions having different refractive indexes including air and vacuum.

（２）周期共鳴Ｘ線導波路
本発明の周期共鳴Ｘ線導波路は、クラッドでの全反射によりＸ線をコアに閉じ込めてＸ線を導波させるものであり、コアが屈折率実部の異なる複数の物質を含む周期構造を有することで、後述する周期共鳴導波モードを発現するものである。そしてこの周期共鳴Ｘ線導波路では、コアとクラッドの界面での全反射臨界角が、コアの周期構造の周期性に起因するブラッグ角よりも大きいことを特徴とする。図２には、この周期共鳴Ｘ線導波路の概念図を示す。この周期共鳴Ｘ線導波路は、コア２００１が、クラッド２００２とクラッド２００３に挟まれた形態である。そしてこのコア２００１は、高屈折率実部をもつ物質の層２００５と低屈折率実部をもつ物質の層２００６とによりなる単位構造２００４が、積層、構成されている。本発明の周期共鳴Ｘ線導波路のコアに含まれる周期構造は一次元から三次元のいずれの周期構造を用いてもよいが、ここでは理解を容易とするために、例えば多層膜のような一次元の周期構造を用いて説明を行う。図２で、２００７はクラッドとコアの界面における全反射臨界角、２００８はブラッグ角、２００９は単位構造中の物質界面における全反射臨界角を表す。 (2) Periodic Resonant X-Ray Waveguide The periodic resonant X-ray waveguide of the present invention is to confine X-rays in the core by total reflection at the clad and guide the X-rays. By having a periodic structure including a plurality of different substances, a periodic resonant waveguide mode described later is developed. This periodic resonance X-ray waveguide is characterized in that the total reflection critical angle at the interface between the core and the cladding is larger than the Bragg angle resulting from the periodicity of the core periodic structure. FIG. 2 shows a conceptual diagram of this periodic resonance X-ray waveguide. This periodic resonance X-ray waveguide has a configuration in which a core 2001 is sandwiched between a clad 2002 and a clad 2003. The core 2001 is formed by laminating a unit structure 2004 composed of a substance layer 2005 having a high refractive index real part and a substance layer 2006 having a low refractive index real part. The periodic structure included in the core of the periodic resonant X-ray waveguide of the present invention may be any one of the one-dimensional to three-dimensional periodic structures. The description will be made using a one-dimensional periodic structure. In FIG. 2, 2007 represents the critical angle for total reflection at the interface between the clad and the core, 2008 represents the Bragg angle, and 2009 represents the critical angle for total reflection at the material interface in the unit structure.

図２において、クラッドとコアの界面における全反射臨界角θ_{ｃ−ｔｏｔａｌ}、多層膜中の基本構造をなす各層の界面での全反射臨界角θ_{ｃ−ｍｕｌｔｉ}、多層膜の周期性に起因するブラッグ角θ_Ｂの例を示してある。本明細書中ではこれらの角度は、膜の面に平行な方向を０°として表現されるものとする。図２において、矢印はＸ線の進行方向を示す。 In FIG. 2, the total reflection critical angle θ _{c-total at} the interface between the clad and the core, the total reflection critical angle θ _c-multi at the interface of each layer constituting the basic structure in the multilayer film, and the Bragg due to the periodicity of the multilayer film. An example of the angle θ _B is shown. In the present specification, these angles are expressed by assuming that the direction parallel to the plane of the film is 0 °. In FIG. 2, the arrow indicates the traveling direction of X-rays.

クラッドとコアの界面におけるクラッド側の物質の屈折率実部をｎ_ｃｌａｄ、コア側の物質の屈折率実部をｎ_ｃｏｒｅとした場合の、膜の面に平行な方向からの全反射臨界角θ_{ｃ−ｔｏｔａｌ}（°）は、ｎ_ｃｌａｄ＜ｎ_ｃｏｒｅとして、下記の式（２） The total reflection critical angle θ from the direction parallel to the film surface, where n _{clad is} the real part of the refractive index of the material on the clad side and n _core is the real part of the refractive index of the material on the core side at the interface between the clad and the core _c-total (°) is expressed by the following formula (2) where n _clad <n _core.

で表される。 It is represented by

コアの１次元周期構造の周期をｄ、コアである周期構造の平均屈折率実部をｎ_ａｖｇとした場合、コア中での多重回折の有無に関わらず次の式（３）のようにおおよそのブラッグ角θ_Ｂ（°）が定義される。 When the period of the one-dimensional periodic structure of the core is d and the real part of the average refractive index of the periodic structure that is the core is n _avg , it is approximately as shown in the following formula (3) regardless of the presence or absence of multiple diffraction in the core. Bragg angle θ _B (°) is defined.

ｍは定数、λはＸ線の波長である。 m is a constant, and λ is the wavelength of X-rays.

このＸ線導波路を構成している物質の物性パラメータ、導波路の構造パラメータ、およびＸ線の波長は、次の式（４）を満たすように設計されているものとする。   It is assumed that the physical property parameter of the substance constituting the X-ray waveguide, the structural parameter of the waveguide, and the wavelength of the X-ray are designed to satisfy the following formula (4).

式（４）を満たすことにより、周期構造体を含むコアがもつ周期性に起因するブラッグ角付近などの有効伝搬角度をもつ導波モードを、常にクラッドによりコアに閉じ込め、Ｘ線の伝搬に寄与させることができる。ここで、本明細書中において有効伝搬角度θ’（°）は、導波モードの伝搬方向の波数ベクトル（伝搬定数）ｋ_ｚ、真空中の波数ベクトルｋ_０を用いて下記の式（５）で表されるものとする。連続条件によりｋ_ｚは各層の界面で一定なので、図３に示すように、有効伝搬角度θ’（°）は、導波モードの基本波の伝搬定数ｋ_ｚと真空中の波数ベクトルｋ_０との間で定義される角度で、導波モードの基本波が真空中で進行する角度を表している。これは近似的にコア中での導波モードの基本波の伝搬角度を表すと考えることができるため、今後の説明に用いることとする。 By satisfying equation (4), the waveguide mode having an effective propagation angle such as the Bragg angle due to the periodicity of the core including the periodic structure is always confined in the core by the clad and contributes to X-ray propagation. Can be made. Here, in this specification, the effective propagation angle θ ′ (°) is expressed by the following equation (5) using the wave number vector (propagation constant) k _z in the propagation direction of the waveguide mode and the wave number vector k ₀ in vacuum. It shall be represented by Since k _z is constant at the interface of each layer due to the continuous condition, as shown in FIG. 3, the effective propagation angle θ ′ (°) is the propagation constant k _z of the fundamental wave of the waveguide mode and the wave number vector k _{0 in} vacuum. The angle at which the fundamental wave of the guided mode travels in a vacuum. Since this can be considered to roughly represent the propagation angle of the fundamental wave of the waveguide mode in the core, it will be used for the future explanation.

ここでは、コアに含まれる周期構造体は、屈折率実部の異なる複数の物質の膜が周期的に積層された多層膜様のものを想定する。このとき、隣り合う膜界面においては、屈折率実部の違いによる全反射臨界角が存在する。これをθ_{ｃ−ｍｕｌｔｉ}（°）とする。 Here, the periodic structure included in the core is assumed to be a multilayer film in which films of a plurality of substances having different real parts of the refractive index are periodically stacked. At this time, the total reflection critical angle due to the difference in the real part of the refractive index exists at the adjacent film interface. This is defined as θ _c-multi (°).

上記の式（６）を満たして、多層膜中の全反射臨界角が多層膜の周期性に起因するブラッグ角よりも小さい場合には、ブラッグ角付近以上の角度で多層膜中の界面に入射されるＸ線は全反射を起さず、部分的な反射または屈折を起こすこととなる。多層膜は複数の異なる屈折率実部の周期的に積層された膜により構成されているので、界面も積層方向に複数存在し、多層膜内部のＸ線はこれら界面において反射、屈折を繰り返すこととなる。多層膜内部でのＸ線のこのような反射、屈折の繰り返しは多重干渉を引き起こす。その結果、多層膜の周期構造に共鳴できる条件をもつＸ線、すなわち多層膜内部で存在できる伝搬モードが形成され、その結果、このＸ線導波路構造のコア中に導波モードが形成されることになる。これを周期共鳴導波モードと称する。   When the above formula (6) is satisfied and the total reflection critical angle in the multilayer film is smaller than the Bragg angle due to the periodicity of the multilayer film, it is incident on the interface in the multilayer film at an angle greater than or equal to the Bragg angle. The X-rays that are generated do not cause total reflection, but cause partial reflection or refraction. Since the multilayer film is composed of a plurality of periodically laminated films having different real refractive indexes, there are a plurality of interfaces in the stacking direction, and X-rays inside the multilayer film are repeatedly reflected and refracted at these interfaces. It becomes. Such repeated reflection and refraction of X-rays within the multilayer film causes multiple interference. As a result, an X-ray having a condition capable of resonating with the periodic structure of the multilayer film, that is, a propagation mode that can exist inside the multilayer film is formed. As a result, a waveguide mode is formed in the core of the X-ray waveguide structure. It will be. This is referred to as a periodic resonance waveguide mode.

このような周期共鳴導波モードはそれぞれ有効伝搬角度をもち、最も小さな有効伝搬角度をもつ周期共鳴導波モードの有効伝搬角度は多層膜のブラッグ角付近に現れることになる。周期共鳴導波モードは多層膜を周期数無限の一次元フォトニック結晶として考えた場合の最低次バンドを満たす伝搬モードに相当し、この伝搬モードがクラッドとコアとの界面での全反射により閉じ込められたものとなる。   Each of such periodic resonant waveguide modes has an effective propagation angle, and the effective propagation angle of the periodic resonant waveguide mode having the smallest effective propagation angle appears near the Bragg angle of the multilayer film. The periodic resonant waveguide mode corresponds to a propagation mode that satisfies the lowest-order band when the multilayer film is considered as a one-dimensional photonic crystal with an infinite number of periods. This propagation mode is confined by total reflection at the interface between the cladding and the core. It will be

現実の一次元周期構造では、その周期数は有限であるため、そのフォトニックバンド構造は無限周期の一次元周期構造のフォトニックバンド構造からずれてくるが、周期数が増えるほど導波モードの特性は無限周期のフォトニックバンド上のそれに近づくことになる。ブラッグ反射は周期性によるフォトニックバンドギャップの効果により引き起こされ、そのブラッグ反射を与える角度であるブラッグ角は周期共鳴導波モードの有効伝搬角度よりやや大きい角度となる。   In an actual one-dimensional periodic structure, since the number of periods is finite, the photonic band structure deviates from the one-dimensional periodic structure of the infinite period, but the waveguide mode increases as the number of periods increases. The characteristic approaches that on a photonic band with an infinite period. The Bragg reflection is caused by the effect of the photonic band gap due to periodicity, and the Bragg angle, which is the angle that gives the Bragg reflection, is slightly larger than the effective propagation angle of the periodic resonant waveguide mode.

周期構造のフォトニックバンド構造において、フォトニックバンドギャップ端に、周期構造に共鳴する導波モードが存在する。Ｘ線のエネルギーが一定として導波モードの有効伝搬角度を考えた場合、これらの導波モードのうち相対的に小さい有効伝搬角度をもつ導波モードが、最低次の周期共鳴導波モードである。周期共鳴導波モードの電場強度の空間的分布プロファイルでは、電場強度の腹の数は基本的に、多層膜の周期数と一致する。高次のブラッグ角に相当する有効伝搬角度をもつ、高次の周期共鳴導波モードの腹の位置は、基本的に周期数の２以上の自然数倍となる。   In a photonic band structure having a periodic structure, a waveguide mode that resonates with the periodic structure exists at the end of the photonic band gap. When the effective propagation angle of the waveguide mode is considered with the X-ray energy constant, the waveguide mode having a relatively small effective propagation angle among these waveguide modes is the lowest-order periodic resonant waveguide mode. . In the spatial distribution profile of the electric field intensity in the periodic resonant waveguide mode, the number of antinodes of the electric field intensity basically matches the number of periods of the multilayer film. The position of the antinode of the higher-order periodic resonant waveguide mode having an effective propagation angle corresponding to the higher-order Bragg angle is basically a natural number multiple of 2 or more of the number of periods.

また有限の周期数をもつ多層膜においては、上記のような周期共鳴導波モードのもつ有効伝搬角度以外の角度で伝搬する導波モードも存在し得る。これらは周期共鳴導波モードではなくコアである多層膜全体を、屈折率実部が平均化された均一媒質として考えた場合に存在する導波モードで、基本的にはその特性に対する多層膜の周期性の影響は少ない。一方、このＸ線導波路の構成で実現される周期共鳴導波モードでは、周期構造の周期数が増えるほど、より多層膜であるコアの中心へ電場が集中し、クラッドへの染み出しも少なくなり、Ｘ線の伝搬損失が小さくなる。また、電場強度分布の包絡曲線はコアの中央に偏った形状となり、よりクラッドへのしみ出しによる損失が小さくなる。さらに、このＸ線導波路中で用いられる周期共鳴導波モードの位相は、周期性の高い方向、つまりクラッドとコアの界面に垂直かつ導波方向に垂直な方向において揃ったものとなり、空間的なコヒーレンスを有することができる。ここで、導波モードの位相がそろうということは、導波方向に垂直な面内での電磁場の位相差が０であるということだけではなく、周期構造の空間的な屈折率分布に対応して電磁場の位相差が周期的に−πと＋πの間で変化していることをも意味する。この周期共鳴導波モードは、導波方向に垂直な方向において、電場の位相が周期構造の周期と同じ周期で−πと＋πの間で変化しているものとなる。   In a multilayer film having a finite number of periods, there may be a waveguide mode that propagates at an angle other than the effective propagation angle of the periodic resonance waveguide mode as described above. These are waveguide modes that exist when the entire multilayer film, which is not the periodic resonant waveguide mode, is considered as a uniform medium with the real part of the refractive index averaged. The influence of periodicity is small. On the other hand, in the periodic resonant waveguide mode realized by this X-ray waveguide configuration, as the number of periods of the periodic structure increases, the electric field concentrates at the center of the core, which is a multilayer film, and the seepage into the cladding decreases. Thus, the X-ray propagation loss is reduced. In addition, the envelope curve of the electric field intensity distribution has a shape biased toward the center of the core, and the loss due to the seepage into the clad is further reduced. Furthermore, the phase of the periodic resonant waveguide mode used in this X-ray waveguide is aligned in a highly periodic direction, that is, in a direction perpendicular to the interface between the cladding and the core and perpendicular to the waveguide direction. Have good coherence. Here, the fact that the waveguide modes are in phase not only corresponds to the fact that the phase difference of the electromagnetic field in the plane perpendicular to the waveguide direction is zero, but also corresponds to the spatial refractive index distribution of the periodic structure. This also means that the phase difference of the electromagnetic field periodically changes between −π and + π. In this periodic resonant waveguide mode, the phase of the electric field changes between −π and + π in the direction perpendicular to the waveguide direction at the same period as the period of the periodic structure.

（３）クラッド
本発明の周期共鳴Ｘ線導波路は、クラッドでの全反射によりＸ線をコア（および平坦化層）に閉じ込めてＸ線を導波させる。Ｘ線の領域においては、電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなる。そのためにクラッドに用いられる材料としては、電子密度の大きな金属を用いることができる。具体的には、Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｂ，Ｍｏの単体、またはこれらの元素を含む材料を用いることが好ましい。このような材料を用いたクラッドは、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。このクラッドの厚さは、コアにＸ線を十分に閉じ込められる程度に厚く、コスト、製造の観点から薄いことが求められる。クラッドの厚さは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。クラッドは、周期共鳴Ｘ線導波路内で膜厚分布をもって形成することも好ましく行われる。例えば、クラッド表面からの入射を積極的に行わせる目的で、入射領域において膜を薄く形成して導入効率を向上させつつ、その他の領域では、膜を厚く形成してＸ線の閉じ込め効果を高めることが好ましく行われる。 (3) Cladding The periodic resonance X-ray waveguide of the present invention guides X-rays by confining the X-rays in the core (and the flattening layer) by total reflection at the cladding. In the X-ray region, a substance having a higher electron density has a smaller real part of the refractive index. Therefore, as a material used for the clad, a metal having a high electron density can be used. Specifically, it is preferable to use a simple substance of Os, Ir, Pt, Au, W, Ta, Hg, Ru, Rh, Pd, Pb, and Mo, or a material containing these elements. A clad using such a material can be formed by sputtering, vapor deposition, or the like. The thickness of the clad is required to be thick enough to sufficiently confine X-rays in the core, and thin from the viewpoint of cost and manufacturing. The thickness of the cladding is preferably 1 nm to 300 nm, and more preferably 1 nm to 50 nm. The cladding is also preferably formed with a film thickness distribution in the periodic resonant X-ray waveguide. For example, for the purpose of positively incident from the cladding surface, a thin film is formed in the incident region to improve introduction efficiency, while in other regions, a thick film is formed to enhance the X-ray confinement effect. Is preferably performed.

（４）コア
本発明において、コアは、屈折率実部が異なる複数の物質からなる周期構造を備えている。本発明において屈折率実部が異なる複数の物質とは多くの場合電子密度が異なる二種以上の物質である。周期構造は、一次元から三次元の周期構造であればよいが、Ｘ線の導波方向に垂直な面内での周期性を有するものとする。このような周期構造は、フォトリソグラフィーや電子ビームリソグラフィー、エッチングプロセス、積層や貼り合わせ等の従来の半導体プロセスによっても作製可能である。たとえば、周期構造が一次元の場合には、この周期構造は、多層膜として構成することができる。この場合、多層膜を形成する方法としては、交互蒸着やスパッタ法などがある。 (4) Core In the present invention, the core has a periodic structure made of a plurality of substances having different real parts of the refractive index. In the present invention, the plurality of substances having different real parts of refractive index are often two or more kinds of substances having different electron densities. The periodic structure may be a one-dimensional to three-dimensional periodic structure, but has a periodicity in a plane perpendicular to the X-ray waveguide direction. Such a periodic structure can also be produced by a conventional semiconductor process such as photolithography, electron beam lithography, etching process, lamination or bonding. For example, when the periodic structure is one-dimensional, this periodic structure can be configured as a multilayer film. In this case, as a method of forming the multilayer film, there are alternating vapor deposition and sputtering.

このような屈折率実部が異なる物質は、無機物、有機物の固体材料のほかに、気体、真空でもよい。また、これらの物質を組み合わせて用いることも好ましい。無機物としては、ホウ素、ホウ素化合物、ベリリウム、炭素、窒化物、酸化物、リンを用いることができる。具体的には、Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＢＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＮ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯ，ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｐを用いることが好ましい。コアを形成する材料を無機物質とすることにより、従来のスパッタ法、蒸着、結晶成長などの確立されたプロセスが利用可能であり、熱や外力に強い構造とすることができる。有機物の例としては、ポリマー、低分子化合物を用いることができる。具体的には、各種レジスト材料、ポリイミド、ビニル系高分子を用いることができる。有機物を用いることにより、Ｘ線の吸収による伝搬損失を小さくすることができる。気体、真空であれば、この損失をさらに低減することができ好ましい。 Such a substance having a different real part of the refractive index may be a gas or a vacuum in addition to an inorganic or organic solid material. It is also preferable to use a combination of these substances. As the inorganic substance, boron, boron compound, beryllium, carbon, nitride, oxide, or phosphorus can be used. Specifically, Be, B, C, B ₄ C, BN, SiC, Si ₃ N ₄ , SiN, Al ₂ O ₃ , MgO, TiO ₂ , SiO ₂ , and P are preferably used. By using an inorganic material as the material for forming the core, established processes such as conventional sputtering, vapor deposition, and crystal growth can be used, and a structure resistant to heat and external force can be obtained. As an example of the organic substance, a polymer or a low molecular compound can be used. Specifically, various resist materials, polyimides, and vinyl polymers can be used. By using an organic substance, propagation loss due to X-ray absorption can be reduced. A gas or vacuum is preferable because this loss can be further reduced.

また周期構造を形成する材料として、通常の半導体プロセスとは異なる、自己組織的な形成メカニズムにより作製される材料を用いてもよい。この例として、界面活性剤等または両親媒性物質の自己集合により形成されるメソ構造体膜があげられる。本発明における周期構造体は、このメソ構造体膜が好ましく用いられる。以下にこの内容について記述する。   Further, as a material for forming the periodic structure, a material produced by a self-organized formation mechanism different from a normal semiconductor process may be used. An example of this is a mesostructured film formed by self-assembly of a surfactant or the like or an amphiphile. The mesostructured film is preferably used for the periodic structure in the present invention. This is described below.

（４−１）メソ構造体膜について
多孔質材料は、ＩＵＰＡＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）によって、その孔径により分類されており、孔径が２−５０ｎｍの多孔質材料は、メソポーラスに分類される。近年、このメソポーラス材料についての研究が盛んに行われ、界面活性剤の集合体を鋳型とすることで、径の揃ったメソ孔が規則的に配列した構造を得ることが可能になっている。本発明のコアの多孔質材料は、平均細孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソポーラス材料を用いることが好ましい。 (4-1) About mesostructured membranes Porous materials are classified according to their pore diameters by IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), and porous materials with pore diameters of 2-50 nm are classified as mesoporous. The In recent years, research on this mesoporous material has been actively conducted, and it has become possible to obtain a structure in which mesopores with uniform diameters are regularly arranged by using a surfactant aggregate as a template. The core porous material of the present invention is preferably a mesoporous material having an average pore diameter of 2 nm to 50 nm.

本明細書中において、メソ構造体膜は、（Ａ）メソポーラス膜、（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの、（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜、を含む。   In this specification, the mesostructured film includes (A) a mesoporous film, (B) a film in which pores of the mesoporous film are mainly filled with an organic compound, and (C) a mesostructured film having a lamellar structure. .

以下に、それぞれについて詳細な説明を行う。   Each will be described in detail below.

（Ａ）メソポーラス膜
メソポーラス膜は、孔径が２−５０ｎｍの多孔質材料からなる膜である。壁部の材料は、製造可能性、周期構造体を屈折率実部が異なる物質より構成するという観点から、酸化物を用いることができる。酸化物としては、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛を用いることが好ましい。これらの物質は、たとえば１０ｋｅＶのＸ線に対し、全て０．９９９９９７以下の屈折率実部を持ち、以降に記載する有機物（同、０．９９９９９８程度の屈折率実部を持つ）や空気（同、ほぼ１の屈折率実部を持つ）と周期構造体を構成した際に、屈折率実部が異なる物質より構成される周期構造体を形成することができる。上述の酸化物は、その骨格中に有機成分が含まれていてよい。壁部の表面は、必要に応じて化学修飾されていてよい。たとえば、水の吸着を抑制するために、疎水性の修飾基により修飾してもよい。 (A) Mesoporous film The mesoporous film is a film made of a porous material having a pore diameter of 2 to 50 nm. As the material of the wall portion, an oxide can be used from the viewpoint of manufacturability and a periodic structure formed of substances having different real parts of the refractive index. As the oxide, silicon oxide, tin oxide, zirconia oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, or zinc oxide is preferably used. These substances have, for example, a real part of refractive index of 0.999997 or less for X-rays of 10 keV, for example, organic substances (having a real part of refractive index of about 0.999998) described later, air (same as above) , Having a real part of refractive index of approximately 1) and a periodic structure, it is possible to form a periodic structure made of materials having different real parts of refractive index. The above oxide may contain an organic component in its skeleton. The surface of the wall portion may be chemically modified as necessary. For example, it may be modified with a hydrophobic modifying group in order to suppress water adsorption.

メソポーラス膜の作製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、以下の方法で作製することができる。集合体が鋳型として機能する両親媒性物質を含む溶液に、無機酸化物の前駆体を加え、成膜を行い、無機酸化物の生成反応を進行させる。その後に、鋳型分子を除去することにより、多孔質材料とする。   The method for producing the mesoporous film is not particularly limited, but for example, it can be produced by the following method. An inorganic oxide precursor is added to a solution containing an amphiphile in which the aggregate functions as a template, and film formation is performed to advance the formation reaction of the inorganic oxide. Thereafter, the template molecule is removed to obtain a porous material.

この両親媒性物質は、界面活性剤を用いることが好ましい。界面活性剤分子としては、イオン性、非イオン性の界面活性剤を用いることができる。このイオン性界面活性剤としては、例えば、トリメチルアルキルアンモニウムイオンのハロゲン化物塩を用いることができる。このアルキル鎖は炭素数で１０以上２２以下であることが好ましい。非イオン性の界面活性剤としては、ポリエチレングリコールを親水基として含むものを用いることができる。ポリエチレングリコールを親水基として含む界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールのブロックコポリマーを用いることが好ましい。ポリエチレングリコールアルキルエーテルのこのアルキル鎖の鎖長は炭素数で１０以上２２以下が好ましく、ポリエチレングリコールの繰返し数は、２以上５０以下が好ましい。この疎水基、親水基を変化させることにより構造周期を変化させることが可能である。一般的に疎水基、親水基を分子量の大きなものとすることにより孔径を拡大することが可能である。また、界面活性剤に加えて、構造周期を調整するための添加物を加えてもよい。この構造周期を調整するための添加物としては、疎水性物質を用いることができる。この疎水性物質としては、アルカン類、親水性基を含まない芳香族化合物を用いることができ、具体的には、オクタンを用いることができる。   This amphiphilic substance is preferably a surfactant. As the surfactant molecule, an ionic or nonionic surfactant can be used. As this ionic surfactant, for example, a halide salt of trimethylalkylammonium ion can be used. This alkyl chain preferably has 10 to 22 carbon atoms. As the nonionic surfactant, one containing polyethylene glycol as a hydrophilic group can be used. As the surfactant containing polyethylene glycol as a hydrophilic group, for example, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol-polypropylene glycol-polyethylene glycol block copolymers are preferably used. The chain length of the alkyl chain of the polyethylene glycol alkyl ether is preferably 10 or more and 22 or less in terms of carbon number, and the repeating number of polyethylene glycol is preferably 2 or more and 50 or less. It is possible to change the structural period by changing the hydrophobic group and the hydrophilic group. In general, it is possible to enlarge the pore size by making the hydrophobic group and hydrophilic group have a large molecular weight. In addition to the surfactant, an additive for adjusting the structural period may be added. As an additive for adjusting the structure period, a hydrophobic substance can be used. As this hydrophobic substance, alkanes and aromatic compounds not containing a hydrophilic group can be used, and specifically, octane can be used.

無機酸化物の前駆体としては、ケイ素や金属元素のアルコキサイド、塩化物を用いることができる。具体的には、Ｓｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｓｎのアルコキサイド、塩化物を用いることができる。アルコキサイドとしては、メトキサイド、エトキサイド、プロポキサイド、または、その一部がアルキル基に置換されたものを用いることができる。   As the precursor of the inorganic oxide, silicon or metal element alkoxide or chloride can be used. Specifically, Si, Zr, Ti, Nb, Al, Zn, Sn alkoxide and chloride can be used. As the alkoxide, methoxide, ethoxide, propoxide, or one in which a part thereof is substituted with an alkyl group can be used.

製膜法としては、ディップコート法、スピンコート法、水熱合成法を用いることができる。   As the film forming method, a dip coating method, a spin coating method, or a hydrothermal synthesis method can be used.

鋳型分子の除去方法としては、焼成、抽出、紫外線照射、オゾン処理を用いることができる。   As a method for removing the template molecule, baking, extraction, ultraviolet irradiation, or ozone treatment can be used.

（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの
壁部の材料については、（Ａ）の項に記載したものと同様のものを使用することができる。孔を充填する物質については、有機化合物を主とするものであれば特に制限されるものではない。この「主」の意味としては、体積比で５０％以上を意味する。この有機化合物の例としては、界面活性剤や、分子集合体の形成機能を有する部位が、壁部を形成する材料または壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料が挙げられる。この界面活性剤の例としては、（Ａ）の項で記載した界面活性剤を挙げることができる。また分子集合体の形成機能を有する部位が、壁部を形成する材料、または、壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料の例としては、アルキル基を有するアルコキシシラン、アルキル基を有するオリゴシロキサン化合物を挙げることができる。このアルキル鎖の鎖長は、炭素数で１０以上２２以下が好ましい。 (B) The mesoporous film whose pores are mainly filled with an organic compound The same material as described in the section (A) can be used as the wall material. The substance filling the pores is not particularly limited as long as it is mainly composed of an organic compound. The meaning of “main” means 50% or more by volume ratio. Examples of the organic compound include a surfactant and a material in which a site having a function of forming a molecular assembly is bonded to a material forming a wall or a precursor of a material forming a wall. Examples of this surfactant include the surfactants described in the section (A). Examples of a material having a function of forming a molecular assembly bonded to a material that forms a wall or a precursor of a material that forms a wall include an alkoxysilane having an alkyl group, an alkyl group An oligosiloxane compound having The chain length of the alkyl chain is preferably 10 or more and 22 or less in terms of carbon number.

孔の内部には、必要に応じて、または、使用する材料、工程の結果として有機溶媒、塩等が含まれていてよい。この有機溶媒の例としては、アルコール、エーテル、炭化水素が挙げられる。   The inside of the hole may contain an organic solvent, a salt, or the like as necessary or as a result of a material to be used or a process. Examples of the organic solvent include alcohol, ether and hydrocarbon.

メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたものの作製法は、特に制限されるものではないが、たとえば、（Ａ）の項に記載したメソポーラス膜の作製法の鋳型の除去以前の工程を挙げることができる。   The method for producing the mesoporous film in which the pores are mainly filled with the organic compound is not particularly limited. For example, the process before removing the template in the method for producing the mesoporous film described in the section (A) is performed. Can be mentioned.

（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜
本発明のメソ構造体膜には、（Ａ）、（Ｂ）に加えてラメラ構造のメソ構造体膜を含む。このメソ構造体膜は、（Ｂ）に記載した壁部の材料と、同じく（Ｂ）に記載した孔を充填する物質からなるラメラ構造を有する。これらの二種類の材料（物質）は、所望の特性を得るために、必要に応じて化学結合によって結合されていても良い。この結合されているラメラ構造の化合物の例としては、トリアルコキシアルキルシランを挙げることができる。 (C) Mesostructured film having a lamellar structure The mesostructured film of the present invention includes a mesostructured film having a lamellar structure in addition to (A) and (B). The mesostructured film has a lamellar structure made of a material for filling the hole described in (B) and the material for the wall described in (B). These two kinds of materials (substances) may be bonded by chemical bonds as necessary in order to obtain desired properties. As an example of the compound having a lamellar structure bonded, trialkoxyalkylsilane can be given.

（５）封止部材について
本発明の周期共鳴Ｘ線導波路は、上述の特徴を有するＸ線導波路であり、かつ図１に示すように、コア１００１のうち、クラッド１００２及び１００３と接触していない部位の表面に封止部材１００４を有することを特徴とする。ここでいう封止部材とは、構造周期を有する多層膜材料、もしくは構造周期を有する多孔質材料からなるコアを、外環境から遮断する機能を有する。 (5) Sealing member The periodic resonant X-ray waveguide of the present invention is an X-ray waveguide having the above-described characteristics, and contacts the clad 1002 and 1003 of the core 1001 as shown in FIG. It is characterized by having a sealing member 1004 on the surface of the part which is not. The sealing member here has a function of blocking a core made of a multilayer material having a structural period or a porous material having a structural period from the outside environment.

封止部材を形成する材料は、上述の機能を有するものであれば特に制限は無い。具体的には、ベリリウム、アルミニウムなどの金属類、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛などの無機酸化物類、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂などの有機物類などが挙げられる。また、例えば樹脂材料からなる薄膜の表面にアルミニウム等の金属材料が蒸着されたような複合材料も好ましく使用できる。   The material for forming the sealing member is not particularly limited as long as it has the above-described function. Specifically, metals such as beryllium and aluminum, inorganic oxides such as silicon oxide, tin oxide, zirconia, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, beryllium oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, and zinc oxide And organic substances such as epoxy resins and polypropylene resins. A composite material in which a metal material such as aluminum is vapor-deposited on the surface of a thin film made of a resin material can also be preferably used.

上記封止部材は、コアを外環境から遮断するのに十分な厚さで形成する。バリア性にのみ注目した場合は、封止部材は厚ければ厚いほど効果的である。しかし、Ｘ線の導波経路上に封止部材が存在する場合、封止部材の厚さの増加に伴い、封止部材において吸収されるＸ線の量も大きくなる。そのため封止部材は、コアを外環境から遮断することだけでなく、封止部材の吸収によるＸ線の減衰も考慮した上で、目的に応じた最適な厚さとする必要がある。   The sealing member is formed with a thickness sufficient to shield the core from the external environment. When focusing only on the barrier property, the thicker the sealing member, the more effective. However, when the sealing member is present on the X-ray waveguide path, the amount of X-rays absorbed by the sealing member increases as the thickness of the sealing member increases. Therefore, the sealing member needs to have an optimum thickness according to the purpose in consideration of not only shielding the core from the outside environment but also taking into account attenuation of X-rays due to absorption of the sealing member.

本発明の周期共鳴Ｘ線導波路においては、コア部に入射したＸ線とコアに含まれる周期構造との相互作用が、出射Ｘ線のモード選択性を決定づける。そのため、コア中で吸収されるＸ線の量は出来る限り小さいことが好ましい。特にコア部に多孔質材料を含む構成の場合、コア中の空孔部が空気で満たされた状況において、空孔部の空気によるＸ線の吸収が、封止部材におけるＸ線の吸収よりも小さいことが求められる。これを以下の式（７）に示す。
α_ａｉｒ×Ｌ＜α_ｓ１×ｔ_１＋α_ｓ２×ｔ_２ 式（７）
ここでα_ａｉｒは空気のＸ線吸収係数、α_ｓ１は導波路入射側に形成した封止部材のＸ線吸収係数、α_ｓ２は導波路出射側に形成した封止部材のＸ線吸収係数、ＬはＸ線の導波方向の導波路のコア部の長さ、ｔ_１は導波路入射側に形成した封止部材の厚さ、ｔ_２は導波路出射側に形成した封止部材の厚さをそれぞれ示す。 In the periodic resonant X-ray waveguide of the present invention, the interaction between the X-rays incident on the core portion and the periodic structure included in the core determines the mode selectivity of outgoing X-rays. Therefore, the amount of X-rays absorbed in the core is preferably as small as possible. In particular, in the case of a configuration including a porous material in the core portion, in a situation where the hole portion in the core is filled with air, the absorption of X-rays by the air in the hole portion is more than the absorption of X-rays in the sealing member. Small is required. This is shown in the following formula (7).
α _air × L <α _s1 × t ₁ + α _s2 × t ₂ Formula (7)
Where α _air is the X-ray absorption coefficient of air, α _s1 is the X-ray absorption coefficient of the sealing member formed on the waveguide entrance side, α _s2 is the X-ray absorption coefficient of the sealing member formed on the waveguide exit side, L is the length of the core portion of the waveguide in the X-ray waveguide direction, t ₁ is the thickness of the sealing member formed on the waveguide entrance side, and t ₂ is the thickness of the sealing member formed on the waveguide exit side. Respectively.

以下、具体例として８ｋｅＶのエネルギーを有するＸ線に対して機能する周期共鳴Ｘ線導波路（コア材料：メソポーラスシリカ、導波路長：２ｍｍ）について、封止部材を形成した場合について説明する。なお、Ｘ線はコアの端面部から入射し、コア部を導波後、反対側のコア端面部から出射する導波路構成とする。   Hereinafter, as a specific example, a case where a sealing member is formed for a periodic resonance X-ray waveguide (core material: mesoporous silica, waveguide length: 2 mm) that functions for X-rays having energy of 8 keV will be described. X-rays are incident from the end face of the core, guided through the core, and then emitted from the opposite core end face.

まず、本発明の封止部材が形成されておらずメソ細孔中を乾燥空気が満たすと仮定した場合、式（１）における左辺を計算すると、０．００２３となる。   First, when it is assumed that the sealing member of the present invention is not formed and the dry air fills the mesopores, the left side in the equation (1) is calculated to be 0.0023.

この周期共鳴Ｘ線導波路において、入射部・出射部の各々について、封止部材として厚さ５００ｎｍのアルミニウムを用いてコアを外環境から遮断した場合、式（１）における右辺を計算すると、０．０１２９となる。これらの二つの値の関係は、式（１）の条件を満たしているので、周期共鳴Ｘ線導波路としての機能を十分に有しつつ、コアを外環境から遮断する構成となっている。   In this periodic resonance X-ray waveguide, when the core is cut off from the external environment by using aluminum having a thickness of 500 nm as the sealing member for each of the incident part and the outgoing part, the right side in Equation (1) is calculated as 0 .0129. Since the relationship between these two values satisfies the condition of the expression (1), the core is shielded from the external environment while having a sufficient function as a periodic resonance X-ray waveguide.

本発明における封止部材の形成方法には特に制限は無く、既存の各種方法を用いることができる。具体的には、あらかじめ用意した薄膜状の封止部材を対象となる部位に接着する方法、封止部材の前駆体となる材料を含む溶液状もしくはゲル状の材料を対象となる部位に塗布・乾燥して封止部材を形成する方法、封止部材を構成する元素を蒸着源とした真空蒸着やスパッタリング等の真空成膜法により対象となる部位に封止部材を形成する方法などが挙げられるが、これらに限定されない。また、本発明における封止部材は、コアとクラッドが接していない部位の表面を外環境から遮断するように覆っていることが必要であるが、コア部上のみに形成されていても、図１（Ａ）に示すようにクラッド上にまでわたって形成されていても良い。また、図１（Ｂ）に示すように、覆う範囲をさらに広げて、クラッド部まで含めて周期共鳴Ｘ線導波路全体を封止部材が覆っている構成でもよい。このような構成にすることで、コアだけでなく、クラッドを構成する材料の吸湿や酸化も抑制することができる。   There is no restriction | limiting in particular in the formation method of the sealing member in this invention, The existing various methods can be used. Specifically, a method of adhering a thin film-shaped sealing member prepared in advance to a target site, a solution-like or gel-like material containing a material to be a precursor of the sealing member is applied to the target site. Examples include a method of forming a sealing member by drying, a method of forming a sealing member at a target site by a vacuum film forming method such as vacuum deposition or sputtering using an element constituting the sealing member as a deposition source, and the like. However, it is not limited to these. Further, the sealing member in the present invention needs to cover the surface of the portion where the core and the clad are not in contact with each other so as to be shielded from the external environment. As shown to 1 (A), you may form even on the clad. Further, as shown in FIG. 1B, a configuration may be adopted in which the covering range is further expanded and the sealing member covers the entire periodic resonant X-ray waveguide including the cladding. By adopting such a configuration, moisture absorption and oxidation of not only the core but also the material constituting the cladding can be suppressed.

本発明の周期共鳴Ｘ線導波路のうち、特にコアに多孔質材料を含む構成においては、水分子の吸着による密度変化だけでなく、多孔質材料部の規則構造が損なわれることによる構造周期の変化も、導波路の特性を変化させる要因である。具体例としては、コアに２次元周期構造からなるメソポーラスシリカ構造を含む構成の場合、過度に高温高湿な環境に曝露された際に、メソポーラスシリカ構造部が経時により徐々に膜厚方向に構造収縮を起こし、部分的に構造周期が崩れることがある。これは、図１（Ｃ）に示すように、封止部材がコアに含まれる多孔質部の空孔内部に侵入している箇所がある構成とすることによって抑制することができる。このような構成では、封止部材が多孔質部に対する構造支持体として機能するため、多孔質部における構造周期の変化を抑制することができる。また図１（Ｃ）に示すような構成にすることで、コアに含まれる多孔質部と封止部材との実効的な接合面積も大きくなるため、封止部材のはく離なども抑制される効果がある。   Among the periodic resonance X-ray waveguides of the present invention, in particular, in the configuration including a porous material in the core, not only the density change due to the adsorption of water molecules but also the structural period due to the damage of the regular structure of the porous material part. The change is also a factor that changes the characteristics of the waveguide. As a specific example, in the case where the core includes a mesoporous silica structure having a two-dimensional periodic structure, the mesoporous silica structure portion gradually increases in the film thickness direction over time when exposed to an excessively high temperature and humidity environment. Shrinkage may cause partial disruption of the structural period. As shown in FIG. 1 (C), this can be suppressed by having a configuration in which there is a portion where the sealing member penetrates into the pores of the porous portion included in the core. In such a configuration, since the sealing member functions as a structural support for the porous portion, it is possible to suppress a change in the structural period in the porous portion. In addition, since the effective bonding area between the porous portion included in the core and the sealing member is increased by adopting the configuration as shown in FIG. 1C, the effect of suppressing separation of the sealing member is also achieved. There is.

本発明の周期共鳴Ｘ線導波路において、コアが多孔質材料から構成される場合には、封止部材によって外環境から遮断されたコアの空孔部は、水分子等の吸着種が極力少ない状態が好ましく、真空状態にあることが理論上は最も好ましい。しかし、封止部材でコアの空孔部を真空環境に保つことは、現実的には極めて困難である。そのため、空孔部には、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥不活性ガス等で満たされることが好ましい。   In the periodic resonance X-ray waveguide according to the present invention, when the core is made of a porous material, the core cavity blocked from the external environment by the sealing member has as few adsorbed species as water molecules as much as possible. The state is preferable, and it is theoretically most preferable that it is in a vacuum state. However, it is practically difficult to keep the core hole in a vacuum environment with the sealing member. Therefore, it is preferable that the pores are filled with dry air, dry nitrogen, dry inert gas, or the like.

本発明の周期共鳴Ｘ線導波路に対して、周期共鳴Ｘ線導波モードを形成するための波長を含むＸ線光源を適切な入射角の位置に配置することにより、高い伝搬効率で位相の揃ったＸ線を出射可能な、Ｘ線導波光学系（Ｘ線導波システム）が得られる。   With respect to the periodic resonant X-ray waveguide of the present invention, an X-ray light source including a wavelength for forming a periodic resonant X-ray waveguide mode is arranged at an appropriate incident angle position, so that the phase of the phase can be increased with high propagation efficiency. An X-ray waveguide optical system (X-ray waveguide system) capable of emitting uniform X-rays is obtained.

以下、本発明の実施の一形態について述べる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

（実施例１）
本実施例では、本発明の図１（Ａ）の構成を持つ周期共鳴Ｘ線導波路を作製する。なお、使用するＸ線の波長は８ＫｅＶ、Ｘ線の導波路長は２ｍｍとして作製した。本実施例の周期共鳴Ｘ線導波路は、Ｓｉ基板１０００上に、タングステンからなる下部クラッド１００２、コア１００１、上部クラッド１００３から形成されている。コア１００１はアルミニウムとカーボンが交互に積層した多層膜である。本実施例のＸ線導波路の製造過程について、以下説明する。 Example 1
In this example, a periodic resonant X-ray waveguide having the configuration shown in FIG. The X-ray wavelength used was 8 KeV, and the X-ray waveguide length was 2 mm. The periodic resonant X-ray waveguide of this embodiment is formed on a Si substrate 1000 from a lower clad 1002 made of tungsten, a core 1001, and an upper clad 1003. The core 1001 is a multilayer film in which aluminum and carbon are alternately stacked. The manufacturing process of the X-ray waveguide of this example will be described below.

（１）下部クラッドの形成
Ｓｉ基板１０００上に、タングステンからなる下部クラッド１００２をスパッタ法により厚さおよそ１５ｎｍで成膜する。 (1) Formation of lower clad A lower clad 1002 made of tungsten is formed on the Si substrate 1000 to a thickness of about 15 nm by sputtering.

（２）コアの形成
スパッタ法により、カーボンからなる厚さ１２ｎｍの膜と、アルミニウムからなる厚さ４ｎｍの膜が交互に積層された周期構造からなるコア１００１を形成する。その周期数は５０で、周期は１６ｎｍである。実際にはコアの最上部と最下部は高屈折率実部をもつカーボンの膜で構成されている。 (2) Formation of core A core 1001 having a periodic structure in which a film made of carbon having a thickness of 12 nm and a film made of aluminum having a thickness of 4 nm are alternately laminated is formed by sputtering. The number of periods is 50, and the period is 16 nm. Actually, the uppermost part and the lowermost part of the core are composed of a carbon film having a high refractive index real part.

（３）上部クラッドの形成
コア１００１の上面にタングステンからなる上部クラッド１００３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ｎｍで成膜した。以上より、基本となる周期共鳴Ｘ線導波路が得られた
（４）封止部材の形成
次に、上記で得られた周期共鳴Ｘ線導波路において、クラッドと接していない全てのコア端面に対して、アルミニウム薄膜からなる封止部材１００４を５００ｎｍの厚さで真空蒸着法により形成した。 (3) Formation of upper clad An upper clad 1003 made of tungsten is formed on the upper surface of the core 1001. This clad was formed with a thickness of approximately 15 nm by sputtering. From the above, a basic periodic resonant X-ray waveguide was obtained. (4) Formation of sealing member Next, in the periodic resonant X-ray waveguide obtained above, all core end faces not in contact with the cladding were formed. On the other hand, a sealing member 1004 made of an aluminum thin film was formed with a thickness of 500 nm by a vacuum deposition method.

以上により得られた、封止部材を有する周期共鳴Ｘ線導波路は、本文中の式（１）において、左辺が０、右辺が０．０１２９となるため、式（１）の条件を満たしている。   In the periodic resonance X-ray waveguide having the sealing member obtained as described above, the left side is 0 and the right side is 0.0129 in the formula (1) in the text, so that the condition of the formula (1) is satisfied. Yes.

この素子を、温度６０℃・相対湿度９５％の高温高湿環境に１０００時間暴露したが、曝露前後で導波路端面からのＸ線の透過率に変化は見られなかった。これは本発明の封止部材の形成により、コア中のアルミニウムの酸化が抑制された効果による。   This element was exposed to a high-temperature and high-humidity environment at a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 95% for 1000 hours, but no change was observed in the transmittance of X-rays from the end face of the waveguide before and after exposure. This is due to the effect that the oxidation of aluminum in the core is suppressed by the formation of the sealing member of the present invention.

一方で、本実施例１において、封止部材を形成していない周期共鳴Ｘ線導波路を上記と同様の高温高湿環境に１０００時間曝露した結果、曝露前後で周期共鳴Ｘ線導波路におけるＸ線の透過率が、約１０％減少していた。これは、上記の高温高湿環境という極端な環境下で、コア中のアルミニウムの一部が酸化されて体積変化が起きた結果、コア内部におけるアルミニウム・カーボン間界面の平坦性が低下したことによる構造周期性の低下による。   On the other hand, as a result of exposing the periodic resonant X-ray waveguide in which the sealing member is not formed to the same high-temperature and high-humidity environment as described above for 1000 hours in Example 1, the X in the periodic resonant X-ray waveguide is exposed before and after the exposure. The line transmittance was reduced by about 10%. This is because the flatness of the interface between the aluminum and carbon inside the core is reduced as a result of volume change due to oxidation of part of the aluminum in the core under the extreme environment of high temperature and high humidity described above. Due to the deterioration of the structural periodicity.

（実施例２）
本実施例では、本発明の図１（Ａ）の構成を持つ周期共鳴Ｘ線導波路を作製する。なお、使用するＸ線の波長は８ＫｅＶ、Ｘ線の導波路長は２ｍｍとして作製した。本実施例の周期共鳴Ｘ線導波路は、Ｓｉ基板１０００上に、タングステンからなる下部クラッド１００２、コア１００１、上部クラッド１００３から形成されている。コア１００１は２次元構造を有するメソポーラスシリカ膜である。このメソポーラスシリカ膜は、シリンダー状の細孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。本実施例のＸ線導波路の製造過程について、以下説明する。 (Example 2)
In this example, a periodic resonant X-ray waveguide having the configuration shown in FIG. The X-ray wavelength used was 8 KeV, and the X-ray waveguide length was 2 mm. The periodic resonant X-ray waveguide of this embodiment is formed on a Si substrate 1000 from a lower clad 1002 made of tungsten, a core 1001, and an upper clad 1003. The core 1001 is a mesoporous silica film having a two-dimensional structure. In this mesoporous silica film, cylindrical pores are two-dimensionally arranged to form a periodic structure in the film thickness direction. The manufacturing process of the X-ray waveguide of this example will be described below.

（１）下部クラッドの形成
Ｓｉ基板１０００上に、タングステンからなる下部クラッド１００２をスパッタ法により厚さおよそ１５ｎｍで成膜する。 (1) Formation of lower clad A lower clad 1002 made of tungsten is formed on the Si substrate 1000 to a thickness of about 15 nm by sputtering.

（２）コアの形成（メソポーラスシリカ膜の作製）
（２−１）メソ構造体膜の前駆体溶液調製
二次元ヘキサゴナル構造を持つメソポーラスシリカ膜からなるコア１００１は、ディップコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、エタノール、０．０１Ｍ塩酸、テトラエトキシシランを加え２０分間混合した溶液にブロックポリマーのエタノール溶液を加え、３時間攪拌することで調製される。ブロックポリマーとしては、エチレンオキサイド（２０）プロピレンオキサイド（７０）エチレンオキサイド（２０）（カッコ内は、各ブロックの繰り返し数）を使用することが可能である。混合比（モル比）は、テトラエトキシシラン：１．０、塩酸：０．００１１、エタノール：５．２、ブロックポリマー：０．００９６、エタノール：３．５、水：６．０とする。溶液は、膜厚調整の目的で適宜希釈して使用する。 (2) Core formation (production of mesoporous silica film)
(2-1) Preparation of precursor solution of mesostructured film A core 1001 made of a mesoporous silica film having a two-dimensional hexagonal structure is prepared by a dip coating method. The precursor solution of the mesostructure is prepared by adding an ethanol solution of a block polymer to a solution obtained by adding ethanol, 0.01M hydrochloric acid, and tetraethoxysilane and mixing for 20 minutes, and stirring for 3 hours. As the block polymer, it is possible to use ethylene oxide (20) propylene oxide (70) ethylene oxide (20) (in parentheses, the number of repetitions of each block). The mixing ratio (molar ratio) is tetraethoxysilane: 1.0, hydrochloric acid: 0.0011, ethanol: 5.2, block polymer: 0.0096, ethanol: 3.5, water: 6.0. The solution is appropriately diluted and used for the purpose of adjusting the film thickness.

（２−２）メソ構造体膜の製膜
（１）で下部クラッド１００２を形成した基板を洗浄後、ディップコート装置を用いて０．５ｍｍｓ^−１の引き上げ速度でディップコートを行う。製膜後、メソ構造体膜は、２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で２週間、８０℃で２４時間保持される。調整されたメソ構造体膜の、ブラッグ−ブレンターノ配置をもちいたＸ線回折分析から、このメソ構造体膜は、基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔、つまり閉じ込め方向における周期が、１０ｎｍであることが確認された。その膜厚はおよそ５００ｎｍである。なお、前述のように、このメソ構造体膜は有機物が充填された孔が２次元的に配列し、膜厚方向に周期構造を形成している。 (2-2) Formation of Mesostructured Film After the substrate on which the lower clad 1002 is formed in (1) is washed, dip coating is performed at a pulling rate of 0.5 mms ⁻¹ using a dip coating apparatus. After film formation, the mesostructured film is held in a constant temperature and humidity chamber at 25 ° C. and a relative humidity of 40% for 2 weeks and at 80 ° C. for 24 hours. From the X-ray diffraction analysis of the adjusted mesostructured film using the Bragg-Brentano configuration, this mesostructured film has a high order in the normal direction of the substrate surface, and its plane spacing, that is, in the confinement direction. It was confirmed that the period was 10 nm. Its film thickness is approximately 500 nm. As described above, in the mesostructured film, holes filled with an organic substance are two-dimensionally arranged to form a periodic structure in the film thickness direction.

（２−３）メソ構造体膜の多孔質化
前項（２−２）で作製したメソ構造体膜について、８０℃の条件下、エタノールを用いた溶媒抽出法を用いることにより、膜中の細孔に充填していた有機物を抽出除去し、シリンダー状の細孔が２次元的に配列したメソポーラスシリカ膜を得た。 (2-3) Making the mesostructured membrane porous The mesostructured membrane prepared in the previous section (2-2) was subjected to a solvent extraction method using ethanol under the condition of 80 ° C. The organic substance filled in the pores was extracted and removed to obtain a mesoporous silica film in which cylindrical pores were two-dimensionally arranged.

（３）上部クラッドの形成
メソポーラスシリカ膜を含むコア１００１の上面にタングステンからなる上部クラッド１００３を形成する。このクラッドは、スパッタ法により厚さおよそ１５ｎｍで成膜した。以上より、基本となる周期共鳴Ｘ線導波路が得られた。 (3) Formation of upper clad An upper clad 1003 made of tungsten is formed on the upper surface of the core 1001 including the mesoporous silica film. This clad was formed with a thickness of approximately 15 nm by sputtering. From the above, a basic periodic resonance X-ray waveguide was obtained.

（４）封止部材の形成
次に、厚さ２００ｎｍのアルミニウムを表面に蒸着した厚さ１０μｍのポリプロピレンフィルムを用いて、アルミニウム面が上記周期共鳴Ｘ線導波路のコアと接する向きで熱圧着を施し、周期共鳴Ｘ線導波路に封止部材１００４を形成した。以上により得られた、封止部材を有する周期共鳴Ｘ線導波路では、本文中の式（１）における左辺は０．００２３、右辺は０．０１２となり、式（１）の条件を満たしている。また、この周期共鳴Ｘ線導波路においてコアと封止部材が接している箇所について、断面ＳＥＭにより構造を詳細に観察したところ、図１（Ｃ）に示すような、コアにおけるシリンダー状の細孔の端部から細孔内部に向かって、封止部材の内面にあるアルミニウムが侵入している箇所が多数確認された。 (4) Formation of sealing member Next, using a 10 μm thick polypropylene film on which 200 nm thick aluminum is vapor-deposited, thermocompression bonding is performed so that the aluminum surface is in contact with the core of the periodic resonance X-ray waveguide. The sealing member 1004 was formed on the periodic resonance X-ray waveguide. In the periodic resonance X-ray waveguide having the sealing member obtained as described above, the left side in the formula (1) in the text is 0.0023 and the right side is 0.012, which satisfies the condition of the formula (1). . In addition, when the structure of the portion where the core and the sealing member are in contact with each other in this periodic resonance X-ray waveguide is observed in detail by a cross-sectional SEM, the cylindrical pores in the core as shown in FIG. A number of locations where aluminum on the inner surface of the sealing member invades from the end of the metal toward the inside of the pores.

この素子を、温度６０℃・相対湿度９５％の高温高湿環境に曝露した状態でＸ線の導波特性を測定したところ、曝露前と曝露中で周期共鳴Ｘ線導波路におけるＸ線の出射角に変化は見られなかった。これは本発明の封止部材の形成により、コアの細孔中への水分子などの吸着源の侵入が抑制された効果による。   When this device was exposed to a high-temperature and high-humidity environment with a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 95%, the X-ray waveguide characteristics were measured. There was no change in the exit angle. This is because the formation of the sealing member of the present invention suppresses the intrusion of adsorption sources such as water molecules into the pores of the core.

一方で、本実施例２において、封止部材を形成していない周期共鳴Ｘ線導波路を上記と同様の高温高湿環境に曝露した状態でＸ線の導波特性を測定したところ、曝露前に０．４４４°であったＸ線の出射角が、曝露中には０．４５４°へ変化していた。これは、コアに含まれる細孔中に、高湿環境下において水分子が多量に吸着したことによる屈折率実部の変化が原因である。   On the other hand, in Example 2, when the X-ray waveguide characteristics were measured in a state where the periodic resonant X-ray waveguide in which the sealing member was not formed was exposed to the same high-temperature and high-humidity environment as described above, The X-ray exit angle, which was 0.444 ° before, changed to 0.454 ° during the exposure. This is due to a change in the real part of the refractive index due to a large amount of water molecules adsorbed in the pores contained in the core in a high humidity environment.

（実施例３）
実施例２と同様の手法により、２次元構造を有するメソポーラスシリカをコアとする周期共鳴Ｘ線導波路を作製した。 (Example 3)
A periodic resonant X-ray waveguide having a mesoporous silica having a two-dimensional structure as a core was produced by the same method as in Example 2.

次に、上記で得られた周期共鳴Ｘ線導波路において、クラッドと接していない全てのコア端面に対して、アルミニウム薄膜からなる封止部材１００４を５００ｎｍの厚さで真空蒸着法により形成した。   Next, in the periodic resonance X-ray waveguide obtained as described above, a sealing member 1004 made of an aluminum thin film was formed with a thickness of 500 nm on all core end faces not in contact with the clad by a vacuum deposition method.

以上により得られた、封止部材を有する周期共鳴Ｘ線導波路は、本文中で記載したように、式（１）の条件を満たしている。また、この周期共鳴Ｘ線導波路においてコアと封止部材が接している箇所について、断面ＳＥＭにより構造を詳細に観察したところ、図１（Ｃ）に示すような、コアにおけるシリンダー状の細孔の端部から細孔内部に向かって、封止部材であるアルミニウムが侵入している箇所が多数確認された。   The periodic resonance X-ray waveguide having the sealing member obtained as described above satisfies the condition of the expression (1) as described in the text. In addition, when the structure of the portion where the core and the sealing member are in contact with each other in this periodic resonance X-ray waveguide is observed in detail by a cross-sectional SEM, the cylindrical pores in the core as shown in FIG. A large number of locations where aluminum as a sealing member invades from the end of the metal toward the inside of the pores.

この素子を、温度６０℃・相対湿度９５％の高温高湿環境に１０００時間暴露したが、曝露前後で周期共鳴Ｘ線導波路におけるＸ線の透過率に変化は見られなかった。これは本発明の封止部材の形成により、コア中への水分子などの吸着源の侵入が抑制され、かつコアを形成するメソポーラスシリカに対して封止部材が構造支持体として機能した効果による。   This element was exposed to a high-temperature and high-humidity environment at a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 95% for 1000 hours. However, there was no change in the X-ray transmittance in the periodic resonance X-ray waveguide before and after the exposure. This is because the formation of the sealing member of the present invention suppresses the intrusion of an adsorption source such as water molecules into the core, and the sealing member functions as a structural support for the mesoporous silica forming the core. .

一方で、本実施例３において、封止部材を形成していない周期共鳴Ｘ線導波路を上記と同様の高温高湿環境に１０００時間曝露した結果、曝露前後で周期共鳴Ｘ線導波路におけるＸ線の透過率が、約１０％減少していた。   On the other hand, in Example 3, as a result of exposing the periodic resonant X-ray waveguide in which the sealing member was not formed to the same high temperature and high humidity environment as described above for 1000 hours, the X in the periodic resonant X-ray waveguide was exposed before and after the exposure. The line transmittance was reduced by about 10%.

これは、高温高湿環境に曝露した結果、コアを形成するメソポーラスシリカ膜において、シリカ壁の加水分解反応等が進行したことによる、コアの構造周期性の低下による。   This is due to a decrease in the structural periodicity of the core due to the progress of the hydrolysis reaction of the silica wall in the mesoporous silica film forming the core as a result of exposure to a high temperature and high humidity environment.

本発明のＸ線導波路は、Ｘ線を用いた撮像、露光、分析等におけるＸ線光学系に用いられる部品等に利用することができる。   The X-ray waveguide of the present invention can be used for components used in an X-ray optical system in imaging, exposure, analysis and the like using X-rays.

１０００ 基板
１００１ コア
１００２ 下部クラッド
１００３ 上部クラッド
１００４ 封止部材
２００１ コア
２００２，２００３ クラッド
２００７ クラッドとコアの界面における全反射臨界角
２００８ ブラッグ角
２００９ 単位構造中の物質界面における全反射臨界角 1000 substrate 1001 core 1002 lower clad 1003 upper clad 1004 sealing member 2001 core 2002, 2003 clad 2007 total reflection critical angle at interface between clad and core 2008 Bragg angle 2009 total reflection critical angle at material interface in unit structure

Claims (7)

屈折率実部の異なる複数の物質が周期的に配置されたコアと、
前記コアの外側に、Ｘ線を全反射によってコア内に閉じ込めるクラッドを有するＸ線導波路であって、
前記Ｘ線導波路のコアとクラッドとの界面における入射Ｘ線の全反射臨界角は、同じ波長のＸ線に対して、該コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも大きく、
前記屈折率実部の異なる複数の物質間における全反射臨界角は、同じ波長のＸ線に対して、前記コアの周期構造に対応するブラッグ角よりも小さく、
前記コアは、前記クラッドと接触していない部位の表面に、前記コアを外環境から遮断する封止部材を有することを特徴とするＸ線導波路。 A core in which a plurality of substances having different real parts of refractive index are periodically arranged;
An X-ray waveguide having a cladding outside the core for confining X-rays in the core by total reflection;
The total reflection critical angle of incident X-rays at the interface between the core and the clad of the X-ray waveguide is larger than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for X-rays having the same wavelength,
The total reflection critical angle between a plurality of substances having different real parts of the refractive index is smaller than the Bragg angle corresponding to the periodic structure of the core for X-rays having the same wavelength,
The X-ray waveguide according to claim 1, wherein the core has a sealing member that shields the core from an external environment on a surface of a portion not in contact with the clad. 前記コアは、少なくとも一部が多孔質材料からなることを特徴とする請求項１に記載のＸ線導波路。   The X-ray waveguide according to claim 1, wherein at least a part of the core is made of a porous material. 前記多孔質材料は、平均細孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソポーラス材料であることを特徴とする請求項２に記載のＸ線導波路。   The X-ray waveguide according to claim 2, wherein the porous material is a mesoporous material having an average pore diameter of 2 nm to 50 nm. 前記メソポーラス材料は、メソポーラスシリカであることを特徴とする請求項３に記載のＸ線導波路。   The X-ray waveguide according to claim 3, wherein the mesoporous material is mesoporous silica. 前記Ｘ線導波路は、以下に示す式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線導波路。
α_ａｉｒ×Ｌ＜α_ｓ１×ｔ_１＋α_ｓ２×ｔ_２
（ここでα_ａｉｒは空気のＸ線吸収係数、α_ｓ１は導波路入射側に形成した封止部材のＸ線吸収係数、α_ｓ２は導波路出射側に形成した封止部材のＸ線吸収係数、ＬはＸ線の導波方向の導波路のコア部の長さ、ｔ_１は導波路入射側に形成した封止部材の厚さ、ｔ_２は導波路出射側に形成した封止部材の厚さをそれぞれ示す） The X-ray waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein the X-ray waveguide satisfies an expression shown below.
α _air × L <α _s1 × t ₁ + α _s2 × t ₂
(Where α _air is the X-ray absorption coefficient of air, α _s1 is the X-ray absorption coefficient of the sealing member formed on the waveguide entrance side, and α _s2 is the X-ray absorption coefficient of the sealing member formed on the exit side of the waveguide) , L is the length of the core portion of the waveguide in the X-ray waveguide direction, t ₁ is the thickness of the sealing member formed on the waveguide incident side, and t ₂ is the sealing member formed on the waveguide exit side. (Indicates thickness) 前記封止部材は、前記多孔質材料と接する部位において、該多孔質材料の空孔内部に該封止部材が侵入している箇所を有していることを特徴とする請求項２に記載のＸ線導波路。   The said sealing member has the location where this sealing member has penetrate | invaded inside the void | hole of this porous material in the site | part which contact | connects the said porous material. X-ray waveguide. Ｘ線光源と、Ｘ線導波路を有するＸ線導波システムにおいて、
前記Ｘ線導波路は、請求項１乃至６に記載のいずれか一項のＸ線導波路であることを特徴とするＸ線導波システム。 In an X-ray waveguide system having an X-ray light source and an X-ray waveguide,
The X-ray waveguide system according to claim 1, wherein the X-ray waveguide is the X-ray waveguide according to claim 1.

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