JPH04190200A - 真空紫外光領域用の多層膜ミラー及びその製法 - 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〕 この発明は、波長が２０００ｒＡより短い真空紫外光領
域用の多層膜ミラー及びその製法に関し、２つの透明な
光学結晶を用いる従来法では製作できなかったこの波長
領域の多層膜ミラーを実現し、簡単に作ることを可能と
したものである。

〔従来の技術〕

近年、直径が１０ｆｆ１以下の比較的小型の粒子加速器
としてシンクロトロンが開発されつつあり、このシンク
ロトロンからの放射光（ＳＯＲ光）の利用分野の一つに
赤外・可視からＸ線に至る広い範囲の連続スペクトルを
持っＳＯＲ光を利用する真空紫外光領域の分光研究なと
かあり、従来の安定した連続光源を得ることがてきない
という問題が解決され、飛躍的な発展を遂げている。

このような真空紫外光領域は、可視・紫外光領域に比べ
て空気によって強く吸収されることから光源を含む光学
系を真空中に置かねばならず、しかも１１００ｎ以下の
真空紫外光を透過させる窓材がないことあり、光学系を
透過式のものでなく反射光学系で構成しなければならな
いことも多い。

この反射光学系を高効率にするには、反射率の高いミラ
ーが必要であり、高反射率のミラーとして多層膜ミラー
が良く知られている。

現在、この真空紫外光領域以外での多層膜ミラーは、２
種類の光学結晶を繰返し重ねて多層に形成し、上の層で
反射されずに透過した光を次の層で反射させることを繰
り返して反射率を高めるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、真空紫外光領域については、従来と同様の２
種類の光学結晶膜を繰返し重ねて多層に形成する方法で
、高反射率の多層膜ミラーを製作することが出来ないと
いう問題がある。

一方、この真空紫外光領域での反射率が高いとされるミ
ラーにアルミニウムなどの金属膜を用いるものがあるが
、アルミニウムの均一な膜を蒸着法で作ろうとしても最
低１０ｎｍ程度の厚さが必要であり、この厚さの金属膜
では、上の層を透過する光のほとんどが吸収されてしま
い、多層膜ミラーにしても次の層からの反射による反射
効率の向上か図れないという問題がある。

二の発明は、前記従来技術における問題点を解決して、
真空紫外光領域における高反射率の多層膜ミラーを実現
する二と及び簡単に作ることかできる真空紫外光領域用
の多層膜ミラー及びその製法を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

二の発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラーは、真空紫
外光に対し透明な光学結晶膜と高反射率の金属材料の蒸
着粒子を極薄く分散させた分散反射層とを交互に繰返し
て多層にしたことを特徴とするものである。

また、この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラーの製
法は、真空紫外光領域用の多層膜ミラーを製作するに際
し、透明な光学結晶膜表面に高反射率の金属材料の蒸着
粒子を極薄く分散させて分散反射層としたのち、前記光
学結晶膜と前記分散反射層を繰返し形成して多層にする
ようにしたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラーによれば、
Ｍｇ　Ｆ、やＣａ　Ｆ　２なとのぶつ化物などの透明の
光学結晶膜と、アルミニウムなどの金属材料の粒子径゛
が例えばｌ　ｎｌＩｉ度の蒸着粒子を極薄く蒸着・分散
した分散反射膜とを交互に繰り返して多層膜ミラーとす
るようにしており、真空紫外光領域においても、分散反
射層で直接反射される光と、蒸着粒子の間及びその内部
を透過して次の層の分散反射層で反射される光を利用し
、反射されない光を蒸着粒子間を透過させるようにして
光の吸収を極力抑え、反射効率の向上を図るようにして
いる。

また、この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラーの製
法によれば、ＭｇＦ２やＣａ　Ｆ　２などのぶつ化物な
どの透明の光学結晶膜にアルミニウムなどの金属材料の
粒子径が例えばｌｎｍ程度の蒸着粒子を極薄く蒸着・分
散させて分散反射膜を成膜し、この透明光学結晶膜と金
属材料の分散反射膜を交互に繰返して多層膜ミラーとす
ることて、真空紫外光領域においても、分散反射層を透
過する光の吸収を極力抑え、反射効率の向上を図るよう
にしている。

したかって、これら多層膜ミラーは、真空紫外光領域の
分光研究や自由電子レーサーの高効率な反射系として利
用することかできる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図は、この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラー
の一実施例にかかる断面図である。

この真空紫外光領域用の多層膜ミラー〕０は、アルミニ
ウムなとの高反射率の金属材料であってもその厚さをｌ
ｎｍ程度に薄くすることができれば、真空紫外光領域の
光の透過の際の吸収を極力減らすことができる反射膜に
てき、多層膜ミラーへの適用が可能となるという考えに
基づき、蒸着粒子を均一に成膜するのてなく、島状に分
散させた分散反射膜を用いるようにしている。

この真空紫外光領域用の多層膜ミラー１０は、第１図に
示すように、波長か２００　ｎｍより短い真空紫外光に
対し透明な光学結晶膜１］と高反射率の金属材料の蒸着
粒子１２を極薄く分散させた分散反射層１３とて１つの
層のミラー１４が構成され、これら光学結晶膜１１と分
散反射層１３を交互に繰返して多層にし、これ以降の各
層のミラー１５．１６．・・・が構成されている。

この光学結晶膜１１としては、例えばＭｇＦ２やＣａ　
Ｆ　２などのぶつ化物などがあり、Ｃ，ＶＤ法等によっ
て成膜することで形成される。

この透明な光学結晶膜１１の厚さは、多層膜ミラー１０
の１層を構成する光学結晶膜１１の厚さと分散反射層１
３の厚さの合計が反射すべき真空紫外光領域の波長λの
約１／２（−λ／２）となるようにし、透過して次の層
の分散反射層１３で反射した光と位相か合うようにする
。

したがって、波長λが１７０ｎｒｎの真空紫外光を対象
とする場合には、合計の厚さを約８５ｎｍとすればよい
。

分散反射層１３は、例えばアルミニウムの蒸着粒子１２
を約１ｎｍ程度の厚さて光学結晶膜１１上に蒸着するこ
とて形成されており、この厚さはアルミニウムの蒸着粒
子１２のほぼ直径に相当する大きさで、島状に蒸着され
た粒子か分散した状態となり、蒸着粒子１２間の間隔ｄ
が約１ｎｍ程度になっている。

このような真空紫外光領域の多層膜ミラー１０ては、波
長λが２００　ｎｍ以下の真空紫外光か入射すると、１
層目のミラー１４の光学結晶膜１１を透過して分散反射
層１３の蒸着粒子ユ２に当たった光は大部分が直接反射
され、その一部が蒸着粒子１２を透過する。また、１層
目のミラー１４の蒸着粒子１２間の光はそのまま透過す
る。

そして、１層目のミラーユ４て蒸着粒子１２を透過した
光と蒸着粒子１２の間を透過した光か２層目のミラー１
５に入り、ここで分散反射層１Ｂの蒸着粒子１２に当た
った光は、大部分が直接反射され、その一部が蒸着粒子
１２内を透過する。

また、２層目のミラー１５の蒸着粒子１２間の光はその
まま透過する。

そして、２層目のミラー１５を透過した光が３層目のミ
ラー１６に入り、これ以降のミラー１７゜・・て繰り返
される。

この分散反射層１３では、波長λの光に対し、蒸着粒子
１２の間隔ｄが極小さい二とから、これら島状の蒸着粒
子１２間を透過する光の波が乱れず、均一な状態のまま
透過することになるとともに、蒸着粒子１２内を透過す
る光もその厚さが極薄いことから極僅かであり、吸収を
極力抑えることかできる。

そして、各ミラー１４，１５．山で反射された光が加わ
って反射光となり、反射光率の向上となる。

この結果、真空紫外光領域であっても光学結晶膜ユ１と
分散反射層ユ３とて高効率な多層膜ミラー１０を実現て
きる。

次に、この真空紫外光領域用の多層膜ミラーの製法の一
実施例について、第２図に示す工程図により説明する。

■　まず、Ｍ　ｇ　Ｆ　２やＣａ　Ｆ　２などのふり化
物などの透明の光学結晶膜１１をＣＶＤ法等によって成
膜する。

この透明な光学結晶膜１１の厚さは、多層膜ミラー１０
の１層を構成する光学結晶膜１１の厚さと分散反射層１
３の厚さの合計が反射すべき真空紫外光領域の波長λの
約１／２となるようにし、透過して次の層の反射層２て
反射した光と位相が合うようにする。

したがって、波長λが１７０ｎｓの真空紫外光を対象と
する場合には、合計の厚さを約８５ｎｇとすればよい。

■　この光学結晶膜１１の表面にアルミニ・ラムなどの
金属材料を蒸着して行き、光学結晶膜１１の表面に島状
に金属か付着してその厚さがｌｎｍ程度になるようにし
て分散反射膜１３とする。

このアルミニウムの蒸着は、アルミニウムの蒸着粒子１
２の直径がほぼ１ｒ＋ａ程度になっていることから、蒸
着粒子１２が１粒づつ光学結晶膜１１の表面に並ぶよう
に付着させることてなされ、この程度の厚さの蒸着では
、蒸着粒子］２が均一にならず、島状に分散した状態と
なるとともに、各着粒子１２の間隔ｄか約１ｎｍ程蒸度
となる。

■　こうして透明な光学結晶膜１１上に約１０Ｉ８の島
状に分散した蒸着粒子１２を蒸着させた分散反射層１３
を成膜して１層目のミラー１４か作られる。

■　このような１層目のミラー１４が作られたのち、上
記■：透明な光学結晶膜１１のＣＶＤによる成膜、■：
島状に分散させた蒸着粒子１２を蒸着させた分散反射層
１３の成膜、■、２層目のミラー１５の完成を繰返し、
３層目以降のミラー１６、・・・を形成することて多層
膜ミラー１０とする。

この多層膜ミラー１０の層数は、各層のミラー１４．１
５．１６の分散反射層１３による真空紫外光領域の光の
反射及び透過の際の吸収程度によって定まり、最も下の
分散反射層１３で反射した光が反射率の向上に寄与する
程度とそこに至る光の吸収の程度により決められる。

例えばアルミニウムの蒸着粒子］２による分散反射層１
３を用いる場合には、各ミラー］４，１５．１６．・・
の分散反射層１３による反射率が均一な反射層を形成す
る場合に比へて小さいことから、通常の多層膜ミラーに
比べて層数を多くする必要かある。

二のようにして作られた真空紫外光領域用の多層膜ミラ
ー１０ては、第１図に示すように、最上層に光学結晶膜
１１を配置しその次に分散反射層１３か位置する状態で
使用され、反射に利用する蒸着粒子１２か一平面上に並
んた状態とする。

そして、真空紫外光領域の光か入射すると、最上層のミ
ラー１４の分散反射層１３で反射されると同時に、透過
した光か次のミラー１５の分散反射層１３で反射され、
さらに透過した光か次のミラー１６．１７の分散反射層
１３で反射される。

したかって、入射した光に対して、各層の分散反射層１
３で反射した全ての反射光か反射効率に寄与し、従来無
かった真空紫外光領域の高父射率の多層膜ミラー１０と
なる。

なお、上記実施例では、透明な光学結晶としてＭｇＦ　
やＣａ　Ｆ　２なとのぶつ化物を例に説明しなか、他の
ぶつ化物やふり化物以外の透明結晶を用いるようにして
も良く、成膜法もＣＶＤ法に限らず他の方法でも良い。

また、分散反射層についても反射すべき光の波長によっ
て金属材料の反射率か異なることから、波長に応して金
属材料を変えるようにすれば良く、アルミニウムのほか
金なども使用できる。

さらに、この発明の要旨を変更しない範囲で、各構成要
素に変更を加えるようにしても良い。

Ｃ発明の効果〕 以上実施例とともに具体的に説明したように、この発明
の真空紫外光領域用の多層膜ミラーによれば、透明の光
学結晶膜と、金属材料の蒸着粒子を極薄く蒸着・分散し
た分散反射膜とを交互に繰り返して多層膜ミラーとする
ようにしたので、真空紫外光領域においても、分散反射
層で直接反射される光と、蒸着粒子の間及びその内部を
透過して次の層の分散反射層で反射される光を利用して
多層膜ミラーとすることができる。

そして、この多層［ラーでは、分散反射層で反射されな
い光は蒸着粒子内を透過しないので、光の吸収を極力抑
え、高反射率にすることかできる。

また、二の発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラーの製
法によれば、透明の光学結晶膜に金属材料の蒸着粒子を
極薄く蒸着・分散させて分散反射膜を成膜し、二の透明
光学結晶膜と金属材料の分散反射膜を交互に繰返して多
層膜ミラーをつくるようにしたので、真空紫外光領域の
多層膜ミラーを簡単に作ることができる。

そして、こうして作られた多層膜ミラーでは、分散反射
層で反射されない光は蒸着粒子内を透過しないため、光
の吸収を極力抑え、高反射率にすることができる。

したがって、これら多層膜ミラーは、真空紫外光領域の
分光研究や自由電子レーザー等の高効率な反射系として
利用する二とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラー
の一実施例にかかる断面図である。 第２図は、この発明の真空紫外光領域用の多層膜ミラー
の製法の一実施例にかかる工程図である。 １０・・真空紫外光領域の多層膜ミラー、１１・・透明
な光学結晶膜、 ］２・蒸着粒子、 １３・金属材料の分散反射層、 １４．１５，１６．１．７　　各層のミラー。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 ／坦 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空紫外光に対し透明な光学結晶膜と高反射率の
   金属材料の蒸着粒子を極薄く分散させた分散反射層とを
   交互に繰返して多層にしたことを特徴とする真空紫外光
   領域用の多層膜ミラー。
2. （２）真空紫外光領域用の多層膜ミラーを製作するに際
   し、透明な光学結晶膜表面に高反射率の金属材料の蒸着
   粒子を極薄く分散させて分散反射層としたのち、前記光
   学結晶膜と前記分散反射層を繰返し形成して多層にする
   ようにしたことを特徴とする真空紫外光領域用の多層膜
   ミラーの製法。