JPH04326098A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば、生物試料等を観
察するＸ線顕微鏡等に用いるものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線領域における物質の屈折率は、ｎ＝
１ーδーｉｋ（δ，ｋは実数、ｋはＸ線の吸収を表わす
。）と表わされ、δ，ｋともに１に比べて非常に小さい
。従って、Ｘ線領域では、屈折を利用したレンズが使用
できないため、反射を利用した光学系が用いられている
。

【０００３】Ｘ線は、全反射臨界角よりも垂直に近い入
射角では、反射率が非常に小さい。そこで、振幅反射率
の高い物質の組合せを積層することによって反射面を多
数設けた多層膜反射鏡が用いられている。この多層膜反
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、大きい物質とを交互に積層し
てなるものであり、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が調整されている
。

【０００４】従来、軟Ｘ線波長領域（２．５〜２５０Å
）において多層膜反射鏡に用いられているものとして、
タングステン（Ｗ）／炭素（Ｃ），モリブデン（Ｍｏ）
／シリコン（Ｓｉ），ニッケル（Ｎｉ）／ベリリウム（
Ｂｅ）等の組合せがあり、スパッタリング，真空蒸着，
ＣＶＤなどの薄膜製作技術によって形成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、生物試料等
の観察をするＸ線顕微鏡に適したＸ線波長領域は、図７
に示すように、酸素のＫー吸収端（２３Å）と炭素のＫ
ー吸収端（４４Å）との間の『水の窓』と呼ばれる波長
領域であり、この領域のＸ線は水の透過率は高く、生物
を構成するタンパク質や核酸等に多く含まれている炭素
の透過率は低い。即ち、水を含んだ生きたままの生物試
料の像をコントラストよく高い解像度で得られるＸ線波
長領域である。

【０００６】しかしながら、従来の軟Ｘ線領域で用いら
れている多層膜反射鏡では、『水の窓』領域のＸ線に対
しては低い反射率しか得られない。また、ニッケル／ベ
リリウムの組合せは、『水の窓』領域のＸ線に対して比
較的高い反射率（３６Åで１５％，２５Åで３０％）を
有するが、ベリリウム粉末には強い毒性があり、製造工
程上人体に重大な危険を及ぼす等の問題があった。

【０００７】本発明は、前記問題を解消し、生体試料観
察等に適したＸ線波長領域に対して従来にない高い反射
率を有する多層膜反射鏡を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本請求項１に記載の発明
に係る多層膜反射鏡では、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
さい物質が、カルシウム、又はカルシウム化合物からな
るものである。

【０００９】また、本請求項２に記載の発明に係る多層
膜反射鏡では、前記請求項１に記載の多層膜反射鏡にお
いて、前記カルシウム化合物が、窒化カルシウム，フッ
化カルシウム，酸化カルシウム，又は炭酸化カルシウム
のうちから選ばれた１つ以上からなるものである。

【００１０】また、本請求項３に記載の発明に係る多層
膜反射鏡では、前記請求項１に記載の多層膜反射鏡にお
いて、前記屈折率の差が大きい物質が、クロム（Ｃｒ）
，マンガン（Ｍｎ），鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），
ニッケル（Ｎｉ）のうちの１つ又は２つ以上の元素、又
は該元素の化合物からなるものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、Ｘ線での屈折率と真空の屈
折率との差が小さい物質としてカルシウム、又は窒化カ
ルシウム，フッ化カルシウム，酸化カルシウム，炭酸化
カルシウム等のカルシウム化合物を用いている。即ち、
表１に示すように、δおよびｋの値（ここでは『水の窓
』領域内の波長３６Åの場合とする）が従来一般に用い
られている炭素やシリコンより小さいものである。

【００１２】さらに、屈折率の差が大きいものとして、
クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケルの単体ある
いはそれらの化合物を用いている。即ち、表１に示すよ
うにδの値は大きく、ｋの値が従来用いられているタン
グステンやモリブデンより小さいものである。

【００１３】ところで、Ｘ線用多層膜反射鏡において高
い反射率を得るには、各界面での反射率を大きくするた
めに２つの物質のδの差が大きいこと、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、の２つの条件を満足すればよいこ
とが解っている。

【００１４】本発明において用いられる物質は、前述し
たように、上記２条件を満足させるものであると共に、
毒性の点でも問題のないものである。従って、これらの
物質の組合せによる多層膜反射鏡は、『水の窓』領域の
Ｘ線に対して従来になく高い反射率を有するだけでなく
、製造工程上人体に害を与える危険性のない安全なもの
である。

【００１５】また、カルシウムは化学的に不安定で融点
も低く耐久性に問題があるが、カルシウム化合物であれ
ば耐久性に問題なく高い反射率が得られる。さらに、ｋ
の小さい物質、即ちＸ線吸収の少ない物質を用いている
ため、Ｘ線の加熱によるダメ−ジも軽減でき、多層膜反
射鏡自身の耐久性も高くなる。一方、本発明の多層膜反
射鏡を用いれば、その高いＸ線反射率に伴なって、光源
の強度を小さくすることが可能となり、装置の小型化・
軽量化が図れる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡を
図１〜６を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例
に係る多層膜反射鏡の断面図である。図２，３，４，５
，６は実施例に示した多層膜反射鏡のＸ線（３６．３Å
）に対する反射率を測定した結果を示す図である。図６
は、本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の断面図であ
る。

【００１７】図１に示すように、鏡面研磨したシリコン
基板３上にイオンビームスパタリング法で、１０Åのク
ロム（Ｃｒ）２と２０Åのカルシウム（Ｃａ）１を交互
にそれぞれ３００層づつ積層して多層膜反射鏡を製作し
た。ターゲット材料にはそれぞれクロムとカルシウムを
用い、スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いた
。このクロム／カルシウムの組合せからなる多層膜反射
鏡の成膜直後の反射率を波長３６．３Å野Ｘ線で測定し
たところ、図２に示すように示すように、３４．５％と
いう従来にない高い結果が得られた。

【００１８】しかしながら、カルシウムは、化学的に不
安定で常温で酸素や窒素と容易に反応し、融点も低い。 また、多層膜反射鏡は、表面・界面が極めて平滑でなけ
ればならず、界面の粗さが大きいほど反射率が低下する
ものである。従って、上記のカルシウム用いた多層膜反
射鏡では、耐久性に問題があると思われる。実際、成膜
から半年後に波長３６．３ÅのＸ線で反射率を測定した
ところ、２０％に低下していた。

【００１９】そこで本発明において、前記問題を解消し
、なおかつ高い反射率を与えるものとして、カルシウム
化合物を用いた。以下に、カルシウム化合物とクロムの
組合せからなる実施例を示す。多層膜反射鏡の製作方法
は、カルシウム２を用いた場合と同様である。

【００２０】図３に示すように、クロム（Ｃｒ）／窒化
カルシウム（Ｃａ３　Ｎ２　）の組合せからなる多層膜
反射鏡の反射率を波長３６．３ÅのＸ線で測定した結果
、反射率は２９．９％であった。

【００２１】図４に示すように、クロム（Ｃｒ）／フッ
化カルシウム（ＣａＦ２　）の組合せからなる多層膜反
射鏡の反射率を波長３６．３ÅのＸ線で測定した結果、
反射率は２０，７％であった。

【００２２】図５に示すように、クロム（Ｃｒ）／酸化
カルシウム（ＣａＯ）の組合せからなる多層膜反射鏡の
反射率を３６．３ÅのＸ線で測定した結果、反射率は２
５．１％であった。

【００２３】図６に示すように、クロム（Ｃｒ）／炭酸
化カルシウム（ＣａＣＯ３　）の組合せからなる多層膜
反射鏡の反射率を測定した結果、反射率は２６．１％で
あった。

【００２４】以上に説明したように、カルシウム化合物
を用いた場合の多層膜反射鏡では高い反射率が得られ、
更に、成膜半年後においても反射率の低下が見られなか
ったことから、耐久性も優れたものであることが明らか
である。また、クロム以外の屈折率の大きい物質につい
ても、単体では化学的に不安定なものであっても、その
化合物を用いることによって、耐久性の問題は解消でき
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る多層
膜反射鏡では、Ｘ線波長領域での屈折率と真空での屈折
率の差が小さいものとして、δおよびｋの小さいカルシ
ウム又はカルシウム化合物を用い、屈折率の差が大きい
ものとして、δが大きくｋの小さい物質を用いたため、
軟Ｘ線領域、特に『水の窓』領域のＸ線に対する反射率
が従来のものにない高い反射率が得られる。

【００２６】また、Ｘ線の吸収が小さい物質を用いてい
るので、Ｘ線の加熱によるダメージが軽減でき、耐久性
の優れたものが得られる。さらに、人体に有害な物質を
用いないので、製造工程上特別な安全設備を設ける必要
がなく、その高い反射率に伴なって光源の強度を小さく
することが可能となり、装置の小型化・軽量化ができる
等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図２】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図３】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図５】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図６】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の反射率
を示す図である。

【図７】軟Ｘ線領域での水とタンパク質の吸収係数を示
す図である。

【符号の説明】 １：クロム（Ｃｒ） ２：カルシウム（Ｃａ） ３：シリコン基板

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   が、カルシウム、又はカルシウム化合物からなることを
   特徴とする多層膜反射鏡。
2. 【請求項２】　　前記カルシウム化合物が、窒化カルシ
   ウム，フッ化カルシウム，酸化カルシウム，又は炭酸化
   カルシウムのうちから選ばれた１つ以上からなることを
   特徴とする請求項１に記載の多層膜反射鏡。
3. 【請求項３】　　前記屈折率の差が大きい物質が、クロ
   ム（Ｃｒ），マンガン（Ｍｎ），鉄（Ｆｅ），コバルト
   （Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）のうちの１つ又は２つ以上
   の元素、又は該元素の化合物からなることを特徴とする
   請求項１に記載の多層膜反射鏡。