X線導波路現象を利用したナノビーム集光素子開発と応用

X線導波路の特徴は、10〜100nmのサイズの干渉性の高いX線を発生することのできる微小X線源や、モノクロメーターのような分光器としての機能を有することである。ここではSi基板上に100nmのPMMAコア層をスピンコーティング法によって、さらにその上にスパッタ法によってSiクラッドを製膜した多層膜をX線導波路とした。計算機シミュレーションでは、効率よくX線を伝搬することのできるX線導波路の構造はエネルギーによって異なることを示しており、そのため、クラッド層の厚みは、0〜20nmの範囲において2nmステップで段階的に変化させた。本実験では、X線管球から放射される特性X線を分光させる目的でSi/PMMA/Siに対し白色X線を入射させ、X線導波路現象の観測を行った。WLβ線を最も効率よく伝搬させるためのクラッド層の厚みは、シミュレーションによって10nmと算出されたため、その試料に対して入射角度を調整し、伝搬X線を観測した。伝搬X線の出射角度依存性を詳細に調べた結果。TE0、1、2、3モードの導波路現象が生じていることが確認された。出射角度0°付近で観測されるTEOモードのエネルギーは9.75keVであり、WLβ線と一致し強度が増強されていることが判明した。MoKα線に対しても同様に分光が行えることも示された。また、ペンタセン薄膜においても同様にX線導波路現象を観測した。伝搬X線のエネルギーから導き出される膜の構造(膜厚50m、密度1.35g/cm^3)は他の評価法のものと良い一致を示した。AFMでの形態観測によると、膜厚に対して非常に大きな凹凸が表面に存在していたが、本結果より、滑らかな界面を持つ薄膜だけでなく、粗い界面を持つ薄膜に対してもX線導波路現象が生じることが示された。

X線導波路の特徴は、10〜100nmのサイズの干渉性の高いX線を発生することのできる微小X線源や、モノクロメーターのような分光器としての機能を有することである。ここではSi基板上に100nmのPMMAコア層をスピンコーティング法によって、さらにその上にスパッタ法によってSiクラッドを製膜した多層膜をX線導波路とした。計算機シミュレーションでは、効率よくX線を伝搬することのできるX線導波路の構造はエネルギーによって異なることを示しており、そのため、クラッド層の厚みは、0〜20nmの範囲において2nmステップで段階的に変化させた。本実験では、X線管球から放射される特性X線を分光させる目的でSi/PMMA/Siに対し白色X線を入射させ、X線導波路現象の観測を行った。WLβ線を最も効率よく伝搬させるためのクラッド層の厚みは、シミュレーションによって10nmと算出されたため、その試料に対して入射角度を調整し、伝搬X線を観測した。伝搬X線の出射角度依存性を詳細に調べた結果。TE0、1、2、3モードの導波路現象が生じていることが確認された。出射角度0°付近で観測されるTEOモードのエネルギーは9.75keVであり、WLβ線と一致し強度が増強されていることが判明した。MoKα線に対しても同様に分光が行えることも示された。また、ペンタセン薄膜においても同様にX線導波路現象を観測した。伝搬X線のエネルギーから導き出される膜の構造(膜厚50m、密度1.35g/cm^3)は他の評価法のものと良い一致を示した。AFMでの形態観測によると、膜厚に対して非常に大きな凹凸が表面に存在していたが、本結果より、滑らかな界面を持つ薄膜だけでなく、粗い界面を持つ薄膜に対してもX線導波路現象が生じることが示された。