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X線反射装置及びその製造方法 新技術説明会

国内特許コード P110001713
整理番号 S2008-0989-N0
掲載日 2011年3月14日
出願番号 特願2008-256136
公開番号 特開2010-085304
登録番号 特許第5540305号
出願日 平成20年10月1日(2008.10.1)
公開日 平成22年4月15日(2010.4.15)
登録日 平成26年5月16日(2014.5.16)
発明者
  • 満田 和久
  • 江副 祐一郎
  • 中嶋 一雄
  • 山口 ひとみ
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
  • 公立大学法人首都大学東京
  • 国立大学法人東北大学
  • 国立大学法人宇都宮大学
発明の名称 X線反射装置及びその製造方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】直線的なスリットを形成したX線反射装置の欠点を解消することのできるX線結像装置を提供する。
【解決手段】X線反射装置は、シリコンウェハをドライエッチングして複数の曲線状のスリットを形成し、前記複数のスリットの各側壁を磁性流体を使って研磨してX線反射面を形成して得られる。さらに、X線反射面の形成後に、シリコンウェハ全体を塑性変形することにより、曲面上のX線反射装置が得られる。他のX線反射装置は、X線LIGAプロセスで複数の曲線状のスリットが形成された金属基板を形成し、磁性流体を使って前記複数のスリットの各側壁を研磨してX線反射面を形成して得られる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


X線は、可視光とは異なり、直入射光学系の利用が困難である。このため、金属のX線に対する屈折率が1よりも小さいことを利用した金属面の全反射による斜入射光学系が用いられている。この場合の全反射の臨界角は1度程度と小さいため、反射面の有効面積を大きくとるために、直径の異なる金属製の円筒状の反射鏡を、同軸状に多数配置する方法が知られている。しかしながら、この方法ではX線反射装置全体の重量が増大するため、宇宙空間で利用する場合に、地上からの輸送に支障を来すという問題があった。



また、X線反射装置は、一定以上の反射率を確保するために、反射鏡の表面がX線の波長と同程度まで滑らかである必要がある。このため、これまでのX線反射装置は、表面を滑らかにするために反射面を研磨する必要があった。これまでは、研磨成形した母型に薄膜を押しつけて作ったレプリカ鏡を多数用意するなどして、一枚一枚の鏡を作成する手間がかかっていた(非特許文献1参照)。さらに、近年、ガラスファイバをX線導波管として使うX線光学系も実用化されているが、ガラスファイバが高価であるため全体としてのコスト増につながる(非特許文献2参照)。



そこで、本出願の発明者らは、異方性エッチングを行ったシリコンウェハの断面を用いるX線光学系を提案した(特許文献1、非特許文献3)。これはは、厚みがミクロンオーダーの薄いシリコンウェハに10μmレベルのエッチングにより細かい穴を開け、エッチングで得られた滑らかな側壁を反射面として使う。このような方法を用いることにより、一度のエッチングで多数の鏡を簡単に形成できる。しかも、前述のようにウェハが薄いため、このようなX線光学系を用いてX線反射鏡を製作することによって、全体の重量を一桁以上軽量化することが可能となる。



しかしながら、異方性エッチングで形成できる穴は、直線的なスリット状の穴に限られるため、上記のようなX線光学系を作る際には、理想曲面を直線で近似する必要があり、結果として、結像性能が制限される。また、理想曲面に近づけるために、上記のようなX線光学系を小さくして理想曲面に沿って配置することになるので、多数のX線光学系が必要になるという問題もある。



【特許文献1】
特許第4025779号
【非特許文献1】
『X線結晶光学』波岡武、山下広順共編(培風館)(従来のX線反射装置について)
【非特許文献2】
Kumakov & Sharov (1992) Nature 357, 390 (ファイバー光学系について)
【非特許文献3】
Ezoe et al. 2007, Transducers, 1, 1321 (シリコン異方性エッチングを用いたX線光学系と内壁の粗さについて)
【非特許文献4】
Chang et al. 2005, J. Micromech. Microeng, 15, 5808 (ドライエッチング及びその面粗さについて)
【非特許文献5】
Kondo et al. 2000, Microsystem. Technologies, 6, 218 (X線LIGA及びその面粗さについて)
【非特許文献6】
山口他 2006, 精密工学会誌, 72, 100 (磁性流体を用いた研磨について)
【非特許文献7】
Sato & Yonehara, 1994, Applied Physics letter, 65, 1924 (シリコンウェハのアニールによる平滑化について)
【非特許文献8】
Nakajima et al. 2005, Nature Materials, 4, 47 (シリコンウェハの熱塑性変形について)

産業上の利用分野



本発明は、宇宙空間におけるX線観測機器、あるいは地上における放射線計測や微量分析装置に利用されるX線反射装置及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
シリコンウェハに異方性ドライエッチングを行って、表面と垂直な方向に一括して複数の曲線状のスリットを形成する工程と、
磁性流体を使って前記複数のスリットの各側壁を研磨してX線反射面を形成する工程と、
を含んだX線反射装置の製造方法。

【請求項2】
X線反射面の形成後に、シリコンウェハ全体を塑性変形して曲面を含む所定の形状にする工程を含む、請求項1に記載のX線反射装置の製造方法。

【請求項3】
シリコンウェハと、
異方性ドライエッチングにより、前記シリコンウェハに同心円状に表面と垂直な方向に設けられた複数の曲線状のスリットと、
前記各スリットの側壁をX線の反射が可能な程度まで平滑化して得られるX線反射面と、
を含んだX線反射装置。

【請求項4】
請求項3に記載のX線反射装置を、曲面を含む所定の形状に塑性変形したことを特徴とする曲面状X線反射装置。

【請求項5】
請求項4に記載の曲面状X線反射装置を複数配置したことを特徴とするX線光学装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008256136thum.jpg
出願権利状態 登録
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