(57)【要約】【課題】湾曲面に割れの生じないゲルマニウム湾曲分光素子を得る。【解決手段】円筒状湾曲面１４を有する基板１３と、前記基板の湾曲面に貼り付けられた単結晶ゲルマニウムからなる湾曲結晶１２とから構成され、前記基板１３はゲルマニウムからなる。湾曲結晶部分１２と基板部分１３の線膨張係数が同一又は殆ど差がないため、化学エッチング処理を行っても湾曲表面に割れの生じないゲルマニウム湾曲分光素子１５を得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)円筒状湾曲面を有する基板と、
b)前記基板の湾曲面に貼り付けられた単結晶ゲルマニウムからなる湾曲結晶と、
から構成される湾曲分光素子であって、
前記基板はゲルマニウムからなることを特徴とする湾曲分光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の湾曲分光素子において、前記基板が多結晶ゲルマニウムからなることを特徴とする湾曲分光素子。
【請求項３】
円筒状湾曲面を有するゲルマニウムの基板に単結晶ゲルマニウムからなる湾曲結晶を貼り付け、前記湾曲結晶が貼り付けられた前記基板をエッチング液に浸沈して湾曲分光素子を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線反射やX線分光に用いるゲルマニウム湾曲分光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、X線の集光や分光のためにゲルマニウム単結晶を素材とする湾曲分光素子が用いられている。湾曲分光素子を用いることで、所定の広がりを持って入射してきたX線を湾曲した結晶表面でブラッグ反射させて所定の位置に集光させ、または所定の波長のX線のみを取り出すことができる。
【０００３】
一般的なヨハンタイプのゲルマニウム湾曲分光素子は以下のようにして加工される。まず、単結晶ゲルマニウムの平板を、X線反射面として作用する結晶格子面と結晶表面とが平行である薄い平板に加工する。次に、所望の曲率半径に湾曲した湾曲面を有するアルミニウム製基板を作成する。前記の単結晶ゲルマニウムの薄板に上方から圧力をかけ、アルミニウム製基板の湾曲面に沿わせるように接着剤で貼り付ける。基板及び基板に貼りつけられて湾曲したゲルマニウム板をフッ酸で化学エッチングする。以上により、滑らかな湾曲結晶面を有する湾曲結晶分光素子が得られる
【０００４】
【非特許文献１】副島啓義著「電子線マイクロアナリシス」日刊工業新聞社, 昭和62年2月28日, pp.64
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
化学エッチングの方法の一つに液体によるウエットエッチング法がある。中でもエッチング液を満たした容器内に目的物を浸けるディップ式は、生産コスト及び生産効率の点から湾曲分光素子の製造方法として広く用いられている。
【０００６】
ディップ式ではゲルマニウム湾曲分光素子のみならず、その基板も共にエッチング液に浸けられる。これにより、湾曲結晶表面に割れが多く発生する結果となる。これは、エッチングの際、化学反応により少なくとも20℃以上の急激な温度上昇が生じることによると考えられる。基板の素材であるアルミニウムとゲルマニウム単結晶の線膨張係数は大きく異なるため、急激な温度変化に伴ってゲルマニウム湾曲結晶に応力が生じるからである。
【０００７】
結晶表面に生じた割れの部分はX線の反射に寄与しない。また、アルミニウム製基板との間に存する接着層の剥離が発生すれば、X線反射面が所定の曲率半径の湾曲面を構成しなくなるため、結晶の非接着領域全体がその機能を果たさなくなる。
【０００８】
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湾曲面に割れの生じないゲルマニウム湾曲分光素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係る湾曲分光素子は、
a)円筒状湾曲面を有する基板と、
b)前記基板の湾曲面に貼り付けられた単結晶ゲルマニウムからなる湾曲結晶と、
から構成される湾曲分光素子であって、
前記基板はゲルマニウムからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る湾曲分光素子では、湾曲結晶部分と基板部分の線膨張係数が同一又は殆ど差がないため、化学エッチング処理を行っても湾曲表面に割れの生じないゲルマニウム湾曲分光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図１〜３を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜３は、本発明の実施例によるヨハンタイプ湾曲結晶分光素子及びその構成部を示す模式図である。本実施例の湾曲分光素子１５は単結晶ゲルマニウムの薄板１２を単結晶ゲルマニウムの基板１３の湾曲面１４に貼り付けた構成をとる（図３）。以下、本実施例のヨハンタイプ湾曲分光素子の製造過程について説明する。
【００１３】
まず、図１(a)に示す単結晶ゲルマニウムの平板１１を、X線反射面として作用する結晶格子面１５と結晶表面とが平行である薄い平板に加工する（工程１）。図１(b)は加工された薄板１２を示す。ここでは長さ25mm、幅16mm、厚さ0.2mmの薄板として加工された例で説明を行う。次に、曲率半径200mmの湾曲面１４を有する多結晶ゲルマニウムの基板１３を作成する（工程２、図２）。この加工は通常研磨によって行われる。工程１を経て得られた単結晶ゲルマニウムの薄板１２に圧力をかけて、多結晶ゲルマニウムの基板１３の湾曲面１４に接着剤で貼り付ける（工程３、図３）。
【００１４】
このようにして製造された湾曲分光素子１５をフッ酸溶液中に浸けてエッチングを行い、表面を滑らかに加工する（工程４）。
【００１５】
工程３で、単結晶ゲルマニウムの薄板に圧力をかけて湾曲させるのは、ゲルマニウム結晶の結晶格子面を保持するためである。X線は結晶格子面で反射されるので、研磨などの方法で湾曲面を作成すると、結晶格子面が保持できずX線の反射性能が低下する。従って、ヨハンタイプの湾曲結晶では研磨せずに湾曲面を作成している。一方、工程２で研磨によって湾曲面１４を作成するのは、該湾曲面は薄板２の貼り付け面として機能するに過ぎず、結晶格子面を保つ必要がないからである。
【００１６】
本実施例では基板の素材として多結晶ゲルマニウムを用いた。多結晶ゲルマニウムの線膨張係数は5.7×10-6/℃であり、単結晶ゲルマニウムの線膨張係数6.1×10-6/℃との差は4×10-7/℃である。一方、従来の基板に用いられているアルミニウムの線膨張係数は2.3×10-5/℃であり、単結晶ゲルマニウムの線膨張係数との差は1.7×10-5/℃である。
【００１７】
このため、本実施例の分光素子１５をエッチングすることによって20℃の急激な温度上昇が起こったとしても、基板１３と薄板１２の伸長の差は、長さ方向で0.2μmにしかならない。一方、多結晶ゲルマニウムに代えて、従来通りアルミニウムを用いた場合の伸長差は8.5μmである。
【００１８】
このように、基板の素材として多結晶ゲルマニウムを用いた場合のエッチング時の伸長差は、アルミニウムを用いたときの伸長差よりも著しく小さい。このため、割れが生じる可能性は著しく低いといえる。
【００１９】
また、本実施例の基板の素材である多結晶ゲルマニウムは劈開性がないので加工が容易であり、工程２の研磨過程を容易になし得る。
【００２０】
上記実施例では、基板の素材として多結晶ゲルマニウムを用いて説明を行ったが、多結晶ゲルマニウムの代わりに単結晶ゲルマニウムを用いることも可能である。単結晶ゲルマニウムは劈開性を有するため、多結晶ゲルマニウムと比較すると加工が容易ではない。しかし、湾曲結晶と同一素材であることから、エッチング加工により温度上昇が生じたとしても同一の伸張が発生するに過ぎず、湾曲分光素子１５に割れが生じることはない。
【００２１】
以上の実施例ではヨハンタイプの湾曲分光素子として説明を行ったが、本発明はヨハンソンタイプの湾曲分光素子にも当然適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本願発明にかかる湾曲分光素子を構成する単結晶ゲルマニウムの模式図
【図２】本願発明にかかる湾曲分光素子を構成する基板の模式図
【図３】本願発明にかかる湾曲分光素子の模式図
【符号の説明】
【００２３】
１１…単結晶ゲルマニウム
１２…薄板
１３…基板
１４…湾曲面
１５…湾曲分光素子
１６…結晶格子面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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