(57)【要約】  Ｘ線回折用の光学素子であり、該素子が、基板４と、基板に付加された回折構造体６と、保護層１４とを含み、該回折構造体が、基板とは反対の方向を向いた外表面を含み、かつＸ線回折能力を有し、前記保護層が前記外表面に付加されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を回折するための光学素子において、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつＸ線を回折する能力を有する、前記基板に付加された回折構造体と、
前記外表面に付加された保護層とを含む、Ｘ線を回折するための光学素子。
【請求項２】
前記保護層が安定的な材料を含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項３】
前記安定的な材料がケイ素及びＳｉＣから成る群から選択される請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項４】
前記保護層が、約６ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備え、該値が、ＣｕＫα放射線に対して、約０．５％〜１％の反射率損失に相応する請求項３に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項５】
前記保護層が反射に寄与する請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項６】
前記保護層が多層構造体を含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項７】
前記多層構造体が反射に寄与する請求項６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項８】
前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項９】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１０】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１１】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項１０に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１２】
前記第２材料がケイ素を含む請求項１０に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１３】
前記第２材料がケイ素を含む請求項１１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１４】
前記第１層が、相対的に小さい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、前記第１材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１５】
前記第１材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１４に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１６】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１５に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１７】
前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１８】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項１７に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１９】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項１８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２０】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２１】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１９に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２２】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項１８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２３】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項２２に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２４】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項２２に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２５】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項２３に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２６】
前記第１層および前記第２層が均一である請求項１７に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２７】
前記第１層と前記第２層とが実質的に等しい厚さである請求項２６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２８】
前記第１層が、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備えている請求項２７に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２９】
前記保護層が、第２の層の組を含む多層構造体を含み、前記第２の層の組が、第３層と、第３層とは異なる材料でできた第４層と含む請求項１８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項３０】
前記第３層が、相対的に大きい原子番号の材料を含み、前記第４層が、相対的小さい原子番号の材料を含む請求項２９に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項３１】
前記第４層の前記材料が、前記第２材料と異なっており、前記第２材料より耐放射線損傷性が高く、かつ前記第２材料の密度とほぼ等しい密度を有している請求項３０に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項３２】
Ｘ線装置において、該Ｘ線装置が、１連のＸ線を放射するＸ線源と、光学素子とを含み、該光学素子が、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつ前記１連のＸ線を回折する、前記基板に付加された回折構造体と、
前記外表面に付加された保護層とを含むＸ線装置。
【請求項３３】
前記保護層が安定的な材料を含む請求項３２に記載されたＸ線装置。
【請求項３４】
前記安定的な材料が、ケイ素とＳｉＣから成る群から選択される請求項３３に記載されたＸ線装置。
【請求項３５】
前記保護層が、約６ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備え、該値が、ＣｕＫα放射線に対して、約０．５％から１％の反射率度の損失に相応する請求項３４に記載されたＸ線装置。
【請求項３６】
前記保護層が反射に寄与する請求項３２に記載されたＸ線装置。
【請求項３７】
前記保護層が多層構造体を含む請求項３５に記載されたＸ線装置。
【請求項３８】
前記多層構造体が反射に寄与する請求項３７に記載されたＸ線装置。
【請求項３９】
前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項３７に記載されたＸ線装置。
【請求項４０】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項３９に記載されたＸ線装置。
【請求項４１】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項３９に記載されたＸ線装置。
【請求項４２】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項４１に記載されたＸ線装置。
【請求項４３】
前記第２材料がケイ素を含む請求項４１に記載されたＸ線装置。
【請求項４４】
前記第２材料がケイ素を含む請求項４２に記載されたＸ線装置。
【請求項４５】
前記第１層が、相対的に小さい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、前記第１材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項３９に記載されたＸ線装置。
【請求項４６】
前記第１材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項４５に記載されたＸ線装置。
【請求項４７】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項４６に記載されたＸ線装置。
【請求項４８】
前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項３２に記載されたＸ線装置。
【請求項４９】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項４８に記載されたＸ線装置。
【請求項５０】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項４９に記載されたＸ線装置。
【請求項５１】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項４９に記載されたＸ線装置。
【請求項５２】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項５０に記載されたＸ線装置。
【請求項５３】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項４９に記載されたＸ線装置。
【請求項５４】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項５３に記載されたＸ線装置。
【請求項５５】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項５３に記載されたＸ線装置。
【請求項５６】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項５４に記載されたＸ線装置。
【請求項５７】
前記第１層および前記第２層が均一である請求項４８に記載されたＸ線装置。
【請求項５８】
前記第１層と前記第２層とが実質的に等しい厚さである請求項５７に記載されたＸ線装置。
【請求項５９】
前記第１層が、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備えている請求項５８に記載されたＸ線装置。
【請求項６０】
前記保護層が、第２の層の組を含む多層構造体を含み、前記第２の層の組が、第３層と、第３層とは異なる材料でできたの第４層とを含む請求項４９に記載されたＸ線装置。
【請求項６１】
前記第３層が、相対的に大きい原子番号の材料を含み、前記第４層が、相対的に小さい原子番号の材料を含む請求項６０に記載されたＸ線装置。
【請求項６２】
前記第４層の前記材料が、前記第２材料とは異なるものであり、前記第２材料より耐放射線損傷性が高く、かつ前記第２材料の密度とほぼ等しい密度を有している請求項６１に記載されたＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線、硬Ｘ線、低温中性子および熱中性子に使用する多層薄膜構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜技術は可視光の反射及び透過の制御に広く用いられている。しかし、Ｘ線や中性子の波長範囲での薄膜の使用は、最近になって実用化された。近年、積層合成微細構造体（ＬＳＭ）又は多層構造体の品質制御が進歩したことにより、これらの構造体をＸ線や中性子のミラーとして使用することが可能になった。
【０００３】
多層ミラーからのＸ線の回折は、完全結晶によるＸ線の回折に類似している。完全結晶の場合、格子面が、入射波と反射（回折）波の重ね合わせによって生じる定在波の節に位置することにより、回折効率が高められる。多層ミラーは、格子面間隔がより大きくなった、自然結晶の延長と考えることができる。したがって、結晶の場合のように、Ｘ線光子は、次のブラッグ方程式を満たす場合にのみ多層構造体から反射される。
ｎλ＝２ｄｓｉｎ（θ）
この式において、λは入射放射線の波長、ｄはブラッグ構造体の層の設定間隔、又は結晶の格子面間隔、θは入射角、ｎは反射の次数である。
【０００４】
結晶質固体の構造、つまり規則的な３次元原子配列は、Ｘ線に対する自然の回折格子を形成している。ブラッグ方程式の量ｄは、結晶内の原子面間の垂直間隔である。多層薄膜が結晶構造体を模倣して形成されるので、Ｘ線の回折は、もはや自然に間隔ｄを有する構造体に限定されなくなる。
結晶構造を模して多層構造体が反射するようにするために、可能な最小の電子密度の軽元素を、可能な最大の電子密度の重元素と積層させる。重元素層は、散乱体として、結晶内の原子面のように作用する一方、軽元素層は、原子面間のスペーサのような振る舞いを示す。これら２つの元素に対する他の要求は、出来るだけ相互拡散及び界面粗さを最小化することである。
【０００５】
多層構造体が、自然結晶構造体より有利な点を有しているのは、多層構造体の間隔ｄを選択することにより、デバイスを、どのような波長や入射角でも使用できるように製造できるからである。結晶は、また耐引掻き性等の機械的特性が乏しい。多層構造体でも引掻き疵を生じやすいものがあるが、よりよい機械的特性の表面被覆を施すことで対応できる。例えば、Ｓｉでできた表面被覆は引掻き疵を生じることがある。しかし、適当な条件下では、Ｓｉでできた表面被覆は、ある程度耐引掻き性を有するように、その機械的特性を改善できる。
多層構造体の１つの欠点は、硬Ｘ線に長時間曝露されると、高い放射線損傷を受ける可能性があることである。そうした高い放射線損傷は、大きく分けると、１）多層構造体表面の汚染膜、２）構造的損傷、３）基板損傷となる。これらの損傷のいずれもが、時間が経つにつれて、多層構造体の性能低下を引起こす可能性がある。
【０００６】
表面の汚染膜については、この膜は、多層構造体表面への大気や周囲環境からの汚染物質の付着によって生じる薄膜である。この汚染膜は、概してＣ，Ｏ２，Ｂ，Ｓｉ等の元素を含有しており、酸化物か無機化合物の形態、又は両方の形態で存在できる。
汚染膜防止の公知の１つの方法は、真空又はヘリウム等の特別な環境内に多層構造体を配置することである。しかし、こうした特別の環境を使用することは、作業が厄介であり、組立てや保守の費用が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、高い放射線損傷の危険性が低減される多層構造体を設計することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点は、基板と、基板に付加された回折構造体と、保護層とを含むＸ線回折用光学素子に係り、該回折構造体が、基板とは反対側を向いた外面を含み、かつＸ線を回折可能であり、また前記保護層が、前記外面に被着されている。
本発明の前記観点の利点は、通常の環境内で高い放射線損傷の危険性が低減されることである。
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲の請求項を添付図面と関連させて考えれば明らかになろう。
【実施例１】
【０００９】
図１に示すように、光学素子２は、基板４と、基板に付加された多層構造体６とを含んでいる。多層構造体６は、複数組の層の組８を含み、層の組８の各々は、異なる材料の２つの別の層から成り、一方の材料は、相対的に大きい原子番号、つまりＺを有する材料であり、他方の材料は、相対的に小さい原子番号を有する材料である。図１に示すように、層の組８は均一であり、このことは、間隔ｄが、多層構造体の横方向でも深さ方向でも変化しないことを意味している。層の組８の各々の厚さは、反射される放射線エネルギーに応じて約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の値である。
【００１０】
約１０〜１０００組の層の組が、多層構造体６の目標品質に応じて被着される。層の組８は、好ましくは、異なる電子密度を有する２材料層１０，１２から構成される。材料層１０，１２の各々は、好ましくは、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲で実質的に等しい厚さを有している。吸収体又は高電子密度層１０は、結晶内の原子面に似た振る舞いをする一方、低電子密度層１２は原子面間の間隔に類似している。高電子密度層１０は、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，又はＰｔを有している。低電子密度層は、ケイ素、炭素、Ｂ４Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，又はＳｃを有している。したがって、層の組８の例は、ＷＢ４Ｃ，ＮｉＢ４Ｃ，ＮｉＣ，ＷＳｉ，ＭｏＳｉ，又はＭｏＢ４Ｃである。図１の層の組８は、高Ｚ／高電子密度層１２の上に低Ｚ／低電子密度層１０が位置することを示す一方、この順序を、本発明の精神を逸脱することなく逆にして、高Ｚ層を低Ｚ層の上に位置させることも可能な点に留意されたい。逆にした場合も、異なる層１０，１２および保護層の厚さは、逆にしない場合と同じままである。
【００１１】
層の組８が被着される基板４は、精密な仕様を満たさねばならない。基板４の表面は、原子レベルで精密な粗さまで研磨されねばならない。好適実施例の基板の粗さの２乗平均根は、１ｎｍ（１０Å）間隔で測定して０．０５〜２ｎｍ（０．５〜２０Å）の範囲だろう。基板４に使用する材料例としては、シリコン・ウェーハ、雲母、石英、ゼロデュア、サファイア、ゲルマニウム、パイレックス（登録商標）、炭化ケイ素、その他米国特許第５６４６９７６号に記載の類似物質が挙げられる。該米国特許は、ここに引用することで、その全内容が本明細書に取り入れられるものである。
【００１２】
多層構造体６の高い放射線損傷の危険性を低減するため、保護層１４が、スパッタ・ダウン技術、マグネトロン・スパッタリング、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着、イオンビーム・スパッタリング、蒸着、電子ビーム・インプランテーション／めっき等の公知技術によって、多層構造体の外面１６に被着される。この保護層１４は、概して、ケイ素等の安定的な元素又は安定的な化合物、例えばＳｉＣで作られる。保護層１４は、また約６ｎｍ〜約５０ｎｍ（６０〜５００Å）の範囲の値の厚さを有し、この値は、ＣｕＫα放射線の場合、保護層１４の使用材料および厚さに応じて約０．５％〜１％の反射率の損失に相応する。さらに、保護層１４の厚さは、入射放射線の波長に応じて変更できる。
保護層１４がケイ素で、層の組８がＮｉＢ４Ｃの場合、空気は、ケイ素と相互作用することにより、極めて薄い酸化物ＳｉＯ２膜を形成するが、この膜は放射線損傷に対して極めて高い耐性を有することが知られている。この酸化物は、Ｎｉでできた吸収層１０がイオン化酸素と反応する可能性を低減することにより、該吸収層の寿命および多層構造体６の寿命を延ばす。
【実施例２】
【００１３】
図１について前記に説明した光学素子の実施例は、保護層に単一の層を使用している。図２及び図３と関連して以下で説明するように、保護層は、多層構造体として具体化することもできる。とりわけ、図２に示す光学素子２′は、図１に関連して説明した基板４および多層構造体６の上に被着された多層保護層１４′を含んでいる。多層保護層１４′は複数組の層の組１８を含み、層の組１８の各々は、異なる材料でできた２つの別の層から成り、一方の層は相対的大きい原子番号、つまりＺの材料であり、他方の層は相対的小さい原子番号の材料である。多層保護層１４′は、２つの役割を果たさねばならない。すなわち、１）保護層として働き、２）反射に寄与することである。この第２の役割は、多層保護層１４′が、多層構造体６の間隔ｄと等しい間隔ｄ′を有することを含意している。とりわけ、層の組１８は均一であり、しかも層の組１８の各々は、反射される放射線エネルギーに応じて約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の値を有する間隔ｄ′を有している。
【００１４】
層の組１８は、電子密度の異なる２つの材料層２０，２２から構成されることが好ましい。材料層２０，２２の各層は、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する実質的に等しい厚さを有することが好ましい。吸収層又は高電子密度層２０は、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，又はＰｔを含む。高電子密度層２０は、多層構造体６の高電子密度層１２と等しい材料でできていることが好ましいが、異なる材料で作製してもよい。低電子密度層２２は、ケイ素、炭素、Ｂ４Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，又はＳｃを含み、低電子密度層２２は、多層構造体６の低電子密度層１０の材料とは異なる材料で作製される。低電子密度層２２は、低電子密度層１０より耐放射線損傷性が高く、かつ低電子密度層１０の密度とできるだけ近い密度を有するべきである。図２の層の組１８及び層の組８の場合、低Ｚ／低電子密度層１０，２２の下に高Ｚ／高電子密度層１２，２０がそれぞれ位置しているが、本発明の原理を逸脱することなしに、この順序を逆にして、高Ｚ層１２，２０を低Ｚ層１０，２２の上に位置させてもよい。逆にした場合も、異なる層１０，２０，１２，２２の厚さは、逆にしない場合と同じままである。
【００１５】
通常、保護層１４′の層の組１８の数は、多層構造体６の層の組８の数よりはるかに少ない。例えば、多層構造体６の場合に被着される層の組８の数が、ほぼ８０であれば、多層保護層１４′の場合、被着される層の組１８の数は、ほぼ１０組である。
単層保護層１４の代わりに多層保護層１４′を使用することには、幾つかの利点がある。例えば、単層保護層は主として吸収体として作用する。つまり、単層保護層は多層構造体が環境に直接曝露されないように遮蔽する一方、Ｘ線を吸収することによって、反射率を低下させる。他方、多層保護層の被着は、多層構造体が環境に直接曝露されないように遮蔽する一方、反射に寄与する。このことは、反射率の損失が最小化されることを意味する。多層保護層の使用の別の利点は、それが反射に役立つために、多くの層を被着させることができ、そのことが、保護層厚さを増加させることになり、それによって多層構造体に対するより良い保護を与える点である。
前記構成の簡単な例は、多層構造体６として働くＮｉ／Ｃの８０組の層の組８を被着させ、次いで該多層構造体６の上面に、多層保護層１４′として作用するＮｉ／Ｓｉの１０組の層の組１８を被着させたものである。
【実施例３】
【００１６】
図３には、多層保護層を有する光学素子の第２実施例が示されている。光学素子６″は、図１に関連して前記に説明した基板４及び多層構造体６の上に被着された多層保護層１４″を含んでいる。多層保護層１４″は、複数組の層の組１８′を含み、この場合、層の組１８′の各々が、異なる材料でできた２つの別個の層から構成され、各材料が相対的に小さい原子番号を有している。図２の多層保護層１４′と異なり、多層保護層１４″は、反射には有意には寄与しない。その代わり、多層保護層１４″は、層の組１８′の耐性を利用して耐放射線損傷性を増すように設計されている。多層保護層１４″が有意には反射に寄与しないので、層の組１８′の間隔ｄ″は、等しくても等しくなくともよく、また多層構造体６の間隔ｄと等しくする必要もない。
【００１７】
この構成では、単一層の上面被覆が、軽元素でできた多層構造体に置き替えられる。例えば多層ＮｉＣが考えられる。図１の実施例には、例えば１０ｎｍ（１００Å）厚の単一Ｓｉ層か、又は２組の層の組１８′が被着できるが、その場合には、層の組１８′の各々は、図３に示すように、交互に２．５ｎｍ（２５Å）厚のＳｉ層とＣ層とを含んでいる。この構成の場合、表面層は、反射には役立たないが、放射線損傷に対する保護層１４′の耐性は、それらの組合わせによる耐性を利用して高めることができる。この構成では、層の組１８′の厚さｄ″は等しくても等しくなくてもよく、また多層構造体６の間隔ｄに等しくする必要もない。層の組１８′の厚さは、主として最良の保護を与える組合わせによって決められる。
【００１８】
層の組１８′は、類似の電子密度の２つの材料層２０′，２２′から構成されることが好ましい。低電子密度層２０′，２２′は、各々ケイ素、炭素、Ｂ４Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，又はＳｃで作製され、層２０′の材料は、層２２′の材料とは異なっている。層の組１８′及び層２０′，２２′の厚さ及び数は、多層構造体６が放射線から最大限保護されるように選択される。例えば、５ｎｍ（５０Å）の間隔ｄ″を有する２組の層の組１８′が使用できるが、その場合、層の組１８′の各々は、交互にＳｉ層２０′とＣ層２２′とを含んでいる。該層２０′，２２′は２．５ｎｍ（２５Å）の等しい厚さを有している。
図１〜図３に関連して前記に説明した多層構造体６および保護層１４，１４′，１４″は、別の形式で適用することもできる。例えば、多層構造体６および保護層１４，１４′，１４″を使用して、平らな又は湾曲した光学素子２，２′，２″を形成することもできる。平らな又は湾曲した光学素子を形成する方法の一例は、米国特許第５６４６９７６号に記載されており、ここにそれを引用することで、その全内容を本明細書に取り入れるものである。
【００１９】
前記光学素子２，２′，２″の提案される用途には、分光計測や回折計測が含まれる。図４に示すとおり、それらの装置は、Ｘ線源１６を含み、該線源が、光学素子２，２′，又は２″に向けられた１連のＸ線を放射する。Ｘ線は、保護層１４，１４′，１４″を透過し、多層構造体６によって回折される。光学素子２，２′，２″は、また集光レンズ類に適応できる。例えば、Ｘ線リソグラフィやＸ線顕微鏡、とりわけ高解像度走査型Ｘ線顕微鏡用光学系、多素子装置を含むポイント・ツー・ポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ）方式の影像用光学系、広帯域放射線、とりわけシンクロトロン放射線の単色分光用光学系に適応できる。多くの医学用途も考えられ、とりわけ、不都合なエネルギーを除去するためのパワー・フィルタとして使用したり、明暗の明確な画像が望まれるＸ線撮影に使用することも考えられる。
【００２０】
以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明は、本来の範囲及び特許請求の範囲の適正な意味を逸脱することなく、変更態様、変化形、改変が可能であることが理解されよう。例えば、光学素子は、また低温中性子や熱中性子の変換ビーム用に使用できる。とりわけ光学素子は、中性子束の密度及び均一性を増すためや、異なるスピンの中性子の分離に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による、基板上に多層構造体を含む光学素子の第１実施例の分解断面図。
【図２】本発明による、基板上に多層構造体を含む光学素子の第２実施例の拡大分解断面図。
【図３】本発明による、基板上に多層構造体を含む光学素子の第３実施例の拡大分解断面図。
【図４】ライン・ツー・ライン（ｌｉｎｅ−ｔｏ−ｌｉｎｅ）影像に使用する図１、図２、図３の光学素子の斜視図。
【図１】
2005515448.tif 000003
【図４】
2005515448.tif 000004
【図２】
2005515448.tif 000005
【図３】
2005515448.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月29日(2003.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を回折するための光学素子において、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつＸ線を回折する能力を有する、前記基板に付加された回折構造体と、
実質的にＸ線を吸収する構造を有する、前記外表面に付加された保護層とを含む、Ｘ線を回折するための光学素子。
【請求項２】
前記保護層が安定的な材料を含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項３】
前記安定的な材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項４】
前記保護層が多層構造体を含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項５】
前記多層構造体が反射に寄与する請求項４に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項６】
前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項４に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項７】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項８】
前記第１層が、相対的に小さい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、前記第１材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項９】
前記第１材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項８に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１０】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項９に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１１】
前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１２】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項１１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１３】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項１２に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１４】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１２に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１５】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１３に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１６】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項１２に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１７】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項１６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１８】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１６に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項１９】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項１７に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２０】
前記第１層および前記第２層が均一である請求項１１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２１】
前記第１層と前記第２層とが実質的に等しい厚さである請求項２０に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２２】
前記第１層が、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備えている請求項２１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２３】
前記保護層が、第２の層の組を含む多層構造体を含み、前記第２の層の組が、第３層と、第３層とは異なる材料でできた第４層と含む請求項１１に記載されたＸ線を回折するための光学素子。
【請求項２４】
Ｘ線装置において、該Ｘ線装置が、１連のＸ線を放射するＸ線源と、光学素子とを含み、該光学素子が、
基板と、
前記基板とは反対方向を向いた外表面を含み、かつ前記１連のＸ線を回折する、前記基板に付加された回折構造体と、
実質的にＸ線を吸収する構造を有する、前記外表面に付加された保護層とを含むＸ線装置。
【請求項２５】
前記保護層が安定的な材料を含む請求項２４に記載されたＸ線装置。
【請求項２６】
前記安定的な材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項２５に記載されたＸ線装置。
【請求項２７】
前記保護層が多層構造体を含む請求項２４に記載されたＸ線装置。
【請求項２８】
前記多層構造体が層の組を含み、該層の組が第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項２７に記載されたＸ線装置。
【請求項２９】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項２８に記載されたＸ線装置。
【請求項３０】
前記第１層が、相対的に小さい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、前記第１材料とは異なる、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項２８に記載されたＸ線装置。
【請求項３１】
前記第１材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３０に記載されたＸ線装置。
【請求項３２】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３１に記載されたＸ線装置。
【請求項３３】
前記回折構造体が層の組を含み、該層の組が、第１層と、該第１層とは異なる材料でできた第２層とを含む請求項２４に記載されたＸ線装置。
【請求項３４】
前記第１層が、相対的に大きい原子番号の第１材料を含み、前記第２層が、相対的に小さい原子番号の第２材料を含む請求項３３に記載されたＸ線装置。
【請求項３５】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項３４に記載されたＸ線装置。
【請求項３６】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３４に記載されたＸ線装置。
【請求項３７】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３５に記載されたＸ線装置。
【請求項３８】
前記第１層が前記第２層に隣接している請求項３４に記載されたＸ線装置。
【請求項３９】
前記第１材料が、Ｗ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｌａ，Ｔａ，Ｒｅ，およびＰｔから成る群から選択される請求項３８に記載されたＸ線装置。
【請求項４０】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３８に記載されたＸ線装置。
【請求項４１】
前記第２材料が、ケイ素、炭素、Ｂ4Ｃ，Ｂｅ，Ｌｉ，Ｂ，Ａｌ，およびＳｃから成る群から選択される請求項３９に記載されたＸ線装置。
【請求項４２】
前記第１層および前記第２層が均一である請求項３３に記載されたＸ線装置。
【請求項４３】
前記第１層と前記第２層とが実質的に等しい厚さである請求項４２に記載されたＸ線装置。
【請求項４４】
前記第１層が、約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲の値を有する厚さを備えている請求項４３に記載されたＸ線装置。
【請求項４５】
前記保護層が、第２の層の組を含む多層構造体を含み、前記第２の層の組が、第３層と、第３層とは異なる材料でできたの第４層とを含む請求項３３に記載されたＸ線装置。
【請求項４６】
前記１連のＸ線が硬Ｘ線である請求項２４に記載されたＸ線装置。
【国際調査報告】
2005515448.tif 000007