(57)【要約】  本発明は、Ｘ線ビームのためのコリメーションデバイスと、Ｘ線ビームの散乱によって試料（１０５）を分析するための光学デバイスと、Ｘ線ビームのためのコリメータとに関する。コリメーションデバイスは、真空、または、制御雰囲気下で配置されるように意図されたエンクロージャ（１１０）を含み、このエンクロージャ（１１０）は、ビームのための入口（１２０）と、出口（１２１）と、回折周期構造を有する材料で作られた少なくとも１つのプレート（１０４）とを含み、上記プレート（１０４）は、２つの主要面（１０４ａ、１０４ｂ）と、上記面どうしの間で広がっている少なくとも１つの開口部（１０４ｃ）とを含む。
2013525794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ビームのためのコリメーションデバイスであって、
前記コリメーションデバイスが、真空、または、制御雰囲気下で配置されるように意図されたエンクロージャ（１１０）を含み、
前記エンクロージャ（１１０）が、ビームのための入口（１２０）と、出口（１２１）と、回折周期構造を有する材料から作られた少なくとも１つのプレート（１０４）とを含み、
前記プレート（１０４）が、２つの主要面（１０４ａ、１０４ｂ）と、前記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部（１０４ｃ）とを含むことを特徴とする、コリメーションデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのプレートにおける前記主要面（１０４ａ、１０４ｂ）の一方（１０４ａ）が、ビームの伝播方向に対する上流面であり、他方（１０４ｂ）が下流面であり、前記開口部（１０４ｃ）が、前記プレートにおける上流面（１０４ａ）から下流面（１０４ｂ）に外側に広がっている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
回折周期構造を有する材料から作られている前記少なくとも１つのプレート（１０４）が、前記エンクロージャにおける前記出口（１２１）に配置されている、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
回折周期構造を有する材料から作られている少なくとも１つの他方のプレート（１０４’）が、前記エンクロージャ（１１０）における前記入口に設けられており、この他方のプレート（１０４’）が、２つの主要面（１０４’ａ、１０４’ｂ）と、前記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部（１０４’ｃ）とを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの他方のプレート（１０４’）における前記主要面（１０４’ａ、１０４’ｂ）の一方（１０４’ａ）が、ビームの伝播方向に対する上流面であり、他方（１０４’ｂ）が下流面であり、前記開口部（１０４’ｃ）が、前記プレートにおける上流面（１０４’ａ）から下流面（１０４’ｂ）に外側に広がっている、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記２つのプレート（１０４、１０４’）が同一である、請求項４または５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記２つのプレート（１０４、１０４’）が異なる開口部（１０４ｃ、１０４’ｃ）を呈する、請求項４または５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記開口部（１０４ｃ、１０４’ｃ）の外側に広がっている方向（Ｄ）と、前記主要面（１０４ａ、１０４’ａ，１０４ｂ、１０４’ｂ）の１つとの間に作られる鋭角の角度θが、１０°から８０°の範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記角度θが、プレート（１０４）を形成する回折周期構造の材料における、２つの単結晶の面どうしの間の角度に等しい、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
−前記プレートの主要面（１０４ａ、１０４’ａ、１０４ｂ、１０４’ｂ）が、単結晶の材料における｛１００｝面に相当し、
−このプレートにおける前記主要面（１０４ａ、１０４ｂ）をつなぐ前記開口部（１０４ｃ）の面が、｛１１１｝面に相当する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記プレートまたはそれぞれのプレート（１０４、１０４’）が、単結晶の材料から作られている、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記プレートまたはそれぞれのプレート（１０４、１０４’）が、シリコンまたはゲルマニウムの中から選ばれた材料で作られている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
Ｘ線ビームの散乱によって試料（１０５）を分析するための光学デバイス（１００）であって、請求項１から１２のいずれか一項に記載の、ビームをコリメートするためのデバイスを含むことを特徴とする、光学デバイス（１００）。
【請求項１４】
Ｘ線光源（１０１、１０２）が設けられている、請求項１３に記載の光学デバイス（１００）。
【請求項１５】
前記Ｘ線光源（１０１、１０２）が単色ビームを生成する、請求項１４に記載の光学デバイス（１００）。
【請求項１６】
真空、または、制御雰囲気下で配置されるように意図された別のエンクロージャ（１０６）が設けられており、前記試料（１０５）の下流に配置されたこの別のエンクロージャ（１０６）が、Ｘ線のビームを止めるための手段（１０７）を含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の光学デバイス（１００）。
【請求項１７】
前記別のエンクロージャ（１０６）の下流に配置された検出器（１０８）が設けられている、請求項１６に記載の光学デバイス（１００）。
【請求項１８】
Ｘ線ビームのためのコリメータにおいて、
前記コリメータが複数の部分（１０４１、１０４２、１０４３、１０４４、１０４５）を含み、回折周期構造を有する材料から作られているそれぞれの部分が、この部分の厚さの方向に外側に広がる少なくとも１つの開口部と、この開口部（１０４Ｃ）における長手方向の軸（Ａ１０４）に沿う鋸歯構造を形成する、前記コリメータにおけるそれぞれの部分の開口部の集合によって形成された前記開口部（１０４Ｃ）の面とを含むことを特徴とする、コリメータ。
【請求項１９】
それぞれの部分（１０４１、１０４２、１０４３、１０４４、１０４５）がプレートで形成されており、前記プレートが隣接している、請求項１８に記載のコリメータ。
【請求項２０】
前記プレートが同一である、請求項１９に記載のコリメータ。
【請求項２１】
Ｘ線ビームのためのコリメータの動作における、回折周期構造を有する材料で作られた少なくとも１つのプレート（１０４）の使用であって、前記プレート（１０４）が、２つの主要面（１０４ａ、１０４ｂ）と、前記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部（１０４ｃ）とを含む、使用。
【請求項２２】
前記開口部（１０４ｃ）の外側に広がっている方向（Ｄ）と、前記主要面（１０４ａ、１０４ｂ）の一方との間に作られる鋭角の角度θが、１０°から８０°の範囲である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
互いに隣接している複数の同一のプレート（１０４）の、請求項２１または２２に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線の散乱によって試料を分析する分野に関する。
【０００２】
本発明は、特に、Ｘ線ビームのためのコリメーションデバイスと、このコリメーションデバイスを含む、Ｘ線の散乱によって試料を分析するための光学デバイスと、このようなビームのためのコリメータとに関する。
【０００３】
本発明の枠組みの中では、Ｘ線ビームという表現は、エネルギーが１ｋｅＶから３０ｋｅＶの光子のビームを意味するよう意図される。
【０００４】
本発明は、特に、小角度におけるＸ線の散乱によって試料を分析する分野に関する。小角度における散乱という表現は、ビーム（垂直入射）が横切る、分析される試料によって散乱する放射線が、試料を照射するＸ線ビームの近傍において、ビームの光軸に対して一般に０．１°から１０°の角度にあることを意味するように理解されたい。さらに、試料の向きをビームに直交して配置するのではなく、ビームに対して斜入射の状態で配置することも考えられる。
【背景技術】
【０００５】
小角度におけるＸ線の散乱に基づく技術は、「Ｓｍａｌｌ  Ａｎｇｌｅ  Ｘ−Ｒａｙｓ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ」（「Ｓｍａｌｌ−Ａｎｇｌｅ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｘ−ｒａｙｓ」，Ａｎｄｒｅ  Ｇｕｉｎｉｅｒ  ａｎｄ  Ｇｅｒａｒｄ  Ｆｏｕｍｅｔ，ｅｄ．Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ  Ｉｎｃ．，１９５５）を示すＳＡＸＳという頭字語によっても知られている。
【０００６】
これらの技術のおかげで、特に、試料における分子系の組織に関する情報を得ることが可能である。
【０００７】
図１には、ＳＡＸＳ技術を実施するための公知の光学デバイスが、分解斜視図によって示されている。
【０００８】
このデバイスは、Ｘ線光源１０を含む。
【０００９】
さらに、光源１０によって生じたビーム１は、単色ビーム、すなわち、１つだけのＸ線波長を含むビームを生成することができるモノクロメータミラー１１に向けられる。ビームは、通常、波長のずれと所望の波長の比率が１％未満の場合、単色性であると考えられる。
【００１０】
しかし、非単色性のＸ線ビームが使用され得る点に留意されたい。
【００１１】
ビームは、「光軸」と呼ばれる、伝播における優先的な軸を示す。ビームは、いわゆる「コリメーティング」ミラーが用いられる場合には、この光軸に交差する方向に、見かけ上均一な断面を示し、いわゆる「収束」ミラーが用いられる場合には、遠くの点に向けた収束性を示す。
【００１２】
両方の場合において、モノクロメータの出口におけるビームの形状の明確さは、小角度における散乱の実験を行なうには十分ではない。形状の明確さという表現は、ビームの（平行または収束性の）完全な形状と、物理的に得られる形状との間の実際の差異を意味するよう意図される。
【００１３】
したがって、ビームにおけるより良好な明確さは、モノクロメータの後の、ビームの光軸に沿って配置される一連のオブスタクルを用いたコリメーションによって得られる。「オブスタクル」という用語は、用いられる波長のＸ線に対して不透明なデバイスを意味するように理解される。
【００１４】
図１に示す従来の構成では、一般に第１の「オブスタクル」は、１２の参照番号がつけられている、Ｘ線に対して不透明な４つの可動リップに相当する。ビームの軸に直交した平面における、間隔Ｄを有する２つの平行なリップは、「スリット」を画定している。このように構成された２対のリップは孔を形成する。コリメータは、より一般的には、モノクロメータを出るビームの光軸に中心がそろえられている必要がある２つの「孔」から形成されている。
【００１５】
したがって、これら２つのスリットを形成する２対のリップが備えられたプレート１２の形態をとる第１のオブスタクルは、孔を形成している。
【００１６】
２対の「リップ」が備えられたプレート１２は、ミラー１１に組み込まれていてもよい。
【００１７】
このプレート１２は、一般には、キャリブレーションされたアッテネータ（参照せず）の前にある。
【００１８】
ビームは、その後、ビームの光軸に沿って第１のオブスタクルからいくらかの距離をおかれた、コリメーションのための第２のオブスタクルに向けられる。この第２のオブスタクルも、ビームの光軸に中心がそろえられた２つのスリットを形成するために、２対の平行なリップを含むプレート１３の形態をとっている。
【００１９】
２つの連続するコリメーション「スリット」の間の光路は、真空下におかれていてもよい。場合によっては、この光路は、変形例としてヘリウム雰囲気下におかれていてもよい。
【００２０】
コリメーション手段１２および１３の２つにおける結合によって、試料１６において得るのに望ましいビームのサイズを定めることが可能になる。
【００２１】
第１の真空エンクロージャ１４の出口では、ビームは、分析される試料１６のちょうど前に光軸に沿って配置された第３のスリット対１５を通過する。これらのいわゆる「散乱防止」スリットは、正確に言えば、コリメータの部分を形成していない。散乱防止スリット１５は、実際には、コリメーション手段１２および１３におけるスリットによって生じたスプリアス散乱を取り除くことができる。
【００２２】
反射防止スリット１５の調整は、扱いに特に注意を要するが、これは、ビームのサイズを変更することなくスプリアス散乱を取り除くためには、ビームに触れることなくビームの先ですくいとることが必要なためである。
【００２３】
Ｘ線の散乱は、試料１６とビーム１との相互作用によって引き起こされ、ビームはさらに、試料を少なくとも部分的に透過する。
【００２４】
次に、透過ビームと散乱部分は、第２の真空エンクロージャ１８の中に集められる。この真空エンクロージャ１８の端部には、ビームを止めるための手段１９がある。この真空エンクロージャは、空気による散乱した放射線のさらなる吸収と、同じく空気によるビーム１の相補的な散乱のさらなる吸収とを一度に同時に制限することを可能にする。
【００２５】
さらに、ビーム１を止めるための手段１９の下流に位置している検出器２０は、試料によって散乱したＸ線を検出することができる。
【００２６】
最後に、コリメーションスリット（第１のオブスタクル）が備えられたプレート１２、コリメーションスリット（第２のオブスタクル）が同様に備えられたプレート１３、および、散乱防止スリット１５の重要性が留意されるべきであり、これらがなければ、試料によって散乱したＸ線、特に、ビームの光軸の近傍にある小角度で散乱したＸ線を検出することは困難となる。
【００２７】
この目的に対しては、異なるオブスタクル１２、１３、および１５における相対的な位置も重要である。
【００２８】
先に述べたように、これらのオブスタクル１２、１３、１５は、通常、長方形または正方形のスリットを形成する４つの独立したリップである。これらのリップには、スリットの寸法を調整するように配置することができるベーンが備えられている。これらのベーンは、金属性であり、一般に鋼鉄、タンタル、または、タングステンのロッドで作られる。
【００２９】
図２には、例として、スリットにおけるベーン２１の構成が断面図によって示されている。従来、このようなベーン２１は、約１．５ｍｍの厚さを呈する。
【００３０】
最近では、金属性ベーンの上に単結晶構造のベーンが配置されることが提案されている。以降では、これらのベーンは、ハイブリッドベーンと呼ばれる。
【００３１】
単結晶構造のベーンという表現は、ベーンを形成している材料が、秩序のある構造を究極的に形成するために規則的に繰り返す元素格子のセルを呈する、単一の硬質材料で作られていることを意味するように理解されたい。
【００３２】
図３には、金属性ベーン２１および単結晶構造ベーン２２を含むこのようなハイブリッドベーンが、例として図２と同じ断面図によって示されている。
【００３３】
例として、「Ｓｃａｔｔｅｒｌｅｓｓ  ｈｙｂｒｉｄ  ｍｅｔａｌ−ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｌｉｔ  ｆｏｒ  ｓｍａｌｌ−ａｎｇｌｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」，Ｙｏｕｌｉら，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ（２００８），ｖｏｌ．４１，１１３４〜１１３９頁（Ｄ１）という文献を引用することができる。
【００３４】
この文献の著者は、注意深くスライスされ、金属性ベーンに接着されるシリコンウェーハから形成された単結晶構造のベーンを配置することにより、スリットによって生じるＸ線の散乱を低減することが可能になったことを示している。
【００３５】
したがって、これらのベーンが備えられたスリットは、上記の光学デバイスに適用されると、デバイスの品質を向上させることができる。
【００３６】
実際に、ベーンの端に配置された単結晶の構造体は、この構造体の結晶面に依存する十分に定められた角度でＸ線を戻す。これらの角度は、ビームをマージしないようにするのに十分に大きい。
【００３７】
図１に示されている光学デバイスにハイブリッドスリットが取り付けられると、これらのハイブリッドスリットは、スプリアス散乱を発生させることなくビームをコリメートすることができる。
【００３８】
したがって、Ｙｏｕｌｉらによって提案されたスリットは、光学デバイスを簡単にし、それによって光学デバイスの調整を簡単にすることができる。
【００３９】
しかし、ハイブリッドスリットは、金属性ベーンのスリットに比べて、より複雑な構造を示す。
【００４０】
そのため、真空下で、または、ヘリウム（Ｈｅ）などの制御雰囲気の中でスリットが取り付けられる必要のある場合には特に、ベーンの取り替えもまた、より複雑となる。
【００４１】
さらに、Ｙｏｕｌｉらによって用いられた製造方法、すなわち、シリコンウェーハからのベーンのスライスは、スプリアス散乱につながり得る、単結晶構造のベーンの表面状態を生み出すため、ハイブリッドスリットの利点が損なわれることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
本発明の目的は、ハイブリッドスリットの欠点のうちの少なくとも１つを呈することなくハイブリッドスリットの利点を呈する、Ｘ線ビームをコリメートするための少なくとも１つのデバイスを含む簡単な光学デバイスを提案することである。
【００４３】
本発明の別の目的は、この光学デバイスに実装されるように特に適合した、Ｘ線ビームのためのコリメーションデバイスを提案することである。
【００４４】
目的は、さらに、このコリメーションデバイスに用いられるように特に意図された、Ｘ線ビームのコリメータを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
これらの目的の少なくとも１つを達成するために、本発明は、Ｘ線ビームのためのコリメーションデバイスにおいて、上記コリメーションデバイスが、真空、または、制御雰囲気下で配置されるように意図されたエンクロージャを含み、このエンクロージャが、ビームのための入口と、出口と、回折周期構造を有する材料から作られた少なくとも１つのプレートとを含み、上記プレートが、２つの主要面と、上記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部とを含むことを特徴とする、コリメーションデバイスを提案する。
【００４６】
このコリメーションデバイスは、以下において、単独または組み合わせで得られる他の技術的特徴を提供することができる。
【００４７】
−上記少なくとも１つのプレートにおける主要面の一方が、ビームの伝播方向に対する上流面であり、他方が下流面であり、開口部が、プレートにおける上流面から下流面に外側に広がっている。
【００４８】
−回折周期構造を有する材料から作られている上記少なくとも１つのプレートが、エンクロージャにおける出口に配置されている。
【００４９】
−回折周期構造を有する材料から作られている少なくとも１つの他方のプレートが、エンクロージャにおける入口に設けられており、この他方のプレートが、２つの主要面と、上記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部とを含む。
【００５０】
−上記少なくとも１つの他方のプレートにおける主要面の一方が、ビームの伝播方向に対する上流面であり、他方が下流面であり、開口部が、プレートにおける上流面から下流面に外側に広がっている。
【００５１】
−２つのプレートが同一である。
【００５２】
−２つのプレートが異なる開口部を呈する。
【００５３】
−開口部の外側に広がっている方向（Ｄ）と、上記主要面の１つとの間に作られる鋭角の角度θが、１０°から８０°の範囲である。
【００５４】
−角度θが、プレートを形成する回折周期構造の材料における、２つの単結晶の面どうしの間の角度に等しい。
【００５５】
−プレートの主要面が、単結晶の材料における｛１００｝面に相当し、このプレートにおける上記主要面をつなぐ開口部の面が、｛１１１｝面に相当する。
【００５６】
−プレートまたはそれぞれのプレートが、単結晶の材料から作られている。
【００５７】
−プレートまたはそれぞれのプレートが、シリコンまたはゲルマニウムの中から選ばれた材料で作られている。
【００５８】
また、本発明は、Ｘ線ビームの散乱によって試料を分析するための光学デバイスにおいて、本発明による、ビームをコリメートするためのデバイスを含むことを特徴とする、光学デバイスを提案する。
【００５９】
この光学デバイスは、以下において、単独または組み合わせで得られる他の技術的特徴を提供することができる。
【００６０】
−Ｘ線光源。
【００６１】
−Ｘ線光源が単色ビームを生成する。
【００６２】
−真空、または、制御雰囲気下で配置されるように意図された別のエンクロージャ。試料の下流に配置されたこの別のエンクロージャは、Ｘ線のビームを止めるための手段を含む。
【００６３】
−この別のエンクロージャの下流に配置された検出器。
【００６４】
本発明は、Ｘ線ビームのためのコリメータにおいて、このコリメータが複数の部分を含み、回折周期構造を有する材料から作られているそれぞれの部分が、この部分の厚さの方向に外側に広がる少なくとも１つの開口部と、この開口部における長手方向の軸に沿う鋸歯構造を形成する、コリメータにおけるそれぞれの部分の開口部の集合によって形成された開口部の面とを含むことを特徴とする、コリメータをさらに提案する。
【００６５】
このコリメータは、以下において、単独または組み合わせで得られる他の技術的特徴を提供することができる。
【００６６】
−それぞれの部分がプレートで形成されており、これらのプレートが隣接している。
【００６７】
−これらのプレートが同一である。
【００６８】
最後に、本発明は、Ｘ線ビームのためのコリメータの動作における、回折周期構造を有する材料で作られた少なくとも１つのプレートの使用であって、上記プレートが、２つの主要面と、上記面どうしの間で外側に広がっている少なくとも１つの開口部とを含む、使用を提案する。
【００６９】
また、この使用は、
−開口部の外側に広がっている方向Ｄと、上記主要面の一方との間に作られる鋭角の角度θが、１０°から８０°の範囲である、使用と、
−互いに隣接している複数の同一のプレートの使用と、
を提供することができる。
【００７０】
本発明における他の特徴、目的、および利点は、添付図面を参照して与えられ、以降で詳述されている説明において述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来の光学デバイスの分解斜視図である。
【図２】従来のスリットにおけるベーンの断面図である。
【図３】従来のハイブリッドベーンの断面図である。
【図４】本発明による光学デバイスの分解斜視図である。
【図５】図４に示されているエンクロージャの断面図である。このエンクロージャは、それぞれの端部において、本発明による、開口部が備えられた単結晶構造の材料からなるプレートを含む。
【図６】図５に示されているエンクロージャの、このエンクロージャの下流側端部における拡大断面図である。
【図７ａ】本発明による、開口部が備えられた単結晶構造の材料からなるプレートを斜視図によって示す図である。
【図７ｂ】本発明による、開口部が備えられた単結晶構造の材料からなるプレートを断面図によって示す図である。
【図８ａ】図４のデバイスに取り付けられるように意図されたエンクロージャの部分断面図である。このエンクロージャは、端部において、本発明によるコリメータを含む。
【図８ｂ】このコリメータの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
図４には、本発明による、Ｘ線の散乱によって試料１０５を分析するための光学デバイス１００が示されている。
【００７３】
この光学デバイス１００は、単色ビームを生成するＸ線光源１０１、１０２を含む。この光源１０１、１０２は、既知の方法で、Ｘ線における実際の光源１０１と、モノクロメータミラー１０２とを含む。
【００７４】
この例では、Ｘ線における実際の光源１０１は点光源であるが、他の場合には、例えば線光源でもよい。さらに、上記で与えられた定義による光源１０１、１０２は、単色性である必要はない。
【００７５】
以下の説明全体を通じて、「上流」および「下流」という用語は、Ｘ線ビームにおける伝播の方向に関連して用いられることになる。
【００７６】
このデバイスは、Ｘ線における光源１０１、１０２の下流において、真空にされるか、または、ヘリウム（Ｈｅ）などの制御雰囲気下にあるように意図された第１のエンクロージャ１１０を含む。
【００７７】
この第１のエンクロージャ１１０は、ビームのための入口と出口を含み、入口と出口のそれぞれには、本発明による、回折周期構造を示す材料から作られた少なくとも１つのプレート１０４、１０４’が配置されている。
【００７８】
概して、この回折周期構造は、単結晶構造である。
【００７９】
これらのプレート１０４、１０４’は、エンクロージャ１１０の内側で、エンクロージャ１１０の端部壁１２０、１２１に取り付けられることが好ましい。このため、これらのプレート１０４、１０４’の位置決めは容易である。さらに、これらの壁１２０、１２１は、Ｘ線ビームのための入口と出口をそれぞれ形成する。
【００８０】
図５には、このエンクロージャ１１０が断面図で示されている。また図７には、本発明による、回折周期構造からなる材料で作られたプレート１０４が示されている。
【００８１】
それぞれのプレート１０４、１０４’は、２つの主要面、より正確には、上流面１０４ａ、１０４’ａ、および、下流面１０４ｂ、１０４’ｂ、ならびに、考えられているプレートの上流面と下流面との間で外側に広がる開口部１０４ｃ、１０４’ｃを含む。
【００８２】
添付図面に示されているように、プレート１０４、１０４’は、ビームの伝播方向に対して上流から下流に開口部１０４ｃ、１０４’ｃが外側に広がるように配置されている。
【００８３】
しかし、同じプレート１０４、１０４’が反対方向に配置されていてもよく、すなわち、ビームの伝播方向に対して上流から下流に開口部１０４ｃ、１０４’ｃが狭くなるように同じプレート１０４、１０４’が配置されていてもよい。
【００８４】
プレートを薄くすることによって、小角度で伝播するＸ線ビーム、すなわち、斜入射のＸ線ビームの反射が避けられる。
【００８５】
さらに、開口部における外側への広がりの方向Ｄと、プレートの上流面または下流面のいずれかとの間の鋭角の角度θは、１０°から８０°の範囲であり得る。図６には、この角度θが例として示されている。
【００８６】
特に、この角度θは、プレート１０４を形成している材料における結晶面｛１００｝と｛１１１｝との間の角度に等しくてもよい。この特徴は、化学的性質の、プレートを製造するための方法が、異方性のウェットエッチングである場合に得られる。実際にこの方法を用いると、｛１００｝と｛１１１｝の結晶面どうしの間には、材料の化学的浸食が生じる。このため、得られる表面状態は、非常に良好な品質のものである。
【００８７】
｛１００｝および｛１１１｝の記号は、ミラー指数に対応している。これらの記号は、結晶材料の面を指定することができる。これらの指数は、結晶学の分野で活動している人にはよく知られており、一般に受け入れられている。
【００８８】
シリコンの場合には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶液を使用することができる。変形例として、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）の溶液を使用することによって、｛１００｝と｛１１１｝の結晶面どうしの間のエッチングに対して選択性の低いプロセスを用いることもできる。
【００８９】
さらに、開口部１０４ｃ、１０４’ｃの外側への広がりは、均一であると言われてもよい。均一な外側への広がりという表現は、プレートの上流面と下流面の間で開口部が受ける寸法の変化が、近似によって生じることを意味するように理解されたい。中心Ｏは、プレートの上流面における開口部の中心Ｃ１、および、プレートの下流面における中心Ｃ２を通過する軸Ａと、上記の方向Ｄにおける軸との交点に一致している。図７（ｂ）を参照することができる。
【００９０】
回折周期構造からなる材料で作られているプレート１０４の上流面１０４ａ、１０４’ａ、または、下流面１０４ｂ、１０４’ｂは、この構造体の｛１００｝面に相当することが好ましい。さらに、上流面および下流面に対して傾いている、プレートにおける面は、この構造体における｛１１１｝面に相当する。
【００９１】
変形例として、上記の範囲における角度を定めるために機械的な方法が用いられてもよい。
【００９２】
Ｘ線のコリメータは、エンクロージャ１１０の入口における一方の１０４’と、エンクロージャ１１０の出口における他方の１０４とである２つのプレートを、このように構成することによって得られる。
【００９３】
プレート１０４’は、スプリアス散乱を発生させることなくビームをコリメートするために、図１に示されている従来技術によるデバイスにおける、スリット１２を有するプレートの代わりに、コリメータの部品用に挿入することができる。さらに、プレート１０４は、コリメートされたビームに対するあらゆるスプリアス散乱を防ぎ、ビームが試料１０５に当たる前にコリメーションを改善することもできる。
【００９４】
したがって、これらのプレート１０４、１０４’は、文献Ｄ１で提案されているハイブリッドスリットと同じ機能を示す。
【００９５】
光学デバイス１００は、試料１０５の下流において、図１に示されている光学デバイスにおける既に知られている手段を含む。これは、真空（または、制御雰囲気）下を同様に意図した第２のエンクロージャ１０６を必要とし、第２のエンクロージャ１０６は、エンクロージャ１０６におけるビームの入口と反対側の端部において、ビームを止めるための手段１０７を含む。
【００９６】
最後に、光学デバイス１００は、第２のエンクロージャ１０６の下流に配置された検出器１０８を含む。
【００９７】
第１のエンクロージャ１１０の入口と出口にそれぞれ配置されるプレート１０４’、１０４は、同一でもよい。
【００９８】
さらに、プレート１０４、１０４’は、シリコンで作られていてもよく、例えばＫＯＨの溶液が用いられた場合には、｛１００｝と｛１１１｝の結晶面どうしの間の角度θは約５４．７°でもよい。さらに、開口部の形状は、結晶面によって定められる。
【００９９】
プレート１０４、１０４’の開口部は、正方形または長方形でもよく、上流面と下流面との間の外側への広がりは、角度θによって与えられる。例として、この開口部が正方形である場合には、プレート１０４、１０４’の上流面１０４ａ、１０４’ａにおける正方形の辺は、１ｍｍでもよい。
【０１００】
他の形状の開口部も考えられる。例えば、「Ａ  ｆｌｕｘ  ａｎｄ  Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ−ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＮａｎｏＳＴＡＲ  ｓｍａｌｌ−ａｎｇｌｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｃａｍｅｒａ  ｆｏｒ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ」，Ｊａｎ  Ｓｋｏｖ  Ｐｅｄｅｒｓｅｎ，Ｊ．  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ（２００４），３７，３６９〜３８０頁の記事を参照することができる。
【０１０１】
プレート１０４、１０４’は、約１０ｍｍ×１０ｍｍの寸法と、約１〜２ｍｍの厚さとを呈し得る。
【０１０２】
変形例として、プレートの開口部１０４ｃ、１０４’ｃが異なるという理由では特に、プレートは異なっていてもよい。実際に、これらのプレートにおける開口部１０４ｃ、１０４’ｃは、それらの開口部の寸法、および／または、角度θの値によって異なる場合がある。
【０１０３】
さらに変形例として、それぞれのプレート１０４、１０４’は、この例示的単結晶においてシリコン以外の、回折周期構造からなる材料で作られていてもよい。例えば、それぞれのプレートは、ゲルマニウムなどの単結晶の構造体を含んでよい。
【０１０４】
図４に示す光学デバイスは、変形形態における主題をなすことができる。
【０１０５】
変形形態は、図１に示す従来技術による光学デバイスのコリメーション手段１３と散乱防止スリット１５とによって形成されたアセンブリを、本発明によるプレート１０４によって置き換えることができる。
【０１０６】
さらに、このプレート１０４は、Ｘ線をコリメートするためのデバイスを形成するために、図６に示すように、真空（または、制御雰囲気）下にあるように意図されたエンクロージャの出口に配置される。他方で、このエンクロージャは、このエンクロージャの入口においては、本発明によるプレートを含まない。しかし、図１に示すように、この入口の前には、スリット１２と、適切である場合にはキャリブレーションされたアッテネータ（参照せず）とが配置される。
【０１０７】
図８（ａ）および図８（ｂ）には、本発明における別の変形形態が示されている。
【０１０８】
この変形例によれば、それぞれのプレートにおける上記少なくとも１つの開口部がプレートの上流面と下流面との間で外側に広がるか、またはその逆となるように互いに隣接している、単結晶の材料からなる数枚のプレートを含む、Ｘ線ビームのコリメータが提供される。
【０１０９】
これらの隣接するプレートは、一般に同一である。
【０１１０】
この構成の利点は、開口部の外形部分における、単結晶の材料を貫通するビーム２００の透過を制限するか、または全く排除することである。
【０１１１】
実際に、単一のプレートが設けられている場合には、ビーム２００が当たるプレートの厚さｅｆは、この開口部の外形部分において小さいことが理解される。したがって、数枚のプレートを隣接させることによって、開口部におけるこの長手方向の軸に沿って鋸歯形状を示す、開口部の外形部分においてビーム２００が当たるプレートの厚さは、最終的に増加する。
【０１１２】
ビーム２００のコリメーションは、開口部に残された空間Ｅを通るビームだけを透過させることによって、プレートの上流側において改善される。
【０１１３】
このことは、プレートがシリコンで作られている場合に特に有益である。シリコンより密度の高い材料であるゲルマニウムでプレートが作られている場合には、この構成は、１５ｋｅＶから３０ｋｅＶのエネルギー範囲のＸ線に対して特別な利点を呈することになる。
【０１１４】
図８では、互いに隣接している５枚の同じプレートが示されている点に留意されたい。当業者は、これが例示に過ぎない点と、考えられるプレートの数が、ビームのエネルギー、プレートの厚さ、および、このプレートを形成している単結晶材料の性質に特に依存することになる点とを理解するであろう。
【０１１５】
本出願人は、測定と、いくつかの計算を行なった。
【０１１６】
８ｋｅＶのＸ線ビームに対しては、それぞれが約１〜２ｍｍの厚さである３枚の同じシリコンプレートを重ね合わせることは、同じ厚さのゲルマニウムプレートを１枚用いることと同等であることが見出された。さらに１７ｋｅＶのＸ線ビームの場合には、これらの同じシリコンプレートを１５枚隣接させる必要があり、それによって同じ厚さのゲルマニウムプレートに等しい動作が得られる。
【０１１７】
図５に示すエンクロージャ１１０のそれぞれの端部においてプレートを隣接させることが想定され得る。これは、このエンクロージャ１１０の入口のみにおいて想定することもでき、また、この出口部分が本発明によるプレート１０４を単独で含む場合には特に、このエンクロージャ１１０の出口のみにおいて想定することもできる。
【０１１８】
あるいは、隣接するプレートは含まず、それぞれの異なる部分１０４１、１０４２、１０４３、１０４４、１０４５が上記のプレート１０４と見なせる単一ピースから作られているコリメータを提供することもできる。したがって、コリメータのそれぞれの部分における開口部の集合によって形成された開口部１０４Ｃの面は、この開口部１０４Ｃにおける長手方向の軸Ａ１０４に沿う鋸歯構造を形成する。このため、図８（ｂ）に例として示されている、この開口部１０４Ｃの形状は、図８（ａ）に示されているように数枚のプレート１０４を隣接させることによって得られる形状と同様である。
【０１１９】
本発明の枠組みの中で用いられているプレート１０４、１０４’は、最終的には、文献Ｄ１で提供されているハイブリッドスリットに対するいくつかの利点を与える。実際に、構造はシンプルであり、単一の結晶から作られる。さらに、このプレートは通常、真空、または、制御雰囲気下でのエンクロージャの端部に固定されることになるため、操作者は、調整を行なう必要がない。すなわち、唯一の調整は、プレートにおける最初の位置合わせだけである。さらに、通常用いられるこの化学的な製造方法は、スプリアス散乱のリスクを制限する優れた表面状態を作り出す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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