(57)【要約】【課題】簡素な方法で、かつ、高精度な分光結晶を得ることの可能な分光結晶の製造方法を提供する。【解決手段】所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶の製造方法に関する。凹面２ｒを有する多孔質の台座２の前記凹面２ｒ上に液状の固着手段３を設ける工程と、前記凹面２ｒ上に平板状の単結晶１を配置する工程と、前記単結晶１の上方を真空室４ａを形成するダイヤフラム５で覆う工程と、前記真空室４ａ内を減圧して、前記ダイヤフラム５を介して前記単結晶１に大気圧による曲げ荷重を負荷することで、前記単結晶１を前記台座２の凹面２ｒに沿って変形させる工程と、前記固着手段３が固化することにより、前記単結晶１を前記凹面２ｒに固着させる工程とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶の製造方法であって、
凹面を有する多孔質の台座の前記凹面上に液状の固着手段を設ける工程と、
前記凹面上に平板状の単結晶を配置する工程と、
前記単結晶の上方に減圧室を形成するダイヤフラムで前記単結晶の上方を覆う工程と、
前記減圧室内を減圧して、前記ダイヤフラムを介して前記単結晶に前記減圧室の外部からの気体の圧力による曲げ荷重を負荷することで、前記単結晶を前記台座の凹面に沿って変形させる工程と、
前記固着手段が固化することにより、前記単結晶を前記凹面に固着させる工程とを備えた分光結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記固着手段が前記多孔質の台座に染み込む接着剤である分光結晶の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記多孔質の台座がたとえば石膏で形成されている分光結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記台座がＳｉＯ2 の焼結体であり、前記単結晶がシリコンの単結晶であり、前記固着手段が化学反応を生じるＮａＯＨ水溶液による、前記台座と前記単結晶が一体化である分光結晶の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記変形させる工程において、前記単結晶に大気圧以上の気圧で曲げ荷重を負荷することで前記単結晶を前記台座の凹面に沿って変形させることを特徴とする分光結晶の製造方法。
【請求項６】
所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶であって、
凹面を有する多孔質の台座と、
前記凹面上に配置され、前記凹面に沿って湾曲した単結晶と、を備え、
前記台座と単結晶とが接着剤により接合されていると共に、前記接着剤が台座の前記凹面から前記台座に染み込んでいることを特徴とする分光結晶。
【請求項７】
所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶であって、
凹面を有する多孔質の台座と、
前記凹面上に配置され、前記凹面に沿って湾曲した単結晶と、を備え、
前記台座がＳｉＯ2 の焼結体であり、前記単結晶がシリコンの単結晶であり、シリコンの単結晶と前記ＳｉＯ2 の台座との界面に水ガラスの接着層が形成されて、前記単結晶が台座に固着されている分光結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、Ｘ線による分析技術分野において、蛍光Ｘ線の光学系の一例として、分光結晶を用いた集光光学系が挙げられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１６２４９９（第３頁，〔００１０〕）
【発明の開示】
【０００３】
前記分光結晶は、Ｘ線を分光すると共に集光するものであり、たとえば、図１のように、シリコンウエハなどの単結晶１が、曲面加工された台座２に接着されたものが用いられる。前記単結晶１は、台座２の凹面２ｒに沿って、直交する２方向Ｘ，Ｙにおいて下方Ｚに湾曲された状態で固着されている。
【０００４】
前記単結晶１は、湾曲させることにより弾性変形されるのであるが、図４に示すように、従来の製造方法では、台座２の凹面２ｒに接着剤３を塗布し、押し型１００と前記台座２との間に単結晶１を挟み、前記押し型１００の凸面１０１を台座２の凹面２ｒに向って押し付けることにより、単結晶１を湾曲させながら台座２に接着する方法が用いられている。
【０００５】
しかし、前記従来の製造方法では、台座２と単結晶１との間に均一に接着剤を塗布するのが難しく、そのため、不均一な接着剤の層が生じることにより、単結晶１の表面が台座２の凹面に十分に沿わず、分光や集光の性能が十分に発揮できないおそれがある。
また、単結晶１に対して押し型１００の凸面１０１の荷重が均等に伝わるように、前記凸面１０１を台座２の凹面２ｒの複雑な曲面に合わせて高精度に作成する必要がある。
さらに、押し型１００と台座２とに位置ズレが生じた場合には、均一な力を単結晶１に与えられず、単結晶１が破損するおそれがある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、高精度な二重湾曲した分光結晶を得ると共に、簡素な方法で、当該分光結晶を得ることの可能な分光結晶の製造方法を提供することである。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の分光結晶の製造方法は、所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶の製造方法であって、凹面を有する多孔質の台座の前記凹面上に液状の固着手段を設ける工程と、前記凹面上に平板状の単結晶を配置する工程と、前記単結晶の上方に減圧室を形成するダイヤフラムで前記単結晶の上方を覆う工程と、前記減圧室内を減圧して、前記ダイヤフラムを介して前記単結晶に前記減圧室の外部からの気体の圧力による曲げ荷重を負荷することで、前記単結晶を前記台座の凹面に沿って変形させる工程と、前記固着手段が固化することにより、前記単結晶を前記凹面に固着させる工程とを備えている。なお、必要により、大気圧以上の気圧で曲げ荷重を負荷することで前記単結晶を前記台座の凹面に沿って変形させてもよい。
【０００８】
本発明方法によれば、ダイヤフラムにより単結晶に対して均一な曲げ荷重が負荷されるので、単結晶を破損することなく、該単結晶を台座の凹面に沿った所定の形状に変形させることができる。
また、従来の押し型を用いる場合には、台座の凹面に合わせて押し型を高精度に加工する必要があるが、本発明によれば、押し型を用いる必要がないので、製造装置が簡素化されることにより、大幅なコストダウンを図り得る。
なお、前記「ダイヤフラム（膜）」としては、たとえば、シリコンラバー製のシートを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明方法において、前記固着手段が前記多孔質の台座に染み込む接着剤であるのが好ましい。
この態様によれば、余分な接着剤が多孔質の台座に染み込むことで、接着剤の厚さやムラが解消されるから、単結晶の表面を極めて精度良く加工することができる。
【００１０】
本発明方法において、前記多孔質の台座がたとえば石膏で形成されているのが好ましい。
この態様によれば、台座を石膏で形成することにより、台座の成形時の収縮を殆ど生じないので、高精度の台座を製造することができる。
【００１１】
本発明方法において、前記台座がＳｉＯ2 の焼結体であり、前記単結晶がシリコンの単結晶であり、前記固着手段が化学反応を生じるＮａＯＨ水溶液による、前記台座と前記単結晶が一体化であってもよい。
この態様によれば、ＳｉＯ2 の台座とシリコンの単結晶との接触部分が、ＮａＯＨ水溶液により化学反応を生じて、いわゆる水ガラスに変化し、互いに一体化することにより強固に固着される。
【００１２】
本発明の分光結晶は、所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶であって、凹面を有する多孔質の台座と、前記凹面上に配置され、前記凹面に沿って湾曲した単結晶と、を備え、前記台座と単結晶とが接着剤により接合されていると共に、前記接着剤が台座の前記凹面から前記台座に染み込んでいることを特徴とする。
本分光結晶によれば、接着剤が多孔質の台座内に染み込んでいるから、接着剤の層の厚さが薄い上、接着剤の層の厚さにムラが生じにくいので、所期の形状に湾曲した分光結晶を得ることができる。
【００１３】
本発明による他の分光結晶は、所定の湾曲した曲面を有し、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶であって、凹面を有する多孔質の台座と、前記凹面上に配置され、前記凹面に沿って湾曲した単結晶と、を備え、前記台座がＳｉＯ2 の焼結体であり、前記単結晶がシリコンの単結晶であり、シリコンの単結晶と前記ＳｉＯ2 の台座との界面に水ガラスの接着層が形成されて、前記単結晶が台座に固着されている。
本分光結晶によれば、台座のＳｉＯ2 と単結晶のシリコンとをＮａＯＨ水溶液により化学反応を生じさせることにより、水ガラスの接着層が形成され、当該水ガラスの接着層が多孔質の台座内に染み込んでいるから、同様に、所期の形状に湾曲した分光結晶を得ることができる。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１および図２は実施例１を示す。
図１Ａに示す台座２は、たとえば、多孔質の石膏で形成されている。台座２の上部には、平板状の単結晶１が接着剤（固着手段の一例）３により固着されている。台座２の単結晶１が接着される凹面２ｒは、直交する２方向Ｘ，Ｙにおいて下方向Ｚに向って所定の設計値に従い湾曲して形成されている。
図１Ｂの斜線に示すように、接着剤３が多孔質の石膏に染み込み、台座２の上部の接着面に該接着剤３が薄く均一に塗布されている。そのため、前記単結晶１の表面は、前記台座２の凹面２ｒに沿って湾曲した曲面１ｒが形成されている。
【００１５】
なお、前記接着剤としては、前記多孔質の台座２に染み込む液状の接着剤が好ましく、たとえば、エポキシ系の液状の接着剤を用いることができる。前記エポキシ系の液状の接着剤としては、たとえば、アラルダイト（登録商標）等の接着剤を用いるのが好ましい。  また、前記単結晶１としては、たとえば、その厚さが１０〜１００μｍ程度のシリコンウエハを用いることができる。
【００１６】
分光結晶の製造方法：
まず、所定の型に石膏を流し込み、図２Ａに示す多孔質の台座２を形成する。図２Ａに示すように、台座２の上部には、所定の設計値に従い湾曲した凹面２ｒが形成される。その後、台座２の前記凹面２ｒに接着剤３を塗布した後、前記台座２の上部に単結晶１を載置する。
【００１７】
その後、図２Ｂに示すように、単結晶１が載置された前記台座２を真空室（減圧室）４ａを形成する筐体４内に収納する。前記筐体４の下部には、吸引孔４ｂが形成されている。吸引孔４ｂの周囲には、台座２の下端部に接触するＯリング６が設けられている。
前記収納後、単結晶１の上方をシリコンラバー製のシートからなるダイヤフラム５で覆うと共に、該ダイヤフラム５を筐体４に固定することにより、ダイヤフラム５と筐体４の内部との間に真空室４ａが形成される。真空室４ａは、筐体４とダイヤフラム５とにより密閉される。
【００１８】
その後、図２Ｃに示すように、蓋７を筐体４の上部に固定する。前記蓋７の固定により、筐体４内には、該蓋７とダイヤフラム５との間に加圧室７ａが形成される。加圧室７ａは、筐体４、蓋７およびダイヤフラム５により密閉される。蓋７には、加圧孔７ｂが形成されている。
吸引孔４ｂからエアを吸引して真空室４ａ内を減圧すると共に、前記加圧孔７ｂからエアＡを送り加圧室７ａ内を加圧すると、真空室４ａ内のエアＡが多孔質の石膏からなる台座２内を通り、真空室４ａ内が減圧される。したがって、ダイヤフラム５が単結晶１の表面に密着し、大気圧による曲げ荷重が、単結晶１の表面に均一に負荷される。単結晶１に前記曲げ荷重が負荷されることにより、単結晶１が台座２の凹面２ｒに沿って湾曲し、接着剤３により単結晶１が該凹面２ｒに接着される。
一方、前述のように、接着剤３は、多孔質の台座２に染み込み易い液状の接着剤であるので、余分な接着剤３が、単結晶１の裏面に押されて台座２内に染み込む。したがって、単結晶１に余分な接着剤３による凹凸が生じることなく、単結晶１が台座２の凹面２ｒに沿って固着される。
大気圧による加圧が不足の場合は、必要に応じて加圧された気体を用いて曲げ荷重を増大させてもよい。
【００１９】
なお、台座２を真空室４ａ内に収容した後に、接着剤３の塗布および単結晶１の載置を行ってもよい。
また、単結晶１としては、シリコンウエハの他に、たとえば、ゲルマニウム、水晶など弾性変形により台座２の凹面２ｒに沿って作成し得る半導体や金属の単結晶を用いることができる。
さらに、台座２としては、前記石膏以外に、たとえば、多孔質のセラミックスや多孔質の金属を用いてもよい。
【実施例２】
【００２０】
つぎに、実施例２について説明する。
図３は実施例２を示す。
図３Ａに示す台座２は、ＳｉＯ2 の焼結体で構成されており、単結晶１は、シリコンの単結晶で構成されている。単結晶１と台座２とを固着する固着手段は、ＮａＯＨ水溶液３ａからなる。
【００２１】
分光結晶を製造するには、まず、ＳｉＯ2 の粉末を所定の型に入れ、所定の温度で加熱した後、凹面２ｒを研磨することにより平滑な高精度の曲面を作製し、これを台座２とする。
つぎに、前記台座２の凹面２ｒにＮａＯＨ水溶液３ａを塗布した後、前記台座２の上部に単結晶１を載置する。
【００２２】
その後、図３Ｂに示すように、単結晶１が載置された台座２を真空室４ａを形成する筐体４内に入れる。前記筐体４の下部には、吸引孔４ｂが形成されていると共に、台座２の下端部には、Ｏリング６が接触している。
筐体４に台座２を入れた後、単結晶１の上方をダイヤフラム５で覆うと共に、該ダイヤフラム５を筐体４に固定し、真空室４ａを密閉する。
一方、蓋７を筐体４の上部に固定し、加圧室７ａを密閉する。
【００２３】
その後、図３Ｃに示すように、前記吸引孔４ｂからエアＡを吸引し真空室４ａ内を減圧すると共に、前記加圧孔７ｂからエアＡを送り加圧室７ａ内を加圧すると、ダイヤフラム５により単結晶１に真空室４ａと加圧室７ａとの気圧差による曲げ荷重が負荷される。前記曲げ荷重が負荷されることにより、単結晶１の裏面が台座２の凹面２ｒに沿ってＮａＯＨ水溶液３ａを介して密着される。
【００２４】
その後、筐体４を昇温させることにより、単結晶１および台座２の温度を所定の温度に維持する。かかる昇温により、ＳｉＯ2 の台座とシリコンの単結晶１とが、ＮａＯＨ水溶液３ａにより化学反応を生じ、界面に水ガラス（Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ）が生成されることにより、単結晶１と台座２とが互いに固着される。
なお、前記化学変化を生じさせるには、単結晶１および台座２を約８０℃前後になるまで加熱するのが好ましく、かかる温度が約２４時間程度維持されるのが好ましい。
【００２５】
また、前述の実施例では、蓋７を設けることで、筐体４内に加圧室７ａを形成することとしたが、吸引孔４ｂから十分な吸引が得られるようにすれば、蓋７を必ずしも設ける必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、Ｘ線を分光すると共に集光する分光結晶およびその製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１Ａは本発明の実施例１にかかる分光結晶を示す概略斜視図、図１Ｂは同分光結晶を示す概略側面図である。
【図２】同分光結晶の製造方法を示す概略工程図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる分光結晶の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】従来の分光結晶の製造方法を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：単結晶
１ｒ：曲面
２：台座
２ｒ：凹面
３：接着剤（固着手段の一例）
３ａ：ＮａＯＨ水溶液（固着手段の一例）
４ａ：真空室（減圧室）
５：ダイヤフラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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