(57)【要約】【課題】複数の鏡管ユニットから構成され、前記複数の鏡管ユニット相互間の傾き角が高精度に調整された光学装置を提供すること。【解決手段】それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具え、前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光を入射させる調整光入射窓を前記ユニット毎に少なくとも一つ具え、各前記調整光入射窓を通して入射させた前記調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットが有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用する光学装置。【選択図】  図１
2004317429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具え、
前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光を入射させる調整光入射窓を前記ユニット毎に少なくとも一つ具え、
各前記調整光入射窓を通して入射させた前記調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットが有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成り、
前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光を入射させる調整光入射窓を具え、
各前記調整光入射窓を通して入射させた前記調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記平面反射鏡が有する前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
前記調整光入射窓が、前記調整光を透過する窓基板を前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に光学接合し、前記平面基板との接合面の対向面を該反射膜面と平行に調整して構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具え、
前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に、該反射膜面との平行度がオートコリメータによって調整して設けられた基準鏡を前記ユニット毎に少なくとも一つ具え、
各前記基準鏡に入射させた前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光の表面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用することを特徴とする光学装置。
【請求項５】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成り、
前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に、該反射膜面との平行度がオートコリメータによって調整して設けられた基準鏡を具え、
各前記基準鏡に入射させた前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光の表面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記平面反射鏡の有する前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用することを特徴とする光学装置。
【請求項６】
前記基準鏡の前記調整光が入射する面の一部が鏡面に、他の一部が透過面にされていることを特徴とする請求項４、５何れか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記エネルギー線が中性子線であり、前記光学装置が中性子を伝播させる中性子導管であることを特徴とする請求項１〜６何れか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具える光学装置の調整方法であって、
反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に、前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光を入射させる為の調整光入射窓を前記ユニット毎に少なくとも一つ設け、
各前記調整光入射窓を通して入射させた調整光の前記平面反射膜からの裏面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きを所定角度に調整することを特徴とする光学装置の調整方法。
【請求項９】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成る光学装置の調整方法であって、
反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光を入射させる為の調整光入射窓を設け、
各前記調整光入射窓を通して入射させた調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きを所定角度に調整することを特徴とする光学装置の調整方法。
【請求項１０】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具える光学装置の調整方法であって、
反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に基準鏡を前記反射膜面との平行度をオートコリメータによって調整して前記ユニット毎に少なくとも一つ設け、
各前記基準鏡に入射させた前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きを所定角度に調整することを特徴とする光学装置の調整方法。
【請求項１１】
それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成る光学装置の調整方法であって、
反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に基準鏡を前記平面反射鏡との平行度をオートコリメータによって調整して設け、
各前記基準鏡に入射させた前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きを所定角度に調整することを特徴とする光学装置の調整方法。
【請求項１２】
前記エネルギー線が中性子線であり、前記光学装置が中性子を伝播させる中性子導管であることを特徴とする請求項８〜１１何れか１項に記載の光学装置の調整方法。
【請求項１３】
第１のエネルギー線及び第２のエネルギー線を反射する反射膜を有する複数の平面反射鏡を内面に具える複数のユニットから構成され、
前記ユニットには複数のユニットの相互位置を調整する為の調整光入射窓が設けられ、
前記調整光入射窓の表面の少なくとも一部に第２のエネルギー線が透過する透過面を有することを特徴とする第１のエネルギー線伝播装置。
【請求項１４】
第１のエネルギー線及び第２のエネルギー線を反射する反射膜を有する複数の平面反射鏡を内面に具える複数のユニットから構成され、
前記ユニットには複数のユニットの相互位置を調整する為の調整光入射窓が設けられ、
前記調整光入射窓の表面の少なくとも一部に第２のエネルギー線を反射する反射面を有することを特徴とする第１のエネルギー線伝播装置。
【請求項１５】
第１のエネルギ線が中性子線であることを特徴とする請求項１３又は１４記載のエネルギ線伝播装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉や大強度陽子加速器等によって発生する中性子線を伝播する為の中性子導管や、光の内面反射を利用した装置等の光学装置及びエネルギー線伝播装置及び光学装置の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、原子炉や大強度陽子加速器等の線源から発生した中性子線を実験施設に導く為に中性子導管が用いられる。この中性子導管は、中性子線の全反射角度が波長に比例することを利用して、線源から発生したγ線及び高速中性子を反射によって除去し、所定のエネルギーの中性子線を効率良く遠方（通常は中性子の発生源から数十メートル離れた場所）にまで導く。中性子導管は鏡管ユニットを複数接続して構成される。この鏡管ユニットは複数枚の平面反射鏡からなっている。前記平面反射鏡は平面ガラス基板と前記平面ガラス基板面上にニッケル層とチタン層を交互に１００層以上スパッタ法により成膜した反射膜から成っている。前記鏡管ユニットは、中空構造であり、前記平面反射鏡の反射膜面を内側にして囲んで形成される中空空間の断面形状が矩形状（中空空間の形状は四角柱状）になるよう組み立てられている。この反射膜面は中空空間で長波長中性子を全反射させる。
【０００３】
中性子導管は複数個の導管ユニットを、導管ユニット相互に微小な角度を持たせて接続して成っている。即ち、中性子が伝播する各鏡管ユニットの中空空間に於いて、中性子が伝播する方向である前記中空空間の中心軸方向が、鏡管ユニット相互間で微小な傾きを持つように、鏡管ユニットが配置される。中性子導管の内部（中空空間）は、中性子の空気による散乱、吸収を低減する為に真空に保持できるよう構成される。
【０００４】
従来はこの鏡管ユニットを微小な角度を持たせて接続する為に各鏡管ユニットの平面反射鏡に設けられた基準鏡を用いて調整していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術を図７（ａ）、（ｂ）、図８、図９に示す。図７（ａ）は簡単の為に鏡管ユニット２個のみから構成される中性子導管の上面図を、図７（ｂ）はＡ−Ｂ概略断面図を、図８はＣ部の拡大図を、図９は平面反射鏡に接着する前の基準鏡を示す。図７（ａ）、（ｂ）は又、中性子導管を構成する複数の鏡管ユニット相互間に所定の角度を持たせる調整方法を示す。
【０００６】
図７（ａ）、（ｂ）、図８、図９に於いて、１００は中性子導管、１０１、１０２は中性子導管１００を構成する鏡管ユニット、１２は鏡管ユニット１０１、１０２を構成する平面反射鏡、６は平面反射鏡１２の内面に形成された中性子反射膜、７は鏡管ユニット１０１、１０２内部の中性子反射膜６面が囲む中空空間、２１は鏡基板５の外面１７に接着され、表面に調整光を反射する鏡面４を有する基準鏡、２０は基準鏡２１に設けられた段差、３は接着剤、２４はオートコリメータ、８はペンタプリズム９を直線方向に滑動可能に載置するオプティカルベンチ、１０はオートコリメータ２４から照射される調整光、１１は調整光１０に対する反射光、９はオートコリメータ２４から出射する調整光１０を基準鏡２１に、又は基準鏡２１から反射する反射光１１をオートコリメータ２４に反射によって案内するペンタプリズムである。
【０００７】
鏡管ユニット１０１、１０２相互間に所定の角度を持たせて接続する為に、図８に示すように先ず段差２０部分に接着剤を充填して基準鏡２１を鏡基板５の外面１７の所定の位置に接着層３を介して接合する。接合の際に基準鏡２１の鏡面４の対向面は平面反射鏡１２の外面１７に密着されるので、基準鏡２１の基板の鏡面４と対向面が平行ならば、鏡基板５の外面１７と鏡面４とは平行になる。
【０００８】
次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、オプティカルベンチ８にペンタプリズム９を載置し、位置Ｄで調整光１０を鏡管ユニット１０１の基準鏡２１に向けて照射し、反射光１１がオートコリメータ２４の目盛板上の基準位置に戻るようにオートコリメータを調整する。
【０００９】
次に、ペンタプリズム９をオプティカルベンチ８に沿って位置Ｅまで移動させる。位置Ｅで調整光１０を鏡管ユニット１０２の基準鏡２１に向けて照射し、オートコリメータ２４に入射する反射光１１の目盛板上の位置を読み取ることにより鏡管ユニット１０１と１０２との傾き角を測定する。そしてこの傾き角が所定角度になるように鏡管ユニット１０２を鏡管ユニット１０１に対して配置し、鏡管ユニット１０２を固定接続する。
【００１０】
しかしながら、従来の調整方法では、接続された鏡管ユニット相互間の傾き角度の所定角度に対する誤差が大きいという問題があった。平均するとこの傾き角の誤差は１〜１．５分であった。この大きさの傾き角の誤差が発生すると鏡管ユニットの中性子反射膜６での中性子線の反射率が低下し、中性子導管１００に入射する中性子の数に対する出射する中性子の数の割合が低下してしまい、充分な数の中性子を利用できないという問題があった。
【００１１】
この大きな傾き誤差が生じる理由は、平面反射鏡１２の中性子反射膜６面と中性子反射膜６面の対向面１７とが完全な平行ではなくて傾きを持っているからである。鏡基板は通常数十ｃｍ×数十ｃｍ以上の寸法のガラス基板から構成され、このように大きいサイズのガラス基板を平行度良く作製することは極めて困難である。又、基準鏡２１自体も基準鏡２１の基板の鏡面４と対向する面とが完全には平行でなく傾きを持っている。前記平面反射鏡１２の傾き角と基準鏡２１基板の傾き角との総合傾き角をαとすると、この従来の基準鏡２１による鏡管ユニット相互間に於ける傾き角の測定誤差は２αとなる。するとオートコリメータによる測定誤差が無視できると仮定しても、接続される鏡管ユニット１０１、１０２の接続の傾き角の誤差は２αとなってしまう。この２αがほぼ前記１〜１．５分に相当しているのである。
【００１２】
本発明は以上の課題を解決する為にされたものであり、複数の鏡管ユニット相互間の傾き角を高精度に調整し接続構成された中性子導管等の光学装置、及び中性子導管等の光学装置を構成する複数の鏡管ユニット相互間の傾き角を所定角度に精度良く調整する為の調整方法を提供することである。
【００１３】
又、本発明は、複数の平面反射鏡相互間の傾き角を高精度に調整し接続構成された中性子導管等の光学装置、及び中性子導管等の光学装置を構成する複数の平面基板相互間の傾き角を所定角度に精度良く調整する為の調整方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
以上の課題を解決する為に、本発明の第１の態様の光学装置は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具え、前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光を入射させる調整光入射窓を前記ユニット毎に少なくとも一つ具え、各前記調整光入射窓を通して入射させた前記調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットが有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用するものである。
【００１５】
本発明の第２の態様の光学装置は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成り、前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光を入射させる調整光入射窓を具え、各前記調整光入射窓を通して入射させた前記調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記平面反射鏡が有する前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用するものである。
【００１６】
本発明の第３の態様の光学装置は、第１又は第２の態様の光学装置であって、前記調整光入射窓が、前記調整光を透過する窓基板を前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に光学接合し、前記平面基板との接合面の対向面を該反射膜面と平行に調整して構成されるものである。
【００１７】
本発明の第４の態様の光学装置は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具え、前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に、該反射膜面との平行度がオートコリメータによって調整して設けられた基準鏡を前記ユニット毎に少なくとも一つ具え、各前記基準鏡に入射させた前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光の表面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用するものである。
【００１８】
本発明の第５の態様の光学装置は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成り、前記平面基板の前記反射膜が形成されている面の対向面に、該反射膜面との平行度がオートコリメータによって調整して設けられた基準鏡を具え、各前記基準鏡に入射させた前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光の表面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記平面反射鏡の有する前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きが所定角度に調整されており、内面反射を利用するものである。
【００１９】
本発明の第６の態様の光学装置は、第４又は第５の態様の光学装置であって、前記基準鏡の前記調整光が入射する面の一部が鏡面に、他の一部が透過面にされているものである。
【００２０】
本発明の第７の態様の光学装置は、第１〜第６の態様の何れかの光学装置であって、前記エネルギー線が中性子線であり、前記光学装置が中性子を伝播させる中性子導管である。
【００２１】
本発明の第８の態様の光学装置の調整方法は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具える光学装置の調整方法であって、反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に、前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光を入射させる為の調整光入射窓を前記ユニット毎に少なくとも一つ設け、各前記調整光入射窓を通して入射させた調整光の前記平面反射膜からの裏面反射光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きを所定角度に調整するものである。
【００２２】
本発明の第９の態様の光学装置の調整方法は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成る光学装置の調整方法であって、反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光を入射させる為の調整光入射窓を設け、各前記調整光入射窓を通して入射させた調整光の前記反射膜からの裏面反射光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きを所定角度に調整するものである。
【００２３】
本発明の第１０の態様の光学装置の調整方法は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成してなるユニットを複数具える光学装置の調整方法であって、反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に基準鏡を前記反射膜面との平行度をオートコリメータによって調整して前記ユニット毎に少なくとも一つ設け、各前記基準鏡に入射させた前記複数のユニットの配置を調整する為に用いる調整光の方向の前記ユニット相互間に於ける偏角を測定することにより、前記ユニットの有する前記反射面の面方向の前記ユニット相互間に於ける傾きを所定角度に調整するものである。
【００２４】
本発明の第１１の態様の光学装置の調整方法は、それぞれ平面基板の一方の面上にエネルギー線を反射する反射膜を形成した複数の平面反射鏡を該反射膜を内側にして構成し、内側に複数の反射面を形成して成る光学装置の調整方法であって、反射膜が一方の面に形成されている前記平面基板の対向面に基準鏡を前記平面反射鏡との平行度をオートコリメータによって調整して設け、各前記基準鏡に入射させた前記平面反射鏡の配置を調整する為に用いる調整光の方向の前記平面反射鏡相互間に於ける偏角を測定することにより、前記反射面の面方向の前記平面反射鏡相互間に於ける傾きを所定角度に調整するものである。
【００２５】
本発明の第１２の態様の光学装置の調整方法は、第８〜第１１の態様の何れかの光学装置の調整方法であって、前記エネルギー線が中性子線であり、前記光学装置が中性子を伝播させる中性子導管である。
【００２６】
本発明の第１３の態様のエネルギ線伝播装置は、第１のエネルギー線及び第２のエネルギー線を反射する反射膜を有する複数の平面反射鏡を内面に具える複数のユニットから構成され、前記ユニットには複数のユニットの相互位置を調整する為の調整光入射窓が設けられ、前記調整光入射窓の表面の少なくとも一部に第２のエネルギー線が透過する透過面を有するものである。
【００２７】
本発明の第１４の態様のエネルギ線伝播装置は、第１のエネルギー線及び第２のエネルギー線を反射する反射膜を有する複数の平面反射鏡を内面に具える複数のユニットから構成され、前記ユニットには複数のユニットの相互位置を調整する為の調整光入射窓が設けられ、前記調整光入射窓の表面の少なくとも一部に第２のエネルギー線を反射する反射面を有するものである。
【００２８】
本発明の第１５の態様のエネルギ線伝播装置は、第１３又は第１４の態様のエネルギ線伝播装置であって、第１のエネルギ線が中性子線であるものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
図１（ａ）は本実施形態の中性子導管の上面図、図１（ｂ）は中性子導管のＡ−Ｂ概略断面図、図１（ａ）は又、鏡管ユニットを所定の傾き角に調整する為に用いるオートコリメータ等を合わせて示す。図１（ａ）にて、２４はオートコリメータ、８はペンタプリズム９を直線方向に滑動可能に載置するオプティカルベンチ、１０はオートコリメータ２４から照射される調整光、１１は調整光１０に対する反射光、９はオートコリメータ２４から出射する調整光１０を調整光入射窓１３に、又は調整光入射窓１３から出射する反射光１１をオートコリメータ２４に反射によって案内するペンタプリズムである。
【００３０】
本実施形態の中性子導管３０は複数の鏡管ユニット３１、３２から構成される。これら鏡管ユニット３１、３２は各々が４枚の中性子を反射する平板の平面反射鏡１２から構成されている。更に前記平面反射鏡１２は、鏡基板５と前記基板の一方の面に成膜された中性子線を反射する中性子反射膜６から構成されている。
【００３１】
中性子導管３０は、この鏡管ユニット３１、３２相互間に所定角度を持たせて接続して構成される。即ち、中性子反射膜６の面方向が鏡管ユニット３１、３２相互間で所定の傾き角を持ち、鏡管ユニット３１、３２の内部に形成された中空空間７を相互に接続して構成される。鏡管ユニット３１、３２の各々の平面反射鏡１２には少なくとも一つの調整光入射窓１３が各平面反射鏡１２に取り付けられている。
【００３２】
図２は本実施形態の中性子導管３０を構成する平面反射鏡１２に取り付けられる図１（ｂ）に於ける調整光入射窓１３のＣ部付近の拡大図を示す。図２に於いて、調整光入射窓１３は調整光に対して透明な窓基板１と接着剤から成る接着層１４と平面反射鏡１２の一部とから構成される。
【００３３】
本実施形態の中性子導管３０の調整光入射窓１３の窓基板１は、その屈折率が鏡基板５とほぼ同じになるよう基板材料が選定される。窓基板１と鏡基板５との屈折率差は０．０５以下とすることが好ましい。
【００３４】
又窓基板１の表面は調整光を透過する透過面２とされている。この透過面２は調整光がこの面で散乱されたり、大部分が反射されたりするようなことがなく、この面を透過した調整光がオートコリメータによる測定の為に充分な強度を有する為に素通し面となっている。透過面２として好ましい面は滑らかな平面研磨面、又は透過面２での反射損失を減らしてオートコリメータに入射する反射光量を増やす為にこの平面研磨面上に反射防止膜を形成した面である。
【００３５】
本実施形態の中性子導管３０の調整光入射窓１３の接着層１４に適用される接着剤は調整光１０を透過し、その硬化後の屈折率が鏡基板５及び窓基板１とほぼ同じになるような材料が選定される。接着層１４と窓基板１との屈折率の差は０．０５以下が好ましい。
【００３６】
図２に示す本実施形態の中性子導管の調整光入射窓１３を作製する為に、先ず窓基板１の透過面２の対向面に未硬化の接着剤を滴下塗布する。この接着剤を塗布した窓基板１を平面反射鏡１２の中性子反射膜６面の対向面の所定の位置に押し付け接着剤を押し拡げ、接着層１４を形成する。このとき図１（ａ）に示すように、Ｄ位置にペンタプリズム９を置いて調整光を窓基板１に入射させる。窓基板１の透過面２からの表面反射光と、窓基板１と接着層１４と鏡基板５を透過して中性子反射膜６の裏面に入射して反射した裏面反射光とを観察しながら接着層１４の傾きを調整する。詰まり、透過面２からの表面反射光と中性子反射膜６の裏面反射光との方向が一致したときに窓基板１の透過面２と中性子反射膜６とが平行にされたとして接着層１４を硬化させる。この硬化は素早くすることが好ましく、その意味で接着剤は紫外線を照射して硬化する紫外線硬化型などの光硬化型接着剤が好ましい。勿論熱硬化型であっても良い。
【００３７】
尚、透過面２に反射防止膜が形成される等して透過面２からの反射光強度が弱い為にオートコリメータでの観察が困難なことがある。この場合、透過面２からの表面反射光を容易に観察する為に、透過面２の一部に調整光を充分に反射する反射膜を設けることが好ましい。このような構成の調整光入射窓１３ではこの反射膜部分と透過部分との両方に調整光を入射させ、反射膜部分を表面反射した反射光の方向と透過面部分を透過して中性子反射膜６を裏面反射した裏面反射光の方向とが平行になるように窓基板１を調整して接合する。
【００３８】
透過面２の全面に半透過膜を形成し反射光強度を高めることも有効な手段ではあるが、この場合、反射率を高くしすぎると、透過率が低くなり、その分中性子反射膜６からの裏面反射光強度が低くなり、平行度の観察がしにくくなる。更にこの半透鏡と中性子反射膜６との間の多重反射光が顕在化し、オートコリメータに入射する反射光にこの多重反射光ノイズが重畳するので好ましくない。
【００３９】
以上のようにして作製された調整光入射窓１３を各鏡管ユニット３１、３２に設置する。そしてこの調整光入射窓１３を用いて鏡管ユニット３１、３２の相互間の傾き角を予め決められた所定角に調整する。
【００４０】
この調整方法を図１（ａ）、（ｂ）、図２を参照して説明する。
【００４１】
先ず、オプティカルベンチ８にペンタプリズム９を載置し、位置Ｄで調整光１０を鏡管ユニット３１の調整光入射窓１３に向けて照射し、調整光１０を透過面２から窓基板１を通して中性子反射膜６の裏面に入射させ、中性子反射膜６からの裏面反射光１１がオートコリメータ２４の目盛板の基準位置に戻るようにオートコリメータ２４を調整する。
【００４２】
次に、ペンタプリズム９をオプティカルベンチ８に沿って位置Ｅまで移動させる。位置Ｅで、位置Ｄに於ける場合と同様に調整光１０を鏡管ユニット３２の調整光入射窓１３を通して中性子反射膜６の裏面に向けて照射する。中性子反射膜６の裏面反射光１１の方向の目盛板上の位置を読み取ることにより中性子反射膜６の裏面反射光１１の偏角、即ち鏡管ユニット３１と３２との相互の偏角１９を測定する。この偏角１９は鏡管ユニット３１と３２の相互の傾き角度２２の２倍に相当する。偏角１９が傾き角度２２の所定値に対応した角度になるように鏡管ユニット３２を鏡管ユニット３１に対して配置し、この傾き角度を所定角度に調整した状態で鏡管ユニット３２を固定し、鏡管ユニット３１と３２との鏡基板５間の間隙１８をシール剤で塞ぐ。
【００４３】
ここで、鏡管ユニットを構成する複数の平面反射鏡の各反射面の面方向の相互間の傾きは事前に所定の角度に調整されているので、鏡管ユニットを構成する一つの平面反射面の面方向の鏡管ユニット相互間の傾きを所定角度に調整することにより、中性子導管を構成する全ての平面反射鏡の反射面の相互間の傾きが所定角度に調整される。
【００４４】
このようにして調整された本実施形態の中性子導管３０を構成する鏡管ユニット３１、３２の相互の傾き角の所定傾き角に対する調整誤差は１５秒以下と極めて小さいものだった。その為、中性子導管３０の中性子反射膜６での中性子線の反射率、即ち中性子導管３０に入射する中性子の数に対する出射する中性子の数の割合が高くなり、利用できる中性子の数が多くなった。
【００４５】
本実施形態の中性子導管３０を構成する鏡管ユニット３１、３２の相互の傾き角、言い換えると鏡管ユニット３１が有する中性子反射膜６の面方向と鏡管ユニット３２が有する中性子反射膜６の面方向との傾き角の調整誤差が小さくなる最大の理由は次の通りである。即ち、中性子反射膜の面方向を測定する為に、中性子反射膜の面方向を測定する基準として設けた図８に示すような従来の基準鏡２１を用いるのではなくて直接中性子反射膜６の反射面（正確には中性子反射膜６の裏面反射面）を用いたことである。中性子導管の内側にある中空空間は狭いので、中性子反射膜の面方向を表面側から測定することは極めて困難である。本発明はこのような困難の中で生まれたものであり、以下▲１▼▲２▼▲３▼にこのような高精度な調整を可能にした調整光入射窓１３の作用について説明する。
▲１▼窓基板１と接着層１４と鏡基板５との屈折率がほぼ等しくされているので、窓基板１と接着層１４との界面及び接着層１４と鏡基板５との界面で界面反射が殆ど生じない。従って、接着層１４に接触する鏡基板５の外面１７と窓基板１面の表面粗さが大きくても界面での光散乱は殆ど生じない。その結果、オートコリメータで受光する裏面反射光１１に反射光ノイズが重畳することが少なく、偏角の測定に於いて誤差が生じにくい。又、光散乱で失われる光量が少なく、裏面反射光１１の強度が減衰しないので、安定して偏角の測定をすることができる。
▲２▼更に、窓基板１と接着層１４と鏡基板５との屈折率がほぼ等しくされているので、調整光１０と裏面反射光１１は、窓基板１と接着層１４との界面及び接着層１４と鏡基板５との界面で屈折しないで、あたかも屈折率が均一な一つの光学材料中を進むように真っ直ぐに進む。図２で示される部分で調整光や反射光が屈折を生じて、調整光や反射光の方向が変化することがないので、偏角を安定して測定することができる。
▲３▼中性子反射膜の反射面の面方向を測定する基準として中性子反射膜６の裏面反射面を用いたことによる誤差には中性子反射膜６の中性子の表面反射面と調整光の裏面反射面との平行度に相当する膜厚分布角度がある。更に、オートコリメータで透過面２と中性子反射膜６の裏面反射面との平行度を測定しながら窓基板１を鏡基板５に接着するときの平行誤差（接着角度誤差に等しい）がある。前者の膜厚分布角度は一般に極めて小さく無視できるので、後者の平行誤差をε、窓基板１の屈折率をｎとすると、調整光入射窓１３から出射する反射光の方向はこの平行誤差によって２ε（ｎ−１）だけ変化するので、この調整光入射窓１３による鏡管ユニット相互間に於ける傾き角の測定誤差は２ε（ｎ−１）となる。ｎは、一般的なＢＫ７基板の場合ほぼ１．５であるので、これを代入すると２ε（ｎ−１）≒εとなる。仮に表面反射面を用いるならば平行誤差がεであるときに測定誤差が２εである。このように測定誤差がεと半減するのは裏面反射を測定に用いることが出来るようにした効果である。ここで、一般にεはオートコリメータの測定誤差にほぼ等しいので極めて小さい。前に述べたように、従来技術の基準鏡２１による鏡管ユニット相互間に於ける傾き角の測定誤差は２αだった。ここでαは前に述べたように、鏡基板５の平行誤差（傾き角）と基準鏡基板の平行誤差（傾き角）の総合誤差（総合傾き角）であるので、大きい。
【００４６】
以上のように、本実施形態の中性子導管の調整光入射窓１３を用いることにより、▲３▼の中性子反射膜の裏面反射を用いた効果、透過面をオートコリメータで調整した効果、▲１▼の効果、▲２▼の効果の相乗効果により、複数の鏡管ユニット相互間に於ける傾きの測定誤差が大幅に低減する。
【００４７】
更に、本実施形態の中性子導管３０は、窓基板１と接着層１４と鏡基板５の屈折率がほぼ一致しているので、鏡基板５の表面粗さ、平坦度、うねり、平行度の程度と無関係に、中性子反射膜６面の裏面反射光の方向を正確に容易に測定することができる。測定の為に、鏡基板５の中性子反射膜６が形成された面の対向面を調整光が散乱しない研磨面にしたり、高精度な面に仕上げる必要がなく、ガラス成形面や研削面のような低い面精度のままでも用いることができるので、中性子導管３０の製造コストを大幅に低減することができる。
［第二実施形態］
図４（ａ）は本実施形態の中性子導管の上面図、図４（ｂ）は中性子導管のＡ−Ｂ概略断面図、図４（ａ）は又、鏡管ユニットを所定の傾き角に調整する為に用いるオートコリメータ等を合わせて示す。図４（ａ）にて、２４はオートコリメータ、８はペンタプリズム９を直線方向に滑動可能に載置するオプティカルベンチ、１０はオートコリメータ２４から照射される調整光、１１は調整光１０に対する反射光、９はオートコリメータ２４から出射する調整光１０を基準鏡１５に、又は基準鏡１５から反射する反射光１１をオートコリメータ２４に反射によって案内するペンタプリズムである。
【００４８】
本実施形態の中性子導管４０は複数の鏡管ユニット４１、４２から構成される。これら鏡管ユニット４１、４２は各々が４枚の中性子を反射する平板の平面反射鏡１２から構成されている。更に前記平面反射鏡１２は、鏡基板５と前記基板の一方の面に成膜された中性子線を反射する中性子反射膜６から構成されている。
【００４９】
中性子導管４０は、この鏡管ユニット４１、４２相互間に所定角度を持たせて接続して構成される。即ち、中性子反射膜６の面方向が鏡管ユニット４１、４２相互間で所定の傾き角を持ち、鏡管ユニット４１、４２の内部に形成された中空空間７を相互に接続して構成される。ここで、面方向と、二つの面の相互間での傾き角は、後述のように定義される。鏡管ユニット４１、４２の各々の平面反射鏡１２には少なくとも一つの基準鏡１５が取り付けられている。
【００５０】
図５は本実施形態の中性子導管４０を構成する平面反射鏡１２に取り付けられる基準鏡１５の図４に於けるＣ部付近の拡大図を、図６は基準鏡１５の拡大図を示す。基準鏡１５には基準鏡基板の前記鏡基板５に取り付けられる面の対向面に於ける中央部分に円板状に鏡面４が形成されており、周辺部分は輪帯状の透過面１６とされている。
【００５１】
本実施形態の中性子導管４０の基準鏡１５は次のように作製される。先ず、図５に示す基準鏡基板の鏡面４及び透過面１６の対向面に未硬化の接着剤を滴下塗布する。この接着剤を平面反射鏡１２の中性子反射膜６の対向面の所定の位置に押し付け接着剤を押し拡げ、接着層１４を形成する。このとき図４（ａ）に示すように、Ｄ位置にペンタプリズム９を置いて調整光１０を反射鏡１５に照射し、円板状の鏡面４からの表面反射光１１の方向と、輪帯状の透過面１６から入射して基準鏡基板と鏡基板５を透過して中性子反射膜６の裏面に入射して反射した裏面反射光の方向とを観察しながら接着層１４の傾きを調整する。詰まり、円板状の鏡面４からの表面反射光と中性子反射膜６の裏面反射光の方向が一致したときに鏡面４を有する基準鏡面と中性子反射膜６とが平行にされたとして接着層１４を硬化させる。この硬化は素早くすることが好ましく、その意味で接着剤は紫外線を照射して硬化する紫外線硬化型などの光硬化型接着剤が好ましい。勿論熱硬化型であっても良い。
【００５２】
ここで、輪帯状の透過面１６から入射して基準鏡基板と鏡基板５を透過して中性子反射膜６の裏面に入射する照射光や、この照射光に対する裏面反射光を散乱させたり、屈折させることなく、この裏面反射光の方向を安定的に測定する為には、基準鏡基板と接着層１４を形成する接着剤と鏡基板５との屈折率をほぼ一致させることが好ましいことは第一実施形態の場合と同様である。
【００５３】
又、基準鏡１５は鏡面４が円板状でなくても良い。半円状に区切って一方を鏡面、他方を透過面にしても良く、基板が鏡面と透過面に場所的に区分されていれば良い。勿論基準鏡を半透鏡にして鏡面と透過面を兼ねるようにしても良い。
【００５４】
以上のようにして作製された基準鏡１５を用いて鏡管ユニット４１、４２の相互間の傾きを所定角に調整する。
【００５５】
この調整方法を図４（ａ）、（ｂ）、図５を参照して説明する。
【００５６】
先ず、オプティカルベンチ８にペンタプリズム９を載置し、位置Ｄで調整光１０を鏡管ユニット４１の基準鏡１５に向けて照射し、円板状の鏡面４からの表面反射光１１がオートコリメータ２４の目盛板の基準位置に戻るようにオートコリメータ２４を調整する。
【００５７】
次に、ペンタプリズム９をオプティカルベンチ８に沿って位置Ｅまで移動させる。位置Ｅで、位置Ｄに於ける場合と同様に調整光１０を鏡管ユニット４２の基準鏡１５に向けて照射し、円板状の鏡面４からの表面反射光１１がオートコリメータへ入射する目盛板上の位置を読み取ることにより表面反射光１１の方向の偏角、即ち鏡管ユニット４１と４２との相互の偏角１９を測定する。この偏角１９は鏡管ユニット４１と４２の相互の傾き角度２２の２倍に相当する。偏角１９が傾き角度２２の所定値に対応した角度になるように鏡管ユニット４２を鏡管ユニット４１に対して配置し、この傾き角度を所定角度に調整した状態で鏡管ユニット４２を固定し、鏡管ユニット４１と４２との間隙１８をシール剤で塞ぐ。
【００５８】
ここで、鏡管ユニットを構成する複数の平面反射鏡の各反射面の面方向の相互間の傾きは事前に所定の角度に調整されているので、鏡管ユニットを構成する一つの平面反射面の面方向の鏡管ユニット相互間の傾きを所定角度に調整することにより、中性子導管を構成する全ての平面反射鏡の反射面の相互間の傾きが所定角度に調整される。
【００５９】
このようにして調整された本実施形態の中性子導管４０を構成する鏡管ユニット４１、４２の相互の傾き角の所定傾き角に対する調整誤差は１５秒以下と極めて小さいものであった。その結果、鏡管ユニット４１、４２の中性子反射膜６での中性子線の反射率、即ち中性子導管４０に入射する中性子の数に対する出射する中性子の数の割合が高くなり、利用できる中性子の数が多くなった。
【００６０】
本実施形態の中性子導管４０を構成する鏡管ユニット４１、４２の相互の傾き角、言い換えると鏡管ユニット４１が有する中性子反射膜６の面方向と鏡管ユニット４２が有する中性子反射膜６の面方向との傾き角の調整誤差が小さい理由は次の通りである。詰まり、基準鏡１５の鏡面４と中性子反射膜６の裏面反射面の平行度をオートコリメーターで測定しながら、高い平行度で基準鏡１５を鏡基板５に接合しているからである。
【００６１】
本実施の形態の中性子導管４０の場合、基準鏡１５の鏡面４に対する中性子反射膜６面の平行度誤差をεで接合したとすれば、この基準鏡１５の平行度誤差εは、鏡管ユニット４０、４１相互間の傾き角の測定誤差２εを生じる。第一実施形態の場合にはこの傾き角の測定誤差が約εであったので、本実施形態では鏡管ユニット相互の傾き角の測定誤差は第一実施形態の場合の約２倍となる。しかし、オートコリメータによる方向測定の測定誤差εは秒オーダであるので、第二実施形態に於いても鏡管ユニット相互の傾き角を高精度に調整できる。
【００６２】
更に、本実施形態の中性子導管４０は、基準鏡基板と接着層１４と鏡基板５の屈折率をほぼ一致させた場合には、鏡基板５の平面粗さ、平坦度、うねり、平行度の程度と無関係に、中性子反射膜６面の裏面反射光の方向を基準鏡１５の鏡面４の方向に正確に一致させて接着することができる。その結果傾き角の測定精度を高めることができる。又、接着時の平行測定の為に、鏡基板５の中性子反射膜６が形成された面の対向面を調整光が散乱しない研磨面にしたり、高精度な面に仕上げる必要がない。詰まり、ガラス成形面や研削面のような低い面精度のままでも用いることができるので、中性子導管４０の製造コストを大幅に低減することができることは第一実施形態と同様である。
【００６３】
以上第一、第二実施形態に共通して、面方向とは、一つの与えられた面に対して一義的に適当に決められた方向であり、例えば、面法線方向又は前記面に平行な特定方向である。又、二つの面の相互間での傾き角は、二つの面の交差角度で定義される。
【００６４】
又、以上第一、第二実施形態に共通して、中性子反射膜６の成膜方法は特に限定されないが、例えば基板面上にニッケル層とチタン層とを交互に１００層以上積層方向に徐々に膜厚を厚くしながら総膜厚数μｍをＲＦスパッタ法により積層して形成することができる。このような中性子反射膜６は中性子のみならず調整光を含む可視光等の光を良く反射する。
【００６５】
又、以上第一、第二実施形態に共通して、鏡基板５の材料としてはガラスが好ましく、中性子導管の場合、Ｂ２Ｏ３を１０％以上含有するホウケイ酸ガラスが特に好ましい。このホウケイ酸ガラスはホウ素の同位元素が漏れ出た中性子を吸収するので、中性子遮蔽効果あり、又加工性が良く、化学的耐久性にも優れている。特に好ましい材料の具体例としては、ＢＫ７の他に、パイレックス（登録商標）（コーニング社製）、テンパックス（ショット社製）がある。
【００６６】
又、以上第一、第二実施形態の説明では、中性子導管を例にして本発明を説明したが、本発明の範囲は中性子を伝播させる為の中性子導管に限ったものではなく、光や他の粒子線等の他のエネルギー線を伝播させる導管にも適用でき、又、伝播以外に内面反射の効果を利用した光学装置にも適用できることは言うまでもない。
【００６７】
又、以上第一、第二実施形態の説明では、複数の平面反射鏡を有するユニット毎に調整光入射窓、又は高精度な基準鏡を設け、これらを用いて複数のユニット相互間の傾き角を調整することによって光学装置を調整する例を説明したが、本発明はこのような複数のユニットではなくて複数の平面反射鏡を、それぞれの反射膜を内側にして内面反射面を形成するように構成した光学装置に対しても、平面反射鏡毎に調整光入射窓、又は高精度な基準鏡を設ければ適用できることは言うまでもない。
【００６８】
又、以上第一、第二実施形態の説明では、二つのユニット相互間の傾き角を調整する例を説明したが、本発明は三つ以上ユニット相互間の傾き角を調整する例にも適用できることは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の光学装置は、調整光入射窓を平面反射鏡に具え、平面反射鏡の裏面反射を利用しているので、平面反射鏡相互間の傾き角が小さな誤差で調整され、高性能である。
【００７０】
又、本発明の光学装置の調整方法によれば、前記光学装置を構成する複数のユニットの各々に調整光入射窓を設け、これらの調整光入射窓を用いてユニット相互間の傾き角を調整するので、ユニット相互間の傾き角を小さい誤差で調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の中性子導管及びその調整方法を示す。
【図２】第一実施形態の中性子導管の調整光入射窓近傍（Ｃ部）の拡大図を示す。
【図３】第一実施形態の中性子導管の調整光入射窓の窓基板を示す。
【図４】第二実施形態の中性子導管及びその調整方法を示す。
【図５】第二実施形態の中性子導管の基準鏡近傍（Ｃ部）の拡大図を示す。
【図６】第二実施形態の中性子導管の基準鏡を示す。
【図７】従来の中性子導管及びその調整方法を示す。
【図８】従来の中性子導管の基準鏡近傍（Ｃ部）の拡大図を示す。
【図９】従来の中性子導管の基準鏡を示す。
【符号の説明】
１    窓基板
２    透過面
３    接着層
４    鏡面
５    鏡基板
６    中性子反射膜
７    中空空間
８    オプティカルベンチ
９    案内鏡（ペンタプリズム）
１０  調整光
１１  反射光
１２  平面反射鏡
１３  調整光入射窓
１４  接着層
１５、２１  基準鏡
１６  輪帯状透過面
１７  鏡基板５の外面（中性子反射膜６面の対向面）
１８  間隙
１９  偏角
２０  段差
２２  傾き角
２４  オートコリメータ
３０、４０、１００  中性子導管
３１、３２、４１、４２、１０１、１０２  鏡管ユニット
Ｃ  拡大部
Ｄ、Ｅ  測定位置
【図１】
2004317429.tif 000003
【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７】
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【図８】
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【図９】
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