(57)【要約】【課題】凸型を用いて結晶表面の二重湾曲を高精度に形成し、かつ接着剤の使用量を低減して結晶表面の曲率の変動を抑制する。【解決手段】第１の曲率及び第２の曲率で凸形に二重湾曲した凸形面１ａを有する凸型１と、第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で凹形に二重湾曲した凹形面２ａと、凹形面２ａより所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部２ｂとを有する凹形台２とを用意し、凹形台２に接着剤４を充填し、薄膜状の結晶３を凸型１と凹形台２とではさんで加圧して、結晶３を凹形台２に貼り付ける。結晶３は、凹形台２に充填された接着剤４により凸型１に押し付けられて凸型１の凸形面１ａに沿って湾曲し、結晶表面の二重湾曲が高精度に形成される。そして、凹形台２にスペーサ部２ｂを設けることにより、凹形台２に充填された接着剤４の加圧後の厚さが、スペーサ部２ｂの高さに均一に抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の曲率及び第２の曲率で凹形に二重湾曲した結晶表面を有する二重湾曲分光素子の製造方法であって、
第１の曲率及び第２の曲率で凸形に二重湾曲した凸形面を有する凸型と、
第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で凹形に二重湾曲した凹形面と、凹形面より所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部とを有する凹形台とを用意し、
凹形台に接着剤を充填し、薄膜状の結晶を凸型と凹形台とではさんで加圧して、薄膜状の結晶を凹形台に貼り付けることを特徴とする二重湾曲分光素子の製造方法。
【請求項２】
凹形台のスペーサ部を弾性体で構成したことを特徴とする請求項１に記載の二重湾曲分光素子の製造方法。
【請求項３】
凹形台のスペーサ部をシリコンゴム、薬包紙、アルミ箔等の薄いシートで構成したことを特徴とする請求項１に記載の二重湾曲分光素子の製造方法。
【請求項４】
凹形台に、加圧時に余分な接着剤が入り込む接着剤逃げ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の二重湾曲分光素子の製造方法。
【請求項５】
第１の曲率及び第２の曲率で凹形に二重湾曲した結晶表面を有する二重湾曲分光素子であって、
第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で凹形に二重湾曲した凹形面と、凹形面より所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部とを有する凹形台と、
前記凹形台に充填された接着剤と、
前記凹形台に貼り付けられた薄膜状の結晶とを備え、
請求項１に記載の二重湾曲分光素子の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする二重湾曲分光素子。
【請求項６】
前記凹形台のスペーサ部は弾性体からなることを特徴とする請求項５に記載の二重湾曲分光素子。
【請求項７】
前記凹形台のスペーサ部はシリコンゴム、薬包紙、アルミ箔等の薄いシートからなることを特徴とする請求項５に記載の二重湾曲分光素子。
【請求項８】
前記凹形台は、加圧時に余分な接着剤が入り込む接着剤逃げ部を有することを特徴とする請求項５に記載の二重湾曲分光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹形に二重湾曲した結晶表面を有し、Ｘ線分析装置やＸ線分光計等に用いられる二重湾曲分光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重湾曲分光素子はＸ線を反射する結晶表面を有し、結晶表面は、第１の曲率で凹形に湾曲し、かつ第１の曲率と直交する方向に第２の曲率で凹形に湾曲している。所定の広がりを持ってブラッグ角で入射したＸ線は、二重湾曲分光素子の結晶表面でブラッグ反射して単色化され、かつ所定の位置に集束する。このような二重湾曲分光素子は、Ｘ線の分光及び集束手段として、Ｘ線分析装置やＸ線分光計等に利用されている。
【０００３】
二重湾曲分光素子でＸ線を効率よく単色化させ、また所望の位置に集束させるためには、結晶表面の二重湾曲を所定の曲率で高精度に形成しなければならない。従来、二重湾曲分光素子の製造は、二重湾曲した凹形面を有する凹形台を作製し、この凹形台に薄膜状の結晶を接着剤で貼り付けることにより行われていた。
【０００４】
これに対し、凸状鋳型の上に結晶表面となるたわみ層を置き、その上から接着層となるエポキシを受板で圧着して二重湾曲分光素子を製造する技術が、特許文献１に記載されている。接着層を圧着することにより、たわみ層が凸状鋳型の表面にならい、結晶表面の二重湾曲が形成される。
【特許文献１】特表２００２−５３５６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の凹形台に薄膜状の結晶を接着剤で貼り付ける方法は、接着剤の厚さが不均一となるため、結晶表面を所定の曲率で高精度に湾曲させるのが困難であった。一方、特許文献１に記載の技術は、接着層となるエポキシを多量に使用するが、エポキシのような低収縮性の接着剤であっても、完全に硬化するまでに約１％以上の体積収縮が起こり、結晶表面の曲率が変動するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、凸型を用いて結晶表面の二重湾曲を高精度に形成し、かつ接着剤の使用量を低減して結晶表面の曲率の変動を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の曲率及び第２の曲率で凹形に二重湾曲した結晶表面を有する二重湾曲分光素子の製造方法であって、第１の曲率及び第２の曲率で凸形に二重湾曲した凸形面を有する凸型と、第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で凹形に二重湾曲した凹形面と、凹形面より所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部とを有する凹形台とを用意し、凹形台に接着剤を充填し、薄膜状の結晶を凸型と凹形台とではさんで加圧して、薄膜状の結晶を凹形台に貼り付けるものである。
【０００８】
また、本発明は、第１の曲率及び第２の曲率で凹形に二重湾曲した結晶表面を有する二重湾曲分光素子であって、第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で凹形に二重湾曲した凹形面と、凹形面より所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部とを有する凹形台と、凹形台に充填された接着剤と、凹形台に貼り付けられた薄膜状の結晶とを備え、上記の二重湾曲分光素子の製造方法を用いて製造されたものである。
【０００９】
凹形台に接着剤を充填し、薄膜状の結晶を凸型と凹形台とではさんで加圧すると、薄膜状の結晶は、凹形台に充填された接着剤により凸型に押し付けられて凸形面に沿って湾曲し、結晶表面の二重湾曲が高精度に形成される。そして、凹形台にスペーサ部を設けることにより、凹形台に充填された接着剤の加圧後の厚さが、スペーサ部の高さに均一に抑えられる。従って、接着剤の使用量が低減され、接着剤の硬化時の体積収縮による結晶表面の曲率の変動が抑制される。
【００１０】
さらに、凹形台のスペーサ部を弾性体で構成すると、加圧時に、スペーサ部が余計な応力を吸収するので、薄膜状の結晶の破損が抑制される。また、凹形台のスペーサ部をシリコンゴム、薬包紙、アルミ箔等の薄いシートで構成すると、適当な形状に切断して凹形台の凹形面に置くだけで、所定の高さのスペーサ部を簡単に形成することができる。
【００１１】
さらに、接着剤の粘度によっては、加圧時に余分な接着剤があると、薄膜状の結晶を凸型に押し付ける力が不均一となる場合がある。この場合、凹形台に、加圧時に余分な接着剤が入り込む接着剤逃げ部を設けると、接着剤が薄膜状の結晶を凸型に押し付ける力が均一化され、結晶表面の二重湾曲がさらに高精度に形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、凸型を用いて結晶表面の二重湾曲を高精度に形成し、かつ接着剤の使用量を低減して結晶表面の曲率の変動を抑制することができる。従って、二重湾曲分光素子は、Ｘ線を効率よく単色化させ、また所望の位置に集束させることができる。
【００１３】
また、接着剤の使用量を低減しかつ厚さを均一化することにより、接着剤の硬化に必要な時間が短くなり、二重湾曲分光素子の製造時間を短縮することができる。
【００１４】
また、凹形台は、高精度の加工が必要な凸型を用いて作製されるため、高精度な加工を必要とせず、一方、高精度の加工が必要な凸型は再利用が可能となるので、二重湾曲分光素子を安いコストで製造することができる。
【００１５】
さらに、凹形台のスペーサ部を弾性体で構成することにより、加圧時に、薄膜状の結晶の破損を抑制することができる。従って、大きな圧力が必要とされる曲率の小さな二重湾曲の形成が可能となる。また、凹形台のスペーサ部をシリコンゴム、薬包紙、アルミ箔等の薄いシートで構成することにより、所定の高さのスペーサ部を簡単に形成することができる。
【００１６】
さらに、接着剤の粘度によっては、凹形台に、加圧時に余分な接着剤が入り込む接着剤逃げ部を設けることにより、結晶表面の二重湾曲をさらに高精度に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による二重湾曲分光素子の製造方法の概要を示す図である。二重湾曲分光素子は、凹形台２と、薄膜状の結晶３と、接着剤４とを含んで構成され、凸型１を用いて製造される。製造方法は、凸型１と凹形台２とを用意し、凹形台２に接着剤４を充填し、結晶３を凸型１と凹形台２とではさんで加圧して、結晶３を凹形台２に貼り付けるものである。
【００１８】
凸型１は、製造すべき二重湾曲分光素子の結晶表面の二重湾曲に対応して、第１の曲率及び第２の曲率で凸形に二重湾曲した凸形面１ａを有する。凸型１は、例えば、真鍮等の金属材料を機械加工して作製する。または、セラミックや石膏等の材料を型に押し当て又は流し込んで作製する。凸形面１ａは、製造すべき二重湾曲分光素子の結晶表面の精度に対応した高精度な加工が必要である。
【００１９】
凹形台２は、第１の曲率又はそれに近い曲率、及び第２の曲率又はそれに近い曲率で二重に湾曲した凹形面２ａと、凹形面２ａより所定の高さだけ盛り上がったスペーサ部２ｂとを有する。凹形面２ａは、凸型１の凸形面１ａと異なり、製造すべき二重湾曲分光素子の結晶表面の精度に対応した高精度の加工は必要ない。例えば、製造すべき二重湾曲分光素子の結晶表面について誤差数μｍ以下の精度が要求されるとき、凹形面２ａの加工精度は誤差数μｍ〜数十μｍ程度でよい。また、このとき、スペーサ部２ｂの高さは、数十μｍ〜数百μｍとする。このため、凹形台２は、セラミックや石膏等の材料を凸型１に押し当て又は流し込むことにより容易に作製することができる。
【００２０】
結晶３としては、シリコン（Ｓｉ）、マイカ、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の結晶、またはそれらを含む結晶が用いられる。結晶３の厚さは結晶毎の機械的特性により異なるが、数μｍ〜数百μｍ程度まで薄膜化することで湾曲が可能となる。接着剤４としては、例えばエポキシ等のように、硬化時の体積収縮が小さいものを用いる。
【００２１】
図２（ａ）は本発明の一実施の形態による二重湾曲分光素子の製造方法を示す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印方向から見た側面図である。凹形台２に接着剤４を充填し、結晶３を凸型１と凹形台２とではさんで加圧すると、結晶３は、凹形台２に充填された接着剤４により凸型１に押し付けられて凸形面１ａに沿って湾曲し、結晶表面の二重湾曲が高精度に形成される。そして、凹形台２にスペーサ部２ｂを設けることにより、凹形台２に充填された接着剤４の加圧後の厚さが、スペーサ部２ｂの高さに均一に抑えられる。従って、接着剤４の使用量が低減され、接着剤４の硬化時の体積収縮による結晶表面の曲率の変動が抑制される。
【００２２】
図３（ａ）は本発明の一実施の形態による凹形台の斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印方向から見た側面図である。本実施の形態は、スペーサ部２ｂを弾性体で構成した例を示している。凹形面２ａは、例えば、結晶３と同じ厚さのシート材を介し、セラミック等の可塑性の材料を凸型１に押し当てて作製する。この場合、作製された凹形面２ａは、製造すべき二重湾曲分光素子の結晶表面とはシート材の厚さ（結晶３の厚さと同じ）分だけ曲率が異なる。スペーサ部２ｂは、例えばシリコンゴム等の弾性体からなり、所定の厚さの薄いシート状のものを切断して、凹形台２の凹形面２ａに置く。本実施の形態では、２本のスペーサ部２ｂを凹形面２ａの左右に配置している。
【００２３】
本実施の形態によれば、凹形台２のスペーサ部２ｂを弾性体で構成することにより、加圧時に、スペーサ部２ｂが余計な応力を吸収するので、結晶３の破損を抑制することができる。従って、大きな圧力が必要とされる曲率の小さな二重湾曲の形成が可能となる。また、シリコンゴムの他に、薬包紙、アルミ箔等の薄いシートで構成しても、適当な形状に切断して凹形台２の凹形面２ａに置くだけで、所定の高さのスペーサ部２ｂを簡単に形成することができる。
【００２４】
図４（ａ）は本発明の他の実施の形態による凹形台の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印方向から見た側面図である。本実施の形態は、凹形面２ａに接着剤逃げ溝２ｃを設けた例を示している。図２において、接着剤４の粘度によっては、加圧時に余分な接着剤があると、結晶３を凸型１に押し付ける力が不均一となる場合がある。本実施の形態によれば、加圧時に余分な接着剤が接着剤逃げ溝２ｃへ入り込むので、接着剤４が結晶３を凸型１に押し付ける力が均一化され、結晶表面の二重湾曲をさらに高精度に形成することができる。接着剤逃げ溝２ｃの幅及び深さは、二重湾曲分光素子の結晶表面の二重湾曲及び凹形台２の設計寸法に基づき、余分な接着剤の量を計算して決定する。
【００２５】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態による凹形台の斜視図である。本実施の形態は、凹形面及びスペーサ部を含む凹形台を一体に構成した例を示している。スペーサ部２ｂは、図３に示した実施の形態と同様の形状で、凹形面２ａと一体に構成されている。図５に示した凹形台２は、例えば、真鍮等の金属材料を機械加工して作製する。または、セラミックや石膏等の材料を型に押し当て又は流し込んで作製する。
【００２６】
図６は、二重湾曲分光素子の動作を示す図である。図６（ａ）に示すように、二重湾曲分光素子１０の結晶３の表面は、図面横方向に所定の曲率Ｒ１で凹形に湾曲している。点Ｏから所定の広がりを持ってブラッグ角で入射したＸ線は、二重湾曲分光素子の結晶３の表面でブラッグ反射して、単色化されたＸ線となる。図６（ｂ）に示すように、二重湾曲分光素子１０の結晶３の表面は、曲率Ｒ１と直交する方向に所定の曲率Ｒ２で凹形に湾曲している。点Ｏより発散したＸ線束は、曲率Ｒ１及び曲率Ｒ２により、二重湾曲分光素子１０の結晶３の表面でブラッグ反射して単色化され、点Ｓに集束する。
【００２７】
以上説明した実施の形態によれば、凸型１を用いて結晶表面の二重湾曲を高精度に形成し、かつ接着剤４の使用量を低減して結晶表面の曲率の変動を抑制することができる。従って、二重湾曲分光素子１０は、Ｘ線を効率よく単色化させ、また所望の位置に集束させることができる。
【００２８】
また、接着剤４の使用量を低減しかつ厚さを均一化することにより、接着剤４の硬化に必要な時間が短くなり、二重湾曲分光素子１０の製造時間を短縮することができる。
【００２９】
また、凹形台２は高精度な加工を必要とせず、一方、高精度の加工が必要な凸型１は再利用が可能となるので、二重湾曲分光素子１０を安いコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態による二重湾曲分光素子の製造方法の概要を示す図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施の形態による二重湾曲分光素子の製造方法を示す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印方向から見た側面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の一実施の形態による凹形台の斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印方向から見た側面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の他の実施の形態による凹形台の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印方向から見た側面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態による凹形台の斜視図である。
【図６】二重湾曲分光素子の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  凸型
１ａ  凸形面
２  凹形台
２ａ  凹形面
２ｂ  スペーサ部
２ｃ  接着剤逃げ溝
３  結晶
４  接着剤
１０  二重湾曲分光素子
【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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