(57)【要約】【課題】励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから軟Ｘ線を取り出す際に、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの強度を強くすることができるようにし、また、取り出した軟Ｘ線のビームのプロファイルを変形する恐れがないようにする。【解決手段】所定の波長の励起レーザー光を用いた高調波発生により発生された、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから、上記軟Ｘ線を分光する軟Ｘ線の分光方法において、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの入射角が、上記所定の波長に関してブリュースター角となるようにシリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板に上記ビームを入射し、上記シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板によって、上記ビーム中の軟Ｘ線成分を反射するとともに上記所定の波長の成分を透過または吸収する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の励起レーザー光を用いた高調波発生により発生された、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから、前記軟Ｘ線を分光する軟Ｘ線の分光方法において、
励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの入射角が、前記所定の波長に関してブリュースター角となるようにシリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板に前記ビームを入射し、
前記シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板によって、前記ビーム中の軟Ｘ線成分を反射するとともに前記所定の波長の成分を透過または吸収することを特徴とする軟Ｘ線の分光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軟Ｘ線の分光方法において、
前記シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板における前記ビームの入射面を平滑面としたことを特徴とする軟Ｘ線の分光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟Ｘ線の分光方法に関し、さらに詳細には、高調波発生により発生された軟Ｘ線を含むビームの中から軟Ｘ線を取り出すことのできる軟Ｘ線の分光方法に関する。
【０００２】
【発明の背景ならびに従来の技術】
一般に、レーザー光を結晶や気体に入射すると、レーザー光と原子や分子との非線形相互作用によって、入射した元のレーザー光の整数倍の周波数（整数分の一の波長）をもつコヒーレント光が発生される高調波発生という現象が知られており、こうした現象を利用して、入射レーザー光の高次高調波を発生して出射するようにした高次高調波発生装置が種々提案されている。なお、一般に、上記した入射レーザー光は、励起レーザー光と称されている。
【０００３】
こうした高次高調波発生装置としては、波長８００ｎｍのチタンサファイアレーザー光を励起レーザー光として用いて、波長２０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の波長の光、具体的には、２７次高調波として波長２９．６ｎｍの軟Ｘ線などを発生して出射するようにした高次高調波発生装置などが知られている。
【０００４】
ところで、上記したような高次高調波として軟Ｘ線を発生する高次高調波発生装置から出射されるビームには、高次高調波たる軟Ｘ線の他に励起レーザー光（例えば、波長８００ｎｍのチタンサファイアレーザー光である。）の波長成分が含まれているため、高次高調波発生装置から出射されるビームから励起レーザー光の波長成分を取り除き、高次高調波たる軟Ｘ線のみを取り出す必要がある。
【０００５】
従来、高次高調波として軟Ｘ線を発生する高次高調波発生装置から出射されるビームから、励起レーザー光の波長成分を取り除いて高次高調波たる軟Ｘ線のみを取り出すためには、例えば、各種のフィルターなどが用いられていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７４８９４号公報
ここで、波長８００ｎｍのチタンサファイアレーザー光を励起レーザー光として用いて、高次高調波として軟Ｘ線（例えば、２７次高調波たる波長２９．６ｎｍの軟Ｘ線である。）を発生する高次高調波発生装置から出射されるビームから、励起レーザー光の波長成分を取り除いて高次高調波たる軟Ｘ線のみを取り出すためには、例えば、厚さ２００ｎｍ程度のアルミニウム製の薄膜フィルターを用いていた。
【０００７】
しかしながら、こうした薄膜フィルターは極めて薄いため、強度の高い軟Ｘ線を得ようとして励起レーザー光のビームの強度を強くすると、高次高調波発生装置から出射される励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの強度が強くなって容易に破壊されてしまうことになり、励起レーザー光のビームの強度を強くして、高次高調波発生装置から出射される励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの強度を強くすることができないという問題点があった。
【０００８】
なお、上記した薄膜フィルターの強度を向上するために、薄膜フィルターに金属製のメッシュを添設する手法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、こうした金属製のメッシュを用いた場合には、薄膜フィルターへ入射されるビームのプロファイルと薄膜フィルターから出射されるビームのプロファイルとを比較すると、薄膜フィルターから出射されるビームのプロファイルが変形してしまうという新たな問題点を招来することが指摘されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような発明の背景ならびに従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから軟Ｘ線を取り出す際に、当該ビームの強度を強くすることができるようにした軟Ｘ線の分光方法を提供しようとするものである。
【００１１】
また、本発明の目的とするところは、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから軟Ｘ線を取り出す際に、取り出した軟Ｘ線のビームのプロファイルを変形する恐れのない軟Ｘ線の分光方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、所定の波長の励起レーザー光を用いた高調波発生により発生された、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから、上記軟Ｘ線を分光する軟Ｘ線の分光方法において、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの入射角が、上記所定の波長に関してブリュースター角となるようにシリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板に上記ビームを入射し、上記シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板によって、上記ビーム中の軟Ｘ線成分を反射するとともに上記所定の波長の成分を透過または吸収するようにしたものである。
【００１３】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板はバルクにより構成することができるので、シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板に入射されるビーム、即ち、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームの強度を強くしても破損することがないので、当該ビームの強度を強くすることができ、強度の高い軟Ｘ線を得ることができるようになる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板における上記ビームの入射面を平滑面としたものである。
【００１５】
従って、本発明のうち請求項２に記載の発明によれば、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームは、金属製のメッシュなどを通過することなく、平滑面とされたシリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板の入射面により反射されるのみであるので、シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板の入射面からの反射によって取り出した軟Ｘ線のビームのプロファイルは変形することがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による軟Ｘ線の分光方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００１７】
図１には、本発明による軟Ｘ線の分光方法を検証するための実験装置の構成が概念的に示されており、符号１０、１２はシリコン基板（以下、適宜に「Ｓｉ基板」と称する。）、シリコンカーバイト基板（以下、適宜に「ＳｉＣ基板」と称する。）またはモリブデン基板（以下、適宜に「Ｍｏ基板」と称する。）を示している。なお、本明細書においては、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板ならびにＭｏ基板を総称する際には、適宜に単に「基板」と称する。
【００１８】
また、基板１０としてＳｉ基板を用いた場合には、基板１２としてもＳｉ基板を用いるものとし、また、基板１０としてＳｉＣ基板を用いた場合には、基板１２としてもＳｉＣ基板を用いるものとし、また、基板１０としてＭｏ基板を用いた場合には、基板１２としてもＭｏ基板を用いるものとする。
【００１９】
さらに、符号１４は開口部１４ａを備えた板状部材を示し、符号１６はスペクトロメーターを示しており、この実験装置においては、本発明による軟Ｘ線の分光方法に従って、基板１０へのビーム１８（後述する。）の入射角θ１がブリュースター角となるように、ビーム１８に対して基板１０が配置されている。
【００２０】
符号１８は図示しない公知の高次高調波発生装置により発生されたビームを示しており、このビーム１８には、高次高調波発生のために高次高調波発生装置に入射された励起レーザー光の波長成分１８ａと高次高調波発生された軟Ｘ線成分１８ｂとが含まれている。
【００２１】
このビーム１８は、板状部材１４の開口部１４ａを通過することにより径が絞られた後に、基板１０に入射される。
【００２２】
基板１０は、基板１０へのビーム１８の入射角θ１が、高次高調波発生のために高次高調波発生装置に入射された励起レーザー光の波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるように配置されているので、ビーム１８が基板１０へ入射されると、ビーム１８の波長成分１８ａは基板１０を透過したりあるいは基板１０に吸収されたりするが、その一方で、ビーム１８の軟Ｘ線成分１８ｂは基板１０により反射されて取り出される。
【００２３】
即ち、基板１０へのビーム１８の入射角θ１が波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるようにして、基板１０へビーム１８を入射することにより、基板１０によって軟Ｘ線成分１８ｂが反射されるとともに波長成分１８ａが透過または吸収されるようになる。従って、ビーム１８から軟Ｘ線成分１８ｂのみを分光して取り出すことができることになる。
【００２４】
しかも、基板１０はバルクとして構成することができるので、ビーム１８の強度を強くしても破損することがないので、ビーム１８の強度を強くすることができ、強度の高い軟Ｘ線成分１８ｂを得ることができる。
【００２５】
そして、この実験装置においては、基板１０により反射された軟Ｘ線成分１８ｂは基板１２に入射され、さらに基板１２により反射されてスペクトロメーター１６に入射され、スペクトロメーター１６で分光分析される。
【００２６】
ここで、上記した実験装置においては、スペクトロメーター１６の配置の関係で、基板１０により反射された軟Ｘ線成分１８ｂをスペクトロメーター１６方向へ反射するための基板１２を配置したが、基板１０により反射された軟Ｘ線成分１８ｂの光路上にスペクトロメーター１６を配置すれば、基板１２を配置する必要はない。
【００２７】
なお、基板１２への軟Ｘ線成分１８ｂの入射角θ２が波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるように、軟Ｘ線成分１８ｂに対して基板１２を配置することにより、軟Ｘ線成分１８ｂをさらに精度よく分光することができるようになる。
【００２８】
なお、波長成分１８ａの波長に関するブリュースター角は、図２に示すように、フレネル方程式から求めることができる。
【００２９】
ここで、高次高調波発生のために高次高調波発生装置に入射された励起レーザー光として、波長８００ｎｍのチタンサファイアレーザー光を用い、高次高調波発生装置により高調波の次数を変化させながら高次高調波を発生した場合の実験結果について説明する。
【００３０】
なお、基板１０のビーム１８の入射面ならびに基板１２の軟Ｘ線成分１８ｂの入射面は、鏡面加工などにより平滑面として形成されたものを用いる。
【００３１】
まず、図３（ａ）（ｂ）は、基板１０としてＳｉＣ基板を用いた場合の実験結果を示しており、図３（ａ）には、図１に示す実験装置における地点Ａにおいてスペクトロメーターを用いてビーム１８の軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果が示されており、一方、図３（ｂ）には、図１に示す実験装置によって地点Ｂにおいてスペクトロメーター１６を用いて軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果が示されている。
【００３２】
即ち、図３（ａ）に示す測定結果は、ビーム１８が板状部材１４の開口部１４ａを通過してＳｉＣ基板１０へ入射される前の状態を示すものであり、一方、図３（ｂ）に示す測定結果は、ビーム１８が板状部材１４の開口部１４ａを通過してＳｉＣ基板１０へ入射された後の状態を示すものである。
【００３３】
なお、図３（ａ）において、横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を示し、左側の縦軸が空間の大きさ（Ｓｐａｃｅ）を示し、右側の縦軸が地点Ａにおけるビーム１８の軟Ｘ線成分１８ｂの強度（ＨＨ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示しており、また、図３（ｂ）において、横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を示し、左側の縦軸が空間の大きさ（Ｓｐａｃｅ）を示し、右側の縦軸が地点Ｂにおける軟Ｘ線成分１８ｂの強度（ＨＨ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示している。
【００３４】
この図３（ａ）（ｂ）から明らかなように、ビーム１８がＳｉＣ基板１０により反射されても、ＳｉＣ基板１０による反射後の軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルは、ＳｉＣ基板１０による反射前のビーム１８のプロファイルから変形されていない。
【００３５】
また、図４（ａ）は、図３（ａ）に示す測定結果（ｗｉｔｈｏｕｔ  ＳｉＣ）と図３（ｂ）に示す測定結果（ｗｉｔｈ  ＳｉＣ）とに関して、軟Ｘ線成分１８ｂの強度を比較して示したグラフであり、図４（ｂ）は図４（ａ）に基づいて換算したＳｉＣ基板１０の反射率を示している。
【００３６】
なお、図４（ａ）において、横軸は波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を示し、軸がビーム１８の軟Ｘ線成分１８ｂの強度（ＨＨ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示しており、また、図４（ｂ）において、横軸は軟Ｘ線成分、即ち、高調波の次数（Ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｏｒｄｅｒ）を示し、横軸はＳｉＣ基板１０の反射率（Ｓｉｃｒｅｆ．）を示している。
【００３７】
図４（ａ）（ｂ）から明らかなように、ＳｉＣ基板１０は２３次高調波乃至３１次高調波に関して約５０％乃至４０％程度の反射率を有している。
【００３８】
なお、本願発明者の演算によれば、ＳｉＣ基板１０へのビーム１８の入射角θ１が波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるように、ＳｉＣ基板１０を配置することにより、波長２０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の高次高調波を取り出すことが可能であることが判明した。
【００３９】
次に、図５（ａ）（ｂ）は、基板１０としてＳｉ基板を用いた場合の実験結果を示しており、図５（ａ）には、図１に示す実験装置における地点Ａにおいてスペクトロメーターを用いてビーム１８の軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果示されており、一方、図５（ｂ）には、図１に示す実験装置によって地点Ｂにおいてスペクトロメーター１６を用いて軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルならびに強度を分光分析した結果が示されている。
【００４０】
即ち、図５（ａ）に示す測定結果は、ビーム１８が板状部材１４の開口部１４ａを通過してＳｉ基板１０へ入射される前の状態を示すものであり、一方、図５（ｂ）に示す測定結果は、ビーム１８が板状部材１４の開口部１４ａを通過してＳｉ基板１０へ入射された後の状態を示すものである。
【００４１】
なお、図５（ａ）（ｂ）において、上側の横軸は２７次高調波の強度（２７ｔｈ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ」）を示すものであるが、下側の横軸ならびに左右の縦軸については図３（ａ）（ｂ）と同様である。
【００４２】
この図５（ａ）（ｂ）から明らかなように、ビーム１８がＳｉ基板１０により反射されても、Ｓｉ基板１０による反射後の軟Ｘ線成分１８ｂのプロファイルは、Ｓｉ基板１０による反射前のビーム１８のプロファイルから変形されていない。
【００４３】
また、図６（ａ）は、図５（ａ）に示す測定結果（ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｓｉ）と図５（ｂ）に示す測定結果（ｗｉｔｈ  Ｓｉ）とに関して、軟Ｘ線成分１８ｂの強度を比較して示したグラフであり、図６（ｂ）は図５（ａ）に基づいて換算したＳｉ基板１０の反射率を示している。
【００４４】
なお、図６（ａ）（ｂ）における横軸ならびに縦軸は、図４（ａ）（ｂ）と同様である。
【００４５】
図６（ａ）（ｂ）から明らかなように、Ｓｉ基板１０は２３次高調波乃至３１次高調波に関して約６５％乃至２０％程度の反射率を有している。
【００４６】
なお、本願発明者の演算によれば、Ｓｉ基板１０へのビーム１８の入射角θ１が波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるように、Ｓｉ基板１０を配置することにより、波長２０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の高次高調波を取り出すことが可能であることが判明した。
【００４７】
なお、基板１０としてＭｏ基板を用いた場合には、本願発明者の演算によれば、Ｍｏ基板１０へのビーム１８の入射角θ１が波長成分１８ａの波長に関してブリュースター角となるように、Ｍｏ基板１０配置することにより、波長１３ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の高次高調波を取り出すことが可能であることが判明した。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから軟Ｘ線を取り出す際に、当該ビームの強度を強くすることができるようになるという優れた効果を奏する。
【００４９】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、励起レーザー光と高次高調波として軟Ｘ線を含むビームから軟Ｘ線を取り出す際に、取り出した軟Ｘ線のビームのプロファイルを変形する恐れがないという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による軟Ｘ線の分光方法を検証するための実験装置を概念的に示す構成説明図である。
【図２】ブリュースター角を求める手法を示すものである。
【図３】（ａ）（ｂ）は、基板としてＳｉＣ基板を用いた場合の実験結果を示しており、（ａ）は図１に示す実験装置における地点Ａにおいてスペクトロメーターを用いてビームの軟Ｘ線成分のプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果を示したグラフであり、（ｂ）は図１に示す実験装置によって地点Ｂにおいてスペクトロメーターを用いて軟Ｘ線成分のプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果を示したグラフである。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）に示す測定結果（ｗｉｔｈｏｕｔ  ＳｉＣ）と図３（ｂ）に示す測定結果（ｗｉｔｈ  ＳｉＣ）とに関して、軟Ｘ線成分の強度を比較して示したグラフであり、（ｂ）は（ａ）に基づいて換算したＳｉＣ基板の反射率を示したグラフである。
【図５】（ａ）（ｂ）は、基板としてＳｉ基板を用いた場合の実験結果を示しており、（ａ）は図１に示す実験装置における地点Ａにおいてスペクトロメーターを用いてビームの軟Ｘ線成分のプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果を示したグラフであり、（ｂ）は図１に示す実験装置によって地点Ｂにおいてスペクトロメーターを用いて軟Ｘ線成分のプロファイルならびに強度を分光分析した測定結果を示したグラフである。
【図６】（ａ）は、図５（ａ）に示す測定結果（ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｓｉ）と図５（ｂ）に示す測定結果（ｗｉｔｈ  Ｓｉ）とに関して、軟Ｘ線成分の強度を比較して示したグラフであり、（ｂ）は（ａ）に基づいて換算したＳｉ基板の反射率を示したグラフである。
【符号の説明】
１０、１２      基板（シリコン基板、シリコンカーバイト基板またはモリブデン基板）
１４            板状部材
１４ａ          開口部
１６            スペクトロメーター
１８            ビーム
１８ａ          高次高調波発生のために高次高調波発生装置に入射されたレーザー光の波長成分
１８ｂ          高次高調波発生された軟Ｘ線成分
【図１】
2005017045.tif 000003
【図２】
2005017045.tif 000004
【図３】
2005017045.tif 000005
【図４】
2005017045.tif 000006
【図５】
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【図６】
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