(57)【要約】【課題】  構成材料の選択性が高く、効率よくＸ線の導波が可能なＸ線導波路を提供する。  【解決手段】  Ｘ線導波路は、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のＸ線を導波させるためのコア１０４と、コア１０４にＸ線を閉じ込めるためのクラッド１０５，１０６と、を備える。クラッド１０５，１０６が、屈折率実部が異なる複数の物質が２次元以上の方向に周期的に配列された周期構造を有する。周期構造の周期が１００ナノメートル以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のＸ線を導波させるためのコアと、前記コアに前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッドと、を備えるＸ線導波路であって、
前記クラッドが、屈折率実部が異なる複数の物質が２次元以上の方向に周期的に配列された周期構造を有し、
前記周期構造の周期が１００ナノメートル以下であることを特徴とするＸ線導波路。
【請求項２】
前記周期構造は、メソ構造体材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線導波路。
【請求項３】
前記周期構造は、メソポーラス材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線導波路。
【請求項４】
前記周期構造は、物質の中に球を２次元または３次元的に配列したものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線導波路。
【請求項５】
前記コアを形成する物質の屈折率実部が、前記クラッドを形成する前記複数の物質の屈折率実部のうちの最小の屈折率実部より大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線導波路に関し、Ｘ線分析技術、Ｘ線撮像技術、Ｘ線露光技術などにおけるＸ線光学系に用いられるＸ線導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
数１０ｎｍ以下の短い波長の電磁波を扱う際、異物質間における電磁波に対する屈折率差が１０−５以下と非常に小さいため、また全反射角も非常に小さくなる。そのため、Ｘ線を含めたこのような電磁波をコントロールするために、大型の空間光学系が用いられてきており、今でもなお主流となっている。空間光学系をなしている主な部品として、異なる屈折率の材料を交互に積層した多層膜反射鏡があり、ビーム整形、スポットサイズ変換、波長選択などの様々な役割を担っている。
【０００３】
主流であるこのような空間光学系に対し、従来のポリキャピラリのようなＸ線導波管はその中にＸ線を閉じ込めて伝搬させるものである。近年では光学系の小型化、高性能化を目指し、薄膜や多層膜中にＸ線を閉じ込めて伝搬させる、Ｘ線導波路の研究が行われている。具体的には二層の１次元の周期構造により導波層を挟み込んだ形の薄膜導波路（非特許文献１参照）や、複数の隣接した導波路構造中に全反射によりＸ線を閉じ込めてＸ線を導波させる形態のＸ線導波路（非特許文献２参照）などの研究が行われている。またシリコンなどの半導体中に、陽極化成工程を経てランダムな空孔領域を設けることにより、人工的に屈折率を変化させた材料を用いて、導波路構造を形成する提案もなされている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５８４０６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６７，Ｉｓｓｕｅ  ２３，ｐ．２３３３０３（２００３）
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  １０１，Ｉｓｓｕｅ  ５，ｐ．０５４３０６（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、内部にランダムな空孔が形成され、電磁波を導波させるための導波領域（コア）より相対的に電子密度の下がったポーラスシリコンなどの材料をクラッドに用いている。そのために、Ｘ線に対してはコアの屈折率がクラッドより相対的に小さくなる。したがって、この構成ではＸ線をコアに閉じ込めて導波させることは困難である。
【０００７】
また、非特許文献２では、コアにＸ線を閉じ込める手段としてコアとクラッドの界面における全反射だけを用いているため、材料の選択性が制限され、設計の幅が狭くなるという課題がある。これはコアとクラッドとの界面での全反射角が材料の特性だけに依存するため、特定のモードを導波させたい場合などには、導波路幅などの導波路の構造パラメータの設計値が狭い範囲に収まらなくてはならない。また全反射だけを用いる場合は、コアとクラッドの界面、さらにはそれぞれの内部に存在する作製時の不安定さや、避けることのできない界面の不連続性や、亀裂などの個別の構造誤差が、透過率の低下や導波モードの劣化という伝搬特性の深刻な低下を引き起こす。さらに全反射だけを用いてＸ線を導波させる場合は、導波モード自体も材料とそれにより決定される構造だけに依存し、自由なモード制御を行うことは困難となる。これに対し非特許文献１は全反射だけでなく、基板垂直方向に屈折率の異なる２種の材料が交互に積層された１次元周期構造よりなるクラッドでのブラッグ反射を用いてＸ線をコアに閉じ込める構成である。しかし、１次元周期構造はほとんど基板面に垂直な方向のみで効果を発揮し、基板面に平行な方向においては効果を発揮することができないものであり、面に平行なモードや伝搬方向を制御することは非常に難しいという課題がある。
【０００８】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、構成材料の選択性が高く、効率よくＸ線の導波が可能なＸ線導波路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としてのＸ線導波路は、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のＸ線を導波させるためのコアと、前記コアに前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッドと、を備えるＸ線導波路であって、前記クラッドが、屈折率実部が異なる複数の物質が２次元以上の方向に周期的に配列された周期構造を有し、前記周期構造の周期が１００ナノメートル以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構成材料の選択性が高く、効率よくＸ線の導波が可能なＸ線導波路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１のＸ線導波路を示す説明図である。
【図２】フォトニックバンドダイアグラムを説明する図である。
【図３】メソポーラスシリカを説明する図である。
【図４】分散関係を説明する図である。
【図５】本発明のＸ線導波路の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２のＸ線導波路を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例３のＸ線導波路を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例４のＸ線導波路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明においてＸ線とは、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のＸ線である。具体的には、本発明においてＸ線とは、極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）光）を含む１００ナノメートル以下の波長の電磁波を指す。
【００１４】
またこのような短い波長の電磁波の周波数は、非常に高く物質の最外郭電子が応答できないため、紫外光の波長以上の波長をもつ電磁波（可視光や赤外線）の周波数帯域と異なり、Ｘ線に対しては物質の屈折率の実部が１より小さくなることが知られている。このようなＸ線に対する物質の屈折率ｎは一般的に、下記の式（１）で表されるように、実数部の１からのずれ量δ、吸収に関係する虚数部のβ’を用いて表される。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
δは物質の電子密度ρｅに比例するため電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなることになる。さらに、ρｅは原子密度ρａと原子番号Ｚに比例する。このようにＸ線に対する物質の屈折率は複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部または屈折率の虚部と称する。
【００１７】
Ｘ線に対して屈折率実部が最大となる場合は、真空中をＸ線が伝搬するであるが、気体でないほぼすべての物質に対して空気の屈折率実部が最大となる。本明細書中においては、真空に対しても物質という文言を適用する。つまり本発明において屈折率実部が異なる２種以上の物質とは近似的に電子密度が異なる二種以上の物質であるということもできる。このＸ線の周波数帯域においても多くの場合、Ｘ線の挙動はマックスウェル方程式に従う。そのために、異なる屈折率実部をもつ二つの物質界面においてＸ線の反射、屈折が起こり、これらの材料により周期構造を形成した場合も反射、屈折が繰り返し起こり周期構造中で多重干渉が起こる。この結果、ブラッグ反射やフォトニックバンドギャップ効果が発現されることになる。周期構造をなしている最小の単位構造のことを本明細書中では要素構造と称することとする。コアをなす周期構造は、導波方向に垂直な面内つまりクラッドとコアの界面に垂直な面内において２次元の周期性を有するものである。
【００１８】
図２にＳｉＯ２３０２中に２次元三角格子状に配列された無限延の空孔３０１を有する材料メソポーラスシリカ３０３（図３）のフォトニックバンドダイアグラムの計算結果を示す。計算にはＳｉＯ２の屈折率実部のみを用いており、伝搬方向は空孔の長さ方向に平行である。空孔内の材料は空気であり、その屈折率実部を１として計算したものであり、屈折率虚部は計算に用いていない。図２は縦軸にＸ線の規格化された周波数ωから空気のライトライン上の周波数ωａｉｒを引いた値と規格化された伝搬定数β（伝搬方向の波数ベクトル）を横軸に描いた分散関係を表すもので、図中の黒点はこの材料中に存在できるモードを表す計算結果である。βは導波方向に平行な方向の伝搬定数で、ライトラインとは規格化周波数ωと規格化伝搬定数βとの間における線形の分散関係
【００１９】
【数２】
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【００２０】
を表す計算結果をプロットしたものであり、屈折率実部ｎ’が大きいほどその傾きは小さくなる。つまり、この図において２０２はＳｉＯ２のライトラインを表すものであり、空気のライトラインはω−ωａｉｒ＝０であり横軸と一致する。図中、灰色に塗りつぶした領域は材料中に存在できるＸ線のモードを表す。このとき、β０は真空中の伝搬定数である。
【００２１】
図２中２０１のようにモードが存在しない領域が見られるがこのような領域をフォトニックバンドギャップと称する。フォトニックバンドギャップに相当する周波数および伝搬定数をもつＸ線は材料中に存在できないため、結果的に反射されてしまう。これがフォトニックバンドギャップ効果である。このような周期構造をなす材料としては、Ｓｉ、Ｂｅなど、その他周期表上の多くの物質が、また有機物や化合物、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの酸化物などあらゆる材料が利用可能であり、扱うＸ線の波長や必要とするＸ線の導波モードなどにより選択される。
【００２２】
周期構造としては、２次元構造であれば三角格子構造、３次元であれば六方細密（面心立方格子）構造などが挙げられる。このように、クラッドの少なくとも一部をなす周期構造が２次元または３次元構造であることによりブラッグ反射やフォトニックバンドギャップ効果が２次元、３次元的に発現される。その結果、コアに形成されるＸ線の伝搬モードを２次元、３次元的に制御することができる。また、コアへのＸ線の閉じ込めのためにＸ線は周期構造中で多重干渉し結果的に広い領域の構造により平均化された分布（プロファイル）を形成する。そのため、全反射で問題となる局所領域の個々の構造誤差や作製誤差などのＸ線の伝搬特性低下を低減することができる。
【００２３】
前記クラッドの周期構造は、メソ構造体材料、好ましくはメソポーラス材料よりなることが好ましい。また、前記クラッドの周期構造が球を配列したものよりなることが好ましい。
【００２４】
本発明において、２次元または３次元の周期構造の周期は２００ナノメートル以下が好ましい。また、扱うＸ線の光子エネルギーまたは波長によって最適な周期は異なるが、例えば約８キロエレクトロンボルト（ｋｅＶ）の光子エネルギーをもつＸ線を用いる場合、２次元または３次元の周期構造の周期は１０ナノメートル以上が望ましい。周期が２００ナノメートルを越えると基本的にＸ線に対して導波路のコア領域が非常に大きなものとなり明確な導波モードを形成しづらくなることと、形成された場合でも非常に多くの高次モードが混ざり合って存在する状態となり好ましくない。なお、周期構造の周期は周期構造をなす要素構造の対称点を結ぶ各基本ベクトルの絶対値で定義される。２次元、３次元の周期構造の場合、基本ベクトルはそれぞれ二つ、および三つ存在する。例えば、図１（ａ）のＸ線導波路中の周期構造である三角格子状に並んだ空孔の要素構造を図１（ｂ）に示すが、図１（ｂ）中の円は空孔を表し基本ベクトルは１０６、１０７である。この場合、基本ベクトル１０６と１０７の絶対値は等しいので、周期は基本ベクトル１０６と１０７の絶対値となる。ただし、本発明においてコア内にクラッドの周期構造の周期性によりＸ線を閉じ込める場合、クラッドとコアの界面に垂直な方向における周期性が最も重要となる。図１の例では紙面上下方向（ｙ軸に平行な方向）がこれにあたり、この方向での周期は基本ベクトル１０６または１０７の絶対値にｃｏｓ（３０°）を掛けたものとなる。
【００２５】
図４はクラッドの一部をなす周期構造が電子密度の異なる二つの物質により構成されている場合のフォトニックバンドダイアグラムの模式図を示す。４０１は二つの物質のうちの一方である第一の物質のライトラインを、４０２はもう一方の物質である第二の物質のライトラインをそれぞれ描いたものである。これは第一の物質の屈折率実部のほうが第二の物質の屈折率実部よりも大きい場合となる。
【００２６】
図中、４０３の領域（１）は周期構造中の第一、第二の両物質領域中にＸ線が存在できないモードを表すものであり、つまりモードが存在できない条件に相当する領域である。４０４の領域（２）は周期構造中の第一の物質領域にのみＸ線が存在できるようなモードを表す。４０５の領域（３）は周期構造中の第一、第二の両物質領域中にＸ線が存在できるようなモードを表す。たとえば、図５のように一様なコアを第一の物質と第二の物質からなる周期構造によりなるクラッド５０２と５０３で挟み込んだ構造を考える。この場合、コアの屈折率実部が第一の物質の屈折率実部より大きければ４０３の領域（１）に独立した導波モードを形成することができる。コアの屈折率実部が第一の物質の電子密度より小さく、第二の物質の屈折率実部より大きければ領域（１）に導波モードを形成することはできないが、４０４の領域（２）中に導波モードを形成することができる。特にフォトニックバンドギャップとこの導波モードがグラフ上で重なった場合は、コアにだけＸ線が強く閉じこまる導波モードを形成することができる。同様に、コアの屈折率の実部が第二の物質の屈折率実部より小さい場合にも、４０５の領域（３）に上記のような導波モードを形成することができる。図４は説明のためクラッドのフォトニックバンドダイアグラムだけを示している。このような理由により、上下のクラッドの周期構造による多重干渉で反射されたＸ線のうち分散関係を満足するモードの特性をもつＸ線が導波モードを形成し効率よく伝搬することになる。このように、本発明のＸ線導波路は、クラッドの周期構造が示すフォトニックバンドギャップに相当する光子エネルギーと波数ベクトルをもつＸ線をコアに閉じ込めて、Ｘ線を導波させるものである。
【００２７】
このような周期構造としては、例えばゾルゲル法により作製されるメソ構造体材料、電子線ビームリソグラフィーを用いたプロセスにより作製される３次元井桁構造などが挙げられる。特に、メソ構造体材料として、空気よりなる空孔または有機物が充填された孔が、母体材料中で、２次元、３次元的に周期的に配列されたメソポーラス材料を用いることによりＸ線の伝搬損失を小さくすることができる。このような材料としては、メソポーラスシリカ、メソポーラス酸化チタン、メソポーラス酸化スズなどが挙げられる。母体材料とは、孔の周りの材料で、例えば周期構造がメソポーラスシリカ、メソポーラス酸化チタン、メソポーラス酸化スズの場合、それぞれの母体材料は、シリカ、酸化チタン、酸化スズである。
【００２８】
図５に導波路構造の例を挙げる。たとえば、５０３のみが周期構造で５０２が一様媒質というように、クラッド領域が二つの膜状構造である場合その一方だけが周期構造であっても導波路を形成することができる。この場合、導波モードはクラッド１の５０２とコア５０１の界面で全反射条件を満たすものとする。多くの場合、コアの上方、下方で作製方法は異なり両方に周期構造を作製するのが困難な場合や、一部しか周期構造を作製できない場合でも全体としては導波モード形成のための厳しい全反射条件を少なからず緩和することができる。ただ、５０２のクラッド１とコア５０１の界面において導波モードが全反射条件を満たさない場合でも、弱く閉じこまって伝搬する導波モードが存在する。
【００２９】
また上述のように、２次元、３次元の周期構造をクラッドとして用いることにより、全反射を用いる必要がなくなり、本来全反射閉じ込めで必須であった材料の組み合わせの制限が緩和されて、材料の選択性を向上することができる。
【００３０】
本発明におけるメソポーラスシリカ材料は２次元または３次元的に規則的な周期性を有する。またメソポーラスシリカの形成方法は一般的なものを用いることができる。たとえばＳｉ基板上にポリイミド成膜した後、コットンを用いたラビング処理により配向させ、その上に界面活性剤を含む溶媒をディップコート法などによって塗布し、規則性をもつメソポーラスシリカ材料を形成する。例えば、特開２００５−２４６３６９号公報に記載の方法が挙げられる。さらに、クラッドを形成する周期構造の材料としてはメソポーラスシリカを形成しているシリカだけではなく、様々な材料を用いることができる。またメソポーラスシリカ中に形成されている規則的に周期性をなして並んだ孔の内部は、気体や液体、物質としては空気や、有機物、無機物など等により構成される。
【００３１】
本発明に係るＸ線導波路によれば、Ｘ線をコアに閉じ込めるための方法として、クラッドの周期構造中におけるＸ線の多重干渉に起因するブラッグ反射またはフォトニックバンドギャップ効果を用いる。そのため、コアとクラッドとの界面における全反射条件という構成材料だけによって限定される条件をなくすことができ、構成するための材料選択性が高くなる。また、クラッドが２次元以上の周期構造を有することにより、コア中を導波するＸ線のモード、伝搬方向を２次元または３次元に制御することができ、効率がよく質の高いＸ線の導波が可能となる。また、２次元以上の周期構造は全体としてＸ線の反射またそれによる閉じ込め、導波モードの選択と形成に寄与するため、個別の構造誤差による伝搬特性の低下を補償することができる。また、コアが必要に応じて任意の形状にパターニングされたものであれば、Ｘ線の導波モード、伝搬方向などをより自由に制御することができる。
【００３２】
さらに、本発明に係るＸ線導波路は、前記コアを形成する物質の屈折率実部が、前記クラッドを形成する複数の物質の屈折率実部のうちの最小の屈折率実部より大きいことを特徴とする。
【００３３】
本発明のＸ線導波路のコアをなす物質のうち最大の屈折率実部をもつ物質にＸ線の電場または磁場強度が集中するような導波モードを使う場合、この物質の屈折率実部がクラッドをなすすべての物質の屈折率実部よりも大きいことが好ましい。そのような構成により、この導波モードはこの系のフォトニックバンドダイアグラム中のすべてのライトラインよりも低周波側に形成されるため、Ｘ線を非常に強く閉じ込めることが可能となる。
【００３４】
また、コアをなす物質の屈折率実部が最大であるということは一般的に物質の電子密度はこの系において最小ということになり、吸収に関わりかつ電子密度に比例する屈折率虚部β’も小さくすることができ、低損失なＸ線の導波が可能となる。
【実施例１】
【００３５】
本発明において導波するＸ線の伝搬方向はすべての実施例において各図中ｚ軸に平行である、つまり導波モードの伝搬定数となる波数ベクトルはｚ軸方向と同じとなる。
【００３６】
本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。図１に示すＸ線導波路は、Ｓｉ基板上１０１上に形成された膜厚およそ３００ナノメートルのメソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５を、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）よりなるコア１０４を挟み込むように張り合わせたものである。
【００３７】
メソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５は、ＳｉＯ２１０２中に、図１中ｚ方向に伸びた半径約２ナノメートルの有機物である界面活性剤の孔１０３がｘ−ｙ平面内において三角格子状の周期構造を形成したものである。周期は約５ナノメートルで、周期構造の特性としてｘ方向がΓ−Ｋ、ｙ方向がΓ−Ｍ方向となる。このメソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５は、ｙ−ｚ平面に平行な波数ベクトルをもつ波長約０．１ナノメートル（１オングストローム）のＸ線に対し、約１度のブラッグ角をもつ。つまり入射角約１度でメソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５表面に入射されるｙ−ｚ平面に平行な波数ベクトルをもつ波長約０．１ナノメートル（１オングストローム）のＸ線は、約一度の反射角で反射されることになる。ここで、入射角とは、ｙ−ｚ平面内において入射されるＸ線の波数ベクトルとｚ軸のなす角度であり、出射角とはｙ−ｚ平面内においてメソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５表面で反射されたＸ線の波数ベクトルとｚ軸のなす角である。前記クラッドのメソポーラスシリカ膜は、屈折率実部が約０．９９９９９７９７１４と１の異なる二つの物質からなる。
【００３８】
本実施例ではメソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５がコアを挟んでｙ軸方向において上下方向に設けられているため、コア中においてｙ−ｚ平面に平行な波数ベクトルとｚ軸のなす角がブラッグ角に一致するようなＸ線はモードを形成する。本実施例ではコア１０４の厚さは約５０ナノメートルであり、コアを伝搬するＸ線の導波モードはマルチモードとなる。今、メソポーラスシリカ膜であるクラッド１０５が２次元の周期構造であるので、実際には導波モードはｘ−ｙ平面内で２次元の電場分布をもつことになり、本実施例により２次元に制御された導波モードの形成、そのようなモードを用いたＸ線の導波が可能となる。
【実施例２】
【００３９】
図６は本発明の実施例２を表す図である。図６のＸ線導波路はＳｉ基板７０１上にクラッド７０３、その上にコア７０２、さらにコア７０２の上にクラッド７０４が配されており、二つのクラッド７０３、７０４がコア７０２を挟み込む形のものである。コアを例えば空気とする。クラッド７０３は、基板上に直径約５０ナノメートルほどのポリスチレン球が自己組織的に六方細密充填構造で配列したいわゆる人口オパール構造で３次元の周期構造である。クラッド７０４はＮｉからなる。前記クラッド７０４のＮｉ膜は、光子エネルギー約１２キロエレクトロンボルトのＸ線に対して屈折率実部が約０．９９９９８７７４１０である。また、前記クラッド７０３は屈折率実部が約０．９９９９９６５８５２のスチレン球と約９．９９９９８１４６１７８５４のポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）からなる。
【００４０】
この構造は波長約０．１ナノメートル（１オングストローム）のＸ線に対しブラッグ角が約０．０８度になる。コア７０２はＳｉ基板上に形成された膜厚５０ナノメートルほどのポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙ  ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）樹脂膜であり、コア７０２と上部クラッド７０４との全反射臨界角は０．１度より大きくなる。そのため、下部のクラッド７０３におけるブラッグ角の方がこの全反射臨界角よりも小さいことになる。つまり、コアの中に形成されるＸ線の導波モードは上部クラッド７０４との界面において全反射により、また下部クラッドの７０３におけるブラッグ反射によってコアに閉じ込められたものとなる。
【実施例３】
【００４１】
図７は本発明の実施例３を表す図である。本実施例は、実施例１に示したＸ線導波路のコアが二次元面内でパターニングされた構造となっており、コア８０４とスペーサー８０５以外の構成は実施例１のものと同様である。
【００４２】
本実施例ではコアの形成過程で片側のクラッドであるメソポーラスシリカ８０６上にＴｉ８０５をスパッタで５０ナノメートル成膜した後、幅およそ２００ナノメートルの空気よりなるコア８０４を電子線リソグラフィーとエッチングにより形成したものである。さらにその上にＳｉ基板８０１上に作製されたメソポーラス８０６を張り合わせてある。コアを２次元面内でパターニングしたことにより、コア中のＸ線はスペーサーとの界面において反射され導波モードは基板面に平行な方向においても規定されることになり、３次元的に制御された導波モードを形成することができる。光子エネルギー約１２キロエレクトロンボルトのＸ線に対して前記コアの二つの物質は、屈折率実部が約０．９９９９９７９７１４のシリカと約１の空気からなる。
【実施例４】
【００４３】
図８は本発明の実施例４を表す図である。本実施例の導波路は、Ｓｉ基板９０１上に、図３に示す３０３と同様の２次元周期構造であるメソポーラスシリカの膜であるクラッド９０２、クラッド９０２に同様のメソポーラスシリカの膜であるクラッド９０４が張り合わせられている構造を持つ。本実施例の導波路では、メソポーラスシリカ材料であるクラッド９０２の一部がパターニングされた部分がコア９０３となっている。前記クラッドのメソポーラスシリカ膜は、屈折率実部が約０．９９９９９７９７１４のシリカと約１の空気からなる。
【００４４】
コア９０３は空気からなり、クラッド９０２をフォトリソグラフィーとエッチング工程によりパターニングしたもので、深さ約１００ナノメートル、幅約１マイクロメートルの方形導波路となっている。本実施例では、コア９０３に対してｘ−ｙ面内において全方向に２次元周期構造のメソポーラスシリカ材料に囲まれているため、ｘ−ｙ面内方向においてＸ線を周期構造により閉じ込めることが可能になるとともに、導波モードも２次元面内で制御されたものとなる。特に空気でコア９０３を形成している場合は、伝搬に伴う損失を最低に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のＸ線導波路は、シンクロトロンなどから出力されるＸ線を操作するためのＸ線光学系、Ｘ線撮像技術、Ｘ線露光技術などにおけるＸ線光学系などに用いられる部品などのＸ線光学技術分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  Ｓｉ基板
１０２  ＳｉＯ２
１０３  孔
１０４  コア
１０５  クラッド
【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７】
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【図８】
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