(57)【要約】【課題】Ｘ線の吸収による伝播損失が少ないＸ線導波路を提供する。【解決手段】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部と、前記コア部に隣接して設けられた、前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド部からなるＸ線導波路であって、前記コア部が多孔質有機高分子化合物または多孔質炭素からなるＸ線導波路。前記コア部が、Ｘ線回折分析において、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の周期構造に対応する角度領域に、少なくとも１つのピークを有することが好ましい。【選択図】図１
2012008418.tif 000002
【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部と、前記コア部に隣接して設けられた、前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド部からなるＸ線導波路であって、前記コア部が多孔質有機高分子化合物からなることを特徴とするＸ線導波路。
【請求項２】
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部と、前記コア部に隣接して設けられた、前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド部からなるＸ線導波路であって、前記コア部が多孔質炭素からなることを特徴とするＸ線導波路。
【請求項３】
前記コア部を形成している多孔質有機高分子化合物および多孔質炭素が、Ｘ線回折分析において、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の周期構造に対応する角度領域に、少なくとも１つのピークを有する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】
界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程と、前記反応溶液をクラッド部の上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させ有機高分子化合物−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去して多孔質有機高分子化合物からなるコア部を形成する工程と、前記コア部のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程とを有することを特徴とするＸ線導波路の製造方法。
【請求項５】
界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程と、前記反応溶液をクラッド部の上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させ有機高分子化合物−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去して多孔質有機高分子化合物膜を形成する工程と、前記多孔質有機高分子化合物膜を炭化させて多孔質炭素からなるコア部を形成する工程と、前記コア部のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程とを有することを特徴とするＸ線導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線導波路およびその製造方法に関し、特に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Ｘ線導波路およびその製造方法に関する。
【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以下と非常に小さく、また全反射角も非常に小さい。そのため、Ｘ線を含めたこのような電磁波のコントロールには、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。空間光学系を構成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線を閉じ込めて伝播させるものである。近年では光学系の小型化、高性能化を目指し、薄膜や多層膜中に電磁波を閉じ込めて伝播させる、Ｘ線導波路の研究が行われている。具体的には、空気からなるコアをクラッド材料で挟み込んだ構成の導波路（非特許文献１）や、低密度の有機材料コアを高密度材料のクラッドで挟んだ構成の導波路（非特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２９７，ｐ．２３０（２００２）
【非特許文献２】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ７１，ｐ．５３７（１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１のような、空気をコアに用いる構成では、Ｘ線の導波モードに影響を及ぼす、ギャップの制御が困難で、ギャップのムラがあり、２次元的なＸ線の閉じ込めを可能にする構成を作製することが難しかった。また、非特許文献２のような、有機薄膜をコアに用いる構成では、ギャップの形成は中空構造よりも容易である一方、有機物によるＸ線の吸収が、高いＸ線の伝播効率達成の障害になっていた。従来技術には上記のような課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、Ｘ線の吸収による伝播損失が少ないＸ線導波路を提供するものである。
また、本発明は、簡便なプロセスで、精度が良く、Ｘ線の吸収による伝播損失が少ないＸ線導波路を製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する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部と、前記コア部に隣接して設けられた、前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド部からなるＸ線導波路であって、前記コア部が多孔質有機高分子化合物からなることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決する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部と、前記コア部に隣接して設けられた、前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド部からなるＸ線導波路であって、前記コア部が多孔質炭素からなることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するＸ線導波路の製造方法は、界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程と、前記反応溶液をクラッド部の上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させ有機高分子化合物−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去して多孔質有機高分子化合物からなるコア部を形成する工程と、前記コア部のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するＸ線導波路の製造方法は、界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程と、前記反応溶液をクラッド部の上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させ有機高分子化合物−界面活性剤複合体層を形成する工程と、前記有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去して多孔質有機高分子化合物膜を形成する工程と、前記多孔質有機高分子化合物膜を炭化させて多孔質炭素からなるコア部を形成する工程と、前記コア部のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｘ線の吸収による伝播損失が少ないＸ線導波路を提供することができる。
また、本発明によれば、簡便なプロセスで、精度が良く、Ｘ線の吸収による伝播損失が少ないＸ線導波路を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＸ線導波路の構成の一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明のＸ線導波路の製造方法の一実施態様を示す工程図である。
【図３】本発明の実施例のＸ線導波特性の測定方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るＸ線導波路は、コア部が、超低電子密度材料である、多孔質有機高分子化合物または多孔質炭素からなることを特徴とする。
【００１４】
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１００ｎｍ以下の波長の電磁波を指す。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殻電子が応答できない。そのために、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。
【００１５】
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）
【００１６】
【数１】
2012008418.tif 000003
【００１７】
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
【００１８】
【数２】
2012008418.tif 000004
【００１９】
を用いて表される。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。また、屈折率実部は、
【００２０】
【数３】
2012008418.tif 000005
【００２１】
となる。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。
【００２２】
Ｘ線導波路においては、Ｘ線が導波するコア部を構成する材料としては、電子密度の小さいものを選択し、クラッド部を構成する材料としては、電子密度の大きいものを選択する必要がある。Ｘ線に対して、屈折率実部が最大の１となるのは真空であるが、一般的な環境下においては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。空気、または軽元素から成る気体は、屈折率虚部も小さいので、コア部に用いる材料としては好ましい。しかし、気体をコアに用いる場合には、クラッドを中空構造にしなければならない。中空コアの、最もシンプルな構成は、２枚のクラッド材料を数百ｎｍ未満の微小なギャップを挟んで対抗させる方法である。しかし、この場合には、大きな領域に渡って均一なギャップを形成することが困難である上に、ギャップの厚さを設計値通り精密に制御することも、極めて困難であった。
【００２３】
従って、Ｘ線導波路を精度良く、且つ簡単なプロセスで作製するには、コア部は、空洞ではなく、固体とすることが好ましい。コア部が固体であれば、蒸着等の簡便なプロセスで、コア部に隣接したクラッド部を形成することが可能になる。固体をコア部に用いる場合には、コア材料の屈折率の実部がなるべく大きく、且つ屈折率の虚部がなるべく小さい材料、すなわち、軽元素から構成される材料を用いることが、伝播効率の上から望ましい。
【００２４】
適用可能な軽元素を例示すると、炭素、ホウ素、ベリリウム等が挙げられる。
本発明は、コア部を軽元素から成る材料で構成すると共に、多孔質化し、さらに密度を低減することで、軽元素から構成されるバルク材料よりも、さらに、屈折率実部を増大させ、同時に屈折率虚部を減少させることが可能になる。
【００２５】
図１は、本発明のＸ線導波路の構成の一実施態様を示す模式図である。コア部とクラッド部の配置には、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に例示したようにいくつかのものがあるが、本発明は、いかなる構成にも、適用することができる。
【００２６】
図１（Ａ）は、コア部１０１を、クラッド部１０２、１０３で挟んで形成されているＸ線導波路である。図１（Ｂ）は、コア部１０１が、クラッド部１０４に形成された凹部に設けられているＸ線導波路である。図１（Ｃ）は、コア部１０１をクラッド部１０３の上に設け、前記コア部１０１をクラッド部１０５で被覆して形成されているＸ線導波路である。
【００２７】
以下に本発明のＸ線導波路を図１（Ａ）に示す構成に基づいて説明する。本発明において、コア材料は、多孔質有機高分子化合物または多孔質炭素から形成されている。
最初に、コア部１０１が多孔質有機高分子化合物である場合について説明する。多孔質有機高分子化合物とは、連続した高分子マトリクス中に、微細な空洞が多数存在しているものを示す。別の言い方をすれば、高分子化合物が多数の微細な空洞を包み込んで、連続した構造を形成しているものである。本発明に適用可能な多孔質有機高分子化合物は、クラッド部１０２上に均一に形成できるものであって、且つ表面の平坦性が高く、クラッド材料とフラットな接合を形成し得るものであれば、いかなるものでも使用可能である。
【００２８】
膜表面平坦性は、プロファイロメータ等で求められた膜表面の粗さＲａが、Ｒａ＜５ｎｍであることが好ましく、より好ましくはＲａ＜１ｎｍ、さらに好ましくはＲａ＜０．５ｎｍである。
【００２９】
多孔質有機高分子化合物の空孔率は、高い方がよりＸ線の吸収は小さくなり、導波路の伝播効率は大きくなる。しかし、空孔率の過度の増大は、機械的強度の低下を招き、安定した導波路構造を形成するのに支障となることがある。そのために、多孔質有機高分子層の材料は、屈折率と強度の両面を考慮して選択する必要がある。
【００３０】
このような、高い表面平坦性、高空孔率、高強度を兼ね備えた多孔質有機高分子化合物として、界面活性剤分子集合体（ミセル）を鋳型として形成される、メソポーラス有機高分子化合物が好適に用いられる。これは、界面活性剤のヘッドグループと相互作用して、有機高分子化合物前駆体がミセルを取り囲んだ微細構造を形成し、重合することによって有機高分子化合物が連続マトリクスを形成するものである。重合した後の高分子化合物から、界面活性剤を除去することで多孔質の有機高分子化合物を得ることができる。多孔質の有機高分子化合物は、ミセルが均一な径を有しているために、細孔径の揃った多孔質材料となる。このメソポーラス有機高分子化合物は、均一な細孔が均一に分布している構造であるために、機械的強度にも優れる。この材料は、有機高分子化合物前駆体と界面活性剤を含む反応溶液をクラッド材料上にコーティングするという、極めて簡単なプロセスによって、クラッド部上に成膜される。膜形成後に、有機高分子化合物前駆体の重合を進行させた後に、界面活性剤を除去し、多孔質化することができる。
【００３１】
次に、コア部が多孔質炭素である場合について説明する。多孔質炭素をコア部１０１に用いる場合にも、上記の多孔質有機高分子化合物をコア部に用いる場合と同様の要件が求められる。多孔質炭素は、活性炭を始め、種々のものが知られているが、本発明では、上記メソポーラス有機高分子化合物を炭化させたものが良好に用いられる。但し、本発明の目的の、効率的なＸ線の導波が達成できるのであれば、他の方法で作製した多孔質炭素をも用いることが可能である。この場合、上記の様に、クラッド部に隣接して形成されたメソポーラス有機高分子化合物を、不活性な雰囲気中で加熱処理することで炭化させる。炭化の工程で構造周期が崩壊、変形することがあるので、炭化温度は、構造変形の許容範囲で適当な温度に設定する。
【００３２】
このようにして形成される多孔質のコア部１０１に隣接して、もう一方のクラッド部を形成する。クラッド部を、コア部の上から密着させるのでも、コア部上にクラッド部材料
を、真空成膜法によって形成するのでもかまわないが、コア部とクラッド部の良好な密着が可能な手法を選択する。
【００３３】
前記コア部を形成している多孔質有機高分子化合物および多孔質炭素が、Ｘ線回折分析において、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の周期構造に対応する角度領域に、少なくとも１つのピークを有することが好ましい。
【００３４】
次に、本発明のＸ線導波路の製造方法について説明する。
本発明に係るＸ線導波路の製造方法は下記の工程を有する。
（１）界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程
（２）反応溶液を、クラッド部材上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程
（３）有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させる工程
（４）重合して得られた有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去する工程
（５）多孔質有機高分子化合物膜を炭化させて多孔質炭素を形成する工程
（６）界面活性剤除去後の高分子層のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程
なお、（５）の工程は、コア材料として多孔質炭素を使用する場合にのみ必要な工程である。
【００３５】
以下、本発明の製造方法の各工程に沿って、さらに詳しく説明する。
（界面活性剤と、有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を準備する工程）
メソポーラス有機高分子化合物の原料となる、界面活性剤と有機高分子化合物前駆体とを含む反応溶液を作製する。
【００３６】
有機高分子化合物前駆体には、例えばレソルシノール、フロログルシノール等の単量体や、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーが用いられる。
【００３７】
例えば、フェノールとホルムアルデヒドを塩基性条件下で反応させて得られるレゾール（Ｒｅｓｏｌ）と呼ばれるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーと、非イオン性界面活性剤を含む反応溶液を準備する。フェノールとホルムアルデヒドを塩基性条件下で反応終了後、溶液は、塩酸等の酸を添加して、中性にする。５０℃未満の温度でロータリーエバポレータを用いて水分を除去し、残留成分を溶媒に溶解し、界面活性剤を添加する。界面活性剤と有機高分子化合物前駆体の配合比は、最終的な構造によって適宜決められる。界面活性剤としては、例えばポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロック共重合体、ポリスチレン−ポリエチレンオキシドブロック共重合体等が良好に用いられるが、それに限定されるわけではない。但し、後述する、界面活性剤の除去工程が容易であるようなものを選択すると、工程が簡便になる。溶媒には、アルコール類が良好に用いられるが、最終的に同様の構造のメソポーラス有機高分子化合物が得られる範囲において、特に限定はない。
【００３８】
（反応溶液を、クラッド部材上に塗布し、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する工程）
前記工程で作製した反応溶液を、クラッド部材を少なくとも表面に形成した材料のクラッド部材上に塗布、乾燥させ、メソポーラス高分子化合物の前駆体膜、すなわち有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層を形成する。塗布には、スピンコート、ディップコート等の一般的なコーティング法を適用できる。また、ペンリソグラフィー等の手法を用いて、クラッド上の一部だけに、メソポーラス高分子化合物の前駆体膜を形成しても良い
。
【００３９】
（有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体を重合させる工程）
上記工程で、クラッド部材上に形成した、有機高分子化合物前駆体−界面活性剤複合体層中の有機高分子化合物前駆体の重合を行うために、１００℃から１３０℃の温度で、加熱を行う。この工程によって、有機高分子化合物前駆体の重合が進行し、高分子化合物からなる安定なメソ構造が形成される。
【００４０】
（重合して得られた有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤を除去する工程）
本工程によって、重合して得られた有機高分子化合物−界面活性剤複合体層から界面活性剤が除去され、多孔質有機高分子化合物膜が得られる。多孔質有機高分子化合物膜に界面活性剤が詰まったままでは、吸収によるロスが大きくなるので、この工程は必須である。界面活性剤の除去は、アルコール等の溶剤による抽出、非酸化雰囲気中で３００℃から４００℃での加熱焼成等によって行なわれる。界面活性剤の除去工程は、これら以外の手法でも、界面活性剤が良好に除去できる方法であれば、どのような方法でも適用が可能である。例えば、紫外線照射による分解除去なども適用可能である。
【００４１】
（多孔質有機高分子化合物膜を炭化させて多孔質炭素を形成する工程）
本工程は、コア材料として、多孔質炭素を使用する場合にのみ必要な工程である。前記工程によって作製した、多孔質有機高分子化合物膜を、非酸化雰囲気中でさらに７００℃から１４００℃で焼成することで、有機高分子化合物膜を多孔質炭素膜に転換させる。本工程では、構造の変化、例えば構造周期の収縮が起こるので、構造の変化をチェックしながら、最適な条件に適宜設定する。
【００４２】
（界面活性剤除去後の高分子層のクラッド部に接していない領域の少なくとも一部に隣接してさらにクラッド部を形成する工程）
上記各工程によって形成された、多孔質有機高分子膜、もしくは、多孔質炭素膜からなるコア部を挟む、又は囲むようにクラッド部をさらに形成する。真空成膜法を用いてクラッド部を形成する工程が特に好ましく用いられるが、それに限定されるものではない。コア部との間に微細な隙間を形成することなく、かつ、コア部の構造に影響を与えることなくクラッド部を形成できる手法であれば、いかなる方法を用いても良い。
【００４３】
以上のように作製されたＸ線導波路は、Ｘ線発生装置を用いて、その中におけるＸ線導波特性を測定することができる。この場合には、Ｘ線は、有機物／クラッド材料、もしくは炭素／クラッド材料界面における、使用Ｘ線の全反射臨界角よりも小さな入射角度で導波路に入射させ、全反射によってＸ線をコア内に閉じ込める。これにより、効率的なＸ線の導波を可能とすることができる。
【実施例１】
【００４４】
以下、実施例を用いて、さらに詳しく本発明を説明する。
本発明は、本質的に低電子密度の材料、具体的には有機物またはカーボンを多孔質化し、Ｘ線の吸収を大きく低減した材料を、Ｘ線導波路のコア部に用いて、簡単なプロセスで精度の高いＸ線導波路を作製したものである。Ｘ線領域の屈折率は、極めて１に近く、重元素を含まない限りにおいて、材料依存性は殆ど無い。また、空孔率がほぼ同じである限りにおいて、微細な細孔構造も、Ｘ線の導波挙動に影響を及ぼさない。従って、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
本実施例は、シリンダー状のメソ細孔を有する、メソポーラス高分子化合物膜をコア部
に用い、両面をタングステンクラッドで挟持した、図１（Ａ）に示した構成のＸ線導波路の例である。以下、図２を用いて、Ｘ線導波路の作製工程を説明する。
【００４６】
（基板へのクラッド層の形成）
表面粗さがＲａ値で０．５ｎｍ未満の、平滑な石英ガラス基板２０１の表面を、ＵＶ−オゾン処理により清浄化した後、スパッタリングによって、タングステンを３０ｎｍ積層してクラッド部２０２を形成する。（図２（Ａ），（Ｂ））
【００４７】
（メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液の調整）
１．２ｇのフェノールを４２℃に加熱、融解し、これに、２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液０．２６ｇをゆっくり添加する。この溶液に、３７．０重量％のホルムアルデヒドを含むホルマリン水溶液２．１ｇを滴下してゆっくり混合し、攪拌する。この混合溶液を７０℃において１時間攪拌した後、室温まで冷却し、希塩酸を添加して中和する。中和後、ロータリーエバポレータを用いて水分を除去し、フェノール‐ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーを得る。この際に起こる反応を下記に示す。
【００４８】
【化１】
2012008418.tif 000006
【００４９】
ゲル浸透クロマトグラフィーによって見積もられた平均分子量は、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝４５０である。水分を除去したフェノール‐ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーを、２０ｇのエタノールに溶解し、ポリマー前駆体溶液とする。
【００５０】
２．０ｇの非イオン性界面活性剤（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ１２７）を、２０ｇのエタノールに溶解し、上記のポリマー前駆体溶液と混合し、メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液とする。
最終前駆体溶液中の、各化学種のモル比は、Ｆ１２７：フェノール：ホルムアルデヒド
：エタノール＝０．０１２：１．０：２．０：６７である。
【００５１】
（クラッド層上へのメソポーラス有機高分子化合物層の形成）
ディップコーティング法によって、上記タングステンを成膜した石英基板上に、上記メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液を塗布する（図２Ｃ）。ディップコートの成膜速度は２ｍｍ／ｓである。塗布後のメソポーラス有機高分子化合物前駆体膜２０３は、オーブンに入れ、大気中において４０℃で２４時間乾燥させ、溶媒を除去する。乾燥後、オーブンの温度を１００℃に上昇させ、さらに２４時間保持し、有機高分子化合物前駆体の重合を促進させる。この後、タングステンとメソポーラス有機高分子化合物前駆体を形成した基板を、炉に移し、窒素雰囲気中において、１℃／ｍｉｎの昇温速度で３５０℃まで昇温し、３５０℃で５時間保持し、界面活性剤を除去する（図２（Ｃ），（Ｄ））。この工程で、界面活性剤ミセル（分子集合体）２０４は、空孔２０７となり、膜は構造を保持したまま、メソポーラス有機高分子化合物のコア部２０５となる。メソポーラス有機高分子化合物のコア部２０５の膜厚は、３００ｎｍである。また、表面粗さは、Ｒａ値で０．３ｎｍと、高い平坦性を有している。
【００５２】
（メソポーラス有機高分子化合物のキャラクタリゼーション）
上記工程で作製した、メソポーラス有機高分子化合物を、一部剥離して、透過電子顕微鏡用グリッドに載せ、電子顕微鏡像の観察を行う。その結果、チューブ状のメソ細孔が、ハニカムパッキングした多孔質構造を有していることがわかる。電子顕微鏡像で測定された平均細孔径は膜厚方向で３．４ｎｍ、膜の表面に平行な方向で６．８ｎｍである。界面活性剤除去により膜が収縮するため、細孔構造は、正確なヘキサゴナル構造から大きく歪んでいることがわかる。
【００５３】
メソポーラス有機高分子化合物を形成した基板を、Ｂｒａｇｇ―Ｂｒｅｎｔａｎｏ配置のＸ線回折分析で分析すると、面間隔６．１ｎｍに対応する位置に、１本の回折ピークが観測される。
【００５４】
（メソポーラス有機高分子化合物膜上へのクラッド層の形成）
上記工程で作製されたメソポーラス有機高分子化合物層の上に、さらに、スパッタリングによりタングステンを３０ｎｍ成膜し、コアをクラッドでサンドイッチした構造を形成する（図２（Ｅ））。タングステンは、マスクを用い、基板中心部に１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズに成膜する。
【００５５】
（導波路の評価）
上記メソポーラス有機高分子化合物膜のコアをタングステンクラッドで挟持した構成のＸ線導波路の導波挙動を観測する。図３は、本発明の実施例のＸ線導波特性の測定方法を説明する説明図である。ダイレクトＸ線を避けて測定を行うための構成を図３に示す。図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ側面及び上面から見た図である。メソポーラス有機高分子化合物膜のコアをタングステンクラッドで挟持した構成のＸ線導波路上に、銀ペースト４０１を用いて、ダイレクトビームの遮蔽材である鉛ガラス４０２を固定する。入射Ｘ線４０３は、コアの端面から、コア膜面に対する入射角を変化させながら入射し、導波Ｘ線４０４をフォトダイオード検出器用いて測定する。フォトダイオード前には、コア膜面に平行なスリットを置き、導波Ｘ線のビーム径もあわせて測定する。使用するＸ線のエネルギーは１２ｋｅＶである。
【００５６】
その結果、メソポーラス有機高分子化合物の全反射臨界角と、クラッド材料の全反射臨界角の中間の入射角でＸ線を入射させた場合に、透過Ｘ線強度の大きい、明確なＸ線の伝播を確認することができる。本実施例のメソポーラス有機高分子化合物膜をコアに用いた導波路が、良好なＸ線導波路として機能することが確認される。また、検出器前のスリッ
トを移動させ、導波Ｘ線のビーム径を調べると、入射Ｘ線ビーム径よりもはるかに小さいＸ線ビームが得られることが確認される。本実施例で作製したのＸ線導波路が、例えばＸ線の微小ビームを得るのに有用に機能することが確認される。
【実施例２】
【００５７】
本実施例は、球状のメソ細孔を有する、メソポーラス高分子化合物膜をコア部に用い、両面をタングステンクラッドで挟持した、図１（Ａ）に示した構成のＸ線導波路の作製例である。
【００５８】
本実施例のＸ線導波路の作製プロセスは、実施例１と基本的に同じであるが、メソポーラス有機高分子化合物の前駆体溶液の調整条件が異なる。溶液の条件を変化させることで異なる細孔構造のメソポーラス有機高分子化合物が得られる。
【００５９】
（メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液の調整）
１．２ｇのフェノールを４２℃に加熱、融解し、これに、２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液０．２６ｇをゆっくり添加する。この溶液に、３７．０重量％のホルムアルデヒドを含むホルマリン水溶液２．１ｇを滴下してゆっくり混合し、攪拌する。この混合溶液を７０℃において１時間攪拌した後、室温まで冷却し、希塩酸を添加して中和する。中和後、ロータリーエバポレータを用いて水分を除去し、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーを得る。ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した平均分子量は、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝４５０である。水分を除去したフェノール‐ホルムアルデヒド樹脂オリゴマーを、２０ｇのエタノールに溶解し、ポリマー前駆体溶液とする。
【００６０】
１．０ｇの非イオン性界面活性剤（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ１２７）を、１０ｇのエタノールに溶解し、上記のポリマー前駆体溶液と混合し、メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液とする。
最終前駆体溶液中の、各化学種のモル比は、Ｆ１２７：フェノール：ホルムアルデヒド：エタノール＝０．００６：１．０：２．０：５０である。
【００６１】
（クラッド層上へのメソポーラス有機高分子化合物層の形成）
ディップコーティング法によって、実施例１と同じ、タングステンを成膜した石英基板上に、上記メソポーラス有機高分子化合物前駆体溶液を塗布する。ディップコートの成膜速度は２ｍｍ／ｓである。塗布後のメソポーラス有機高分子化合物前駆体は、大気中において４０℃で２４時間乾燥させ、溶媒を除去する。乾燥後、オーブンの温度を１００℃に上昇させ、さらに２４時間保持し、高分子化合物前駆体の重合を促進させる。この後、タングステンとメソポーラス有機高分子化合物前駆体を形成した基板を、炉に移し、窒素雰囲気中において、１℃／ｍｉｎの昇温速度で３５０℃まで昇温し、３５０℃で５時間保持し、界面活性剤を除去する。この工程で、界面活性剤分子の集合体は空孔となり、膜は構造を保持したまま、メソポーラス有機高分子化合物となる。これら一連のプロセス（塗布−乾燥−重合−焼成）の条件は、実施例１と同じである。メソポーラス有機高分子化合物の膜厚は２５０ｎｍである。また、表面粗さは、Ｒａ値で０．３ｎｍと、高い平坦性を有している。
【００６２】
（メソポーラス有機高分子化合物のキャラクタリゼーション）
上記の工程で作製したメソポーラス有機高分子化合物を、一部剥離して、透過電子顕微鏡用グリッドに載せ、電子顕微鏡像の観察を行う。その結果、球状のメソ細孔が、体心立方格子状に配列した３次元多孔質構造を有していることがわかる。電子顕微鏡像から測定された平均細孔径は膜厚方向３．２ｎｍ、膜の表面に平行な方向で６．４ｎｍである。界面活性剤除去により膜が収縮するため、細孔構造は、正確な体心立方構造から大きく歪んでいることがわかる。
【００６３】
メソポーラス有機高分子化合物を形成した基板を、Ｂｒａｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏ配置のＸ線回折分析で分析すると、面間隔６．２ｎｍに対応する位置に、１本の回折ピークが観測される。
【００６４】
以上のようなプロセスで、基板上のクラッド層上に作製された、メソポーラス有機高分子化合物のコア上に、実施例１と同じ条件で、３０ｎｍの膜厚のタングステンをスパッタリングにより成膜する。実施例１と同様に、さらにダイレクトＸ線ビームを遮蔽するための鉛ガラスを銀ペーストで固定し、Ｘ線の導波挙動を観測する。
【００６５】
実施例１と同様の方法でＸ線の導波挙動を調べる。実施例１と同様、メソポーラス有機高分子化合物の全反射臨界角と、クラッド材料の全反射臨界角の中間の入射角でＸ線を入射させた場合に、透過Ｘ線強度の大きい、明確なＸ線の伝播を確認することができる。また、入射Ｘ線ビーム径よりもはるかに小さいＸ線ビームが得られることが確認される。本実施例で作製したＸ線導波路も、Ｘ線の微小ビーム形成等に有用に機能することが確認される。
【実施例３】
【００６６】
本実施例は、実施例１で作製した、メソポーラス有機高分子化合物のコア部を、不活性雰囲気中の加熱によって炭化させ、メソポーラス炭素を得た後、それをコア部としたＸ線導波路を作製した例である。
【００６７】
実施例１と全く同じ手順で、石英ガラス基板上にタングステンクラッド部を形成した。その上に、シリンダー状細孔がハニカムパックした構造の、メソポーラス有機高分子化合物から構成されるコア部を形成する。この後、コア部の上にタングステンクラッドを形成する。
【００６８】
上記のコア部とタングステンクラッドを形成した基板を、炉中、アルゴン雰囲気において９００℃で６時間焼成し、炭化させた。９００℃までの昇温速度は、５℃／ｍｉｎとした。炭化後の基板を取り出し、Ｘ線回折分析で評価すると、５．５ｎｍの格子面間隔に対応する位置に、１本の回折ピークが確認された。この炭化後の膜を一部剥離し、透過電子顕微鏡で観察すると、シリンダー状細孔が充填された細孔構造が保持されていることが観察された。炭化後の表面の粗さは、Ｒａ値で０．４ｎｍであり、平坦性も保持されていることがわかる。
【００６９】
このメソポーラス炭素コア部の上に、実施例１と同じ手順で、３０ｎｍのタングステンクラッドを形成し、導波路構造を形成する。
これに対して、実施例１と同じ手順で、ダイレクトＸ線ビームを遮蔽するための鉛ガラスを銀ペーストで固定し、Ｘ線の導波挙動を観測する。
【００７０】
実施例１と同様の方法でＸ線の導波挙動を調べる。その結果、実施例１と同様に、メソポーラス炭素の全反射臨界角と、クラッド材料の全反射臨界角の中間の入射角でＸ線を入射させた場合に、透過Ｘ線強度の大きい、明確なＸ線の伝播を確認することができる。また、入射Ｘ線ビーム径よりもはるかに小さいＸ線ビームが得られることが確認される。本実施例で作製したＸ線導波路も、Ｘ線の微小ビーム形成等に有用に機能することが確認される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のＸ線導波路は、市販のＸ線源、シンクロトロン等から出力される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】
【００７２】
１０１  コア部
１０２、１０３，１０４、１０５  クラッド部
２０１  基板
２０２  クラッド部
２０３  メソポーラス有機高分子化合物前駆体膜
２０４  界面活性剤ミセル
２０５  メソポーラス有機高分子化合物のコア部
２０６  細孔
２０７  空孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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