軟X線光学の基礎

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03217102
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 正樹 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (00137887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福谷 博仁 筑波大学, 物理学系, 教授 (40011580) ; 菅原 英直 群馬大学, 教育学部, 教授 (30023724) ; 柳原 美廣 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40174552)
• Keywords: 軟X線 / 多層膜 / 光学定数 / 超薄膜 / 耐熱光学素子 / 軟X線偏光子 / 軟X線移相子 / 偏光解析

Research Abstract

本研究は,40eV〜1keVの軟X線に対し,(1)高効率多層膜光学素子の開発,(2)その基礎となる超薄膜状態における各種物質の光学定数の決定,(3)光学素子の耐熱性の研究,(4)高効率偏光素子の開発とその応用を目的とし,次のような成果が得られた.
(1)物質選択原理と最適設計法の確立,各種成膜法による光学超薄膜形成プロセスの解明と成膜技術の確立を通して,高効率の反射鏡・偏光子・フイルタ-などの反射型多層膜光学素子の開発に成功した.更に,世界初の高性能1/4波長板・直線偏光子・円偏光子を支持基板なしの透過形多層膜で実現した.
(2)反射率測定により各種物質の超薄膜状態(厚さ〜10nm)での光学定数を60〜900eVの領域で高精度で決定した.Auの光学定数の膜厚依存性,成膜法依存性も明らかにした.また,広帯域二結晶型多層膜偏光子を開発し,完全直線偏光をプロ-ブ光とした高精度の光学定数の測定やエリプソメトリ-手法による偏光測定に成功した.
(3)レ-ザ-光反射による光学素子の表面形状変化観測装置で表面変形歪みの検知感度0.2mradを達成し,種々の素材で製作した反射鏡の放射光照射テストを実施し,熱変形を実時間で明らかにした.また,反射光強度時間変化を直接観測する方法を確立し,Mo/Si,Rh/Si多層膜は14W/cm^2の放射光に耐えることを明らかにした.
(4)3回反射型のAu偏光子・移相子を開発し,これを用いて,高エ研放射光実験施設の瀬谷・波岡型モノクロメ-タ-からの射出光の偏光度を10ー80eVの光子エネルギ-領域で測定した.また,Auの光学定数を10ー30eVで決定した.更に,右または左円偏光を反射型偏光子を移相子として使用することにより作り出し,磁気円2色性実験に応用できることを実証した.

Research Products

• [Publications] M.Yamamoto: "In-situ ellipsometric study of optical properties of ultrathin films" Appl.Opt.(1992)
• [Publications] M.Yamamoto: "Layer-by-layer design method for soft x-ray multilayers" Appl.Opt.(1992)
• [Publications] M.Yamamoto: "Soft x-ray multilayer phase shifter" Rev.Sci.Instrum. 63. 1510-1512 (1992)
• [Publications] H.Kimura: "Full polarization measurement of synchrotron rediation with use of soft x-ray multilayers" Rev.Sci.Instrum. 63. 1379-1382 (1992)
• [Publications] M.Yanagihara: "Optical constants of very thin gold films in the soft x-ray region" Appl.Opt.30. 2807-2814 (1991)
• [Publications] Y.Maehara: "Performance of a wideband soft x-ray polarizer" Appl.Opt.30. 5018-5020 (1991)
• [Publications] M.Yanagihara: "Performance of a wideband multilayer polarizer for soft x rays" Rev.Sci.Instrum.63. 1516-1518 (1992)
• [Publications] J.Cao: "Simaltaneors determination of the optical constants and the thickness of very thin film from soft-x-ray reflectance measurements" Appl.Opt.
• [Publications] T.Maehara: "Optical constants of very thin Pt and Rh films determined from soft-x-ray reflectance and photelectric yield measurements" Nucl.Instrum.Methods.
• [Publications] J.B.Kortright: "Soft x-ray (97eV) Phase Retardation using Transmission Multilayers" Appl.Phys.Letters.
• [Publications] H.Kimura: "Effect of beamline optics adjustment on the polarization state of soft-x-ray synchrotron radiation" Appl.Opt.
• [Publications] T.Koide: "Elliptical-polarization measurements in the vacuum ultraviolet and soft x-ray regions with a reflection polarimeter" Rev.Sci.Instrum.63. 1458-1461 (1992)
• [Publications] N.Kandaka: "Ellipsometrical determination of the optical constants of gold in the vacuum ultraviolet region" Rev.Sci.Instrum.63. 1450-1453 (1992)
• [Publications] T.Koide: "Magnetic circular dichroism at the M_<2,3> edges in three-dimensional transition metals and their compounds" Rev.Sci.Instrum.63. 1371-1374 (1992)
• [Publications] T.Koide: "Elliptical-Polarization Analyses of Synchrotron Radiation in the 5-80-eV Region with a Reflection Polarimeter" Nucl.Instrum.Methods. A308. 635-644 (1991)
• [Publications] T.Koide: "Strong magnetic circular dichroism at the M_<2,3> edges in ferromagnetic Ni and ferrimagnetic Fe_3O_4" Phys.Rev.B44. 4697-4700 (1991)
• [Publications] 重点領域研究:軟X線光学の基礎代表者・分担者及び協力者: "重点領域研究「X線結像光学」第14回研究会講演資料集(第1班:軟X線光学の基礎)" 重点領域研究「X線結像光学」総括班, 54 (1991)