低損失X線導波路および高効率X線機能素子の基礎的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452180
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 宮崎 保光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (60170461)
• Keywords: X線ビーム波 / X線機能素子 / X線導波路 / 軟X線 / 散乱解析 / 高反射多層薄膜 / 反射解析 / 円柱格子

Research Abstract

現在X線による高精度計測、高密度信号光としての利用等の要求が高まっている。本研究ではX線を制御する為のX線反射鏡や、X線レンズ等のX線機能素子の研究開発の基礎を築くことを目的とし、「電磁界理論的な散乱解析」ならびに、「多層薄膜における軟X線反射解析」の双方の観点から理論的解析を行った。更にX線の反射特性の実験的基礎検討を行った。
1)X線ビーム波の媒質境界面における反射、散乱、回折特性の検討
これまで原子レベルでの媒質境界面を疑似的に導体円柱格子とみなし、X線電磁波の反射、散乱、回折の散乱体数依存性、入射波長依存性等の解析を、境界要素法を用いて行ってきた。そこで今後、更に厳密に物質境界面での散乱解析を行う為に、量子論的概念と電磁気学的概念を用いて、解析モデル中の円柱内に屈折率分布を与え、原子の外部では境界要素法、原子の内部では有限要素法を用いた解析を行う具体的な方法について検討した。
2)多層薄膜における軟X線の反射解析
Au/C、Pt/Si、Rh/Siなどの多層薄膜に対するX線波長領域における反射・透過特性解析を行った。解析において、膜厚依存性、入射角依存性、波長依存性、ならびに層数依存性を示し、比較的高い反射率を得ることが出来た。特にRh/Si多層薄膜においては80%以上の反射率を得ている。また、多層膜製作に対して各膜厚を高精度に制御できる蒸着法として分子線エピタキシャル成長法、RFスパッタ法等の検討を行い、更に高反射を得る多層薄膜の材料選定や、斜入射の場合における膜厚の最適化を各媒質における複素屈折率を考慮する事によって行った。現段階では、実際のX線導波路実現に対し必要とされる反射率に比べて不十分なものしか得られていない。今後、より理想的な高反射多層薄膜の設計を必要としている。それに加え、表面粗さなどを考慮したより厳密な反射解析が必要である。
3)X線機能素子の理論的検討
X線機能素子の一つとして考えられてるX線レンズについて、屈折率の異なる物質を同心円状に広がる層状に配置する構造を用いる事によって、実現可能である事を光線追跡法によって示唆し、より理想的な構造について検討した。

Research Products

• [Publications] Y.Miyazaki R.Ogawa H.Kobayashi: "Micro-Scopic Scattering Analysis of X-ray Beams at Parallel Multi Atom Interfaces" Proc.ISAP'92. 57-60 (1992)
• [Publications] Y.Miyazaki W.Asano: "Electromagnetic Compatibility Problem of Wave Propagation and Scattering in Mobile Communication and Broadcasting Systems" Proc.1992 International Symp.on EMC. 221-224 (1992)
• [Publications] 小林 英敏 宮崎 保光: "X線機能素子用多層膜における軟X線の反射・透過特性" 電気学会 電磁界理論研究会. EMT-92-63. 115-122 (1992)
• [Publications] 浜崎 義昭 宮崎 保光: "X線導波路の物質境界面における散乱解析" 電気学会 電磁界理論研究会. EMT-92-112. 41-48 (1992)
• [Publications] 増田 忠弘 宮崎 保光: "地表面に近接する無限導体楕円柱近傍における解析" 電気学会 電磁界理論研究会. EMT-92-90. 1-8 (1992)
• [Publications] 宮崎 保光: "半導体レーザを用いた高効率SHG" 電子情報通信学会誌. 75. 596-600 (1992)