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現在X線による高密度計測、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、「多層膜における軟X線反射解析」の双方の観点から理論解析を行った。更にX線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擬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い更に量子力学的概念と電磁気学的概念を用いて、誘電体円柱解析モデル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った。X線のミクロレベルのモデルをもとに、X線機能素子の基礎となる反射、散乱特性を明らかにした。
2)多層膜における軟X線の反射解析
Au/C、Pt/Si、Rh/Si等の多層膜に対するX線波長領域での反射、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可能な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、更に高反射率を得る多層膜の材料選定や、斜め入射の場合における膜厚の最適化を各媒質の複素誘電率を考慮することで行った。またこれまでの多層膜反射鏡技術を応用し、屈折率の異なる物質の多層構造を持ったX線集束レンズの収束特性について光線追跡法によって基礎解析を行うと共に、多層膜クラッド構造を持つX線ファイバについての検討を行った。
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