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Development of multilayer laminar-type diffraction gratings to achieve high diffraction efficiencies in the 1-8 keV energy region

1-8keV領域用高効率ラミナー型多層膜回折格子の開発

石野 雅彦; Heimann, P. A.*; 笹井 浩行*; 畑山 雅俊*; 竹中 久貴*; 佐野 一雄*; Gullikson, E. M.*; 小池 雅人

Ishino, Masahiko; Heimann, P. A.*; Sasai, Hiroyuki*; Hatayama, Masatoshi*; Takenaka, Hisataka*; Sano, Kazuo*; Gullikson, E. M.*; Koike, Masato

1-8keVのエネルギー領域のX線には、元素の吸収端が数多く存在することから元素分析や物質の構造解析等の分野で広く利用されている。しかし、回折格子分光器は2keVよりも高エネルギーでは効率が極端に減少することから実用上問題が多い。われわれは1-8keVのX線領域において高い効率を実現する回折格子として、多層膜をコーティングしたラミナー型多層膜回折格子の生成と評価を行った。多層膜としては1-8keVで高い反射率が期待できるW/C多層膜及びCo/SiO$$_{2}$$多層膜を選択し、マグネトロンスパッタリング法及びイオンビームスパッタリング法により回折格子基板上に成膜を行った。そして、回折効率を米国ローレンスバークレー国立研究所の放射光施設であるAdvanced Light SourceのBL5.3.1, BL6.3.2, 立命館大学SRセンターのBL-11、そしてX線回折装置を用いて測定した。その結果、Co/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子が6.0keVにおいて47%の回折効率を、W/C多層膜回折格子が8.0keVにおいて38%の回折効率を示した。このことから、開発した多層膜回折格子は1-8keV領域において十分実用となることを見いだした。これらの測定結果は今まで報告されている効率の中で最も高い値である。そして粗さを考慮した理論計算からCo/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子の粗さを$$sigma$$=0.7-1.3nm, W/C多層膜回折格子の粗さを$$sigma$$=0.8-1.0nmと評価した。これは回折格子基板の持つ表面粗さから考えて、妥当な値である。

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分野:Optics

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