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Evaluations of optical properties of Co based soft X-ray multilayer gratings

軟X線領域用Co系多層膜回折格子の光学特性評価

石野 雅彦; 小池 雅人; 佐藤 二美*; 寺内 正己*; 佐野 一雄*; 笹井 浩行*

Ishino, Masahiko; Koike, Masato; Sato, Futami*; Terauchi, Masami*; Sano, Kazuo*; Sasai, Hiroyuki*

近年、機能性デバイス開発や生体観察などが精力的に行われ、これらの分野からは広い光子エネルギー範囲を高いエネルギー分解能でカバーするX線分光器開発が望まれている。われわれは従来の回折格子にかわる広帯域X線分光素子として多層膜回折格子に注目し、8keVまでのX線領域において実用的な効率を持つCo/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子とW/C多層膜回折格子を開発した。これらの多層膜回折格子に加えてCo/Si多層膜回折格子も候補として考えられるが、反射膜となるCo/Si多層膜の界面では大きな拡散層が形成されることが知られている。そこで、拡散層を持つX線多層膜を反射膜に持つ多層膜回折格子の特性を評価するために、Co/Si多層膜回折格子とCo/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子を製作し、構造評価と効率測定を行った。TEMによる試料の断面観察では、欠陥のない良好な構造が確認された。しかし、多層膜回折格子では格子構造だけでなく反射膜の光学定数が回折条件に影響すること、加えてCo/Si多層膜中に形成された拡散層が効率を低下させる原因となっていることを確認した。多層膜回折格子の反射膜として界面に大きな拡散層を持つX線多層膜を用いることには問題がある。

The multilayer gratings were fabricated by depositing the Co/Si and Co/SiO$$_{2}$$ multilayers onto the surface of laminar-type holographic gratings having shallow grooves. The structures of multilayer gratings observed by a transmission electron microscope showed the well defined structures without serious defects. The structural property evaluated by comparing the measured and calculated diffraction conditions i.e., incidence and diffraction angles, resulted that the diffraction conditions of multilayer gratings were affected by the refractive indices of multilayer coatings even at the photon energy of 8.05 keV. The measured low diffraction efficiencies for the Co/Si multilayer grating in the photon energy range of 1-2 keV would be attributed to the large inter-diffusion in the Co/Si multilayer coating.

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