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Development of a flat-field spectrograph with a wide-band multilayer grating and prefocusing mirror covering 2-4 keV

2$$sim$$4keV用広帯域多層膜回折格子と多層膜前置鏡を用いた平面結像型分光器の開発

今園 孝志; 小池 雅人; 長谷川 登; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*; 寺内 正己*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*

Imazono, Takashi; Koike, Masato; Hasegawa, Noboru; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*; Terauchi, Masami*; Takahashi, Hideyuki*; Handa, Nobuo*; Murano, Takanori*

2$$sim$$4keVをカバーする多層膜回折格子と多層膜凹面鏡を搭載した平面結像型軟X線分光器の開発を行っている。機械的駆動による波長走査が不要な分光器を開発することを目指し、当該エネルギー領域全域に渡る反射率を一定入射角でも均一的に高めることができるWとB$$_4$$Cからなる新しい膜構造の多層膜を発明し、それを多層膜回折格子及び多層膜凹面鏡として応用した。ラミナ型不等間隔溝ホログラフィック回折格子(有効格子定数: 1/2400mm)及び凹面基板(曲率半径5000mm)上にイオンビームスパッタリング法により広帯域多層膜を作製し、放射光を用いて入射角88.65$$^circ$$における絶対回折効率及び88.00$$^circ$$における反射率を評価(平均値)した結果、2.1$$sim$$3.8keV領域の全域でそれぞれ3%超及び4%超であった。これら2つの多層膜光学素子を組合せた分光器のスループットは、従来の金単層膜回折格子及び反射鏡のそれに比して2$$sim$$5000倍以上高感度となることがわかった。

We have developed a flat-field spectrograph equipped with a wide-band multilayer grating and prefocusing mirror for the 2-4 keV range. To realize a spectrograph without any mechanical movement, the multilayer has a newly invented layer structure to uniformly enhance the diffraction efficiency (or reflectivity) of the grating (or prefocusing mirror) at a fixed angle of incidence in the whole energy region. The multilayer structure consisting of W and B$$_4$$C layers has been deposited by ion beam sputtering method on a varied-line-spacing laminar-type holographic grating. Also the same multilayer has been done on a spherical substrate. The average diffraction efficiency (or reflectivity) of the multilayer grating (or spherical mirror) is in excess of 3% at 88.65$$^circ$$ (or 4% at 88.00$$^circ$$) in the 2.1-3.8 keV range. The throughput of the spectrograph with multilayer optics can be evaluated to be 2-5000 times higher than that with conventional optics coated by a gold layer.

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