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JPH05346496A - Multilayer film reflecting mirror - Google Patents

Multilayer film reflecting mirror

Info

Publication number
JPH05346496A
JPH05346496A JP15497092A JP15497092A JPH05346496A JP H05346496 A JPH05346496 A JP H05346496A JP 15497092 A JP15497092 A JP 15497092A JP 15497092 A JP15497092 A JP 15497092A JP H05346496 A JPH05346496 A JP H05346496A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
layers
thickness
multilayer film
rays
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15497092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Seki
正治 関
Tsukasa Miyazaki
司 宮崎
Motoshige Tatsumi
元茂 辰己
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP15497092A priority Critical patent/JPH05346496A/en
Publication of JPH05346496A publication Critical patent/JPH05346496A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make reflecting X-rays in a wider wavelength region possible by laminating high density layers and low density layers with different refractive indexes in an X-ray wavelength region by turns with specific thicknesses and period lengths. CONSTITUTION:This is a multilayer film of a laminated structure of at least 6 layers of high density layers and low density layers with different refractive indexes by turns. In the third layer 3a and the lower layer 3b, high density layer 3a and low density layer 3b are laminated periodically with a period length (d) as to fulfill the Bragg reflection condition. The second layer 2 is formed with the thickness of 1/5 to 1/2 of the period length (d). The first layer 1 is formed with the thickness of 1/2 to 3/2 of the period length (d). The X-rays of short wave lengths are reflected by the Bragg reflection at period layer 3 below the third layer 3a. In addition, X-rays of long wavelengths are totally reflected by the first layer 1. The second layer 2 is inserted not to damage the Bragg reflection.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多層膜を利用した構造
のX線用の反射鏡に関し、特に、X線集光装置への応用
に適した多層膜反射鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray reflecting mirror having a structure using a multilayer film, and more particularly to a multilayer film reflecting mirror suitable for application to an X-ray focusing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、X線は物質に吸収され易いこと
が知られている。また、X線の波長領域において全ての
物質は、その屈折率が1よりも僅かに小さな値であるこ
とからX線の波長領域で用いる光学系は大きな制約を受
ける。その理由を以下に説明する。
2. Description of the Related Art It is generally known that X-rays are easily absorbed by substances. In addition, since the refractive index of all substances in the wavelength range of X-ray is slightly smaller than 1, the optical system used in the wavelength range of X-ray is greatly restricted. The reason will be described below.

【0003】まず、X線を反射させる際、屈折率が1よ
りも小さいので、X線が、臨界角と称される角度よりも
浅い角度で、反射面に入射した場合のみに限ってX線が
全反射し、それ以外では殆ど反射しない。このような臨
界角は、X線の波長と反射面を構成している物質によっ
て決定され、その臨界角は、一般的な傾向として波長が
短くなればなるほど、また反射面を構成している物質の
密度が小さくなればなるほど小さくなる。
First, when the X-ray is reflected, the refractive index is smaller than 1. Therefore, the X-ray is incident only on the reflecting surface at a shallower angle than the critical angle. Is totally reflected, and otherwise it is hardly reflected. Such a critical angle is determined by the wavelength of X-rays and the substance forming the reflecting surface. The general tendency of the critical angle is that the shorter the wavelength, the substance forming the reflecting surface. The smaller the density of, the smaller.

【0004】ここで、複素屈折率nを n=1−δ+iβ とおくと、臨界角θc は、 θc =(2δ)1/2 と表せる。When the complex refractive index n is set as n = 1-δ + iβ, the critical angle θc can be expressed as θc = (2δ) 1/2 .

【0005】ところで、臨界角が比較的大きな値を示す
物質の一つとして、タングステンが挙げられるが、その
タングステンにおいても、臨界角は、波長0.154nm のX
線に対しては0.55度と極めて小さく、その波長のX線の
全反射が可能な反射面を得るには、原子サイズオーダの
平滑な面が要求される。そのような反射面は、多くの場
合、平滑に研磨されたガラス表面に、タングステンある
いは金や白金などの臨界角の大きな物質を蒸着すること
で製作されている。そして、従来では、その全反射面を
利用してX線を集光する装置を構築しているが、この場
合、先に説明したように、臨界角が例えば0.55度程度と
極めて小さいことから、X線を反射面に対してほぼ平行
に入射させる必要があり、このことが、装置全体が大型
化し、さらには反射面と集光点との間の距離が非常に長
くなってしまう、等の種々の問題をもたらす要因となっ
ていた。
By the way, as one of the substances having a relatively large critical angle, there is tungsten, and even in the case of tungsten, the critical angle is X at a wavelength of 0.154 nm.
For a ray, it is extremely small at 0.55 degrees, and in order to obtain a reflection surface capable of total reflection of X-rays of that wavelength, a smooth surface of atomic size order is required. Such a reflective surface is often manufactured by depositing a material having a large critical angle such as tungsten or gold or platinum on a smooth polished glass surface. Then, conventionally, a device for condensing X-rays is constructed using the total reflection surface, but in this case, as described above, the critical angle is extremely small, for example, about 0.55 degrees, It is necessary to make the X-rays incident substantially parallel to the reflecting surface, which causes the size of the entire apparatus to be large and the distance between the reflecting surface and the condensing point to be very long. It has been a cause of various problems.

【0006】一方、反射のメカニズムが全反射ではな
く、周期的な結晶構造によるブラッグ反射を利用したX
線反射鏡がある。このブラッグ反射は大きな波長分散特
性があり、反射面に対する入射線の角度θとX線の波長
λが、ブラッグ条件を満たす場合に限ってX線の反射が
生じる。その反射のブラッグ条件は、屈折率の影響を無
視すれば、 2d Sinθ=mλ と表せる。ここで、dは周期構造の周期長であり、mは
整数である。そして、このブラッグ反射の反射面の材料
としては、一般にLiF,グラファイトあるいはSi等
の天然の材料が用いられている。しかしながら、それら
の材料は、格子間隔を自由に選ぶことができないために
X線の波長や反射角度の制約が厳しい。
On the other hand, the reflection mechanism is not total reflection but X utilizing Bragg reflection due to a periodic crystal structure.
There is a line reflector. This Bragg reflection has a large wavelength dispersion characteristic, and X-ray reflection occurs only when the angle θ of the incident line with respect to the reflecting surface and the wavelength λ of the X-ray satisfy the Bragg condition. The Bragg condition of the reflection can be expressed as 2d Sin θ = mλ, ignoring the influence of the refractive index. Here, d is the period length of the periodic structure, and m is an integer. As the material of the reflecting surface of the Bragg reflection, a natural material such as LiF, graphite or Si is generally used. However, these materials have severe restrictions on the wavelength and reflection angle of X-rays because the lattice spacing cannot be freely selected.

【0007】そこで、結晶材料の利用限度の拡大を目的
として、新規の人工結晶を構成しようとする試みが数多
くなされている。そのX線反射鏡用の人工結晶は、X線
用多層膜とも呼ばれており、スパッタリング,真空蒸着
あるいはMBE(分子線エピタキシー)などの薄膜形成
技術を用いて、互いに異なる二種類の層を数Å〜数百Å
の層厚で、二層〜数百層積層することによって作製され
ている。そして、この多層膜の積層技術においては、長
距離周期性を確保するとともに、互いに隣接する層間に
おける界面を急峻にすることが重要とされており、ま
た、層を構成する物質は使用されるX線の波長を考慮し
て選定されている。
Therefore, many attempts have been made to construct a new artificial crystal for the purpose of expanding the utilization limit of the crystal material. The artificial crystal for the X-ray reflecting mirror is also called a multi-layer film for X-rays, and two different types of layers are formed by using thin film forming techniques such as sputtering, vacuum deposition or MBE (molecular beam epitaxy). Å ~ several hundred Å
It is produced by laminating two to several hundred layers with a layer thickness of. In the multilayer film stacking technique, it is important to secure long-distance periodicity and to make the interface between adjacent layers steep, and the substance forming the layer is used. It is selected in consideration of the wavelength of the line.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した多
層膜を用いてX線用の反射鏡面を構成した場合、ブラッ
グ反射により短波長のX線を反射できるといった利点が
あるものの、全反射による長波長側のX線の反射が小さ
くなってしまうといった欠点があり、従って、この多層
膜を、ある特定の入射角度において広い波長域で使用す
る反射鏡として用いることは適当ではなく、X線集光装
置には不向きである。
By the way, when an X-ray reflecting mirror surface is constructed by using the above-mentioned multilayer film, there is an advantage that X-rays of a short wavelength can be reflected by Bragg reflection, but long reflection by total reflection. There is a drawback that the reflection of X-rays on the wavelength side becomes small. Therefore, it is not appropriate to use this multilayer film as a reflecting mirror used in a wide wavelength range at a certain incident angle, and X-ray condensing Not suitable for devices.

【0009】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、従来の単層反射鏡お
よび多層膜反射鏡の双方よりも広い波長域のX線を反射
することが可能なX線反射鏡を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reflect X-rays having a wider wavelength range than both conventional single-layer reflecting mirrors and multilayer film reflecting mirrors. It is to provide an X-ray reflector capable of

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例に対応する図1を参照しつつ説明す
ると、本発明は、X線の波長領域での屈折率が互いに異
なる高密度層と低密度層とを交互に、かつ、少なくとも
6層積層した多層膜であって、当該多層膜の上面側から
数えて第三層目の層3aおよびその下方の層3b,3a
・・3bは、ブラッグ反射の条件を満たすべく、高密度層
3aと低密度層3bとが周期長dで周期的に積層されて
いるとともに、その上層の第二層目の層2は、厚さが上
記の周期長に対して (1/5)d〜 (1/2)dに形成され、か
つ第一層目の層1は、厚さが上記の周期長に対して (1/
2)d〜 (3/2)dに形成されていることによって特徴づけ
られる。
A structure for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 corresponding to an embodiment. According to the present invention, the refractive indexes in the X-ray wavelength region are different from each other. A multilayer film in which high-density layers and low-density layers are alternately laminated and at least 6 layers are stacked, and the third layer 3a and layers 3b, 3a below it are counted from the upper surface side of the multilayer film.
.. In order to satisfy the Bragg reflection condition, the high density layer 3a and the low density layer 3b are cyclically stacked with a cycle length d, and the second layer 2 as the upper layer is thick. Is formed to be (1/5) d to (1/2) d with respect to the above-mentioned cycle length, and the thickness of the first layer 1 is (1/5) d with respect to the above-mentioned cycle length.
2) d to (3/2) d.

【0011】[0011]

【作用】第三層目以下の周期的な周期層3によって短波
長のX線はブラッグ反射で反射され、これに加えて、第
一層目の層1によって長波長側のX線が全反射される。
このとき、第2層目の層2は、ブラッグ反射を損なわな
いように挿入される。
The short-wavelength X-rays are reflected by Bragg reflection by the periodic periodic layer 3 of the third layer and below, and in addition, the long-wavelength side X-rays are totally reflected by the first layer 1. To be done.
At this time, the second layer 2 is inserted so as not to impair Bragg reflection.

【0012】ここで、本発明では、上記の全反射とブラ
ッグ反射を両立させること、すなわち、第一層目と第二
層目の二つの層1,2が、第三層目以下の周期層3によ
るX線の干渉効果を損なわず、しかも、第一層目の層1
の層厚を厚くすることを目的として、その第一層目の層
1の厚さを、周期層3の周期長dの1/2 以上の厚さと
し、また、第二層目の層2の厚さを、周期長dの1/2 以
下としている。さらに、第一層目の層1の層厚は、厚す
ぎるとブラッグ反射に影響が及ぶので、その上限値は
(3/2)dとし、また、第二層目の層2の層厚は、薄すぎ
るとブラッグ反射に影響が及ぶので、その下限値は (1/
5)dとしている。なお、この上限値および下限値は後述
する演算に基づき決定した。
In the present invention, the above-mentioned total reflection and Bragg reflection are compatible with each other, that is, the two layers 1 and 2 of the first layer and the second layer are periodic layers of the third layer or less. 3 does not impair the X-ray interference effect of 3 and is the first layer 1
In order to increase the layer thickness of the first layer, the thickness of the layer 1 of the first layer is set to be 1/2 or more of the period length d of the periodic layer 3, and the layer 2 of the second layer. The thickness is 1/2 or less of the cycle length d. Furthermore, if the thickness of the first layer, Layer 1, is too thick, Bragg reflection is affected, so the upper limit is
(3/2) d, and if the layer thickness of the second layer 2 is too thin, Bragg reflection is affected, so the lower limit value is (1 /
5) d. The upper limit value and the lower limit value were determined based on the calculation described later.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明実施例の構成を示す模式的断面
図である。ガラス基板Sの表面上に、高密度層1,3a
・・3aと低密度層2,3b・・3bが交互に順次積層され
ており、全体として反射用の多層膜が形成されている。
1 is a schematic sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention. On the surface of the glass substrate S, the high density layers 1, 3a
.. 3a and low density layers 2, 3b .. 3b are alternately laminated in sequence, and a multilayer film for reflection is formed as a whole.

【0014】その多層膜の上面側から第三層目以降の層
3a,3b・・3a,3bは、ブラッグの条件を満たすべ
く周期的に積層されている。この第三層目以降の周期層
3の層の数は、例えば20層である。
The layers 3a, 3b ... 3a, 3b, which are the third and subsequent layers from the upper surface side of the multilayer film, are periodically laminated so as to satisfy the Bragg condition. The number of layers of the third and subsequent periodic layers 3 is, for example, 20 layers.

【0015】一方、多層膜の最上層1は高密度層で、そ
の層厚は周期層3の周期長dに対して (1/2)d〜 (3/2)
dの範囲に設定されている。また、その下層の第二層目
の層2は低密度層で、その層厚は周期層3の周期長dに
対して (1/5)d〜 (1/2)dの範囲に設定されている。
On the other hand, the uppermost layer 1 of the multilayer film is a high density layer, and its layer thickness is (1/2) d to (3/2) with respect to the periodic length d of the periodic layer 3.
It is set in the range of d. Also, the second layer 2 below it is a low-density layer, and its layer thickness is set within the range of (1/5) d to (1/2) d with respect to the periodic length d of the periodic layer 3. ing.

【0016】次に、以上の構造の多層膜の製造手順の例
を説明する。まず、高密度層を構成する物質としてタン
グステンを、また低密度層を構成する物質として炭素を
使用して、高周波マグネトロンスパッタリング法によっ
て、ガラス基板Sの表面上に高密度層3aと低密度層3
bとを、互いに交互に積層して周期層3を形成する。こ
のとき、周期層3の周期数は20周期程度とし、また、
この周期層3の最表層は高密度層3aとする。
Next, an example of a procedure for manufacturing the multilayer film having the above structure will be described. First, high density layer 3a and low density layer 3 are formed on the surface of glass substrate S by a high frequency magnetron sputtering method using tungsten as a material forming a high density layer and carbon as a material forming a low density layer.
b and b are alternately laminated to form the periodic layer 3. At this time, the number of periods of the periodic layer 3 is about 20 periods, and
The outermost layer of the periodic layer 3 is a high density layer 3a.

【0017】次に、周期層3の表面上に、層厚が周期層
3の周期長dの (1/5)〜 (1/2)の厚さの低密度層2を積
層し、さらに、その上に、層厚が (1/2)d〜 (3/2)dの
高密度層1を積層する。なお、この二層の成膜も、先と
同じ物質および成膜法を採用して行う。
Next, a low density layer 2 having a thickness of (1/5) to (1/2) of the periodic length d of the periodic layer 3 is laminated on the surface of the periodic layer 3, and further, A high density layer 1 having a layer thickness of (1/2) d to (3/2) d is laminated thereon. The two layers are also formed by using the same material and film forming method as above.

【0018】ここで、周期層3の周期長dは、この多層
膜反射鏡が適用される集光装置において使用されるX線
の波長域によって異なるが、2nm〜20nm程度が典型的
な例である。また、周期層3の周期数は多くすればする
程、その反射特性が向上するが、実際には、ある程度の
周期数でその特性の向上は飽和してまうことから、殆ど
の場合、その周期数は20周期程度で十分である。さら
に、それらの反射特性の設計にあたり、先に示した複素
屈折率nを用いて、マックスウェルの電磁波理論に基づ
く演算を行うことで、十分に精度の高いデータを得るこ
とができる。さらにまた、反射特性の設計の際に、必要
とする複素屈折率は実際の測定によって得ることも可能
であるが、各物質の複素屈折率の測定値や理論計算値は
広く公開されており、それらを利用してもよい。
Here, the period length d of the periodic layer 3 varies depending on the wavelength range of X-rays used in the light condensing device to which this multilayer film reflecting mirror is applied, but is typically about 2 nm to 20 nm. is there. Further, as the number of cycles of the periodic layer 3 is increased, the reflection characteristics thereof are improved, but in reality, the improvement of the characteristics is saturated at a certain number of cycles. About 20 cycles is sufficient. Furthermore, in designing those reflection characteristics, sufficiently complex data can be obtained by performing an operation based on Maxwell's electromagnetic wave theory using the complex refractive index n shown above. Furthermore, when designing the reflection characteristics, the required complex refractive index can be obtained by actual measurement, but the measured value and theoretical calculation value of the complex refractive index of each substance are widely published, You may use them.

【0019】なお、以上の構造の多層膜反射鏡におい
て、基板材料としてはガラスのほか、シリコンあるいは
プラスチックなどの、この種の多層膜用の基板として一
般に用いられる材料と代替可能である。
In the multi-layered film reflecting mirror having the above-mentioned structure, the substrate material can be replaced with a material generally used as a substrate for this type of multi-layered film, such as silicon or plastic, in addition to glass.

【0020】さらに、高密度層を構成する物質としては
タングステンのほか、例えば金,白金,ニッケルあるい
はモリブデンなどの重金属を用いてもよく、また、低密
度層を構成する物質としては炭素のほかシリコンなどで
あってもよい。
Further, besides tungsten, a heavy metal such as gold, platinum, nickel or molybdenum may be used as the material forming the high density layer, and carbon or silicon may be used as the material forming the low density layer. And so on.

【0021】さらにまた、多層膜を積層する際に採用す
る成膜法としては、スパッタリング法のほか、真空蒸着
あるいはMBE法などの他の一般的な薄膜成形方法を採
用してもよい。
Further, as a film forming method adopted when laminating the multilayer films, other general thin film forming methods such as a vacuum evaporation method and an MBE method may be adopted in addition to the sputtering method.

【0022】次に、本発明の多層膜反射鏡の反射特性
を、以下、測定結果に基づいて説明する。まず、測定に
は、ガラス基板上に、厚さ5.8nm の炭素層と、厚さ3.8n
m のタングステン層を各々十層づつ交互に積層して周期
層3を形成し、さらに、その周期層3上に厚さ2.8nm の
炭素層および厚さ7.6nm のタングステン層を順次積層し
た構造の多層膜反射鏡を使用した。また、反射率の測定
は、波長0.154nm のX線を用いて、そのX線の照角(反
射面から測った角度で入射角の余角)を変化させつつ行
った。その測定結果を図2に示す。また、図2には、十
分な厚さのタングステン単層反射膜および従来の多層膜
反射鏡を、先と同等な手法によって測定を行った場合の
測定結果を併記している。
Next, the reflection characteristics of the multilayer-film reflective mirror of the present invention will be described below based on the measurement results. First, for measurement, a carbon layer with a thickness of 5.8 nm and a thickness of 3.8 n were placed on a glass substrate.
A structure in which a 2.8 nm thick carbon layer and a 7.6 nm thick tungsten layer are sequentially stacked on the periodic layer 3 is formed by alternately stacking 10 tungsten layers each having a thickness of m. A multilayer film mirror was used. The reflectance was measured by using X-rays having a wavelength of 0.154 nm while changing the illumination angle of the X-rays (incident angle of incident angle measured from the reflection surface). The measurement result is shown in FIG. Further, FIG. 2 also shows the measurement results when the tungsten single-layer reflecting film having a sufficient thickness and the conventional multilayer-film reflecting mirror were measured by the same method as the above.

【0023】この図2から明らかなように、本発明の多
層膜A1 の反射率は、照角0.55度付近のごく一部をのぞ
き、0.65度まで高い反射率を示している。これに対し、
従来の多層膜Bは、照角0.65度付近で高い反射率を示す
が、0.35から0.55度までの間は反射率は低い。また、こ
の図2から、本発明の多層膜A1 は、タングステン単層
の全反射反射鏡Cよりも広い範囲で高い反射率を示すこ
とが判明した。このことは、入射角(照角)を固定し
て、波長を変化させて反射率を測定すれば、本発明の多
層膜は、より短い波長から長波長域にわたる広い波長範
囲のX線を反射すること示している。その反射率の波長
依存性の理論計算値を、図3のグラフに示す。このグラ
フから明らかなように、本発明の多層膜A1 は、ごく一
部をのぞいて広い波長範囲で高い反射率を示している。
すなわち、本発明の多層膜A1 は、従来の多層膜Bでの
短波長域の反射率と同等な反射率を維持しつつ、これに
加えて、タングステン単層の全反射反射鏡Cが反射可能
の長波長域のX線の反射をもカバーすることができるこ
とを示している。
As is apparent from FIG. 2, the reflectance of the multilayer film A1 of the present invention shows a high reflectance up to 0.65 degrees except for a small part near the glancing angle of 0.55 degrees. In contrast,
The conventional multilayer film B exhibits a high reflectance near an illumination angle of 0.65 degrees, but has a low reflectance between 0.35 and 0.55 degrees. Further, from FIG. 2, it was found that the multilayer film A1 of the present invention has a higher reflectance in a wider range than the total reflection mirror C having a single tungsten layer. This means that when the incident angle (illumination angle) is fixed and the reflectance is measured by changing the wavelength, the multilayer film of the present invention reflects X-rays in a wide wavelength range from a shorter wavelength to a longer wavelength range. Shows that you do. The theoretical calculation value of the wavelength dependence of the reflectance is shown in the graph of FIG. As is clear from this graph, the multilayer film A1 of the present invention shows a high reflectance in a wide wavelength range except for a part thereof.
That is, the multilayer film A1 of the present invention maintains the reflectance equivalent to the reflectance in the short wavelength region of the conventional multilayer film B, and in addition to this, the total reflection mirror C of the tungsten single layer can reflect. It is shown that the X-ray reflection in the long wavelength region can be covered.

【0024】ここで、本発明の実施に際して最も重要な
ことは、広い全反射領域と周期層によるブラッグ反射を
両立させるための第一層目の層1と第二層目の層2の各
厚ささを決定することであるが、その最も望ましい層厚
は、層を構成する物質や、使用される波長域などによっ
て異なる。しかしながら、一般的に、第三層目以降の周
期層3によるX線の干渉効果を損なうことなく、第1層
目の層1の厚さを厚くするといった方針によって、第一
層目の層1の厚さは周期層の周期長dの1/2 以上とな
り、また、第二層目の層2の層の厚さは、周期長の1/2
以下となる。そして、周期層の周期長dや各層の層厚の
具体的な最適値は、電磁波理論に基づいたシミュレーシ
ョン演算によって決定することできた。その演算結果か
ら、第一層目の層1の最適な厚さは、周期層3の周期長
dの1/2 〜3/2 の範囲にあり、また第2層目の層の最適
な厚さは、周期層3の周期長dの1/5 〜1/2 の範囲にあ
ることが判明した。
Here, the most important thing in practicing the present invention is the thickness of each of the first layer 1 and the second layer 2 for achieving both a wide total reflection area and Bragg reflection by the periodic layer. The most desirable layer thickness depends on the material constituting the layer, the wavelength range used, and the like. However, generally, according to the policy of increasing the thickness of the first layer 1 without impairing the X-ray interference effect of the third and subsequent periodic layers 3, the first layer 1 Is 1/2 or more of the period length d of the periodic layer, and the layer thickness of the second layer 2 is 1/2 the period length.
It becomes the following. Then, the specific optimum values of the period length d of the periodic layer and the layer thickness of each layer could be determined by a simulation calculation based on the electromagnetic wave theory. From the calculation result, the optimum thickness of the layer 1 of the first layer is in the range of 1/2 to 3/2 of the cycle length d of the periodic layer 3, and the optimum thickness of the layer of the second layer. It has been found that the length is in the range of 1/5 to 1/2 of the period length d of the periodic layer 3.

【0025】その演算結果の例を図4に示す。この例で
は、高密度層を構成する物質をタングステン、低密度層
を構成する物質を炭素とし、また、周期層は、厚さ3.8n
m の高密度層と厚さ5.8nm の低密度層とを、それぞれ1
0層づつ積層した構造としており、さらに、炭素で構成
される第二層目の低密度層2の厚さを2.8nm としてい
る。そして、タングステンで構成される第1層目の高密
度層1の厚さを、4.9nm,7.6nm および12.6nmの三種類と
して、これら3種の多層膜にX線を 0.6度の照角で入射
させた場合についてシミュレーション演算を行った。
FIG. 4 shows an example of the calculation result. In this example, the material forming the high-density layer is tungsten, the material forming the low-density layer is carbon, and the periodic layer has a thickness of 3.8 n.
a high density layer of m and a low density layer of 5.8 nm each
The structure is such that 0 layers are stacked, and the thickness of the second low-density layer 2 made of carbon is 2.8 nm. Then, the thickness of the first high-density layer 1 made of tungsten is set to three kinds of 4.9 nm, 7.6 nm and 12.6 nm, and X-rays are irradiated onto these three kinds of multilayer films at an angle of 0.6 degree. Simulation calculation was performed for the case of incidence.

【0026】この図4のグラフから明らかなように、第
一層目の高密度層1の層厚が厚くになるにつれて、つま
りグラフ中の曲線がA3 →A1 →A2 へと移行するにつ
れて長波長側に現れる全反射が短波長側まで延びる傾向
を示すが、これに反して、ブラッグ反射のピーク値は低
下する傾向にある。しかしながら、これらの三種の多層
膜においては、いずれもブラッグ反射と波長0.18nm以上
の領域での全反射を同時に実現している。
As is clear from the graph of FIG. 4, as the layer thickness of the first high-density layer 1 becomes thicker, that is, as the curve in the graph shifts from A3 to A1 to A2, the long wavelength becomes longer. Although the total reflection appearing on the side tends to extend to the short wavelength side, on the contrary, the peak value of Bragg reflection tends to decrease. However, in all of these three kinds of multilayer films, Bragg reflection and total reflection in the wavelength region of 0.18 nm or more are simultaneously realized.

【0027】ここで、この例の場合、周期層3の周期長
dは(5.8+3.8 =9.6nm)で、この周期長dに対する第一
層目の高密度層1の層厚の比は、A3:(4.9nm→0.51d),
A1:(7.6nm→0.79d),A2:(12.6nm →1.31d) となり、
従って第一層目の高密度層1の厚さを、周期長dに対し
て1/2 〜3/2 の範囲としておけば、最適な反射特性を得
ることが確認できた。なお、第二層目の低密度層2の層
厚の下限値は、この層の成膜性や隣接する層との界面上
の特性を考慮すると周期長dの1/5 程度が好ましい。
Here, in this example, the period length d of the periodic layer 3 is (5.8 + 3.8 = 9.6 nm), and the ratio of the layer thickness of the first high-density layer 1 to the period length d is , A3: (4.9nm → 0.51d),
A1: (7.6nm → 0.79d), A2: (12.6nm → 1.31d),
Therefore, it has been confirmed that optimum reflection characteristics can be obtained by setting the thickness of the first high-density layer 1 within the range of 1/2 to 3/2 with respect to the periodic length d. The lower limit of the layer thickness of the second low-density layer 2 is preferably about 1/5 of the cycle length d in consideration of the film-forming property of this layer and the characteristics on the interface with an adjacent layer.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高密度層と低密度層とを周期的に交合に積層した周期層
の表面上に、その周期層によるX線の干渉効果を阻害し
ない低密度層と高密度層とを交互に積層した構造とした
から、一つの反射鏡でブラッグ反射と全反射の双方の反
射を実現することが可能となり、これによって、入射角
(照角)が限定された条件での反射において、従来の全
反射反射鏡(単層膜反射鏡)では、反射不可能であった
短い波長域のX線を、長波長域のX線に加えて反射する
ことが可能となる。あるいは、従来の多層膜反射鏡で
は、得ることができなかった反射率の高い全反射の臨界
角をもつ多層膜反射鏡の得ることが可能となる結果、X
線集光装置に適用可能な多層膜反射鏡の実現化が可能と
なる。
As described above, according to the present invention,
A structure in which low-density layers and high-density layers that do not impede the X-ray interference effect of the periodic layers are alternately laminated on the surface of the periodic layers in which the high-density layers and the low-density layers are periodically laminated. Therefore, it is possible to realize both Bragg reflection and total reflection with a single reflecting mirror, which enables the conventional total reflection mirror to be used for reflection under conditions where the incident angle (illumination angle) is limited. With the (single-layer film reflecting mirror), it becomes possible to reflect X-rays in the short wavelength range, which could not be reflected, in addition to X-rays in the long wavelength range. Alternatively, it is possible to obtain a multilayer-film reflective mirror having a critical angle of total reflection that has a high reflectance, which cannot be obtained by the conventional multilayer-film reflective mirror.
It is possible to realize a multilayer-film reflective mirror that can be applied to a line focusing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の構造を示す模式的断面図FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の多層膜反射鏡,従来の多層膜反射鏡な
らびにタングステン単層膜反射鏡のそれぞれの反射率の
測定結果を示すグラフ
FIG. 2 is a graph showing the measurement results of the reflectances of the multi-layered film reflecting mirror of the present invention, the conventional multi-layered film reflecting mirror, and the tungsten single-layer film reflecting mirror.

【図3】本発明の多層膜反射鏡,従来の多層膜反射鏡な
らびにタングステン単層膜反射鏡のそれぞれの反射率の
シミュレーション演算値を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing simulation calculation values of respective reflectances of the multilayer mirror of the present invention, the conventional multilayer mirror and the tungsten single-layer mirror.

【図4】本発明の多層膜反射鏡の反射率のシミュレーシ
ョン演算値を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing simulation calculation values of reflectance of the multilayer-film reflective mirror of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・高密度層(第一層目) 2・・・・低密度層(第二層目) 3・・・・周期層 3a・・3a・・・・高密度層 3b・・3b・・・・低密度層 d・・・・周期長 S・・・・ガラス基板 1 ... High-density layer (first layer) 2 ... Low-density layer (second layer) 3 ... Periodic layer 3a ... 3a ... High-density layer 3b ... 3b・ ・ ・ Low-density layer d ・ ・ ・ ・ ・ ・ Cycle length S ・ ・ ・ ・ ・ ・ Glass substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線の波長領域での屈折率が互いに異な
る高密度層と低密度層とを交互に、かつ、少なくとも6
層積層した多層膜であって、当該多層膜の上面側から数
えて第三層目の層およびその下方の層は、ブラッグ反射
の条件を満たすべく、高密度層と低密度層とが周期長d
で周期的に積層されているとともに、その上層の第二層
目の層は、厚さが上記周期長に対して (1/5)d〜 (1/2)
dに形成され、かつ、第一層目の層は、厚さが上記周期
長さに対して (1/2)d〜 (3/2)dに形成されていること
を特徴とする多層膜反射鏡。
1. A high-density layer and a low-density layer having different refractive indices in the X-ray wavelength region are alternately arranged and at least 6
In the multilayer film in which the layers are stacked, the high-density layer and the low-density layer have cycle lengths in order to satisfy the Bragg reflection condition in the third layer and the layer below the third layer when counted from the upper surface side of the multilayer film. d
In addition to being periodically laminated with, the thickness of the second layer above it is (1/5) d ~ (1/2) with respect to the above cycle length.
d, and the thickness of the first layer is (1/2) d to (3/2) d with respect to the above-mentioned cycle length. Reflector.
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