特許 6069609 二重湾曲Ｘ線集光素子およびその構成体、二重湾曲Ｘ線分光素子およびその構成体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069609

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】二重湾曲Ｘ線集光素子およびその構成体、二重湾曲Ｘ線分光素子およびその構成体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21K 1/06 20060101AFI20170123BHJP

   G01N 23/223 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   G21K1/06 B

   G01N23/223

   G21K1/06 D

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-63764(P2015-63764)

(22)【出願日】2015年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-183888(P2016-183888A)

(43)【公開日】2016年10月20日

【審査請求日】2016年9月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000250339

【氏名又は名称】株式会社リガク

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(72)【発明者】

【氏名】河原 直樹

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１７７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０９０９８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３０８４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８５７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／００８０８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２３６９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７５７５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｋ １／０６

Ｇ０１Ｎ ２３／２２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、
二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、
前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、
前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、
変形された前記ガラス板の凹面にＸ線を反射する反射膜を形成する工程と、
を有する、二重湾曲Ｘ線集光素子の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子を準備する工程と、
前記二重湾曲Ｘ線集光素子を固着する基台を準備する工程と、
前記二重湾曲Ｘ線集光素子を前記基台に固着する工程と、
を有する二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法。

【請求項3】

表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、
二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、
前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、
前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、
変形された前記ガラス板を固着する基台を準備する工程と、
変形された前記ガラス板を前記基台に固着する工程と、
前記基台に固着された前記ガラス板の凹面にＸ線を反射する反射膜を形成する工程と、
を有する、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法。

【請求項4】

表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、
二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、
前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、
前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、
変形された前記ガラス板の凹面にＸ線を分光する人工累積膜を形成する工程と、
を有する、二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子を準備する工程と、
前記二重湾曲Ｘ線分光素子を固着する基台を準備する工程と、
前記二重湾曲Ｘ線分光素子を前記基台に固着する工程と、
を有する二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法。

【請求項6】

表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、
二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、
前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、
前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、
変形された前記ガラス板を固着する基台を準備する工程と、
変形された前記ガラス板を前記基台に固着する工程と、
前記基台に固着された前記ガラス板の凹面にＸ線を分光する人工累積膜を形成する工程と、
を有する、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二重湾曲Ｘ線集光素子、二重湾曲Ｘ線分光素子およびそれを備える装置ならびにその素子の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線を集光および／または分光する、一方向または二方向に凹面形状にした湾曲Ｘ線分光素子が知られている。特に、Ｘ線を効率的に分光して集光するためには、二方向に凹型の大きな面積の分光面を有する二重湾曲Ｘ線分光素子を用いることが必要となる。これに関し、予め機械加工した平面基板への分光多層膜の製膜は一般的に行われているが、表面粗さが二乗平均粗さで数Å（数ｎｍ×１０^−１）必要であり、そのような研磨には高い技術と多大な労力を要し、極めて高コストになり、広く使われていないという問題があった。また、シリコン単結晶の平板部材を所定の湾曲形状の基板に陽極接合で接合したＸ線分光素子（特許文献１、２）が知られているが、平板部材を弾性的に変形させる必要があり、形状の自由度が低いという問題があった。そこで、Ｓｉ、Ｇｅなどの結晶板を、その融点近傍温度にまで昇温して、所定の凹凸型により荷重を加え、熱塑性変形して作成された結晶レンズ（特許文献３）がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−２０１５８９号公報

【特許文献2】特開平８−２０１５９３号公報

【特許文献3】特表２００６−０２２３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献３に記載の結晶レンズの作製方法では、高温での加圧変形処理を行うために特殊な設備が必要となり、さらに、成形型のマクロな形状のみならず、Ｘ線反射特性に影響を与えるミクロな形状（成形型の表面粗さ）も成形物に転写されてしまい、Ｘ線反射膜や人工累積膜をその上に形成しても所望の性能を得ることができないという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、成形治具で加熱変形されても凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に膜が形成されて、集光性能および／または分光性能が極めて良好である、二重湾曲Ｘ線集光素子、二重湾曲Ｘ線分光素子およびそれを備える装置ならびにその素子の安価で簡易な製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本発明の第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子は、凸型成形冶具が有する二重湾曲凸面と、凹型成形治具が有する、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形されたガラス板の凹面にＸ線を反射する反射膜が形成されている。

【0007】

第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子によれば、ガラス板が二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等
の表面粗さを有するガラス板の凹面に反射膜が形成されているので、集光性能が極めて良好である。

【0008】

本発明の第２構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体は、第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子と、前記二重湾曲Ｘ線集光素子が固着される基台と、を有する。

【0009】

第２構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体によれば、第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子を有するので、第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子と同様の効果を奏することができる。

【0010】

本発明の第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子は、凸型成形冶具が有する二重湾曲凸面と、凹型成形治具が有する、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形されたガラス板の凹面にＸ線を分光する人工累積膜が形成されている。

【0011】

第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子によれば、ガラス板が二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に人工累積膜が形成されているので、集光性能および分光性能が極めて良好である。

【0012】

本発明の第４構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体は、第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子と、前記二重湾曲Ｘ線分光素子が固着される基台と、を有する。

【0013】

第４構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体によれば、第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子を有するので、第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子と同様の効果を奏することができる。

【0014】

本発明の第５構成のＸ線分析装置は、第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子、第２構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体、第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子および第４構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体のうち少なくとも１つを備える。

【0015】

第５構成のＸ線分析装置によれば、本発明の第１構成の二重湾曲Ｘ線集光素子、第２構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体、第３構成の二重湾曲Ｘ線分光素子および第４構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体のうち少なくとも１つを備えるので、集光性能および／または分光性能が良く精度のよい測定をすることができる。

【0016】

本発明の第６構成の二重湾曲Ｘ線集光素子の製造方法は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、変形された前記ガラス板の凹面にＸ線を反射する反射膜を形成する工程と、を有する。

【0017】

第６構成の製造方法によれば、成形治具で加熱変形されても凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に反射膜が形成されるので、集光性能が極めて良好な二重湾曲Ｘ線集光素子を安価で簡易に製造することができる。

【0018】

本発明の第７構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法は、第６構成の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子を準備する工程と、前記二重湾曲Ｘ線集光素子を
固着する基台を準備する工程と、前記二重湾曲Ｘ線集光素子を前記基台に固着する工程と、を有する。

【0019】

第７構成の製造方法によれば、第６構成の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子を前記基台に固着しているので、第６構成の製造方法と同様の効果を奏することができる。

【0020】

本発明の第８構成の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、変形された前記ガラス板を固着する基台を準備する工程と、変形された前記ガラス板を前記基台に固着する工程と、前記基台に固着された前記ガラス板の凹面にＸ線を反射する反射膜を形成する工程と、を有する。

【0021】

第８構成の製造方法によれば、成形治具で加熱変形されても凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に反射膜が形成されるので、集光性能が極めて良好な二重湾曲Ｘ線集光素子構成体を安価で簡易に製造することができる。

【0022】

本発明の第９構成の二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、変形された前記ガラス板の凹面にＸ線を分光する人工累積膜を形成する工程と、を有する。

【0023】

第９構成の製造方法によれば、成形治具で加熱変形されても凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に人工累積膜が形成されるので、集光性能および分光性能が極めて良好な二重湾曲Ｘ線分光素子を安価で簡易に製造することができる。

【0024】

本発明の第１０構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法は、第９構成の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子を準備する工程と、前記二重湾曲Ｘ線分光素子を固着する基台を準備する工程と、前記二重湾曲Ｘ線分光素子を前記基台に固着する工程と、を有する。

【0025】

第１０構成の製造方法によれば、第９構成の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子を前記基台に固着しているので、第９構成の製造方法と同様の効果を奏することができる。

【0026】

本発明の第１１構成の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板を準備する工程と、二重湾曲凸面を有する凸型成形冶具を準備する工程と、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面を有する凹型成形治具を準備する工程と、前記凸型成形冶具の二重湾曲凸面と前記凹型成形治具の二重湾曲凹面との間に前記ガラス板を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状に前記ガラス板を変形させる工程と、変形された前記ガラス板を固着する基台を準備する工程と、変形された前記ガラス板を前記基台に固着する工程と、前記基台に固着された前記ガラ
ス板の凹面にＸ線を分光する人工累積膜を形成する工程と、を有する。

【0027】

第１１構成の製造方法によれば、成形治具で加熱変形されても凸型成形治具の二重湾曲凸面の表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板の凹面に人工累積膜が形成されるので、集光性能および分光性能が極めて良好な二重湾曲Ｘ線分光素子構成体を安価で簡易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子または第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子の概略図である。

【図2】本発明の第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体または第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の概略図である。

【図3】本発明の第２実施形態の変形例の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体または第４実施形態の変形例の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の概略図である。

【図4】本発明の第２実施形態のさらなる変形例の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体または第４実施形態のさらなる変形例の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の概略図である。

【図5】本発明の第５実施形態のＸ線分析装置を示す概略図である。

【図6】本発明の第６実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子の製造方法の工程または本発明の第９実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法の工程を示す図である。

【図7】本発明の第６実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子の製造方法の一工程または本発明の第９実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法の一工程を示す図である。

【図8】本発明の第６実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子の製造方法の他の一工程または本発明の第９実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法の他の一工程を示す図である。

【図9】本発明の第７実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法の工程を示す図である。

【図10】本発明の第８実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体の製造方法の工程または本発明の第１１実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法の工程を示す図である。

【図11】本発明の第１０実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体の製造方法の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の第１実施形態である二重湾曲Ｘ線集光素子１について説明する。図１に示す第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１は、凸型成形冶具が有する二重湾曲凸面と、凹型成形治具が有する、前記二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃、例えば５００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形されたガラス板３の凹面３ａに、例えば、真空蒸着によりＸ線を反射するＡｕ（金）の反射膜５が形成されている。二重湾曲面は、この実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１では、トロイダル面（円環側面）であるが、本発明では、トロイダル面に限らず、回転楕円面、回転対数螺旋面などであってもよい。

【0030】

４００℃未満の加熱温度であると、加熱変形に要する時間を長くしても所望の二重湾曲面に成形できないことがある。一方、６００℃を超える加熱温度であると、加熱変形に要する時間が短くなるが、凸型成形治具の凸面の表面粗さがガラス板３の凹面３ａに転写される恐れがある。よって、変形させるための加熱温度は、４００℃〜６００℃が好ましく、４５０〜５５０℃がより好ましい。

【0031】

変形される前の素材のガラス板３は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下である。素材のガラス板３は、例えば、顕微鏡観察用や電子機器のディスプレイ用のカバーガラ
スであって、ホウケイ酸ガラスからなる長辺７５ｍｍ、短辺２５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの矩形板である。厚さは、薄い方が速く加熱変形して成形が容易であるので、１ｍｍ以下が好ましい。素材のガラス板３は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下であれば、上記以外の他の寸法、形状、材質であってもよい。

【0032】

第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１によれば、素材のガラス板３が二重湾曲凸面と整合する二重湾曲凹面との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに反射膜５が形成されているので、集光性能が極めて良好である。さらに、変形されたガラス板３は、その形状をそのまま維持できる自立形状であるので、ガラス板３の凹面３ａに反射膜５を形成するだけで、そのままハンドリングできる二重湾曲Ｘ線集光素子１として用いることができる。

【0033】

次に、本発明の第２実施形態である二重湾曲Ｘ線集光素子構成体について説明する。図２に示す第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６は、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１と、二重湾曲Ｘ線集光素子１が固着される基台７と、を有する。基台７は、凹型成形治具が有する二重湾曲凹面と同じ二重湾曲凹面７ａを有する凹型のステンレス製であり、二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面（ガラス板３の凸面）９が基台７の凹面７ａに接着剤で固着されている。

【0034】

二重湾曲Ｘ線集光素子１が自立形状であるので、基台７は二重湾曲Ｘ線集光素子１を固着できる固定材であればよく、基台７の凹面７ａの表面粗さはガラス板３の表面粗さよりも劣っていてもよい。基台７は、図２に示すような凹型の基台７でなくてもよく、図３および図４に示すような平板型や箱型の基台７であってもよい。つまり、図３に示す変形例のように、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６は、二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面９の中央部が平板型の基台７の中央部に弾性接着剤で固着されていてもよい。また、図４に示すさらなる変形例のように、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６は、二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面９の四隅が箱型の基台７の四隅に弾性接着剤で固着されていてもよい。二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６は、図２から図４に示した形状の基台７に限らず、二重湾曲Ｘ線集光素子１の周囲のみを固着する、周囲固着枠である基台７、方形の孔、円形の孔などを有する基台７に固着されていてもよい。これらの変形例では、基台７の形状加工が容易に行えることに加え、大きな温度変化がある場合でも、基台７とガラス板３との熱膨張係数の違いに起因する変形がほぼ生じないという利点があり、基台７の材料の選択に特に自由度が高いという利点がある。

【0035】

第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６によれば、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１を有するので、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１と同様の効果を奏することができる。

【0036】

次に、本発明の第３実施形態である二重湾曲Ｘ線分光素子について説明する。図１に示す第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１は、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１と比べて、反射膜５に替えて人工累積膜１５が形成されている点が異なるだけであり、他の構成は同じである。つまり、二重湾曲面を有する形状に変形されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５、例えば、Ｃ−Ｋα線用人工累積膜が形成されている。

【0037】

第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１によれば、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１と同様に凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに人工累積膜１５が形成されてい
るので、集光性能および分光性能が極めて良好であり、変形されたガラス板３は、その形状をそのまま維持できる自立形状であるので、ガラス板３の凹面３ａ（図１）に人工累積膜１５を形成するだけでそのままハンドリングできる二重湾曲Ｘ線分光素子１１として用いることができる。

【0038】

次に、本発明の第４実施形態である二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６について説明する。図２に示す第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６は、第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１と、二重湾曲Ｘ線分光素子１１が固着される基台７と、を有する。基台７は、第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６の基台７と同じである。

【0039】

第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６によれば、第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１を有するので、第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１と同様の効果を奏することができる。

【0040】

次に、本発明の第５実施形態であるＸ線分析装置について説明する。このＸ線分析装置は、蛍光Ｘ線分析装置であって、第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６を備える。図５に示すように、Ｘ線分析装置は、試料５３に１次Ｘ線５２を照射するＸ線源５１、試料５３から発生した蛍光Ｘ線５４を分光する二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６、および二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６によって分光および集光された蛍光Ｘ線５６を検出するＸ線検出器５７を備え、その検出したＸ線強度により定量および／または定性分析を行う分析装置である。

【0041】

第５実施形態であるＸ線分析装置について、第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６を備える蛍光Ｘ線分析装置として説明したが、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１、第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６、第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１および第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６のうち少なくとも１つを備えていればよく、蛍光Ｘ線分析装置以外のＸ線分析装置であってもよい。

【0042】

第５実施形態のＸ線分析装置によれば、第１実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子１、第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６、第３実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子１１および第４実施形態の二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６のうち少なくとも１つを備えるので、集光性能および／または分光性能が良く精度のよい測定をすることができる。

【0043】

次に、本発明の第６実施形態である、二重湾曲Ｘ線集光素子１の製造方法について説明する。この製造方法は、図６に示すように、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板３を準備する工程Ｓ１と、二重湾曲凸面２１ａを有する凸型成形冶具２１を準備する工程Ｓ２と、二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａを有する凹型成形治具２２を準備する工程Ｓ３と、凸型成形冶具２１の二重湾曲凸面２１ａと凹型成形治具２２の二重湾曲凹面２２ａとの間にガラス板３を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状にガラス板３を変形させる工程Ｓ４と、変形されたガラス板３の凹面にＸ線を反射する反射膜５を形成する工程Ｓ５Ａ（図６の左側の工程）と、を有する。以下、この製造方法について工程順に説明する。

【0044】

工程Ｓ１において、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板３を準備する。素材のガラス板３は、例えば、顕微鏡観察用や電子機器のディスプレイ用のカバーガラスであって、ホウケイ酸ガラスからなる長辺７５ｍｍ、短辺２５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの矩形板である。厚さは、薄い方が速く加熱変形して成形が容易であるので、１ｍｍ以下が好ましい。素材のガラス板３は、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下であれば、上記以外の他の寸法、形状、材質であってもよい。

【0045】

工程Ｓ２において、所望の二重湾曲凸面２１ａを有する凸型成形冶具２１を準備する。凸型成形冶具２１の二重湾曲凸面２１ａは、この実施形態の製造方法ではトロイダル面である。凸型成形冶具２１は、ステンレススチール製で、質量は３００ｇであり、その二重湾曲凸面２１ａの平面視形状は長辺７５ｍｍ、短辺２５ｍｍの長方形である。

【0046】

工程Ｓ３において、二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａを有する凹型成形治具２２を準備する。二重湾曲凹面２２ａは、この実施形態の製造方法では、トロイダル面である。凹型成形治具２２はステンレススチール製で、その二重湾曲凹面２２ａの平面視形状は長辺７５ｍｍ、短辺２５ｍｍの長方形である。二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａとは、ガラス板３の厚さ分だけ二重湾曲凸面２１ａからずらした二重湾曲凹面２２ａをいう。凸型成形冶具２１および凹型成形治具２２は機械加工された治具であり、それぞれの二重湾曲凸面２１ａおよび二重湾曲凹面２２ａは、特別な表面研磨加工がされておらず、表面粗さにおいて素材のガラス板３よりも劣っている。

【0047】

工程Ｓ４において、図７に示すように、凸型成形冶具２１の二重湾曲凸面２１ａと凹型成形治具２２の二重湾曲凹面２２ａとの間にガラス板３を挟んで、例えば５００℃で９０分間加熱して、ガラス板３を凸型成形冶具２１の自重だけで二重湾曲面を有する形状に熱塑性変形させる（図８）。凸型成形冶具２１の自重だけでは変形が不十分の場合には、凸型成形冶具２１の上から荷重をかけてもよい。４００℃未満の温度で加熱すると、加熱時間を長くしても、あるいは荷重を増やしても、所望の二重湾曲面に成形できないことがあり、一方、６００℃を超える温度で加熱すると、変形させるための時間は短くなるが、凸型成形治具２１の凸面２１ａの表面粗さがガラス板３の凹面３ａに転写される恐れがあるので、変形させるための加熱温度は、４００℃〜６００℃が好ましく、４５０〜５５０℃がより好ましい。加熱設備としては、高温での加圧変形処理を行うための特殊な設備は必要なく、４００℃〜６００℃に加熱できる、簡易で安価な電気炉でよい。

【0048】

図６の工程Ｓ５Ａにおいて、変形されたガラス板３を徐冷した後、変形されたガラス板３の凹面３ａに、例えば、真空蒸着によりＸ線を反射するＡｕ（金）の反射膜５を形成する。以上の工程により、二重湾曲Ｘ線集光素子１が製造される。変形されたガラス板３は、その形状をそのまま維持できる自立形状であるので、ガラス板３の凹面３ａに反射膜５を形成するだけでそのままハンドリングできる二重湾曲Ｘ線集光素子１として製造することができる。二重湾曲面は、この実施形態の製造方法では、トロイダル面（円環側面）であるが、本発明では、トロイダル面に限らず、回転楕円面、回転対数螺旋面などであってもよい。

【0049】

第６実施形態の製造方法によれば、ガラス板３が二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａとの間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具２１と凹型成形治具２２とで加熱変形されても凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに反射膜５が形成されるので、集光性能が極めて良好である二重湾曲Ｘ線集光素子１を安価で簡易に製造することができる。

【0050】

次に、本発明の第７実施形態である、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６の製造方法について説明する。この製造方法は、図９に示すように、第６実施形態の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子１を準備する工程Ｓ６Ａと、二重湾曲Ｘ線集光素子１を固着する基台７を準備する工程Ｓ７Ａと、二重湾曲Ｘ線集光素子１を基台７に固着する工程Ｓ８Ａと、を有する。以下、この製造方法について工程順に説明する。

【0051】

工程Ｓ６Ａにおいて、第６実施形態の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子１を準備する。

【0052】

工程Ｓ７Ａにおいて、二重湾曲Ｘ線集光素子１を固着する基台７を準備する。第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６と同じ基台７、例えば、凹型成形治具２２が有する二重湾曲凹面２２ａと同じ二重湾曲凹面７ａを有する凹型のステンレス製の基台７を準備する。

【0053】

工程Ｓ８Ａにおいては、まず、基台７の凹面７ａ（図２）の全体に、例えば、エポキシ樹脂である接着剤を塗布する。次に、接着剤が塗布された基台７の凹面７ａに二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面９（図２）を重ね合わせる。次に、凸型成形冶具２１の二重湾曲凸面２１ａで二重湾曲Ｘ線集光素子１を軽く押しながら、二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面９を基台７の凹面７ａに接着する。自立形状である二重湾曲Ｘ線集光素子１の凸面９と基台７の凹面７ａとの形状は合致するので、二重湾曲Ｘ線集光素子１は変形することなく基台７に固着される。以上の工程により、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体６が製造される。

【0054】

第７実施形態の製造方法によれば、第６実施形態の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線集光素子１を基台７に固着するので、第６実施形態の製造方法と同様の効果を奏することができる。

【0055】

次に、本発明の第８実施形態である、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６の製造方法について説明する。この製造方法は、図１０に示すように、表面粗さが二乗平均粗さで０．５ｎｍ以下のガラス板３を準備する工程Ｓ１と、二重湾曲凸面２１ａを有する凸型成形冶具２１を準備する工程Ｓ２と、二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａを有する凹型成形治具２２を準備する工程Ｓ３と、凸型成形冶具２１の二重湾曲凸面２１ａと凹型成形治具２２の二重湾曲凹面２２ａとの間にガラス板３を挟んで４００℃〜６００℃に加熱して二重湾曲面を有する形状にガラス板３を変形させる工程Ｓ４と、変形されたガラス板３を固着する基台７を準備する工程Ｓ５Ｃと、変形されたガラス板３を基台７に固着する工程Ｓ６Ｃと、基台７に固着されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を反射する反射膜５を形成する工程Ｓ７Ｃ（図１０の左側の工程）と、を有する。以下、この製造方法について工程順に説明する。

【0056】

第８実施形態の製造方法の工程Ｓ１〜Ｓ４は、第６実施形態の製造方法の工程Ｓ１〜Ｓ４と同じであり、同様にしてガラス板３を加熱変形させる。

【0057】

工程Ｓ５Ｃにおいて、変形されたガラス板３を固着する基台７を準備する。第７実施形態の製造方法と同じ基台７、例えば、凹型成形治具２２が有する二重湾曲凹面２２ａと同じ二重湾曲凹面７ａを有する凹型のステンレス製の基台７を準備する。

【0058】

工程Ｓ６Ｃにおいては、まず、凸型成形治具２１と変形されたガラス板３とを、後述するパラフィンの融点まで加熱し、凸型成形治具２１の凸面２１ａにパラフィンを塗布して、これに変形されたガラス板３の凹面３ａを重ね合わせた状態で徐冷し、ガラス板３をパラフィンの付着力により凸型成形治具２１の凸面２１ａに保持する。次に、基台７の凹面７ａの全体に、例えば、エポキシ樹脂である接着剤を塗布し、凸型成形治具２１の凸面２１ａに付着保持されたガラス板３の凸面９を基台７の凹面７ａに重ね合わせて接着し、固着する。

【0059】

変形されたガラス板３の固着後、凸型成形治具２１、ガラス板３および基台７が重なった状態のまま全体をパラフィンの融点まで加熱し、凸型成形治具２１をガラス板３から分離し、ガラス板３の凹面３ａに残留しているパラフィンを除去する。ここで用いるパラフィンは接着剤の劣化を招かない程度の低い温度、例えば５０〜６０℃の融点を持つものが望ましい。

【0060】

工程Ｓ７Ｃにおいて、基台７に固着された変形されたガラス板３の凹面３ａに、例えば、真空蒸着によりＸ線を反射するＡｕ（金）の反射膜５を形成する。以上の工程により、二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６が製造される。

【0061】

第８実施形態の製造方法によれば、第６実施形態の製造方法と同様に、ガラス板３が二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａとの間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに反射膜５が形成されるので、第６実施形態の製造方法と同様の効果を奏することができる。

【0062】

次に、本発明の第９実施形態である、二重湾曲Ｘ線分光素子の製造方法について説明する。この製造方法の工程は、図６に示すように、第６実施形態の製造方法と比べて、変形されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を反射する反射膜５を形成する工程Ｓ５Ａに替えて、変形されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５を形成する工程Ｓ５Ｂ（図６の右側の工程）を有する点が異なるだけであり、他の工程は同じであり、変形されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５、例えば、Ｃ−Ｋα線用人工累積膜１５を形成して二重湾曲Ｘ線分光素子１１を製造する。変形されたガラス板３は、その形状をそのまま維持できる自立形状であるので、ガラス板３の凹面３ａに人工累積膜１５を形成するだけでそのままハンドリングできる二重湾曲Ｘ線分光素子１１として製造することができる。二重湾曲面は、この実施形態の製造方法では、トロイダル面（円環側面）であるが、本発明では、トロイダル面に限らず、回転楕円面、回転対数螺旋面などであってもよい。

【0063】

第９実施形態の製造方法によれば、ガラス板３が二重湾曲凸面２１と整合する二重湾曲凹面２２との間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに人工累積膜１５が形成されるので、集光性能および分光性能が極めて良好である二重湾曲Ｘ線分光素子１１を安価で簡易に製造することができる。

【0064】

次に、本発明の第１０実施形態である、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６の製造方法について説明する。この製造方法は、図１１に示すように、第９実施形態の製造方法（図６）によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子１１を準備する工程Ｓ６Ｂと、二重湾曲Ｘ線分光素子１１を固着する基台７を準備する工程Ｓ７Ｂと、二重湾曲Ｘ線分光素子１１を基台７に固着する工程Ｓ８Ｂと、を有する。以下、この製造方法について工程順に説明する。

【0065】

工程Ｓ６Ｂにおいて、第９実施形態の製造方法（図６）によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子１１を準備する。

【0066】

工程Ｓ７Ｂにおいて、二重湾曲Ｘ線分光素子１１を固着する基台７を準備する。第２実施形態の二重湾曲Ｘ線集光素子構成体６と同じ基台７、例えば、凹型成形治具２２が有する二重湾曲凹面２２ａと同じ二重湾曲凹面７ａを有する凹型のステンレス製の基台７を準備する。

【0067】

工程Ｓ８Ｂにおいては、まず、基台７の凹面７ａ（図２）の全体に、例えば、エポキシ樹脂である接着剤を塗布する。次に、接着剤が塗布された基台７の凹面７ａに二重湾曲Ｘ線分光素子１１の凸面９（図２）を重ね合わせる。次に、凸型成形冶具２１の二重湾曲凸
面２１ａで二重湾曲Ｘ線分光素子１１を軽く押しながら、二重湾曲Ｘ線分光素子１１の凸面９を基台７の凹面７ａに接着する。自立形状である二重湾曲Ｘ線分光素子１１の凸面９と基台７の凹面７ａとの形状は合致するので、二重湾曲Ｘ線分光素子１１は変形することなく基台７に固着される。以上の工程により、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６が製造される。

【0068】

第１０実施形態の製造方法によれば、第９実施形態の製造方法によって製造された二重湾曲Ｘ線分光素子１１を基台７に固着するので、第９実施形態の製造方法と同様の効果を奏することができる。

【0069】

次に、本発明の第１１実施形態である、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６の製造方法について説明する。この製造方法は、図１０に示すように、第８実施形態の製造方法と比べて、基台７に固着されたガラス板３の凹面３ａにＸ線を反射する反射膜５を形成する工程Ｓ７Ｃに替えて、基台７に固着されたガラス板の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５を形成する工程Ｓ７Ｄ（図１０の右側の工程）を有する点が異なるだけであり、他の工程は同じであり、基台７に固着されたガラス板の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５、例えば、Ｃ−Ｋα線用人工累積膜１５を形成して二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６を製造する。

【0070】

第１１実施形態の製造方法の工程Ｓ１〜Ｓ６Ｃは、第８実施形態の製造方法の工程Ｓ１〜Ｓ６Ｃと同じであり、同様にして加熱変形されたガラス板３を基台７に固着する。

【0071】

工程Ｓ７Ｄにおいて、基台７に固着されたガラス板の凹面３ａにＸ線を分光する人工累積膜１５、例えば、Ｃ−Ｋα線用人工累積膜１５を形成する。以上の工程により、二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６が製造される。

【0072】

第１１実施形態の製造方法によれば、第９実施形態の製造方法と同様にガラス板３が二重湾曲凸面２１ａと整合する二重湾曲凹面２２ａとの間に挟まれ、４００℃〜６００℃に加熱されて二重湾曲面を有する形状に変形された結果、凸型成形治具２１の二重湾曲凸面２１ａの表面粗さの影響を受けずに加熱変形前と同等の表面粗さを有するガラス板３の凹面３ａに人工累積膜１５が形成されるので、集光性能および分光性能が極めて良好である二重湾曲Ｘ線分光素子構成体１６を安価で簡易に製造することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 二重湾曲Ｘ線集光素子
３ ガラス板
３ａ ガラス板の凹面
５ 反射膜
６ 二重湾曲Ｘ線集光素子構成体
７ 基台
１１ 二重湾曲Ｘ線分光素子
１５ 人工累積膜
１６ 二重湾曲Ｘ線分光素子構成体
２１ 凸型成形冶具
２１ａ 二重湾曲凸面
２２ 凹型成形治具
２２ａ 二重湾曲凹面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】