特許 6650301 Ｘ線分光偏光計

(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】6650301

(24)【登録日】2020年1月22日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】Ｘ線分光偏光計

(51)【国際特許分類】

   G21K 1/06 20060101AFI20200210BHJP

   G01T 7/00 20060101ALI20200210BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   G21K1/06 M

   G21K1/06 B

   G01T7/00 A

   G01T1/36 D

   G21K1/06 C

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-48851(P2016-48851)

(22)【出願日】2016年3月11日

(65)【公開番号】特開2017-161480(P2017-161480A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2019年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】599011687

【氏名又は名称】学校法人 中央大学

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100097238

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 治

(74)【代理人】

【識別番号】100174023

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 怜愛

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 亮

(72)【発明者】

【氏名】坪井 陽子

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 Ryo Iizuka, et al.，"Reflectivity and polarization sensitivity of a bent crystal with DLC deposition"，PROCEEDINGS OF SPIE 7732, Space Telescopes and Instrumentation 2010，２０１０年 ７月２９日，Ultraviolet to Gamma Ray，77324R，ＵＲＬ，https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/7732/77324R/Reflectivity-and-polarization-sensitivity-of-a-bent-crystal-with-DLC/10.1117/12.857965.full

【文献】 Kota Okada, et al.，"Development of bent crystal for imaging polarimetry"，PROCEEDINGS OF SPIE 8443, Space Telescopes and Instrumentation 2012，２０１２年 ９月１７日，Ultraviolet to Gamma Ray，84434L，ＵＲＬ，https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8443/84434L/Development-of-bent-crystal-for-imaging-polarimetry/10.1117/12.926053.full

【文献】 Ryo Iizuka, et al.，"Development of X-ray spectroscopic polarimetry with bent Si crystals and CFRP substrate"，PROCEEDINGS OF SPIE 9905, Space Telescopes and Instrumentation 2016，２０１６年 ７月１８日，Ultraviolet to Gamma Ray，99055E，ＵＲＬ，https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/9905/99055E/Development-of-X-ray-spectroscopic-polarimetry-with-bent-Si-crystals/10.1117/12.2231166.full

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｋ １／０６

Ｇ０１Ｔ １／３６

Ｇ０１Ｔ ７／００

Ｇ０２Ｂ ５／０８

ＳＰＩＥ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｂｒａｒｙ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線分光偏光計であって、
表面が凹状の反射面をなす湾曲結晶を有する反射鏡と、
前記反射面に対向して配置され、Ｘ線を検出するように構成された、検出器と、
前記検出器による検出結果に基づき、前記Ｘ線の分光情報及び偏光情報を出力する、出力手段と、
を備え、
前記反射面の形状は、回転面形状に沿っており、
前記回転面形状は、前記反射鏡に対して前記検出器側にある軸線を含む仮想平面内において軸線方向の一方側から他方側に向かうにつれて徐々に前記軸線に近づくように湾曲した曲線を、前記軸線を中心として回転させてなる形状であり、
前記検出器は、前記反射面に前記軸線方向に入射して前記反射面により反射されるＸ線が、デフォーカス状態で前記検出器に入射する位置に、配置されている、Ｘ線分光偏光計。

【請求項2】

前記回転面形状は、前記軸線を対称軸とする放物線を、前記軸線を中心として回転させてなる、回転放物面形状であり、
前記検出器は、前記回転放物面形状の焦点よりも前記反射面の近くに配置されている、請求項１に記載のＸ線分光偏光計。

【請求項3】

前記反射鏡は、前記軸線に垂直な仮想平面内での円周方向に沿って配列されてそれぞれの前記検出器側の表面が前記反射面をなす、複数の湾曲結晶を有している、請求項１又は２に記載のＸ線分光偏光計。

【請求項4】

前記反射鏡は、前記検出器側の面が前記回転面形状に沿った形状からなるＣＦＲＰ製の土台をさらに備え、
前記湾曲結晶は、Ｓｉ結晶又はＧｅ結晶からなり、前記土台における前記検出器側の面に固定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線分光偏光計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線分光偏光計に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線用の光学素子として、結晶基板上に炭素系材料を直接蒸着して、結晶基板を湾曲させることにより製造される、湾曲結晶が知られている（例えば、特許文献１）。この湾曲結晶は、製造時において結晶基板と炭素系材料の膜との間に発生する残留応力によって、円筒形状に沿う形状に湾曲されてなるものである。円筒形状に沿う形状に湾曲した湾曲結晶は、平坦状の結晶に比べて、平行に入射するＸ線を反射させられるＸ線のエネルギー幅が広い等といった利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2014-9131号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した円筒形状に沿う形状に湾曲した湾曲結晶は、Ｘ線観測用の光学素子として用いる場合、一度に観測できる情報が限られる等の課題があり、さらなる改良が求められていた。
本発明の発明者らは、湾曲結晶の湾曲形状をさらに改良するとともに、湾曲結晶とＸ線検出器との位置関係についても試行錯誤を重ねた結果、Ｘ線の分光及び偏光観測を同時に行うことのできるＸ線分光偏光計を得るに至った。

【0005】

本発明は、Ｘ線の分光及び偏光観測を同時に行うことのできるＸ線分光偏光計を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のＸ線分光偏光計は、
表面が凹状の反射面をなす湾曲結晶を有する反射鏡と、
前記反射面に対向して配置され、Ｘ線を検出するように構成された、検出器と、
前記検出器による検出結果に基づき、前記Ｘ線の分光情報及び偏光情報を出力する、出力手段と、
を備え、
前記反射面の形状は、回転面形状に沿っており、
前記回転面形状は、前記反射鏡に対して前記検出器側にある軸線を含む仮想平面内において軸線方向の一方側から他方側に向かうにつれて徐々に前記軸線に近づくように湾曲した曲線を、前記軸線を中心として回転させてなる形状であり、
前記検出器は、前記反射面に前記軸線方向に入射して前記反射面により反射されるＸ線が、デフォーカス状態で前記検出器に入射する位置に、配置されているものである。

【0007】

本発明のＸ線分光偏光計において、
前記回転面形状は、前記軸線を対称軸とする放物線を、前記軸線を中心として回転させてなる、回転放物面形状であり、
前記検出器は、前記回転放物面形状の焦点よりも前記反射面の近くに配置されていると、好適である。

【0008】

本発明のＸ線分光偏光計において、
前記反射鏡は、前記軸線に垂直な仮想平面内での円周方向に沿って配列され、それぞれの前記検出器側の表面が前記反射面をなす、複数の湾曲結晶を有していると、好適である。

【0009】

本発明のＸ線分光偏光計において、
前記反射鏡は、前記検出器側の面が前記回転面形状に沿った形状からなるＣＦＲＰ製の土台をさらに備え、
前記湾曲結晶は、Ｓｉ結晶又はＧｅ結晶からなり、前記土台における前記検出器側の面に固定されていると、好適である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、Ｘ線の分光及び偏光を一度に観測可能なＸ線分光偏光計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係るＸ線分光偏光計を示す斜視図である。

【図2】図１の反射鏡を示す斜視図である。

【図3】図１のＸ線分光偏光計を示す、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図4】図１のＸ線分光偏光計により得られるスペクトル画像の例を示す図である。

【図5】図５（ａ）は平坦状の結晶を用いた場合の作用を説明するための縦断面図であり、図５（ｂ）は図１の湾曲結晶を用いた場合の作用を説明するための縦断面図である。

【図6】図１のＸ線分光偏光計の作用を説明するための上面図である。

【図7】図７（ａ）及び（ｂ）は、図１のＸ線分光偏光計を製造する方法の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態について例示説明する。

【0013】

まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係るＸ線分光偏光計の一例を説明する。図１は、本実施形態のＸ線分光偏光計１の斜視図である。本実施形態のＸ線分光偏光計１は、１つ又は複数の（図の例では４つの）反射鏡２ａ〜２ｄと、Ｘ線を検出するように構成された１つ又は複数の（図の例では４つの）検出器３ａ〜３ｄと、出力手段４と、を備えている。図の例において、反射鏡２ａ〜２ｄは、検出器３ａ〜３ｄの周りを囲むように、円周方向に沿って配列されている。
以下の説明では、反射鏡２ａ〜２ｄどうしを区別しない場合は「反射鏡２」と記載し、また、検出器３ａ〜３ｄどうしを区別しない場合は「検出器３」と記載するものとする。

【0014】

図２は、図１のＸ線分光偏光計１の反射鏡２ａを反射面２１０側から観たときの斜視図である。図３は、図１のＸ線分光偏光計１を示す、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
図の例において、反射鏡２ａ〜２ｄは、互いに同様の構成を有しているので、以下の説明では、便宜のため、反射鏡２ａの構成を中心に説明する。

【0015】

反射鏡２ａは、１つ又は複数（図の例では９つ）の湾曲結晶２１と、１つの土台２２と、を有している。

【0016】

各湾曲結晶２１は、それぞれ湾曲した単結晶基板からなる。湾曲結晶２１の材料は、いかなる結晶でもよく、例えばＳｉ結晶又はＧｅ結晶でもよい。各湾曲結晶２１は、それぞれの検出器３ａ側の表面が、凹状の反射面２１０をなしており、それぞれの検出器３ａとは反対側の表面が、土台２２における検出器３ａ側の面に固定されている。

【0017】

土台２２は、湾曲結晶２１の湾曲形状を維持する役割を持つ。土台２２の材料は、湾曲結晶２１の湾曲形状を維持し得るものである限り任意のものでよいが、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：carbon-fiber-reinforced plastic）を用いると、反射鏡２の形状精度の向上及び軽量化の観点から好適である。

【0018】

検出器３は、例えばＸ線ＣＣＤからなる。図の例において、検出器３ａ〜３ｄは、直方体状の検出器固定部材５の、それぞれ異なる側面に固定されており、これにより、略９０度ずつ異なる方向を向くように指向されている。検出器３ａ〜３ｄは、それぞれ反射鏡２ａ〜２ｄと対応付けて配置されている。検出器固定部材５は、検出器３ａ〜３ｄの位置及び指向を維持する役割を持つ。検出器固定部材５の形状は、直方体状以外にも任意のものが可能である。

【0019】

検出器３ａは、対応する反射鏡２ａの各湾曲結晶２１の反射面２１０と対向して配置されている。ここで、検出器３ａがこれに対応する反射鏡２ａの各反射面２１０と「対向」するとは、検出器３ａの検出面が反射鏡２ａの各反射面２１０側を向いていることを指しているにすぎず、検出器３ａの検出面と各反射面２１０とが検出器３ａの検出面の法線方向に対向していることまでは要しない。但し、検出器３ａの検出面は、各反射面２１０と検出器３ａの検出面の法線方向に対向するような、屈曲又は湾曲した検出面形状を有していてもよい。

【0020】

図１〜図３に示すように、反射鏡２ａの土台２２における検出器３ａ側の面の形状、及び、反射鏡２ａの各湾曲結晶２１の反射面２１０の形状は、反射鏡２ａに対して検出器３ａ側にある軸線Ｌａを含む仮想平面内において軸線方向（軸線Ｌａに沿う方向。図の上下方向。以下同じ。）の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かうにつれて徐々に軸線Ｌａに近づくように湾曲した曲線を、軸線Ｌａを中心として回転させてなる、回転面形状に沿っている。この軸線Ｌａは、この回転面形状の回転対称軸である。
ここで、土台２２における検出器３ａ側の面の形状や各反射面２１０の形状が「回転面形状に沿っている」とは、土台２２における検出器３ａ側の面や各反射面２１０が、それぞれ該回転面形状の一部分と同じ形状をなしていることを指している。土台２２における検出器３ａ側の面が沿う回転面形状と、各反射面２１０が沿う回転面形状とは、湾曲結晶２１の厚み分だけ、半径（軸線Ｌａからの距離）が異なる。

【0021】

図１〜図３の例において、上記回転面形状は、より具体的には、反射鏡２ａに対して検出器３ａ側にある軸線Ｌａを含む仮想平面内において軸線Ｌａを対称軸とする放物線を、軸線Ｌａを中心として回転させてなる、回転放物面形状である。この回転放物面形状は、この軸線Ｌａ上に１つの焦点Ｆａを有する。このため、反射鏡２ａの各反射面２１０へと軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かって入射するＸ線は、反射面２１０により反射されると、焦点Ｆａに向かって集光される。このときの集光は、軸線Ｌａを含む仮想平面内での反射面２１０の湾曲形状によって生じるとともに、軸線Ｌａに垂直な仮想平面内での反射面２１０の湾曲形状によっても生じることとなる。

【0022】

ただし、図の例に限られず、上記回転面形状は、例えば、反射鏡２ａに対して検出器３ａ側にある軸線Ｌａを含む仮想平面内において軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かうにつれて徐々に軸線Ｌａに近づくように湾曲した円弧状の曲線を、軸線Ｌａを中心として回転させてなる、球面形状であってもよい。

【0023】

図３に示すように、検出器３ａは、対応する反射鏡２ａの各反射面２１０へと軸線方向の一方側（図３の上側）から他方側（図３の下側）に向かって入射して反射面２１０により反射されるＸ線が、デフォーカス状態（１点に集光されない状態）で検出器３ａに入射する位置に、配置されている。
より具体的に、図の例において、検出器３ａは、光学的に、上記回転放物面形状の焦点Ｆａよりも、対応する反射鏡２ａの各反射面２１０の近くに配置されている。これにより、反射鏡２ａの各反射面２１０へ軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かって入射して反射面２１０により反射されるＸ線が、上記回転放物面形状の焦点Ｆａに至る手前で、検出器３ａに入射するようにされている。

【0024】

図の例では、反射鏡２ａの土台２２における検出器３ａ側の面が、軸線Ｌａを中心とする円周方向の約９０°の角度範囲にわたって延在している。
また、図の例では、反射鏡２ａの各湾曲結晶２１は、反射鏡２ａの土台２２における検出器３ａ側の面の大部分を覆うように、軸線Ｌａを中心とする円周方向に沿って略等間隔に配列されている。

【0025】

図の例では、反射鏡２ａ〜２ｄのそれぞれにおける、土台２２における検出器３ａ〜３ｄ側の面の形状、及び、各湾曲結晶２１の反射面２１０の形状が、それぞれ異なる軸線Ｌａ〜Ｌｄを回転対称軸とする回転面形状（具体的には回転放物面形状）に沿っている。反射鏡２ａ〜２ｄのそれぞれの各反射面２１０が沿う回転放物面形状の焦点Ｆａ〜Ｆｄは、それぞれ対応する軸線Ｌａ〜Ｌｄ上に位置している。このように、本例では、反射鏡２ａ〜２ｄどうしが互いから円周方向に離間され、かつ、反射鏡２ａ〜２ｄのそれぞれの各反射面２１０が沿う回転面形状の軸線Ｌａ〜Ｌｄが互いからずらされていることにより、所要の寸法の検出器３ａ〜３ｄの配置スペースが確保されている。
ただし、検出器３ａ〜３ｄの配置スペースを確保できる場合は、反射鏡２ａ〜２ｄのそれぞれの各反射面２１０が沿う回転面形状の軸線Ｌａ〜Ｌｄは、互いに同じ位置にあってもよい。この場合、反射鏡２ａ〜２ｄどうしは、円周方向に全周にわたって連なるように一体に構成されて、１つの反射鏡をなすようにされてもよい。

【0026】

出力手段４は、例えば１つ又は複数のコンピュータ装置を含んで構成される。かかるコンピュータ装置は、例えば、ＣＰＵ等からなる処理部と、ＲＡＭ及び／又はＲＯＭ等からなる記憶部と、ディスプレイやプリンタ等からなる出力部と、マウスやキーボード等からなる入力部と、を有する。この場合、出力手段４は、処理部により検出器３による検出結果を解析し、検出器３により検出されるＸ線の分光情報及び偏光情報を出力部を介して出力する。但し、出力手段４は、検出器３による検出結果、例えば、Ｘ線ＣＣＤによる撮影画像を、Ｘ線の分光情報及び偏光情報としてそのまま出力してもよい。
出力手段４は、検出器３との間で有線又は無線の通信手段により通信可能にされてもよい。この場合、検出器３の検出結果は、この通信手段を介して出力手段４に送信されてもよい。あるいは、検出器３の検出結果は、ユーザの操作により、例えば外部の記録媒体（ＵＳＢ等）を介して、出力手段に入力されてもよい。
出力手段４が出力するＸ線の分光情報及び偏光情報とは、それぞれＸ線の分光及び偏光を把握し得る内容の情報である限り、任意の内容の情報でよく、その情報の形式も、例えばグラフ、画像、表等、任意の形式でよい。

【0027】

つぎに、図４〜図６を参照して、本実施形態のＸ線分光偏光計１の作用を説明する。 図４の画像７ａ〜７ｄは、それぞれ、図１のＸ線分光偏光計１の検出器３ａ〜３ｄの検出結果に基づいて、出力手段４から出力されたスペクトル画像の例である。各スペクトル画像７ａ〜７ｄ内に現れている個別スペクトル画像７１０は、それぞれ、反射面２１０毎に得られたスペクトル画像である。

【0028】

図４のスペクトル画像７ａ〜７ｄでは、Ｘ線のエネルギーが色で表されている。すなわち、予め、Ｘ線の異なるエネルギー範囲毎に異なる色が対応付けられており、図４の例では、例えば、Ｘ線のエネルギーＥ０−Ｅ１、Ｅ０、Ｅ０+Ｅ１に対して、それぞれ赤、緑、青が対応付けられている。
図４に示すように、各個別スペクトル７１０には複数の色が現れており、これにより、Ｘ線の分光情報を観測できる。

【0029】

ここで、本実施形態のＸ線分光偏光計１によれば、図４のようにＸ線の分光情報の観測が可能となる理由について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）は、湾曲結晶の代わりに、検出器３の検出面に平行な１つの軸線Ｌに対して約４５°傾斜した、平坦状の結晶６１を反射鏡に用いた場合の作用を説明するための、軸線Ｌを含む仮想平面に沿う縦断面図である。この場合、この結晶６１の表面からなる反射面６１０へとＸ線が軸線方向（軸線Ｌに沿う方向）の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かって入射すると、結晶面とＸ線とのなす角度が一定なので、ブラッグ反射の原理により、ある特定のエネルギー（ひいては波長）Ｅ０を持つＸ線のみが反射面６１０により反射されて、集光されないまま検出器３に入射する。その他のエネルギー（ひいては波長）Ｅ０−ΔＥ、Ｅ０+ΔＥを持つＸ線は、反射面６１０により殆ど反射されないため、検出器３により検出されない。よって、この例では、検出可能なＸ線のエネルギー幅を確保できないため、分光情報を観測することができない。
一方、図５（ｂ）は、図１の湾曲結晶２１を反射鏡に用いる場合の作用を説明するための、軸線Ｌａを含む仮想平面に沿う縦断面図であり、図３における反射鏡２ａの湾曲結晶２１とこれと対向配置された検出器３ａとを示している。上述したように、この例では、反射鏡２ａの湾曲結晶２１（ひいては反射面２１０）が、反射鏡２ａに対して検出器３ａ側にある軸線Ｌａを含む仮想平面内において軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かうにつれて徐々に軸線Ｌａに近づくように放物線状に湾曲しているとともに、検出器３ａが、対応する反射鏡２ａの各反射面２１０へと軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かって入射して反射面２１０により反射されるＸ線が、デフォーカス状態で検出器３ａに入射する位置に、配置されている。図５（ｂ）の場合、反射面２１０へとＸ線が軸線方向の一方側（図の上側）から他方側（図の下側）に向かって入射すると、結晶面とＸ線とのなす角度が反射位置によって種々のものとなるので、ブラッグ反射の原理により、種々のエネルギー（ひいては波長）Ｅ０−ΔＥ、Ｅ０、Ｅ０+ΔＥを持つＸ線が、反射面２１０により反射され、焦点Ｆａに向かって集光されるが、焦点Ｆａに至る手前で検出器３に入射する。このとき、検出器３の検出面上でのＸ線の入射位置は、Ｘ線のエネルギーに応じて、軸線方向に異なる。これにより、検出器３の検出結果から、分光情報を観測することが可能となる。

【0030】

図４に戻り、スペクトル画像７ａ〜７ｄでは、各個別スペクトル７１０の明るさに基づいて、Ｘ線の偏光情報を観測できる。
ここで、本実施形態のＸ線分光偏光計１によれば、図４のようにＸ線の偏光情報の観測が可能となる理由について、図６を参照して説明する。
図６は、図１のＸ線分光偏光計の作用を説明するための、軸線方向の一方側（図１の上側）から観た様子を示す、上面図である。このＸ線分光偏光計１の各反射面２１０に、例えば図６の上下方向ＰＤに電場の振動方向が集中した偏光Ｘ線が、軸線方向の一方側（図６の手前側）から他方側（図６の奥側）に向かって入射するとする。この場合、入射X線は、その反射方向が電場の振動方向PDと平行な線成分を持つほど結晶によってブラッグ反射をされにくい。そのため、反射鏡２ａ〜２ｄの各反射面（ひいては結晶面）の中には反射を起こしやすい面と起こしにくい面が生じ、検出器３ａ、３ｃでは検出されるＸ線強度が高くなるが、図６の上下の反射面２１０に入射したＸ線は検出器３ｂ、３ｄにより検出されるＸ線強度が低くなる。そして、図４のスペクトル画像において、それぞれ反射面２１０に対応する各個別スペクトル７１０に基づいて、偏光情報を把握することができる。例えば、スペクトル画像の各個別スペクトル７１０のうち最も明るい個別スペクトル７１０と最も暗い個別スペクトル７１０との明るさのコントラストに基づいて、Ｘ線の偏光度を把握できる。また、スペクトル画像の各個別スペクトルの７１０のうち最も明るい個別スペクトル７１０の位置（ひいては反射面２１０の位置）に基づいて、偏光方向を把握することができる。

【0031】

以上のように、本実施形態のＸ線分光偏光計１によれば、Ｘ線の分光情報及び偏光情報を一度に観測することができる。

【0032】

また、本実施形態によれば、例えば図４のスペクトル画像に基づいて各個別スペクトル７１０における同じ色どうしの明るさを比較することにより、Ｘ線のエネルギー別に偏光情報を読み取ることも可能である。

【0033】

また、本実施形態によれば、Ｘ線が反射面２１０により反射されてから検出器３に入射するまでに生じるＸ線の集光が、軸線Ｌａを含む仮想平面内での反射面２１０の湾曲形状によって生じるとともに、軸線Ｌａに垂直な仮想平面内での反射面２１０の湾曲形状によっても生じるので、検出器３の小型化ひいてはＸ線分光偏光計１の小型化が可能となる。

【0034】

なお、本実施形態のＸ線分光偏光計１は、例えば軟Ｘ線（波長約２〜１０ｋｅＶ）の観測に好適に使用できる。本実施形態のＸ線分光偏光計１を用いて軟Ｘ線を観測すれば、例えば鉄輝線（波長６．４ｋｅＶ、６．７ｋｅＶ）を、０．１ｋｅＶ以下のエネルギー分解能で観測することも可能となる。

【0035】

上述したＸ線分光偏光計１は、それぞれ円周方向に略９０°の角度範囲にわたって延在する４つの反射鏡２ａ〜２ｄを備えることによって、円周方向の約３６０°の角度範囲にわたってＸ線の観測ができるように、反射面２１が配置されているが、この構成は必須ではない。Ｘ線分光偏光計１は、円周方向の３６０°未満の任意の角度範囲にわたってＸ線の観測ができるように、反射面２１が配置されてよく、その場合、製造の容易化や小型化が可能となる。また、Ｘ線分光偏光計１は、１〜３つ又は５つ以上の任意の数の反射鏡２を備えてよい。また、１つの反射鏡２は、円周方向の任意の角度範囲にわたって延在していてもよい。
図４に観られるように、互いに対向する一対の反射鏡によってほぼ同じ観測結果が得られることに鑑みれば、Ｘ線分光偏光計１は、例えば、図１の４つの反射鏡２ａ〜２ｄのうち、隣接する一対の反射鏡２ａ、２ｂのみを備えていても、実質的に図４と同じ観測結果が得られる。ただし、図１の例のようにＸ線分光偏光計１が４つの反射鏡２ａ〜２ｄを備える場合、仮にＸ線分光偏光計１が隣接する一対の反射鏡２ａ、２ｂのみを備える場合に比べて、半分の時間で、図４のような観測結果を得ることが可能となる。

【0036】

つぎに、図７を参照しつつ、本実施形態のＸ線分光偏光計１の製造方法の一例を説明する。図７は、Ｓｉ製の湾曲結晶２１とＣＦＲＰ製の土台２２とを有するとともに、反射面２１０の形状が回転放物面形状に沿った、反射鏡２を製造する方法を説明するための図である。
図７（ａ）において、予め、Ｓｉウエハから、等脚台形状のＳｉ結晶基板９０を、複数（図の例では９つ）切り取って準備する。また、予め、一方向のみに繊維方向が揃えられたＣＦＲＰのプリプレグシートから、例えば、繊維方向がそれぞれ４５°ずつ異なる４種類の略二等辺三角形状のプリプレグシート１００ａ〜１００ｈを、各種類につき複数枚ずつ、切り取って準備する。図７の例では、繊維方向が９０°（縦）のプリプレグシート１００ａ、１００ｈと、繊維方向が４５°のプリプレグシート１００ｂ、１００ｇと、繊維方向が−４５°のプリプレグシート１００ｃ、１００ｆと、繊維方向が０°（横）のプリプレグシート１００ｄ、１００ｅとを、予め準備する。

【0037】

まず、回転放物面形状の外表面を成型面として有する金型８０の外表面に、離型剤を塗布する。
その後、図７（ａ）に実線で示すように、複数（図の例では９つ）のＳｉ結晶基板９０を、金型８０の外表面上に、金型８０の円周方向に沿って略等間隔に配列し、貼り付ける。このとき、各Ｓｉ結晶基板９０は、それぞれ、金型８０の外表面上で、金型８０のなす回転放物面形状の回転対称軸を含む仮想平面上に沿って延在するように、指向される。

【0038】

その後は、ＣＦＲＰのプリプレグシート１００ａ〜１００ｈを、プリプレグシートの異方性を打ち消すように積層していく。例えば、繊維方向で９０°（縦）、４５°、−４５°、０°（横）、０°（横）、−４５°、４５°、９０°（縦）の順番で、各種類のプリプレグシート１００ａ〜１００ｈを積層していくと、好適に異方性を打ち消すことができる。プリプレグシートの異方性を打ち消すように積層することにより、プリプレグシートと金型８０との間に隙間ができるのを抑制でき、ひいては、より高精度に金型８０の成型面の形状をＣＦＲＰ（ひいては土台２２）に転写できる。
より具体的に、例えば、図７（ａ）に破線で示すように、複数の（図の例では６つの）９０°（縦）のプリプレグシート１００ａを、Ｓｉ結晶基板９０の上から、金型８０の円周方向に沿って略等間隔に配列し、貼り付ける。このとき、各プリプレグシート１００ａは、それぞれ、金型８０のなす回転放物面形状の回転対称軸を含む仮想平面上に沿って延在するように、指向される。つぎに、図７（ｂ）に破線で示すように、複数の（図の例では７つの）４５°のプリプレグシート１００ｂを、直前に貼り付けたプリプレグシート１００ａの上から、プリプレグシート１００ａどうしの隙間を埋めるように位置を半ずらしにして、貼り付ける。その後も同様に、直前のプリプレグシートどうしの隙間を埋めるように位置を半ずらしにしながら、各種のプリプレグシートを順番に積層していく。

【0039】

その後、Ｓｉ結晶基板９０及びプリプレグシート１００ａ〜１００ｈの積層体に対して加圧及び加熱を同時に行う。この間、プリプレグシート１００ａ〜１００ｈに含まれる接着剤が溶け出て、Ｓｉ結晶基板９０及びプリプレグシート１００ａ〜１００ｈが一体成形される。
これにより、Ｓｉ結晶基板９０は、湾曲結晶２１となり、プリプレグシート１００ａ〜１００ｈは、ＣＦＲＰ、ひいては土台２２となる。このようにして、反射鏡２が得られる。
そして、このように得られた１つ又は複数の反射鏡２と検出器３とを、上述したような位置関係になるように配置し、出力手段４を設けて、Ｘ線分光偏光計１を得る。

【0040】

上述した製造方法は、Ｓｉ結晶の割れを効果的に抑制しつつ、湾曲結晶２１を作ることができる点で、特に有利である。ただし、本実施形態のＸ線分光偏光計１は、上述した方法以外の任意の方法で製造されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本発明のＸ線分光偏光計は、Ｘ線の観測に利用できる。

【符号の説明】

【0042】

１ Ｘ線分光偏光計
２、２ａ〜２ｄ 反射鏡
３、３ａ〜３ｄ 検出器
４ 出力手段
５ 検出器固定部材
７ａ〜７ｄ スペクトル画像
２１ 湾曲結晶
２２ 土台
６１ 平坦状の結晶
８０ 金型
９０ Ｓｉ結晶基板
１００ａ〜１００ｈ プリプレグシート
１１０ Ｓｉウエハ
１１０ａ ノッチ
２１０、６１０ 反射面
７１０ 個別スペクトル画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】