特開 2022-27190 回折格子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022027190

(43)【公開日】2022-02-10

(54)【発明の名称】回折格子

(51)【国際特許分類】

   G21K 1/06 20060101AFI20220203BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20220203BHJP

   G01J 3/18 20060101ALI20220203BHJP

   G01N 23/20008 20180101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

G21K1/06 C

G02B5/18

G01J3/18

G01N23/20008

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020131031

(22)【出願日】2020-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】301032942

【氏名又は名称】国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】小池 雅人

(72)【発明者】

【氏名】羽多野 忠

【テーマコード（参考）】

2G001

2G020

2H249

【Ｆターム（参考）】

2G001AA03

2G001AA05

2G001AA07

2G001BA05

2G001CA01

2G001EA02

2G001GA01

2G001KA01

2G001LA02

2G020AA06

2G020CC02

2G020CC08

2G020CC11

2G020CD03

2H249AA07

2H249AA13

2H249AA44

2H249AA46

2H249AA58

(57)【要約】

【課題】軟Ｘ線領域において利用される回折格子の回折効率を従来よりも改善すること。
【解決手段】回折格子（１）は、表面に周期的な凹凸構造が形成された回折格子基板（１１）と、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃ、及びＢ_４Ｃのいずれかからなる基本反射層（１２）と、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓのいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる増反射層（１３）と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に周期的な凹凸構造が形成された回折格子基板と、
上記回折格子基板の表面を覆う、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、及び炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）のいずれかからなる基本反射層と、
上記基本反射層の表面を覆う、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、及びオスミウム（Ｏｓ）のいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる増反射層と、を備えている、
ことを特徴とする回折格子。

【請求項2】

上記増反射層の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回折格子。

【請求項3】

上記増反射層を第１の増反射層として、
上記第１の増反射層の表面を覆う、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃ、及びＢ_４Ｃのいずれかからなる第２の増反射層と、
上記第２の増反射層の表面を覆う、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓのいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる第３の増反射層と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軟Ｘ線領域において利用される回折格子に関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギーが約０．１ｋｅＶから約４ｋｅＶ付近（波長が約０．３ｎｍから約１２ｎｍ付近に対応）の軟Ｘ線を反射型回折格子で分光する場合、実用的な回折効率を得るため、回折格子に対して入射光を回折格子面とすれすれの方向から入射させる斜入射条件で使用する。

【0003】

軟Ｘ線領域では回折格子の表面に反射膜として積層する物質の屈折率ｎ_Ｍは、１よりわずかに小さい。高い回折効率を得るためには一般に、回折格子面に垂直な法線方向から測った入射角αが鏡面の全反射条件であるｓｉｎα≧ｎ_Ｍ（α≧π／２－｛２（１－ｎ_Ｍ）｝^１／２）を満たすようにする。しかしながら、回折格子の溝の効果により回折される光のエネルギーは、正反射条件を満たす零次光や多くの次数光に分散されるだけでなく、表面物質内に吸収される成分も存在するため、計測に利用される１次光（または－１次光）の強度は回折格子溝のない鏡の全反射の場合の強度に比較して非常に弱くなる。このため、例えば溝形状が矩形状のラミナー型回折格子においては、溝の深さ、凹凸構造の山面と谷面の面積比を最適化し、山面と谷面からの光が所望の回折次数の光の回折光方向で強め合う正の干渉を起こすように設計される（特許文献１参照）。

【0004】

さらに、軟Ｘ線領域で高い回折効率を得る方法として、回折格子の表面に低密度物質層と、前記低密度物質層よりも密度が高い高密度物質層を交互に周期的に積層して形成された構造を具備する軟Ｘ線多層膜回折格子を用いる方法がある。この方法は高密度物質層で回折された各光が干渉し、光が強められる必要がある。このためには、入射光を多層膜の膜内部まで侵入させる必要があるが、軟Ｘ線領域の全反射条件では侵入深さが小さいために膜内部まで光が侵入できず、多層膜の効果を活かすことができなかった。このことが軟Ｘ線多層膜回折格子で高い回折効率を得ることを困難にさせていた（特許文献２参照）。

【0005】

それに対して、回折格子の表面に従来から用いられている金（Ａｕ）やニッケル（Ｎｉ）などにより構成された基本反射層の上に、光の吸収が小さい非晶質炭素により構成された増反射層を最適な厚さで積層することにより、回折効率を向上させることができることが数値計算や実験により見出されている（特許文献３及び非特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６-１３３２８０号公報

【特許文献2】特開２０１１-１４１１２９号公報

【特許文献3】特開２０１５-０９４８９２号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】M. Koike et. al., “Enhancement of diffraction efficiency of laminar-type diffraction gratings overcoated with diamond-like carbon (DLC) in soft X-ray region,” AIP Conf. Proc. 1741, 040045 (2016), (4pages) ; doi: 10.1063/1.4952917.

【非特許文献2】T. Imazono et al., “Experimental evaluation of enhancement of diffraction efficiency by overcoating diamond-like carbon (DLC) on soft X-ray laminar-type gratings,” AIP Conf. Proc. 1741, 040043 (2016), (4 pages) ; doi: 10.1063/1.4952915.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、本願の発明者らは、全反射条件によって数十ナノメートル程度の深さの物質内部までしか光エネルギーが侵入できない軟Ｘ線領域において、基本反射層と、非晶質炭素により構成された増反射層とを備えた回折格子には、回折効率を改善する余地があると考えた。

【0009】

本発明の一態様は、上述した課題に鑑み成されたものであり、その目的は、軟Ｘ線領域において利用される回折格子の回折効率を従来よりも改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る回折格子は、表面に周期的な凹凸構造が形成された回折格子基板と、上記回折格子基板の表面を覆う、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、及び炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）のいずれかからなる基本反射層と、上記基本反射層の表面を覆う、タングステン（Ｗ）、イリジウム(Ｉｒ)、レニウム（Ｒｅ）、及びオスミウム(Ｏｓ)のいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる増反射層と、を備えている。

【0011】

上記の構成によれば、基本反射層と増反射層の相関効果により、入射エネルギーが零次を含む反射回折光として回折される割合が増加する。そのため、本回折格子は、全反射条件によって物質内部深くまで侵入できないエネルギーの軟Ｘ線領域において、非晶質炭素により構成された増反射層を備えた従来の回折格子と比較して、回折効率を改善することができる。

【0012】

また、本発明の第２の態様に係る回折格子は、上記第１の態様において、上記増反射層の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、ことが好ましい。

【0013】

増反射膜の厚さが１ｎｍ未満である場合、厚さが均一でピンホールの発生を抑えた薄膜を形成することが難しい。また、増反射膜の吸収により、入射エネルギーが到達可能な膜厚は５０ｎｍ以下である。したがって、増反射層の好ましい厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。

【0014】

また、本発明の第３の態様に係る回折格子は、上記第１又は第２の態様において、上記増反射層を第１の増反射層として、上記第１の増反射層の表面を覆う、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃ、及びＢ_４Ｃのいずれかからなる第２の増反射層と、上記第２の増反射層の表面を覆う、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓのいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる第３の増反射層と、を更に備えている、ことが好ましい。

【0015】

上記の構成によれば、軟Ｘ線領域に含まれる電磁波の１次（または－１次）回折光の回折効率を高めることができるため、第２の増反射層及び第３の増反射層を含まない回折格子（すなわち、本発明の第１又は第２の態様）よりも更に回折効率を改善することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一態様によれば、軟Ｘ線領域において利用される回折格子の回折効率を従来よりも改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る回折格子１の構造を示す断面図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る回折格子２の構造を示す断面図である。

【図3】本発明の第１の実施例の回折格子１において、Ａｕの基本反射層上に増反射層を付加した場合で、増反射層材料をＷとして膜厚ｄ_１３及び入射角αを変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。

【図4】本発明の第１の実施例の回折格子１において、Ａｕの基本反射層上に増反射層を付加した場合で、増反射層材料をＩｒとして膜厚ｄ_１３及び入射角αを変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。

【図5】本発明の第１の実施例の回折格子１において、Ａｕの基本反射層上に増反射層を付加した場合で、増反射層材料をＯｓとして膜厚ｄ_１３及び入射角αを変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。

【図6】本発明の比較例、本発明の第１の実施例（増反射層Ｗ）、及び本発明の第２の実施例（増反射層Ｗ／Ａｕ／Ｗの３層）において、基本反射層１２、２２、第２の増反射層２４がＡｕ,増反射層１３と第３の増反射層２５がＷの場合における回折効率の入射角α依存性を示すグラフである。

【図7】図６に示した比較例、第１の実施例（増反射層Ｗ）、及び第２の実施例（増反射層Ｗ／Ａｕ／Ｗの３層）において、基本反射層１２、２２、第２の増反射層２４がＡｕ,増反射層１３と第３の増反射層２５がＷの場合における回折効率の波長依存性を示すグラフである。

【図8】本発明の比較例である回折格子９の構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る回折格子１について、図１を参照して説明する。図１は、回折格子１の構造を示す断面図である。

【0019】

本願の発明者らは、周期的且つ矩形状の溝形状を持つラミナー型の軟Ｘ線回折格子の回折効率を一定の波長範囲で高めるには、（１）回折格子溝が形成された回折格子基板の表面（以下において回折格子面とも称する）に、金（Ａｕ）又はニッケル（Ｎｉ）、あるいは、Ａｕ及びＮｉの積層構造により構成された基本反射層を積層し、（２）基本反射層の表面に、非晶質炭素により構成された増反射層を積層すればよいことを見いだした（非特許文献１，２）。

【0020】

本願の発明者らは、更なる研究の結果、鉄のＬ発光（Ｆｅ－Ｌ_α，β）の波長である１．７ｎｍ以上１．８ｎｍ以下の範囲（すなわちエネルギーが７００ｅＶ以上７２０ｅＶ（エレクトロンボルト）以下の範囲）を中心とした領域（軟Ｘ線領域）の回折効率を高めるために、増反射層をタングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、またはオスミウム（Ｏｓ）のいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物により構成すればよいことを見出した。

【0021】

以下に説明する回折格子１は、本願発明の一態様であり、図１に示すように、回折格子基板１１と、基本反射層１２と、増反射層１３とを備えている。

【0022】

回折格子基板１１は、例えば石英ガラス（ＳｉＯ_２）製の基板の表面に周期的な凹凸構造である回折格子溝を形成することによって得られる。この回折格子溝は、軟Ｘ線領域に含まれる電磁波に対して回折格子として機能するように形成されている。したがって、回折格子１は、軟Ｘ線用のラミナー型回折格子である。なお、回折格子基板１１を構成する材料は、石英ガラスに限定されるものではない。

【0023】

図１に図示した直交座標系おいては、回折格子の表面中心Ｏでの回折格子面の垂線（法線）方向をｘ軸方向と定め、表面中心Ｏでの回折格子面の接線方向をｙ軸方向と定め、表面中心Ｏにおいて紙面に垂直な方向をｚ軸と定めている。ここで、ｘ軸方向から入射光の方向へ張る角度を入射角αとする。したがって、回折格子面から入射光の方向に張る角度θとの間にはθ＝９０°－αの関係がある。また、x軸方向から測定に用いる波長λの回折次数ｍが＋１次の回折光の方向を回折角βとする。入射角αと回折角βとの双方について、符号は、ｘ軸から反時計廻りを正とする。

【0024】

回折格子溝はラミナー型と一般に称される矩形波状である。回折格子基板１１において、回折格子溝の、溝周期を格子定数σとし、溝の山部の長さを長さγとし、溝の深さを深さｈとする。因みに入射角α、回折角β、回折次数ｍ（ｍ＝±１，±２，±３，・・・）、波長λ、及び格子定数σの間には回折格子の式と称されるｓｉｎα+ｓｉｎβ＝ｍλ／σの関係がある。

【0025】

基本反射層１２は、回折格子基板１１の上に、その表面を覆うように堆積された薄膜であって、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、もしくは炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）の何れかからなる薄膜である。以下において、基本反射層１２の厚さを膜厚ｄ_１２とする。基本反射層１２をＡｕで構成する場合、膜厚ｄ_１２の一例としては、３０ｎｍが挙げられる。しかし、膜厚ｄ_１２は、これに限定されるものではなく、構成する材料や、使用する波長λなどに応じて適宜定めることができる。

【0026】

増反射層１３は、基本反射層１２の上に、その表面を覆うように堆積された薄膜であって、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、またはオスミウム（Ｏｓ）のいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる薄膜である。以下において、増反射層１３の厚さを膜厚ｄ_１３とする。増反射層１３をＷで構成する場合、膜厚ｄ_１３の一例としては、３．８ｎｍが挙げられ、増反射層１３をＩｒ又はＯｓで構成する場合、膜厚ｄ_１３の一例としては、７．０ｎｍが挙げられる。しかし、膜厚ｄ_１３は、これらに限定されるものではなく、構成する材料や、使用する波長λなどに応じて適宜定めることができる。なお、膜厚ｄ_１３は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、ことが好ましい。

【0027】

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る回折格子２について、図２を参照して説明する。図２は、回折格子２の構造を示す断面図である。

【0028】

上述した鉄のＬ発光（Ｆｅ－Ｌ_α，β）の波長である１．７ｎｍ以上１．８ｎｍ以下の範囲（すなわちエネルギーが７００ｅＶ以上７２０ｅＶ（エレクトロンボルト）以下の範囲）を中心とした領域（軟Ｘ線領域）の回折効率を高めるために、本発明の第２の実施形態に係る回折格子２は、図２に示すように、回折格子基板２１と、基本反射層２２と、第１の増反射層２３と、第２の増反射層２４と、第３の増反射層２５と、を備えている。

【0029】

回折格子２の回折格子基板２１、基本反射層２２、及び第１の増反射層２３の各々は、それぞれ、回折格子１の回折格子基板１１、基本反射層１２、及び増反射層１３と同様に構成されている。したがって、ここでは、その説明を省略する。すなわち、回折格子２は、回折格子１と同様に、軟Ｘ線用のラミナー型回折格子である。回折格子基板２１においても、回折格子基板１１と同様に、回折格子溝の、溝周期を格子定数σとし、溝の山部の長さを長さγとし、溝の深さを深さｈとする。また、基本反射層２２の厚さを膜厚ｄ_２２とし、第１の増反射層２３の厚さを膜厚ｄ_２３とする。

【0030】

第２の増反射層２４は、第１の増反射層２３の上に、その表面を覆うように堆積された薄膜であって、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃ、及びＢ_４Ｃのいずれかからなる薄膜である。すなわち、第２の増反射層２４は、基本反射層２２と同様の材料群により構成されている。なお、基本反射層２２がＡｕまたはＮｉにより構成され、第２の増反射層２４がＣまたはＢ_４Ｃにより構成される組合せも有望である。以下において、第２の増反射層２４の厚さを膜厚ｄ_２４とする。

【0031】

第３の増反射層２５は、第２の増反射層２４の上に、その表面を覆うように堆積された薄膜であって、Ｗ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓのいずれか又はＷ、Ｉｒ、Ｒｅ、及びＯｓの少なくとも１つを含む化合物からなる薄膜である。すなわち、第３の増反射層２５は、第１の増反射層２３と同様の材料により構成されている。以下において、第３の増反射層２５の厚さを膜厚ｄ_２５とする。

【0032】

例えば、基本反射層２２及び第２の増反射層２４の各々としてＡｕを採用し、第１の増反射層２３及び第３の増反射層２５の各々としてＷを採用することができる。

【0033】

第２の増反射層２４をＡｕで構成した場合の膜厚ｄ_２４、及び、第３の増反射層２５をＷで構成した場合の膜厚ｄ_２５の各々の一例としては、３０ｎｍが挙げられる。しかし、膜厚ｄ_２４及び膜厚ｄ_２５は、これに限定されるものではなく、構成する材料や、使用する波長λなどに応じて適宜定めることができる。

【0034】

〔実施例及び比較例〕
本発明の第１の実施例の第１例は、図１に示した回折格子１の実施例であり、回折格子基板１１において、格子定数σ、深さｈ、長さγ、及びデューティ比γ／σの各々として、それぞれ、σ＝４１７ｎｍ（１／σ＝２４００本／ｍｍ）、ｈ＝６ｎｍ、γ＝１２５ｎｍ、及びγ／σ＝０．３０を採用した。また、基本反射層１２の材料としてＡｕを採用し、膜厚ｄ_１２としてｄ_１２＝３０ｎｍを採用した。また、増反射層１３の材料としてＷを採用し、膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させた。

【0035】

本発明の第１の実施例の第２例は、上述した第１の実施例の第１例の構成をベースにし、増反射層１３の材料をＷからＩｒに置換したものである。第１の実施例と同様に、膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させた。

【0036】

本発明の第１の実施例の第３例は、上述した第１の実施例の第１例の構成をベースにし、増反射層１３の材料をＷからＯｓに置換したものである。第１の実施例と同様に、膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させた。

【0037】

本発明の第２の実施例は、図２に示した回折格子２の実施例であり、回折格子基板２１において、格子定数σ、深さｈ、長さγ、及びデューティ比γ／σの各々として、それぞれ、σ＝４１７ｎｍ（１／σ＝２４００本／ｍｍ）、ｈ＝６ｎｍ、γ＝１６７ｎｍ、及びγ／σ＝０．４０を採用した。基本反射層２２の材料としてＡｕを採用し、膜厚ｄ_２２としてｄ_２２＝３０ｎｍを採用した。第１の増反射層２３の材料としてＷを採用し、膜厚ｄ_２３としてｄ_２３＝４．０ｎｍを採用した。第２の増反射層２４の材料としてＡｕを採用し、膜厚ｄ_２４としてｄ_２４＝４．０ｎｍを採用した。第３の増反射層２５の材料としてＷを採用し、膜厚ｄ_２５としてｄ_２５＝４．０ｎｍを採用した。

【0038】

また、本発明の比較例である回折格子であって、従来から用いられている回折格子９の構造を図８に示す。図８は、回折格子９の構造を示す断面図である。回折格子９は、回折格子基板９１と、基本反射層９２とを備えている。回折格子基板９１及び基本反射層９２の各々は、回折格子１の回折格子基板１１及び基本反射層１２と同様に構成されている。すなわち、回折格子９は、回折格子１から増反射層１３を省略したものである。

【0039】

回折格子基板９１は、第１の実施例と回折格子基板１１と同じ構成を採用している。すなわち、基本反射層１２に対応する基本反射層９２の材料は、Ａｕである。また、基本反射層９２の厚さを膜厚ｄ_９２とする。回折格子基板９１においても、格子定数σ、深さｈ、長さγ、及びデューティ比γ／σの各々を、それぞれ、σ＝４１７ｎｍ（１／σ＝２４００本／ｍｍ）、ｈ＝６ｎｍ、γ＝１２５ｎｍ、γ／σ＝０．３０に設定した。基本反射層９２の材料としてＡｕを採用し、膜厚ｄ_９２としてｄ_９２＝３０．０ｎｍを採用した。

【0040】

図３は、第１の実施例の第１例における回折効率の２次元分布図であって、Ａｕの基本反射層１２上に増反射層１３を付加した場合で、増反射層１３の材料をＷとして膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させ、且つ、波長λ＝１．７６ｎｍの電磁波を用いて入射角αを８４°≦α≦８９°の範囲で変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。図３によれば、α＝８７．６°且つｄ_１３＝３．８ｎｍにおいて、６．２％の回折効率が得られることが分かった。

【0041】

図４は、第１の実施例の第２例における回折効率の２次元分布図であって、Ａｕの基本反射層１２上に増反射層１３を付加した場合で、増反射層１３の材料をＩｒとして膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させ、且つ、波長λ＝１．７６ｎｍの電磁波を用いて入射角αを８４°≦α≦８９°の範囲で変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。図４によれば、α＝８７．６°且つｄ_１３＝７．０ｎｍにおいて、７．０％の回折効率が得られることが分かった。

【0042】

図５は、第１の実施例の第３例における回折効率の２次元分布図であって、Ａｕの基本反射層１２上に増反射層１３を付加した場合で、増反射層１３の材料をＯｓとして膜厚ｄ_１３を、０ｎｍ＜ｄ_１３≦１６ｎｍの範囲で変化させ、且つ、波長λ＝１．７６ｎｍの電磁波を用いて入射角αを８４°≦α≦８９°の範囲で変化させた場合に得られた回折効率の２次元分布図である。図４によれば、α＝８７．６°且つｄ_１３＝７．０ｎｍにおいて、７．１％の回折効率が得られることが分かった。

【0043】

図６は、比較例、ｄ_１３＝４．３ｎｍを採用した第１の実施例の第１例（増反射層１３の材料はＷ）、及び第２の実施例（第１の増反射層２３、第２の増反射層２４、及び第３の増反射層２５の各々の材料は、それぞれ、Ｗ、Ａｕ、及びＷ）における回折効率の入射角α依存性を示すグラフである。すなわち、図６は、以下の３つの例における回折効率の入射角依存性を示すグラフである。

【0044】

（１）比較例。

【0045】

（２）図１で示した第１の実施例の第１例において最大の回折効率が得られたＷの基本反射層１２の膜厚４．３ｎｍとした例。

【0046】

（３）図２で示した第２の実施例において、σ=４１７ ｎｍ、ｈ＝６．０ｎｍ、デューティ比（a/σ）＝０．４０（ａ＝１６７ｎｍ）のＳｉＯ_２製である回折格子基板２１に基本反射層２２の膜厚が３０ｎｍ、Ｗの第１の増反射層２３の膜厚が４．０ｎｍ、Ａｕの第２の増反射層２４の膜厚が２．０ｎｍ、第３の増反射層２５の膜厚４．０ｎｍの条件で堆積された回折格子の場合の例。

【0047】

図６によれば、第２の実施例の回折格子２は比較例の回折格子９に対して約２５％の回折効率の改善が得られ、第１の実施例の回折格子１に対して約５％の回折効率の改善が得られることが分かった。さらに、比較例の場合、入射角αとしてα＝８８．７°を採用することが一般的であり、この場合の回折効率は０．０４３であった。したがって、比較例においてα＝８８．７°に設定した場合と比較して、第２の実施例は、約５０％の回折効率の向上が得られることが分かった。更に、比較例において一般的に用いられていたα＝８８．７°よりα＝８７．５°と入射角αが小さくなることから、入射光方向から見た回折格子の見込み角が１．９２倍になる。そのため、回折効率の向上分と合わせると、第２の実施例における１次回折光の光量は、比較例と比較して約２．４倍に増加することが分かった。

【0048】

図７は、図６と同様の条件で計算した、比較例、第１の実施例の第１例（増反射層１３の材料はＷ）、及び第２の実施例（第１の増反射層２３、第２の増反射層２４、及び第３の増反射層２５の各々の材料は、それぞれ、Ｗ、Ａｕ、及びＷ）における回折効率の波長依存性を示すグラフである。図７によれば、第１の実施例及び第２の実施例において実用的な波長範囲と考えられる１ｎｍ≦λ≦８ｎｍのほぼ全領域において、第１の実施例及び第２の実施例は、比較例に比較して回折効率の改善が得られることが分かった。

【0049】

電子顕微鏡に搭載した軟Ｘ線発光回折格子分光器に組み込むことにより、電子線で試料を励起し、鉄鋼のなどの軟Ｘ線発光の分光計測に基づく微量成分分析、鉄を含む永久磁石材料開発、スピントロニクスデバイス中における鉄化合物の状態分析等に用いることができる。また、励起源として各種加速器等により生成される放射光、イオンビーム、高周波放電、プラズマ放電光源等も用いることができる。

【0050】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0051】

１，２ 回折格子
１１，２１ 回折格子基板
１２，２２ 基本反射層
１３，２３ 増反射層（第１の増反射層）
２４ 第２の増反射層
２５ 第３の増反射層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】