专利名称:X射线波导和x射线波导系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及X射线波导、和包含X射线源和X射线波导的X射线波导系统。根据本发明的实施例的X射线波导可被用在例如X射线光学系统中，并且可进一步被用作X射线光学系统中使用的X射线光学部件，该X射线光学系统用于例如X射线分析技术、X射线成像技术和X射线曝光技术。
背景技术：
例如X射线的、具有几十nm或更短的短波长的电磁波在不同物质之间表现非常小的折射率的差异。作为结果，不同的物质之间的界面处的全反射临界角对于具有例如这种短波长的电磁波是非常小的。与控制例如可见光频带中的电磁波相比，控制具有短波长的电磁波是更加困难的。到目前为止，大尺寸空间光学系统主要被用于控制例如X射线的具有短波长的电磁波。构成大尺寸空间光学系统的主要部件之一是交替层叠具有不同折射率的材料的多层镜。多层镜具有各种功能，诸如射束整形、斑尺寸转换和波长选择。在这种类型的X射线空间光学系统中，使用物质界面处的全反射或基于周期性结构的周期性的布拉格反射以改变X射线的传播方向。另一方面，一般不执行X射线的传播方向的连续弯曲。
除了到目前为止主要使用的上述的空间光学系统以外，日本专利N0.4133923公开了称为聚毛细管的X射线传播元件，在该聚毛细管中，分别具有通过全反射将X射线限制于管状波导内的形式的多个毛细管被捆在一起。根据在日本专利N0.4133923中公开的X射线传播元件，由于X射线在被限制于各毛细管内的同时传播，因此可通过弯曲聚毛细管改变X射线的传播方向。此外，最近还对于在基板上形成的小尺寸X射线波导进行了研究，目的是减小光学系统的尺寸并增强光学系统的性能。一个例子是仅通过利用包层与芯部之间的界面处的全反射，在夹在包层之间或被包层包围的芯部区域中限制X射线以使其传播穿过的 X 射线波导。在在“Applied Physics A”，Volume91,Numberl, ρ.7 (2008)(以下称为“文献”)中描述的这种类型的X射线波导中，X射线波导在基板上以弯曲形状形成，以能够连续地弯曲在X射线波导的芯部内形成的波导模式中的X射线的引导方向。
但是，在在上述文献中描述的、使用通过芯部与包层之间的界面处的全反射将X射线限制于芯部内并且弯曲在波导内形成的低阶波导模式中的X射线的方向的方法的X射线波导中出现以下的问题。为了构建X射线波导以使得低阶(特别是O阶)波导模式在X射线的传播中变为主导，必须使得波导芯部的断面直径非常小，即，几十纳米。因此，X射线可仅以非常少的量传播。
在在日本专利N0.4133923中描述的、与将X射线限制于毛细管内并通过弯曲毛细管来弯曲X射线的传播方向的技术有关的X射线传播元件中出现以下的问题。由于毛细管的直径太大，因此出现关于通过毛细管传播的X射线，“波导模式”的概念不保持的情况。换句话说，X射线的传播方向可弯曲，但是通过毛细管传播的X射线的相位在与毛细管的长度方向垂直的面中不是空间均匀的。
发明内容
鉴于上述的问题，本发明的实施例提供一种包括被配置为引导X射线穿过其的芯部、和被配置为将X射线限制于芯部内的包层的X射线波导。芯部具有沿与芯部和包层之间的界面垂直的方向周期性地排列分别具有不同的折射率实部的多种物质的周期性结构。芯部与包层之间的界面处的X射线的全反射临界角比可归因于芯部的周期性结构的X射线的布拉格角大。构成芯部的周期性结构的多种物质之间的界面处的全反射临界角比布拉格角小。芯部包含弯曲部分,并且满足下式:
权利要求
1.一种X射线波导，包括被配置为引导X射线从其穿过的芯部和被配置为将X射线限制于芯部内的包层， 其中，芯部具有沿与芯部和包层之间的界面垂直的方向周期性地排列分别具有不同的折射率实部的多种物质的周期性结构， 芯部与包层之间的界面处的X射线的全反射临界角比可归因于芯部的周期性结构的X射线的布拉格角大， 构成芯部的周期性结构的多种物质之间的界面处的全反射临界角比布拉格角小， 芯部包含弯曲部分，并且满足下式:
2.根据权利要求
1的X射线波导，其中，在布拉格角是单位为弧度的ΘB的情况下，弯曲部分中的波导在其中心的长度为2R Θ B。
3.根据权利 要求1的X射线波导，其中，芯部是周期性地层叠分别具有不同的折射率实部的物质的多层膜。
4.根据权利要求
1的X射线波导，其中，芯部是介孔结构材料。
5.根据权利要求
1的X射线波导,其中，芯部由介孔性材料制成。
6.一种X射线波导系统，包括X射线源和X射线波导， 该X射线源向X射线波导发射X射线， X射线波导包括被配置为引导X射线从其穿过的芯部和被配置为将X射线限制于芯部内的包层， 其中，芯部具有沿与芯部和包层之间的界面垂直的方向周期性地排列分别具有不同的折射率实部的多种物质的周期性结构， 芯部与包层之间的界面处的X射线的全反射临界角比可归因于芯部的周期性结构的X射线的布拉格角大， 构成芯部的周期性结构的多种物质之间的界面处的全反射临界角比布拉格角小， 芯部包含弯曲部分，并且满足下式:
7.根据权利要求
6的X射线波导系统，其中，在布拉格角是单位为弧度的ΘΒ的情况下，弯曲部分中的波导在其中心的长度为2R0b。
8.根据权利要求
6的X射线波导系统，其中，芯部是周期性地层叠分别具有不同的折射率实部的物质的多层膜。
9.根据权利要求
6的X射线波导系统，其中，芯部是介孔结构材料。
10.根据权利要求
6的 X射线波导系统，其中，芯部由介孔性材料制成。
专利摘要
本发明涉及X射线波导和X射线波导系统。X射线波导包括具有弯曲部分的芯部和包层。芯部具有与引导方向垂直地周期性地排列分别具有不同的折射率实部的物质的周期性结构。芯部-包层界面处的全反射临界角比归因于周期性结构的X射线的布拉格角大，周期性结构中的物质界面处的全反射临界角比布拉格角小。满足下式这里，s是与引导方向垂直并与弯曲部分的曲率半径平行的方向的芯部宽度，nlow是具有最小的折射率实部的物质的折射率实部，nhigh是具有最大的折射率实部的物质的折射率实部，并且R是曲率半径。
文档编号G21K1/06GKCN103137233SQ201210504371
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月30日
发明者冈本康平, 髙本笃史, 宫田浩克, 野间敬 申请人:佳能株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan