[發明專利]X射線波導和X射線波導系統

無效

• 申請號: 201210504371.4
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103137233A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 岡本康平;髙本篤史;宮田浩克;野間敬
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 曹瑾

技術領域

本發明涉及X射線波導、和包含X射線源和X射線波導的X射線波導系統。根據本發明的實施例的X射線波導可被用在例如X射線光學系統中，并且可進一步被用作X射線光學系統中使用的X射線光學部件，該X射線光學系統用于例如X射線分析技術、X射線成像技術和X射線曝光技術。

背景技術

例如X射線的、具有幾十nm或更短的短波長的電磁波在不同物質之間表現非常小的折射率的差異。作為結果，不同的物質之間的界面處的全反射臨界角對于具有例如這種短波長的電磁波是非常小的。與控制例如可見光頻帶中的電磁波相比，控制具有短波長的電磁波是更加困難的。到目前為止，大尺寸空間光學系統主要被用于控制例如X射線的具有短波長的電磁波。構成大尺寸空間光學系統的主要部件之一是交替層疊具有不同折射率的材料的多層鏡。多層鏡具有各種功能，諸如射束整形、斑尺寸轉換和波長選擇。在這種類型的X射線空間光學系統中，使用物質界面處的全反射或基于周期性結構的周期性的布拉格反射以改變X射線的傳播方向。另一方面，一般不執行X射線的傳播方向的連續彎曲。

除了到目前為止主要使用的上述的空間光學系統以外，日本專利No.4133923公開了稱為聚毛細管的X射線傳播元件，在該聚毛細管中，分別具有通過全反射將X射線限制于管狀波導內的形式的多個毛細管被捆在一起。根據在日本專利No.4133923中公開的X射線傳播元件，由于X射線在被限制于各毛細管內的同時傳播，因此可通過彎曲聚毛細管改變X射線的傳播方向。此外，最近還對于在基板上形成的小尺寸X射線波導進行了研究，目的是減小光學系統的尺寸并增強光學系統的性能。一個例子是僅通過利用包層與芯部之間的界面處的全反射，在夾在包層之間或被包層包圍的芯部區域中限制X射線以使其傳播穿過的X射線波導。在在“Applied?Physics?A”,Volume91，Number1,p.7（2008）（以下稱為“文獻”）中描述的這種類型的X射線波導中，X射線波導在基板上以彎曲形狀形成，以能夠連續地彎曲在X射線波導的芯部內形成的波導模式中的X射線的引導方向。

但是，在在上述文獻中描述的、使用通過芯部與包層之間的界面處的全反射將X射線限制于芯部內并且彎曲在波導內形成的低階波導模式中的X射線的方向的方法的X射線波導中出現以下的問題。為了構建X射線波導以使得低階（特別是0階）波導模式在X射線的傳播中變為主導，必須使得波導芯部的斷面直徑非常小，即，幾十納米。因此，X射線可僅以非常少的量傳播。

在在日本專利No.4133923中描述的、與將X射線限制于毛細管內并通過彎曲毛細管來彎曲X射線的傳播方向的技術有關的X射線傳播元件中出現以下的問題。由于毛細管的直徑太大，因此出現關于通過毛細管傳播的X射線，“波導模式”的概念不保持的情況。換句話說，X射線的傳播方向可彎曲，但是通過毛細管傳播的X射線的相位在與毛細管的長度方向垂直的面中不是空間均勻的。

發明內容

鑒于上述的問題，本發明的實施例提供一種包括被配置為引導X射線穿過其的芯部、和被配置為將X射線限制于芯部內的包層的X射線波導。芯部具有沿與芯部和包層之間的界面垂直的方向周期性地排列分別具有不同的折射率實部的多種物質的周期性結構。芯部與包層之間的界面處的X射線的全反射臨界角比可歸因于芯部的周期性結構的X射線的布拉格角大。構成芯部的周期性結構的多種物質之間的界面處的全反射臨界角比布拉格角小。芯部包含彎曲部分，并且滿足下式：

sln(nhighnlow)<R]]>

這里，s是與X射線引導方向垂直、并且與彎曲部分的定義曲率半徑的方向平行的方向上的芯部的寬度，n_low是芯部的物質之中的具有最小的折射率實部的物質的折射率實部，n_high是芯部的物質之中的具有最大的折射率實部的物質的折射率實部，并且R是彎曲部分的曲率半徑。

參照附圖閱讀示例性實施例的以下說明，本發明的其它特征將變得明顯。

附圖說明