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技術紹介
Technoloies
X線結晶光学素子って？
What is an X-ray Crystal Optical Element？
結晶格子面によるブラッグ回折を利用したX線光学素子で、X線を単色化するために用いられたり、単波長X線を特定の方向へ反射させる素子として用いられます。
It is an X-ray optical element that utilizes Bragg diffraction by crystal lattice planes and is used to monochromatize X-rays or to reflect single-wavelength X-rays in a specific direction.
チャネルカット結晶分光器
Channel-cut Crystal Monochromator
図のように単一の単結晶に形成された溝の向かい合う2つの内壁面を反射面とするX線結晶光学素子で、入射角を選ぶことで特定波長のX線を切り出し、入射方向と同じ方向へと出射させることができます。2枚の単結晶を用いるよりも、シンプルかつコンパクトで、かつ安定性に優れています。
As shown in the figure, an x-ray crystal optical element that uses the two inner walls of a groove formed in a single crystal block as reflective surfaces. By selecting the angle of incidence, X-rays of a specific wavelength can be cut out and emitted in the same direction as the incident direction. It is simpler, more compact, and more stable than using two crystals.
チャネルカット結晶の作り方
How to make a channel-cut crystal
単結晶ブロックに研削加工によって溝を形成し、ウェットエッチングによって加工歪を除去し、研磨によって表面を平坦化します。この際、溝の内側の面に対して、図のような精密研磨法を適用することは難しく、加工歪みが残留することが問題になっています。
Generally, a groove is formed on a single crystal block by grinding, residual strain is removed by wet etching, and the surfaces are finished by polishing. An issue is a residual strain caused by the polishing process because it is difficult to apply the high-precision polishing method shown in the figure to such inner surface of the groove.
私たちが用いる技術
Technology to remove residual strain
大阪大学で開発された、ワイヤー電極周りに発生させた大気圧プラズマを用いたプラズマエッチングを用います。結晶表面を化学的に微小量除去することで加工歪みを除去することができます。
We use plasma etching using atmospheric pressure plasma generated around a wire electrode, which was developed at Osaka University. Residual strain can be removed by chemically removing minute amounts of the crystal surface layer.
加工歪み除去例
Residual strain removal example
研磨による加工歪みがある場合、見た目は鏡面でもX線反射像にはスクラッチ状の暗線が現れ、反射率も低下します。このような表面に対してプラズマエッチングを施すことで加工歪み層が除去され、一様なX線反射像が得られ、ほぼ理論値通りの反射率が得られるようになります。
When there is residual strain due to polishing, scratch-like dark lines appear in the X-ray reflectance image even though the surface looks mirror-like, and the X-ray reflectance ratio is also reduced. Plasma etching can remove the residual strain layer, resulting in a uniform X-ray reflectance image with a reflectance ratio almost in line with theoretical values.
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