グラファイトX線光学素子の製造技術

　物質の微少部分の構造や組成の分析を行うX線分析（X線回折装置、蛍光X線分析装置など）では、通常、線源から放射されるX線をスリットやピンホールにより細いビームとし、必要に応じてモノクロメーターなどにより単色化（単一の波長のX線のみを取り出すこと）して、試料に照射している。しかし、このような方式では線源から放出されるX線の極一部しか試料照射に利用できず、照射強度が著しく弱くなる。そのため弱い信号が雑音に埋もれたり、測定データを得るまでに長時間を要するなどの問題点があった。このような問題を解決するため、鏡で光を集光するように、X線を集光することにより強度を高める方法として、グラファイトやゲルマニウムなどの層状の結晶に外力を加え湾曲させたものを「X線の鏡」とする方法がある。これらは、結晶面が乱れることから、変形量を大きくできず、X線の集光倍率は10倍程度にとどまっていた。

　本新技術は、高分子フィルムを出発原料として、不活性ガス中で加熱して炭素化し、所望形状に湾曲させた後、熱処理することにより、集光に適した形状を持ち、かつ結晶面が整ったグラファイトからなるX線光学素子を製造するものである。
　本研究者らは、高分子フィルムを高温処理すると炭素化してグラファイトが生成することを見出し、この成果を基にしてブロック状グラファイトの製造を可能とし、その後の研究により、グラファイト化の途中工程では可塑性があって、円弧状などに湾曲させて、さらに加熱・加圧処理すると、湾曲した表面に平行に結晶面が整っているグラファイトが生成し、X線集光素子になり得ることを見出した。
　本新技術によるグラファイトX線光学素子の製造工程は次の通りである。

　本新技術によるX線集光素子は、湾曲形状に沿って結晶面が成長しているため、結晶配向性が高く、X線の集光倍率が200倍以上と既存品が10倍程度に比べ、きわめて良くX線を集光できる。
　従って、このX線光学素子をX線回折装置や蛍光X線分析装置などに取り付けることにより、試料へのX線の照射強度が向上するため、測定精度の向上(S/N比の改善)、測定時間の短縮、微少試料や微少領域の測定などが可能となる。
などの特徴があり、次の用途が期待される。