市丸 智

Abstract

我々は、25-40keVの硬Ｘ線領域における集光撮像観測を目指し た硬Ｘ線望遠鏡の開発を行なっている。 これまでのＸ線望遠鏡は、単一膜の全反射を利用したものであったため、 10 keV をこえる硬Ｘ線領域では実用的ではなかった。 そこで我々は硬Ｘ線における高い反射率を実現するために、 硬Ｘ線望遠鏡の鏡面に多層膜スーパーミラーを用いた。 多層膜とは、重元素と軽元素を交互に一定周期長で積層した光学素子で、 ブラッグ条件を満たすエネルギーでの高い反射率を可能にする。 多層膜の周期長を変化させることで、広いエネルギー領域で高い反射率を得ることができる 光学素子がスーパーミラーである。 これまで多層膜反射鏡の研究は、 DCマグネトロンスパッタリング法を用いて 多層膜を成膜し、研究室のＸ線ビームライン にて Cu-Kα(8.04keV) 等の特性Ｘ線による性能評価を行なってきた。 だが製作した硬Ｘ線望遠鏡の実際の観測の際の光学特性を知るには、 個々の多層膜反射鏡の硬Ｘ線領域での光学特性を 知る必要がある。 今回、高輝度放射光施設SPring-8 の BL24XU にて、 25〜50 keVの単色Ｘ線を用いて、 θ-2θ法による反射率測定と、反射プロファイルの測定を行った。 その測定結果から以下のような考察を行なった。 (1)フロートガラスに成膜した Pt/C 多層膜( 周期長 37.5A、積層数 20、重元素比 0.44 ) が硬Ｘ線領域で十分な性能を持つ( 32keVにおいて70% )ことを実証した。 (2)硬Ｘ線望遠鏡に使用する Pt レプリカ基板 と Au レプリカ基板 に多層膜スーパーミラーを成膜し、反射率を比較した。その結果、 Pt レプリカ基板 に成膜した多層膜スーパーミラーが、Au レプリカ基板に成膜したものに比べて高性能 であることがわかった。このPt レプリカ基板 に成膜した多層膜スーパーミラーは フロートガラスに成膜したものと同等の性能(界面粗さ3A)である。 (3)放射光が高輝度であるということを利用して、 多層膜の高次ピークの測定から多層膜の各種パラメータ(重元素比、 界面粗さ、光学定数)の反射率に及ぼす影響、および界面粗さのモデルの評価を行なった。 (4)多層膜反射鏡に特有の複雑な反射光の広がりを確認した。 これは多層膜のブラッグ反射と界面の凹凸による回折光の重ね合わせで生じている現象である。 この測定から基板の粗さの PSD を求め、硬Ｘ線望遠鏡 の応答関数を構築する上で必要不可欠な反射プロファイルのモデル化を行なった。