数値制御ローカルウエットエッチング法による中性子集光用楕円面ミラーの作製（第8報）―薄型多重ミラーシステム作製のためのダメージフリー加工プロセスの開発

摘要

中性子を利用した測定は，高い物質透過力と高い軽元素識別能を有し，また，物質の磁気的性質の検出が可能という特徴から，X 線測定を相補する解析手法として期待されている．しかし，中性子ビームは集光が困難であるため，高強度が得られず，計測時の測定時間の増加や小サンプルへの集光が難しいといった問題が生じている．したがって，発生させた中性子を損失なく集光するためのサブマイクロメータレベルの形状精度とサブナノメータレベルの表面粗さを併せ持つ中性子集光用光学素子が要求されている．我々は大阪大学で開発された数値制御ローカルウエットエッチング法（Numerically Controlled Local Wet Etching (NC-LWE)）による形状創成技術と日本原子力研究開発機構で開発されたイオンビームスパッタによるNiC/Ti 多層膜形成技術2)とを適用して，中性子集光用非球面スーパーミラーの開発を行っている．これまでに，m=4（m は中性子のNi に対する全反射臨界角の倍率を示す）の反射率とピーク強度で6 倍のゲインを達成している．現在，更なる高ゲイン化のため，多重ミラーシステムの作製について検討を行っている．多重ミラーシステムの作製のためには，ミリメータ厚さの基板に対して形状創成を行う必要があるが，従来の機械加工では，加工圧力による基板の変形の影響や接触加工であることによる外乱の影響が大きいため，再現性良く，高精度な加工を行うことが困難である．対して，NC-LWEは化学反応を援用した非接触加工法であるため，加工圧力による変形，外乱の影響がなく薄い基板に対しても再現性良く高精度な加工を行うことが可能である．以前，NC-LWEを用いて，1.5 mm厚さ基板に対して100 × 50 mm~2の領域で形状創成を行った結果，長手方向中央断面での形状誤差 200 nm p-v 以下，表面粗さ 0.119 nm rms (64 × 48 μm~2) を達成している．本稿において，我々は，多重ミラーシステムに用いるための1.5 mm 厚さ基板に対して，高精度かつ高能率にミラー形状創成を行うためのNC-LWEを用いた新たなプロセスを提案する．