ß O
Ë X Ò Å Ó Þ ×¶ ¥ ò i >± n Ç Ö כ 8 ý < gX c lÊ Ý V R Ë Ö « ç g Ë
»V 9 · T ç ¡+ Ö < ∗
í ½ Ó/ B N õ @ / < Æ § l > / B N < Æõ , í ½ Ó 790-784
T
. > è
í ½ Ó/ B N õ @ / < Æ § ¨ 8 â / B N < Æõ , í ½ Ó 790-784
» ø ¶ Bg ` @ · ç ¡) o ç ¡
í ½ Ó/ B N õ @ / < Æ § í ½ Ó5 Å q l ½ ¨ è, í ½ Ó 790-784 (2005¸ 10 Z 4 7{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
X É r B | 9 \ @ /ô Ç Ï ã J] X Ò ¦ s B Ä º l M :ë H \ r F g % ! 3 y n C_ â Ð\ ¦ Ë ¨ F g` ¦ | 9 5 Å q l
#
Q§ > . Õ ª Q þ j H [ þ t # Q r] X s × æÏ ã J] X ` ¦ s 6 x ô Ç D h Ðî r | 9 5 Å q l Z O s > hµ 1 Ï÷ & ¦ e . : r ½ ¨\
"
f H Ó ü t| 9 \ @ /ô Ç È Òõ $ í s Ä ºÃ º ¦ f $ í s y © ô Ç â X \ 6 x 0 p x ô Ç 4 ¤ ½ + ËÏ ã J] X E $ Ý ¼[ þ t` ¦ [ O > , ]
j ¦, s [ þ t _ $ í 0 p x` ¦ q §, ì r$ 3 % i . z ´+ « >\ 6 x ) a 4 ¤ ½ + ËÏ ã J] X E $ Ý ¼ H e ¦ o Q > \ P PMMA Ð ]
j ÷ &% 3 Ü ¼ 9, E $ Ý ¼_ / B GÒ ¦ ì ø Í â , E $ Ý ¼_ ¿ ºa 1 p x _ Ã º[ þ t s E $ Ý ¼_ $ í 0 p x \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ ¨ î % i
. $ í 0 p x ¨ î õ , E $ Ý ¼_ ¿ ºa ü < / B GÒ ¦ ì ø Í â É r E $ Ý ¼_ | 9 5 Å q$ í 0 p x \ ß ¼> % ò ¾ Ó` ¦ p u t · ú §Ü ¼ 9, E $ Ý ¼ Z
} s H þ j@ /ô Ç ß ¼> [ O > # F g | ¾ Ó` ¦ ´ ú §s S X Ð H כ s Ä »o ô Ç כ Ü ¼ Ð z ¤ .
PACS numbers: 41.50.+h
Keywords: 4 ¤ ½ + ËÏ ã J] X E $ Ý ¼, X % ò © l Z O
I. " e  ] Ø
1895¸ Rontgen\ _ K µ 1 Ï| ) a X É r _ « Ñ é ß ` ¦ r
Ü ¼ Ð Ó ü t| 9 _ ½ ¨ ¸K $ 3 s q õ \ s 6 x ÷ & H 1 p x õ < Æl Õ ü t _ µ 1 Ï õ < Êa À Ó r\ ß ¼> l # K ¸ ¦ e
. þ j H \ H Ó ü t| 9 _ ? /Â Ò½ ¨ ¸\ ¦ r o½ + É Ã º e H X
% ò
© l Z O s > hµ 1 Ï÷ &# Q ª ô Ç 6 £ x6 x ½ ¨ à º' ÷ & ¦ e [1]. e © 6 x X © q _ â Ä º Å Ò Ð Ó ü t| 9 _ X f ¨ à ºÖ ¦
s \ ¦ s 6 x H f ¨ Ã º@ /q (absorption contrast) % ò © l Z O
` ¦ s 6 x ô Ç . ì ø Í \ ~ ½ Ó F g 5 Å q l X F g " é ¶ _ â Ä º Z
} É r } f 6 £ § (coherence): £ ¤$ í ` ¦ s 6 x # Ó ü t ^ ? /Â Ò ½ ¨
$ í
Ó ü t| 9 [ þ t _ â > \ " f µ 1 ÏÒ q t H Ï ã J] X ) a F g õ Ï ã J] X t
· ú
§ ¦ f ô Ç F g õ _ 0 A © \ _ ô Ç ç ß [ O ` ¦ l 2 ¤ H 0 A
© @ /q (phase contrast) % ò © l Z O [2,3]` ¦ 6 x ½ + É Ã º e
. s כ É r f ¨ Ã º@ /q % ò © \ q K Ð " î ¦ Z } É r ì r K
0 p x _ % ò © ` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e . X % ò © l Z O _ þ j@ / © & h
É
r Ó ü t ^ _ ³ ð % ò © ÷ r ë ß m Ô ¦ È Ò" î ô Ç Ó ü t ^ ? /Â Ò½ ¨
¸\ ¦ r o½ + É Ã º e H כ s . 7 £ ¤, q ] X 8 ú ¤, q õ ~ ½ Ó d
_ X % ò © l Z O ` ¦ s 6 x Ó ü t ^ ? /Â Ò½ ¨ ¸\ ¦ p ß ¼ : r
∗
E-mail: [email protected]
é
ß 0 A_ / B N ç ß ì r K 0 p x Ü ¼ Ð ' a ¹ 1 Ͻ + É Ã º e . : r ½ ¨z ´\ " f
H Õ ª 1 l x î ß s Qô Ç X % ò © l Z O ` ¦ s 6 x # Ô ¦ È Ò" î ô Ç p
[ jG V , ? /Â Ò a =À Ó_ 5 Å q ¸ © 8 £ ¤& ñ [4], p [ jl í_ ß ¼l x 9
5 Å q ¸ 1 l x r 8 £ ¤& ñ [5], @ / Á º Ó ü t ' a ? /Â Ò_ Ã ºÓ o Ä »1 l x 8 £ ¤
&
ñ [6] 1 p x Ô ¦ È Ò" î ô Ç Ó ü t ^ ? /Â Ò_ Ä »^ Ä »1 l x` ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð
r o % i .
þ
j H [ þ t # Q ¸ x 9 s ¸ l Õ ü t (NT & BT) _ µ 1 Ï \ Â
Ò6 £ x # X % ò © l Z O _ / B N ç ß ì r K 0 p x` ¦ p ß ¼ : r é ß 0 A s
Ð ½ ¨ & ³ l 0 Aô Ç ½ ¨> hµ 1 Ïs Ö ¸ µ 1 Ï . ¸p '
© _ X É r ¸ Û ¼H { 9 _ / B N ç ß ì r K 0 p x` ¦ Ð © K × ¦ ÷ r
m , ' a ¹ 1 Ï @ / © Ó ü t ^ _ ? /Â Ò½ ¨ ¸ t È Òõ ~ ½ Ód Ü ¼ Ð
'
a8 £ ¤ ½ + É Ã º e # Q" f " f! Q (sub)-p ß ¼ : r _ ì r K 0 p x` ¦ t H X % ò © l Z O _ > hµ 1 Ï É r ¸l Õ ü t _ ì r _ ½ ¨> hµ 1 Ï\ e
# Q" f H ' a d o ÷ & ¦ e .
/ B
N ç ß ì r K 0 p x` ¦ Z } s H ~ ½ ÓZ O × æ H X E $ Ý ¼ü < ° ú
É
r » ¡ ¤ è F g < Æ> \ ¦ s 6 x H כ s . X ¸ r F g %
! 3
Ï ã J] X ~ ½ Ód Ü ¼ Ð y n C_ â Ð\ ¦ â ½ + É Ã º e . © @ /
&
h Ü ¼ Ð © s | X (soft X-ray) % ò % i \ " f H Å Ò Ð Fresnel zone-plate\ ¦ s 6 x # r] X ~ ½ Ód Ü ¼ Ð y n C` ¦ | 9 5 Å q
# M ® o [7]. © @ /& h Ü ¼ Ð © s  ú ª ¦ f $ í s y © ô Ç
â
X (hard X-ray)_ â Ä º zone-plate_ ] j s # Q§ >
-323-
r
)\ ¦ [ O > ] j # X F g < ÆÂ Ò¾ ¡ § Ü ¼ Ð+ $ í 0 p x¨ î \ ¦ Ã
º' % i [10,11]. Õ ª X <, â X % ò % i \ " f H F g s Ï ã J ] X
½ + É M : E $ Ý ¼\ ¦ ½ ¨$ í ¦ e H B | 9 \ " f y n C_ f ¨ Ã ºÖ ¦ s Z
} ¦ Ï ã J] X > Ã º B Ä º H ë H ] j& h s e . X s E $ Ý
¼\ ¦ È Òõ ½ + É M : f ¨ Ã º\ l ô Ç < Hz ´` ¦ ~ ½ Ót l 0 AK Be, B, Mg, Al õ ° ú É r " é ¶ ñ ± ú É r Ó ü t| 9 × æ \ " f ? /\ P $ í s
e H F « Ñ\ ¦ Å Ò Ð 6 x K M ® o . þ j H \ H ? /\ P $ í É r å
Ôt ë ß ] j _ 6 x s $ í M :ë H \ polymer > \ P _ F « Ñ\ ¦ 6
x ô Ç E $ Ý ¼ Å Ò3 l q` ¦ ~ Ã Î ¦ e . : r z ´+ « >\ " f ¸ polymer
>
\ P PMMA\ ¦ 6 x # CRL` ¦ ] j % i .
+ þ Af ¨ Ã º> Ã º (linear absorption coefficient) µ X
_ Ï ã J] X Ò ¦ n É r 6 £ § õ ° ú É r d Ü ¼ Ð ³ ð & ³½ + É Ã º e [10].
n = 1 − δ + iβ (1)
β = λµ
4π (2)
#
l " f δ H dispersive decrement s ¦, λ H X _ ©
`
¦ · p . X \ @ /ô Ç B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦ (1-δ) H 1 \ @ / é
ß y î r Õ ª Q 1 Ð H ç ß É r ° ú כ` ¦ . 7 £ ¤, δ @ /| Ä Ì 10
−5∼ 10
−7& ñ ¸_ ° ú כ` ¦ . : r z ´+ « >\
"
f 6 x ô Ç í ½ Ó ~ ½ Ó F g _ â Ä º PMMA F | 9 \ @ /ô Ç δ H 4 × 10
−6& ñ ¸_ ° ú כ` ¦ . r F g \ 6 x ÷ & H ^ ¦2 ¤ E $
Ý ¼ (convex lens)ü < H ² ú o Ï ã J] X Ò ¦ s 1 Ð l M :ë H
\
X | 9 5 Å q6 x E $ Ý ¼ H ¸3 l qE $ Ý ¼ (concave lens)# ô Ç
. ¢ ¸ô Ç δ B Ä º É r ° ú כs l M :ë H \ ¸3 l q E $ Ý ¼ Ð
H Ø æì r ô Ç Ï ã J] X s s À Ò# Qt t · ú § " é ¶ H í& h o \ ¦
% 3
` ¦ Ã º \ O Ü ¼Ù ¼ Ð # Q > h_ ¸3 l qE $ Ý ¼ Ð ½ ¨$ í ) a 4 ¤ ½ + ËÏ ã J ] X
E $ Ý ¼ CRLs 9 כ ¹ [10,11].
/ B
GÒ ¦ ì ø Í â s R ¸3 l qE $ Ý ¼ N> h Ð ½ ¨$ í ) a CRL _ í& h
o H F = R/(2δN ) Ü ¼ Ð Å Ò# Q [10].
II. CRL8 ý כ r Ç4 õ m Í < gX c l
: r ½ ¨\ " f H â X 6 x CRL` ¦ [ O > ¦, í ½ Ó5 Å q l
½ ¨ è_ 9C1 c \ " f LIGA (LIthographie, Gal- vanoformung, Abformtechnik) / B N& ñ ` ¦ s 6 x # ] j ô Ç Ê
ê, 1B2 c õ 7B2 c \ " f r o z ´+ « >` ¦ # Õ
ª $ í 0 p x` ¦ ¨ î % i .
Fig. 1. Fabrication of x-ray mask and schematics of LIGA process.
1. CRL8 ý < gX c l
X | 9 5 Å q6 x CRL _ â Ä º, ¦; ¤ q (aspect ratio) Z }
É
r ½ ¨ ¸Ó ü t + þ AI Ð ] j # c & ñ § > = x 9 E $ Ý ¼_ ´ òÖ ¦ ¾ Ó
© \ Ä »o . Õ ª X <, s Qô Ç ¦; ¤ q _ ½ ¨ ¸Ó ü t É r { 9 ì ø Í
&
h ì ø Í ¸^ / B N& ñ Ü ¼ Ð H % 3 ` ¦ Ã º \ O ¦, â X ` ¦ s 6 x ô Ç LIGA d y / B N& ñ ` ¦ & h 6 x # ô Ç .
CRL` ¦ ] j l 0 AK " f H Ä º ~ ½ Ó F g 5 Å q l \ " f
¸ H X ` ¦ × þ & h Ü ¼ Ð ` ½ + É Ã º e H X Û ¼ß ¼\ ¦ ] j
# ô Ç . : r ½ ¨\ " f H s Qô Ç X ` Ó ü t| 9 Ð +
F K (Au)` ¦ 6 x % i . Au H " é ¶ ñ Z } X
` 0 p x§ 4 s Ä ºÃ º ¦ ì ø Í ¸^ / B N& ñ \ " f V , o 6 x ÷ &# Q M
®
o l M :ë H \ / B N& ñ ¸ e ¸ n q H © & h s e .
Fig. 1 É r CRL6 x X Û ¼ß ¼_ ] j õ LIGA/ B N& ñ ` ¦ ¸ d
oô Ç כ s . $ z ´o B H J ?s ( (Si wafer) 0 A\ seed layer Ð" f Cr/Au\ ¦ 7 £ x à Ìô Ç . Cr/Aus 7 £ x Ã Ì ) a l ó ø Í 0 A
\
í ÐY Ut Û ¼à Ô (photo resist: PR)\ ¦ Û ¼ 2 ; ïh A (spin coating) ~ ½ Ód Ü ¼ Ð ç H{ 9 > ¸ í ¦ \ P % o õ & ñ ` ¦ à º '
ô Ç . s # Q" f UV ¸ F g` ¦ : x K E $ Ý ¼ + þ A © ` ¦ ¸ F g ¦
&
³ © ô Ç . ¢ - a y & ³ © ÷ &t 3 l w ô Ç PRÂ Òì r É r í ß è e ¦ Ý
¼ (plasma) [ j& ñ ` ¦ : x K ] j ô Ç (Fig. 1(a)). s X O
>
z ´o B H J ?s ( 0 A\ PR` ¦ & ³ © ô Ç Ê ê Õ ª 0 A\ r Au\ ¦ 7 £ x à Ìr v ¦ [ j : r` ¦ 6 x # PR  Òì r ë ß d y ô Ç
. PRs ] j ) a / B M \ H K ¸F K r { _ F K5 Å q seed layer \ _ K Au f ¨ Ã º8 £ x s ¿ º, > { 9 ) . t } é ß
>
Ð z É r PR  Òì r` ¦ ¸¿ º ] j > ÷ & Fig. 1(b)\ " f
^
¦ à º e 1 p w s Au f ¨ à º8 £ x Ü ¼ Ð J ' _ ç ) a X Û ¼ß ¼ ¢ - a
$ í
÷ &# Q . Fig. 1(c) H ] j ) a X Û ¼ß ¼\ ¦ s 6 x
#
CRL½ ¨ ¸Ó ü t` ¦ ] j H LIGA/ B N& ñ ` ¦ Ð# ï r . CRL F
« Ñ Ð 6 x ô Ç PMMA H F g < Æ Â Ò¾ ¡ § Ü ¼ Ð ´ ú §s 6 x ÷ & H Ã
ºt s 9, X d y / B N& ñ \ e # Q ª $ í y F g ] j (positive photoresist) Ð 6 x ÷ &l ¸ ô Ç . s / B N& ñ \ " f PMMA r à
Ô (sheet)\ ¦ z ´o B H J ?s ( l ó ø Í\ ] X Ã Ìô Ç . ] X Ã Ì] j Ð
Fig. 2. Parameters for CRL design.
Fig. 3. Design of various CRLs tested in this study.
H S1805 PR, liquid PMMA, MMA ° ú É r ] X Ã Ì 8 ú ¤ ] j\ ¦
6 x % i . X ¸ F g É r í ½ Ó5 Å q l _ 9C1 LIGA c
` ¦ s 6 x % i Ü ¼ 9, { \ " f_ þ j& h ¸ F g | ¾ Ó` ¦ 3 ∼ 4 kJ/cm
3% i . t } Ü ¼ Ð ¸ F g ) a PMMA Y Ut Û ¼à Ô\ ¦
&
³ © Ó o\ { 35
◦C : r ¸\ " f §ì ø ÍK Å Ò " f X \
¸Ø ¦ ) a Y Ut Û ¼à Ô Â Òì r` ¦ ] j # þ j7 á x CRL ½ ¨ ¸Ó ü t` ¦
% 3
% 3 (Fig. 1(d)).
2. CRL כ r Ç4
: r ½ ¨\ " f H CRL _ ] j / B N& ñ x 9 $ í 0 p x _ Û ¼à Ô ¸
|
1 p x` ¦ \ ¦ 9 # CRL` ¦ [ O > % i . l : r& h Ü ¼
Ð 2.5 GeV í ½ Ó5 Å q l _ c : £ ¤$ í \ © & h ½ + Ëô Ç CRL
`
¦ [ O > l 0 A # þ j& h _ p ' \ ¦ ¸ % i Ü ¼ 9, LIGA / B N& ñ Ü ¼ Ð # QÖ ¼ & ñ ¸_ & ñ x 9 ¸ Ð ] j 0 p x ô Çt \ ¦
Ð % i .
CRL [ O > r ¦ 9 # H Å Òכ ¹ p ' \ ¦ Fig.
2 \ ³ ðr % i . # l " f R É r E $ Ý ¼_ / B GÒ ¦ ì ø Í â (µm), N
É r E $ Ý ¼_ > hà º, H H E $ Ý ¼_ Z } s (µm), L É r E $ Ý ¼_ U ´ s
(mm), F H í& h o (mm), D H E $ Ý ¼_ ¿ ºa (µm)\ ¦
· p .
: r ½ ¨\ " f H p ' É r 8 ú x 27 > h_ CRL` ¦ [ O
>
% i Ü ¼ 9, ^ ½ ¨$ í É r Fig. 3 õ ° ú .
27 > h_ CRL É r z ´+ « > 3 l q& h \ ß ¼> 5> h_ Õ ªÒ ¨ Ü ¼ Ð
* '# Qt 9, y y _ 3 l q& h õ or p ' \ ¦ Table 1 \ & ñ o # ? /% 3 .
Fig. 4. Experiment setup for CRL performance test.
Case 1 É r É r p ' [ þ t É r ¸¿ º ¦& ñ ¦ E $ Ý ¼_ ¿ º a
ë ß ` ¦ 5, 6, 7, 8, 9µm Ð ¸] X ô Ç â Ä ºs . CRL É r ´ ú §
É
r > hà º_ E $ Ý ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &l M :ë H \ CRL\ _ ô Ç X f ¨ Ã
º\ ¦ þ j è o l 0 AK " f H E $ Ý ¼_ ¿ ºa \ ¦ / å L& h · û ª>
# ô Ç . Õ ª Q z ´] j LIGA/ B N& ñ \ " f à º s ß ¼ Ðp '
_ · û ª É r ½ ¨ ¸Ó ü t` ¦ î ß & ñ & h Ü ¼ Ð ] j l ~ 1 t · ú § .
" f Case 1\ " f H LIGA/ B N& ñ Ü ¼ Ð # QÖ ¼ & ñ ¸_ ¿ ºa
Ð CRL` ¦ î ß & ñ & h Ü ¼ Ð ] j 0 p x ô Ç t \ ¦ S X ¦
%
i . Case 2 H í& h o (F) H ° ú t ë ß / B GÒ ¦ ì ø Í â (R)` ¦
Ø Ô> [ O > ô Ç כ s . / B GÒ ¦ ì ø Í â ` ¦ > # E $ Ý ¼_ > h Ã
º\ ¦ × ¦ s ] j / B N& ñ s ~ 1 ¦ CRL\ _ ô Ç X f ¨ Ã º| ¾ Ó
`
¦ × ¦{ 9 Ã º e Ü ¼ , E $ Ý ¼ { 9 & ñ ô Ç Z } s \ ¦ | 9 M :, / B GÒ ¦ ì
ø Í â s & | 9 Ã º2 ¤ E $ Ý ¼ ¿ ºa H · û ª t > ) a . 7 £ ¤, / B GÒ ¦ ì
ø Í â s & f \ " é ¶ _ ^ + þ A © \ " f î r X < { 9 Â Òì r ë
ß ` ¦ E $ Ý ¼ Ð 6 x > ÷ & ¦, " f E $ Ý ¼_ + þ A © s @ /^
Ð íÓ ü t + þ A © ` ¦ > ) a . õ & h Ü ¼ Ð E $ Ý ¼_ ½ ¨
à º \ l ô Ç % ò ¾ Ós × ¦ # Q[ þ t > ÷ &# Q F g < Æ& h Ü ¼ Ð Z }
É
r ´ òÖ ¦` ¦ t > ÷ & H כ s . " f Case 2\ " f H # Q Ö
¼ & ñ ¸_ / B GÒ ¦ ì ø Í â \ " f þ j& h _ | 9 5 Å q ´ òÖ ¦` ¦ t H t
\
¦ ¨ î l 0 Aô Ç כ s .
Case 3 É r ° ú É r í& h o \ ¦ ° ú H ¸| \ " f E $ Ý ¼_ Z } s
(H)\ ¦ ¸] X ô Ç â Ä º Ð, E $ Ý ¼_ Z } s 9 þ t à º2 ¤ Ð ´ ú § É r c
s E $ Ý ¼\ ¦ : x õ # | 9 5 Å q ´ òÖ ¦ s 7 £ x H © & h É r e t
ë ß , E $ Ý ¼_ ^ U ´s U ´# Qf Ü ¼ Ð+ F g < Hz ´s & t
H é ß & h ` ¦ ° ú > ) a . Case 4 H E $ Ý ¼_ > hà º\ ¦ or v
" f | 9 5 Å q ´ òÖ ¦ õ E $ Ý ¼\ _ ô Ç X f ¨ Ã º & ñ ¸\ ¦ ' a ¹ 1 Ï l
0 Aô Ç כ s . Case 5 H E $ Ý ¼\ ¦ " é ¶+ þ A (circular shape)õ
íÓ ü t (parabolic shape)+ þ A © Ü ¼ Ð ] j # E $ Ý ¼ + þ A © s
| 9
5 Å q ´ òõ \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ ½ ¨ l 0 Aô Ç כ s . F g < Æ
&
h Ü ¼ Ð íÓ ü t + þ A © _ E $ Ý ¼ Ð Z } É r | 9 5 Å q ´ òÖ ¦` ¦ t
t ë ß , ] j l # Q§ > ¦ í& h o > í ß s Ô ¦" î S X l M
:ë H \ Õ ª 1 l x î ß " é ¶+ þ A + þ A © _ E $ Ý ¼ ñ÷ &# Q M ® o . s
\
í& h o q 5 p w ô Ç ¿ º t + þ A © _ CRL\ ¦ [ O >
# , E $ Ý ¼_ > hà º\ ¦ ¸] X < ÊÜ ¼ Ð+ ¿ º â Ä º\ @ /ô Ç | 9 5 Å q
´
òõ \ ¦ q § ¦ % i .
case 3 H : 200-300 (R, N, F : fixed) Find the optimum value of H case 4 N : 25-400 (R, H : fixed) Find the optimum value of N
case 5 R : 187.5-462.5 (H, F : fixed) Find difference behaviors circular lens and parabolic one
Fig. 5. X-ray propagation through a test CRL.
Fig. 6. X-ray image of bubbles in PDMS.
III. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É
Fig. 4 H : r ½ ¨\ " f [ O > ] j ô Ç CRL[ þ t _ $ í 0 p x` ¦
¨ î
¦ % ò © _ Û ¼à Ô t ½ + É Ã º e H z ´+ « > © u ½ ¨$ í ` ¦
Ð# Å Ò ¦ e . í ½ Ó~ ½ Ó F g 5 Å q l _ $ © a A\ " f ¸ H X É r F g y Wl (attenuator)\ ¦ 5 g z ´+ « > Õ þ ! Q Ð [ þ t # Q
: r . Õ ªo ¦, F g Ð\ H ? /\ P : £ ¤$ í s É r PMMA { 9 _ E $
Ý ¼\ ¦ Ð ñ l 0 AK õ ¸ô Ç X { 9 \ ¦ } l 0 Aô Ç l
>
d 3 9' [ O u ÷ &# Q e . s 3 9' \ ¦ t è ß X É r Ò r e
¦ õ E $ Ý ¼\ ¦ È Òõ # 9 Y Us ' \ ¸² ú > ) a .
9
Y Us ' H è H \ Ðs t · ú § H X ` ¦ r % ò % i _ y n CÜ ¼ Ð
Ë ¨# Q Å Ò H % i ½ + É` ¦ H & ñ ^ (crystal) Ð # l \ ë B
2 ³ % ò © ` ¦ 10 C @ /Ó ü tE $ Ý ¼ © Ã Ì ) a CCD B j Ð 2 [1 p q
% i .
X s Ò re ¦ õ CRL` ¦ : x õ ô Ç + ' 9 Y Us ' \ % ò © s ë
By > ÷ &Ù ¼ Ð, Fig. 5\ ³ ðr ô Ç ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð Ò re ¦` ¦ ¦& ñ
Fig. 7. X-ray image of Cu 400 mesh.
Fig. 8. Images of CRL fabricated.
r
( .
z
´+ « > Ò re ¦ Ð H s ß ¼ Ð ! Q^ ¦` ¦ ? / í ¦ e H PDMS (poly-dimethyl-siloxane) õ Cu 400 Õ ªÓ ü t } © (mesh)\ ¦ 6
x % i . Ä º CRLs \ O H © I \ " f Ò re ¦[ þ t _ X % ò
© ` ¦ % 3 É r Ê ê, ] j ô Ç CRL` ¦ Ò re ¦ õ 9 Y Us ' s \ 0
Au r Ê ê X % ò © ` ¦ S \ 1 p q # s [ þ t` ¦ q § % i .
Fig. 6 õ Fig. 7 É r Ò re ¦ Ð 6 x ô Ç PDMSü < Õ ªÓ ü t } © _ X
% ò © ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e .
IV. + s ÇÊ Ý õ m Í º8 ý
Fig. 9. Effect of lens thickness on CRL performance.
Fig. 10. Effect of radius of curvature on CRL perfor- mance.
Fig. 8(a) É r ] j ) a CRL _ & ³p â % ò © Ü ¼ Ð " é ¶+ þ A Â Ò ì
r s LIGA/ B N& ñ Ü ¼ Ð d y ÷ &# Q # Q > h_ ¸3 l qE $ Ý ¼[ þ t Ð
½
¨$ í ÷ &# Q e 6 £ §` ¦ ^ ¦ Ã º e . Fig. 8(b) H ] j ) a CRL` ¦
6 x # % 3 É r X % ò © Ü ¼ Ð z ´+ « > Õ þ ! Q Ð [ þ t # Q : r X s
Ò re ¦ õ CRL E $ Ý ¼\ ¦ : x õ ô Ç Ê ê 9 Y Us ' \ ë B 2 ³ % ò
© ` ¦ CCD B j Ð S \ 1 p q ô Ç כ s . s X O > X s CRL Ò
re ¦ õ E $ Ý ¼\ ¦ 5 g % ò © s ë By H õ & ñ É r Fig. 5 ü < 1 l x { 9
. E $ Ý ¼ % ò % i × æ B Â Òì r É r CRLE $ Ý ¼\ ¦ : x õ ô Ç s ß
¼ Ð ! Q^ ¦ % ò © s ¦. CÂ Òì r É r LIGA/ B N& ñ \ " f d y s ] j
@
/ Ð s À Ò# Qt t · ú § E $ Ý ¼ ¢ - a$ í ÷ &t 3 l w % i 6 £ §` ¦ Ð
#
Å Ò ¦ e . " f, : r ½ ¨\ " f H E $ Ý ¼ BÂ Òì r \ Ðs
H Ò re ¦ % ò © ` ¦ Ð q § < ÊÜ ¼ Ð+ ] j ) a CRL _ | 9 5 Å q
$ í
0 p x` ¦ ¨ î ¦ ô Ç .
1. Ö כ ¤B s (D); c 8 ý X ¢ W _ Ë] §
Fig. 9 H Case1 \ @ /ô Ç z ´+ « > õ Ð E $ Ý ¼_ / B GÒ ¦ ì ø Í â ,
í& h o , E $ Ý ¼_ Z } s Õ ªo ¦ E $ Ý ¼_ > hà º\ ¦ ¸¿ º ° ú >
¦, E $ Ý ¼_ ¿ ºa \ ¦ 5, 6, 7, 8, 9 µm Ð 7 £ x r v " f z ´ +
« >ô Ç õ \ ¦ · p כ Ü ¼ Ð E $ Ý ¼ ¿ ºa D 7 £ x 8
¸ X f ¨ Ã ºÖ ¦ _ s _ t · ú §6 £ §` ¦ · ú Ã º e
. Õ ª Q , E $ Ý ¼ ¿ ºa -Á º · û ª` ¦ â Ä º E $ Ý ¼_ × æ © Â Ò
) Ó ü t # Q4 R ! Qw n = Ã º ¸ e l M :ë H \ , LIGA ] j / B N& ñ r
Fig. 11. Effect of lens height on CRL performance.
½
¨ ¸ î ß & ñ $ í ` ¦ ¦ 9 # E $ Ý ¼_ ¿ ºa \ ¦ 9 µm s © Ü ¼ Ð Ä
»t ¸2 ¤ [ O > H כ s | Ã Ðf < Ê` ¦ · ú Ã º e .
2. ¤õ t Ú mß O Ë (R)8 ý W _ Ë] §
Fig. 10 É r Case 2 \ @ /ô Ç z ´+ « > õ Ð í& h o F\ ¦
¦& ñ r v ¦ / B GÒ ¦ ì ø Í â R` ¦ 500, 400, 300, 200 µm Ð Ë ¨
#
Q " f % ò © ` ¦ 2 [1 p q ô Ç כ s . R` ¦ or v " f í
&
h o \ ¦ { 9 & ñ > Ä »t % i l M :ë H \ 4t CRL É r y y
& h 8 £ x ) a E $ Ý ¼_ > hà º Ø Ô . Fig. 10` ¦ [ jy ¶ ú ( R
Ð , / B GÒ ¦ ì ø Í â R_ o\ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ Ï ã J] X ÷ & H % ò © [
þ
t s _ Ä » ô Ç כ Ü ¼ Ð z ¤ . " f R\ l ô Ç
% ò
¾ Ós ß ¼t · ú §l M :ë H \ 0 p x ô Ç / B N& ñ © î ß & ñ $ í ` ¦ S X Ð
½
+ É Ã º e ¸2 ¤ / B GÒ ¦ ì ø Í â R` ¦ > ] j H כ s | Ã Ðf
. Fig. 10\ " f Ð Rs ` ¦ Ã º2 ¤ d y s ¸ ú ÷ & ¦ e 6
£
§` ¦ · ú Ã º e . = E $ Ý ¼_ Z } s { 9 & ñ ½ + É â Ä º, R s & f \ ° ú É r í& h o \ ¦ t l 0 AK " f ^ E $
Ý ¼_ > hà º ´ ú § t > ÷ & ¦ E $ Ý ¼ü < E $ Ý ¼ s _ ¸" f o
 Òì r s Ð ± ú Ð0 >4 R CRL ] j õ & ñ s # Q 90 >t
>
÷ &l M :ë H s .
3. Ö כ Ò ãT (H)Ñ ÷ ° Ë ÑS ë s T 8 ý V ê så ¾ Ëå ¾ Ë4
í& h o \ ¦ ° ú > ¦ E $ Ý ¼ Z } s H\ ¦ 200, 300, 400 µm Ð Ë ¨# Q 9 z ´+ « >ô Ç Case3\ @ /ô Ç z ´+ « > õ Fig.
11` ¦ Ð , E $ Ý ¼ U ´s Z þ t # Q 8 ¸ f ¨ Ã º\ _ ô Ç F g | ¾ Ó _
< Hz ´s ß ¼t · ú § É r כ Ü ¼ Ð z ¤ . Õ ªo ¦, H 7 £ x
½
+ ÉÃ º2 ¤ Ð î ß & ñ & h Ü ¼ Ð E $ Ý ¼\ ¦ U ·> d y ½ + É Ã º e 6 £ §` ¦
Ð# Å Ò ¦ e . " f E $ Ý ¼ Z } s H\ ¦ / å L& h ß ¼> #
Ð ´ ú § É r X ` ¦ | 9 5 Å q ½ + É Ã º e ¸2 ¤ Ä » ¸ H כ s ´ òõ
&
h e ` ¦ · ú Ã º e .
350 16.121 170.35
300 13.818 198.75
250 11.515 238.50
200 9.212 298.12
150 6.909 397.49
100 4.606 596.24
50 2.303 1192.48
25 4.606 2384.96
Fig. 12. Focusing effect with respect to number of CRL lens.
Fig. 13. Effect of lens shape on CRL performance.
4. Ö כ 4 ¤ (N)8 ý W _ Ë] §
E $
Ý ¼> hà º Ns X Ï ã J] X \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ ¶ ú ( R Ðl 0 A
# R = 500 µm, H = 300 µm Ð ¦& ñ ¦ N` ¦ 7 £ x r v
" f Ï ã J] X Ò ¦ o\ ¦ ' a ¹ 1 Ï ¦, Õ ª õ \ ¦ Table2 \ & ñ o
% i . # l " f Ð Ns 7 £ x < Ê\ E $ Ý ¼ U ´s L
É
r 7 £ x H ì ø Í , í& h o F H × ¦ # Q[ þ t% 3 .
Fig. 12\ ¦ Ð E $ Ý ¼> hà º Ns 7 £ x < Ê\ E $ Ý ¼ U ´ s
Ls 7 £ x # E $ Ý ¼ f ¨ Ã º H F g | ¾ Ós ´ ú § F g < Hz ´
Fig. 14. Focusing effects as a function of CRL-scintillator distance.
s
& t ¦, s \ % ò © s # Q¿ º0 >t ¦ e 6 £ §` ¦ ^ ¦ Ã º e
. ¢ ¸ô Ç E $ Ý ¼_ í& h o H E $ Ý ¼_ > hà º Ns 7 £ x < Ê
\
 ú ª t > ) a . s \ , { 9 & ñ ô Ç o \ [ O u
÷
&# Q e H CCD B j \ ë By H Ò re ¦ ( s ß ¼ Ð ! Q^ ¦) _
% ò © s CRL` ¦ 2 ; Ê ê ý aÄ º Ð \ O à º» ¡ ¤ ÷ & H t \ ¦
'
a ¹ 1 Ï < ÊÜ ¼ Ð+ N\ É r Ï ã J] X & ñ ¸\ ¦ S X ½ + É Ã º e . s
H X Ï ã J] X E $ Ý ¼_ ~ ½ Ó F g z ´+ « >\ _ & h 6 x 0 p x$ í ` ¦ z ´ +
«
>& h Ü ¼ Ð 7 £ x" î ô Ç כ s . 1 l x r \ X | 9 5 Å q` ¦ 0 Aô Ç F g < Æ
©
u Ð" f CRL_ 0 p x$ í ` ¦ Ð# Å Ò H õ s .
5. Ö כ ] k ùV ê s8 ý W _ Ë] §
כ
s . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð " é ¶+ þ A Ð H íÓ ü t + þ A © _ Ï ã J] X E $
Ý ¼ | 9 5 Å q ´ òÖ ¦ s Z } É r כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e . : r ½ ¨\
"
f H E $ Ý ¼ + þ A © s à º \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ · ú Ðl 0 AK
° ú
É r í& h o \ ¦ t H " é ¶+ þ Aõ íÓ ü t + þ AI _ CRL E $ Ý
¼\ ¦ [ O > , ] j ô Ç Ê ê s [ þ t s % ò © ` ¦ \ O =/ B G r v H t
\ ¦ q § % i . ¿ º t É r + þ A © _ E $ Ý ¼ q 5 p w ô Ç í
&
h o \ ¦ ° ú ¸2 ¤ l 0 A # , " é ¶+ þ A ¸ ª ` ¦ ° ú H CRL` ¦ [ O
> ô Ç Ê ê, s ü < q 5 p w ô Ç í& h o \ ¦ t H íÓ ü t + þ A © _
E $ Ý ¼\ ¦ [ O > % i . Õ ª Q Fig. 13\ " f ^ ¦ Ã º e 1 p w s
, E $ Ý ¼ + þ A © \ % 3 # Q % ò © É r ß ¼> s \ O 6 £ §
`
¦ · ú Ã º e . s כ É r íÓ ü t + þ A © _ CRL` ¦ H / B GÒ ¦ ì ø Í
â
` ¦ ° ú H " é ¶+ þ A + þ A © _ E $ Ý ¼\ ¦ l ï r Ü ¼ Ð [ O > # ¿ º + þ A
© ^ z ´| 9 & h Ü ¼ Ð H H s \ ¦ Ðs t · ú §l M :ë H Ü ¼
Ð Ò q ty ) a .
6. ºö n Ú Ò Å Ö כ 8 ý V R Ë Ö « ç g Ë
: r ½ ¨\ " f ] j ) a CRL s [ O > ) a í& h o \ 0
>f \ Ò re ¦` ¦ n É r z ´] j % ò © s \ O | 9 5 Å q s ÷ &
H t \ ¦ · ú Ð ¤ . ½ ¨o B j/ '\ ¦ Ò re ¦ Ð ¿ º ¦, CRL (R
= 187.5 µm, F = 588.39 mm, H = 300 µm) õ 9 Y U s
' s _ o d\ ¦ or v " f Ò re ¦ % ò © ` ¦ 2 [1 p q
% i . z ´+ « > õ \ ¦ · p Fig. 14\ ¦ Ð o d Y O
#
Q| 9 Ã º2 ¤ E $ Ý ¼_ î r X < Â Òì r s µ 1 ß t H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e
. s כ É r E $ Ý ¼\ ¦ t è ß X s í& h o \ 0 >t
"
f y n Cs | 9 5 Å q ÷ &l M :ë H s . ¢ ¸ô Ç ½ ¨o Õ ªÓ ü t } © Ò re ¦ % ò
© % i r o Y O # Qf \ & h × æ © Ü ¼ Ð ] t o ¦ e
. s כ % i r X s | 9 5 Å q H d \ % ò © s × æ © Ü ¼ Ð focusing ÷ &l M :ë H s . Focusing÷ &# Q » ¡ ¤ è ) a % ò © s B p
K t H כ É r : r $ í 0 p x r + « >\ 6 x ) a X s 4 ∼ 20 keV
\
5 g ¸ H Ñ þ Ò oF g s l M :ë H \ í& h \ K { © H Å Ò
© Å Ò © @ /_ F g[ þ t _ ç ß [ O \ l ô Ç כ Ü ¼ Ð Ð#
V. + s Ç Â ] Ø
: r ½ ¨\ " f H Ó ü t| 9 \ @ /ô Ç È Òõ $ í s Ä ºÃ º ¦ f
$ í
s y © ô Ç â X \ 6 x ½ + É Ã º e H # Q 7 á x À Ó_ 4 ¤ ½ + ËÏ ã J ] X
E $ Ý ¼ (CRL)[ þ t` ¦ [ O > ] j ¦, s [ þ t _ $ í 0 p x` ¦ q §, ì
r$ 3 % i . : r ½ ¨\ " f ê r CRL` ¦ s 6 x # â X
`
¦ | 9 5 Å q ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, F g | 9 5 Å q6 x F g < Æ © u Ð_ 6 x 0 p x
$ í
` ¦ S X % i . ª ô Ç p ' Ð [ O > ] j ) a CRL [
þ
t \ @ /ô Ç $ í 0 p x ¨ î \ ¦ : x # ~ ½ Ó F g _ F g : £ ¤$ í \ & h ½ + Ë
¦ LIGA / B N& ñ Ü ¼ Ð ½ ¨ & ³ 0 p x ô Ç þ j& h _ [ O > ¸| ` ¦ ¹ 1 Ô
`
¦ Ã º e % 3 . PMMA F | 9 Ð ] j ô Ç CRL[ þ t \ @ /ô Ç $ í 0
p
x ¨ î õ , E $ Ý ¼_ ¿ ºa x 9 / B GÒ ¦ ì ø Í â É r CRL _ $ í 0 p x
\
ß ¼> % ò ¾ Ó` ¦ Å Òt · ú § ¤Ü ¼ 9, ] j / B N& ñ © î ß & ñ $ í ` ¦ Z } s
¸2 ¤ [ O > H כ s | Ã Ðf ô Ç כ Ü ¼ Ð z ¤ . E $ Ý ¼ Z
} s H þ j@ /ô Ç ß ¼> [ O & ñ # F g | ¾ Ó` ¦ ´ ú §s S X Ð H כ s
Ä »o ô Ç כ Ü ¼ Ð z ¤ . : r ½ ¨ õ H ¾ ÓÊ ê CRL_ [ O
> x 9 ] j , Õ ªo ¦ s \ ¦ s 6 x ô Ç % ò © l Z O > hµ 1 Ï\ 9 כ
¹ô Ç l í « Ñ Ð 6 x| ¨ c à º e ` ¦ כ s .
P
c p 8 ý ò k >
: r ½ ¨ H õ < Æl Õ ü t Â Ò (õ < ÆF é ß )\ " f t " é ¶ ô Ç : £ ¤& ñ l
í ½ ¨ (R01-2004-000-10500-0)ü < r Û ¼% 7 s ¸ s b
Û ¼ ² D G Ù þ d ½ ¨G ' p' _ t " é ¶ Ü ¼ Ð Ã º' ÷ &% 3 Ü ¼ 9, s \ y
× ¼w n m . ¢ ¸ô Ç : r ½ ¨ H í ½ Ó ~ ½ Ó F g 5 Å q l ½ ¨
è_ 1B2, 7B2, 9C1 c \ " f à º' ÷ &% 3 Ü ¼ 9, z ´+ « >\
¸¹ ¡ §` ¦ ï r 5 Å q l ½ ¨ è_ ' a > ì r[ þ t a y _ ´ ú @ p u
`
¦ ½ + Ëm . í ½ Ó ~ ½ Ó F g 5 Å q l \ " f_ z ´+ « > É r õ < Æl Õ
ü
t  Òü < í ½ Ó] j^ o =_ t " é ¶` ¦ ~ à Π¤_ þ v m .
Y
c p w à U Ø ô
[1] Synchrotron Radiation Instrumentation, edited by T. Warwick, J. Arthur, H. A. Padmore and J. St¨ ohr, AIP Conf. Proc. No. 705 (AIP, Melville, NY, 2004).
[2] C. Raven, A. Snigirev, I. Snigireva, P. Spanne, A.
Souvorov and V. Kohn, Appl. Phys. Lett. 70, 1826 (1996).
[3] Z. Hu, P. A. Thomas, A. Snigirev, I. Snigireva, A.
Souvorov, P. G. R. Smith, G. W. Ross and S. Teat, Nature 392, 690 (1998).
[4] S. J. Lee and G.B. Kim, J. Appl. Phys. 97, 064701 (2005).
[5] S. J. Lee and S. Kim. Experiments in Fluids, in press (2004).
[6] Y. Kim and S. J. Lee, KSME J. 27, 563 (2003).
[7] S. J. Spector, C. J. Jacoson and D. M. Tenant, J.
Vac. Sci. Technol. B. 19, 2872 (1997).
[8] W. B. Yun, P.J. Viccaro, B. Lai and J. Chrzas, Rev.
Sci. Instrum. 63, 582 (1991).
[9] W. Leitenberger, T. Weitkamp, M. Drakopoulos, I.
Snigireva and A. Snigirev, Opt. Commun. 180, 233 (2000).
[10] A. Snigirev, V. Kohn, I. Snigireva and B. Lengeler, Nature 384, 49 (1996).
[11] B. Lengeler, C. G. Schroer, M. Richwin, J. Tumm-
ler, M. Drakopoulos, A. Snigirev and I. Snigireva,
Appl. Phys. Lett. 74, 3924 (1999).
Refractive Lenses for Hard X-ray
Guk Bae Kim and Sang Joon Lee
∗Department. of Mechanical Engineering, POSTECH, Pohang, 790-784
Jin Pyoung Lee
School of Environmental Science and Engineering, POSTECH, Pohang, 790-784
Jong Hyun Kim and Suk Sang Chang
Pohang Accelerator Laboratory, POSTECH, Pohang, 790-784 (Received 7 October 2005)
Because the refractive index of X-rays in a medium is very weak, total reflection or diffraction cannot be used for deflecting the pathway or condensing X-rays as with visible light. Recently a compound refractive lens (CRL) for hard X-rays has been suggested as new X-ray optics. In this research, we designed many different CRLs with various parameters, such like various radii of curvature, lens thicknesses, lens heights, and so on. The CRL lenses were fabricated with PMMA by using the LIGA process. The effects of various design parameters on the performance of the CRLs were investigated. Through performance tests, the parameters were optimized to condene hard X-rays beam effectively. The radius of curvature and the thickness of the CRL were found not to have a large influence. However, increasing the lens height was found to improve the performance.
PACS numbers: 41.50.+h
Keywords: Compound refractive lens, X-rays microscopy
∗
![Fig. 1. Fabrication of x-ray mask and schematics of LIGA process. 1. CRL8 ý < gXcl X |9 5Å q6 x CRL _ â Ä º, ¦;¤ q (aspect ratio) Z} Ér ½ ¨ ¸Óüt +þ AI Ð ] j
# c &ñ §> = x9 E$ Ý ¼_ ´ òÖ¦ ¾Ó © \ Ä »o](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dokinfo/5435584.232962/2.892.480.812.163.335/fig-fabrication-schematics-liga-process-aspect-ratio-óüt.webp)
![º ºP U ² Ó Þù o Þ0 n É ù p § T Ó Þ X ¢ Õ ×P c l] k ù Q : g Ö כ 9 0° Ç < gX c l](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)