다층박막거울은 높은 반사 효율로 엑스선을 단색화 하는데 많이 사용되고 있다. 반사되는 엑스선의 파장은 두께주기와 입사각도에 의해 결정되고, 반사율은 층수와 표면 거칠기에 크게 의존하게 된다. 다층박막거울은 중원소와 경원소가 번갈아 적층되어 있는 구조로 되어 있으며 각 계면에서의 거칠기를 고려해야 한다. 본 논문에서는 두께 변화 W/Si 다층박막거울에서 계면 거칠기와 상호확산을 동시에 고려하여 반사율을 조사하였다. 두께 변화 다층박막거울은 균일한 다층박막거울에 비해 반사율은 감소하나 각도 및 에너지 반치폭이 넓은 특징을 보였으며, 상호확산에 따른 반사율의 저하가 크게 증가하였다. 이론적인 설계값에 가까운 반사율을 획득하기 위해서는 다층박막거울을 제작 할 때 나타나는 상호확산의 효과를 고려하여 설계함으로써 목적에 부합하는 최적의 다층박막거울을 설계하고 제작할 수 있을 것이다.

다층박막거울은 규소나 게르마늄과 같은 단결정 회절소자를 대체할 수 있는 광학소자로 수 나노미터 두께의 인공적인 회절 평면을 갖는다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울에서 박막의 두께 변화에 따른 첫 번째 브래그 각도 및 반사율 저하를 조사하였다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울은 0.55° 및 17.5 keV에서 최대 반사율을 나타내도록 설계되었고 72.67%의 반사율을 보였다. 텅스텐 및 규소의 박막 두께가 동일하게 변화되었을 때 첫 번째 브래그 각도의 변화 및 반사율 저하가 관찰되었다. 다층박막거울에서 텅스텐 박막중 하나의 층에서만 두께 변화가 있을 때는 반사율의 변화는 없지만 포락선의 요철이 관찰되었다. 무작위적인 가우시안 두께 변화에서도 반사율 저하가 관찰되었다. 작은 두께 주기를 갖는 W/Si 다층박막거울에서 두께 변화에 따른 반사율의 저하를 통해 제작되는 다층박막거울의 공차를 예측할 수 있을 것이다.

최근 의료영상기술에서 유방암 엑스선 진단기술의 주요 이슈는 정확한 조기암 진단과 환자의 피폭선량의 감소에 있다. 엑스선 영상대비도를 높이고 피폭선량을 줄이는 기술 중 하나로써 다층박막거울을 이용한 단색 엑스선을 획득하는 연구가 선행되어 왔다. 그러나 기존의 Uniform 다층박막거울은 거울면의 일부 반사영역에서만 원하는 파장대역의 단색 엑스선을 얻을 수 있어서 엑스선 영상기술 응용에 한계가 있다. 본 연구에서는 다층박막거울의 전 영역에 걸쳐 동일한 단색엑스선을 얻기 위해 거울에 입사하는 백색 엑스선의 입사각에 상응하는 선형적 기울기의 박막두께를 갖는 Graded 다층박막거울을 설계하였고, 기존 이온빔 스퍼터링 장치에 마스크 제어 장치를 추가 제작하여 100×100mm2 크기로 제작하였다. 제작된 Graded 다층박막거울은 17.5keV의 단색엑스선을 획득할 수 있도록 설계하였으며 박막두께주기는 2.88nm~4.62nm(Center 3.87nm)이다. 엑스선 반사율은 60% 이상이며, 단색 엑스선의 FWHM은 1.4keV 이하이고 엑스선 빔 폭은 3mm정도이다. 유방촬영에 적합한 몰리브덴 특성엑스선에 해당하는 17.5keV의 단색 엑스선을 얻음으로써 저선량·고감도 유방암 진단장치 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

고 에너지 X선을 이용하는 응용에서 다층박막 거울은 매우 유용하다. 고 에너지 X선은 매우 짧은 다층박막 두께주 기를 요구한다. 두께주기가 수 나노미터로 매우 짧기 때문에 다층박막을 형성하는 층들은 서로 계면 거칠기나 상호확 산에 영향을 준다. 3.25nm의 두께주기를 갖는 C/W 다층박막 거울에서 1nm의 탄소 층의 특성을 살펴보았다. 탄소의 두께가 1nm로 매우 얇아도 텅스텐과 탄소의 층들은 매우 균일하게 증착되었으며, 탄소층은 미세구조가 없는 미정질 구조를 보였다. 투과전자현미경의 회절 영상을 통해서 텅스텐과 탄소의 상호확산이 발생했다는 것을 알수있었다.

단색 엑스선은 적은 방사선 피폭으로 대조도가 높은 의료영상을 만들 수 있다. 엑스선 튜브와 다층박막 거울을 결합하 면 높은 플루언스의 단색 엑스선을 얻을 수 있다. 몰리브덴(Mo) 타깃을 갖는 엑스선 튜브에서 Mo 특성방사선(17.5keV) 을 높은 반사율로 획득하기 위한 W/C 다층박막 거울의 최적화를 수행하였다. 반사율이 최대가 되는 조건에서 두께주기와 두께비를 결정하였다. 최적 설계된 다층박막 거울에 대한 두께주기와 브래그 정렬에 대한 공차를 구하였다. 증착 (deposition) 공차 0.2nm와 회전정렬 공차 ± 0.01°에서 이론 반사율의 85% 이상에 해당하는 반사율이 얻어질 수 있다. 다층박막 거울을 이용하면 높은 플루언스의 특성방사선을 얻어 낼 수 있기 때문에 의료영상 획득 장치에 많이 사용될 것 이다.