高精度電鋳プロセスの開発と回転楕円軟Ｘ線集光ミラー作製への応用

• Project/Area Number: 15J08580
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Production engineering/Processing studies
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 久米 健大 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: X線ミラー / 高精度転写 / 電鋳法 / 高精度形状転写 / ナノ精度形状計測

Outline of Annual Research Achievements

前年度まで，室温電析を特徴とした電鋳法による高精度形状転写プロセスの開発に取り組んできた．一方で転写性能評価は転写形状と被転写形状の比較によりなされるが，小径円筒状のミラー内面の形状を高精度に計測することは困難であり，これまで転写性能評価は真円度測定器を用いた周方向プロファイルの計測・比較のみにとどまっていた．そこで複数のレーザープローブと参照平面を用いた同時比較計測を特徴とした，マンドレル外周のための三次元形状計測装置を改造し，ミラー内面形状計測システムを開発した．ここでは，ミラー内面上での走査が可能である接触式プローブも併用した装置構成とした．接触式プローブによる摩擦や測定力の影響を補正・最小化することで，10 nmの置き直し再現性の下，ミラーの長手方向プロファイルの計測が可能となった．複数の長手方向プロファイルと周方向プロファイルを組み合わせてミラー形状誤差の三次元的な分布を求め，マスター形状誤差と比較した結果，上下流端近傍を除いた中心付近においてRMS 15 nmの精度で形状転写がなされていることが確認された．数十ミリメートルスケールの範囲でこのような転写精度が達成された例は報告されていない．ミラー形状誤差に基づき，波動光学シミュレーションにより集光特性を求めたところ，波長4.13 nmの軟X線を光源に用いた場合，ビーム中心から半径250 nmの範囲内にエネルギーの50%以上が含まれることが示された．これは同ミラーを用いて大型放射光施設で実施された実際の集光実験結果とよく一致している．
このように高精度ミラーの作製・形状評価により，高精度X線光学素子作製手法としての提案プロセスの有用性を示した．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of internal stress measurement technique for Ni electroforming using Shack-Har tmann sensor (2016)
  • Author(s): T. Kume, S. Egawa, H. Mimura
  • Journal Title: International Journal of Electrical Machining Volume: 21 Pages: 25-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of Residual Stress of Electrodeposited Layer on Shape Replication Accuracy in Ni Electroforming (2016)
  • Author(s): T. kume, S. Egawa, G. Yamaguchi, H. Mimura
  • Journal Title: Procedia CIRP Volume: 42 Pages: 783-787
  • DOI: 10.1016/j.procir.2016.02.319
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Replication accuracy of electroforming process for X-ray ellipsoidal mirror (2017)
  • Author(s): T. Kume, Y. Takei, S. Egawa, G. Yamaguchi, H. Motoyama, and H. Mimura
  • Organizer: International Conference on X-ray optics, detectors, sources, and their applications 2017 (XOPT'17)
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2017-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 回転楕円ミラー用マンドレルの3次元高精度形状計測法の開発 (2017)
  • Author(s): 久米健大，武井良憲，三村秀和
  • Organizer: 2017年度精密工学会春季大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市 慶應義塾大学
  • Year and Date: 2017-03-13
• [Presentation] Three-dimensional shape measurement for x-ray ellipsoidal mirror (2017)
  • Author(s): Takehiro Kume, Yoshinori Takei, Satoru Egawa, Gota Yamaguchi, Hiroto Motoyama, Hidekazu Mimura
  • Organizer: SPIE Optics + Photonics 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Replication accuracy of electroforming process for x-ray ellipsoidal mirror (2017)
  • Author(s): Takehiro Kume, Yoshinori Takei, Satoru Egawa, Gota Yamaguchi, Hiroto Motoyama, Hidekazu Mimura
  • Organizer: International conference on x-ray optics and application 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electroforming process specialized for fabrication of x-ray ellipsoidal mirror (2016)
  • Author(s): T. Kume, S. Egawa, Y. Takeo, and H. Mimura
  • Organizer: International Conference on X-ray optics, detectors, sources, and their applications 2016 (XOPT'16)
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-05-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Influence of Residual Stress of Electrodeposited Layer on Shape Replication Accuracy in Ni Electroforming (2016)
  • Author(s): T. kume, S. Egawa, G. Yamaguchi, H. Mimura
  • Organizer: 18th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining
  • Place of Presentation: 東京大学，東京都文京区
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電析膜の内部応力測定と電鋳法の形状転写性能評価 (2015)
  • Author(s): 久米健大、江川悟、山口豪太、三村秀和
  • Organizer: 2015年度精密工学会秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学，宮城県仙台市
  • Year and Date: 2015-09-04
• [Presentation] Effect of Electrodeposition Conditions on Replication Accuracy of Electroforming (2015)
  • Author(s): T. Kume, S. Egawa, H. Mimura
  • Organizer: EUSPEN 15th International Conference
  • Place of Presentation: Leuven, Belgium
  • Year and Date: 2015-06-01
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] Mimura Gr 研究成果・発表（Since 2011)
  • URL: http://www.edm.t.u-tokyo.ac.jp/7MimuraGr/Seika.html