| Project/Area Number |
20H02628
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Momose Atsushi 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20322068)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | X線顕微鏡 / 回折格子 / 二光束干渉 / X線CT / デコンボリューション / 位相回復 / Ｘ線顕微鏡 / Ｘ線ＣＴ / 位相コントラスト / 干渉 |
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| Outline of Research at the Start |
Ｘ線光学素子の進歩により、実験室で使用できる硬Ｘ線顕微ＣＴが実用化されている。ただし、軽元素からなる高分子材料や生体軟組織などへの感度が不十分であるという原理的問題がある。これを克服するために、Ｘ線位相イメージング技術とＸ線顕微鏡を融合させるＸ線顕微位相ＣＴの研究を続けている。本研究では、サブミクロン周期のＸ線透過格子を開発し、それを搭載して究極のＸ線位相感度が期待できる二光束干渉顕微法を実証し、且つ、実験室Ｘ線源（回転陽極Ｘ線管）で稼働する世界初の顕微位相ＣＴシステムを開発することを目的とする。また、高分子ブレンド相分離構造の三次元評価などへの応用を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
We introduced X-ray gratings into the laboratory X-ray microscope (Carl Zeiss Xradia 800 Ultra) equipped with a Fresnel zone plate. A phase-contrast mode, which extract phase signal from the sample-induced deformation of the self-image formed by the Talbot effect, was appended. By the phase measurement by the fringe-scanning method, a twin phase image that consists of two phase images of opposite sign and sheared by a certain distance is generated. To reconstruct a single phase image from the twin phase image, we developed newly a complex deconvolution method, resulting a phase shift image of a sample with 0.154-nm X-rays under the microscope optics. We also reexamined grating design (period, duty cycle, etc.) to reduce residual artifact, and obtained guidelines for improving image quality.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来のX線画像は試料によるX線の吸収によってコントラストが形成されている。たがって、高分子材料や生体軟組織のX線画像には十分な感度が期待できない。この問題を克服する技術としてX線位相コントラストに基づく位相イメージング技術がある。
本研究は、X線透過格子を用いた位相イメージング技術を導入し、X線顕微鏡による高分解能撮影においても高感度化を実現することを目的とした。顕微鏡学観点でも、光学顕微鏡や電子顕微鏡で使われていない独自の光学系と画像処理手法を開発したことは特徴的である。また、社会的には高分解能で三次元観察を高感度で実現するシステムになるので、様々な研究・開発に有用な機器を提供することになる。
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