Development of free-form mirror for X-ray focusing with arbitrary astigmatism
| Project/Area Number |
21K20394
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Takeo Yoko 東京大学, 物性研究所, 助教 (50910155)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 精密計測 / 精密加工 / X線ミラー / 光学設計 / 軟X線集光 / 形状計測 / 波面計測 |
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| Outline of Research at the Start |
鉛直方向と水平方向で異なる集光性能を持つ、非点収差制御ミラーという新設計方式を提案する。作製精度をより高めるために、複数の白色干渉レーザープローブと自動ステージ及び参照平面を組み合わせ、ミラー表面形状に存在する周期100 μmから1 mmのうねり誤差を1 nmの精度で計測する手法を開発する。形状計測結果に基づいて修正加工を施すことにより理想的なミラーを作製し、大型放射光施設において実証実験を行う。非点収差制御ミラーは、特に軟X線ビームラインにおける実用化を見込んでいる。ビームライン設計が簡略化するだけでなく、各種軟X線解析手法に最適なプローブ光の生成が可能となる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Grazing incidence mirrors are an essential fundamental technology for focusing and shaping X-rays with high intensity and short wavelength. Most mirrors currently in practical use in the X-ray field are designed based on conic curves, which limits the degree of freedom in designing optical system.
In this study, we addressed the following three points to develop a new grazing incidence mirror with different focusing characteristics in the vertical and horizontal directions: a three-dimensional free-form design method, figure measurement, and in-situ evaluation in an optical system. As a demonstration, we fabricated a mirror with a 10x different reduction ratio between longitudinal and sagittal focusing, and confirmed the functions as designed at the soft X-ray beamline of SPring-8. This research would be deployed in various applications including soft X-ray synchrotron radiation facilities.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光学系を設計する際に、円形ビームが点光源から発するという仮定を用いることは多いが、実際の光源特性には必ずしも当てはまらない。物性研究や製薬の領域で欠かせない役割を果たす放射光軟X線光源はその一例である。このような光源の持つ鉛直・水平方向の非対称性を考慮に入れたうえで、それらを解消あるいは付加する光学技術が必要とされている。
本研究で開発した技術によって、これまで斜入射ミラーが2枚必要だった上述の光学系を、1枚で実現することができるようになった。これにより、多様な軟X線解析手法に最適化した照明ビームを低コストで生成可能となり、新たな物質の発見や現象の解明につながると期待される。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
