新規結像ミラー光学系を用いた大視野X線顕微鏡の開発
| Project/Area Number |
23K25120
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| Project/Area Number (Other) |
22H03866 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松山 智至 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10423196)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | X線顕微鏡 / X線ミラー / 大視野 / 放射光 |
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| Outline of Research at the Start |
1年目は，ミラーを含めた光学系の設計を実施する．光線追跡や波動光学計算を駆使して，最適設計を目指す．2年目はミラー設計を引き続き進め，完了し次第，ミラー作製に移行する．加えて，ミラーマニピュレータに要求される許容精度の計算やその設計・開発を進める．3年目は顕微鏡システムの構築と，その性能評価を実施する．さらにXAFSイメージングやCTを実施する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
実用的なX線顕微分光を実施するためには，大視野，高空間分解能，高効率，色収差のない顕微鏡システムが必要不可欠である．しかし，FZPなどの回折レンズを用いた顕微鏡では効率と色収差の点で課題があった．一方で，反射レンズ（結像ミラー）では視野が狭いという課題があった．本研究では，これまでコマ収差と像面湾曲収差によって大視野化が難しかった結像ミラー光学系において，コマ収差と像面湾曲収差を補正することができる新規結像光学系を実現することを目指している．
本年度は，①光学系の設計，②シミュレーション，③ミラーマニピュレータの開発，を中心に実施した．
①では，複数のミラーから成り，コマ収差と像面湾曲収差を補正できる光学系を設計した．反射率，全長，ミラー曲率半径，作動距離，開口数，斜入射角，コーティング材料を最適化することで，実用的な設計を得た．
②では，光線追跡・波動光学シミュレータを開発した．これを使って①の設計を検討し，また，許容アライメント誤差を算出した．また，両者をハイブリッドしたシミュレータも開発し，高速に波動場を計算できるようにした．
③では，設計したミラーを調整できるミラーマニピュレータの設計を行った．②で予想した許容アライメント誤差を十分に調整できるシステムの開発を進めた．
今後の予定として，ミラーマニピュレータの開発，光学系の試作・テストを実施し，提案した光学系が実用的であることを確認する．また，顕微鏡にインストールすることで，その応用を進める．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り順調に進んでいる．新しい提案の光学系をうまく設計できた．シミュレータを開発し，その動作をコンピュータ上でテストすることができた．以上は，当初目標であり，それを達成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の計画として，ミラーマニピュレータの開発，光学系の試作・テストを実施し，提案した光学系が実用的であることを確認する．また，顕微鏡にインストールすることで，顕微分光や位相イメージング，CTなどを実施することを目指す．これらの実験は，テスト段階ではSPring-8の放射光（単色X線）を用いて実施する計画を立てている．得られた結果を解析することで，シミュレーションで予想した性能が達成できているか評価する．また，時間が許せば，さらに高性能な光学系をシミュレーションを用いて検討・設計する．
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
