スペクトロスコピックＸ線回折イメージングによるナノスケールＸ線吸収分光

• Project Area: Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation
• Project/Area Number: 26106515
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高橋 幸生 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00415217)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2015: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2014: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: X線 / 金属物性

Outline of Annual Research Achievements

昨年度実施した計算機シミュレーションの結果に基づき、コヒーレントX線回折イメージングによるX線吸収分光測定の原理実証実験を大型放射光施設SPring-8にて行った。厚さ１マイクロメートルの窒化珪素膜基板上に酸化マンガン(Ⅱ)、酸化マンガン(Ⅱ、Ⅲ)をそれぞれ６００ナノメートル成膜し、集束イオンビーム加工装置によって、最小構造１００ナノメートルの文字列パターンを加工し、観察試料とした。原理実証実験は、SPring-8の理化学研究所専用のビームラインBL29XULにて行った。MnのK吸収端近傍のエネルギーに単色化されたX線を全反射集光鏡によって約６００ナノメートル(半値幅)に集光し、試料に照射した。試料から散乱されたX線は直接撮像型二次元X線検出器によって検出した。入射X線エネルギーをMnのK吸収端近傍で変化させ、２０点の入射X線エネルギーでコヒーレントX線回折強度パターンを測定した。そして、コヒーレント回折強度パターンに位相回復計算を実行し、試料像を再構成した結果、２０ナノメートルのピクセル分解能で試料像を再構成することに成功した。そして、再構成像中の同じ箇所の１ピクセル強度の入射X線エネルギー毎に抜き出しプロットすることでX線吸収量のエネルギー依存性を調べた。X線吸収量のエネルギー依存性はX線吸収スペクトルの一般的な特徴を有し、参照試料のX線吸収スペクトルと良い一致を示していた。以上のように、コヒーレントX線回折イメージングにより高空間分解能X線吸収分光を実証することに成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Dark-field X-ray Ptychography (2015)
  • Author(s): Akihiro Suzuki, Yukio Takahashi
  • Journal Title: Optics Express Volume: 23 Issue: 12 Pages: 16429-16438
  • DOI: 10.1364/oe.23.016429
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Precession X-ray Ptychography with Multislice Approach (2015)
  • Author(s): Kei Shimomura, Akihiro Suzuki, Makoto Hirose, Yukio Takahashi
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 91 Issue: 21 Pages: 214114-214114
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.214114
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Ｘ線タイコグラフィによるナノ構造解析 (2016)
  • Author(s): 高橋幸生
  • Organizer: 薄膜第131委員会研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2016-02-04
  • Invited
• [Presentation] コヒーレントX線回折による次世代の構造可視化研究 (2015)
  • Author(s): 高橋幸生
  • Organizer: PF研究会「次世代放射光光源を用いた構造物性研究への期待」
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構
  • Year and Date: 2015-07-27
  • Invited
• [Presentation] Ｘ線タイコグラフィーによるナノ組織解析 (2015)
  • Author(s): 高橋幸生
  • Organizer: マイクロビームアナリシス第141委員会、第160回研究会
  • Place of Presentation: シーサイドホテル舞子ビラ神戸
  • Year and Date: 2015-05-27
  • Invited
• [Presentation] X線タイコグラフィーによる高分解能XAFSイメージングの実現可能性の検討 (2015)
  • Author(s): 広瀬真、鈴木明大、下村啓、高橋幸生
  • Organizer: 第28回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2015-01-12
• [Remarks]
  • URL: http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/takahashi
• [Remarks]
  • URL: http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/takahashi