2015 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15J08580
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
久米 健大 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 電鋳法 / X線ミラー / 高精度形状転写 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
常温電鋳プロセスでは，不安定要素として，電析時に水素気泡が製品表面に付着しやすいことが挙げられる．気泡が付着したままプロセスが進行すると，製品の内部構造が不均一になり，製品の形状精度を著しく低下させる．これまで周辺雰囲気の減圧脱気により上記問題を解決してきたが，液条件次第では気泡が完全には除去されないことが明らかになった．そこで長周期・低デューティー比の逆電流を加え，電析層近傍のpHを一時的に変化させることで気泡の脱離を促し，気泡除去効果を向上させた．これにより本研究のターゲットである回転楕円ミラーの安定的生産を可能にした．
また，現在開発中であるシャックハルトマン波面センサを用いた応力測定装置の測定性能の定量的評価として，測定の安定性評価，測定再現性の評価および測定精度の評価を実施し，いずれも優れた性能を有することを確認した．これらは電析時に生じる変形をインプロセスで高精度検出・早期検出が可能であることを示しており，応力制御システムへの応用が可能であることが確認された．
応用研究としては，内部応力が回転楕円ミラーの形状精度に及ぼす影響を調査した．初めに様々な応力分布を仮定した回転楕円ミラーのシミュレーションモデルを構築し，有限要素法解析により，応力に起因する変形量を求めた．続けて異なる応力が生じるような電析条件下で複数の回転楕円ミラーを作製し，それぞれの転写面真円度を測定した．両者において，物理的に非常に安定的な電析環境が実現されている本電鋳プロセスでは，内部応力がミラー真円度に及ぼす影響は極めて限定的であることが示された．
これらの成果は，形状転写性能向上のための指針を与えた点，常温・無撹拌・添加物フリーの電鋳を可能にした点で，次年度以降の研究遂行を容易にするのみならず，その汎用性から工業的有用性の観点からも意義があるといえる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
27年度は当初の研究計画以外に，内部応力が回転楕円ミラーの形状精度に及ぼす影響を調査した．これにより，形状転写性能向上のためには電析環境の安定化がより重要であることが示された．今後，電析環境のさらなる安定化を図ることで，本研究で開発する装置による応力制御のみでは達成し得ない形状転写精度を実現できる可能性が高まった．これは，電鋳プロセスの高精度化という研究全体の目的に立ち返れば， 期待以上の成果をもたらしたといえる．
また現在開発している常温電鋳プロセスでは，まれに電析時に水素気泡が製品表面に付着することが問題であった．本研究でターゲットとしている回転楕円ミラーは，問題なくプロセスが進行した場合，作製に2週間程度を要するが，作製時に水素気泡の付着があった場合，全工程を一からやり直す必要があり，これが研究遂行の不安定要素となっていた．27年度分の研究成果により，ミラー作製プロセスが飛躍的に安定化され，ミラー1本当たりの作製に実際に要する時間が短縮した．ミラー作製の安定化は研究遂行を大いに促進するものであり，29年度分までを考慮した研究計画全体の観点から評価すれば，本研究は当初の計画以上に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，当初の計画にある応力制御システムの構築を進めると同時に，本年度の成果を踏まえ，電析環境に物理的不安定さをもたらすもの，具体的には電析装置内の電解液の流れムラ等が形状転写性能に及ぼす影響の程度を調査する．並行して，電析条件の改善による電析環境の安定化，すなわち電析層厚さの均一化を試み，形状転写性能向上を試みる．加えて，電析金属の析出粒径制御による転写面粗さの改善など要素技術の高度化を実施しミラー精度向上を追求する．
上記プロセスにより電析条件を最適化していく過程で，回転楕円ミラー作製・形状評価を繰り返し，転写性能の向上を確認していく．ミラーの形状評価は可視光レーザを用いた波面計測により行う．
最終的には，高次高調波軟X線を利用した回転楕円ミラーの性能評価を行う予定である．ここではX線の集光特性を評価し，理想的な回折限界集光を目指す．同時に，軸対象形状ではない平面ミラーの作製への応用展開を試みる．
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Research Products
(5 results)
