2015 Fiscal Year Annual Research Report
高次高調波軟Ｘ線源と高精度回転楕円ミラーの開発による軟Ｘ線顕微鏡システムの構築
| Project/Area Number |
15J08622
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
本山 央人 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
|
| Keywords | X線ミラー / 精密加工 / 軟X線顕微鏡 / 成膜法 / 放射光X線 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高次高調波軟X線集光技術の開発である。高次高調波のブロードバンドな波長帯域において高い反射率を確保することができる、回転楕円ミラーを利用した集光システムの構築、および集光ビームの形成を目指している。
前年度は、東京大学浅野キャンパスに位置する、高次高調波発生施設において、集光システムの構築を行った。X線集光には、集光素子の精度だけではなく、光源のふらつきを始めとしたドリフトを最低限に抑える必要がある。そこで、まずはビームライン全体の設計を見直し、ビームライン中の主要な光学素子は振動源から分離した位置に配置可能となるよう改造した。また、5つの高剛性真空対応ステージから構成される真空対応姿勢制御装置を立ち上げた。すでに、当研究室では安定的な回転楕円ミラー作製プロセスが確立されており、その評価のために波長13.5～19.5nmの軟X線を利用して集光実験を実施した。その結果、2.4×2.3μmの集光径を計測した。当研究室で作製された回転楕円ミラーによる軟X線二次元集光は初である。
また、今年度実施予定のミラー形状修正装置の開発に向けた、予備実験を実施した。ミラー内側にミラーと同じ材質の金属小片を挿入し、外側からイオンビームを照射する。イオンビームによりはじき出された粒子をミラー内面に付着させることで形状を修正する。本手法の有用性を確かめるために、既存のイオンビーム装置を利用して、ミラー内面に形状修正加工を施した。その結果、形状精度を3.8μmから0.7μmにまで向上させることに成功した。本実験結果を踏まえて今年度、装置開発を実施する。
平成28年度に実施予定の、輪帯状拡散ビームを形成するためのミラー作製プロセスを構築した。成膜法を利用した、高分解能自由曲面形成装置を構築し、実際に自由曲面を形成することに成功した。本手法に関しても、今年度専用装置を立ち上げる予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね予定通りに進展している。前年度の計画であった、高次高調波集光システムの立ち上げおよび実験から、最初の大きな目標である軟X線μm集光を実現することができた。加えて、13.5~19.5 nmの光を用いる予定であったが、高次高調波システムの改造により、発生可能な高調波の波長を4nmまで短波長化した。これにより、さらに高感度な集光実験が期待できる。
その他、前年度の予定にはなかった事項についても進展している。まず、回転楕円ミラーの内面成膜に関してであるが、予定を前倒しして、前年度にその実証実験を行った。その結果、提案していた手法によりミラーの高精度化が可能であることが示された。次に、最終年度までに予定していた、リング状発散ビームを形成するための非球面ミラーに関してであるが、その加工装置を前年度構築した。成膜装置を転用することでこれを実現し、必要な加工性能を有することを確認した。また、実際に非球面ミラーを加工しその性能をX線により評価した。本事項は最終年度に実施する予定であったが、放射光施設SPring-8との共同研究により、前年度に実施することが可能となった。
以上のように、前年度は本研究プロジェクトにおける実施事項を俯瞰的に推進することができた。しかしながら、すべての開発事項が完成したわけではなく、本年度以降の継続した研究開発が必要となる。以上をふまえて、前年度の評価を「(2)おおむね順調に進展している」とした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
前年度、高次高調波軟X線施設において、以前よりも短波長領域の高調波発生を確認した。波長帯域は4nm付近であり回転楕円ミラーの評価に適しているものの、その発生は安定しておらず長時間安定した発生は困難な状況である。今年度は、再度ビームライン全体に、(主に装置の振動対策等の)改良を施す。前年度13~20nm付近のX線で行った評価実験を平行して進めつつ、4nm付近での同種実験の実施を目標とする。
前年度より、高次高調波軟X線に加えて、放射光施設SPring-8における軟X線ビームラインにおける共同研究が開始された。今年度は両光源を用いた評価実験を実施する。両X線源を用いたミラー評価を平行して推進することにより、より確度の高いミラー評価が可能になる。
ミラー作製プロセスに関しては、前年度に引き続いての装置開発を行う。前年度に、回転楕円ミラーの高精度化のための内面成膜技術・リング状拡散ビームを形成する非球面ミラーの高精度化のための高分解能成膜装置の基礎研究を終えている。今年度は、実際のミラー加工への適用を視野に入れ、両装置を実用的な段階にまで開発を進めることを目標とする。
|
