2016 Fiscal Year Research-status Report
可変倍率のＸ線ブラッグ光学系による放射光イメージングの高度化
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15K04745
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
平野 馨一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40218798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 由美子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別技術専門職 (70339258)
杉山 弘 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (80222058)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | X線 / 放射光 / イメージング / X線光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実験室Ｘ線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速で非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学等の分野で今日広く利用されている。この放射光Ｘ線イメージングのさらなる高度化を図るために、前年度に引き続き可変倍率のＸ線ブラッグ光学系の開発・改良に取り組んだ。
可変倍率のＸ線ブラッグ光学系の大きな利点の一つは、低倍率で試料の観察を行って関心領域を特定し、その後ただちに高倍率で関心領域の観察を行える点である。昨年度は主に二次元投影像を得るための装置や解析プログラムの開発と検証実験を行ったが、今後さらに三次元像の観察へと進むには、最近提案されたラミノグラフィーの導入が必要不可欠である。そこで、今年度は主にラミノグラフィーの開発と検証を行った。
第一に、ラミノグラフィーの画像再構成プログラムのプロトタイプの開発をC++言語を用いて行った。第二に、試作したプログラムの動作を検証するために、放射光実験施設Photon FactoryのビームラインBL-14Bで吸収型X線ラミノグラフィーの実験を行い、各種試料について観察条件を変えながら画像データを取得した。第三に、画像再構成プログラムによる実験データの処理を行った。試行錯誤の末に、最終的に正常な断層像が得られた。また、観察条件を変えることによって画質がどのように変化するのかを調査した。
得られた研修成果は論文にまとめて出版した（K. Hirano et al.: J. Synchrotron Rad. 23 (2016) 1484-1489）。また、学会や研究会などで成果発表を行った。
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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
今年度の第一の目標は、可変倍率X線ブラッグ光学系で試料の三次元像を得るときに中心的な役割を果たす、ラミノグラフィーの画像再構成プログラムを開発することだったが、予定通りプロトタイプの作成を行うことができた。
第二の目標は、作成したプログラムの確認を行うために各種試料に関するデータを取得することだったが、これもほぼ予定通りに行うことができた。
第三の目標は、画像再構成プログラムによって実験データを処理することだった。これに関してはかなり難航したが、試行錯誤の末に何とか試料の断層像を得ることができた。これにより、ラミノグラフィー画像再構成の核となる基本プログラムが完成した。
以上を踏まえて全体的に判断すると、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今のところ、研究はおおむね順調に進展しているので、引き続き当初の予定に従って研究を進める。
最終年度となる次年度は、１００倍程度まで倍率を上げて光学系の特性評価を行うと共に各種応用を行う。まずは、倍率可変X線ブラッグ光学系と吸収型X線ラミノグラフィーとを組み合わせることにより、各種試料の非破壊三次元観察を行う。次に、位相型X線イメージングの一種である回折強調撮像法（DEI）への応用を行う。
なお、得られた研修成果は随時論文にまとめて出版する。また、国内外の学会で発表を行う。
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| Causes of Carryover |
Photon FactoryのビームラインBL-14Bの光源である垂直ウィグラーの問題により実験期間が短縮されたため、実験計画を変更して光学素子等の準備を延期した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
垂直ウィグラーは次年度の秋に復旧する予定なので、それに合わせて光学素子等の準備を行う。
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