Development of Super-resolution Technique in Transmission X-ray Imaging using Embedded X-ray Targets

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K13408
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 志村 考功 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90252600)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: X線 / 光源技術 / 量子ビーム

Outline of Annual Research Achievements

透過型Ｘ線撮像装置は物質の内部を非破壊で観察できることから基礎研究から産業利用まで様々な分野で活用されている。X線光源の下流に試料を配置し、透過したＸ線を２次元検出器で測定することにより試料の拡大Ｘ線像を得ることができる。このとき像の空間分解能は光源サイズと２次元検出器の分解能で決まる。被写体が検出器に密着する場合は検出器の分解能によるが、被写体が光源側に近づくにつれ光源サイズにより分解能が決定される。硬X線領域の２次元検出器の分解能（数十um）と感度はトレードオフの関係にあり、強度の弱い実験室系X線源を用いる場合は検出器の分解能を犠牲にする必要があり、高分解能化のためには微小光源が必須となる。しかしながら、電子線の集光サイズを小さくし光源サイズを小さくすると比例して投入電力も小さくしなければならず、空間分解能とX線強度のトレードオフはX線撮像装置の本質的課題として甘受されてきた。　本課題では埋め込みＸ線光源技術を適用することにより、高空間分解能と高X線強度を両立する実験室系の透過型X線撮像法の実証を目指した。
本研究では、Si基板上に直径１umの金を埋め込んだターゲットを用いて実験を行った。まず、１つの金ターゲットに電子線を照射することにより空間分解能が向上することを確認した。その後、様々な配置の複数の金ターゲットに電子線を照射することにより、埋め込み金属の配置について検討を行った。その結果、配置を適切に選択することが重要であることがわかった。また、４個以上の配置でも、0.6 um幅のX線チャートを鮮明に解像できることがわかった。