2016 Fiscal Year Annual Research Report
高精度形状可変ミラー光学系の構築とX線自由電子レーザーのアダプティブ集光
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16H06358
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山内 和人 大阪大学, 工学研究科, 教授 (10174575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松山 智至 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10423196)
佐野 泰久 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40252598)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 超精密加工 / X線集光 / X線ミラー / 形状可変ミラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，目的達成のための要素技術である以下の５つの項目を中心に実施した．①XFEL照射に対応可能な大面積ナノ精度加工の高度化，②形状可変ミラーの設計・作製，③形状可変ミラーの形状安定化法の確立，④集光X線波面の計測と補償光学に基づくミラー形状の創生．
①：数値制御EEM法や差分成膜法によって，ミラー上に存在する不要なうねり（ミラー変形では対応できない高空間周波数なもの）を除去する手法を確立・高度化した．これによって形状可変ミラーとして十分な精度を持つミラー基板を得ることができた．
②圧電バイモルフミラーと機械式ベント機構を持つハイブリッド形状可変ミラーを提案した．また，これを有限要素法に基づいて最適に設計した．形状可変ミラーのプロトタイプを作製し，干渉計を使って形状可変ミラーの性能を評価したところ，1nmの精度で形状を制御することに成功した．次年度以降は，本システムの本格的な運用と，長期間の安定性の評価を行うことで，高性能かつ実用的な形状可変ミラーが実現できると期待している．
③ピエゾ素子の変形ドリフトを低減するために，新しい電圧印加法を提案・高度化した．これによって通常の電圧印加時に比べて，変形した状態を長期間安定に維持することができた．
④X線グレーチング干渉計を使って高精度な波面計測を実施した．これに基づいて通常のX線集光ミラーの形状を差分成膜法で修正したところ，1nm以下の精度でミラー形状を修正することに成功した．本技術は，形状可変ミラーの最終調整に非常に有効であり，今後この手法の高度化と，さらに別の波面計測法を開拓する．
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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
初年度に予定していた計画を順調に進めることができた．提案した新型形状可変ミラーがうまく機能したことを確認するなど，当初目的を達成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究として，①X線を用いた新型形状可変ミラーの評価，②形状可変ミラーの形状安定化法の高度化 を中心に進める予定である．
①では，実際のX線を用いた集光実験を進め，本形状可変ミラーを評価する．いくつかの異なる集光光学系を形状可変ミラーを変形させることで構築し，その性能と実用性を確認し，開発にフィードバックする．
②では，形状可変ミラーを長期間安定に運用するための手法を確立・高度化する．電圧印加を工夫する方法や，単結晶圧電素子を用いる方法，機械式ベント機構でピエゾミラーをアシストする方法などを試みる．
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[Presentation] Achromatic and high-resolution full-field X-ray microscopy based on four total-reflection mirrors2016
Author(s)
S.Matsuyama, S. Yashuda, H. Okada, Y. Kohmura, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
International Conference on X-ray Optics, Detectors, Sources, and their Applications 2016 (XOPT2016)
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[Presentation] Wavefront measurement of sub-10-nm XFEL nanobeam produced by multilayer focusing mirrors2016
Author(s)
S. Kawai, S. Matsuyama, A. Nishihara, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, T. Katayama, S. Goto, T. Ishikawa, M. Yabashi, and K. Yamauchi
Organizer
International Conference on X-ray Optics, Detectors, Sources, and their Applications 2016 (XOPT2016)
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[Presentation] A variable-numerical-aperture x-ray focusing system using a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirrors based on piezo electric deformable mirrors2016
Author(s)
H. Hayashi, T. Goto, H. Nakamori, S. Matsuyama, T. Kimura, K. P. Khakurel, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, Y. Nishino, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
International Conference on X-ray Optics, Detectors, Sources, and their Applications 2016 (XOPT2016)
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[Presentation] Size-controllable X-ray beam collimation using a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirror system based on piezoelectric deformable mirrors2016
Author(s)
T. Goto, H. Nakamori, S. Matsuyama, H. Hayashi, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
International Conference on X-ray Optics, Detectors, Sources, and their Applications 2016 (XOPT2016)
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[Presentation] High-resolution imaging XAFS using advanced Kirkpatrick-Baez mirror optics2016
Author(s)
S. Yasuda, S. Matsuyama, H. Okada, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
International Conference on X-ray Optics, Detectors, Sources, and their Applications 2016 (XOPT2016)
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[Presentation] A Two-stage Adaptive X-ray Focusing System using Four Piezoelectric Deformable Mirrors2016
Author(s)
T. Goto, H. Nakamori, S. Matsuyama, H. Hayashi, T. Kimura, K. P. Khakurel, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, Y. Nishino, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
13th International Conference on X-ray Microscopy (XRM2016)
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[Presentation] Development of an x-ray adaptive optical system using four deformable mirrors for focusing and collimating2016
Author(s)
T. Goto, S. Matsuyama, H. Nakamori, H. Hayashi, T. Kimura, K. P. Khakurel, Y. Kohmura, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, Y. Nishino, and K. Yamauchi
Organizer
SPIE Optics+Photonics2016
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