2019 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, 招へい准教授 (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 |
2019年度は，目的達成のための要素技術である以下の４つの項目を中心に実施した．①大面積ミラー作製プロセスの高度化，②形状可変ミラーの作製・動作試験，③形状可変ミラーの形状安定化法の高度化，④集光X線波面の計測に基づいた補償光学システムの高度化．
①：基板形状に存在する不要なうねりを高精度かつ効率的に除去するために，大型ミラーに対応可能な3次元計測機や干渉計を高性能化し，これと数値制御EEM法や差分成膜法を連携させる手法を高度化した．これによって形状可変ミラーとして高い精度を持つミラー基板を得ることができた．
②：XFELに最適化されたズームコンデンサ（2段集光光学系）の開発を目指し，ピエゾ駆動のバイモルフミラーと機械式ベント機構を設計・試作・高度化した．新しく提案した凹面と凸面を組み合わせた新規集光光学系の開発を進め，SPring-8において動作チェックを行った．予想された集光性能と集光可変性能を確認することができた．
③：ピエゾ素子のドリフト抑制を目指し，素子への電圧印加時間を高精度に制御する手法を検討した．また，単結晶圧電素子を用いたバイモルフミラーやハイブリッド型形状可変ミラー（バイモルフミラーと機械式ベントのハイブリッドシステム）のそれぞれの試作を重ね，その安定性の評価をすすめた．後者においては圧電素子への印加電圧を小さくすることができるため，高い安定性を持つ可能性を見出した．
④：高度な波面計測法として，グレーチング干渉計，ペンシルビーム法，インラインホログラフィ，タイコグラフィ，スペックル干渉計，蛍光X線の強度干渉法を研究した．グレーチング干渉計においては，様々なシステムエラーを明らかにすることで，高い精度を実現した．蛍光X線の強度干渉を用いる方法では実際にSACLAで実験し，ビームサイズと蛍光シグナルの自己相関が予想とよく一致した．
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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
本年度の計画通り進めることができた．特に，新規提案した凹面・凸面鏡を用いた新型ズームコンデンサ―が予想通りの性能を発揮するなど，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，①新型形状可変ミラーを使ったアダプティブ集光のテスト，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用いたビームサイズ可変集光のデモンストレーション実験を進める．集光実験で得られた知見を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発展させる．特に機械式ベント機構でピエゾミラーをアシストする方法を中心に様々な手法を試みる．
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[Presentation] Precision KB mirror alignment using new nanobeam diagnosis2019
Author(s)
T. Inoue, S. Matsuyama, N. Nakamura, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, T. Osaka, I. Inoue, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
XOPT2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of XFEL sub-10 nm focusing system based on Wolter III-advanced KB optics2019
Author(s)
J. Yamada, S. Matsuyama, T. Inoue, N, Nakamura, T. Osaka, I. Inoue, Y. Inubushi, K. Tono, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi, and M. Yabashi
Organizer
XOPT2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Reflective imaging device using concave-convex mirrors for compact full-field X-ray microscope2019
Author(s)
T. Hagiwara, J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, R. Hirose, Y. Takeda, Y. Kohmura, M. Yabashi, K. Omote, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
XOPT2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nanobeam diagnosis for XFEL sub-10nm focusing system2019
Author(s)
N. Nakamura, S. Matsuyama, T. Inoue, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, T. Osaka, I. Inoue, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
XOPT2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Precision focusing mirror alignment at SACLA using new nanobeam diagnosis2019
Author(s)
T. Inoue, S. Matsuyama, N. Nakamura, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, T. Osaka, I. Inoue, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
Organizer
SPIE Optics+Photonics2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of XFEL sub-10 nm focusing mirrors: wavefront-corrected multilayer KB system and upgrade to advanced KB system2019
Author(s)
J. Yamada, S. Matsuyama, T. Inoue, N. Nakamura, T. Osaka, I. Inoue, Y. Inubushi, K. Tono, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi, and M. Yabashi
Organizer
X RIAO-XIII OPTILAS-MOPM 2019
Int'l Joint Research / Invited
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