2017 Fiscal Year Annual Research Report
Ｘ線形状計測法を用いた高精度Ｘ線ミラー作製法の確立と新規Ｘ線顕微鏡の開発
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16J00953
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 純平 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | X線顕微鏡 / X線ミラー / 超精密加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線顕微鏡は波長の短い光を用いているため，可視光顕微鏡に比べ高分解能観察が可能であり，電子顕微鏡では見ることのできない厚い試料内部を観察できる．特に結像型X線顕微鏡ではリアルタイム観察が可能であり，顕微分光によって透過X線だけでなく蛍光X線や散乱X線の結像イメージを取得することで，試料の化学状態をも知ることができる．
硬X線領域における結像型X線顕微鏡の研究・開発例は多くが色収差の影響を無視できず，限られた波長のX線でしか機能しない顕微鏡となっている．加えて既存の研究は全て放射光施設を用いた観察を前提としている．幅広い科学分野への応用を考えると，分解能が高く収差の無い観察が可能であると同時に実験室レベルの大きさの顕微鏡の構築が求められるが，それを実現できる結像光学系は未だ存在していない．
この問題を解決するために，4枚の全反射X線ミラーを用いた新規結像光学を利用して研究を実施している．X線結像においては ，長時間安定性や汎用化のために，光学素子の総数を少なくする努力が必須である．本光学系においてはミラーペアの相対配置を固定化・一体化することに相当する．昨年までの新規結像光学系実証実験で培った知見から，本年度は一体型素子の作製に取り組んだ．一体化の戦略はOn-lineとOff-lineシステムをそれぞれ同時並行で開発し，クロスチェックを行いながら相対配置の絶対量を決定，その後紫外線硬化樹脂による固定とした．On-lineシステムではこれまでに開発してきたX線形状計測法を応用し，At-wavelengthの波面測定により相対配置を決定するため，信頼性の高い素子を作製可能である．Off-lineシステムでは高精度レーザー変位計2プローブの計測システムを構築し，汎用性高く一体型素子の開発を可能とした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は，前年に得られた実証実験の知見をもとに2m以下で50nmの空間分解能を持つX線顕微鏡の設計と製作を行った．鍵となる光学素子の作製と一体化に，早期に成功し性能評価実験までこぎつけている．現状40nm程度の空間分解能を達成するという，素晴らしい性能を得ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
更なる空間分解能の向上と顕微鏡としての検出感度向上を目指す．それぞれX線の多層膜反射と回折格子干渉計に基づく位相イメージングを応用する予定である．同時に，3次元集積化デバイスなどを中心とした実用試料を3次元観察し，構築したX線顕微鏡の有効性を高めていく．
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[Journal Article] Development of precision Wolter mirrors for solar x-ray observations2017
Author(s)
T. Sakao*, S. Matsuyama, T. Goto, J. Yamada, S. Yasuda, K. Yamauchi, Y. Kohmura, A. Kime, A. Miyake, T. Maezawa, H. Hashizume, Y. Suematsu, N. Narukage, and S. Ishikawa
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Journal Title
Proceedings of SPIE
Volume: 10386
Pages: 10386E-1 ~ 11
DOI
Peer Reviewed
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