2016 Fiscal Year Annual Research Report
高精度ウォルターミラーを用いた軟Ｘ線結像顕微鏡の開発
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16J10126
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
江川 悟 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 軟X線 / ウォルターミラー / 結像顕微 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ｘ線顕微鏡は、可視光顕微鏡に比べて高い空間分解能で物体の観察が可能である、試料中の元素の判別が可能であるという優れた特徴を持つ。Ｘ線顕微鏡による物体のナノ構造観察には高倍率・高分解能の結像を実現する結像光学素子が重要な役割を果たす。ウォルターミラーは斜入射ミラー型軟Ｘ線結像素子であり、回転楕円面と回転双曲面を組み合わせた形状を持つ。色収差が無く開口が大きいため、暗い光源を用いても明るい像を得ることができる[1]。しかし加工の困難さから十分な性能を持つ物は作製されておらず、顕微分野においては実用化に至っていない。実用化可能な精度を持つウォルターミラーの作製を実現するために、ウォルターミラー作製技術の開発と高分解能結像の実証に取り組んできた。
前年度行ったのは、①ウォルターミラーの作製、そして②軟X線結像顕微鏡の構築である。①では、所属研究室で開発を進めている回転体ミラー作製プロセスがウォルターミラーに適用可能であることを示すため、開発途中の作製プロセスを用いてウォルターミラーの試作を行った。ウォルターミラーは長く細い回転体形状を持ち、その内面が反射面となる。反射面の直接加工が困難なため、反転形状を持つマンドレルを作製し、その表面形状を転写することで作製する。作製したウォルターミラーの形状測定を光学的な波面測定法により行ったところ、形状誤差67 nm RMSとの結果が得られた。②では、作製したウォルターミラーの結像性能評価のために軟X線結像顕微鏡の構築を行った。試作したウォルターミラーを照明素子、結像素子として用い、軟X線顕微を行った。結果、可視光回折限界結像と同等の結像分解能1 μmを達成した。適用した作製プロセスが軟X線顕微用のウォルターミラー作製にも有効であることが示された。
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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
当初からの研究計画では、軟X線結像用高精度ウォルターミラーの作製、結像工学系の構築、結像性能評価を行い、高分解能顕微を達成することが目標となっている。本年度までに、プロトタイプのウォルターミラーの作製と結像光学系の構築が行われ、高精度ウォルターミラー作製の準備が整った状態となっている。所属研究室で並行して行われている加工・計測システムの開発でも、高精度ミラー作製の目処が立っている。本年度と来年度を通じて高精度ウォルターミラーの作製と評価を行うには十分な時間があると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、所属研究室で並行して開発された加工・計測システムを用いて高精度ウォルターミラーの作製に取り組む。ミラーは最終的に精密に加工した型からの転写によって作製される。型の高精度化の各段階においてミラーの転写を行い、それぞれの場合の精度を比較評価していく。作製したミラーは、前年度に構築した軟X線結像顕微鏡を用いて性能評価をしていく。さらに、作製したミラーの応用提案を行っていく。コヒーレント光源である高次高調波軟X線や軟X線自由電子レーザーを光源として用いる。これらの光源が持つ優れたパルス特性、スペクトル特性と、ダメージ耐力が高く、色収差を持たないウォルターミラーの性質を組み合わせたマルチスペクトル撮影、マルチタイミング撮影光学系を提案している。これらの光学系の構築のための基礎実験を今年度に行い、来年度はその実証を行う。
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