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2010 Fiscal Year Annual Research Report

硬X線Sub―10nmビーム形成と顕微鏡システムの構築

Research Project

Project/Area Number 18002009
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山内 和人  大阪大学, 工学研究科, 教授 (10174575)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三村 秀和  東京大学, 工学系研究科, 准教授 (30362651)
KeywordsX線ミラー / X線集光 / 超精密加工 / X線顕微鏡 / X線自由電子レーザー
Research Abstract

これまで本研究を推進し、波面補正ミラーを搭載したSub-10nm硬X線2次元集光システムを完成させた。最終年度の平成22年度の目標は、本プロジェクトの最終目標であるSub-10nmサイズの硬X線2次元集光の実現とSub-10nm分解能で顕微鏡観察である。本目的を達成すべく平成22年度では以下の成果を得た。
1.平成21年度購入したラボベースのX線反射率計測装置を使用し、多層膜成膜条件の更なる最適化とAt-wavelegth計測へのスティッチング法の導入による高度化を行った。将来の集光サイズの微小化に必要な成膜法と形状計測法の性能向上を行った。2.完成した集光システムを用いて合計5回の実験を実施した。実験環境の恒温化、振動環境の安定化、2次元集光ビームの高精度計測の確立、2次元集光における高精度アライメント法の確立を行った。その結果、2次元集光における波面補正法の適応が可能であることを確認し、2次元でのSub-10nm硬X線ビームの形成に成功した。また、顕微鏡観察に不可欠な集光状態の安定性に関しても、少なくとも6時間に亘ってビームサイズが維持可能であることを確認した。3.白金とシリコンから構成された10nm間隔のライン&スペースのサンプルを準備し、蛍光X線と散乱X線による顕微鏡観察を行った。その結果、10nm幅のランイ&スペースを解像することに成功し、走査型蛍光x線顕微鏡によりSub-10nm分解能でのイメージングに成功した。
以上の結果から本研究プロジェクトの目標である、(1)Sub-10nm硬X線集光および(2)Sub-10nm分解能で顕微鏡観察を実現した。

  • Research Products

    (52 results)

All 2011 2010

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 13 results) Presentation (36 results)

  • [Journal Article] One-dimensional sub-10-nm hard X-ray focusing using laterally graded multilayer mirror2011

    • Author(s)
      H.Mimrua, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 635(1) Pages: S16-S18

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Stitching Figure Profiler of Large X-ray Mirrors Using RADSI for Subaperture Data Acquisition2010

    • Author(s)
      T.Kimuram, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 229-232

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extended knife-edge method for characterizing Sub-10-nm X-ray beams2010

    • Author(s)
      S.Handa, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 246-250

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stitching-angle measurable microscopic-interferometer : surface-figure metrology tool for hard X-ray nanofocusing mirrors with large curvature2010

    • Author(s)
      H.Yumoto, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 203-206

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ray-tracing analysis in aberration of a depth-graded multilayer mirror2010

    • Author(s)
      H.Mimrua, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 251-254

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wavefield characterization of nearly diffraction-limited focused hard x-ray beam with size less than 10 nm2010

    • Author(s)
      T.Kimrua, et al.
    • Journal Title

      Review of Science Instruments

      Volume: 81 Pages: 123704-1-123704-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 放射光とナノ精度光学素子が拓く世界2010

    • Author(s)
      三村秀和
    • Journal Title

      学術の動向

      Volume: 15(8) Pages: 42-46

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 放射光とナノ精度光学素子が拓く世界2010

    • Author(s)
      H.Mimura, et al.
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 7803 Pages: 780304-1-780304-7

  • [Journal Article] X線ナノ集光技術の現状とその利用に向けた将来展望「ミラー光学素子の開発およびその応用の現状と将来展望」2010

    • Author(s)
      三村秀和、松山智至
    • Journal Title

      放射光

      Volume: 23(3) Pages: 173-179

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-dimensional measurement of focused x-ray beam profile using coherent x-ray diffraction of isolated nanoparticle2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 266-269

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional electron density mapping of shape-controlled nanoparticle by focused hard x-ray diffraction microscopy2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi, et al.
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 10 Pages: 1922-1926

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Resolution Projection Image Reconstruction of Thick Objects by Hard X-ray Diffraction Microscopy2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 82 Pages: 214102-1-214102-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulation study of four-mirror alignment of advanced Kirkpatrick-Baez optics2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: 616 Pages: 241-245

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Hard X-ray Imaging Optics with Two Pairs of Elliptical and Hyperbolic Mirrors2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Journal Title

      AIP Conf.Proc.

      Volume: 1234 Pages: 267-270

  • [Journal Article] Development of a one-dimensional Wolter mirror for an advanced Kirkpatrick-Baez mirror2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Journal Title

      Proc.SPIE

      Volume: 7802 Pages: 780202

  • [Journal Article] One-dimensional Wolter optics with a sub-50-nm spatial resolution2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 35 Pages: 3583-3585

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nanometer Focusing of Coherent Hard X-rays with Ultraprecise Mirrors2011

    • Author(s)
      S.Matsuyama
    • Organizer
      EuroFEL Workshop on Photon Beamlines & Diagnostics
    • Place of Presentation
      DESY (Hamburg, Germany)(invited)
    • Year and Date
      2011-07-28
  • [Presentation] 多層膜ミラーによる硬X線Sub-10nm集光と顕微鏡への応用2011

    • Author(s)
      三村秀和, 他
    • Organizer
      2011年精密工学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東洋大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Presentation] 硬X線集光用ナノ精度形状可変ミラーの開発(第2報)-形状可変ミラーを用いた波面制御の結果-2011

    • Author(s)
      今井将太, 他
    • Organizer
      2011年精密工学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東洋大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Presentation] 高密度X線ナノビーム形成のための並列型Kirkpatrick-Baezミラー光学系の開発2011

    • Author(s)
      松山智至, 他
    • Organizer
      2011年精密工学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東洋大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Presentation] シミュレーションを用いた硬X線用形状可変ミラー設計に関する研究2011

    • Author(s)
      中森紘基, 他
    • Organizer
      2011年精密工学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東洋大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Presentation] 高能率高精度X線ミラー加工のためのIBF(Ion Beam Figuring)システムの開発2011

    • Author(s)
      北村真一, 他
    • Organizer
      2011年精密工学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東洋大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Presentation] 高分解能コヒーレントX線回折顕微法による金銀ナノボックスの三次元電子密度マッピング2011

    • Author(s)
      堤良輔, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] 硬X線集光用高精度形状可変ミラーの作製と評価2011

    • Author(s)
      今井将太, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] 硬X線集光用多層膜ミラーの開発2011

    • Author(s)
      横山光, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] 2次元硬X線Sub-10nm集光システムの構築2011

    • Author(s)
      横山光, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] KBミラー集光X線を用いた高分解能走査型回折顕微法の開発2011

    • Author(s)
      鈴木明大, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] KBミラー集光X線を用いた高分解能走査型回折顕微法の開発2011

    • Author(s)
      三村秀和
    • Organizer
      第31回レーザー学会学術講演会
    • Place of Presentation
      電気通信大学(東京都調布市)(Invited)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] 波動光学シミュレーションを用いたAdvanced Kirkpatrick-Baezミラー光学系の検討2011

    • Author(s)
      中森紘基, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] 色収差のない結像型硬X線顕微鏡構築のためのAdvanced Kirkpatrick-Baezミラー光学系の開発2011

    • Author(s)
      木谷直隆, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] 高密度X線ナノビーム形成のための並列型Kirkpatrick-Baezミラー光学系の開発2011

    • Author(s)
      脇岡敏之, 他
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(筑波市)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] ミラー光学素子による硬X線顕微鏡の現状と4枚の非球面ミラーを用いた結像光学系の実現2011

    • Author(s)
      松山智至
    • Organizer
      第24回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      エポカルつくば(茨城県つくば市)(invited)
    • Year and Date
      2011-01-09
  • [Presentation] Development and application of high-resolution X-ray diffraction microscopy using advanced mirror optics2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Development of Wavefront Measurement Method for Hard X-ray Adaptive Optics System2010

    • Author(s)
      T.Kimura, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Ray-tracing Analysis of a Graded Multilayer Mirror2010

    • Author(s)
      H.Yokoyama, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] One-Dimensional Wolter Mirror for Achromatic Hard X-ray Microscopy2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Development of Side-By-Side Kirkpatrick-Baez mirror for high-density X-ray nanobeam2010

    • Author(s)
      T.Wakioka, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Development of Advanced Kirkpatrick-Baez mirror for achromatic hard X-ray microscopy2010

    • Author(s)
      N.Kidani, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Development of high-resolution X-ray diffraction microscopy using Kirkpatrick and Baez mirrors2010

    • Author(s)
      R.Tsutsumi, et al.
    • Organizer
      Third GCOE International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • Year and Date
      2010-11-24
  • [Presentation] 多層膜ミラーによるSub-10nm硬X線集光システムの開発2010

    • Author(s)
      三村秀和, 他
    • Organizer
      2010年精密工学会 秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Presentation] 硬X線集光用ナノ精度形状可変ミラーの開発2010

    • Author(s)
      今井将太, 他
    • Organizer
      2010年精密工学会 秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Presentation] 高密度X線ナノビーム形成のための並列型Kirkpatrick-Baezミラー光学系の開発2010

    • Author(s)
      脇岡敏之, 他
    • Organizer
      2010年精密工学会 秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Presentation] 4枚の非球面ミラーを用いた結像型硬X線顕微鏡の開発2010

    • Author(s)
      松山智至, 他
    • Organizer
      2010年精密工学会 秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2010-09-28
  • [Presentation] 高分解能コヒーレントX線回折顕微法による金属ナノ粒子の三次元電子密度マッピング2010

    • Author(s)
      高橋幸生, 他
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] Development and application of high-resolution diffraction microscopy using focused hard X-ray beam2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi, et al.
    • Organizer
      The 10th International Conference of X-ray Microscopy
    • Place of Presentation
      Chicago, Illinois, U.S.A
    • Year and Date
      2010-08-17
  • [Presentation] Sub-10-nm Focusing of Hard X-rays Using Mirror Optics2010

    • Author(s)
      K.Yamauchi
    • Organizer
      The 10th International Conference of X-ray Microscopy
    • Place of Presentation
      Chicago, Illinois, U.S.A(invited)
    • Year and Date
      2010-08-16
  • [Presentation] An adaptive optical system for sub-10nm hard x-ray focusing2010

    • Author(s)
      H.Mimura, et al.
    • Organizer
      SPIE Optics+Photonics
    • Place of Presentation
      San-Diego (USA)
    • Year and Date
      2010-08-03
  • [Presentation] Hard X-ray Imaging Optics with Elliptical mirrors and Hyperbolic Mirrors2010

    • Author(s)
      S.Matsuyama, et al.
    • Organizer
      SPIE Optics+Photonics
    • Place of Presentation
      SanDiego (USA)
    • Year and Date
      2010-08-03
  • [Presentation] Adaptive optical system for sub-10nm hard X-ray focusing2010

    • Author(s)
      K.Yamauchi, et al.
    • Organizer
      SPIE Optics+Photonics
    • Place of Presentation
      SanDiego (USA)
    • Year and Date
      2010-08-03
  • [Presentation] Development of coherent x-ray diffraction microscopy and its application in materials science2010

    • Author(s)
      Y.Takahashi
    • Organizer
      The 7th International Conference on Synchrotron Radiation in Materials Science
    • Place of Presentation
      The Said Business School, Oxford, UK
    • Year and Date
      2010-07-13
  • [Presentation] Hard X-ray sub-10nm focusing by adaptive optical system2010

    • Author(s)
      H.Mimura
    • Organizer
      International workshop on Phase retrieval and Coherent Scattering (Coherence 2010)
    • Place of Presentation
      Rostock-Warnemunde, (Germany)(Invited)
    • Year and Date
      2010-07-09
  • [Presentation] A Novel On-site Wavefront Correction Method for Ultimate Focusing of Hard X-Rays2010

    • Author(s)
      K.Yamauchi
    • Organizer
      2010 APS/EMC Users Meeting
    • Place of Presentation
      APS, Chicago (USA)(invited)
    • Year and Date
      2010-05-04

URL: 

Published: 2012-07-19  

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