Demonstration of high sensitivity and high resolution X-ray imaging with structured X-ray light source

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18752
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 志村 考功 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90252600)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: Ｘ線 / 光源技術 / 量子ビーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では独自のX線源である構造化X線光源を用いることにより、従来法を凌駕する高感度、高分解能かつ低価格を実現する透過型X線撮像法の実証を目的とする。
透過型Ｘ線撮像装置は物質の内部を非破壊で観察できることから様々な分野で活用されている。最近では健康、安全、安心、信頼性への関心が非常に高まっており、医療用としては低被爆線量と高精度診断の両立、非破壊検査装置としては検査精度の向上と低コスト化を両立し、多様な要求に答えていく必要がある。
本研究ではダイヤモンド基板にターゲット金属を埋め込んだ構造化Ｘ線ターゲットを検討している。このターゲットを用いた場合、実効的な光源形状は照射する電子線の集光サイズによらず、埋め込んだターゲット金属形状できまるので、光源形状をサブマイクロメータスケールで自由にデザインできる。さらに、ダイヤモンドは非常に高い熱伝導率を有するため、希土類金属（ランタノイド）のような熱伝導率が低く、従来ターゲット材として用いることができなかった材料もダイヤモンド基板に埋め込むことによりターゲットとして用いることが可能になる。さまざまなターゲット金属をダイヤモンド基板上に空間的に配置することにより、特性Ｘ線のエネルギー毎に空間コヒーレンスをデザインしたＸ線を透過型Ｘ線撮像装置の照明光として用いることができる。
本年度は希土類金属埋め込みＸ線ターゲットの作製プロセスの最適化を進め、35 keVに鋭い特性Ｘ線を有するスペクトルを確認することができた。また、今までに報告例がない新たなＸ線光源形状を数値シミュレーションで検討し、新規Ｘ線測定系に関する設計を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

大きな問題もなく、おおむね計画通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

本年度に最適化を進めたプロセス技術を用い、希土類金属Ｘ線ターゲットを用いた低被爆線量と高精度診断の両立する医療用の新規Ｘ線測定系の構築を進めたい。また、新たな光源形状を用いた高分解能、高感度、３次元イメージング光学系の実証を行いたい。

Research Products

• [Presentation] Grating-based X-ray Phase Contrast Imaging with a Microfocus X-ray Source by a SOI Pixel Detector, SOPHIAS (2018)
  • Author(s): R. Hosono, T. Kawabata, K. Hayashida, T. Kudo, K. Ozaki, T. Hatsui, N. Teranishi, T. Hosoi, H. Watanabe, and T. Shimura
  • Organizer: The 1st Workshop on Quantum Beam Imaging