2021 Fiscal Year Research-status Report
回折限界を超える逆位相コンポジットゾーンプレートの実用設計
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19K12630
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Research Institution | University of Hyogo |
Principal Investigator |
篭島 靖 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (10224370)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | X線光学 / X線顕微鏡 / ゾーンプレート / 回折限界 / 回折積分 |
Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度では,ディープフォーカスゾーンプレートの設計パラメータの探索を軟X線領域領域まで広げた.計算ではX線のエネルギーを285 eV, ZPの材質をTa, 内側ZPの最外線幅を45 nm(空間分解能の期待値55 nm)と仮定した. 内側ZPの半径を120 μmとし, その時の焦点距離fは 2.482 mmである.また, ZPの中心に半径47.5 μm, 厚さ1.0 μm, 金を材質とするセンターストップを考え, 計算を行った. これらのパラメータは,分子科学研究所極端紫外光研究施設で稼働中の走査型軟X線顕微鏡で使われているゾーンプレートに合わせたものである.回折積分では, 外側ZPの内側ZPに対するゾーン厚比η, 外側ZP半径に対する内側ZP半径の比ε, 外側ZPの初期位相ζなどを変数とした. 外側ZPの1次回折の焦点距離f_ouを内側ZPの焦点距離fと焦点深度d_fを用いてf_ou=3×f + df_p×d_f としてdf_pで微調可能とした. 内側ZPのゾーンの厚さt_inは位相ZPとして最大効率を与える0.166 μmとし, 固定した. 計算の結果, η = 0.59, ε = 0.82, df_p = 0.93であるとき, 焦点深度を従来のZPと比較して約1.9倍に拡大することができた. またこの時の空間分解能は, 概ね維持されていることがわかった. 以上より, 空間分解能を概ね保ったまま焦点深度を拡大することができる解を見つけることができた. この成果を,「軟X線顕微鏡用ディープフォーカスゾーンプレートの設計と集光特性」(藤井綾香,高山裕貴,篭島靖)と題して,Optics & Photonics Japan 2021にて口頭発表(オンライン)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
最終年度で当初の研究計画を概ね達成した. 硬X線領域では,X線のエネルギーは8から12 keV、目標の空間分解能は100 nmとし性能を評価した.その結果、アスペクト比を30から8に下げても空間分解能と 焦点深度は概ね維持されることがわかった。硬X線領域ではゾーンのアスペクト比の加工上の制約が大きいため,光軸上の強度を最大化することは,通常のゾーンプレートでも困難である. 軟X線領域では,X線のエネルギーは285 eV、目標の空間分解能は55 nmとし性能を評価した.その結果、空間分解能の劣化を1.1倍に抑えつつ焦点深度は1.9倍に拡大できることがわかった。軟X線領域ではゾーンのアスペクト比の加工上の制約が緩いため,光軸上の強度の最大化が可能である.
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Strategy for Future Research Activity |
本研究の成果を国際会議(XRM2020, 19-24 July 2020, Taipei)においての発表を予定し,査読付プロシーディングス原稿も投稿したが,国際会議がキャンセルされ原稿もキャンセルとなってしまった.同会議が2022年6月に開催されることとなったので,補助事業期間延長を申請し,2022年度も継続することとし,同会議で本研究の成果を発表する予定である(アブストラクト提出済み).本研究の成果を論文化し同会議のプロシーディングスに投稿する予定である.
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Causes of Carryover |
国際会議(15th International Conference on X-ray Microscopy; XRM2020)がキャンセルとなったため,参加登録費,旅費を執行できなかった.同会議が2022年6月に開催されることとなったので,補助事業期間延長を申請し,2022年度も継続することとした.同会議の参加費等として用いる.
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Research Products
(1 results)