2013 Fiscal Year Annual Research Report
実験室Ｘ線源によるナノメートル解像度三次元観察を目指した高感度Ｘ線顕微鏡の開発
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24310087
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
矢代 航 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10401233)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Ｘ線 / 顕微鏡 / 位相 / イメージング / 三次元 / ナノ材料 / 燃料電池 / 細胞・組織 |
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| Research Abstract |
平成25年度も引き続き、コンパクトな実験室Ｘ線源によって数nmスケールの空間分解能の三次元硬Ｘ線高感度顕微鏡を将来的に実現するための基盤技術の確立を目指した。本研究で開発を進めている方法は、2009年に我々が提案した新しいタイプの硬Ｘ線位相差顕微鏡の着想をさらに発展させたもので、従来の方法にはない高感度の定量イメージングが実現できると期待される。Ｘ線光学の知識と、先端的なＸ線光源技術、微細加工技術、および情報処理技術を駆使し、さらにエラストグラフィなどの新たなコントラスト形成技術を融合することによって、まずは百nmよりも高い空間分解能で、高感度あるいは短露光時間の硬Ｘ線顕微鏡の実現を目指すものである。
平成25年度は投影型Ｘ線ラミノグラフィ顕微鏡システムの開発に着手した。マース東研Ｘ線検査（株）の研究協力者とともに投影型Ｘ線Talbot位相差顕微鏡の開発をさらに推進した。光源の開発については、物質・材料研究機構の三木一司グループリーダーとともに、微細加工技術でダイヤモンドウェハ上にタングステンの微小パターンを試作し、Ｘ線の空間コヒーレンス制御を目指した。回折格子の作製については、名古屋大学大学院工学研究科マイクロ・ナノシステム工学専攻の微細加工施設（ナノテクプラットフォーム）を利用し、開発を進めた。新規ラミノグラフィ三次元再構成アルゴリズムも鋭意開発中であり、最終年度の平成26年度に本システムによる三次元顕微イメージングの実現を目指す。
本研究の成果の一部は、平成25年11月に開催された国際ワークショップThe 12th Symposium on X-ray Imaging Opticsの招待講演などで発表された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成24年7月1日に研究代表者が東京大学新領域創成科学研究科から東北大学多元物質科学研究所に移ったことに伴い、引越、Ｘ線発生装置設置の届出、実験装置立ち上げ、その他研究室立ち上げに伴う庶務などに数ヶ月以上を要したことなどが、平成25年度にも尾を引いており、全体として計画が遅れ気味である。また、微細加工による光源の作製、回折格子の作製、新規アルゴリズムの開発については試行錯誤を要しており、当初の計画から遅れる要因となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度にマース東研Ｘ線検査（株）の研究協力者とともに行った投影型Ｘ線ラミノグラフィ顕微鏡システムの開発をさらに推進する。特にやや計画よりも遅れている微細加工技術による光源の開発、回折格子の作製を、連携研究者である名古屋大学の服部正教授、物質・材料研究機構の三木一司グループリーダーとさらに進め、再設計・再試作を繰り返す。光源については、光源サイズをさらに小さくすることにより空間分解能の向上を目指し、回折格子については、周期を小さくすることによって、光学系のサイズを小さくすることを目指す。ラミノグラフィについては、ラミノグラフィック角を大きくする方向性について検討する（画像検出器の単位画素あたりに入射するフォトン数の増加、最終的に必要となる画像検出器の小型化の方向）。
また、高速並列計算のために購入したGPU計算機を利用したFresnelホログラフィデータの解析アルゴリズム、三次元ラミノグラフィ再構成アルゴリズムの改良を行っていくとともに、ハーバード大学研究員の水谷治央博士（連携研究者）、その他研究協力者から、生物試料や燃料電池試料の提供を受け、開発された装置の性能評価に試料する。
本年度は、上記の研究に加え、Ｘ線位相イメージングの感度の限界を超えることを目指すものとして、ラミノグラフィにエラストグラフィなどの新たなコントラスト形成技術を融合する研究や、液体ターゲットの使用による大強度微小Ｘ線源の開発など、チャレンジングな萌芽的研究課題にも取り組む。
これらの研究によって得られた成果は、学会発表（国内、国際）、学術雑誌への投稿はもちろん、インパクトの高い成果が得られた場合には、プレスリリースも積極的に検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は、今年度の研究を推進する過程で、研究予算を効率的に使用したことに伴い発生した未使用額である。
平成26年度の請求額と合算して、平成26年度の研究遂行に使用する（主に物品費として使用する）計画である。
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