色収差のない結像型X線顕微鏡の開発と顕微分光への応用

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26286077
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松山 智至 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10423196)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 量子ビーム / 応用光学・量子光工学 / X線顕微鏡 / 放射光 / X線ミラー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，長時間にわたって結像システムの性能を安定に保つことができる一体型ミラーシステムの開発を進め，これによってXAFSイメージングや蛍光X線イメージングへの応用を目指している．
本年度は，①蛍光X線結像システムの開発とデモ実験，②高分解能X線カメラを使ったコンパクト結像システムのデモ実験，③新規結像光学系の提案を行った．
①では，昨年度の予備実験を受けて，最適化された蛍光X線結像システムをSPring-8にて開発した．これを用いてテストパターンや微粒子試料の元素分布の可視化を行った．テストパターンの観察の結果，500nmの空間分解能を達成した．これは蛍光X線結像イメージングの中では世界最高の分解能である．様々な元素からなる微粒子試料を観察したところ，蛍光X線をフォトンカウンティング条件下でうまく検出できた．これを再構成することで，カラーのX線画像(つまり元素分布)を作成することができた．
②では，分解能1000～500nmを持つX線カメラを導入することで，約6mという比較的コンパクトなX線結像システムを開発した．明視野像では50nmの構造を明瞭に可視化することができた．XAFSイメージングでも同様に高分解能な測定を実施することができた．
③では，凹面鏡と凸面鏡を組み合わせた新規結像光学系を提案した．拡大倍率を大きく向上させることができる．将来の非常にコンパクトな顕微鏡システムを開発することが可能となった．

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 50-nm-resolution full-field X-ray microscope without chromatic aberration using total-reflection imaging mirrors (2017)
  • Author(s): S. Matsuyama, S. Yasuda, J. Yamada, H. Okada, Y. Kohmura, M Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 46358
  • DOI: 10.1038/srep46358
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simulation of concave-convex imaging mirror system for development of a compact and achromatic full-field x-ray microscope (2017)
  • Author(s): J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, and K. Yamauchi
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 56 Pages: 967-974
  • DOI: 10.1364/AO.56.000967
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Generation of apodized X-ray illumination and its application to scanning and diffraction microscopy (2017)
  • Author(s): K. P. Khakurel, T. Kimura, H. Nakamori, T. Goto, S. Matsuyama, T. Sasaki, M. Takei, Y. Kohmura, T. Ishikawa, K. Yamauchi, and Y. Nishino
  • Journal Title: Journal of Synchrotron Radiation Volume: 24 Pages: 142-149
  • DOI: 10.1107/S1600577516017677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Size-changeable x-ray beam collimation using an adaptive x-ray optical system based on four deformable mirrors (2016)
  • Author(s): T. Goto, S. Matsuyama, H. Nakamori, H. Hayashi, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 9965 Pages: 996502
  • DOI: 10.1117/12.2238794
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Imaging of intracellular fatty acids by scanning X-ray fluorescence microscopy (2016)
  • Author(s): M. Shimura, H. Shindou, L. Szyrwiel, S. M. Tokuoka, F. Hamano, S. Matsuyama, M. Okamoto, A. Matsunaga, Y. Kita, Y. Ishizaka, K. Yamauchi, Y. Kohmura, R. Lobinski, I. Shimizu, and T. Shimizu
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 30 Pages: 001-010
  • DOI: 10.1096/fj.201600569R
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simulation and Experimental Study of Wavefront Measurement Accuracy of the Pencil-Beam Method (2016)
  • Author(s): T. Goto, S. Matsuyama, H. Nakamori, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Journal Title: Synchrotron Radiation News Volume: 29 Pages: 32-36
  • DOI: 10.1080/08940886.2016.1198674
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Advancement of Hard X-ray Nano-focusing Ellipsoidal Mirror at SPring-8 (2016)
  • Author(s): H. Yumoto, T. Koyama, S. Matsuyama, Y. Kohmura, K. Yamauchi, T. Ishikawa, and H. Ohashi
  • Journal Title: Synchrotron Radiation News Volume: 29 Pages: 27-31
  • DOI: 10.1080/08940886.2016.1198671
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Achromatic and High-Resolution Full-Field X-ray Microscope and its Applications (2017)
  • Author(s): S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, H. Okada, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa and K. Yamauchi
  • Organizer: XOPT'17
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2017-04-19 – 2017-04-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-magnification X-ray imaging mirror system consisting of elliptical concave and hyperbolic convex mirrors (2017)
  • Author(s): J. Yamada , S. Matsuyama , S. Yasuda , Y. Sano , Y. Kohmura , M. Yabashi , T. Ishikawa , K. Yamauchi
  • Organizer: XOPT'17
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2017-04-19 – 2017-04-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 全反射ミラーを用いた高分解能かつ色収差のない結像型X線顕微鏡の開発ー様々な観察法への応用ー (2017)
  • Author(s): 松山智至，安田周平，山田純平，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 2017年度精密工学会春季大会学術講演会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学矢上キャンパス，神奈川
  • Year and Date: 2017-03-13 – 2017-03-15
• [Presentation] 小型かつ大倍率を実現するX線結像ミラー光学系の開発 (2017)
  • Author(s): 山田純平，松山智至，安田周平，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター，兵庫
  • Year and Date: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [Presentation] 全反射結像ミラーを使った色収差のないX線顕微鏡の開発と顕微分光への応用 (2017)
  • Author(s): 松山智至，安田周平，山田純平，岡田浩巳，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター，兵庫
  • Year and Date: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [Presentation] Advanced Kirkpatrick-Baez結像光学系を用いた蛍光Ｘ線イメージング (2017)
  • Author(s): 安田周平，松山智至，岡田浩巳，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター，兵庫
  • Year and Date: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [Presentation] X線顕微鏡の最前線 (2016)
  • Author(s): 松山智至
  • Organizer: ナノ材料応用技術セミナー
  • Place of Presentation: 京都府産業支援センター，京都
  • Year and Date: 2016-10-28 – 2016-10-28
  • Invited
• [Presentation] 全反射結像ミラーを用いた高分解能蛍光X線イメージング (2016)
  • Author(s): 松山智至，安田周平，山田純平，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 第52回X線分析討論会
  • Place of Presentation: 筑波大学東京キャンパス，東京
  • Year and Date: 2016-10-26 – 2016-10-28
• [Presentation] 小型かつ高拡大倍率が実現可能なX線結像光学系の開発（第2報）～小型X線結像ミラーの作製と評価～ (2016)
  • Author(s): 山田純平，松山智至，山内和人
  • Organizer: 2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城大学水戸キャンパス，茨城
  • Year and Date: 2016-09-06 – 2016-09-08
• [Presentation] Advanced Kirkpatrick-Baezミラー結像光学系を用いた蛍光X線イメージング (2016)
  • Author(s): 安田周平，松山智至，岡田浩巳，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • Organizer: 2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • Place of Presentation: 茨城大学水戸キャンパス，茨城
  • Year and Date: 2016-09-06 – 2016-09-08
• [Presentation] Development of an x-ray imaging optical system based on a combination of concave and convex mirrors (2016)
  • Author(s): S. Matsuyama, J. Yamada, Y. Sano, and K. Yamauchi
  • Organizer: SPIE Optics+Photonics2016
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-08-28 – 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Novel shape measurement method for imaging mirrors using an x-ray grating interferometer (2016)
  • Author(s): S. Matsuyama, A. Kime, T. Sakao, Y. Suematsu, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Organizer: SPIE Optics+Photonics2016
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-08-28 – 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Concave-convex Imaging Mirror System For Compact Full-field X-Ray Microscope (2016)
  • Author(s): J. Yamada, S. Matsuyama, and K. Yamauchi
  • Organizer: XRM2016
  • Place of Presentation: Oxford, UK
  • Year and Date: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Achromatic full-field X-ray microscope with 50 nm resolution and its applications (2016)
  • Author(s): S. Matsuyama, S. Yasuda, H. Okada, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Organizer: XRM2016
  • Place of Presentation: Oxford, UK
  • Year and Date: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Achromatic and high-resolution full-field X-ray microscopy based on four total-reflection mirrors (2016)
  • Author(s): S.Matsuyama, S. Yashuda, H. Okada, Y. Kohmura, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Organizer: XOPT'16
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a compact x-ray imaging optical system using two pairs of concave and convex mirrors (2016)
  • Author(s): J. Yamada, S. Matsuyama, and K. Yamauchi
  • Organizer: XOPT'16
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-resolution imaging XAFS using advanced Kirkpatrick-Baez mirror optics (2016)
  • Author(s): S. Yasuda, S. Matsuyama, H. Okada, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • Organizer: XOPT'16
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement of shape errors on an imaging mirror using an X-ray grating interferometer (2016)
  • Author(s): S. Matsuyama
  • Organizer: AOMATT2016
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2016-04-26 – 2016-04-29
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] X-ray Microscope Team
  • URL: http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/matsuyama/index.html