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可変倍率のX線ブラッグ光学系による放射光イメージングの高度化

研究課題

研究課題/領域番号 15K04745
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

平野 馨一  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40218798)

研究分担者 高橋 由美子  日本大学, 理工学部, 研究員 (70339258)
杉山 弘  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (80222058)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードX線イメージング / X線光学素子 / X線光学系 / X線非対称反射 / X線 / イメージング / 吸収コントラスト / 位相コントラスト / 極小角散乱コントラスト / 放射光 / X線光学
研究成果の概要

放射光は実験室X線源よりも遥かに輝度が高いため、物質内部を高速に非破壊観察するためのプローブとして、これまで広く利用されてきた。しかし近年、サブミリ~数百ミリ程度の大きさの試料を同一光学系で観察したいという要求が年々増しつつある。そこで、このニーズに応えるために、我々はX線ブラッグ素子を直交配置で二つ組み合わせることにより、可変倍率のX線ブラッグ光学系を開発し、その性能評価を行った。次に、この光学系をX線イメージングに応用して、様々な倍率で試料観察を行った。さらに、従来のコンピュータ断層撮影法(CT)の制約を克服するために、CTの拡張版であるラミノグラフィーの導入を試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光学顕微鏡では、まず低倍率で試料の全体像を観察して関心領域を特定し、その後、高倍率で関心領域を詳細に観察することがシームレスに行われている。それに対して放射光X線イメージングの場合、サブミリ~数百ミリ程度の大きさの試料に対応可能なズーミング光学系が存在しなかったため、このサイズの試料の観察はこれまで必ずしも最適とは言えない等倍率下で行われてきた。我々が開発した可変倍率のX線ブラッグ光学系はこの問題を克服するものであり、最適倍率で試料内の関心領域を詳細観察する道を拓く。特に、生体試料、工業材料、電子デバイス等の観察に威力を発揮して、これらの研究・開発の推進に貢献することが期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Performance of K-edge subtraction tomography as an application of parametric x-ray radiation2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayakawa, K. Hayakawa, K. Nogami, T. Sakai, I. Sato, Y. Sumitomo, Y. Takahashi and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Accel. Beams

      巻: 22 号: 2 ページ: 024701-024701

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.22.024701

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of Threading Dislocations in Ammonothermal Gallium Nitride Single Crystal Using Synchrotron X-ray Topography2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yao, Y. Ishikawa, Y. Sugawara, Y. Takahashi and K. Hirano
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 47 号: 9 ページ: 5007-5012

    • DOI

      10.1007/s11664-018-6252-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of oscillatory rocking curve by dynamical diffraction in protein crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Suzuki, Haruhiko Koizumi, Keiichi Hirano, Takashi Kumasaka, Kenichi Kojima and Masaru Tachibana
    • 雑誌名

      Proceeding of National Academy of Sience

      巻: 115 号: 14 ページ: 3634-3639

    • DOI

      10.1073/pnas.1720098115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interface-sensitive imaging by an image reconstruction aided X-ray reflectivity technique2017

    • 著者名/発表者名
      J. Jiang, K. Hirano and K. Sakurai
    • 雑誌名

      J. Appl. Cryst.

      巻: 50 号: 3 ページ: 712-721

    • DOI

      10.1107/s160057671700509x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray analyzer-based phase-contrast computed laminography2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Takahashi, K. Hyodo and M. Kimura
    • 雑誌名

      J. Synchrotron Rad.

      巻: 23 号: 6 ページ: 1484-1489

    • DOI

      10.1107/s1600577516014831

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-imaging of buried layers and interfaces in ultrathin films by X-ray reflectivity2016

    • 著者名/発表者名
      J. Jiang, K. Hirano and K. Sakurai
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 11 ページ: 115301-115301

    • DOI

      10.1063/1.4962311

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and Application of Variable-Magnification X-Ray Bragg Optics2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Yamashita, Y. Takahashi and H. Sugiyama
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: undecided

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of variable-magnification X-ray Bragg optics2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Yamashita, Y. Takahashi and H. Sugiyama
    • 雑誌名

      J. Synchrotron Rad.

      巻: 22 号: 4 ページ: 956-960

    • DOI

      10.1107/s1600577515008802

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Alイオン注入SiC基板の逆格子マッピングによる歪状態の観察2019

    • 著者名/発表者名
      高橋由美子、平野馨一、志村考功、長町信治
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質結晶におけるX線の動力学的回折の初観測2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木凌、小泉晴比古、平野馨一、熊坂崇、小島謙一、橘勝
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線トポグラフィによるEFG法β-Ga2O3単結晶基板の転位評価2018

    • 著者名/発表者名
      姚永昭、菅原義弘、石川由加里、高橋由美子、平野馨一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線トポグラフィによるPVT法AlN単結晶基板の転位評価2018

    • 著者名/発表者名
      姚永昭、菅原義弘、石川由加里、岡田成仁、井本良、只友一行、高橋由美子、平野馨一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] X-ray analyzer-based phase-contrast computed laminography III2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Takahashi, K. Hyodo and M. Kimura
    • 学会等名
      第4回TIA光・量子計測シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 斜入射角度分解トポグラフィーによるAlイオン注入SiC基板の歪分布観察2018

    • 著者名/発表者名
      高橋由美子、平野馨一、志村考功、長町信治
    • 学会等名
      第54回X線分析討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] X 線位相ラミノグラフィーの開発2017

    • 著者名/発表者名
      平野馨一、高橋由美子、兵藤一行、木村正雄
    • 学会等名
      第30回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      神戸芸術センター(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] X-ray analyzer-based phase-contrast computed laminography II2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Hirano, Yumiko Takahashi, Kazuyuki Hyodo and Masao Kimura
    • 学会等名
      SIP-IMASM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray analyzer-based phase-contrast computed laminography2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Takahashi, K. Hyodo and M. Kimura
    • 学会等名
      SIP-IMASM 2016
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 倍率可変X 線ブラッグ光学系のPilatus への応用2016

    • 著者名/発表者名
      平野馨一、高橋由美子、杉山弘
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト(千葉県・柏市)
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] X-ray analyzer-based phase-contrast computed laminography2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Takahashi, K. Hyodo and M. Kimura
    • 学会等名
      第2回TIA光・量子計測シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 倍率可変X線ブラッグ光学系の開発2015

    • 著者名/発表者名
      平野馨一、高橋由美子、杉山弘
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Development and Application of Variable-Magnification X-Ray Bragg Optics2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hirano, Y. Yamashita, Y. Takahashi and H. Sugiyama
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation
    • 発表場所
      ニューヨーク(アメリカ)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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