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複合化透明セラミックス技術を用いた100 nm分解能X線2次元検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14142
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 量子ビーム科学
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

亀島 敬  公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (50558046)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードX線 / 検出器 / シンチレーター / 空間分解能 / 固浸レンズ / 高空間分解能 / セラミックス / 対物レンズ / イメージング / 分解能 / XFEL / 放射光 / CT / X線 / 顕微鏡
研究成果の概要

X線画像検出器の方式の一つに、シンチレーターをX線の受光部とした間接検出型がある。シンチレーターでX線像を可視像に変換し、レンズでイメージセンサーに拡大投影することで高い解像度を得ることができる特徴を持つ。本課題でシンチレーター蛍光波長・レンズの開口数で決まる回折限界に近い空間分解能を達成することができた。これにより、より高い開口数を持つ固浸レンズ光学系の実現の可能性が出てきた。その調査・検討の結果、設計に必要な屈折率分散測定プリズム用の30 x 30 x 8大型の透明LuAGセラミックスの作成に成功した。これによりNA1.6の固浸対物レンズの設計が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

X線は高い透過力・短い波長を持つ光である。この特徴を活かし、X線顕微鏡システムを構築することで試料
の内部構造を非破壊で高い解像度で観察することが可能である。X線検出器はシステム内でX線を検出する重要装置であり、X線顕微鏡の発展にその開発は欠かせない。本成果は、X線像の画質を決めるX線画像検出器の空間分解能を物理的限界まで向上させた。また、この性能を超える技術を新たに開発するための調査・検討を行った。本成果は、X線光学・科学計測実験だけでなく産業用途への応用も可能であり、例えば電子素子の欠陥検査等への応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Development of an X-ray imaging detector to resolve 200 nm line-and-space patterns by using transparent ceramics layers bonded by solid-state diffusion2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kameshima, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Togo Kudo, Yoshiki Kohmura, Kenji Tamasaku, Katsuhiro Muramatsu, Takagimi Yanagitani, Makina Yabashi, and Takaki Hatsui
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 6 ページ: 1403-1406

    • DOI

      10.1364/ol.44.001403

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 間接型高空間分解能検出器の現状と将来展望2020

    • 著者名/発表者名
      亀島敬
    • 学会等名
      第33回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高解像度X線2次元検出器の性能評価とこれを用いた集積回路のX線イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      亀島 敬,竹内晃久,上杉健太朗,工藤統吾,香村芳樹, 玉作賢治, 矢橋牧名,初井宇記
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] X-ray imaging detector resolving 200 nm line-and-space patterns by using composite transparent ceramic scintillator2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kameshima, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Togo Kudo, Yoshiki Kohmura, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Takaki Hatsui
    • 学会等名
      第2回量子線イメージング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] An X-ray imaging detector resolving 200 nm line-and-space patterns by using a composite transparent ceramics scintillator2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kameshima
    • 学会等名
      The 15th Symposium of Japanese Research Community on X-ray Imaging Optics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高解像度X線2次元検出器の性能評価とこれを用いた集積回路のX線イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      亀島敬,竹内晃久,上杉健太朗,工藤統吾,香村芳樹, 玉作賢治, 矢橋牧名,初井宇記
    • 学会等名
      日本放射光学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 透明セラミックスの固相拡散接合技術を用いた薄膜シンチレーターの開発及びこれを用いたX線イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      ○亀島 敬1, 2,竹内晃久1,上杉健太朗1,工藤統吾1, 2,矢橋牧名1, 2,初井宇記1, 2
    • 学会等名
      精密工学会2017年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 放射線イメージング装置用光学素子、放射線イメージング装置及びX線イ メージング装置2017

    • 発明者名
      亀島 敬
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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