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X線1nm集光への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 20K20444
補助金の研究課題番号 19H05523 (2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2019)
審査区分 中区分30:応用物理工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

三村 秀和  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30362651)

研究分担者 木村 隆志  東京大学, 物性研究所, 准教授 (50531472)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2020年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワードX線ミラー / X線集光 / 集光 / X線イメージング / 精密加工 / 精密計測 / 高精度ミラー / X線 / X線ミラー / X線集光
研究開始時の研究の概要

光の集光サイズは、波長と光学系の開口数で決定される。波長の短いX線を利用すれば、10nm以下の集光サイズが可能である。本研究では、「多層膜3次反射」の「超小型ミラー」というアイディアの導入により、硬X線を1nmレベルに集光することを最終目的としている。本研究では、波長が1nmの軟X線を利用した集光実験から開始し、軟X線集光実験を通して小型ミラー基板の作製技術とミラー集光アライメント装置を開発し、最終的には3次反射可能な多層膜のコーティングにより硬X線を反射可能とすることで、1nmレベルの集光を目指す。

研究成果の概要

本研究では、ミラーによるX線集光において、ミラー長の大幅な縮小というアイディアを導入し、最終的には究極の1nmサイズの集光を目標にした挑戦的な研究である。本研究期間において、焦点距離2mm、ミラー長2mmの高精度集光ミラーの開発に成功し、SPring-8において、2keVのX線を20nmに回折限界集光することに成功するとともに、10keVのX線では理論的の4nm以下に集光可能であることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のX線ミラーのミラー長は報告されている中では20mmが最小である。本研究ではその1/10の2mm長のミラーの開発に成功した。光の集光においては焦点距離を短くすることで、理論的に誤差の影響を少なくすることができる。本研究における成果はミラーによるX線の極限集光の道を拓いたといえる。開発したミラーを用いれば、X線顕微鏡のシステムの超小型化も可能であり、多くのX線分析技術の性能向上に寄与することができる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Fabrication of ultrashort sub-meter-radius x-ray mirrors using dynamic stencil deposition with figure correction2023

    • 著者名/発表者名
      Shimamura Takenori、Takeo Yoko、Kimura Takashi、Perrin Francois、Vivo Amparo、Senba Yasunori、Kishimoto Hikaru、Ohashi Haruhiko、Mimura Hidekazu
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 94 号: 4 ページ: 043102-043102

    • DOI

      10.1063/5.0135367

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Design of ultrashort Kirkpatrick-Baez mirror for soft x-ray nanofocusing2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Shimamura, Yoko Takeo, Takashi Kimura, Hirokazu Hashizume, Yasunori Senba, Hikaru Kishimoto, Haruhiko Ohashi, and Hidekazu Mimura
    • 雑誌名

      SPIE Proceedings

      巻: 11492 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1117/12.2569845

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] “Design of soft x-ray fluorescence microscopy beyond 100-nm spatial resolution with ultrashort Kirkpatrick-Baez mirror2022

    • 著者名/発表者名
      T. Shimamura, Y. Takeo, F. Moriya, T. Kimura, M. Shimura, Y. Senba, H. Kishimoto, H. Ohashi, K. Shimba, Y. Jimbo, and H. Mimura
    • 学会等名
      SPIE Optical Engineering + Applications, 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of ultrashort Kirkpatrick-Baez mirrors for sub-50-nm achromatic soft-X-ray probes2022

    • 著者名/発表者名
      T. Shimamura, Y. Takeo, T. Kimura, M. Shimura, Y. Senba, H. Kishimoto, H. Ohashi, and H. Mimura
    • 学会等名
      XOPT2022 (International Conference on X-ray Optics and Application)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design, fabrication, and testing of 2-mm-long X-ray mirrors for soft-X-ray nanofocusing2022

    • 著者名/発表者名
      T. Shimamura, Y. Takeo, T. Kimura, Y. Senba, H. Kishimoto, H. Ohashi, and H. Mimura
    • 学会等名
      IWXM 2022 (7th International Workshop on Metrology for X-ray Optics, Mirror Design and Fabrication)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超小型 KB ミラーを用いた軟 X 線 sub 50 nm 集光システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      島村 勇徳, 竹尾 陽子, 木村 隆志, 仙波 泰徳, 岸本 煇, 大橋 治彦, 三村 秀和
    • 学会等名
      2021年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟X線による超小型Kirkpatrick-Baezミラーの特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      島村 勇徳, 竹尾 陽子, 木村 隆志, 仙波 泰徳, 岸本 輝, 大橋 治彦, 三村 秀和
    • 学会等名
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 差分成膜法による超小型X線集光ミラーの作製2021

    • 著者名/発表者名
      島村 勇徳, 竹尾 陽子, 木村 隆志, 仙波 泰徳, 岸本 輝, 大橋 治彦, 三村 秀和
    • 学会等名
      2021年度精密工学会春季大会学術講演会, オンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of ultrashort Kirkpatrick-Baez mirror for soft x-ray nanofocusing2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Shimamura, Yoko Takeo, Takashi Kimura, Hirokazu Hashizume, Yasunori Senba, Hikaru Kishimoto, Haruhiko Ohashi, and Hidekazu Mimura
    • 学会等名
      Advances in Metrology for X-Ray and EUV Optics IX,Optical Engineering + Applications, SPIE Optics + Photonics 2020 Digital Forum, Online Only
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of ultra-short Kirkpatrick-Baez mirror system for nano-focusing of soft X-rays2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Shimamura, Yoko Takeo, Takashi Kimura, Yasunori Senba, Hikaru Kishimoto, Haruhiko Ohashi, and Hidekazu Mimura
    • 学会等名
      XOPT2-01, XOPT2020 (International Conference on X-ray Optics and Application), OPIC2020 (OPTICS & PHOTONICS International Congress 2020), Online Only
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Small Kirkpatrick-Baez Mirror System for Nano-Focusing of X-Rays2019

    • 著者名/発表者名
      T. Shimamura, H. Mimura
    • 学会等名
      XOPT2019 (International Conference on X-ray Optics and Application)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of ultra-small mirrors for soft-X-ray nano-focusing by differential deposition2019

    • 著者名/発表者名
      T. Shimamura, H. Mimura,
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-03-26  

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