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X線自由電子レーザーの極限集光に向けた高安定な形状可変ミラーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K20407
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

井上 陽登  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40966777)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードX線自由電子レーザー / X線ミラー / 形状可変ミラー / 圧電素子 / X線集光
研究開始時の研究の概要

超高ピーク強度を有するX線自由電子レーザー(XFEL)を小さくかつ高密度に集光することで,X線領域の新たな学問が拓かれつつある.しかし,原子スケールの短い波長を有するXFELを極限集光するためにはサブナノメートルの表面形状精度を有するミラーが不可欠であり,現状の製造技術では達成不可能である.そこで本研究では圧電素子の逆圧電効果を利用した形状可変ミラーを開発することで,この課題解決を試みる.

研究成果の概要

本研究では,X線自由電子レーザーを高い安定性の下極限的に集光することができるシステムの実現を目指し,形状可変ミラーの開発に取り組んだ.X線領域では,圧電素子駆動型形状可変ミラーが良く用いられる.印加電圧に対する変形量を大きくするために,積層構造を考案し,金属接合を用いることで実現した.これにより,変形量の増大に成功した.また,変形形状の微細化を達成するために,薄板接合構造を考案した.銀ナノペーストを用いることで作製に成功し,X線環境下において変形することを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

X線自由電子レーザー(XFEL)を利用することで,試料の真の非破壊観察や,X線非線形光学の開拓が期待されている.これらを実現するためには,XFELを高い安定性の下,小さく高密度に集光する必要がある.すなわち,高い形状精度と安定性を有するX線集光素子が不可欠であり,本研究で開発する形状可変ミラーはそれらを満足する.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023

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 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Monolithic deformable mirror based on lithium niobate single crystal for high-resolution X-ray adaptive microscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takato、Nakabayashi Sota、Uematsu Kota、Tanaka Yuto、Nakamori Hiroki、Kohmura Yoshiki、Yabashi Makina、Matsuyama Satoshi
    • 雑誌名

      Optica

      巻: 11 号: 5 ページ: 621-621

    • DOI

      10.1364/optica.516909

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of monolithic bimorph mirror based on single crystal piezoelectric element for variable beam size optical system2024

    • 著者名/発表者名
      Junya Yoshimizu, Takato Inoue, Yoshiki Kohmura, Makina Yabashi and Satoshi Matsuyama
    • 学会等名
      9th International Conference on X-ray Optics and Applications 2024 (XOPT2024) in OPIC2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of deformable mirror with bonded multiple piezoelectric substrates for high spatial frequency shape control2024

    • 著者名/発表者名
      Maaya Kano, Takato Inoue, Junya Yoshimizu, Toma Ueyama and Satoshi Matsuyama
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Precision Engineering 2024(ICPE 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高空間周波数形状制御可能な接合型形状可変ミラーの開発2024

    • 著者名/発表者名
      加納愛彩,井上陽登,中林荘太,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      第37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
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶圧電素子を用いたビームサイズ可変光学系用形状可変ミラーの開発2024

    • 著者名/発表者名
      吉水純弥,井上陽登,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      第37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
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of ultraprecise X-ray adaptive optical system for high-resolution full-field microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Sota Nakabayashi, Takato Inoue, Kota Uematsu, Yuto Tanaka, Yoshio Ichii, Yoshiki Kohmura, Makina Yabashi and Satoshi Matsuyama
    • 学会等名
      8th International Conference on X-ray Optics and Applications 2023 (XOPT2023) in OPIC2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a novel deformable X-ray mirror based on a single-crystal piezoelectric element2023

    • 著者名/発表者名
      Junya Yoshimizu, Takato Inoue, Maaya Kano, Sota Nakabayashi, Yoshiki Kohmura, Makina Yabashi and Satoshi Matsuyama
    • 学会等名
      The 10th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶圧電素子ベース形状可変ミラーを用いたアダプティブ結像型X線顕微鏡の開発2023

    • 著者名/発表者名
      中林荘太,井上陽登,伊藤颯希,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ニオブ酸リチウムを用いた大変形可能なX線形状可変ミラーの開発2023

    • 著者名/発表者名
      吉水純弥,井上陽登,加納愛彩,中林荘太,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ビームサイズ可変X線光学系のための単結晶圧電素子を使った形状可変ミラーの開発2023

    • 著者名/発表者名
      吉水純弥,井上陽登,加納愛彩,中林荘太,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 Optics and Photonics Japan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 超高分解能結像型X線顕微鏡のためのアダプティブミラー光学系の開発2023

    • 著者名/発表者名
      井上陽登,中林荘太,田中優人,上松航太,加納愛彩,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 Optics and Photonics Japan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高空間周波数形状制御可能な新規構造の形状可変ミラーの開発2023

    • 著者名/発表者名
      加納愛彩,井上陽登,中林荘太,上松航太,香村芳樹,矢橋牧名,松山智至
    • 学会等名
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 単結晶圧電素子を用いた大変形可能なX線形状可変ミラーの開発2023

    • 著者名/発表者名
      吉水純弥,井上陽登,中林荘太,上松航太,松山智至
    • 学会等名
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2025-01-30  

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