X線顕微鏡光学

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01651003
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 青木 貞雄 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (50016804)
• 研究分担者: 中山 則昭 京都大学, 化学研究所, 助教授 (00164369) ; 田中 和夫 大阪大学, 工学部, 講師 (70171741) ; 山中 正宣 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助教授 (10029118) ; 有留 宏明 大阪大学, 極限物質研究センター, 助教授 (70029552)
• キーワード: 全反射斜入射X線顕微鏡 / ゾーンプレートX線顕微鏡 / 多層膜ミラー / ウォルター型ミラー / レーザープラズマX線源 / シュバルツミルト型軟X線顕微鏡 / エピタキシャル成長 / 2次元CCD

研究概要

結像型のX線顕微鏡システムを新しいX線光学素子を用いて検討し、その最適設計および試作を行なった。光学素子として、全反射斜入射ミラー、ゾーンプレートおよび多層膜ミラーを採用した。
全反射斜入射X線顕微鏡光学では、二段の高倍率光学系を提案し、その設計および一部試作を行なった。X線光学素子は、回転軸対称のウォルター型ミラーを採用し、波長45Åの軟X線に対し、拡大率20倍の素子を試作した。解像力は5000Å以上を示した。この素子をもとにして、高倍率反射X線顕微鏡光学系を設計し、一段目の拡大光学系を製作した。
ゾーンプレートX線顕微鏡光学では、レーザープラズマX線源を光源とした場合の数値シミュレーションを行なった。光学系は、単色・集光用のコンデンサーおよび拡大用の対物ゾーンプレートを仮定し、波長40Å、拡大率100倍のシステムが可能であることを示した。さらに、回析効率向上のための位相ゾーンプレートはニッケルが最適な点も示した。
多層膜X線顕微鏡は、光線追跡プログラムを開発し、直入射シュバルツシルト型軟X線顕微鏡の設計・試作を行なった。多層膜は、ニッケルと炭素の組み合せで製作し、70Åの波長に対して15倍の拡大率を得た。レーザープラズマX線を光源として5000Åの解像力を得た。
多層膜形成の基礎過程の研究では、エピタキシャル成長による金とニッケルの短周期(20Å)多層膜を作成し、X線回析と断面透過電子顕微鏡像観察によって、界面粗さが7Å前後であることを確認した。
画像計測用X線センサーとしては、2次元CCDを検討した。電極部のSiO_2膜を0.5μm厚にし、軟X線受光効率を向上させる素子を開発した。

研究成果

• [文献書誌] K.Ninomiya,K.Honda,S.Aoki,S.Nishimatsu,K.Suzuki: "Fabrication of an Axisymmetric Wolter Type I Mirror with a Gold Deposited Reflecting Surface" Jpn.J.Appl.Phys.28. 2303-2308 (1989)
• [文献書誌] Y.Kagoshima,S.Aoki,M.Kakuchi,H.Maezawa,M.Ando: "Image Formation of Periodic Objects Illuminated by Undulator Radiation in a Zone Plate Microscope" Jpn.J.Appl.Phys.29. L172-L175 (1990)
• [文献書誌] H.Aritome,M.Takahashi,S.Nakai,S.Namba: "Zone Plate X-Ray Microscope Using a Laser Plasma X-Ray Source" X-Ray Microscopy in biology and Medicine(K-Shinohara et al,Eds,Japan Sci.Soc.Press,Springer-Verlag). 59-65 (1990)
• [文献書誌] Y-W.Chen,M.Yamanaka et,al.: "Three-Dimensional Reconstruction of Laser-Irradiated Targets Using URA Coded Apeture Cameras" Opt.Commun.71. 249-255 (1989)
• [文献書誌] M.Kado,K.A.Tanaka et,al.: "Schwarzshild X-ray Microscope" X-Ray Microscopy in Biology and Medicine(K-Shinofara et.al.Eds,Japan Sci.Soc.Press,Springer-Verlag). 153-159 (1990)
• [文献書誌] H.Dohnomae,N.Nakayama and T.Shinjo: "Electron Microscopy Study of Au/Mi Multilayered Films with Artificial Superstructues" Materials Transactions JIM.