低損失X線ファイバおよび高機能X線光学素子の基礎的研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455150
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 宮崎 保光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023169)
• 研究分担者: 黄 新民 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00262973) ; 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• キーワード: X線全反射 / X線ファイバ / 多層膜構造 / 曲がり導波路 / X線機能素子 / 多重散乱 / 屈折率分布 / テ-パ状導波管

研究概要

1.X線ファイバの実現に不可欠な多層膜構造を持つ反射壁において、Ag/LaおよびRh/Ceをその材料として選定し、その波長依存性、層数依存性および入射角依存性などを明らかにし、入射X線ビームの角度をファイバ伝送で想定される臨界角近傍での入射として、膜厚の最適化を行った.その結果、良好な反射率を得ることが可能となった.さらにある特定の波長では屈折率に大きな変化の見られる物質があり、今後それらによりさらに良好な反射特性を示す可能性を確認した.
2.X線伝搬の特性を明らかにすることを目的として、導波路作成上重要となる、臨界角近傍付近でのX線の全反射特性・透過特性を解析した.また湾曲部での伝搬特性を曲がり集束性X線導波路を用いて解析をおこない、このモデルでのモード変換、ビームスポットの拡がりを解明した.これによりファイバをはじめとする導波路におけるX線伝搬特性の基礎的見知を得た.
3.これまでの研究で問題となっていた原子を完全導体円柱と見なす近似を改善し、結晶中の原子群を誘電体円柱に見立てて、結晶中に入射するX線ビームの透過・散乱特性の解析を行った.原子(誘電体円柱)の配列によってX線の散乱強度が示され、円柱近傍における強度分布を解析する事ができるようになった.これにより結晶中および物質境界面でのX線ビームの振る舞いについての基礎原理から明らかとなった.
4.単原子によるX線の散乱解析で、内部に電子の運動に依存する屈折率分布を持つ誘電体円柱のモデルを用いることによって、より厳密な原子によるX線の散乱解析を行った.このモデルに用いるパラメータとして、X線の入射により影響を受ける電子のエネルギー準位を明らかにし、入射X線に対して現実的ななモデルの構築を行った.その結果、入射により励起される電子と屈折率分布とは非常に大きな相関があること、およびX線の強度分布解析の結果が原子内部の屈折率分布と相関を持っていることが確認された。
5.バイオ試料を生きたまま非破壊に観測できるという大きな利点を有するX線プローブの開発に先立ち、プローブ内外でのX線の特性を想定し、プローブ型導波路における電界分布の解析を行った.その結果、プローブ先端から放出されるX線の収束が確認された.
6.X線収束素子の研究において、素子の内部の損失を持つより現実的な場合を想定し分布状屈折率媒質内におけるX線の伝搬特性および収束特性の解析を行った.これにより分布関数の相違、ビーム幅による分布幅および素子長、最適な収束機能素子の特性を明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] 宮崎: "光機能性導波路における光モードと多重電磁波との非線形相互作用" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 99-104 (1998)
• [文献書誌] 増田, 宮崎: "地上構造物による電磁波の散乱に関する電磁環境特性" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 112-117 (1998)
• [文献書誌] 高橋,宮崎: "ランダム表面における地中レーダパルス波散乱のウェーブレット解析" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 93-98 (1998)
• [文献書誌] 宮崎,園田,上乗: "ランダム媒質中物体の電磁波散乱に関するFD-TD法による統計的解析" 電気学会論文誌C. 117-C・1. 35-41 (1997)
• [文献書誌] S.Li and Y.Miyazaki: "A Performance Analysis of Buffered DQDB Network with Request Arrivlal Process Depending on Its Request Counter Value and Its Location on the Buses" IEICE Trans.Commun.,. E81-B・3. 147-157 (1998)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Dynamic Coherent Characteristics of Waveguide Type Optical Amplifiers Using Garnet Crystal Films" Proc.of Progress in Electromagnetics Research Symposium, Hong Kong. 306-306 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc: "Statistical Characteristics of Reflection and Scattering of Electromagnetic Rader Pulses by Rough Surface and Buried Objects" Proc.of 13th Annual Rev.Of Progress in Applied Computational Electromgnetics, Montercy, CA, USA. 268-273 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Optical Signal Processing of Interference and Fading Effects in High Bit Rate Mobile Communication" Proc.of Int.Symp.on Electromagnetic Compatibility, Beijing, China. 21-24 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Characteristics of Rare-earth Doped Garnet Crystal Channel Waveguide Amplifiers" Proc.of 2nd Optoelectronics and Communication Conf., Seoul, Korea, 9B1-3. 116-117 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and N.Goto: "High-Speed WDM Switching Devices Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc.of 2nd Optoelectronics and Communication Conf., Seoul, Korea, 11B2-6. 654-655 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "High-Speed Wavelength-Selective optical Switches Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc.World Congress on Ultrasonics, Yokohama, 1LP13. 40-41 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Near Field Characteristics of Optical Leaky Waves Radiated from Optical Cone Waveguide Probings" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 178-183 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and T.Okuyama: "Studies on X-Ray Waveguide Type Focusing Functional Devices Using Beam Propagation Method" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 237-242 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and Y.Ozaki: "An Analysis of Scattering of Electromagnetic Waves in X-Rays Region by the Atoms" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 84-89 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Numerical Analysis on Erbium Doped Channel Optical Waveguide Amplifiers" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 161-166 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "Improvement of Switching Speed in Acoustooptic Switches for Multiple Optical Wavelength by Using Giga-Hertz SAWs" Jpn.J.Appl.Phys.,. 37(in press). (1998)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Integrated Optical Amplifer Using Active Thin Film Waveguides" Tata McGraw-Hill, 12 (1996)
• [文献書誌] 宮崎保光(共著): "磁気工学ハンドブック" 朝倉書店, (1998)
• [文献書誌] 後藤信夫(共著): "光エレクトロニクス" オーム社, 26 (1997)