X線多層膜非球面レプリカ反射鏡の開発と表面のナノ構造解析

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15360075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 難波 義治 中部大学, 工学部, 教授 (40029129)
• 研究分担者: 大西 直之 中部大学, 工学部, 教授 (60201977)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: 非球面金型 / レプリカ反射鏡 / Pt / C多層膜 / 離型 / 透過型電子顕微鏡 / AFM / X線光学素子 / 超精密ダイヤモンド切削

研究概要

アルミニウム合金を超精密ダイヤモンド切削後に無電解ニッケル膜を成膜し、これを再度非球面に超精密ダイヤモンド切削し、表面粗さを向上させるため研磨して金型とし、その表面に金を成膜し、それに内面加工した反射鏡基板をエポキシ樹脂で接着し、加熱・養生後に冷水に漬けて、離型することにより内径10mm以下で形状誤差±72nm、表面粗さ1nm RaのX線レプリカ集光鏡を製作し、結像分解能50nm以下のX線顕微鏡を完成させた。
ガラス円筒にPt/C多層膜を成膜し、その上に1/3円状のアルミニウムフォイルをエポキシ樹脂で接着し、真空中で加熱・養生後に、引き剥がすことによりX線レプリカ反射鏡を製作し、X線望遠鏡に組立て、気球に搭載し、アメリカで硬X線領域の天体観測を行った。
無電解ニッケル平面金型をフロート・ポリシングし、それに各種Pt/C多層膜を成膜し、ガラス基板をエポキシ樹脂で接着し、離型することでPt/C多層膜レプリカ反射鏡を作成した。無電解ニッケルの表面粗さ0.14nm rmsに対し、剥離したPt/C多層膜レプリカ反射鏡の表面粗さ0.16nm rmsが得られ、完全な転写性を有することを確認した。
シリコン単結晶表面にPt/C多層膜を成膜し、超高圧透過型電子顕微鏡により断面観察した結果、Cはアモルファス構造を呈し、Ptは配行した多結晶構造であり、これが界面粗さを規定している。また、Pt/Cの周期長が3nmを切ると、界面の粗さが顕著になり、要求されるX線反射特性が得られず、周期長が短い場合はMo/Siの多層膜が有利であることを見出した。
直径70mmの無電解ニッケル金型を製作し、この表面にTi膜を成膜後、Pt/C多層膜を成膜し、内面加工した鋼製反射鏡基板をエポキシ樹脂で接着し、真空中で加熱・養生後に冷水に漬けて、離型することにより、円筒内面にPt/C多層膜がある硬X線用多層膜レプリカ反射鏡が製作することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] High Resolution Transmission Electron Microscopy Study of Calcium Fluoride Single Crystal (111) Surfaces Processed by Ultraprecision Machining (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Ohnishi
  • 雑誌名: Mater. Trans. 47, 2 ページ: 267-270
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Compact soft x-ray transmission microscopy with sub-50 nm spatial resolution (2006)
  • 著者名/発表者名: K.W.Kim
  • 雑誌名: Phys. Med. Biol. 51 ページ: N99-N107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Precision Machining of Electroless Nickel Mandrel and Fabrication of Replicated Mirrors for a Soft Z-Ray Microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon
  • 雑誌名: JSME International Journal, Series C 49, 1 ページ: 56-62
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optimization of a Wolter type I mirror for a soft X-ray microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon
  • 雑誌名: Prec. Eng. 30, 2 ページ: 223-230
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Wolter type I x-ray focusing mirror using multilayer coatings (2006)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon
  • 雑誌名: Appl. Opt. 45, 19 ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] High Resolution Transmission Electron Microscopy Study of Calcium Fluoride Single Crystal (111) Surfaces Processed by Ultraprecision Machining (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Ohnishi, Y.Namba, M.Saeki
  • 雑誌名: Mater.Trans. 47,2 ページ: 267-270
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Compact soft x-ray transmission microscopy with sub-50 nm spatial resolution (2006)
  • 著者名/発表者名: K.W.Kim, Y.Kwon, K.Y.Nam, J.H.Lim, K.G.Kim, K.S.Chon, B.H.Kim, D.E.Kim, J.G.Kim, B.N.Ahn, H.J.Shin, S.Rah, K.H.Kim, J.S.Chae, D.G.Gweon, D.W.Kang, S.H.Kang, J.Y.Min, K.Choi, S.E.Yoon, E.A.Kim, Y.Namba, K.H.Yoon
  • 雑誌名: Phys.Med.Biol. 51 ページ: N99-N107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Precision Machining of Electroless Nickel Mandrel and Fabrication of Replicated Mirrors for a Soft X-Ray Microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: Kwon Su Chon, Yoshiharu Namba, Kwon-Ha Yoon
  • 雑誌名: JSME International Journal, Series C 49,1 ページ: 56-62
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optimization of a Wolter type I mirror for a soft X-ray microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: Kwon Su Chon, Yoshiharu Namba, Kwon-Ha Yoon
  • 雑誌名: Prec.Eng. 30,2 ページ: 223-230
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Wolter type I x-ray focusing mirror using multilayer coatings (2006)
  • 著者名/発表者名: Kwon Su Chon, Yoshiharu Namba, Kwon-Ha Yoon
  • 雑誌名: Appl.Opt. 45,19 ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nanoscale structures on ultra-precision machined fluorite surfaces (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Gritschneder
  • 雑誌名: Nanotechnology 16, 6 ページ: 883-887
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Surfaces of Calcium Fluoride Single Crystals Ground with an Ultra-Precision Surface Grinder (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 54, 1 ページ: 503-506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Measurements of Spindle Parameters and Tool Positioning on a Diamond Turning Machine to Nanometer Resolution (2005)
  • 著者名/発表者名: S.F.Soares
  • 雑誌名: Proc. 3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21) ページ: 999-1002
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Precision Machining of Electroless Nickel Mandrels and Fabrication of Replicated Mirrors for Soft X-Ray Microscopes (2005)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon
  • 雑誌名: Proc. 3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21) ページ: 1047-1050
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nanoscale structures on ultra-precision machined fluorite surfaces (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Gritschneder, Y.Namba, M.Reichling
  • 雑誌名: Nanotechnology 16,6 ページ: 883-887
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Surfaces of Calcium Fluoride Single Crystals Ground with an Ultra-Precision Surface Grinder (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba, T.Yoshida, S.Yoshida, K.Yoshida
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 54,1 ページ: 503-506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Measurements of Spindle Parameters and Tool Positioning on a Diamond Turning Machine to Nanometer Resolution (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Soares, A.Fushiki, Y.Namba
  • 雑誌名: Proc.3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21) ページ: 999-1002
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Precision Machining of Electroless Nickel Mandrels and Fabrication of Replicated Mirrors for Soft X-Ray Microscopes (2005)
  • 著者名/発表者名: Kwon Su Chon, Y.Namba, Kwon-Ha Yoon
  • 雑誌名: Proc.3rd International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21) ページ: 1047-1050
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 多層膜スーパーミラー硬X線望遠鏡 (2004)
  • 著者名/発表者名: 山下廣順
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 59、2 ページ: 77-83
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Experimental Quantization of Surface and Sub-Surface Structure in Float Polished Crystalline Quartz (2004)
  • 著者名/発表者名: S.F.Soares
  • 雑誌名: JSME International Journal, Series C 47, 1 ページ: 93-97
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ultra-Precision Float Polishing of calcium Fluoride Single Crystals for Deep Ultra Violet Applications (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 53, 1 ページ: 459-462
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Laser-Induced Bulk Damage of Various Types of Silica Glasses at 532 and 355 nm (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Kuzuu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43, 5A ページ: 2547-2548
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Laser-Induced Bulk Damage of Various Types of Silica Glasses at 266 nm (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Kuzuu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43, 10 ページ: 7174-7175
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Single-point diamond turning of DAST crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba
  • 雑誌名: Proc. SPIE 5180 ページ: 55-63
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] HRTEM analysis of Pt/C multilayers (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Ohnishi
  • 雑誌名: Proc. SPIE 5168 ページ: 508-517
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Upgraded hard x-ray telescope with mutilayer supermirror for the InFOCuS balloon experiment (2004)
  • 著者名/発表者名: R.Shibata
  • 雑誌名: Proc. SPIE 5488 ページ: 313-324
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Fabrication of X-Ray Microscope Mirrors (2004)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon
  • 雑誌名: Proc. ASPE 19^th Annual Meeting ページ: 510-513
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Multilayer Supermirror Hard X-ray Telescope (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Yamashita, H.Kunieda, Y.Tawara, Y.Namba
  • 雑誌名: Butsuri 59,2 ページ: 77-83
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Experimental Quantization of Surface and Sub-Surface Structure in Float Polished Crystalline Quartz (2004)
  • 著者名/発表者名: S.F.Soares, Y.Namba
  • 雑誌名: JSME International Journal, Series C 47,1 ページ: 93-97
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ultra-Precision Float Polishing of Calcium Fluoride Single Crystals for Deep Ultra Violet Applications (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba, N.Ohnishi, S.Yoshida, K.Harada, K.Yoshida
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 53,1 ページ: 459-462
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Laser-Induced Bulk Damage of Various Types of Silica Glasses at 532 and 355 nm (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Kuzuu, K.Yoshida, K.Ochi, Y.Tsuboi, T.Kamimura, H.Yoshida, Y.Namba
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 43,5A ページ: 2547-2548
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Laser-Induced Bulk Damage of Various Types of Silica Glasses at 266 nm (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Kuzuu, K.Yoshida, K.Ochi, Y.Tsuboi, T.Kamimura, H.Yoshida, Y.Namba
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 43,10 ページ: 7174-7175
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Single-point diamond turning of DAST crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba, M.Tsukahara, A.Fushiki, K.Suizu, H.Ito
  • 雑誌名: Proc.SPIE 5180 ページ: 55-63
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] HRTEM analysis of Pt/C multilayers (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Ohnishi, Y.Nonomura, Y.Ogasaka, Y.Tawara, Y.Namba, K.Yamashita
  • 雑誌名: Proc.SPIE 5168 ページ: 508-517
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Upgraded hard x-ray telescope with multilayer supermirror for the InFOCuS balloon experiment (2004)
  • 著者名/発表者名: R.Shibata, Y.Ogasaka, K.Tamura, A.Furuzawa, Y.Tawara, K.Yamashita, R.Takahashi, M.Sakashita, T.Miyazawa, K.Shimoda, C.Sakai, N.Yamada, M.Naitou, T.Futamura, P.J.Serlemitsos, Y.Soong, K.-W.Chan, T.Okajima, J.Tueller, H.A.Krimm, S.D.Barthelmy, S.M.Owens, H.Kunieda, Y.Namba
  • 雑誌名: Proc.SPIE 5488 ページ: 313-324
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fabrication of X-Ray Microscope Mirrors (2004)
  • 著者名/発表者名: K.S.Chon, Y.Namba
  • 雑誌名: Proc.ASPE 19th Annual Meeting ページ: 494-497
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fabrication and Microstructure Analysis of Pt/C Multilayers for Hard X-Ray Optics (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nonomura, N.Ohnishi, Y.Namba, K.Yamashita
  • 雑誌名: Proc.ASPE 19th Annual Meeting ページ: 510-513
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical Surface Generation of Organic Nonlinear Crystals by Single-Point Diamond Turning (2003)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 52, 1 ページ: 475-478
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 加工学・加工機器概論 (2003)
  • 著者名/発表者名: 難波義治
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 106, 1017 ページ: 630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical Surface Generation of Organic Nonlinear Crystals by Single-Point Diamond Turning (2003)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba, M.Saeki
  • 雑誌名: Annals of the CIRP 52,1 ページ: 475-478
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Over view of modern machining and machine tools (2003)
  • 著者名/発表者名: Y.Namba
  • 雑誌名: J.JSME 106,1017 ページ: 630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より