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2017 年度 実績報告書

準結晶パターンによるX線集光素子に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K13397
研究機関筑波大学

研究代表者

伊藤 雅英  筑波大学, 数理物質系, 教授 (30150874)

研究分担者 青木 貞雄  筑波大学, 数理物質系(名誉教授), 名誉教授 (50016804)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード電磁場解析 / 準結晶 / X線集光素子 / 回折限界
研究実績の概要

軟X線光源の品質の向上により、比較的大きいパワーで高い空間的なコヒーレンスを持つものを容易に使うことができるようになってきた。一方,ウォルターミラーやゾーンプレートなどの軟X線域の集光光学素子は光の利用効率の低く開口数も小さいため、顕微システムなどにおいて明るい像が得られず、また解像度を上げることが困難となっている。本研究の目的は,準結晶パターンからの回折光が波長以下のスポットを作ることができることに着目し,X線を原子オーダーのスポットに集光することができる新しい光学素子を開発することである。
本報告では、準結晶集光素子のシミュレーションによる波長オーダーの集光確認、作成した集光素子による軟X線の集光の実験的な確認の二つを目標とした。シミュレーションで準結晶集光素子の集光効率・集光径と設計条件の関係を明らかにし、集光径を回折限界程度まで小さくできることを見出した。設計条件としては、穴径、穴間隔、穴数を検討した。実験では放射光を用いることで、波長10nmの入射光について集光の様子をCCDカメラを用いて観察した。シミュレーションと実験結果はよく一致し、実験および計算の信頼性を確認できた。以上から、軟X線が準結晶によって集光可能であることを示すにすると同時に、原理的に波長レベルでの集光が可能であることを示した。光源としては波長10nmの放射光を用い、準結晶集光素子は厚さ205nmの金属膜にFIBで301個の穴をあけることで作成した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017

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 (3件)

  • [雑誌論文] Cross-sectional particle measurement in the resonance domain on the substrate through scatterometry2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hoshino, N. Watanabe, S. Aoki, K. Sakurai, and M. Itoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: 26329-26348

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/OE.25.026329

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ペンローズパターン・ピンホールアレイからの軟X線の回折2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺紀生 、星野鉄哉 、伊賀裕士 、李維率、青木貞雄 、伊藤雅英
    • 学会等名
      第 14 回X線結像光学シンポジウム
  • [学会発表] 準結晶構造を用いた軟X線用集光素子の設計2017

    • 著者名/発表者名
      伊賀 裕士、李 維率、深水 嵩明、星野 鉄哉、 渡辺 紀生、青木 貞雄、伊藤 雅英
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2017
  • [学会発表] X線用準結晶集光素子の設計2017

    • 著者名/発表者名
      李 維率、伊賀 裕士、深水 嵩明、星野 鉄哉、 渡辺 紀生、青木 貞雄、伊藤 雅英
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2018-12-17  

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