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2017 年度 実績報告書

高精度形状可変ミラー光学系の構築とX線自由電子レーザーのアダプティブ集光

研究課題

研究課題/領域番号 16H06358
研究機関大阪大学

研究代表者

山内 和人  大阪大学, 工学研究科, 教授 (10174575)

研究分担者 松山 智至  大阪大学, 工学研究科, 助教 (10423196)
佐野 泰久  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40252598)
研究期間 (年度) 2016-05-31 – 2021-03-31
キーワード超精密加工 / X線集光 / X線ミラー / 形状可変ミラー
研究実績の概要

本年度は,目的達成のための要素技術である以下の5つの項目を中心に実施した.①XFEL照射に対応可能な大面積ナノ精度加工の高度化,②形状可変ミラーの作製・動作試験,③形状可変ミラーの形状安定化法の高度化,④集光X線波面の計測と補償光学に基づくミラー形状の形成.
①:大型ミラーに対応可能な3次元計測機や干渉計を高性能化し,これと数値制御EEM法や差分成膜法を連携させることで,ミラー上に存在する不要なうねり(ミラー変形では対応できない高空間周波数なもの)を除去する手法を確立・高度化した.これによって形状可変ミラーとして十分な精度を持つミラー基板を得ることができた.
②圧電バイモルフミラーと機械式ベント機構を持つハイブリッド形状可変ミラーを開発した.SPring-8にて1次元集光光学系を構築し,その性能評価を行ったところ,回折限界集光を達成することができた.さらに,2組の形状可変ミラーをKB配置することで,2次元アダプティブ集光光学系を構築した.SPring-8にて2次元集光テストを試みたところ,ほとんど回折限界集光を達成した.
③ピエゾ素子の変形ドリフトを低減するために,新しい電圧印加法を高度化した.また並行して,変形ドリフトが少ないと期待される単結晶圧電素子を用いた圧電バイモルフミラーを作製した.干渉計を使って性能評価を行ったところ,変形ドリフトの少ない形状可変ミラーを開発することができた.
④X線グレーチング干渉計を使って高精度な波面計測を実施した.また,XFELに特化したビームキャラクタリゼーション法としてコヒーレント散乱のスペックルサイズを解析する手法を確立した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度に予定していた計画を順調に進めることができた.提案した新型形状可変ミラーを使って回折限界集光を達成するなど,当初目的を達成した.

今後の研究の推進方策

今後の研究として,①新型形状可変ミラーを使ったアダプティブ集光のテスト,②形状可変ミラーの形状安定化法の高度化 を中心に進める予定である.
①では,実際のX線を用いた集光実験を進め,本形状可変ミラーをを用いたビームサイズ可変集光のデモンストレーション実験を進める.集光実験で得られた知見を開発にフィードバックする.
②では,形状可変ミラーを長期間安定に運用するための手法を確立・高度化する.単結晶圧電素子を用いる方法や機械式ベント機構でピエゾミラーをアシストする方法を中心に様々な手法を試みる.

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 学会発表 (33件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 圧電駆動型ミラーと機械曲げ機構を組み合わせたアダプティブ集光システムによるX線集光ビームの形成2018

    • 著者名/発表者名
      後藤拓実.松山智至,林宏樹,山口浩之,園山純生,秋山和輝,中森紘基,佐野泰久,香村芳樹,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] 圧電単結晶を用いた形状可変ミラーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      林宏樹,後藤拓実,松山智至,山口浩之,中森紘基,佐野泰久,山内和人
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] 機械曲げ機構と圧電バイモルフミラーによるハイブリッド型形状可変ミラー開発2018

    • 著者名/発表者名
      山口浩之,後藤拓実,松山智至,林宏樹,園山純生,秋山和輝,中森紘基,佐野泰久,香村芳樹,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] 大開口数多層膜集光ミラーを用いた sub-10nm 集光システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      川合蕉吾,松山智至,井上陽登,湯本博勝,犬伏雄一,小山貴久,大坂泰斗,大橋治彦,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] X線自由電子レーザー用 sub10nm 集光システムの開発波面計測法とビームキャラクタリゼーション法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      井上陽登,松山智至,川合蕉吾,湯本博勝,犬伏雄一,小山貴久,大坂泰斗,大橋治彦,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      第31回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] 超精密X線ミラーが拓く次世代X線集光・結像2018

    • 著者名/発表者名
      松山智至
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第38回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 触媒表面基準エッチング法とEEM法の応用2018

    • 著者名/発表者名
      山内和人
    • 学会等名
      第40回グラインディング・アカデミー 砥粒加工学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多層膜KBミラーを用いたX線自由電子レーザーナノ集光システムの開発 スペックルを利用したビームキャラクタリゼーション法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      井上陽登, 松山智至, 川合蕉吾, 湯本博勝, 犬伏雄一, 小山貴久, 登野健介, 大橋治彦, 大坂泰斗, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 多層膜結像ミラー光学系による高空間分解能なX線顕微鏡の開発2018

    • 著者名/発表者名
      波多健太郎,山田純平,松山智至,佐野泰久,香村芳樹,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 圧電バイモルフミラーと機械曲げ機構を組み合わせたX線アダプティブ集光システムによる2次元集光ビームの形成2018

    • 著者名/発表者名
      山口浩之,林宏樹,後藤拓実,松山智至,園山純基,秋山和輝,中森紘基,佐野泰久,香村芳樹,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      2018年度精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Achromatic and High-Resolution Full-Field X-ray Microscope and its Applicaiton2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, H. Okadam, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Development of Measurement System for 1 m-long, large-curvature and ellipsoidal synchrotron mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamori, H. Okada, S. Aono, A. Ueda, K. Yamauchi, and T. Tsumura
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Development of calibration method for X-ray single-grating interferometry2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, T. Katayama, S. Goto, T. Ishikawa, M. Yabashi, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Development of a multilayer KB mirror sysem for sub-10nm XFEL focusing2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kawai, S. Matsuyama, T. Inoue, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Osaka, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] High-magnification X-ray imaging mirror system consisting of elliptical concave and hyperbolic convex mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Development of an adaptive x-ray focusing system based on the combination of piezoelectric bimorph mirror and mirror bender2017

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Measuring Temporal Profile of Femtosecond X-Ray Pulses with a Hard X-Ray Split-and-Delay Optical System at SACLA2017

    • 著者名/発表者名
      T. Osaka, T. Hirano, Y. Morioka, Y. Sano, Y. Inubushi, T. Togashi, I. Inoue, K. Tono, S. Matsuyama, K. Yamauchi, and M. Yabashi
    • 学会等名
      International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
  • [学会発表] Advances and future prospects of precision X-ray mirror optics2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yamauchi
    • 学会等名
      Light Conference 2017, Advances in X-ray Optics, Keynote Speech
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of full-field x-ray fluorescence microscope using total-reflection mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics2017
  • [学会発表] Development of measurement system for ellipsoidal mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamori, Y. Ichii, H. Okada, A. Ueda, T. Tsumura, S. Matsuyama, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics2017
  • [学会発表] Development of concave-convex imaging mirror system for a compact and achromatic full-field x-ray microscope2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics2017
  • [学会発表] Development of hybrid adaptive x-ray focusing system based on piezoelectric bimorph mirror and mirror bender2017

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics2017
  • [学会発表] Development of an X-ray imaging optical system consisting of concave and convex mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Comission for Optics, X-ray and High-energy Optics
  • [学会発表] Full-field X-ray fluorescence imaging based on total-reflection imaging mirrors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuyama, S. Yasuda, J. Yamada, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Comission for Optics, X-ray and High-energy Optics
  • [学会発表] Development of Precise Wavefront Measurement Method for X-Ray Free Electron Laser Focusing System2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, S. Matsuyama, and S. Kawai
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Comission for Optics, X-ray and High-energy Optics
  • [学会発表] Fabrication of X-ray imaging mirror for an achromatic and high-resolution full-field X-ray microscope2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, and K. Yamauchi
    • 学会等名
      The 32nd Annual Meeting of American Society for Precision Engineering (ASPE2017)
  • [学会発表] Wavefront sensing for nano-focusing characterization2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuyama
    • 学会等名
      9th Hard X-ray FEL Collaboration Meeting (5-way meeting 2017)
  • [学会発表] High performance X-ray focusing system using advanced KB mirror2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yamada
    • 学会等名
      9th Hard X-ray FEL Collaboration Meeting (5-way meeting 2017)
  • [学会発表] XFEL 用集光光学系のための精密波面計測法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      井上陽登,松山智至,川合蕉吾,湯本博勝,犬伏雄一,小山貴久,登野健介,大橋治彦,大坂泰斗,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      精密工学会関西支部 2017年度関西地方定期学術講演会
  • [学会発表] 圧電バイモルフミラーと機械曲げ機構を組み合わせたX線集光用システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      後藤拓実,松山智至,林宏樹,園山純生,秋山和輝,中森紘基,佐野泰久,香村芳樹,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 多層膜KBミラーを用いたX線自由電子レーザーナノ集光システムの開発-波面計測法とビームキャラクタリゼーション法の検討-2017

    • 著者名/発表者名
      井上陽登,松山智至,川合蕉吾,湯本博勝,犬伏雄一,小山貴久,登野健介,大橋治彦,大坂泰斗,矢橋牧名,石川哲也,山内和人
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] バイモルフ型形状可変ミラーのための低ドリフト制御プロセスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      林宏樹,後藤拓実,山口浩之,中森紘基,松山智至,佐野泰久,山内和人
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 多層膜KBミラーX線自由電子レーザーナノ集光システムの開発 ビームキャラクタリゼーション法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      井上陽登, 松山智至, 川合蕉吾, 湯本博勝, 犬伏雄一, 小山貴久, 登野健介, 大橋治彦, 大坂泰斗, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人
    • 学会等名
      第14回X線結像光学シンポジウム
  • [備考] 山内研究室

    • URL

      http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/

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公開日: 2018-12-17  

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