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軟Ｘ線を用いた顕微鏡は可視光顕微鏡に比べて高い空間分解能を示すことに加えて、元素識別能に優れるため複雑な化学組成を持つ対象の分析に有用である。斜入射反射型軟Ｘ線結像素子であるウォルターミラーは色収差が無く高効率な上、大開口を有する理想的な軟X線結像素子である。しかし作製困難な形状を持つため十分な精度を持つウォルターミラーは実現されていなかった。申請者は高精度ウォルターミラーを独自に作製し、高輝度超短パルス軟X線光源である高次高調波や軟Ｘ線自由電子レーザーを用いたフェムト秒パルス軟Ｘ線顕微鏡を開発した。
ウォルターミラーの作製には所属研究室で新規に開発された有機砥粒研磨法を用いた形状修正加工装置を利用した。加工と形状計測を反復することで形状精度を向上させ、1 nm RMSを超える形状精度の母型を作り、その形状転写によってウォルターミラーを得た。
高次高調波はアト秒からフェムト秒のパルス幅を持つ超短パルス軟Ｘ線である。高次高調波を用いた軟Ｘ線顕微鏡の開発を行った。シングルショット顕微観察により40 fsの時間分解能とサブミクロン空間分解能を実現した。本システムにアト秒高次高調波光源を導入することでこれまで実現されていないアト秒時間分解能イメージングが可能となる。
高強度な軟X線光源である軟Ｘ線自由電子レーザーを用いた結像顕微鏡を構築し、一般的な可視光顕微鏡を上回る250 nmの空間分解能を実現した。高強度超短パルス照明が可能な本顕微鏡の特性を活かし、非線形光学現象の一種である軟Ｘ線可飽和吸収の可視化に成功した。
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