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2020 年度 実績報告書

X線シングルショット顕微分光イメージングの実証

研究課題

研究課題/領域番号 20H04451
研究機関東京大学

研究代表者

木村 隆志  東京大学, 物性研究所, 准教授 (50531472)

研究分担者 三村 秀和  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30362651)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードX線顕微鏡 / X線自由電子レーザー / 回折格子 / 分光イメージング / X線吸収微細構造 / X線ミラー
研究実績の概要

研究開始初年度は、主として本研究課題のキーデバイスになるマルチ開口グレーティングの開発を行い、基本構造の作製プロセス確立に取り組んだ。
マルチ開口グレーティングには、X線実験において試料支持用透過膜として広く実績のある窒化ケイ素薄膜構造を採用した。シリコンチップ上に窒化ケイ素薄膜の付いた開口を多数作製し、その窒化ケイ素薄膜上にX線分光用の回折格子パターンを描画した。
回折格子パターンの描画には、申請者所有のフォトリソグラフィ装置や反応性イオンエッチング装置などの半導体プロセス機器群のほか、必要に応じて東京大学浅野キャンパスの武田先端知クリーンルーム所有の電子ビームリソグラフィ装置などを活用した。電子ビームリソグラフィの場合でおよそ100 nm周期の回折格子の作製に成功し、次年度以降に実施を予定しているX線を利用した実験において、検出可能な十分な回折角を確保することが可能になった。電子顕微鏡などをもちいた作製回折格子パターンの評価も行っており、大面積にわたって十分な精度を担保できていることも確認した。
またこの他、次年度以降実施を計画しているX線自由電子レーザー施設SACLAでのシングルショット顕微分光イメージング実験に向けて、軟X線光学システムの設計にも取り組んだ。ウォルターミラーを利用した拡大結像光学系の検出器面において、作製した23mm角のマルチ開口グレーティングを直線導入機を利用したアライメント機構によって透過光と回折光の位置合わせを行う計画である。

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

当初計画していたマルチ開口グレーティング構造の設計および作製に成功しており、予定通りの進捗が得られている。コロナ禍の影響によるマルチ開口グレーティングのアライメント機構作製も、繰越制度を利用した対応を行い問題なく進展している。

今後の研究の推進方策

上記の通り、光学系に必要になる要素技術の構築は順調に進んでおり、研究計画後半での放射光実験に向けて、SACLAを管理する理化学研究所の研究者との連絡をより緊密に行っていく予定である。またこれに加えて、実験で得られる成果を最大化するために、測定対象に関しても学術的なインパクトを得られるよう、共同研究者と引き続き探索を行っていく。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] XFEL coherent diffraction imaging for weakly scattering particles using heterodyne interference2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Chi-Feng、Chang Wei-Hau、Lee Ting-Kuo、Joti Yasumasa、Nishino Yoshinori、Kimura Takashi、Suzuki Akihiro、Bessho Yoshitaka、Lee Tsung-Tse、Chen Mei-Chun、Yang Shun-Min、Hwu Yeukuang、Huang Shih-Hsin、Li Po-Nan、Chen Peilin、Tseng Yung-Chieh、Ma Che、Hsu Tsui-Ling、Wong Chi-Huey、Tono Kensuke、Ishikawa Tetsuya
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 ページ: 055219~055219

    • DOI

      10.1063/1.5129406

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Micro-liquid enclosure array and its semi-automated assembling system for x-ray free-electron laser diffractive imaging of samples in solution2020

    • 著者名/発表者名
      Kimura Takashi、Suzuki Akihiro、Yang Ying、Niida Yoshiya、Nishioka Akiko、Takei Masashi、Wei Jinjian、Mitomo Hideyuki、Matsuo Yasutaka、Niikura Kenichi、Ijiro Kuniharu、Tono Kensuke、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Oshima Tairo、Bessho Yoshitaka、Joti Yasumasa、Nishino Yoshinori
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 91 ページ: 083706~083706

    • DOI

      10.1063/5.0008398

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A highly efficient nanofocusing system for soft x rays2020

    • 著者名/発表者名
      Takeo Yoko、Motoyama Hiroto、Shimamura Takenori、Kimura Takashi、Kume Takehiro、Matsuzawa Yusuke、Saito Takahiro、Imamura Yoichi、Miyashita Hiroaki、Hiraguri Kentaro、Hashizume Hirokazu、Senba Yasunori、Kishimoto Hikaru、Ohashi Haruhiko、Mimura Hidekazu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 ページ: 151104~151104

    • DOI

      10.1063/5.0027118

    • 査読あり
  • [学会発表] X線自由電子レーザーを用いたイメージングとデータ解析の高効率化2020

    • 著者名/発表者名
      松本豊, 山口豪太, 横前俊也, 三村秀和, 竹尾陽子, 江川悟, 湯本博勝, 小山貴久, 大橋治彦, 木村隆志
    • 学会等名
      精密工学会2020年度秋季大会
  • [学会発表] X線自由電子レーザーとマイクロ流路デバイスを用いた液中試料観察法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      松本豊, 竹尾陽子, 山口豪太, 横前俊也, 三村秀和, 江川悟, 湯本博勝, 小山貴久, 大橋治彦, 木村隆志
    • 学会等名
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム

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公開日: 2022-12-28  

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