| 研究課題/領域番号 |
23226004
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山内 和人 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10174575)
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| 研究分担者 |
松山 智至 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10423196)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | X線自由電子レーザー / X線集光 / X線ミラー / X線波面計測 / X線干渉計 / 多層膜ミラー |
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| 研究実績の概要 |
次世代X線源「X線自由電子レーザー (XFEL： X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に，これを実現し得る光学系として，ビーム拡大のための「開口数変換光学系」と，極限集光のための「大開口数集光光学系」からなる多段光学系の構築を目指している．
本年度は，①大開口数多層膜集光ミラー開発，②大開口数集光光学系の開発，③X線自由電子レーザー集光実験 を中心に行った．
①では，設計した楕円ミラーを作製するために，合成石英基板を材料とし，コンピュータ制御EEMを使って決定論的に加工を進めた．基板形状の計測には，開発したスティッチング干渉計と3次元計測機（開発中）を用いた．急峻な非球面形状を持つため，オフライン計測には数nm程度の不確かさが生じていることが予想された．研究計画の段階から想定しており，この修正にはX線を使ったAt-wavelength形状計測を利用する(本年度とH27年度実施)．加工後基板は表面粗さの確認ののち，これまでの研究で確立したグレーディッド多層膜を成膜した．XRDや干渉計，断面TEMの計測結果などから，多層膜は十分な精度で作製できたことを確認した．
②では，大開口数集光システムの構築・高度化を進めた．50nm集光システムで得られた知見を基に，高精度・高剛性なシステムを構築した．事前のシミュレーションで得られた許容アライメント精度を達成した．
③では，X線自由電子レーザーを使って，作製した大開口数多層膜集光ミラーのファーストテストを実施した．多層膜の反射率は設計値とほぼ同程度であり，予想通りの性能を有していた．また，開発したグレーチング干渉計を使って，波面計測を行い，ミラー基板に存在する形状誤差を決定することができた．
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| 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
これまでの研究開発において，実験装置の準備や必要な基礎技術の確立がほぼ完成した．また，大開口数多層膜集光ミラーを2枚作製し，その性能テストをSACLA（X線自由電子レーザー施設）にて実施した．以上のように研究は順調に進んでいる．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究として，①グレーチング干渉計の高度化，②補償光学を利用した多層膜集光ミラーの修正，③XFEL集光実験とその応用実験を進めて行く．
①では，グレーチング干渉計の高精度化とシステムエラーの校正を進める．SACLAとSPring-8の両方で同一ミラーを使った実験を行うことで，再現性や確からしさを評価する．②では，グレーチング干渉計の結果を基に，基板形状の誤差を，追加成膜によって修正する．本技術は，25年度と26年度に確立済みである．③修正した多層膜ミラーを使って，高密度光子場形成を実証する．また，様々な非線形現象である可飽和吸収を観測し，本システムの有効性を確認する．
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