色収差のない結像型X線顕微鏡の開発と顕微分光への応用

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26286077
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松山 智至 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10423196)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 量子ビーム / 応用光学・量子光工学 / X線顕微鏡 / 放射光 / X線ミラー

研究実績の概要

本研究では，長時間にわたって結像システムの性能を安定に保つことができる一体型ミラーシステムの開発を進め，これによってXAFSイメージングや蛍光X線イメージングへの応用を目指している．
本年度は，①蛍光X線結像システムの開発とデモ実験，②高分解能X線カメラを使ったコンパクト結像システムのデモ実験，③新規結像光学系の提案を行った．
①では，昨年度の予備実験を受けて，最適化された蛍光X線結像システムをSPring-8にて開発した．これを用いてテストパターンや微粒子試料の元素分布の可視化を行った．テストパターンの観察の結果，500nmの空間分解能を達成した．これは蛍光X線結像イメージングの中では世界最高の分解能である．様々な元素からなる微粒子試料を観察したところ，蛍光X線をフォトンカウンティング条件下でうまく検出できた．これを再構成することで，カラーのX線画像(つまり元素分布)を作成することができた．
②では，分解能1000～500nmを持つX線カメラを導入することで，約6mという比較的コンパクトなX線結像システムを開発した．明視野像では50nmの構造を明瞭に可視化することができた．XAFSイメージングでも同様に高分解能な測定を実施することができた．
③では，凹面鏡と凸面鏡を組み合わせた新規結像光学系を提案した．拡大倍率を大きく向上させることができる．将来の非常にコンパクトな顕微鏡システムを開発することが可能となった．

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 50-nm-resolution full-field X-ray microscope without chromatic aberration using total-reflection imaging mirrors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama, S. Yasuda, J. Yamada, H. Okada, Y. Kohmura, M Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 46358
  • DOI: 10.1038/srep46358
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simulation of concave-convex imaging mirror system for development of a compact and achromatic full-field x-ray microscope (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, and K. Yamauchi
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 56 ページ: 967-974
  • DOI: 10.1364/AO.56.000967
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of apodized X-ray illumination and its application to scanning and diffraction microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K. P. Khakurel, T. Kimura, H. Nakamori, T. Goto, S. Matsuyama, T. Sasaki, M. Takei, Y. Kohmura, T. Ishikawa, K. Yamauchi, and Y. Nishino
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 24 ページ: 142-149
  • DOI: 10.1107/S1600577516017677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-changeable x-ray beam collimation using an adaptive x-ray optical system based on four deformable mirrors (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, S. Matsuyama, H. Nakamori, H. Hayashi, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 9965 ページ: 996502
  • DOI: 10.1117/12.2238794
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Imaging of intracellular fatty acids by scanning X-ray fluorescence microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Shimura, H. Shindou, L. Szyrwiel, S. M. Tokuoka, F. Hamano, S. Matsuyama, M. Okamoto, A. Matsunaga, Y. Kita, Y. Ishizaka, K. Yamauchi, Y. Kohmura, R. Lobinski, I. Shimizu, and T. Shimizu
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 30 ページ: 001-010
  • DOI: 10.1096/fj.201600569R
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simulation and Experimental Study of Wavefront Measurement Accuracy of the Pencil-Beam Method (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, S. Matsuyama, H. Nakamori, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 雑誌名: Synchrotron Radiation News 巻: 29 ページ: 32-36
  • DOI: 10.1080/08940886.2016.1198674
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Advancement of Hard X-ray Nano-focusing Ellipsoidal Mirror at SPring-8 (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Yumoto, T. Koyama, S. Matsuyama, Y. Kohmura, K. Yamauchi, T. Ishikawa, and H. Ohashi
  • 雑誌名: Synchrotron Radiation News 巻: 29 ページ: 27-31
  • DOI: 10.1080/08940886.2016.1198671
  • 査読あり
• [学会発表] Achromatic and High-Resolution Full-Field X-ray Microscope and its Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, H. Okada, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa and K. Yamauchi
  • 学会等名: XOPT'17
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2017-04-19 – 2017-04-21
  • 国際学会
• [学会発表] High-magnification X-ray imaging mirror system consisting of elliptical concave and hyperbolic convex mirrors (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada , S. Matsuyama , S. Yasuda , Y. Sano , Y. Kohmura , M. Yabashi , T. Ishikawa , K. Yamauchi
  • 学会等名: XOPT'17
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2017-04-19 – 2017-04-21
  • 国際学会
• [学会発表] 全反射ミラーを用いた高分解能かつ色収差のない結像型X線顕微鏡の開発ー様々な観察法への応用ー (2017)
  • 著者名/発表者名: 松山智至，安田周平，山田純平，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年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 慶応義塾大学矢上キャンパス，神奈川
  • 年月日: 2017-03-13 – 2017-03-15
• [学会発表] 小型かつ大倍率を実現するX線結像ミラー光学系の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田純平，松山智至，安田周平，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • 学会等名: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 神戸芸術センター，兵庫
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] 全反射結像ミラーを使った色収差のないX線顕微鏡の開発と顕微分光への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松山智至，安田周平，山田純平，岡田浩巳，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • 学会等名: 第30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 神戸芸術センター，兵庫
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] Advanced Kirkpatrick-Baez結像光学系を用いた蛍光Ｘ線イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 安田周平，松山智至，岡田浩巳，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30回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 神戸芸術センター，兵庫
  • 年月日: 2017-01-07 – 2017-01-09
• [学会発表] X線顕微鏡の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松山智至
  • 学会等名: ナノ材料応用技術セミナー
  • 発表場所: 京都府産業支援センター，京都
  • 年月日: 2016-10-28 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] 全反射結像ミラーを用いた高分解能蛍光X線イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 松山智至，安田周平，山田純平，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • 学会等名: 第52回X線分析討論会
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス，東京
  • 年月日: 2016-10-26 – 2016-10-28
• [学会発表] 小型かつ高拡大倍率が実現可能なX線結像光学系の開発（第2報）～小型X線結像ミラーの作製と評価～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田純平，松山智至，山内和人
  • 学会等名: 2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 茨城大学水戸キャンパス，茨城
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-08
• [学会発表] Advanced Kirkpatrick-Baezミラー結像光学系を用いた蛍光X線イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田周平，松山智至，岡田浩巳，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
  • 学会等名: 2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 茨城大学水戸キャンパス，茨城
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-08
• [学会発表] Development of an x-ray imaging optical system based on a combination of concave and convex mirrors (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama, J. Yamada, Y. Sano, and K. Yamauchi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-08-28 – 2016-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Novel shape measurement method for imaging mirrors using an x-ray grating interferometer (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama, A. Kime, T. Sakao, Y. Suematsu, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-08-28 – 2016-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Concave-convex Imaging Mirror System For Compact Full-field X-Ray Microscope (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada, S. Matsuyama, and K. Yamauchi
  • 学会等名: XRM2016
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • 国際学会
• [学会発表] Achromatic full-field X-ray microscope with 50 nm resolution and its applications (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama, S. Yasuda, H. Okada, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 学会等名: XRM2016
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • 国際学会
• [学会発表] Achromatic and high-resolution full-field X-ray microscopy based on four total-reflection mirrors (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Matsuyama, S. Yashuda, H. Okada, Y. Kohmura, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 学会等名: XOPT'16
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a compact x-ray imaging optical system using two pairs of concave and convex mirrors (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Yamada, S. Matsuyama, and K. Yamauchi
  • 学会等名: XOPT'16
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] High-resolution imaging XAFS using advanced Kirkpatrick-Baez mirror optics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yasuda, S. Matsuyama, H. Okada, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamauchi
  • 学会等名: XOPT'16
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-18 – 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of shape errors on an imaging mirror using an X-ray grating interferometer (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuyama
  • 学会等名: AOMATT2016
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2016-04-26 – 2016-04-29
  • 国際学会
• [備考] X-ray Microscope Team
  • URL: http://www-up.prec.eng.osaka-u.ac.jp/matsuyama/index.html