2017 Fiscal Year Annual Research Report
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
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16H06358
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山内 和人 大阪大学, 工学研究科, 教授 (10174575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 超精密加工 / X線集光 / X線ミラー / 形状可変ミラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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．
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| Strategy for Future Research Activity |
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．
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Research Products
(34 results)
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[Presentation] 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
Author(s)
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
Organizer
2018年度精密工学会春季大会学術講演会
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[Presentation] Development of calibration method for X-ray single-grating interferometry2017
Author(s)
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
Organizer
International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
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[Presentation] Development of a multilayer KB mirror sysem for sub-10nm XFEL focusing2017
Author(s)
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
Organizer
International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
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[Presentation] Measuring Temporal Profile of Femtosecond X-Ray Pulses with a Hard X-Ray Split-and-Delay Optical System at SACLA2017
Author(s)
T. Osaka, T. Hirano, Y. Morioka, Y. Sano, Y. Inubushi, T. Togashi, I. Inoue, K. Tono, S. Matsuyama, K. Yamauchi, and M. Yabashi
Organizer
International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017
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[Presentation] 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
Author(s)
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
Organizer
第14回X線結像光学シンポジウム
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