中性子顕微鏡の試作

中子显微镜原型

• 批准号: 19656016
• 负责人: 青木 貞雄
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656016/
• 关键词: 中性子; ミラー; 全反射; 顕微鏡; ニッケル; 水素

(1)波長1nm前後の中性子を想定し、中性子顕微鏡用集光ミラーと対物ミラーの設計・製作を行った。それぞれのミラーは軸対称の筒状双曲内面と楕円内面を連結したウオルター型ミラーを採用した。X線の全反射を利用しているので、X線の平均斜入射角は7mrad前後、ミラーの倍率は1/4倍(縮小用集光)と8倍(拡大用対物)で、全体の光学系の長さはおよそ2m60cmである。(2)ウォルターミラーは、順に(a)母材(タングステンカーバイド)のNC旋盤による雄型ミラーの研削・研磨、(b)真空成型レプリカによるパイレックスガラス製ミラー(内径10mm、長さ40m)の作製(c)ミラー内面のNi蒸着で作製した。Niの内面蒸着では、レーザーアブレーション法と通常の真空蒸着法を試みた。Niは中性子の斜入射反射率が他の物質に比べて著しく大きい。(3)レーザーアブレーションは、筒状のミラー内に蒸着ターゲット用Ni線を配置し、励起用KrFレーザーで溶融蒸発させて行った。Niの内面コーテイングには成功したが、デブリの影響でミラー全面にわたる均質な薄膜形成には至らなかった。面粗さはおよそ5nmが得られた。レーザーアブレーションによる筒状内面コーテイングの試みは世界で初めての技術である。(4)真空蒸着法では、タングステン線にニッケル細線を巻き付けたヘヤピン状のフィラメントを筒状のミラー内に挿入し、内面蒸着を行った。面粗さはおよそ1nmが得られ、実用的な面粗さ精度が実現できた。(5)中性子の波長に近い3nm前後の軟X線をレーザープラズマによって発生させ、真空蒸着法内面コートミラーの結像評価を行った。集光ミラーと対物ミラー双方ともに軟X線の集光に成功した。(6)本研究によってミラーを利用した中性子顕微鏡の可能性が示された。

（1）我们假设中子波长约为1 nm，为中子显微镜和客观镜设计并制造了一个轻型冷凝器镜子。每个镜子都使用阀形镜子，该镜像连接轴对称圆柱双曲线内表面和椭圆形内表面。由于使用了X射线的总反射，因此X射线的平均倾斜角度的平均角度约为7Mrad，镜像的放大倍率为1/4次（冷凝光收集）和8次（扩展目标），光学系统的整体长度约为2m60cm。 （2）通过（a）使用基本材料的NC车床磨碎和抛光男性镜子（碳化钨）；在Ni的内表面沉积中，尝试了激光消融和常规真空沉积。 Ni的中子的斜射反射率明显高于其他物质。 （3）激光消融是通过将沉积目标放置在圆柱镜中的NI电线进行的，并使用激发KRF激光融化和蒸发。尽管由于碎片的影响，NI被成功地涂覆在内部，但不可能在整个镜子上形成均匀的薄膜。表面粗糙度约为5 nm。这是世界上第一次使用激光消融进行圆柱内涂层的尝试。 （4）在真空沉积法中，将包裹在钨丝线周围的发夹形灯丝插入圆柱形镜中，并沉积在内表面。表面粗糙度约为1 nm，达到了实用的表面粗糙度精度。 （5）通过激光等离子体产生接近中子波长的3 nm的软X射线，并通过真空沉积在内表面涂层的镜像上进行图像形成评估。聚焦镜和客观镜子都能够收集软X射线。 （6）这项研究证明了使用镜子进行中子显微镜的可能性。

项目成果

レーザープラズマ軟X線マイクロトモグラフィー

激光等离子体软X射线显微断层扫描

• 发表时间: 2007
• 作者: 星野真人;青木貞雄
• 通讯作者: 青木貞雄