新規結像ミラー光学系を用いた大視野X線顕微鏡の開発

実用的なX線顕微分光を実施するためには，大視野，高空間分解能，高効率，色収差のない顕微鏡システムが必要不可欠である．しかし，FZPなどの回折レンズを用いた顕微鏡では効率と色収差の点で課題があった．一方で，反射レンズ（結像ミラー）では視野が狭いという課題があった．本研究では，これまでコマ収差と像面湾曲収差によって大視野化が難しかった結像ミラー光学系において，コマ収差と像面湾曲収差を補正することができる新規結像光学系を実現することを目指している．本年度は，①光学系の設計，②シミュレーション，③ミラーマニピュレータの開発，を中心に実施した．①では，複数のミラーから成り，コマ収差と像面湾曲収差を補正できる光学系を設計した．反射率，全長，ミラー曲率半径，作動距離，開口数，斜入射角，コーティング材料を最適化することで，実用的な設計を得た．②では，光線追跡・波動光学シミュレータを開発した．これを使って①の設計を検討し，また，許容アライメント誤差を算出した．また，両者をハイブリッドしたシミュレータも開発し，高速に波動場を計算できるようにした．③では，設計したミラーを調整できるミラーマニピュレータの設計を行った．②で予想した許容アライメント誤差を十分に調整できるシステムの開発を進めた．今後の予定として，ミラーマニピュレータの開発，光学系の試作・テストを実施し，提案した光学系が実用的であることを確認する．また，顕微鏡にインストールすることで，その応用を進める．

実用的なX線顕微分光を実施するためには，大視野，高空間分解能，高効率，色収差のない顕微鏡システムが必要不可欠である．しかし，FZPなどの回折レンズを用いた顕微鏡では効率と色収差の点で課題があった．一方で，反射レンズ（結像ミラー）では視野が狭いという課題があった．本研究では，これまでコマ収差と像面湾曲収差によって大視野化が難しかった結像ミラー光学系において，コマ収差と像面湾曲収差を補正することができる新規結像光学系を実現することを目指している．本年度は，①光学系の設計，②シミュレーション，③ミラーマニピュレータの開発，を中心に実施した．①では，複数のミラーから成り，コマ収差と像面湾曲収差を補正できる光学系を設計した．反射率，全長，ミラー曲率半径，作動距離，開口数，斜入射角，コーティング材料を最適化することで，実用的な設計を得た．②では，光線追跡・波動光学シミュレータを開発した．これを使って①の設計を検討し，また，許容アライメント誤差を算出した．また，両者をハイブリッドしたシミュレータも開発し，高速に波動場を計算できるようにした．③では，設計したミラーを調整できるミラーマニピュレータの設計を行った．②で予想した許容アライメント誤差を十分に調整できるシステムの開発を進めた．今後の予定として，ミラーマニピュレータの開発，光学系の試作・テストを実施し，提案した光学系が実用的であることを確認する．また，顕微鏡にインストールすることで，その応用を進める．