コヒーレントX線回折顕微鏡のナノ空間分解能とその場観察実現のための解析手法の開発

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コヒーレントX線回折顕微鏡(CXDM)が新しいX線顕微法として注目を集めている。原理的にCXDMは入射X線の波長程度の空間分解能を持った実像を再構成可能であるが、実際には入射X線の強度およぴX線検出器の性能に問題があり、その100分の1程度の空間分解能しか実現できていない。この問題を解決する一つの方法が超解像法などの数値解析的な手法を使って、測定された実験データから測定できない実験データを推定し、結果として再構成像の分解能を向上させることである。本研究では、CXDMのための超解像アルゴリズムを開発し、CXDMによる金属材料のその場観察測定実現を目指している。本年度は、昨年度開発した超解像アルゴリズムを実際の実験データに適用してその有効性を評価することを試みた。昨年度、アルミニウム合金および錫亜鉛共晶合金粒子のコヒーレントX線回折測定を行ったが、それらに超解像アルゴリズムを適用するより、既知の構造を持ったテストパターンに適用する方がより厳密にアルゴリズムの有効性を評価できると考え、大阪大学の設備を用いてテストパターンの作製を行った。Si_3N_4膜上に200nm厚さのC_uを蒸着して、収束イオシビーム加工により1μm程度のサイズのテメトパターンを作製した。それを第三世代放射光施設Spring-8に持ち込み、理化学研究所専用のビームラインBL29XULにて入射X線エネルギー5keVでコヒーレントX線回折パターン測定を行った。テストパターンの構造を反映した良質な回折パターンデータの取得に成功し、現在、像再生および超解像アルゴリズムの有効性の評価を行っている。