硬X線領域における波面補償システムの開発

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硬X線の持つ短波長性や高透過性,蛍光X線などの物質との相互作用を利用した分析技術は,生物学や物理学といった科学の領域にとどまらず、法医学・考古学などの社会の幅広い分野において大きな貢献を果たしている。こうした中で硬X線集光技術は、X線分析に電子顕微鏡に匹敵する空間分解能を持たせ、その検出精度の大幅な向上を可能にするものとして、現在大きな注目を集めている。しかし従来、硬X線領域では波長が極端に短いために、光学的に理想的な集光光学素子を作製するのは困難であるとされてきた。申請者は、この光学素子作製上の問題点を、硬X線集光光学系に高精度形状可変ミラーを使用した波面補償システムを導入することで克服することを目指した。形状可変ミラーには、圧電素子とシリコン基板を貼りあわせたモノモルフ型の構造を採用し、さらに位相シフト干渉計を使用した形状フィードバック機構を構築することにより、硬X線領域で使用するために十分な精度であるサブnm精度での変形形状制御が可能であることを示した。また、開発した形状可変ミラーを使用した波面補償システムを、非球面X線ミラーを用いた二次元集光光学系に導入することにより、これまで実現されたことのない半値幅10nm以下の硬X線集光プローブを形成することに成功した。さらに、形成した集光プローブを用いた走査型顕微鏡の構築を行い、蛍光X線・暗視野・吸収コントラストの各種X線分析においてSub-10nmの空間分解能を実現できていることを確認した。