４枚の形状可変ミラーを用いた硬Ｘ線アダプティブ集光光学系の開発

四变形镜硬X射线自适应聚焦光学系统的研制

• 批准号: 15J00656
• 负责人: 後藤 拓実
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00656/
• 关键词: X線ミラー; 形状可変ミラー; 圧電素子; 放射光施設; X線自由電子レーザー; 精密計測

本年度は，機械曲げ機構と圧電素子駆動型バイモルフミラーを組み合わせたハイブリッド型変形機構を持つ長尺形状可変ミラーの開発に取り組んだ．開発したミラーは，まず機械曲げ機構によりミラー基板両端に異なる曲げモーメントを与え，ミラーを近似的な非球面形状へと変形させ，その後残った高周期の形状誤差を圧電素子駆動型バイモルフミラーにより回折限界集光を達成可能な精度で形状を修正する．このようなシステムをとることで，圧電素子の担う変形量が減るため，圧電素子のドリフト量を減らし，形状の時間安定性が向上する．開発した長尺形状可変ミラーを用いて，変形テストを行ったところ，PV4 nmの精度で楕円形状を創成することに成功した．また，ミラー形状は2時間以上安定していることを確認し，高精度変形かつ長時間の安定性を有するミラーの変形機構の開発に成功した．開発した長尺形状可変ミラーを用いてSPring-8にて一次元可変集光および，二次元集光実験を行った．一次元可変集光実験は，ミラーの入射角を変更することで，ミラーの開口数を変化させ異なる2つのサイズのX線集光ビームの形成を試みた．明視野ナイフエッジスキャン法により，集光径を評価したところ半値全幅で127 nmと253 nmという回折限界条件と同じサイズの集光ビームの形成に成功した．また，長尺形状可変ミラーを用いてKirkpatrick-Baezミラー集光光学系を構築し，二次元集光実験を行った．集光径の評価を行った結果156 nm (垂直) × 175 nm (水平)の回折限界条件とほぼ同等な大きさのＸ線二次元集光ビームの形成に成功した．また，集光ビームの形成後走査透過型顕微法を用いてＴａ製のスターチャートの計測を行ったところ，1時間の計測中もビームは安定しており，最小で100nmの構造を分解することに成功した．

This year は, mechanical げ institutions と 圧 type electric element 駆 move バ イ モ ル フ ミ ラ ー を group み close わ せ た ハ イ ブ リ ッ ド type - shaped structure を hold つ ruler shape can - ミ ラ ー の open 発 に group take り ん だ. Open 発 し た ミ ラ ー は, ま ず mechanical qu げ institutions に よ り ミ ラ ー substrate that struck the に different な る qu げ モ ー メ ン ト を and え ミ ラ ー を approximate な aspherical shape へ と - shaped さ せ, そ の っ residue after た high cycle の shape error を 圧 type electric element 駆 move バ イ モ ル フ ミ ラ ー に よ り inflexion limit set light を a possible な を で shape correction precision す る. こ の よ う な シ ス テ ム を と る こ と で, 圧 electric element child の bear う が - shaped quantity reduction る た め, 圧 electric element child の ド リ フ を ト quantity reduction ら し, shape stability が の time up す る. Open 発 し た ruler shape can be - ミ ラ ー を with い て, - shaped テ ス ト を line っ た と こ ろ, PV4 nm の precision で 楕 has drifted back towards ¥ shape を chuang cheng す る こ と に successful し た. ま た, ミ ラ ー shape は stability for more than 2 time し て い る こ と を confirm し, high precision - shaped か つ の stability for a long time を have す る ミ ラ ー の - shape institutions の open 発 に successful し た. Open 発 し た ruler shape can be - ミ ラ ー を with い て SPring - 8 に て a yuan - set light お よ び, secondary yuan set light be 験 を line っ た. A yuan - set light be 験 は, ミ ラ ー の incidence Angle を - more す る こ と で, ミ ラ ー の opening number を variations change さ せ different な る 2 つ の サ イ ズ の X-ray optics ビ ー ム の form を try み た. Bright field ナ イ フ エ ッ ジ ス キ ャ ン method に よ り, collection of optical path を review 価 し た と こ ろ half numerical で 127 nm 253 nm と と い う inflexion と limit conditions with じ サ イ ズ の concentrated ビ ー ム の form に successful し た. Youdaoplaceholder0, the shape of the long ruler can be changed. Youdaoplaceholder0 ラ を を を is constructed with を てKirkpatrick-Baez を ラ を of the Department of concentrated Light Physics を. The two-dimensional concentrated light experiment を is carried out った. Line set optical path の review 価 を っ た results 156 nm (vertical) X 175 nm (horizontal) の inflexion limit conditions と ほ ぼ equally large な き さ の X-ray yuan secondary light ビ ー ム の form に successful し た. ま た, concentrated ビ ー ム の を 顕 walkthrough through type after the formation of micro method with い て Ta system の ス タ ー チ ャ ー ト の measuring line を っ た と こ ろ, 1 time の metering も ビ ー ム は settle し て お り, minimum で 100 nm を の structure decomposition す る こ と に successful し た.

项目成果

A variable-numerical-aperture x-ray focusing system using a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirrors based on piezo electric deformable mirrors

采用基于压电变形镜的两级自适应柯克帕特里克-贝兹镜的可变数值孔径X射线聚焦系统

• 发表时间: 2016
• 作者: H. Hayashi;T. Goto;H. Nakamori;S. Matsuyama;T. Kimura;K. P. Khakurel;Y. Sano;Y. Kohmura;M. Yabashi;Y. Nishino;T. Ishikawa;and K. Yamauchi
• 通讯作者: and K. Yamauchi

Development of a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirror system for hard x-ray focusing using piezoelectric deformable mirrors

使用压电变形镜开发用于硬 X 射线聚焦的两级自适应 Kirkpatrick-Baez 镜系统

• 发表时间: 2015
• 作者: Takumi Goto;Hiroki Nakamori;Satoshi Matsuyama;Takashi Kimura;Krishna P. Khakurel;Yasuhisa Sano;Yoshiki Kohmura;Makina Yabashi;Yoshinori Nishino;Tetsuya Ishikawa and Kazuto Yamauchi
• 通讯作者: Tetsuya Ishikawa and Kazuto Yamauchi

ビームサイズ可変X線集光光学系の開発－形状可変ミラーの形状制御プロセスの改良－

可变光束尺寸X射线聚焦光学系统的开发 - 可变形状镜形状控制过程的改进 -

• 发表时间: 2017
• 作者: Akiyoshi Nakayama;Yuya Shirai;Yusuke Kawamura;Yu Toyoda;Masahiro Nakatochi;Seiko Shimizu;Nariyoshi Shinomiya;Yukinori Okada;Hirotaka Matsuo;林宏樹，後藤拓実，中森紘基，松山智至，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 林宏樹，後藤拓実，中森紘基，松山智至，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人

圧電単結晶を用いた形状可変ミラーの開発

使用压电单晶的变形镜的开发

• 发表时间: 2018
• 作者: 林宏樹，後藤拓実，松山智至，山口浩之，中森紘基，佐野泰久，山内和人

圧電バイモルフミラーと機械曲げ機構を組み合わせたX線集光用システムの開発

开发结合压电双压电晶片镜和机械弯曲机构的X射线聚焦系统

• 发表时间: 2017
• 作者: Taniguchi Tomoaki;Tsubouchi Akira;Imai Yuki;Yuasa Junpei;Oguri Hiroki;加藤礼三;後藤拓実，松山智至，林宏樹，園山純生，秋山和輝，中森紘基，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 後藤拓実，松山智至，林宏樹，園山純生，秋山和輝，中森紘基，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人