高精度電鋳プロセスの開発と回転楕円軟Ｘ線集光ミラー作製への応用

高精度电铸工艺开发及其在球面软X射线聚焦镜制造中的应用

• 批准号: 15J08580
• 负责人: 久米 健大
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-15J08580/
• 关键词: X線ミラー; 高精度転写; 電鋳法; 高精度形状転写; ナノ精度形状計測

前年度まで，室温電析を特徴とした電鋳法による高精度形状転写プロセスの開発に取り組んできた．一方で転写性能評価は転写形状と被転写形状の比較によりなされるが，小径円筒状のミラー内面の形状を高精度に計測することは困難であり，これまで転写性能評価は真円度測定器を用いた周方向プロファイルの計測・比較のみにとどまっていた．そこで複数のレーザープローブと参照平面を用いた同時比較計測を特徴とした，マンドレル外周のための三次元形状計測装置を改造し，ミラー内面形状計測システムを開発した．ここでは，ミラー内面上での走査が可能である接触式プローブも併用した装置構成とした．接触式プローブによる摩擦や測定力の影響を補正・最小化することで，10 nmの置き直し再現性の下，ミラーの長手方向プロファイルの計測が可能となった．複数の長手方向プロファイルと周方向プロファイルを組み合わせてミラー形状誤差の三次元的な分布を求め，マスター形状誤差と比較した結果，上下流端近傍を除いた中心付近においてRMS 15 nmの精度で形状転写がなされていることが確認された．数十ミリメートルスケールの範囲でこのような転写精度が達成された例は報告されていない．ミラー形状誤差に基づき，波動光学シミュレーションにより集光特性を求めたところ，波長4.13 nmの軟X線を光源に用いた場合，ビーム中心から半径250 nmの範囲内にエネルギーの50%以上が含まれることが示された．これは同ミラーを用いて大型放射光施設で実施された実際の集光実験結果とよく一致している．このように高精度ミラーの作製・形状評価により，高精度X線光学素子作製手法としての提案プロセスの有用性を示した．

直到上一年，我们一直在努力使用电型以室温静电沉积为特征的高精度形状转移过程。另一方面，通过比较传递形状和传递形状来进行转移性能评估，但是很难以高精度测量小直径圆柱形镜的内表面的形状，直到现在，直到现在，转移性能评估仅限于使用圆形测量设备测量和比较周围的特征。因此，我们为曼德德尔的外围外围修改了三维形状测量装置，其特征是使用多个激光探针和参考平面同时进行比较测量，并开发了一个镜面内表面形状测量系统。在这里，该设备被设计为与可以在镜子内表面扫描的接触探针结合使用。通过校正和最小化通过接触探针测量力的影响，可以在重新定位10 nm的情况下测量镜像的纵向剖面。通过组合多个纵向和圆周轮廓，将镜面误差的三维分布与主形误差进行了比较，并确认形状转移在中心进行，不包括上游和下游端的附近，精度为15 nm。尚无示例报道，在数十毫米尺度上已经达到了这种转移精度。基于镜面误差，使用波光学模拟确定了聚焦特性，并且显示出波长为4.13 nm的软X射线作为光源时，超过50％的能量包含在远离梁中心250 nm的半径内。这与使用同一镜子在大型同步加速器辐射设施进行的实际光收集实验的结果非常吻合。因此，高精度镜的制造和形状评估证明了该过程的有用性，作为制造高精度X射线光学元件的方法。

项目成果

Replication Accuracy of Electroforming Process for X-ray Ellipsoidal Mirror

X射线椭球镜电铸工艺的复制精度

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Kume;Y. Takei;S. Egawa;G. Yamaguchi;H. Motoyama;and H. Mimura
• 通讯作者: and H. Mimura

電析膜の内部応力測定と電鋳法の形状転写性能評価

电铸法沉积膜内应力测量及形状转移性能评价

• 发表时间: 2015
• 作者: 久米健大;江川悟;山口豪太;三村秀和
• 通讯作者: 三村秀和

Three-dimensional Shape Measurement for X-ray Ellipsoidal Mirror

X射线椭球镜三维形状测量

• DOI: 10.1117/12.2273666
• 发表时间: 2017
• 期刊: Proceeding of SPIE
• 作者: T. Kume;Y. Takei;S. Egawa;G. Yamaguchi;H. Motoyama;and H. Mimura,
• 通讯作者: and H. Mimura,

Electroforming process specialized for fabrication of x-ray ellipsoidal mirror

专门用于制造 X 射线椭球面镜的电铸工艺

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Kume;S. Egawa;Y. Takeo;and H. Mimura
• 通讯作者: and H. Mimura

Effect of Electrodeposition Conditions on Replication Accuracy of Electroforming

电沉积条件对电铸复制精度的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Kume;S. Egawa;and H. Mimura
• 通讯作者: and H. Mimura