高次高調波軟Ｘ線源と高精度回転楕円ミラーの開発による軟Ｘ線顕微鏡システムの構築

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本研究も目的は，軟Ｘ線ナノ集光素子である回転楕円ミラーの実用化である．昨年度には高次高調波軟Ｘ線レーザーのナノ集光スポット形成に成功した．今年度は新たに軟Ｘ線自由電子レーザー(SX-FEL)光源への回転楕円ミラーのインストールと応用実験，ミラー形状を高精度化するための内面成膜プロセスの開発を実施した．SX-FEL集光システムはSACLAの軟Ｘ線ビームライン(BL1)で実施した．光子エネルギー100eV付近の光をターゲットとした回転楕円ミラーを製作し，集光システムを構築した．波長100eVおよび120eVの光を使った集光実験の結果，いずれにおいても500nm前後のナノ領域に光を集光することに成功した．推定集光強度は10^16W/cm^2を超え，軟X線領域では極めて高い値を達成した．次に，集光軟Ｘ線レーザーを固体サンプルに照射し，光の強度に応じて透過率が上昇する「可飽和吸収」の観測に取り組んだ．光子エネルギーを120eVに調整し，可飽和吸収体にはSiNメンブレンを選択した．低強度領域での透過率が~8%であったのに対して，高強度領域では透過率は~48%まで上昇した．透過率の明確な集光強度依存性を計測し，集光システムが軟Ｘ線非線形現象の研究に応用可能であることを示した．並行して,回転体形状である回転楕円ミラーの内面の形状を修正するための新規プロセスを開発した．ミラーの内側に金属ターゲットを配置して外側から照射するイオンビームでスパッタすることで，ミラー内面にスパッタ粒子を成膜する．今年度は，ミラーの円周方向の形状修正実験に注力し，最初160 nm程度であった真円度を80 nmまで向上させることに成功した．以上のように，2018年度はSACLAにおける集光システム開発と，ミラーの高精度化プロセス開発を実施した．