Ｘ線形状計測法を用いた高精度Ｘ線ミラー作製法の確立と新規Ｘ線顕微鏡の開発

利用X射线形状测量方法建立高精度X射线镜制造方法并开发新型X射线显微镜

• 批准号: 16J00953
• 负责人: 山田 純平
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J00953/
• 关键词: 量子ビーム; X線; 放射光; X線光学素子; X線ミラー; X線顕微鏡; 超精密加工; Xミラー; イオンビーム加工

本研究では，X線形状計測法を利用したnm精度のX線ミラー作製とそれを応用したX線顕微鏡の開発を目的としている．本年度は開発した高精度X線ミラーおよび一体型新規X線結像ミラー光学系を用いて①全長2mの硬X線結像型顕微鏡の開発および実証，②コンピュータ断層撮影による3次元イメージング応用，③X線多層膜反射を用いた高空間分解能化，に取り組んだ．１では，独自の光学系の特性を活かし，観察対象からX線カメラまでが約２mと非常に汎用性が高い配置のうちに，これまで不可能であった高倍率・高分解能な結像型X線顕微鏡の実証に成功した．実験結果から，線幅50nm以下の空間分解能，約7keVにわたる広いエネルギー領域にて顕微観察が可能な優れた色収差特性，また30時間以上像特性が変化しない高安定性が確認された．これにより各種X線分析技術との融合(高分解能分光イメージング)への適正が実証され，開発したX線顕微鏡の有用性が示された．２では，開発したX線顕微鏡の高安定性・スループットの高さ，およびX線の高透過力を生かし，厚いシリコン基板上のタングステンドット(最小構造100nm)などの3次元観察を行った．このような厚みを持った試料の内部構造を高分解能に3次元観察する技術は，他の顕微法と比べてX線顕微鏡の顕著な特性であると言え，学術・産業領域に広く貢献可能であることが示された．３では，多層膜反射により臨界角の限界を超えた空間分解能を達成可能である点に着目し，20nmの分解能を目標としたX線結像光学素子の開発に取り組んだ．適切な光学設計および多層膜パラメータ設計を行い，X線のエネルギー8keVにおいて半値幅15nmの点拡がり関数を有する結像ミラーの開発に成功した．実証実験においては，明瞭な像質とともに30nm構造の解像に成功し，硬X線領域における多層膜結像ミラーの有用性を明らかにした．

In this study, the X-ray shape measurement method was developed using an X-ray micromirror with nanometer accuracy. This year's high-precision X-ray imaging system, a new integrated X-ray imaging mirror optical system, will be used. ① A hard X-ray imaging type micromirror with a total length of 2m will be used.よび実证, ②コンピュータ tomographic imaging is a 3-dimensional イメージング応, ③X-ray multilayer film reflection is used for high spatial decomposition energy, and にtake is a set of んだ. １では, the characteristics of the unique optical system are live, and the X-ray imaging system is about 2m, and it is very versatile and has high versatility. The configuration of the high-magnification and high-resolution X-ray micromirror has proven to be a success. As a result, the spatial resolution of the line width below 50nm is about 7keV. Micro-observation is possible and the color difference characteristics are excellent, and the image characteristics are not changed over 30 hours, and the high stability is confirmed. The fusion of various X-ray analysis technologies (high-resolution spectroscopy) has been used to demonstrate the usefulness of X-ray microscopes. ２． , のタングステンドット (minimum structure 100nm) on a thick いシリコン substrate. The internal structure of the sample is thick and thick, and the internal structure of the sample is high, and the 3-dimensional observation technology is high, and the micro-method and ratio are the same. The characteristics of the X-ray micromirror are explained, and the possible contributions to the academic and industrial fields are shown. ３では, the limit of the critical angle of multi-layer film reflection and the point where the super-space decomposition can be achieved is possible The target is the resolution of 20nm, and the X-ray imaging optical element is the target of the resolution of 20nm. Suitable optical design および multilayer film パラメータ design を行い, X-ray のエネルギー8keVにおいてHalf-size 15nmのDOT拡がり Off number を有する knot image ミラーの开発に Success した． It has been proven that the resolution of the 30nm structure of the image quality has been successfully understoodし, in the field of hard X-ray, the usefulness of multi-layer film imaging is clear.

项目成果

Compact reflective imaging optics in hard X-ray region based on concave and convex mirrors

基于凹凸镜的硬X射线区域紧凑型反射成像光学器件

• DOI: 10.1364/oe.27.003429
• 发表时间: 2019
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Yamada Jumpei;Matsuyama Satoshi;Sano Yasuhisa;Kohmura Yoshiki;Yabashi Makina;Ishikawa Tetsuya;Yamauchi Kazuto
• 通讯作者: Yamauchi Kazuto

小型かつ大倍率が実現可能なX線結像ミラーの開発

开发小型高倍率X射线成像镜

• 发表时间: 2018
• 作者: J. Yamada;S. Matsuyama;Y. Sano;Y. Kohmura;M. Yabashi;T. Ishikawa;and K. Yamauchi;J. Yamada;山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人

小型かつ高分解能な結像型 X 線顕微鏡の開発

开发紧凑型高分辨率成像 X 射线显微镜

• 发表时间: 2017
• 作者: J. Yamada;S. Matsuyama;Y. Sano;Y. Kohmura;M. Yabashi;T. Ishikawa;and K. Yamauchi;J. Yamada;山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人;山田純平，松山智至，安田周平，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人;山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人;山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 山田純平，松山智至，波多健太郎，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人

凹・凸面鏡を用いた結像型X線顕微鏡の開発

使用凹凸镜的成像型X射线显微镜的开发

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Matsuyama;Shuhei Yasuda;Jumpei Yamada;Hiromi Okada;Yoshiki Kohmura;Makina Yabashi;Tetsuya Ishikawa;Kazuto Yamauchi;山田純平，松山智至，佐野泰久，廣瀬雷太，武田佳彦，香村芳樹，矢橋牧名，表和彦，石川哲也，山内和人
• 通讯作者: 山田純平，松山智至，佐野泰久，廣瀬雷太，武田佳彦，香村芳樹，矢橋牧名，表和彦，石川哲也，山内和人

色収差なし！全反射ミラーを使ったX線顕微鏡を開発

无色差！