タイコグラフィ位相回復法の高度化と回折限界軟Ｘ線集光の実現

叠相相位恢复方法的进展及衍射极限软X射线聚焦的实现

基本信息

批准号：
17J04201
负责人：
竹尾陽子
金额：
$ 1.79万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

軟X線は，X線の中で比較的長い波長（0.5 nm～10 nm）を持つ電磁波である．軟X線は，その帯域に軽元素のK吸収端や金属元素のL吸収端が多く存在し，物質の結晶構造，化学組成，電子状態，磁気構造を解析するうえで欠かせない．軟X線解析を行う際には集光素子を用いてビームを集約することが一般的である．集光素子の性能，即ち集光サイズやピーク強度，色収差の有無は，解析における空間分解能，感度，波長可変性に直結する．軟X線の理想的な集光素子として，回転楕円ミラーが提案され，その作製プロセス及び集光システムの開発が進められてきた．軟X線ビームラインにおける回転楕円ミラーの集光性能の評価を続ける中で，3点の課題が明らかになった．第一に，ミラー中央部を通過する光のために利用効率が高くならないこと．第二に，ミラーの設置角度精度が0.1 μradと極端に厳しいこと．第三に，作製の過程で回転楕円ミラーの中心軸が弓状に撓むことである．これら課題に応えるために，リング集光ミラーと準ウォルターミラーからなる二段集光光学系（Motoyama, 2015）を設計した．リング集光ミラーの導入により第一の課題が解決し，回転楕円ミラーを準ウォルターミラーに変更することにより第二，第三の課題が解消された．本光学系を検証するために，SPrin-8の軟X線ビームラインBL25SUにおいて集光実験を実施した．300 eVにおいて，鉛直・水平ともに200 nmの集光サイズと45%の利用効率が達成され，これらはミラーを用いた軟X線集光において画期的な値である．また，タイコグラフィ法に基づく波面計測を実施することで，ミラーの形状誤差を定量的に評価した．構築した光学系の応用例として，タイコグラフィ法を用いたPt/Co薄膜試料の磁区観察を実施し，Line and Spaceで100 nmの分解能が確認された．

软X射线是X射线中波长相对较长的电磁波（0.5 nm至10 nm）。软X射线具有许多光元件的K吸收边缘，并具有频带中金属元素的L-吸收边缘，这对于分析晶体结构，化学组成，电子状态和材料的磁性结构至关重要。执行软X射线分析时，通常使用光收集器元件收集光束。在分析中，光收集器元件的性能与空间分辨率，灵敏度和波长可调性直接相关。已经提出了一个球体镜作为软X射线的理想光收集器，并进行了轻型收集器系统的制造过程和开发。当我们继续评估软X射线束线中球体后视镜的光向性能时，已经澄清了三个问题。首先，由于穿过镜子中心的光，使用效率不会提高。其次，镜像安装角度精度极为严格，在0.1μrad处。第三，在制造过程中，球体镜的中央轴以弧形形状弯曲。为了应对这些挑战，我们设计了一个两阶段的光浓缩光学系统（Motoyama，2015年），该光学系统由环光浓缩镜和半摩托镜组成。引入环形冷凝器镜子解决了第一个问题，第二和第三个问题通过将椭圆镜更改为半磨牙镜来解决。为了验证该光学系统，在Sprin-8软X射线束线BL25SU上进行了轻型冷凝实验。在300 eV时，用于垂直和水平目的的收集尺寸为200 nm，利用效率为45％，这些是使用镜子的软X射线冷凝的开创性值。此外，通过基于潮流方法进行波前测量，对镜像的形状误差进行了定量评估。作为构造的光学系统的应用示例，使用鼓法方法对PT/CO薄膜样品进行了磁性域观察，并使用线路和空间确认了100 nm的分辨率。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of soft x-ray focusing system with ellipsoidal mirror

椭球镜软X射线聚焦系统的研制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko Takeo;Hiroto Motoyama;Yasunori Senba;Hikaru Kishimoto;Haruhiko Ohashi;Hidekazu Mimura
通讯作者：
Hidekazu Mimura

Wavefront measuring system using ptychography for soft X-ray focusing beam with ellipsoidal mirror

使用叠层成像技术的波前测量系统，用于带有椭球面镜的软 X 射线聚焦光束

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Takeo;H. Motoyama;Y. Senba;H. Kishimoto;H. Ohashi;H. Mimura
通讯作者：
H. Mimura

Soft x-ray nanobeam formed by an ellipsoidal mirror

DOI：
10.1063/1.5144932
发表时间：
2020-03-23
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子：
4
作者：
Takeo, Yoko;Suzuki, Akihiro;Mimura, Hidekazu
通讯作者：
Mimura, Hidekazu

Probing the spatial coherence of soft X-ray beams with Fresnel mirrors at BL25SU of SPring-8

使用 SPring-8 的 BL25SU 菲涅尔镜探测软 X 射线束的空间相干性

DOI：
10.1107/s1600577519002583
发表时间：
2019
期刊：
Journal of Synchrotron Radiation
影响因子：
2.5
作者：
Y. Takeo;H. Motoyama;Y. Senba;H. Kishimoto;H. Ohashi;and H. Mimura
通讯作者：
and H. Mimura

回転楕円ミラーによるナノ集光ビームを用いた軟X線タイコグラフィ顕微鏡の開発

使用球面镜使用纳米聚焦光束开发软 X 射线叠层照相显微镜

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Saito T;Iono D;Ueda J;Espada D;Sliwa K;Nakanishi K;Lu N;Xu C K;Michiyama T;Kaneko H;Yamashita T;Ando M;Yun M S;Motohara K;Kawabe R;竹尾陽子，鈴木明大，仙波泰徳，岸本輝，大橋治彦，三村秀和
通讯作者：
竹尾陽子，鈴木明大，仙波泰徳，岸本輝，大橋治彦，三村秀和

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竹尾陽子其他文献

レーザー核融合炉心プラズマの飛躍的発展

激光聚变核心等离子体快速发展

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
作田皓基;安福千貴;藤井隆登;岡田久美子;吉平圭徳;叶哲生;石田直樹;田村啓輔;鈴木亮汰;宮田喜久子;成影典之;山口豪太;伊藤旺成;伊藤駿佑;毛利柊太郎;竹尾陽子;久米健大;松澤雄介;今村洋一;齋藤貴宏;平栗健太郎;橋爪寛和;三村秀和;三石郁之;Dan Chen;藤岡慎介
通讯作者：
藤岡慎介