大気圧プラズマを用いたX線結晶光学素子の超精密無歪み加工

利用常压等离子体对X射线晶体光学元件进行超精密无畸变加工

• 批准号: 22KJ2062
• 负责人: 松村 正太郎
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2062/
• 关键词: 大気圧プラズマエッチング; 高圧プラズマ; X線結晶光学素子; チャネルカット結晶

極狭空間でのプラズマ安定生成手法として、最大圧力10気圧条件下におけるPlasma Chemical Vaporization Machining (PCVM) 加工に向け、前年度製作した高気圧プラズマ生成チャンバーに取り付ける、インピーダンス整合回路の設計、製作を行った。チャンバー内のL（インダクタンス）およびC（キャパシタンス）の分布を概算，あるいは実際に測定し，高周波導入のためのインピーダンス整合回路を完成させ、電力等を厳密にパラメータとできるよう装置系を構築した。製作したチャンバーにおいて、シリコンウエハを用いた基礎検討を行い、現状最大で目標としていた10気圧条件下でのプラズマ生成を確認した。また、電解集中を有効に利用できる電極とし前年度検討した極細ワイヤ電極を用い、さらに前年度考案した粗さの悪化を抑制するための電源へのパルス変調の導入について、さらに詳細に検討を行った。電源のオフ時間を長くとるほど、拡散による反応生成物の排出が進み、粗さの悪化が抑制されることが分かった。また、ターボ分子ポンプを導入しガス導入前の真空度を向上させたところ、表面粗さがさらに良化したことから、やはり雰囲気ガス中の不純物が表面粗さに与える影響は大きく、多くの知見が得られた。さらに、実際の結晶光学素子に対してワイヤ電極による加工を適用し、大型放射光施設にて結晶性評価実験を行った。結果として、幅約100ミクロンの結晶はやはりまだ加工分解能の不足を示唆しており、本研究の目標である高圧プラズマによる加工の重要性が増したと考えられる。対して、こちらもこれまで未達成であった幅1ミリ程度の結晶に関しては、加工により結晶性が改善し、高品質な反射面が創生されていることが確認された。

作为在极狭窄空间中的血浆稳定生成方法，我们设计和设计的阻抗一致性电路要连接到高压等离子体生成室，在10个空气条件条件下，在最大的最大压力下生产了上一年的血浆化学蒸发加工（PCVM）处理。估算或实际测量了腔室中L（电感）和C（电容）的分布，并且完成了高频引入的阻抗一致性电路，并建立了设备系统，并可以严格地是参数，因此可以严格地参数。 。在制造的腔室中，使用硅晶片检查了基础知识，并确认了在第10个压力条件下的产生血浆，这是当前情况的最大目标。此外，我们将使用可以有效使用电解浓度的电极和上一年的前一年的电极来抑制上一年设计的粗糙度的脉冲调制。发现电源停用时间越长，反应产物的反应产生越减少，并且抑制了粗糙度的恶化。此外，当引入湍流泵并引入气体之前的真空度时，表面粗糙度有所改善，因此在表面粗糙度上，大气中的杂质也很大，并且获得了许多知识。此外，将电线电极应用于实际的晶体光学元件，并在大辐射光学设备上进行了结晶评估实验。结果，宽度约为100微米的晶体仍然表明缺乏处理分辨率，并且通过高压等离子体加工的重要性（这是这项研究的目的）也增加了。另一方面，已经证实，通过处理约1毫米宽的晶体来改善晶体，这些晶体到目前为止尚未实现，并且已经创建了高质量的反射表面。

项目成果

高圧プラズマエッチングによるマイクロチャネルカット結晶内壁の無歪み化

高压等离子刻蚀微通道切割晶体内壁无应变

• 发表时间: 2023
• 作者: 徳田将志，中尾舞，渡邉杜，中村瞭弥，前田将輝，Sanghyun Lee，Yue Di;青山和司，水島健，Jin Xiao-Feng，小林研介，新見康洋;藤原浩司，岩切秀一，中村瞭弥，横井雅彦，渡邉杜，小林研介，新見康洋;松村正太郎，小笠原伊織，大坂泰斗，井上伊知郎，山内和人，矢橋牧名，佐野泰久
• 通讯作者: 松村正太郎，小笠原伊織，大坂泰斗，井上伊知郎，山内和人，矢橋牧名，佐野泰久

Stretching pulse duration of hard X-ray laser up to 50 ps using rotated-inclined crystals

使用旋转倾斜晶体将硬 X 射线激光器的脉冲持续时间拉伸至 50 ps

• 发表时间: 2022
• 作者: Shotaro Matsumura;Shota Nakano;Taito Osaka;Ichiro Inoue;Jumpei Yamada;Tadashi Togashi;Kensuke Tono;Kazuto Yamauchi;Makina Yabashi and Yasuhisa Sano
• 通讯作者: Makina Yabashi and Yasuhisa Sano

Surface processing of micro-channel-cut crystal monochromator using plasma chemical vaporization machining with wire electrode

线电极等离子化学汽化加工微通道切割晶体单色仪的表面处理

• 发表时间: 2022
• 作者: Shotaro Matsumura;Shota Nakano;Yasuhisa Sano;Taito Osaka;Ichiro Inoue;Makina Yabashi and Kazuto Yamauchi
• 通讯作者: Makina Yabashi and Kazuto Yamauchi

Surface finishing method for micro channel-cut crystal X-ray monochromator using plasma chemical vaporization machining with wire electrode

线电极等离子化学汽化加工微通道切割晶体X射线单色仪的表面精加工方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Shotaro Matsumura;Iori Ogasahara;Taito Osaka;Ichiro Inoue;Kazuto Yamauchi;Makina Yabashi and Yasuhisa Sano
• 通讯作者: Makina Yabashi and Yasuhisa Sano

Processing a micro channel-cut crystal monochromator using Ni wire for reflection self-seeded X-ray free-electron laser

使用镍丝加工反射自种X射线自由电子激光器的微通道切割晶体单色仪

• 发表时间: 2021
• 作者: Shotaro Matsumura;Iori Ogasahara;Taito Osaka;Ichiro Inoue;Kazuto Yamauchi;Makina Yabashi and Yasuhisa Sano;松村 正太郎;松村正太郎;Shotaro Matsumura
• 通讯作者: Shotaro Matsumura