４枚の形状可変ミラーを用いた硬Ｘ線アダプティブ集光光学系の開発

四变形镜硬X射线自适应聚焦光学系统的研制

基本信息

批准号：
15J00656
负责人：
後藤拓実
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：
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

项目摘要

本年度は，機械曲げ機構と圧電素子駆動型バイモルフミラーを組み合わせたハイブリッド型変形機構を持つ長尺形状可変ミラーの開発に取り組んだ．開発したミラーは，まず機械曲げ機構によりミラー基板両端に異なる曲げモーメントを与え，ミラーを近似的な非球面形状へと変形させ，その後残った高周期の形状誤差を圧電素子駆動型バイモルフミラーにより回折限界集光を達成可能な精度で形状を修正する．このようなシステムをとることで，圧電素子の担う変形量が減るため，圧電素子のドリフト量を減らし，形状の時間安定性が向上する．開発した長尺形状可変ミラーを用いて，変形テストを行ったところ，PV4 nmの精度で楕円形状を創成することに成功した．また，ミラー形状は2時間以上安定していることを確認し，高精度変形かつ長時間の安定性を有するミラーの変形機構の開発に成功した．開発した長尺形状可変ミラーを用いてSPring-8にて一次元可変集光および，二次元集光実験を行った．一次元可変集光実験は，ミラーの入射角を変更することで，ミラーの開口数を変化させ異なる2つのサイズのX線集光ビームの形成を試みた．明視野ナイフエッジスキャン法により，集光径を評価したところ半値全幅で127 nmと253 nmという回折限界条件と同じサイズの集光ビームの形成に成功した．また，長尺形状可変ミラーを用いてKirkpatrick-Baezミラー集光光学系を構築し，二次元集光実験を行った．集光径の評価を行った結果156 nm (垂直) × 175 nm (水平)の回折限界条件とほぼ同等な大きさのＸ線二次元集光ビームの形成に成功した．また，集光ビームの形成後走査透過型顕微法を用いてＴａ製のスターチャートの計測を行ったところ，1時間の計測中もビームは安定しており，最小で100nmの構造を分解することに成功した．

今年，我们致力于开发一种具有混合变形机制的长变形镜，该机制结合了机械弯曲机制和压电元件驱动的双压电晶片镜。所开发的反射镜首先使用机械弯曲机构对反射镜基板的两端施加不同的弯矩，使反射镜变形为近似非球面形状，然后使用压电元件驱动的双压电晶片反射镜衍射剩余的高周期形状误差。精确地修改形状，使您能够实现临界光聚焦。通过采用这种系统，压电元件进行的变形量减少，这减少了压电元件的漂移量并提高了形状的时间稳定性。当我们使用开发的长变形镜进行变形测试时，我们成功地创建了精度为PV4 nm的椭圆形状。我们还确认镜面形状保持稳定超过2小时，并成功开发出变形精度高、长期稳定的镜面变形机构。利用所研制的长可变形状镜在SPring-8上进行了一维可变聚焦和二维聚焦实验。在一维可变聚焦实验中，我们尝试通过改变反射镜的入射角来改变反射镜的数值孔径，形成两种不同尺寸的X射线聚焦光束。当我们使用明场刀口扫描方法评估聚焦光束直径时，我们成功形成了半峰全宽为127 nm和253 nm的聚焦光束，这与衍射极限条件的尺寸相同。此外，我们利用长形可变形镜构建了Kirkpatrick-Baez镜聚焦光学系统，并进行了二维聚焦实验。通过评估聚焦直径，我们成功地形成了尺寸几乎相当于156 nm（垂直）×175 nm（水平）衍射极限条件的二维聚焦X射线束。此外，当我们在形成聚焦光束后使用扫描透射显微镜方法测量由Ta制成的星图时，即使在1小时的测量过程中光束也很稳定，并且可以成功解析小至100 nm的结构。。

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）

ビームサイズ可変X線集光光学系の開発－形状可変ミラーの形状制御プロセスの改良－

可变光束尺寸X射线聚焦光学系统的开发 - 可变形状镜形状控制过程的改进 -

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akiyoshi Nakayama;Yuya Shirai;Yusuke Kawamura;Yu Toyoda;Masahiro Nakatochi;Seiko Shimizu;Nariyoshi Shinomiya;Yukinori Okada;Hirotaka Matsuo;林宏樹，後藤拓実，中森紘基，松山智至，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
通讯作者：
林宏樹，後藤拓実，中森紘基，松山智至，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人

Development of a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirror system for hard x-ray focusing using piezoelectric deformable mirrors

使用压电变形镜开发用于硬 X 射线聚焦的两级自适应 Kirkpatrick-Baez 镜系统

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takumi Goto;Hiroki Nakamori;Satoshi Matsuyama;Takashi Kimura;Krishna P. Khakurel;Yasuhisa Sano;Yoshiki Kohmura;Makina Yabashi;Yoshinori Nishino;Tetsuya Ishikawa and Kazuto Yamauchi
通讯作者：
Tetsuya Ishikawa and Kazuto Yamauchi

Simulation and Experimental Study of Wavefront Measurement Accuracy of the Pencil-Beam Method

DOI：
10.1080/08940886.2016.1198674
发表时间：
2016-01-01
期刊：
Synchrotron Radiation News
影响因子：
0
作者：
Goto, Takumi;Matsuyama, Satoshi;Yamauchi, Kazuto
通讯作者：
Yamauchi, Kazuto

A variable-numerical-aperture x-ray focusing system using a two-stage adaptive Kirkpatrick-Baez mirrors based on piezo electric deformable mirrors

采用基于压电变形镜的两级自适应柯克帕特里克-贝兹镜的可变数值孔径X射线聚焦系统

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Hayashi;T. Goto;H. Nakamori;S. Matsuyama;T. Kimura;K. P. Khakurel;Y. Sano;Y. Kohmura;M. Yabashi;Y. Nishino;T. Ishikawa;and K. Yamauchi
通讯作者：
and K. Yamauchi

圧電バイモルフミラーと機械曲げ機構を組み合わせたX線集光用システムの開発

开发结合压电双压电晶片镜和机械弯曲机构的X射线聚焦系统

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taniguchi Tomoaki;Tsubouchi Akira;Imai Yuki;Yuasa Junpei;Oguri Hiroki;加藤礼三;後藤拓実，松山智至，林宏樹，園山純生，秋山和輝，中森紘基，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人
通讯作者：
後藤拓実，松山智至，林宏樹，園山純生，秋山和輝，中森紘基，佐野泰久，香村芳樹，矢橋牧名，石川哲也，山内和人