ZnO結晶を利用したX線のイメージング

X-ray imaging by using ZnO crystal

猿倉 信彦*; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; Ehrentraut, D.*; 福田 承生*; 田中 桃子; 錦野 将元; 河内 哲哉

Sarukura, Nobuhiko*; Nakazato, Tomoharu*; Shimizu, Toshihiko*; Yamanoi, Kohei*; Sakai, Kohei*; Ehrentraut, D.*; Fukuda, Tsuguo*; Tanaka, Momoko; Nishikino, Masaharu; Kawachi, Tetsuya

次世代リソグラフィへの応用が期待される極端紫外(EUV)光源、たんぱく質1分子での構造解析を可能とするXFELといった、軟X線X線領域光源に対する需要は、近年、科学,医療,産業などさまざまな分野でますます高まっている。光源開発の進展により、この波長領域における機能的な光学素子の開発にも高い関心が集まっている。その有力な材料になりうるのが、発光寿命が1nsと短く、発光波長が380nmで大気中を透過でき、良質で大型な結晶を安価に作成できるZnOである。われわれは、日本原子力研究開発機構が所有する軟X線レーザーシングルショット励起によるZnO結晶の発光パターン撮影に成功し、ZnO結晶によるX線軟X線イメージングが可能であることを示した。空間分解能はスポット径から10ミクロン程度であることが見積もられた。このことから、ZnO結晶がEUVリソグラフィー用の有用なイメージングデバイスとなりうることを示した。

Development of light sources in the soft X-ray/X-ray region, such as laser induced plasma emission and XFEL, is in demand for applications in various fields of science, medicine, and industry, among others. To promote this endeavor, development of imaging devices as diagnostic tools in this wavelength region is required. ZnO is a prominent candidate material for high spatial and temporal resolution imaging devices because of its emission at 380 nm, lifetime of less than 1 ns, and availability of large and cheap but high quality crystals. We obtained a single shot image of ZnO emission pattern excited by an X-ray laser at the Advanced Photon Research Center, Japan Atomic Energy Agency. The spatial resolution was estimated to be around 10 m. This result shows that ZnO can be used as a powerful imaging device for applications such as EUV lithography.