Sagittal focusing of synchrotron radiation X-rays using a winged crystal

溝型結晶性を用いた放射光X線のサジタル集光

二澤 宏司*; 米田 安宏   ; 上野 剛*; 村上 博則*; 岡島 由佳*; 山本 健一郎*; 仙波 泰徳*; 上杉 健太朗*; 田中 義人*; 山本 雅樹*; 後藤 俊治*; 石川 哲也*

Nisawa, Atsushi*; Yoneda, Yasuhiro; Ueno, Go*; Murakami, Hironori*; Okajima, Yuka*; Yamamoto, Kenichiro*; Semba, Yasunori*; Uesugi, Kentaro*; Tanaka, Yoshihito*; Yamamoto, Masaki*; Goto, Shunji*; Ishikawa, Tetsuya*

シリコン(111)結晶を用いた放射光X線のサジタル集光を行った。結晶弯曲時に生じるアンチクラシカル歪みを軽減するために溝型結晶を用いたが、この結晶には理想的な凹面曲げを実現するために結晶の外形寸法に黄金比と呼ばれる律速があると信じられてきた。しかし、我々は、この従来の黄金比を大きく逸脱するアスペクト比の結晶においても良好なサジタル集光が可能であることを示した。理論上、偏光電磁石ビームラインの発光点サイズと同等のビームサイズまで集光可能であるため、この手法はタンパク構造解析などにも広く適用することが可能である。

A Si(111) winged crystal has been designed to minimize anticlastic bending and improve sagittal focusing efficiency. The crystal was thin with wide stiffening wings. The length-to-width ratio of the crystal was optimized by finite element analysis, and the optimal value was larger than the "golden value". The analysis showed that the slope error owing to anticlastic bending is less than the Darwin width. The X-rays were focused two-dimensionally using the crystal and a tangentially bent mirror. The observed profiles of the focal spot agreed well with the results of a ray-tracing calculation in the energy range from 8 to 17.5 keV. X-ray diffraction measurements with a high signal-to-noise ratio using this focusing system were demonstrated for a small protein crystal.