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宮内 真二*; 小池 雅人
島津評論, 62(3-4), p.193 - 199, 2006/03
回折効率に関する解析手法はさまざまなものが提案されてきたが、どの解析手法も計算精度を上げるためには、より細かな要素を設定したり、より高いフーリエ級数成分まで計算したりすることを避けることができない。一般的にそれらは巨大な行列問題に帰されることとなり、演算装置の能力(CPU速度,メモリー容量)により何がしかの制約を受けざるを得ないというのが現状である。本稿では、代表的な解析手法である厳密結合波解析(RCWA)と境界要素法(BEM)の理論を紹介する。そして、それぞれの解析手法に適した波長領域を理論的に考察し、実験や解析結果と比較することでその妥当性を明らかにする。
小池 雅人; 石野 雅彦; 佐野 一雄*; 竹中 久貴*; 畑山 雅俊*; 笹井 浩行*; Heimann, P. A.*; Gullikson, E. M.*
no journal, ,
ホログラフィック法と反応性イオンビームエッチング法により作成されたラミナー型回折格子にマグネトロンマグネトロンスパッタリング法によりタングステンと炭素からなる多層膜を蒸着した多層膜回折格子を作成した。回折格子の刻線密度は1200本/mm,溝深さは3nm,デューティ比(山部の幅/格子定数)は0.45,多層膜の周期は6.66nm,タングステンと炭素の膜厚比は4:6,総膜層数は100,有効面積は36mm
36mmである。この回折格子をX線回折装置でCu-Ka線(0.154nm),3箇所の放射光を利用光学素子評価装置(立命館大学SRセンターBL-11,米国ローレンスバークレー研究所先進光源施設(Advanced Light Source, ALS) BL-5.3.1及びBL6.3.2)で0.6
6keVの範囲で回折効率を測定した。その結果CuKa線において回折角88.815度(m=p=+1次光)に対して36.7%の回折効率を示した。この値はこれまで報告されている同じ物質対を用いた多層膜回折格子(多層膜鏡をエッチングして作成されたラミナー型回折格子、有効面積1.530mm
)の回折効率34%を上回っており、他の物質対を用いた多層膜回折格子を含めても著者の知る限りこれまで実験的に示された最も高い回折効率である。なお、実験的に得られた回折効率,理論的に計算される理想条件の回折効率55.8%などから多層膜層に起因する面粗さは約0.3nmと見積もられる。
小池 雅人; 寺内 正己*
no journal, ,
文部科学省からの受託研究として平成16年度より「ナノ計測・加工技術の実用化開発」事業を実施している。当該事業は、文部科学省が平成15年度より実施している「経済活性化のための研究開発プロジェクト(リーディング・プロジェクト)」の一環として先端産業を先導するナノ計測・加工技術について、実用化へ向けた研究開発を推進することを目的としている。このうち「ナノスケール電子状態分析技術の実用化開発」は軟X線分光装置を透過型電子顕微鏡で実用化する技術を開発し、物質機能発現のもととなる電子状態をナノ領域で高精度に解析する技術を実現し新規ナノ材料の開発にブレークスルーをもたらすコア技術の提供を目指している。この目的のため従来型分析透過型電子顕微鏡に搭載する高性能波長分散型分光器を開発した。新たに開発した分光器は(1)3枚の不等間隔溝回折格子,(2)背面照射型CCD検出器,(3)X線集光鏡からなっている。測定可能エネルギー範囲は60-1200eVである。分光器はJEM2010型の透過型電子顕微鏡に搭載し性能評価を行った結果、エネルギー分解(eV/CCDピクセルサイズ(13.5 ミクロン))はSiのL発光(約100eV)で0.04eV、SiのL発光(約100eV)で0.04eV、BのK発光(約180eV)で0.09eV、CuのL発光(約930eV)で0.65eVであった。これらの値は在来設計の分光器に比較して60-400eVのエネルギー範囲においてエネルギー分解能は2倍程度改善されている。
小池 雅人; 佐野 一雄*; 笹井 浩行*
no journal, ,
レーザープラズマ分光などで広く用いられている平面結像型斜入射球面回折格子分光器用のホログラフィック回折格子は格子溝間隔の変化量が大きすぎるため従来の球面波露光法では製作不可能で、機械刻線不等間隔溝回折格子のみしか製作できなかった。そこでわれわれは、露光光学系に設計上の自由度を与える球面鏡を挿入した非球面波露光法を採用することにより、平面結像型斜入射球面回折格子分光器用のラミナー型ホログラフィック回折格子(中心部格子定数:1200, 2400本/mm)をこれまでに製作している。本研究ではこのようにして製作した回折格子を母型(マスター)として、汎用性の高いレプリカ回折格子を製作した。発表では、軟X線平面結像型分光器用の回折格子において、従来からある機械刻線ブレーズ型レプリカ回折格子と今回開発したラミナー型ホログラフィック回折格子,ラミナー型レプリカ回折格子について行った輝線スペクトル用いた評価結果と、立命館大学SRセンターBL-11に設置されている「軟X線光学素子評価装置」で測定した回折効率の測定結果等について述べる。
今園 孝志; 広野 等子*; 木村 洋昭*; 斎藤 祐児; 村松 康司*; 佐野 一雄*; 石野 雅彦; 小池 雅人
no journal, ,
1keV領域(0.71.9keV)軟X線の偏光状態に関する定量的な実験的評価研究は、これまで値づけされた偏光素子がないためにほとんど行われてこなかった。そこで、当該領域で機能する偏光素子を開発し、偏光状態評価を行うために、格子面間隔(約1nm)を持ち、近年大型の単結晶育成が可能となったフッ素金雲母結晶(合成結晶)の偏光性能に関する評価測定をSPring-8 BL23SU(水平偏光モード)において回転検光子法により行った。その結果、入射エネルギー0.88keV,直入射角45.02
におけるフッ素金雲母結晶(002)のs(p)偏光反射率は約2.6%(約0.013%)、偏光能は0.998であり、同結晶が高反射率・高偏光能な反射型偏光子として機能することがわかった。そして、同偏光子を用いて入射光の直線偏光度を明らかにしたので報告する。当日は、白雲母や金雲母(どちらも天然結晶)の偏光性能についても述べる。
石野 雅彦; 小池 雅人; 佐野 一雄*; Gullikson, E. M.*; Heimann, P. A.*
no journal, ,
1-8keVのエネルギー領域には元素の吸収端が数多く存在することから、吸収や光電効果などにより物質と強く相互作用する。また、特性X線も多く存在することから、半導体素子等の材料開発及び元素分析,物質構造や磁性材料の機能性解明の分野で広く利用されている。しかし、このエネルギー領域では全反射を利用した斜入射光学系が主流であり、特に結像光学系では収差の増大など好ましくない現象が避けられない。また、この領域は回折格子分光器と結晶分光器とをつなぐ境界領域でもあることから、高い反射率を得る反射鏡や高い効率と高い分解能を両立する分光素子、そして、偏光素子の開発が必要となる。そこで、われわれは1-8keVのエネルギー領域で機能する光学素子(反射鏡,分光素子など)への応用を目的として、多層膜反射鏡の生成と評価を開始した。反射率の理論から、高い反射率が期待できる多層膜として、Co/Si多層膜を見いだした。イオンビームスパッタ法によりCo/Si多層膜を成膜し、X線回折(反射率)測定による構造評価を行った。また、放射光による反射率測定の結果についても報告する。
岸本 牧
no journal, ,
不規則な構造を持つ物質が空間コヒーレンスの高いX線で照射される時、散乱X線の強度分布にはスペックルと呼ばれる複雑な干渉模様が現れる。この干渉模様は物質の空間的な構造の相関を反映している。そしてさらに物質の構造が時間的に揺らいでいる場合、スペックルの干渉模様も時間的に揺らぎ、干渉模様の各点の強度相関は物質の揺らぎの緩和時間を反映する。このスペックル強度の時間相関からその物質系に固有な揺らぎのスペクトルを求める手法がスペックル時間相関計測法である。日本原子力研究開発機構光量子ビーム利用研究ユニットX線レーザー利用研究グループで研究開発しているX線レーザーは、ピコ秒という短いパルス幅と一個のパルスで十分な信号比が得られるだけの光子を含むという優れた特徴を持っており、これを光源として使えば数十ピコ秒程度までの物質の高速な揺らぎを数ピコ秒の時間分解能で調べることが可能となる。そこで強誘電体としてよく知られているBaTiO
のX線スペックルを精密に計測し、相転移温度付近の常誘電相に短い時間スケールで揺らぐ分極クラスターのクラスターサイズや分極クラスター間の距離,分極の大きさといった相転移の空間的振る舞いを明らかにする。また二つのX線レーザーパルスをある時間間隔をもって照射しそのX線スペックル信号の時間相関を解析することによって、空間的振る舞いと相補的な揺らぎのスペクトルに関するきわめて短い時間相関を調べることのできる新しい時間相関計測手法の確立を目指す。
大道 博行
no journal, ,
フェムト秒高出力レーザーを用いたターゲット照射実験により、電子,陽子,X線が発生する。本講演では、発生X線にX線光学素子を組合せることにより、X線像と陽子線像の同時撮影などが可能になっていることを示す。