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酒井 卓郎; 飯倉 寛; 山田 尚人*; 佐藤 隆博*; 石井 保行*; 内田 正哉*
QST-M-8; QST Takasaki Annual Report 2016, P. 140, 2018/03
In this work, we report on the application of a UV/EB curable resin, in proton beam writing (PBW) for the fabrication of fine neutron optics devices. The resin is a liquid at room temperature; therefore, it mixes easily with functional materials, such as neutron absorbers. However, 20-30 
m thick neutron absorber must be required as the grating materials. So PBW is a promising technique to fabricate the neutron devices. The fabrication process is similar to lithography. The neutron absorber is gadolinium oxide (Gd
O
). Pattern exposures are performed using 3 MeV proton beams approximately 1 m in diameter. The irradiated areas are quickly cured by polymerization. The fabricated gratings were observed using an optical microscope. The microscopic images show that the patterns of the fabricated structures agree well with the original one. In addition, a lateral direction of the sample was observed using the scanning electron microscope (SEM). The thickness of the sample is approximately 35 m. In conclusion, the fabrication of grating structures is successful and the results also proved that the UV/EB curable resin is very promising material for use in PBW micromachining.
關 義親; 篠原 武尚; Parker, J. D.*; 矢代 航*; 百生 敦*; 加藤 宏祐*; 加藤 秀実*; Sadeghilaridjani, M.*; 大竹 淑恵*; 鬼柳 善明*
Journal of the Physical Society of Japan, 86(4), p.044001_1 - 044001_5, 2017/03
被引用回数：13 パーセンタイル：66.28(Physics, Multidisciplinary)パルス中性子源において効率的な位相イメージングを行うために、複数波長で機能する多色Talbot-Lau干渉計を設計・開発した。J-PARC物質・生命科学実験施設のエネルギー分解型中性子イメージング装置「螺鈿」において、中心波長0.25, 0.50, 0.75nmそれぞれに由来する異なるビジビリティーのモアレ縞を同一セットアップで確認することで、その動作原理の実証を行った。さらに、入射波長の波長分解能を18%から50%まで変化させながら、モアレ縞のビジビリティーの減衰を測定し、高波長分解能が実現できるパルスビームの利点を示した。さらに、中心波長0.5nmを用いて、アルミニウム、鉛、銅のロッドをテストサンプルとしたイメージングも行い、吸収像に加えて、境界がエンハンスされた微分位相像、ビジビリティー像も取得することに成功した。この干渉計では、アナライザー用吸収格子の製作方法として、初めて金属ガラスのインプリント法を採用した。中心波長でのモアレ縞のコントラストは68%と良好であり、従来のガドリニウムの斜め蒸着法を用いた格子と比較すると、形状の精密なコントロールが可能である。
寺内 正己*; 今園 孝志; 小池 雅人
表面科学, 36(4), p.184 - 188, 2015/04
バルク試料の状態分析を目的とし、汎用走査型電子顕微鏡(SEM)への回折格子を用いた軟X線発光分光装置(SXES)の導入を行った。この分光装置は、透過型電子顕微鏡(TEM)での軟X線分光において実績のある、不等間隔溝回折格子を用いた斜入射平面結像型分光光学系を有している。マグネシウムのL発光(50eV)において、透過型電子顕微鏡での高分解能電子エネルギー損失分光法のエネルギー分解能に匹敵する0.13eVが得られる。バルク試料からのMg-L, Si-L, B-K, Ti-L発光の測定において、固体のバンド構造の特徴を示すスペクトル測定に成功した。
小池 雅人; 今園 孝志; 石野 雅彦
X線分析の進歩,46, p.159 - 166, 2015/03
放射光や軟X線レーザー光等の高輝度光源を利用した先端的な物性研究を推進するうえで1
8keV領域に現れる軽元素の吸収・発光・蛍光分析に適した高効率軟X線分光器の開発が必要とされている。従来の金の単層膜を積層した回折格子では金のM端(2.2keV)以上では、消衰係数が大きくなるため極端な斜入射で用いる必要があり、実用的な分光器を構成できない難点がありほとんど実用に至っていない。本報告では、単層膜の代わりに軟X線多層膜を積層することでこの壁を破るラミナー型回折格子の開発の現状と、その放射光用分光器への応用の可能性について述べる。
小池 雅人; 佐野 一雄*
第5版実験化学講座10; 物質の構造2,分光(下), 10, p.106 - 153, 2005/08
現代の若い世代に実際に役立つ「真空分光器」,「レイトレーシング」の知識を、参考文献を読まないでも一通りの理解が得られるように解説する。また、隣接する諸科学の専門家としての素養がある人々が読んで理解でき、分光実験が始められるような手引きとなるような内容を記述する。 内容の概略は「回折格子の基礎」,「回折格子の性質」,「収差論」,「回折効率」,「分光器の基礎」,「真空紫外平面回折格子分光器」,「真空紫外凹面回折格子分光器」,「軟X線平面回折格子分光器」,「軟X線凹面回折格子分光器」,「放射光分光ビームライン」,「光線追跡の基礎」,「光線追跡の応用」,「解析的設計法」,「ハイブリッド設計法」等である。
小池 雅人; 波岡 武*
AIP Conference Proceedings 705, p.865 - 868, 2004/00
先端科学,ハイテク技術研究において、高輝度軟X線光源の利用がますます盛んとなってきている。そのような研究の多くでは、単一の分光機器の使用により1-10keVのエネルギー領域で高分解能の分光測定をすることがしばしば要求される。しかしながら、回折格子,結晶の両分光器とも、効率,分解能,走査波長領域の制約から要求に答えるに至っていない。これらの問題を克服する第一歩として、私たちは、1-4keV地域で使用される円錐回折を用いた回折格子分光計を開発した。この分光計では、結像と分散機能を分離するためにトロイダル鏡と平面ホログラフィック回折格子を使用する。円錐回析に起因する収差を補正するために、回折格子はオフプレイン露光システムで記録される。この分光計は単色計,分光写真器の双方で使用できる。単色計モードにおいて、波長走査は単純な回折格子の回転によってなされる。分光写真器モードにおいて、焦点面は平面になる。この論文では、設計の詳細について記述し、軟X線シンクロトロン放射光及び実験室光源への適用を想定した場合での分光計の性能のシミュレーション予測について述べる。
寺内 正己*; 小池 雅人
Microscopy and Microanalysis, 9(S02), p.894 - 895, 2003/08
特定したナノスケール領域から、物質の価電子帯状態密度分布を測定することを目的とした軟X線分光電子顕微鏡(TEM-XES装置)の開発を行っている。今回、回折格子から検出器までの距離がこれまでの約2倍(エネルギー分散が2倍)となる新たな不等間隔溝ラミナー型ホログラフィック回折格子をデザインし製作した。このことにより、1000eVで0.7eVのエネルギー分解能が期待できる。
諫山 明彦; 岩間 尚文*; 細田 陽介*; 佐武 慎介*; 伊世井 宣明; 石田 真一; 佐藤 正泰
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(3), p.L329 - L331, 2003/03
被引用回数：2 パーセンタイル：10.73(Physics, Applied)一般に多チャンネルの計測装置のデータセットは行列で表現でき、そのデータに行列演算を施すことにより新しい信号処理手法が確立できることが期待できる。今回、20チャンネル回折格子型分光装置により測定した電子温度分布データに特異値分解を適用し、特異値・特異行列の特徴を調べた。その結果、電子温度の平衡成分は特異値が最も大きい特異行列でほぼ表現できることがわかった。さらに、空間的に局在した不安定性がプラズマ中に存在するデータの場合は、特定の特異行列に不安定性を表現する成分が現れ、不安定性の分離が可能であることがわかった。また、特異値の小さい特異行列はノイズ成分を構成していると考えられるが、実際、特異値の大きい項のみ取り出すことによりS/N比を改善することができた。このことは特異値分解により、データセットのノイズ除去とともにデータ圧縮もできることを示唆している。
小池 雅人; 佐野 一雄*; Gullikson, E. M.*; 原田 善久*; 隈田 英樹*
Review of Scientific Instruments, 74(2), p.1156 - 1158, 2003/02
被引用回数：24 パーセンタイル：72.13(Instruments & Instrumentation)0.7-6nmを波長領域とする軟X線平面結像型分光器で使用される2400本/mmの刻線密度を持つラミナー型ホログラフィック回折格子を設計製作した。不等間隔溝パターンは非球面波露光を用いて、ラミナー型の溝形状は反応性イオン・エッチング方法によって形成した。この回折格子をモリブデンK軟X線光源とCCD検知器を備えた分光写真機を使用して評価した。さらに、0次~3次のスペクトルの絶対回析効率をシンクロトロン放射ビームラインに設置された反射率計を使用して測定した。実験の結果は、この回折格子は機械刻線レプリカ回折格子と同等の分解能を持ち、波長約2nmの1次光で2%以上の絶対回折効率を得た。さらに、この回折格子は
1.0nmの波長領域でも高い回折効率と、全ての波長領域に渡り低い高次光の強度を示した。
小池 雅人
最新光学技術ハンドブック, p.284 - 287, 2002/09
分光機器用途の分散素子、特に回折格子の種類、設計法、製作法、特性、応用の概略について、最近の動向も含め初心者向けに簡潔に記述する。この書籍は約20年前に出版された「光学技術ハンドブック」(朝倉書店刊)の全面改訂新版にあたるもので、日本国内においては光学分野で最も基本とされるハンドブックである。
小池 雅人; 佐野 一雄*; 原田 善寿*; 依田 修; 石野 雅彦; Tamura, Keisuke*; Yamashita, Kojun*; 森谷 直司*; 笹井 浩行*; 神野 正文*; et al.
X-Ray Mirrors, Crystals, and Multilayers II (Proceedings of SPIE Vol.4782), p.300 - 307, 2002/07
0.7-25nmの広い波長範囲においける軟X線光学素子評価を行うために必要な分光器として、2タイプのMonk-Gillieson型分光器を結合した複合型分光器を開発した。第一の分光器(波長走査範囲; 2.0-25nm)は格子定数が異なる3種類の不等間隔溝を搭載した従来のタイプであり、2つの偏角での使用が可能である。第二の分光器(同; 0.7-2.0nm)は、Surface Normal Rotation(SNR)に基づく走査メカニズムを使用する新しいタイプである。SNRの特長は、回折格子中心の法線の周りの回転運動のみという簡単な走査メカニズムで高回折効率を実現できるところにある。開発した軟X線光学素子評価システムは、立命館大学SRセンターにある超伝導コンパクトストレージリングに設置され、軟X線多層膜,同回折格子等の評価に利用中である。本発表においては複合型Monk-Gillieson型 分光器の光学,機械設計について述べる。さらに、SNRタイプの場合の波長較正法,0.8 nm付近でのアルミニウム薄膜の透過率測定,0.7-2nmでのMgO粉末からの光電子測定などの予備的実験結果について述べる。
小池 雅人; 佐野 一雄*; 依田 修; 原田 善寿*; 石野 雅彦; 森谷 直司*; 笹井 浩行*; 竹中 久貴*; Gullikson, E. M.*; Mrowka, S.*; et al.
Review of Scientific Instruments, 73(3), p.1541 - 1544, 2002/03
被引用回数：20 パーセンタイル：68.31(Instruments & Instrumentation)軟X線光学素子の波長依存性,角度依存性絶対効率を測定するために開発した装置について述べる。この装置は立命館大学にある超電導コンパクトリングAURORAのBL-11に設置された。0.5nm
25nmの広い波長領域をカバーするために2種類のMonk-Gillieson型分光器を装備している。一台は二偏角を持つ不等間隔溝回折格子を用いる従来型で、他方は表面垂直回転(SNR)の波長走査を用いる新型である。このシステムの紹介と、軟X線多層膜,同回折格子,フィルターについての測定結果について述べる。測定値はローレンス・バークレー研究所ALSにおける測定値とよい一致を見せ、システムの信頼性が確認できた。またSNRを用いた分光器ではALS'の同等の従来型分光器では測定不可能な1.5keV(~0.8nm)にあるアルミニウムのK端が測定でき、シミュレーションによる透過率とよく一致した。
小池 雅人; 波岡 武*
Applied Optics, 41(1), p.245 - 257, 2002/01
被引用回数：14 パーセンタイル：54.48(Optics)光路関数の手法を用いて、回折格子表面の法線方向の周りの回転により、波長走査を行う平面回折格子分光器の解析を行った。不等間隔溝(VLS)平面回折格子が、球面鏡により生成させた収束光により照明されているものと仮定した。主光線の光線方向を与える回折格子の式、結像条件、分散方向、非点収差を持つスペクトル像の傾き角及び長さ、不等間隔溝回折格子の溝関数の最適化式について解析的な表式を導出した。これらの表式の評価と予測分解能を見積もるため、具体的な設計例を用いて、光線追跡によるシュミレーション行った。その結果、光線追跡により形成させるスペクトル像から得られた値と解析的な表式から得られた値はよい一致を示した。
-edges吉越 章隆; 安居院 あかね; 中谷 健*; 松下 智裕*; 斎藤 祐児; 横谷 明徳
Journal of Synchrotron Radiation, 8(Part2), p.502 - 504, 2001/03
高分解能回折格子分光器とアンジュレーターを組合せたSPring-8軟X線ビームライン(BL23SU)において、Siの吸収端以下の低エネルギー領域におけるXAFS(NEXAGS, EXAFS)研究を開拓したので報告する。XAFS研究は、約1800eV以上では結晶分光器、1200eV程度までの軟X線領域は、回折格子分光器が利用されてきた。1200eV1800eVのエネルギー領域は、技術的な問題から、XAFS測定が困難であった。250eV2.0keVの軟X線領域には、原子番号が14以下のC, N, O, F, Na, Mg, Al, Siなどの軽元素の吸収端及びそのほかの元素のL吸収端がある。これらの元素を含む物質は、表面科学,生物科学,物性科学などの基礎科学の分野で重要であるばかりでなく、工業用材料としてもさまざまな分野で利用されている。これらの元素を含む物質科学研究へXAFSを応用したときの波及効果は計り知れない。今回、電子デバイスプロセスの保護膜として重要な化学処理によって形成されたSi基板上の酸化膜の構造及び電子状態を、Si 吸収端XAFSによって明らかにしたので、XAFS-11において報告する。
諫山 明彦; 伊世井 宣明; 石田 真一; 佐藤 正泰; 鎌田 裕; 井手 俊介; 池田 佳隆; 高橋 幸司; 梶原 健; 濱松 清隆; et al.
Fusion Engineering and Design, 53(1-4), p.129 - 135, 2001/01
被引用回数：12 パーセンタイル：64.73(Nuclear Science & Technology)JT-60Uにおいて電子温度揺動を測定するための電子サイクロトロン放射(ECE)診断装置及びそれによる測定結果について記述されている。1999年にヘテロダインラジオメータシステムが拡張されてチャンネル数が24になり、176~200GHzのECEを測定することができるようになった。このヘテロダインラジオメータシステムにより、高
Hモード放電で観測される磁気島の位置や構造が測定できるようになった。また、回折格子型分光装置を用い、電子サイクロトロン加熱や電子サイクロトロン電流駆動を行っているときのm/n=1/1モード(m,nはそれぞれポロイダルモード数及びトロイダルモード数)や鋸歯状振動の挙動を調べた。その結果、電子サイクロトロン(EC)波入射時にはm/n=1/1の磁気島幅が減少することがわかった。また、q=1面付近にEC波を入射することにより鋸歯状振動周期が顕著に増大することがわかった。
斎藤 祐児; 木村 洋昭*; 鈴木 芳生*; 中谷 健*; 松下 智裕*; 室 隆桂之*; 宮原 恒あき*; 藤澤 正美*; 曽田 一雄*; 上田 茂典*; et al.
Review of Scientific Instruments, 71(9), p.3254 - 3259, 2000/09
被引用回数：187 パーセンタイル：98.99(Instruments & Instrumentation)SPring-8のBL25SUに建設した軟X線ビームラインで得られた、光エネルギーの0.5~1.8keVでの優れた性能について報告する。本ビームラインは、分光器として、非等測線回折格子を用いており、酸素及びネオンの1s吸収端(540及び870eV)において、他施設で得られているよりもはるかに良いエネルギー分解能約15000を得ることに成功した。実験ステーションでは、分解能5000時に、毎秒10
個の光子を得ることができる。さらに、通常実験の妨げになる高次光の割合は0.1%以下と非常に小さい割合に抑えることができた。
小池 雅人; 波岡 武*; Gullikson, E. M.*; 原田 善寿*; 石川 禎之*; 今園 考志*; Mrowka, S.*; 宮田 登; 柳原 美広*; Underwood, J. H.*; et al.
Soft X-Ray and EUV Imaging Systems (Proceedings of SPIE Vol.4146), p.163 - 170, 2000/00
軟X線領域においてラミナー型ホログラフィック回折格子が、迷光や高次光が少なく、特にkeVに至る短波長域での回折効率に優れるなどの点から注目されている。しかし、レーザープラズマ分光等で広く用いられている平面結像斜入射分光器用の球面回折格子では、光子溝間隔を著しい不等間隔にする必要があり、機械刻線による回折格子と同一の結像面を有するホログラフィック回折格子の設計製作は不可能とされていた。われわれは、露光々学系に球面鏡を挿入した非球面波露光法を適用し、従来の球面波露光法では製作できなかった+/-25mmの左右両端で+/-約200本/mm溝本数が変化したラミナー型ホログラフィック回折格子を製作した。本論文では不等間隔溝パラメータ設計法、ラミナー型溝形状の加工法、C-K
線などを用いた分解能テスト、放射光源を用いた絶対回折効率の測定結果について、機械刻線回折格子と比較しながら述べる。
山嵜 孝; Gullikson, E. M.*; 宮田 登*; 小池 雅人; 原田 善寿*; Mrowka, S.*; Kleineberg, U.*; Underwood, J. H.*; 柳原 美広*; 佐野 一雄*
Applied Optics, 38(19), p.4001 - 4003, 1999/07
被引用回数：22 パーセンタイル：69.86(Optics)本論文ではレーザープラズマ分光等に用いられる平面結像型斜入射球面回折格子分光器用のラミナ型ホログラフィック回折格子を非球面波露光法により設計、製作、評価した例について述べている。製作した中心溝本数1200本/mmの回折格子は
25mmの両端で約200本/mm溝本数が変化している。これと従来の機械刻線型とを比較すべく、スペクトル分布測定を東北大科研の平面結像型分光器を用いて4.4nm輝線で行ったところ、1次光の半値幅は約0.4nmと機械刻線型の約3倍であった。ただし、回折格子の溝間隔等の微妙な違いが影響している可能性がある。また、絶対回折効率測定をLBNL/ALSの反射率計を用いて4.5nm-22nmの範囲で行い、1次光強度に対する2次光の相対強度が機械刻線型の120%-10%に対しラミナ型が13%-20%と、2次光の相対強度が総じて低くするという結果を得た。
小池 雅人
X線結像光学ニューズレター, (9), p.1 - 2, 1999/02
最近の軟X線領域用ホログラフィック回折格子について概説する。約20年前の萌芽期の様子から最近の放射光用斜入射平面回折格子分光器用回折格子、原研で初めて開発した平面結像型斜入射球面回折格子分光器用回折格子について、開発秘話を含めて述べる。非球面波露光法と、ラミナー型溝形状加工による回折格子が、数keV領域まで回折格子の実用波長領域を拡張し、なおかつ低迷光、高次光である特長についてもふれる。
小池 雅人; 山嵜 孝*; 原田 善寿*
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 101-103, p.913 - 918, 1999/00
被引用回数：20 パーセンタイル：66.63(Spectroscopy)軟X線レーザ、及び同プラズマ光源の研究において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に用いるホログラフィック回折格子を非球面波露光法を仮定して設計した例について述べる。非球面波露光法では、干渉波面として、平面波、球面波を高精度な鏡面が製作できる球面鏡などに反射させて得られる非球面波を用いる。この場合、設計上の自由度は飛躍的に増加し、溝本数の変化必要量が約16%と、従来機械切りの不等間隔溝回折格子のみが実現できるとされていた領域の回折格子もホログラフィック法で実現できることを明らかにした。この結果、ホログラフィック法のみで製作可能なラミナ型の溝形状をもつ回折格子を作ることにより、分解能、迷光、高次光除去の要求を同時に満たすことが実現可能となった。このほか、Kirkpatrick-Baezタイプの非点収差補正用の鏡の挿入によるスループットの改善の可能性についても述べる。
