【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0062
利用課題名 / Title
ミリ秒Ｘ線トモグラフィのための光学素子の作製／Fabrication of optical elements for millisecond X-ray tomography
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
イメージング、トモグラフィ、ミリ秒,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
矢代 航
所属名 / Affiliation
東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
梁暁宇／Xiaoyu Liang,鴻唯／Yui Bishago
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-056：両面アライナ
TU-201：DeepRIE装置#1
TU-057：レーザ描画装置
TU-060：現像ドラフト
TU-051：ミカサ スピンコータ
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
JST CREST「超圧縮センシングによるミリ秒Ｘ線トモグラフィ法の開発」（研究代表者：矢代航；R5.10～R11.3）などにおいて、試料を回転せずに、空間分解能10 μm、時間分解能サブミリ秒のＸ線トモグラフィを実現する方法の開発を目指している。本課題では、サブミリ秒Ｘ線トモグラフィの実現を目的として、必要なＸ線光学素子部品を微細加工により作製し、放射光マルチビーム光学素子を開発した。
実験 / Experimental
大型放射光施設SPring-8のBL28B2の偏向電磁石光源のためのマルチビーム光学系を構成するため、マルチビーム光学素子用の様々な結晶方位のSiブレードを切り出した。レーザ描画装置によりUVリソグラフィ用のマスクを作成し、200 μm厚のSi(100)あるいはSi(110)ウェハ表面にUVリソグラフィ（両面アライナ）によりパターニングを行った。このレジストパターンをマスクとして、Deep RIE装置により深掘りドライエッチングを行った。その後、Siブレードをくりぬいた。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1にDeep RIE装置による深掘りエッチングにより切り出した単結晶によって構成したマルチビーム光学素子の写真を示す。各長方形のパターンが、それぞれ所望の結晶方位のブレードに対応している。SPring-8の偏向電磁石ビームラインであるBL28B2にこのマルチビーム光学素子を配置し、試料回転なしマルチビーム4DX線トモグラフィに成功した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Multibeam optics for 4D X-ray tomography consisting of Si single crystal blades prepared by deep RIE etching.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献 W. Yashiro, W. Voegeli, T. Wada, H.Kato, K.Kajiwara, Jpn. J. Appl. Phys. 59, (2020) 092001. CREST（JST） 「超圧縮センシングによるミリ秒X線トモグラフィ法の開発」、CREST（JST） 「実材料ダイナミクス観察のための超次元CTの開発」共同研究者：東京学芸大学 Wolfgang Voegeli准教授、荒川悦雄教授、産業技術総合研究所 白澤徹郎主任研究員、筑波大学 工藤博幸教授
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Xiaoyu Liang, Sub-millisecond 4D X-ray tomography achieved with a multibeam X-ray imaging system, Applied Physics Express, 16, 072001(2023).
DOI: 10.35848/1882-0786/ace0f2
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Wolfgang Voegeli, Multi-beam X-ray optical system for high-speed tomography using a σ-polarization diffraction geometry, Applied Physics Express, 16, 072007(2023).
DOI: 10.35848/1882-0786/ace5a5
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 矢代航，”NanoTerasuのコアリションビームライン解説” 日本表面真空学会 東北・北海道支部 関東支部 合同セミナー（仙台），令和6年1月25日
- 矢代航，”高輝度放射光によるX線イメージングの最前線” 材料学会高温強度部門委員会損傷評価WG（オンライン），令和5年12月22日
- 矢代航，”放射光CTの最前線” 日本素材物性学会（秋田県高エネルギー加速器技術研究会）（秋田），令和5年12月6日
- 小谷佳範, 矢代航，”BL09W 階層構造” 第10回コアリション・コンファレンス（仙台），令和5年12月5日
- 矢代航，”X線CT測定と画像再構成技術” 第10回コアリション・コンファレンス（仙台），令和5年12月5日
- 矢代航，”高速4DX線CTによるソフトマテリアル観察” 繊維学会秋季研究発表会（京都），令和5年11月28日
- Wataru Yashiro, "Recent Advances of Synchrotron 4D X-ray Tomography with Millisecond-Order Temporal Resolution" The 11th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM11) (Cheju, Korea), 令和5年11月20日
- Wataru Yashiro, Xiaoyu Liang, Tadashi Abukawa, Wolfgang Voegeli, Etsuo Arakawa, Hiroyuki Kudo, Tetsuroh Shirasawa, Kentaro Kajiwara, "Synchrotron X-ray Tomography with Sub-Millisecond Temporal Resolution" 60 years of Synchrotron Radiation in Japan (JPSR60) (Okazaki, Japan), 令和5年10月24日
- 矢代航，”ミリ秒オーダー4DX線CTの開発” 第59回X線分析討論会（東京），令和5年10月22日
- 矢代航，”X線イメージングにおける「ナノテラス」への期待” 第80回放射線防護研究会（オンライン），令和5年10月21日
- Wataru Yashiro, "Recent Advance and Future Potential in Synchrotron X-ray Tomography", International Symposium on Upcoming Prominent Engineeringsolutions (ISUPEN2023) (online), 令和5年9月29日
- 矢代航，”放射光CTにおけるデータ科学の活用例” SPring-8シンポジウム2023（豊中），令和5年9月27日
- 矢代航，”高速Ｘ線CTの最前線と将来展望” QBAA第1回成果報告会（名古屋），令和5年9月22日
- 矢代航，”Ｘ線イメージング技術の最前線” 新製品Ｘ線発生器の発表会及び最新のＸ線検査事例講演会（東京），令和5年9月15日
- Wataru Yashiro, "Recent Advances and Future Potential of Synchrotron X-ray Imaging and Tomography" ElyT school 2023 (Summer school between INSA de Lyon, École Centrale de Lyon, and Tohoku University) (Sendai, Japan), 令和5年9月4日
- Wataru Yashiro, "Recent Advances in Synchrotron X-ray Imaging and Tomography" 2023 Asia-Pacific Workshop on Advanced Semiconductor Devices (AWAD 2023) (Yokohama, Japan), 令和5年7月11日
- Wataru Yashiro, "Synchrotron 4D X-ray Tomography with Millisecond-Order Temporal Resolution" (Wienna, Austria), 令和5年7月6日
- Wataru Yashiro, "Recent Advance and Future Potential in Grating-based X-ray Interferometry" The 8th Annual Conference of AnalytiX (AnalytiX-2023)(Osaka, Japan), 令和5年5月18日
- 矢代航，”高輝度シンクロトロン放射光による4D時空間フロンティアの開拓” 日本保全学会東北・北海道支部 第15回支部総会・特別講演会（仙台），令和5年5月16日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件