論文 - 松山　智至

Femtosecond Reduction of Atomic Scattering Factors Triggered by Intense X-Ray Pulse 査読有り 国際共著 Open Access

Inoue, I; Yamada, J; Kapcia, KJ; Stransky, M; Tkachenko, V; Jurek, Z; Inoue, T; Osaka, T; Inubushi, Y; Ito, A; Tanaka, Y; Matsuyama, S; Yamauchi, K; Yabashi, M; Ziaja, B

PHYSICAL REVIEW LETTERS   131 巻 ( 16 ) 頁： 163201   2023年10月

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Physical Review Letters  

X-ray diffraction of silicon irradiated with tightly focused femtosecond x-ray pulses (photon energy, 11.5 keV; pulse duration, 6 fs) was measured at various x-ray intensities up to 4.6×1019 W/cm2. The measurement reveals that the diffraction intensity is highly suppressed when the x-ray intensity reaches of the order of 1019 W/cm2. With a dedicated simulation, we confirm that the observed reduction of the diffraction intensity can be attributed to the femtosecond change in individual atomic scattering factors due to the ultrafast creation of highly ionized atoms through photoionization, Auger decay, and subsequent collisional ionization. We anticipate that this ultrafast reduction of atomic scattering factor will be a basis for new x-ray nonlinear techniques, such as pulse shortening and contrast variation x-ray scattering.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.131.163201

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.131.163201/fulltext

ニオブ酸リチウムを用いた大変形可能なX線形状可変ミラーの開発

吉水 純弥, 井上 陽登, 加納 愛彩, 中林 荘太, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023A 巻 ( 0 ) 頁： 572 - 572   2023年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>X線ビームサイズを制御できる光学システムは未だ実用化されておらず，高精度な形状可変ミラーが注目されている．これまでにニオブ酸リチウム（LN）を用いた高安定なミラーを開発したが，圧電定数が小さいため，このままではビームサイズの大幅な変化は見込めない．これを解決するために，LNの分極反転特性を活かしたバイモルフミラーを開発した．本発表では，X線波面計測法に基づき変形性能を評価した結果について報告する． </p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_572

CiNii Research

試料回転を用いたブラインドデコンボリューション手法の開発

栗本 晋之介, 井上 陽登, 伊藤 俊希, 伊藤 颯希, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023A 巻 ( 0 ) 頁： 579 - 579   2023年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>Advanced Kirkpatrick-Baezミラーを用いた結像型X線顕微鏡は，高空間分解能な観察を高効率かつ色収差なく行えるという利点を持つ．一方で，アライメントの難易度やミラーに要求される形状精度が高く，未知のアライメント誤差及びミラー形状誤差により生じる光学収差が更なる高空間分解能化を律速させている．本講演では，試料を面内回転させることで未知の光学収差を分離可能な新規手法を提案する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_579

CiNii Research

単結晶圧電素子ベース形状可変ミラーを用いたアダプティブ結像型X線顕微鏡の開発

中林 荘太, 井上 陽登, 伊藤 颯希, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023A 巻 ( 0 ) 頁： 576 - 576   2023年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>結像型X線顕微鏡の超高空間分解能5nmを達成するためには，1nm PV以上の形状精度を満たすX線ミラーが必要である．しかし，その精度は現代の加工技術では達成不可能である．この問題を解決するため，単結晶圧電素子であるニオブ酸リチウムを利用した形状可変ミラーに基づくアダプティブ結像型X線顕微鏡を開発している．本発表では，開発した補償光学系を構築し，SPring-8にて実証実験を行った結果について報告する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_576

CiNii Research

Zinc and iron dynamics in human islet amyloid polypeptide-induced diabetes mouse model 査読有り Open Access

Fukunaka, A; Shimura, M; Ichinose, T; Pereye, OB; Nakagawa, Y; Tamura, Y; Mizutani, W; Inoue, R; Inoue, T; Tanaka, Y; Sato, T; Saitoh, T; Fukada, T; Nishida, Y; Miyatsuka, T; Shirakawa, J; Watada, H; Matsuyama, S; Fujitani, Y

SCIENTIFIC REPORTS   13 巻 ( 1 ) 頁： 3484   2023年3月

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Scientific Reports  

Metal homeostasis is tightly regulated in cells and organisms, and its disturbance is frequently observed in some diseases such as neurodegenerative diseases and metabolic disorders. Previous studies suggest that zinc and iron are necessary for the normal functions of pancreatic β cells. However, the distribution of elements in normal conditions and the pathophysiological significance of dysregulated elements in the islet in diabetic conditions have remained unclear. In this study, to investigate the dynamics of elements in the pancreatic islets of a diabetic mouse model expressing human islet amyloid polypeptide (hIAPP): hIAPP transgenic (hIAPP-Tg) mice, we performed imaging analysis of elements using synchrotron scanning X-ray fluorescence microscopy and quantitative analysis of elements using inductively coupled plasma mass spectrometry. We found that in the islets, zinc significantly decreased in the early stage of diabetes, while iron gradually decreased concurrently with the increase in blood glucose levels of hIAPP-Tg mice. Notably, when zinc and/or iron were decreased in the islets of hIAPP-Tg mice, dysregulation of glucose-stimulated mitochondrial respiration was observed. Our findings may contribute to clarifying the roles of zinc and iron in islet functions under pathophysiological diabetic conditions.

DOI： 10.1038/s41598-023-30498-y

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X線フーリエタイコグラフィによる超解像イメージング

伊藤 俊希, 栗本 晋之介, 田中 優人, 井上 陽登, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023S 巻 ( 0 ) 頁： 680 - 680   2023年3月

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担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>ミラーを用いた結像型X線顕微鏡は色収差がなく、効率も高いといった特徴を持っている。一方でミラーの製作難度は非常に高く、技術的観点からさらなる高分解能化は非常に難しい。そこで我々は、合成開口および光学収差の分離による分解能向上を見込めるフーリエタイコグラフィに着目した。ミラーを用いたX線顕微鏡像にこれを適用することで、結像システムの回折限界を超える空間分解能で試料像を得ることを試みた。</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_680

CiNii Research

高空間周波数形状制御可能な新規構造の形状可変ミラーの開発

加納 愛彩, 井上 陽登, 中林 荘太, 上松 航太, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023S 巻 ( 0 ) 頁： 683 - 683   2023年3月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>ミラーベースの結像型X線顕微鏡は優れた性能を有しており，更なる高分解能化が期待されている．そのためには，高精度なミラーが不可欠だが，もはや現行の加工技術では満足できない．この問題を解決するために，ニオブ酸リチウム（ＬＮ）製の形状可変ミラーを開発している．本発表では，変形可能な空間周波数を更に向上させるために開発した，複数枚のＬＮを積層させた新規構造ミラーについて報告する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_683

CiNii Research

単結晶圧電素子を用いた大変形可能なX線形状可変ミラーの開発

吉水 純弥, 井上 陽登, 中林 荘太, 上松 航太, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023S 巻 ( 0 ) 頁： 684 - 684   2023年3月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>X線複合分析を実現するために，X線ビームサイズを変えられる光学システムが求められており，形状可変ミラーが注目されている．これまでにニオブ酸リチウム（LN）を用いた高安定なミラーを実現した．一方で，変形量が小さいため，ビームサイズを大きく変えることができない．この問題を解決するために，LNの分極反転特性に着目した．本発表では，約1100℃でアニールしたLNミラーの基礎検討結果を報告する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_684

CiNii Research

タイコグラフィを用いたXFEL sub-10nm集光光学系のビーム径計測

塩井 康太, 山田 純平, 伊藤 篤輝, 田中 優人, 松山 智至, 井上 陽登, 大坂 泰斗, 井上 伊知郎, 犬伏 雄一, 矢橋 牧名, 石川 哲也, 山内 和人

精密工学会学術講演会講演論文集   2023S 巻 ( 0 ) 頁： 678 - 679   2023年3月

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>我々は硬X線FELにおける10²² W/cm²強度の達成のために sub-10 nm集光光学系を開発している．極微小な集光径評価のためには，デフォーカス位置におけるタイコグラフィ法が適用可能であるが，低次波面収差と照射位置誤差がどちらも存在する場合に，誤った解に収束することが問題となっていた．本研究では，複数のデフォーカス位置での計測手法・再構成アルゴリズムを新たに開発し，SACLA BL3にて実証実験を行った結果について報告する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_678

CiNii Research

X線顕微鏡のためのin-situ波面計測法の開発

伊藤 颯希, 田中 優人, 中林 荘太, 上松 航太, 井上 陽登, 栗本 晋之介, 青戸 仁志, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2023S 巻 ( 0 ) 頁： 687 - 687   2023年3月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>ミラーベースX線顕微鏡の更なる高分解能化のためには，ミラーの高精度化が求められるが，加工技術の限界が近づいている．これを解決するために，形状可変ミラーとin-situ波面計測法を組み合わせたアダプティブ顕微鏡の開発を進めている．フレネルゾーンプレートの集光点を用いた波面計測法と，その応用であるテストチャートのエッジの回折光を用いた波面計測法を提案し，その実証実験を行った．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_687

CiNii Research

接着剤フリー高精度X線形状可変ミラーの実用化およびその商業展開

一井 愛雄, 城間 晋作, 中森 紘基, 井上 陽登, 松山 智至

精密工学会誌   89 巻 ( 2 ) 頁： 147 - 152   2023年2月

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

DOI： 10.2493/jjspe.89.147

CiNii Research

「接着剤フリー高精度X線形状可変ミラーの実用化およびその商業展開」にまつわる話

一井 愛雄, 城間 晋作, 中森 紘基, 井上 陽登, 松山 智至

精密工学会誌   89 巻 ( 2 ) 頁： 157 - 158   2023年2月

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

DOI： 10.2493/jjspe.89.157

CiNii Research

Wide field-of-view x-ray imaging optical system using grazing-incidence mirrors 査読有り Open Access

Matsuyama, S; Inoue, T; Hata, K; Iriyama, H; Yamauchi, K

APPLIED OPTICS   61 巻 ( 35 ) 頁： 10465 - 10470   2022年12月

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Applied Optics  

A field-curvature-corrected imaging optical system for x-ray microscopy using only grazing-incidence mirrors is proposed. It combines a Wolter type I (WO1) mirror pair, which forms a real image, with field curvature correction (FCC) optics—a convex hyperbolic mirror pair—that form a virtual image; compensation of the field curvatures realizes a wide field-of-view (FOV) and high magnification. Ray-tracing and wave-optics simulations verified the efficacy of the design, for which a FOV width was 111 µm—4.7 times larger than that for the uncorrected WO1 design. The addition of FCC optics also produced a 2.3-fold increase in magnification.

DOI： 10.1364/AO.475891

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教師なし学習によるX線顕微鏡画像群からの波面を推定する手法の開発

青戸 仁志, 井上 陽登, 栗本 晋之介, 田中 優人, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2022A 巻 ( 0 ) 頁： 74 - 74   2022年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>超高分解能なアダプティブX線顕微鏡の実現を目指し，顕微鏡上にてin-situでの波面計測を行う技術の開発を進めた．機械学習を用いて既知試料の顕微鏡像から波面を推定する手法を提案した．計算と実験のそれぞれで得た二種類の顕微鏡像を機械学習の入力とし用い，本手法の実現可能性を検証した．この結果，両者とも推定波面から再現した顕微鏡像とインプットした顕微鏡像がよく一致し，本手法の有効性を示すことができた．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_74

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フーリエタイコグラフィに基づいたX線波面計測法の開発

栗本 晋之介, 井上 陽登, 青戸 仁志, 田中 優人, 山田 純平, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2022A 巻 ( 0 ) 頁： 73 - 73   2022年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>形状可変ミラーを用いたアダプティブ波面修正により，超高分解能な結像型X線顕微鏡の実現に挑戦している．そのためには，拡大結像配置のままin-situにＸ線波面を計測できる手法が必要であるが，未だその手法は確立されていない．本研究ではフーリエタイコグラフィに基づいた波面計測法を提案し，本手法により拡大結像配置において高精度なin-situ X線波面計測が可能であることを実証した．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_73

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ニオブ酸リチウム単結晶を用いたX線用形状可変ミラーの開発

中林 荘太, 井上 陽登, 上松 航太, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2022A 巻 ( 0 ) 頁： 72 - 72   2022年8月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>空間分解能5nmを持つX線顕微鏡の達成には，1nm以上の形状精度を有するX線ミラーが必要である．そこで我々はニオブ酸リチウムを用いた形状可変ミラーを開発した．単結晶圧電体であるため，逆圧電効果により高精度に変形できるだけでなく，高い安定性とヒステリシスフリーを実現できる．本発表では楕円凹面の形状可変ミラーを組み込んだアダプティブAdvanced KBミラー光学系を構築し，SPring-8にてX線波面補償を行った結果について報告する．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_72

CiNii Research

The new X-ray/visible microscopy MAXWELL technique for fast three-dimensional nanoimaging with isotropic resolution 査読有り 国際共著 Open Access

Kohmura, Y; Yang, SM; Chen, HH; Takano, H; Chang, CJ; Wang, YS; Lee, TT; Chiu, CY; Yang, KE; Chien, YT; Hu, HM; Su, TL; Petibois, C; Chen, YY; Hsu, CH; Chen, PL; Hueng, DY; Chen, SJ; Yang, CL; Chin, AL; Low, CM; Tan, FCK; Teo, A; Tok, ES; Cai, XX; Lin, HM; Boeckl, J; Stampfl, AP; Yamada, J; Matsuyama, S; Ishikawa, T; Margaritondo, G; Chiang, AS; Hwu, Y

SCIENTIFIC REPORTS   12 巻 ( 1 ) 頁： 9668   2022年6月

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Scientific Reports  

Microscopy by Achromatic X-rays With Emission of Laminar Light (MAXWELL) is a new X-ray/visible technique with attractive characteristics including isotropic resolution in all directions, large-volume imaging and high throughput. An ultrathin, laminar X-ray beam produced by a Wolter type I mirror irradiates the sample stimulating the emission of visible light by scintillating nanoparticles, captured by an optical system. Three-dimensional (3D) images are obtained by scanning the specimen with respect to the laminar beam. We implemented and tested the technique with a high-brightness undulator at SPring-8, demonstrating its validity for a variety of specimens. This work was performed under the Synchrotrons for Neuroscience—an Asia–Pacific Strategic Enterprise (SYNAPSE) collaboration.

DOI： 10.1038/s41598-022-13377-w

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Optimal deformation procedure for hybrid adaptive x-ray mirror based on mechanical and piezo-driven bending system (vol 92, 123706, 2021) 査読有り 国際共著 Open Access

Inoue, T; Nishioka, Y; Matsuyama, S; Sonoyama, J; Akiyama, K; Nakamori, H; Ichii, Y; Sano, Y; Shi, XB; Shu, DM; Wyman, MD; Harder, R; Kohmura, Y; Yabashi, M; Assoufid, L; Ishikawa, T; Yamauchi, K

REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS   93 巻 ( 4 ) 頁： 123706   2022年4月

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Review of Scientific Instruments  

On page 123706-2 and Fig. 1(b) in our paper,1 we show a schematic of a bimorph mirror with piezoelectric actuators mounted on the side faces of the bulky substrate which are perpendicular to the reflecting surface. This design was described in a patent by Carre2 and tested by Alcock et al. (2015).3 In the present work, the resulting bimorph mirror from this design was integrated into a mechanical bender system for study as a hybrid deformable mirror system.

DOI： 10.1063/5.0092976

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高空間分解能な結像型Ｘ線顕微鏡のためのin-situ波面計測法の開発

田中 優人, 松山 智至, 井上 陽登, 山田 純平, 香村 芳樹, 矢橋 牧名, 表 和彦, 石川 哲也, 山内 和人

精密工学会学術講演会講演論文集   2022S 巻 ( 0 ) 頁： 119 - 119   2022年3月

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>ミラーベースの結像型Ｘ線顕微鏡はスループットや色収差の点で優れているが，高空間分解能観察を行う上ではミラーの許容形状誤差が小さくなる．修正すべき形状誤差を波面に基づき計測する手法の開発が求められていたが，現行の手法では大開口ミラー全体の波面が計測できなかった．そこで本研究ではミラーの異なる位置の波面を求め，スティッチングする手法を提案した．概念実証実験によりミラー全体の波面は矛盾なく求められた．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_119

CiNii Research

機械学習を用いたX線顕微鏡像からの波面推定

青戸 仁志, 田中 優人, 松山 智至

精密工学会学術講演会講演論文集   2022S 巻 ( 0 ) 頁： 114 - 115   2022年3月

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担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

<p>結像型X線顕微鏡上でin-situに波面計測を行う技術が実現すれば，アダプティブX線顕微鏡によるさらなる高分解能化が可能である．本研究では，機械学習により顕微鏡から得られた画像から波面を推定する手法の開発を行った.情報量の多いコヒーレント結像の画像を用いて,顕微鏡画像と波面のゼルニケ係数との関係を学習させた．学習済みモデルは顕微鏡画像のみからゼルニケ係数を予想することができた．</p>

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_114

CiNii Research