研究者詳細 - 松山　智至

Monolithic deformable mirror based on lithium niobate single crystal for high-resolution X-ray adaptive microscopy 査読有り Open Access

Inoue, T; Nakabayashi, S; Uematsu, K; Tanaka, Y; Nakamori, H; Kohmura, Y; Yabashi, M; Matsuyama, S

OPTICA 11 巻 ( 5 ) 頁： 621 - 625 2024年5月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Optica

X-ray microscopy is very promising not only for nondestructive and high-spatial-resolution observation of the internal structure of a sample but also for elemental distribution and chemical state analysis. However, the spatial resolution of microscopes remains unsatisfactory owing to the fabrication error in the objective lens. To realize an ultra-high-resolution, we propose and develop a monolithic deformable mirror based on a lithium niobite single crystal and a novel adaptive imaging system based on it. An X-ray interferometer confirmed that shape modification is possible with an accuracy of 0.67 nm in peak to valley under high stability (0.17 nm over 7 h) and hysteresis-free deformation control. Introducing this adaptive mirror into an X-ray microscope based on advanced Kirkpatrick-Baez mirror optics and correcting the wavefront aberration demonstrated that the X-ray image quality could be significantly improved.

DOI： 10.1364/OPTICA.516909

Open Access

その他リンク： https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=optica-11-5-621

Multi-frame blind deconvolution using X-ray microscope images of an in-plane rotating sample 査読有り Open Access

Kurimoto, S; Inoue, T; Aoto, H; Ito, T; Ito, S; Kohmura, Y; Yabashi, M; Matsuyama, S

SCIENTIFIC REPORTS 14 巻 ( 1 ) 頁： 29726 2024年11月

担当区分：最終著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Scientific Reports

We propose a multi-frame blind deconvolution method using an in-plane rotating sample optimized for X-ray microscopy, where the application of existing deconvolution methods is technically difficult. Untrained neural networks are employed as the reconstruction algorithm to enable robust reconstruction against stage motion errors caused by the in-plane rotation of samples. From demonstration experiments using full-field X-ray microscopy with advanced Kirkpatrick–Baez mirror optics at SPring-8, a spatial resolution of 34 nm (half period) was successfully achieved by removing the wavefront aberration and improving the apparent numerical aperture. This method can contribute to the cost-effective improvement of X-ray microscopes with imperfect lenses as well as the reconstruction of the phase information of samples and lenses.

DOI： 10.1038/s41598-024-79237-x

Propagation-based phase-contrast imaging method for full-field X-ray microscopy using advanced Kirkpatrick-Baez mirrors 査読有り Open Access

Tanaka, Y; Yamada, J; Inoue, T; Kimura, T; Shimura, M; Kohmura, Y; Yabashi, M; Ishikawa, T; Yamauchi, K; Matsuyama, S

OPTICS EXPRESS 31 巻 ( 16 ) 頁： 26135 - 26144 2023年7月

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

We demonstrate a propagation-based phase-contrast imaging method for full-field X-ray microscopy based on advanced Kirkpatrick-Baez (AKB) mirrors to achieve high-contrast observations of weak phase objects and correct field curvature aberrations. Through a demonstration performed at SPring-8, the phase contrast of weak phase objects such as polystyrene spheres and chemically fixed cells was successfully observed with high sensitivity (∼0.03 rad). Furthermore, the field of view of the AKB mirrors was expanded to the full area of the obtained images (25 × 30 μm) by correcting the field curvature aberration using reconstructed complex wavefields.

DOI： 10.1364/OE.493789

その他リンク： https://opg.optica.org/viewmedia.cfm?URI=oe-31-16-26135&seq=0

Generation of an X-ray nanobeam of free electron laser using reflective optics with speckle interferometry 査読有り

T. Inoue, S. Matsuyama, J. Yamada, N. Nakamura, T. Osaka, I. Inoue, Y. Inubushi, K. Tono, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Journal of Synchrotron Radiation 27 巻 ( 4 ) 頁： 883 - 889 2020年7月

Full-field X-ray fluorescence microscope based on total-reflection advanced Kirkpatrick-Baez mirror optics 査読有り

S. Matsuyama, J. Yamada, Y. Kohmura, M. Yambashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Optics Express 27 巻 ( 13 ) 頁： 18318 - 18328 2019年6月

Compact reflective imaging optics in hard X-ray region based on concave and convex mirrors 査読有り

J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Optics Express 27 巻 ( 3 ) 頁： 3429 - 3438 2019年2月

Nanofocusing of X-ray free-electron laser using wavefront-corrected multilayer focusing mirrors 査読有り

S. Matsuyama, T. Inoue, J. Yamada, J. Kim, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Osaka, I. Inoue, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Scientific Reports 8 巻 2018年11月

アダプティブX線顕微鏡における形状可変ミラーの形状最適化手法の提案

長嶋友作, 青戸仁志, 井上陽登, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024A 巻 ( 0 ) 頁： 614 - 614 2024年8月

担当区分：最終著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

ミラーを用いた結像型X線顕微鏡は，高効率かつ色収差無くX線像を取得できる．更なる高分解能化にむけて，形状可変ミラーを用いたアダプティブ顕微鏡を開発しているが，顕微鏡の光学収差を計測することは困難である．この問題を解決するために，深層学習に基づき，顕微鏡像から，形状可変ミラーの変形形状を最適化できる手法を開発した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2024a.0_614

高空間周波数形状制御実現のための接合型形状可変ミラーの開発

加納愛彩, 井上陽登, 吉水純弥, 上山冬馬, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024A 巻 ( 0 ) 頁： 610 - 610 2024年8月

担当区分：最終著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

X線ミラーを用いた結像型X線顕微鏡は優れた性能を有しており、更なる高空間分解能化が期待されている。一方で、高空間分解能化を実現するには，ミラーに求められる形状精度が厳しく，特に高い空間周波数の形状誤差への対応が難しい。この課題を解決するために、我々は3枚のニオブ酸リチウム（LN）を接合した形状可変ミラーを開発した。本発表では、作製したミラーの性能評価を行った結果を報告する。

DOI： 10.11522/pscjspe.2024a.0_610

多層膜形状可変ミラーを用いたアダプティブX線顕微鏡の開発

南澤亮太, 井上陽登, 中林荘太, 加納愛彩, 吉水純弥, 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 2024A 巻 ( 0 ) 頁： 613 - 613 2024年8月

担当区分：最終著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

Ｘ線顕微鏡の更なる高分解能化のためには，形状可変ミラーを用いたアダプティブ顕微鏡の構築が有力である．これまでにニオブ酸リチウム製の形状可変ミラーを開発し，アダプティブＸ線顕微鏡の原理実証に成功してきた．現在，分解能sub-10nmの達成を目指し新規光学系を開発している．本発表では，光学系の詳細や新規作製した形状可変ミラーの性能評価結果について報告する．

DOI： 10.11522/pscjspe.2024a.0_613

Examination of measurement by hard X-ray grazing incidence diffraction patterns of isolated lattices for 3D 1-nm resolution 査読有り

Tetsuya Hoshino, Sadao Aoki, Masahide Itoh, Hiroshi Itoh, Takato Inoue, and Satoshi Matsuyama

Optical Engineering 63 巻 ( 11 ) 頁： 111804-1 - 111804-11 2024年6月

Role of sulfane sulfur species in elemental tellurium nanorod formation in mammalian cells

Yu-ki Tanaka, Hiroki Yanagi, Ayako Shiokawa, Akihiro Matsunaga, Mari Shimura, Satoshi Matsuyama, Yasunori Fukumoto, Noriyuki Suzuki, Yasumitsu Ogra

Redox Biochemistry and Chemistry 8 巻頁： 100029-1 - 100029-8 2024年5月

A lipid index for risk of hyperlipidemia caused by anti-retroviral drugs 査読有り Open Access

Shimura, M; Higashi-Kuwata, N; Fujiwara, A; Taniguchi, M; Ichinose, T; Hamano, F; Uematsu, M; Inoue, T; Matsuyama, S; Suzuki, T; Ghosh, AK; Shindou, H; Shimuzu, T; Mitsuya, H

ANTIVIRAL RESEARCH 223 巻頁： 105819 2024年3月

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

HIV-associated lipodystrophy has been reported in people taking anti-retroviral therapy (ART). Lipodystrophy can cause cardiovascular diseases, affecting the quality of life of HIV-infected individuals. In this study, we propose a pharmacological lipid index to estimate the risk of hyperlipidemia caused by anti-retroviral drugs. Lipid droplets were stained in cells treated with anti-retroviral drugs and cyclosporin A. Signal intensities of lipid droplets were plotted against the drug concentrations to obtain an isodose of 10 μM of cyclosporin A, which we call the Pharmacological Lipid Index (PLI). The PLI was then normalized by EC50. PLI/EC50 values were low in early proteinase inhibitors and the nucleoside reverse transcriptase inhibitor, d4T, indicating high risk of hyperlipidemia, which is consistent with previous findings of hyperlipidemia. In contrast, there are few reports of hyperlipidemia for drugs with high PLI/EC50 scores. Data suggests that PLI/EC50 is a useful index for estimating the risk of hyperlipidemia.

DOI： 10.1016/j.antiviral.2024.105819

大視野を持つＸ線斜入射結像光学系を備えたX線顕微鏡

入山陽仁, 井上陽登, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024S 巻 ( 0 ) 頁： 418 - 418 2024年2月

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

全反射現象を用いたAdvanced Kirkpatrick-Baez (AKB）ミラー結像光学系は回折、屈折結像光学系と比較し高い結像効率と色収差がほとんどない利点を持つ。しかしこれまで開発されたWolterⅠ型およびⅢ型AKBミラー光学系は像面湾曲収差とコマ収差により視野が大きく制限されていた。我々はこれら2つの収差の低減を目的とし、WolterⅠ型ミラーに像面湾曲補正光学系を組み合わせた大視野結像光学系を提案した。本発表では顕微鏡開発の状況を報告する。

DOI： 10.11522/pscjspe.2024s.0_418

高強度レーザー集光光学系のための大口径形状可変ミラーの開発

金﨑健太, 井上陽登, 吉水純弥, 中林荘太, 我妻一博, 石井雅樹, 松尾一輝, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024S 巻 ( 0 ) 頁： 372 - 372 2024年2月

担当区分：最終著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

レーザー核融合は次世代エネルギー源として注目されている．しかし，核融合の過程におけるレーザー集光装置の劣化が必至であるため，長期的な運用が困難である．この課題を解決するために，集光装置に形状可変ミラーを導入し，補償光学システムを構築することが提案されている．本発表では，大口径かつ高温環境耐性のある単結晶圧電素子製形状可変ミラーの開発について報告する．

DOI： 10.11522/pscjspe.2024s.0_372

色収差の無いX線 sub-10 nm 集光のための極薄形状可変ミラーの開発

上山冬馬, 井上陽登, 吉水純弥, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024S 巻 ( 0 ) 頁： 427 - 427 2024年2月

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

X線を色収差無く 10nm 集光するためには，全反射ミラーのみで大開口数化を実現しなければならない．この問題を解決するために，多数の薄板ミラーを並べた新規光学配置を考案している．この光学系を実現する最も重要な課題は，高い形状精度を有する薄板ミラーを作製することにある．そこで本研究では，圧電素子を用いた厚み 100µm 以下の形状可変ミラーを開発した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2024s.0_427

深層強化学習によるX線アダプティブミラー制御法の開発

長嶋友作, 青戸仁志, 井上陽登, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2024S 巻 ( 0 ) 頁： 421 - 421 2024年2月

担当区分：最終著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

ミラーを用いた結像型X線顕微鏡は，高効率かつ色収差無くX線像を取得できる．更なる高分解能化にむけて，形状可変ミラーを用いたアダプティブ顕微鏡を開発しているが，顕微鏡の光学収差を計測することは困難である．この問題を解決するために，深層強化学習に基づき，顕微鏡像の変化から，形状可変ミラーの変形形状を最適化できる手法を開発した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2024s.0_421

Development of precision Wolter mirrors for future soft X-ray observations of the Sun

Sakao, T; Kashima, S; Matsuyama, S; Inoue, T; Iriyama, H; Kurimoto, S; Yamauchi, K; Kohmura, Y; Miyake, A; Nakamori, H; Matsuzaka, S; Taniguchi, T; Nakano, T; Narukage, N

SPACE TELESCOPES AND INSTRUMENTATION 2024: ULTRAVIOLET TO GAMMA RAY, PT 1 13093 巻頁： 191 - 191 2024年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering

X-ray imagery of the solar corona with arcsecond-level angular resolution is a key to understand various activities of hot plasmas in the corona. We report our development activities of precision Wolter mirrors for future soft X-ray imaging observations of the Sun. The Wolter mirrors under development are fabricated by direct polishing of glass-ceramic substrates. We fabricated an engineering Wolter mirror of 3-m focal length whose mirror area was 40 mm x 50 mm (along optical-axis and cylindrical directions, respectively) for each of the parabola and hyperbola sections using EEM (Elastic Emission Machining) precision polishing technology. X-ray imaging performance of the mirror was then evaluated with 8-keV parallel X-rays at SPring-8/BL29XUL. For the mirror area whose tilt up to >6 degrees along the cylindrical direction, the mirror showed imaging performance of ~0.25 arcsec FWHM (~0.55 arcsec HPD) with the scattering level ~1 × 10-4 of the PSF peak at 30-arcsec off-axis position.

DOI： 10.1117/12.3019393

Ultimate condensation of hard X-ray free-electron laser reaching single-nanometre focus size and 1022 W/cm2 intensity

Jumpei Yamada, Satoshi Matsuyama, Ichiro Inoue, Taito Osaka, Takato Inoue, Nami Nakamura, Yuto Tanaka, Yuichi Inubushi, Toshinori Yabuuchi, Kensuke Tono, Kenji Tamasaku, Hirokatsu Yumoto, Takahisa Koyama, Haruhiko Ohashi, Makina Yabashi, Kazuto Yamauchi

2023年10月

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

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

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_572

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_579

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023a.0_576

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

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

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

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

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。

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_680

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_683

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_684

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

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_678

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2023s.0_687

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

「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

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

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

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_74

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_73

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2022a.0_72

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

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

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

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

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

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_119

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

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

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．

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_114

単結晶圧電素子を用いた形状可変ミラーの開発

上松航太, 中林荘太, 井上陽登, 松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2022S 巻 ( 0 ) 頁： 116 - 116 2022年3月

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

高分解能な結像型X線顕微鏡を実現するためには、より高精度な光学素子が必要となる。しかし、光学素子の作製精度は限界に達しており、この問題解決のため形状可変ミラーの導入を進めている。これまでの形状可変ミラーは、高空間周波数の形状が制御不能、圧電素子由来の不安定性などの欠点を有する。そこで、本研究では単結晶圧電素子を用いた新構造の形状可変ミラーを提案、試作し、性能評価を実施した。

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_116

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, 松山智至, 上松航太

精密工学会学術講演会講演論文集 2022S 巻 ( 0 ) 頁： 661 - 661 2022年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

X線領域では、高精度な光学素子が必要とされる。しかし、その作成難易度は限界(1nm)に到達しつつあり、これら光学素子によって乱された波面を形状可変ミラーによって修正する戦略が今後重要となる。本研究では、単結晶圧電素子であるニオブ酸リチウムを用いた極シンプルな形状可変ミラーを試作した。SPring-8にてＸ線波面計測を試みたところ、試作した形状可変ミラーが意図したとおり変形できることを確認した。

DOI： 10.11522/pscjspe.2022s.0_661

Preparation of highly planarized optical surface on Si substrate via catalyst-referred etching

Itagaki K., Toh D., Van Bui P., Matsuyama S., Yamauchi K., Sano Y.

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022 頁： 105 - 106 2022年

記述言語：英語出版者・発行元：European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022

In recent years, crystalline silicon (Si) has been used as a promising material for precision X-ray mirrors and Bragg optics. These devices require extremely well-ordered surfaces without crystallographic damage. Thus, we applied an ultra-precision polishing method called catalyst-referred etching (CARE) to planarize crystalline Si substrates. CARE is a catalyzed chemical etching method that uses pure water as an etchant and a catalytic pad that promotes the designed reactions. Owing to its abrasive-free nature, the polished surface reaches an atomic-level smoothness suitable for application to excellent optical devices, particularly in the X-ray regime. Understanding the mechanism of this method is essential for its wide practical application. CARE has been successfully applied to silicon dioxide (SiO2) optical glasses, and the removal mechanism has been clarified to be an indirect hydrolysis reaction using first-principles calculations. In the case of Si CARE, because Si is easily oxidized by dissolved oxygen (DO) in pure water, the removal pathway may involve oxidation reactions, which may be similar to the removal mechanism of SiO2CARE. Clarifying the role of DO is essential for understanding the mechanism of Si CARE. In this study, we evaluated the processing characteristics under different DO concentrations and investigated whether the accompanying oxidation induced by DO is critically required. It was observed that Si CARE does not require oxidation. The surface roughness was observed to be drastically improved in low-DO water. We conclude that the etching mechanism of Si CARE is different from that of SiO2CARE. Thus, a first-principles investigation is possible, except for the O2molecule from relevant reactions.

Planarization of polymer materials using catalytic reaction in pure water

Takeda K., Toh D., Van Bui P., Matsuyama S., Yamauchi K., Sano Y.

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022 頁： 111 - 112 2022年

記述言語：英語出版者・発行元：European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022

In recent years, polymer materials with excellent properties, such as chemical resistance, heat resistance, and high insulation, have been produced. These materials have been widely used in advanced devices. For example, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), and polyimide (PI) are used as insulating films in microelectromechanical systems (MEMSs), and polytetrafluoroethylene (PTFE) is a promising substrate for next-generation high-frequency devices exceeding 5G. To exploit the excellent properties of these polymer materials, well-ordered surfaces are required. However, because polymer materials are extremely soft, conventional polishing methods that use abrasives cannot produce a damage-free surface. We present an abrasive-free polishing technique called catalyst-referred etching (CARE). In this method, the top surface of the workpiece is preferentially removed via an indirect hydrolysis reaction promoted by a metal catalyst. The surfaces of the amorphous and single-crystalline samples processed using CARE exhibited atomic flatness. We discuss the polishing characteristics and material removal mechanisms of polymers in CARE. The PC and PMMA were polished using Pt and pure water as the catalyst and etchant, respectively. An atomically smooth surface, which could not be fabricated by mechanical polishing, was obtained. Based on observations of the surface, the removal mechanism was estimated as follows. Molecule chains entangle to form clusters that constitute the surface of the polymer and determine the surface roughness. In CARE, the top of this cluster was selectively removed, forming a flat surface similar to that obtained on a single-crystalline polymer material. Therefore, CARE is a promising polishing method for polymer materials.

Fabrication of an atomically smooth polycrystalline surface without grain boundary steps using catalyst-referred etching

Toh D., Van Bui P., Matsuyama S., Sano Y., Yamauchi K.

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022 頁： 273 - 274 2022年

記述言語：英語出版者・発行元：European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 22nd International Conference and Exhibition, EUSPEN 2022

Recently, polycrystalline material can express its excellent physical properties and has been used in advanced applications in semiconductors and optics. Similar to single crystal materials, to fully exploit the properties of polycrystalline material in devices, a flat surface on the atomic level is required. However, since the polycrystalline material surface has various crystal orientations, the grain boundary steps appear on the surface polished by CMP (chemical mechanical polishing). Thus, new polishing technology needs to be developed. The following two conditions are required to obtain atomically well-ordered polycrystalline material surfaces: 1) The polishing pad must always act as a reference flat to selectively remove the crystal grain located at the topmost of the sample surface. 2) The material removal must proceed via a chemical etching to avoid crystallographic damages. Therefore, we developed a chemical etching method assisted by a metal catalyst named catalyst-referred etching (CARE). In this method, a polishing pad with a catalyst thin film works as a reference plane to be copied onto the workpiece surface. A workpiece is pressed to the polishing pad in an etchant, and they rotate around their axes. Accordingly, only the grain located at the topmost site frequently contacts the catalyst and is preferentially removed chemically, leading to obtaining a damage-free surface without grain boundary steps. In this study, we demonstrated the possibility of realizing the atomically flat polycrystalline surface by applying the CARE. Polycrystalline SiC and YAG ceramics were processed using Ru catalyst and a solution having neutral pH as a catalyst and an etchant, respectively. Using this method, we obtained an extremely smooth surface with a grain boundary step less than 1 nm without introducing crystallographic damage.

XFEL single-nanometer focusing system at SACLA

Yamada J., Matsuyama S., Inoue T., Ito A., Inoue I., Osaka T., Inubushi Y., Yumoto H., Koyama T., Ohashi H., Yamauchi K., Yabashi M.

Optics InfoBase Conference Papers 2022年

記述言語：英語出版者・発行元：Optics InfoBase Conference Papers

A sub-10 nm focusing mirror system for the XFEL has been developed to generate an ultra-intense X-ray laser field. For the sub-10 nm focusing optic, an advanced Kirkpatrick-Baez mirror system based on Wolter-type III geometry has been adopted. The mirrors were fabricated based on a strategy of X-ray wavefront correction. As the results of the performance test at SACLA, we confirmed nearly diffraction-limited wavefront accuracy, 7 nm focusing spot size, more than 10 hours stability, and ~1022 W/cm2 intensity.

DOI： 10.1364/CLEOPR.2022.CWP19B_01

XFEL single-nanometer focusing system at SACLA

Yamada J., Matsuyama S., Inoue T., Ito A., Inoue I., Osaka T., Inubushi Y., Yumoto H., Koyama T., Ohashi H., Yamauchi K., Yabashi M.

2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2022 - Proceedings 2022年

出版者・発行元：2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, CLEO-PR 2022 - Proceedings

DOI： 10.1109/CLEO-PR62338.2022.10432393

High-throughput deterministic plasma etching using array-type plasma generator system 査読有り Open Access

Sano, Y; Nishida, K; Asada, R; Okayama, S; Toh, D; Matsuyama, S; Yamauchi, K

REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 92 巻 ( 12 ) 頁： 125107 - 125107 2021年12月

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

A deterministic processing method is a high-precision finishing method, where the to-be-removed amount of material at each point of the work surface is calculated based on an accurately measured present surface shape and is removed precisely using a numerically controlled (NC) processing system. Although this method has achieved nanometer-scale accuracy, the method requires considerable time to scan the work surface, leading to low productivity. Therefore, using an individual on-off controllable array-type plasma generator covering the entire work surface, enabling simultaneous NC plasma processing is proposed herein. A novel intermittent gas flow system was constructed using cyclic on-off control of the gas supply and exhaust valves instead of the commonly used continuous gas flow to achieve uniform in-plane plasma etching. It was found that uniform removal could be achieved by combining it with a pulse-modulated high-frequency power supply and setting the plasma generation time in one cycle to be sufficiently short. Furthermore, a power control approach was developed for maintaining a constant plasma state, even while varying the plasma-generating array elements, which resulted in a demonstration experiment of NC plasma etching that successfully reduced the thickness variation of a silicon substrate.

DOI： 10.1063/5.0071623

Optimal deformation procedure for hybrid adaptive x-ray mirror based on mechanical and piezo-driven bending system 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 92 巻 ( 12 ) 頁： 123706 - 123706 2021年12月

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

A hybrid deformable x-ray mirror consisting of a mechanical bender and a bimorph deformable mirror has been developed to realize adaptive optical systems, such as zoom condenser optics, for synchrotron-radiation-based x-ray microscopy. In the developed system, both bending mechanisms comprehensively contribute to the formation of the target mirror shape and can narrow the role of piezoelectric actuators, thereby enabling a more stable operation. In this study, the behavior of the bimorph mirror under the clamped condition was investigated, and the sharing of the deformation amount for each bending mechanism was optimized to minimize the amplitude of the voltage distribution of the bimorph mirror.

DOI： 10.1063/5.0070465

その他リンク： https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/5.0070465

触媒表面基準エッチング法を用いた粒界段差フリーな超平滑多結晶材料表面の作製

藤大雪, Bui Van Pho, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2021A 巻 ( 0 ) 頁： 115 - 116 2021年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

多結晶材料の平坦化を目的とし触媒金属および純水のみを用いる触媒表面基準エッチング法の利用を提案する．本手法は基準面を有する化学エッチングで試料の凸部のみを優先的にエッチングするため，ランダムな結晶方位を有する多結晶材料表面においても，超平滑な表面を取得できる．加工試料に多結晶SiC，YAGセラミクスを準備し，本手法を適応したところ，本手法の加工特性によって粒界段差のない，原子レベルで平滑な表面を実現した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021a.0_115

結像型X線顕微鏡における位相イメージング手法の開発

田中優人, 松山智至, 井上陽登, 山田純平, 香村芳樹, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2021A 巻 ( 0 ) 頁： 546 - 547 2021年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

結像型X 線顕微鏡では，試料の高空間分解能な像がリアルタイムに得られる．しかし，本顕微鏡では，コントラストの低い吸収コントラスト像しか直接観察できないことから，高いコントラストを持つ位相コントラスト像の獲得が望まれる．本研究では，様々なデフォーカス位置における試料の吸収コントラスト像を用いて，位相コントラスト像を得る手法を提案した． SPring-8 BL29XUでの実験を通して本手法の有用性を実証した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021a.0_546

圧電素子駆動型形状可変ミラーを用いたX線sub-5 nm集光システムの開発（第2報）

井上陽登, 松山智至, 田中優人, 二村浩平, 一井愛雄, 山田純平, 佐野泰久, 香村芳樹, 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 2021A 巻 ( 0 ) 頁： 545 - 545 2021年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

大型放射光施設が発振する高強度X線をより小さく集光することで，高光子密度を活かしたX線非線形光学や，小さなスポット径を利用したナノ構造解析の発展が期待される．求める集光径が小さくなるほどミラーに必要な形状精度は厳しくなる．そこで我々は中周期以上の形状を形状可変ミラーで，短周期形状を差分成膜法で修正するハイブリッド波面補償を導入した．本システムを用いることで，回折限界集光条件を満たすことに成功した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021a.0_545

圧電素子駆動型形状可変ミラーを用いたX線sub-5nm集光システムの開発

Hard X-ray nanoprobe scanner 査読有り

Yamada, J; Inoue, I; Osaka, T; Inoue, T; Matsuyama, S; Yamauchi, K; Yabashi, M

IUCRJ 8 巻 ( Pt 5 ) 頁： 713 - 718 2021年9月

はじめての放射光X線実験

松山智至

精密工学会誌 87 巻 ( 7 ) 頁： 7_618 - 7_621 2021年7月

X-ray adaptive zoom condenser utilizing an intermediate virtual focus 査読有り Open Access

Matsuyama, S; Yamaguchi, H; Inoue, T; Nishioka, Y; Yamada, J; Sano, Y; Kohmura, Y; Yabashi, M; Ishikawa, T; Yamauchi, K

OPTICS EXPRESS 29 巻 ( 10 ) 頁： 15604 - 15615 2021年5月

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

We propose an extended X-ray adaptive zoom condenser that can form an intermediate virtual focus. The system comprises two deformable mirrors for focusing within a single dimension and can vary its numerical aperture (NA) without changing the positions of the light source, mirrors, or final focus. The desired system NA is achieved simply by controlling the mirror surfaces, which enables conversion between convex and concave forms, by varying the position of the intermediate virtual focus. A feasibility test at SPring-8 under a photon energy of 10 keV demonstrated that the beam size can be varied between 134 and 1010 nm.

DOI： 10.1364/OE.422723

その他リンク： https://www.osapublishing.org/viewmedia.cfm?URI=oe-29-10-15604&seq=0

井上陽登, 松山智至, 田中優人, 二村浩平, 一井愛雄, 山田純平, 佐野泰久, 香村芳樹, 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 2021S 巻 ( 0 ) 頁： 668 - 668 2021年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

大型放射光施設が発振する高強度X線をより小さく集光することで，高光子密度を活かしたX線非線形光学や，小さなスポット径を利用したナノ構造解析の発展が期待される．求める集光径が小さくなるほどミラーに必要な形状精度は厳しくなる．そこで我々は形状可変ミラーを導入し，有限要素法を用いて修正可能な形状を計算した．6周期までの正弦波型の初期形状誤差がPV-3 nm以上存在した場合においても修正可能であることがわかった．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021s.0_668

複数の凸面鏡を持つ高度な硬X線結像光学系の開発（第一報）

松山智至, 波多健太郎, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2021S 巻 ( 0 ) 頁： 672 - 672 2021年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

4枚のミラーから成るAdvanced Kirkpatrick-Baezミラーは硬X線領域における有望な結像光学系である．我々は様々な光学系を実際に開発し，30nmの空間分解能を持つX線顕微鏡をすでに実現した．この光学系に複数の凸面鏡を組み入れることで，さらに高度な光学系が構築可能であることを見出した．本発表では，いくつかの設計例とシミュレーションを示し，結像特性について調査した結果を示す．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021s.0_672

結像型X線顕微鏡における波面計測手法の開発

田中優人, 松山智至, 井上陽登, 中村南美, 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 2021S 巻 ( 0 ) 頁： 671 - 671 2021年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

X線ミラーを用いた結像型X線顕微鏡は，色収差が無くスループットが高い点で優れているが，許容アライメント誤差が厳しく，高空間分解能画像を得るためには，拡大結像配置にて光学素子由来の波面収差を計測しなければならない．我々は，フレネルゾーンプレートの集光点を試料とし，その拡大像を複数枚取得した上で反復的位相回復計算を施すことで波面を計測した．本手法を用いてアライメントを調整し，空間分解能23 nmを達成した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2021s.0_671

High-speed etching of silicon carbide wafer using high-pressure SF6 plasma

Yasuhisa Sano, Koki Tajiri, Yuki Inoue, Risa Mukai, Yuma Nakanishi, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi

ECS Journal of Solid State Science and Technology 10 巻 ( 1 ) 2021年1月

掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Semiconductor silicon carbide (SiC) is proposed to be a promising material for power-saving devices. However, due to its hard and brittle properties, there is a need to develop a highly efficient strain-free thinning process for the backside thinning of vertical power transistors. As a method for thinning SiC wafers without crystallographic damages, plasma etching with high-pressure SF6 plasma was proposed and the dependence of different processing parameters on the removal rate was investigated. The results revealed that the removal rate was mainly influenced by the power density and relatively insensitive to processing parameters such as processing gap and gas flow rate. It was discovered that a high-speed etching of the entire surface of a commercially available 2- inch wafer at approximately 15 μm min-1 can be achieved by increasing the radio frequency power. Additionally, it was demonstrated that the thickness of the 2-inch wafer can be thinned to approximately 100 μm by only 20 min plasma etching.

DOI： 10.1149/2162-8777/abdc47

High-resolution micro channel-cut crystal monochromator processed by plasma chemical vaporization machining for a reflection self-seeded X-ray free-electron laser 査読有り

Development of precision Wolter mirrors towards PhoENiX mission for the Sun

Taro Sakao, Satoshi Matsuyama, Jumpei Yamada, Takato Inoue, Kentaro Hata, Hiroyuki Yamaguchi, Taku Hagiwara, Nami Nakamura, Kazuto Yamauchi, Yoshiki Kohmura, Yoshinori Suematsu, Noriyuki Narukage

Space Telescopes and Instrumentation 2020: Ultraviolet to Gamma Ray 2020年12月

X-Ray Single-Grating Interferometry for Wavefront Measurement and Correction of Hard X-Ray Nanofocusing Mirrors 査読有り Open Access

Yamada, J; Inoue, T; Nakamura, N; Kameshima, T; Yamauchi, K; Matsuyama, S; Yabashi, M

SENSORS 20 巻 ( 24 ) 頁： 7356 - 7356 2020年12月

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

X‐ray single‐grating interferometry was applied to conduct accurate wavefront corrections for hard X‐ray nanofocusing mirrors. Systematic errors in the interferometer, originating from a grating, a detector, and alignment errors of the components, were carefully examined. Based on the measured wavefront errors, the mirror shapes were directly corrected using a differential deposition technique. The corrected X‐ray focusing mirrors with a numerical aperture of 0.01 attained two‐dimensionally diffraction‐limited performance. The results of the correction indicate that the uncertainty of the wavefront measurement was less than λ/72 in root‐mean‐square value.

DOI： 10.3390/s20247356

hv2-concept breaks the photon-count limit of RIXS instrumentation. 査読有り国際共著

Zhou KJ, Matsuyama S, Strocov VN

Journal of synchrotron radiation 27 巻 ( Pt 5 ) 頁： 1235 - 1239 2020年9月

Focus characterization of an X-ray free-electron laser by intensity correlation measurement of X-ray fluorescence. 査読有り

Nakamura N, Matsuyama S, Inoue T, Inoue I, Yamada J, Osaka T, Yabashi M, Ishikawa T, Yamauchi K

Journal of synchrotron radiation 27 巻 ( 5 ) 頁： 1366 - 1371 2020年9月

Shotaro Matsumura, Taito Osaka, Ichiro Inoue, Satoshi Matsuyama, Makina Yabashi, Kazuto Yamauchi, Yasuhisa Sano

Optics Express 28 巻 ( 18 ) 頁： 25706 - 25706 2020年8月

Compact full-field hard x-ray microscope based on advanced Kirkpatrick–Baez mirrors 査読有り

Jumpei Yamada, Satoshi Matsuyama, Raita Hirose, Yoshihiro Takeda, Yoshiki Kohmura, Makina Yabashi, Kazuhiko Omote, Tetsuya Ishikawa, Kazuto Yamauchi

Optica 7 巻 ( 4 ) 頁： 367 - 367 2020年4月

An abrasive-free chemical polishing method assisted by nickel catalyst generated by in situ electrochemical plating. 査読有り

Toh D, Van Bui P, Isohashi A, Matsuyama S, Yamauchi K, Sano Y

The Review of scientific instruments 91 巻 ( 4 ) 頁： 045108 2020年4月

An abrasive-free chemical polishing method assisted by nickel catalyst generated by in situ electrochemical plating 査読有り

D. Toh, P. V. Bui, A. Isohashi, S. Matsuyama, K. Yamauchi, Y. Sano

Review of Scientific Instruments 91 巻 ( 4 ) 頁： 045108 2020年4月

Development of an Experimental Platform for Combinative Use of an XFEL and a High-Power Nanosecond Laser 査読有り

Y. Inubushi, T. Yabuuchi, T. Togashi, K. Sueda, K. Miyanishi, Y. Tange, N. Ozaki, T. Matsuoka, R. Kodama, T. Osaka, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, K. Tono, M. Yabashi

Applied Science 10 巻 ( 7 ) 頁： 2224 - 2224 2020年3月

Focusing mirror for coherent hard X-rays

Kazuto Yamauchi, Hidekazu Mimura, Satoshi Matsuyama, Hirokatsu Yumoto, Takashi Kimura, Yukio Takahashi, Kenji Tamasaku, Tetsuya Ishikawa

Synchrotron Light Sources and Free-Electron Lasers: Accelerator Physics, Instrumentation and Science Applications 頁： 1093 - 1122 2020年1月

掲載種別：論文集(書籍)内論文

The development of high-precision x-ray mirrors is described. Atomistic surface polishing technique, elastic emission machining (EEM), was developed more than 30 years ago. This chapter describes how the polishing technique was improved to successfully apply to the synchrotron radiation and XFEL mirrors. The key was actually the figure metrology. The metrology was dramatically advanced by using coherent x-rays at the 1-km beamline of SPring-8, where classical ray-tracing approach was no more valid so that wave-optical approach was developed. Various optical references were developed to improve the global surface figures of mirrors. Successful development of elliptical mirrors helped attaining less than 100 nm focal spot in the conventional beamlines using Kirkpatrick-Baez focusing configuration, reaching 7 nm at the 1-km beamline. The speckle-free mirrors and focusing mirrors were used in XFEL facilities. These mirrors have been applied for various types of scanning nano-probes, imaging system, and generation of high-intensity photon fields for nonlinear xray optical experiments.

DOI： 10.1007/978-3-030-23201-6_54

Atomically smooth Si surface planarized using a thin film catalyst in pure water

Pho van Bui, Daisetsu Toh, Shinsaku Shiroma, Taku Hagiwara, Ai Isohashi Osaka, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

Proceedings of the 20th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, EUSPEN 2020 頁： 43 - 44 2020年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

A catalytically assisted etching method was applied to planarization of Si surfaces for the ultra-precision fabrication of X-ray mirrors. The study demonstrates that an atomically smooth surface with less than 0.1 nm root-mean-square roughness could be achieved on a Si substrate using a thin metal film and pure water as the catalyst and etching solution, respectively. The removal rate using a Pt catalyst can reach to over 500 nm/h. Density functional theory calculations is carried out to understand the initial steps of the catalyzed hydrolysis reaction at catalyst-Si interface during the planarization. The removal mechanism is expected to be similar to that in SiC and SiO2.

Cause of etch pits during the high speed plasma etching of silicon carbide and an approach to reduce their size

Y. Nakanishi, R. Mukai, S. Matsuyama, K. Yamauchi, Y. Sano

Materials Science Forum 1004 MSF 巻頁： 161 - 166 2020年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

To reduce the on-resistance in vertical power transistors, backside thinning is required after device processing. However, it is difficult to thin silicon carbide (SiC) wafers with a high removal rate by conventional mechanical processing because their hardness and brittleness cause cracks and chips during thinning. Therefore, the authors have attempted to thin SiC wafers using plasma chemical vaporization machining (PCVM), which is plasma etching using high-pressure plasma. PCVM has a high removal rate because of the high radical density in the high-pressure plasma, and it does not form a damaged layer on the processed surface because of the low ion energy. The authors have already achieved a very high removal rate of 15.6 μm/min by PCVM. However, many etch pits were generated on the wafer during PCVM in these high-speed machining conditions. Therefore, this study, using molten potassium hydroxide (KOH) etching, investigated the cause of such etch pits and found that they may stem from threading screw dislocation in the wafers. In addition, this research considered a process for reducing an etch pit size and succeeded in doing so by controlling wafer temperature.

DOI： 10.4028/www.scientific.net/MSF.1004.161

Prototype design and experimental tests of a zoom mirror system for the APS upgrade

Xianbo Shi, Zhi Qiao, Sheikh Mashrafi, Ross Harder, Deming Shu, Max Wyman, Jayson Anton, Steven Kearney, Luca Rebuffi, Tim Mooney, Jun Qian, Bing Shi, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, Lahsen Assoufid

Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 11491 巻 2020年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：SPIE

Mirror-based zoom optics systems can offer variable focal spot sizes over a wide range, which is essential for coherent nanoprobe beamlines, such as the proposed Atomic beamline in the Advanced Photon Source (APS) upgrade project. The success of the zoom mirror system in the nano-focusing regime requires the development of high-precision deformable mirrors, in-situ surface profilers and wavefront sensors, and advanced feedback control system. A prototype 1-D zoom mirror system consists of two vertical focusing mirrors was designed, assembled, and tested at the APS 1-BM beamline. The system consists of a bender-based mirror with a capacitive-sensor- array-based real-time mirror profiler, a bimorph adaptive mirror, and a grating interferometer for the wavefront monitoring. In this work, we present the design and test results of the prototype system demonstrating its zoom focusing capability.

DOI： 10.1117/12.2569129

触媒表面電位制御を取り入れた光電気化学触媒表面基準エッチング法によるSiC基板の高能率平坦化加工

大西諒典, 木田英香, 藤大雪, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2019A 巻頁： 28 - 29 2019年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

我々はSiC基板の新たな平坦化加工技術として光酸化を援用した触媒表面基準エッチング法の開発を行っている．さらに，現在では光酸化を促進するため，基板への逆バイアス印加を提案している．しかしながら，高電圧を印加した場合，基板と接する触媒の表面電位まで上昇してしまい触媒活性が低下するため，加工速度の向上に限りがあった．本研究では触媒の表面電位を制御することで更なる高能率化を目指した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2019a.0_28

Catalyzed chemical polishing of SiO2 glasses in pure water. 査読有り

Toh D, Bui PV, Isohashi A, Kidani N, Matsuyama S, Sano Y, Morikawa Y, Yamauchi K

The Review of scientific instruments 90 巻 ( 4 ) 頁： 045115 2019年4月

多層膜結像ミラーを用いた高分解能X線顕微鏡の開発

松山智至, 山田純平, 波多健太郎, 萩原拓, 表和彦, 廣瀬雷太, 武田佳彦, 香村芳樹, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人

精密工学会春季大会 2019年3月

Surface Finishing Method using Plasma Chemical Vaporization Machining for Narrow Channel Walls of X-ray Crystal Monochromators 査読有り

T. Hirano, Y. Morioka, S. Matsumura, Y. Sano, T. Osaka, S. Matsuyama, M. Yabashi, K. Yamauchi

Int. J. Automation Technol. 13 巻 ( 2 ) 頁： 246 - 253 2019年3月

Development of a glue-free bimorph mirror for use in vacuum chambers 査読有り

Y. Ichii, H. Okada, H. Nakamori, A. Ueda, H. Yamaguchi, S. Matsuyama, K. Yamauchi

Review of Scientific Instruments 90 巻 ( 2 ) 頁： 021702 2019年2月

High-efficiency planarization of GaN wafer by catalyst-referred etching with positive-biased photo-electrochemical oxidation

Ryosuke Ohnishi, Daisetsu Toh, Satoshi Matsuyama, Ai Isohashi, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

Proceedings - 34th ASPE Annual Meeting 頁： 79 - 83 2019年

High-efficiency planarization of SIC wafers by water-CARE (Catalyst-referred etching) employing photoelectrochemical oxidation

H. Kida, D. Toh, P. V. Bui, A. Isohashi, R. Ohnishi, S. Matsuyama, K. Yamauchi, Y. Sano

Materials Science Forum 963 MSF 巻頁： 525 - 529 2019年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

© 2019 Trans Tech Publications Ltd, Switzerland. Catalyst-referred etching (CARE) is an abrasive-free and damage-free polishing method that involves applying a catalytic reaction at the contact point of the catalyst surface and workpiece in a chemical solution. An atomically flat silicon carbide (SiC) wafer surface can be obtained by the CARE process. Recently, it was found that water can be used as a chemical solution, even in the case of SiC polishing. However, its current removal rate of 4H-SiC (0001) 4°off-axis substrate is only 2 nm/h and is expected to increase. In this study, the use of photoelectrochemical oxidation in combination with the CARE process using water was investigated, successfully increasing the removal rate up to approximately 100 nm/h.

DOI： 10.4028/www.scientific.net/MSF.963.525

High-efficiency SiC polishing using a thin film catalyst in pure water

Pho Van Bui, Daisetsu Toh, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 19th International Conference and Exhibition, EUSPEN 2019 頁： 50 - 51 2019年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

A novel abrasive-free method called catalyst-referred etching (CARE) is used for planarization of SiC In this method, a thin platinum (Pt) catalyst layer is deposited on an elastic pad. The planarization is performed by rotating the catalyst pad in contact with a wafer surface in water. After the planarization, SiC surfaces are atomically smooth with a root-mean-square (RMS) roughness of less than 0.1 nm over a whole wafer. Thanks to the use of pure water as the etchant, CARE is an environmentally friendly planarization method and potentially applicable to planarization of many functional materials, including GaN and oxides surfaces. However, the practical application of CARE is limited due to its low material removal rate (MRR) when using a Pt catalyst. Therefore, improving its MRR is highly demanded. Our recent research indicated that the etching proceeds via dissociative adsorption of water molecules onto Si-C bonds at topmost Si atoms. The lower activation barrier in the presence of the Pt catalyst is mainly due to the chemical stabilization resulting from the formation of Pt-0 bonds at the Pt-SiC interface. Accordingly, the reaction will be promoted by tuning the binding energy with O using other catalysts. Therefore, we experimentally investigate the dependence of MRR on various catalyst materials. The study reveals that Ni and Ru have high catalytic performance. Compared to Pt, Ni and Ru have the higher binding energy with O. The stronger chemical bonds promote water dissociation and stabilization of chemical bonds at the catalyst-SiC interface, leading to lowering its activation barrier and enhancement of the etching reaction.

Development of an abrasive-free polishing method for optical material using pure water and Ni catalyst

Daisetsu Toh, Ryosuke Ohnishi, Pho V. Bui, Ai Isohsahi, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

Proceedings - 34th ASPE Annual Meeting 頁： 474 - 477 2019年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

The removal rate using a Ni catalyst was higher than that using a Pt catalyst. However, it decreased with the processing time because the Ni surface was easily oxidized. Therefore, we proposed the electrochemical method to keep the Ni surface active. By repeating Ni plating and dissolution cycle, we stabilized the removal rate for at least 8 h and created an atomically flat surface on a SiO2 surface.

Numerically controlled plasma chemical vaporization machining using array-type electrode toward high-throughput deterministic machining

Ken Nishida, Shinya Okayama, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, Yasuhisa Sano

Proceedings - 34th ASPE Annual Meeting 頁： 466 - 469 2019年

Development of adaptive Kirkpatrick-Baez mirrors based on mechanical and piezoelectric bending

H. Nakamori, T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, H. Yamaguchi, J. Sonoyama, K. Akiyama, Y. Sano, Y, Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Okada, K. Yamauchi

2018年8月

Reflective Imaging Optics using Concave and Convex Mirrors for A Compact and Achromatic Full-field X-ray Microscope 招待有り査読有り

J. Yamada, S. Matsuyama, K. Hata, R. Hirose, Y. Takeda, Y. Kohmura, M. Yabashi, K. Omote, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Microscopy and Microanalysis 24 巻 ( S2 ) 頁： 274 - 275 2018年8月

High-resolution full-field X-ray microscope for 20-keV X-rays with multilayer imaging mirrors 査読有り

S. Matsuyama

Microscopy and Microanalysis 24 巻 ( S2 ) 頁： 284 - 285 2018年8月

Development of new diagnostics based on LiF detector for pump-probe experiments 査読有り

T.A. Pikuz, A.Ya.Faenov, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Hartley, K. Miyanishi, K. Katagiri, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, I. Skobelev, S. Makarov, S. Pikuz, G. Rigon, M. Koenig, K.A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama

MRE 2018年7月

Nearly diffraction-limited hard X-ray line focusing with hybrid adaptive X-ray mirror based on mechanical and piezo-driven deformation. 査読有り

Goto T, Matsuyama S, Hayashi H, Yamaguchi H, Sonoyama J, Akiyama K, Nakamori H, Sano Y, Kohmura Y, Yabashi M, Ishikawa T, Yamauchi K

Optics express 26 巻 ( 13 ) 頁： 17477 - 17486 2018年6月

Development of a multilayer Kirkpatrick-Baez mirror optics for X-ray free electron laser

T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, T. Osaka, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2018) 2018年6月

Hard-x-ray imaging mirror optics using concave and convex mirrors 招待有り

J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2018) 2018年6月

Full‐field imaging and focusing with advanced mirror‐based optics 招待有り

S. Matsuyama

International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2018) 2018年6月

Fabrication of ultraprecise multilayer focusing mirrors using an X-ray grating interferometer and differential deposition technique

T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, T. Osaka, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Workshop on X-ray Optics and Metrology Satellite Meeting of SRI 2018 (IWXM 2018) 2018年6月

Development of reflective imaging optics using concave and convex mirrors

J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Workshop on X-ray Optics and Metrology Satellite Meeting of SRI 2018 (IWXM 2018) 2018年6月

Development of hybrid X-ray adaptive optical system based on piezo-driven deformable mirror and a mechanical mirror bender

H. Yamaguchi, T. Goto, H. Hayashi, S. Matsuyama, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2018) 2018年6月

Development of adaptive Kirkpatrick-Baez mirrors based on bimorph and mechanical bending

H. Nakamori, T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, H. Yamaguchi, J. Sonoyama, K. Akiyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Okada, K. Yamauchi

International Workshop on X-ray Optics and Metrology Satellite Meeting of SRI 2018 (IWXM 2018) 2018年6月

Platinum-catalyzed hydrolysis etching of SiC in water: A density functional theory study 査読有り

Pho Van Bui, Daisetsu Toh, Ai Isohashi, Satoshi Matsuyama, Kouji Inagaki, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi, Yoshitada Morikawa

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 57 巻 ( 5 ) 頁： 055703-1 - 055703-5 2018年5月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD

A comprehensive study of the physicochemical interactions and the reaction mechanism of SiC etching with water by Pt catalysts can reveal key details about the surface treatment and catalytic phenomena at interfaces. Therefore, density functional theory simulations were performed to study the kinetics of Pt-assisted water dissociation and breaking of a Si-C bond compared to the HF-assisted mechanism. These calculations carefully considered the elastic and chemical interaction energies at the Pt-SiC interface, activation barriers of Si-C bond dissociation, and the catalytic role of Pt. It was found that the Pt-catalyzed etching of SiC in water is initiated via hydrolysis reactions that break the topmost Si-C bonds. The activation barrier strongly depends on the elastic and chemical interactions. However, chemical interactions are a dominant factor and mainly contribute to the lowering of the activation barrier, resulting in an increased rate of reaction. (C) 2018 The Japan Society of Applied Physics

DOI： 10.7567/JJAP.57.055703

光電気化学酸化を利用した触媒表面基準エッチング法によるGaN基板の高能率平坦化

Systematic-error-free wavefront measurement using an X-ray single-grating interferometer. 査読有り

Inoue T, Matsuyama S, Kawai S, Yumoto H, Inubushi Y, Osaka T, Inoue I, Koyama T, Tono K, Ohashi H, Yabashi M, Ishikawa T, Yamauchi K

The Review of scientific instruments 89 巻 ( 4 ) 頁： 043106-1 - 043106-7 2018年4月

Development of nanofocusing system for X-ray free electron Laser (Study of nanobeam characterization)

T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, T. Osaka, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on X-ray Optics and Applications 2018 (XOPT2018) 2018年4月

Development of high-resolution X-ray imaging optical system using multilayer imaging mirrors

K. Hata, J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on X-ray Optics and Applications 2018 (XOPT2018) 2018年4月

Compact and large-magnification full-field X-ray microscope using concave-convex imaging mirrors

J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International Conference on X-ray Optics and Applications 2018 (XOPT2018) 2018年4月

Performance of a hard X-ray split-and-delay optical system with a wavefront division. 査読有り

Hirano T, Osaka T, Morioka Y, Sano Y, Inubushi Y, Togashi T, Inoue I, Matsuyama S, Tono K, Robert A, Hastings JB, Yamauchi K, Yabashi M

Journal of synchrotron radiation 25 巻 ( 1 ) 頁： 20 - 25 2018年1月

Development of new diagnostics based on LiF detector for pump-probe experiments 査読有り

T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N.J. Hartley, K. Miyanishi, K. Katagiri, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A.N. Grum-Grzhimailo, A. Casner, I. Skobelev, S. Makarov, S. Pikuz, G. Rigon, M. Koenig, K.A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama

Matter and Radiation at Extremes 3 巻 ( 4 ) 頁： 197 - 206 2018年1月

超精密X線ミラーが拓く次世代X線集光・結像招待有り

松山智至

2018年1月

木田英香, 藤大雪, 大西亮輔, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

年次大会 2018 巻頁： S1630004 2018年

In Situ Characterization of XFEL Beam Intensity Distribution and Focusability by High-Resolution LiF Crystal Detector

T. A. Pikuz, A. Ya. Faenov, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Ozaki, N. Hartely, O. Muray Ricardo Arturo, T. Yabuuchi, H. Habara, S. Matsuyama, K. Yamauchi, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, Y. Tange, K. Tono, Y. Sato, M. Yabashi, M. Nishikino, T. Kawachi, A. Mitrofanov, S. A. Pikuz, D. Bleiner, A. Grum-Grzhimailo, N. N. Rosanov, N. V. Vysotina, M. Harmand, M. Koenig, K. A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama

Springer Proceedings in Physics 202 巻頁： 109 - 115 2018年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：Springer Science and Business Media, LLC

We present here a new diagnostics based on using LiF crystal detectors that are able to perform measurements an intensity distribution of X-rays beams with diameters ranging from some microns up to some centimetres with high spatial resolution (~1 µm). In situ, 3D visualization of SACLA XFEL focused beam profile along propagation, including propagation inside photoluminescence solid materials, is demonstrated. Also, a high spatial resolution control a quality of targets used in optical laser pump—XFEL probe HEDS experiments is proposed.

DOI： 10.1007/978-3-319-73025-7_17

High-efficiency planarization of SiC in pure water using a thin film catalyst

Pho Van Bui, Yuta Nakahira, Daisetsu Toh, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 18th International Conference and Exhibition, EUSPEN 2018 頁： 433 - 434 2018年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

A novel abrasive-free method called catalyst-referred etching (CARE) has been developed in our group. In this method, a platinum film as a catalyst is deposited on an elastic pad that is rotated in contact with a wafer surface in water. After CARE planarization, SiC surfaces are atomically smooth with a root-mean-square (RMS) roughness of less than 0.1 nm over a whole wafer. Using only pure water as an etchant, CARE is a promising planarization method and potentially applicable to planarization of many semiconductor surfaces, including GaN and oxides surfaces. However, the removal rate (RR) of SiC via CARE using a Pt catalyst is quite low, limiting its practical application. Our recent research on the removal mechanism using density functional theory (DFT) calculations indicated that the etching proceeded via a dissociative adsorption of water molecules onto the Si-C bonds at the topmost Si surface, catalyzed by a Pt catalyst. We expect that the RR can be improved by using the higher reactivity catalyst. Therefore, we experimentally investigate the dependence of RR on various catalyst materials. The results indicate that SiC can be planarized with a high RR using 3d transition metal catalysts. Using DFT calculations, we clarify that a high catalytic reactivity of a 3d transition metal is attributed to the higher chemical binding energy with OH, compared to that of Pt. This high chemical bond promotes water dissociation and stabilizes metastable states by forming chemical bonds at the catalyst-SiC interface, leading to lowering its activation barrier and an enhancement of the etching reaction.

Development of high efficiency polishing method using pure water and Ni catalyst

Daisetsu Toh, Pho Van Bui, Nakahira Yuta, Hideka Kida, Takahisa Ohgushi, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Conference Proceedings - 18th International Conference and Exhibition, EUSPEN 2018 頁： 435 - 436 2018年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

We have developed "Catalyst Referred Etching" (CARE) using pure water as an etchant and Pt as a catalyst as a new polishing method. Using CARE, many functional materials, such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and metal oxides, can be planar-ized to atomically well-ordered surfaces with a root-mean-square (RMS) roughness of less than 0.1 nm over a whole wafer. The planarized surface has a step-and-terrace structure, indicating that CARE is step-flow etching type. Thus, the material removal rate (MRR) of CARE using a Pt catalyst, especially for crystalline materials, is quite low, approximately 20 nm/h for SiC. Our recent study shows that the catalytic reactivity of a Ni for CARE is higher than that of a Pt. Additionally, compared to Pt, Ni is cost-effective and abundant, indicating that Ni is a promising catalyst for CARE. However, the MRR using a Ni catalyst usually decreases with the processing time due to catalytic deactivation by oxidation of the Ni surface. Therefore, we use electrochemical deposition method to control Ni surface condition and to keep its surface catalytivally active. First, before CARE processing, the Ni is deposited on a polishing pad by setting its potential to be lower than that of the etchant. The deposited Ni layer works as an active catalyst. Second, after CARE processing, the residual Ni is dissolved into the etchant by changing its potential to be higher than that of the etchant. By alternative repeating these steps, reactive Ni on the polishing pad is continually prepared. Accordingly, the removal rate is stable with processing time. The study reveals that CARE with the potential control method is potential for high-efficiency polishing of functional materials.

Wavefront sensing for nano-focusing characterization

S. Matsuyama

9th Hard X-ray FEL Collaboration Meeting (5-way meeting 2017) 2017年12月

Ellipsoidal mirror for two-dimensional 100-nm focusing in hard X-ray region 査読有り

H. Yumoto, T. Koyama, S. Matsuyama, Y. Kohmura, K. Yamauchi, T. Ishikawa, H. Ohashi

Scientific Reports 7 巻 ( 1 ) 頁： 16408 2017年11月

全反射ミラーを用いた色収差のない結像光学系の開発招待有り

松山智至

2017年11月

衝撃圧縮された多結晶コランダムの時分割XFELその場観察

丹下慶範, 尾崎典雅, 瀬戸雄介, 佐藤友子, 奥地拓生, 松岡健之, 高橋謙次郎, 宮西宏併, ALBERTAZZI Bruno・HARTLEY Nicholas, 梅田悠平, 西川豊人, 松山智至, 山内和人, 関根利守, 田中和夫, 兒玉了祐, 籔内俊毅, 矢橋牧名

高圧討論会講演要旨集 58th 巻 2017年11月

Fabrication of X-ray imaging mirror for an achromatic and high-resolution full-field X-ray microscope

J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, K. Yamauchi

2017年10月

Development of crystal-based split-and-delay optics with wavefront splitting at SACLA

T. Hirano, T. Osaka, Y. Sano, Y. Inubushi, T. Togashi, I. Inoue, S. Matsuyama, K. Tono, K. Yamauchi, M. Yabashi

SPIE Optics+Photonics2017 頁： 187 - 187 2017年8月

Full-field X-ray fluorescence imaging based on total-reflection imaging mirrors

S. Matsuyama, S. Yasuda, J. Yamada, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

The 24th Congress of the International Comission for Optics, X-ray and High-energy Optics 2017年8月

Development of precision Wolter mirrors for solar x-ray observations

Taro Sakao, Satoshi Matsuyama, Takumi Goto, Jumpei Yamada, Shuhei Yasuda, Kazuto Yamauchi, Yoshiki Kohmura, Ayumi Kime, Akira Miyake, Tadakazu Maezawa, Hirokazu Hashizume, Yoshinori Suematsu, Noriyuki Narukage, Shin-nosuke Ishikawa

Proceedings of SPIE 10386 巻頁： 103860E-1 - 103860E-11 2017年8月

Development of Precise Wavefront Measurement Method for X-Ray Free Electron Laser Focusing System

T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Osaka, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

The 24th Congress of the International Comission for Optics, X-ray and High-energy Optics 2017年8月

Development of measurement system for ellipsoidal mirrors

H. Nakamori, Y. Ichii, H. Okada, A. Ueda, T. Tsumura, S. Matsuyama, K. Yamauchi

SPIE Optics+Photonics2017 頁： 185 - 185 2017年8月

Development of measurement system for ellipsoidal mirrors 査読有り

H. Nakamori, Y. Ichii, H. Okada, A. Ueda, T. Tsumura, S. Matsuyama, K. Yamauchi

2017年8月

Development of hybrid adaptive x-ray focusing system based on piezoelectric bimorph mirror and mirror bender 査読有り

T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, K. Yamauchi

SPIE Optics+Photonics2017 頁： 187 - 187 2017年8月

Development of full-field x-ray fluorescence microscope using total-reflection mirrors 査読有り

S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

SPIE Optics+Photonics2017 頁： 193 - 193 2017年8月

高分解能かつ色収差のない X 線顕微鏡の開発招待有り

松山智至

精密工学会学術講演会講演論文集 2017 巻頁： 957 - 958 2017年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

高精度なX線全反射ミラーを4枚用いて，高分解能かつ色収差のない結像型X線顕微鏡を開発した．本顕微鏡の実用性を確かめるために，蛍光X線イメージング，暗視野イメージング，位相イメージングを実施した．暗視野イメージングでは，後焦点位置にナイフエッジを挿入した．位相イメージングでは，位相回折格子を用いたタルボ効果を利用した．ポリスチレン球や金属微粒子，テストチャートの観察について詳細に報告する．

DOI： 10.11522/pscjspe.2017S.0_957

高分解能かつ色収差のないX線顕微鏡の開発招待有り

松山智至

日本学術振興会，結晶加工と評価技術第145委員会，第154回研究会 2017年8月

Shock response to solid germanium

Kohei Miyanishi, Norimasa Ozaki, Takeshi Matsuoka, Satoshi Matsuyama, Kenjiro Takahashi, Hideaki Habara, Tatiana Pikuz, Anatoly Faenov, Kazuto Yamauchi, Ryosuke Kodama, Kazuo Tanaka, Yusuke Seto, Yoshinobu Tange, Toshinori Yabuuchi, Yuichi Inubushi, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Michel Koenig, Tommaso Vinci, Takuo Okuchi, Nicholas Hartley, Osami Sakata, Toshimori Sekine, Emma McBride

2017年7月

Development of new diagnostics in the interests of pump-probe experiments 招待有り

T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki. T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama

2017年6月

Measurement of the X-ray Spectrum of a Free Electron Laser with a Wide-Range High-Resolution Single-Shot Spectrometer 査読有り

Y. Inubushi, I. Inoue, J. Kim, A. Nishihara, S. Matsuyama, H. Yumoto, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, K. Yamauchi, M. Yabashi

Applied Sciences 7 巻 ( 6 ) 頁： 584-1 - 584-5 2017年6月

Development of new diagnostics in the interests of pumpprobe experiments 招待有り

T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N.Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama

2017年6月

Chemical etching of silicon carbide in pure water by using platinum catalyst 査読有り

A. Isohashi, P. V. Bui, S. Matsuyama, Y. Sano, K. Inagaki, Y. Morikawa, K. Yamauchi

Applied Phsyics Letters 110 巻 ( 20 ) 頁： 201601 2017年5月

50-nm-resolution full-field X-ray microscope without chromatic aberration using total-reflection imaging mirrors 査読有り

S. Matsuyama, S. Yasuda, J. Yamada, H. Okada, Y. Kohmura, M Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

Scientific Reports 7 巻頁： 46358 2017年4月

4枚の形状可変鏡に基づく開口数可変集光光学系を用いた回折限界Ｘ線集光

松山智至

X線結像光学ニューズレター 2017年4月

High-magnification X-ray imaging mirror system consisting of elliptical concave and hyperbolic convex mirrors

J. Yamada, S. Matsuyama, S. Yasuda, Y. Sano, Y. Kohmura, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 66 - 66 2017年4月

Hard X-ray Split-and-Delay Optics with wavefront Division at SACLA

T. Hirano, T. Osaka, Y. Sano, Y. Inubushi, T. Togashi, I. Inoue, S. Matsuyama, K. Tono, K. Yamauchi, M. Yabashi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 34 - 34 2017年4月

Development of calibration method for X-ray single-grating interferometry

T. Inoue, S. Matsuyama, S. Kawai, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, T. Katayama, S. Goto, T. Ishikawa, M. Yabashi, K. Yamauchi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 59 - 60 2017年4月

Development of an adaptive x-ray focusing system based on the combination of piezoelectric bimorph mirror and mirror bender

T. Goto, S. Matsuyama, H. Hayashi, J. Sonoyama, K. Akiyama, H. Nakamori, Y. Sano, K. Yamauchi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 72 - 72 2017年4月

Development of a multilayer KB mirror sysem for sub-10nm XFEL focusing

S. Kawai, S. Matsuyama, T. Inoue, H. Yumoto, Y. Inubushi, T. Osaka, T. Koyama, K. Tono, H. Ohashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 61 - 62 2017年4月

Achromatic and High-Resolution Full-Field X-ray Microscope and its Applicaiton

S. Matsuyama, J. Yamada, S. Yasuda, Y. Kohmura, H. Okadam, Y. Sano, M. Yabashi, T. Ishikawa, K. Yamauchi

International conference on X-ray optics and applications 2017 (XOPT'17) in OPIC2017 頁： 10 - 11 2017年4月

パワーレーザーとXFELを用いた動的超高圧下の物質変形・相転移に関する研究査読有り

尾崎典雅

2017年3月

全反射ミラーを用いた高分解能かつ色収差のない結像型X線顕微鏡の開発ー様々な観察法への応用ー

松山智至, 安田周平, 山田純平, 佐野泰久, 香村芳樹, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人

アブストラクト集 P02 巻 2017年3月

全反射ミラーを用いた高分解能かつ色収差のない結像型X線顕微鏡の開発ー様々な観察法への応用ー

松山智至, 安田周平, 山田純平, 佐野泰久, 香村芳樹, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人

2017年度精密工学会春季大会学術講演会 2017年3月

高エネルギー密度科学のための新しい実験ステーション査読有り

松岡健之, 尾崎典雅

2017年3月

Simulation of concave-convex imaging mirror system for development of a compact and achromatic full-field x-ray microscope 査読有り

J. Yamada, S. Matsuyama, Y. Sano, K. Yamauchi

Applied Optics 56 巻 ( 4 ) 頁： 967 - 974 2017年2月

Ultrafast observation of lattice dynamics in laser-irradiated gold foils 査読有り

N. J. Hartley, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, A. Faenov, Y. Fujimoto, H. Habara, M. Harmand, Y. Inubushi, T. Katayama, M. Koenig, A. Krygier, P. Mabey, Y. Matsumura, S. Matsuyama, E. E. McBride, K. Miyanishi, G. Morard, T. Okuchi, T. Pikuz, O. Sakata, Y. Sano, T. Sato, T. Sekine, Y. Seto, K. Takahashi, K. A. Tanaka, Y. Tange, T. Togashi, Y. Umeda, T. Vinci, M. Yabashi, T. Yabuuchi, K. Yamauchi, R. Kodama

Applied Physics Letters 110 巻 ( 7 ) 頁： 071905 - 071905 2017年2月

Visualization of intracellular elements using scanning X-ray fluorescence microscopy 査読有り

Mari Shimura, Lukasz Szyrwiel, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi

Metallomics: Recent Analytical Techniques and Applications 頁： 63 - 92 2017年1月

記述言語：英語掲載種別：論文集(書籍)内論文出版者・発行元：Springer Japan

Recent technological developments have enabled the imaging of chemical elements in cells, although quantitative analyses, such as by inductively coupled plasma mass spectrometry, were developed previously. Applications allowing high-resolution imaging at the single-cell level are anticipated in cell biology and medicine, where the roles of elements, especially in relation to intracellular molecules such as proteins, nucleic acids, lipids, and sugars, are essential for understanding cellular functions. The expression of proteins and genes varies depending on cellular function, and multiple elements are likely to be associated with biological molecules in the functioning of cell proliferation, differentiation, aging, and stress responses. In this review, we describe a scanning X-ray fluorescence microscopy system, which can reliably determine the cellular distribution of multiple elements by a sub-100-nm focusing approach, together with its applications. Visualizing intracellular elements and understanding their dynamics at the single-cell level may provide great insight into their behaviors.

DOI： 10.1007/978-4-431-56463-8_3

Generation of apodized X-ray illumination and its application to scanning and diffraction microscopy. 査読有り

Khakurel KP, Kimura T, Nakamori H, Goto T, Matsuyama S, Sasaki T, Takei M, Kohmura Y, Ishikawa T, Yamauchi K, Nishino Y

Journal of synchrotron radiation 24 巻 ( Pt 1 ) 頁： 142 - 149 2017年1月

全反射結像ミラーを使った色収差のないX線顕微鏡の開発と顕微分光への応用

松山智至, 安田周平, 山田純平, 岡田浩巳, 香村芳樹, 矢橋牧名, 石川哲也, 山内和人

アブストラクト集 5D003 巻 2017年1月

光電気化学酸化を援用した触媒表面基準エッチング法による窒化ガリウムの高能率平坦化

木田英香, 藤大雪, 中平雄太, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2017A 巻頁： 19 - 20 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

我々は，窒化ガリウム (GaN) 基板を平坦化する革新的な手法として触媒表面基準エッチング (Catalyst-Referred Etching; CARE) 法の開発，研究を行っている．現在までに研磨定盤にPt触媒，加工液に純水を用いて，原子レベルに平坦な表面が作製可能となっているが，ステップフロー型であるのでCARE法は加工速度が不十分である．そこで本研究では，GaN基板の高能率平坦化を目指し，光電気化学酸化を援用したCARE法（PEC-CARE加工）を検討することで，加工速度は800 nm/hにまで向上した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2017a.0_19

放射光X線のための超高精度X線ミラー開発の最前線

松山智至, 山内和人

精密工学会誌 83 巻 ( 4 ) 頁： 300 - 304 2017年

表面吸着活性種の輸送を用いたドライ平坦化法の開発

両粂玲志, 宮崎俊亘, 佐野泰久, 松山智至, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2017 巻頁： 541 - 542 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

SiCやダイヤモンドなどはその優れた物性から次世代半導体基板材料として注目されているが，これらは高硬度かつ化学的に安定なため，原子レベルの表面平坦化は困難である．そこで我々はドライエッチングに転写面を付加した研磨法を考案した．本手法では，大気圧プラズマで生じた反応種を，触媒をめっきした回転定盤上に吸着し，試料表面に輸送することで平坦化を行う．本発表では，本手法の概念および基礎実験結果について報告する．

DOI： 10.11522/pscjspe.2017S.0_541

高濃度SF6ガスを用いたサブ大気圧プラズマエッチングによるSiC基板の高能率薄化加工

井上裕貴, 田尻光毅, 向井莉紗, 佐野泰久, 松山智至, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2017 巻頁： 975 - 976 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

SiCデバイス製造工程においてサブ大気圧プラズマを用いたプラズマエッチング加工を検討している。今回、実用化を視野に入れた加工速度を達成することを目指した。SF6の供給量と投入電力を増大させ、反応種であるFラジカル数を増加させることで加工速度を向上させた。大電力の投入はこれまで困難であったが、新たな試料台を用いることで大電力を投入しても安定なプラズマの発生に成功し、2インチウエハ全面加工速度15.2 μm/minを達成した。

DOI： 10.11522/pscjspe.2017S.0_975

触媒表面基準エッチング法における水素水を用いた被毒除去法の提案

中平雄太, 礒橋藍, Bui Pho, 稻田辰昭, 藤大雪, 木田英香, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2017 巻 ( 0 ) 頁： 1 - 2 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

我々はこれまで触媒表面基準エッチング法の開発を行ってきた。本手法ではエッチング反応による加工が、触媒作用を有する研磨パッドの近傍のみで進行するため凸部からの選択的な加工が可能である。砥粒等の機械的作用によるダメージはなく効率的に基準面形状の転写が可能である。本研究では、水素水を用い触媒表面の加工生成物を除去することで加工速度の安定化を行い、加工液のpHを変化させることで加工速度の向上に成功した。

DOI： 10.11522/pscjspe.2017A.0_1

Change in surface morphology of Si (100) wafer after oxidation with atmospheric-pressure plasma 査読有り

Hiroyasu Takei, Satoshi Kurio, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, Yasuhisa Sano

Key Engineering Materials 723 巻頁： 242 - 246 2017年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：Trans Tech Publications Ltd

Modern surface processing of semiconductors or oxide materials requires highly precise temporal control of each processing step. In addition, large wafers must be processed quickly for high throughput. We have developed a numerically controlled sacrificial oxidation method with atmospheric-pressure plasma using electrode arrays. In this method, we oxidized the surface of a wafer with atmospheric-pressure plasma applied precisely by an electrode array, and then dipped the wafer in HF solution to remove the surface oxide layer. The plasma process time can be controlled independently at each electrode area. The oxidation rate and surface profile of the treated wafer are crucial for precision processing. We investigated the oxidation rate of atmospheric-pressure plasma oxidation by spectroscopic ellipsometry and examined the surface morphologies of untreated and treated wafers by atomic force microscopy. The surface profile smoothness correlated with the plasma oxidation time and electrode voltage during oxidation. The surface roughness tended to increase when the sample was oxidized for longer times with higher electrode voltage. This correlation between surface roughness and oxidation time resembled the results of Si/SiO2 interfacial roughness in the case of thermal oxidation. In the plasma sacrificial oxidation process, the increase of surface roughness at the Si/SiO2 interface by plasma oxidation must be considered.

DOI： 10.4028/www.scientific.net/KEM.723.242

Planarization of SiC and oxide surfaces by using Catalyst-Referred Etching with water

Pho Van Bui, Ai Isohashi, Daisetsu Toh, Satoshi Matsuyama, Kouji Inagaki, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

Proceedings of the 17th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, EUSPEN 2017 頁： 157 - 158 2017年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

A novel abrasive-free planarization method called catalyst-referred etching (CARE) has been invented and developed in our group. In this method, a platinum film, which acts as a catalyst, is deposited on an elastic pad that is rotated in contact with a wafer surface in water. CARE can produce flat, undamaged, and smooth SiC and SiO2 surfaces with a root-mean-square (RMS) roughness of less than 0.1 nm over a whole wafer. The mechanism is considered a dissociative adsorption of water molecules onto the Si-C bonds at the topmost Si surface. The gross activation barrier strongly correlates with the stability of the metastable state and is reduced by the formation of Pt-O chemical bonds, leading to an enhancement of the etching reaction.

多層膜KBミラーを用いたX線自由電子レーザーナノ集光システムの開発

川合蕉吾, 松山智至, 井上陽登, 湯本博勝, 犬伏雄一, 小山貴久, 登野健介, 大橋治彦, 大坂泰斗, 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 2017 巻頁： 959 - 960 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

X線自由電子レーザーは超高強度という非常に優れた性質をもつ．その性能をより向上させるためには，高精度かつ大開口数であるX線集光光学系の開発が必要不可欠である．我々は，大開口数多層膜ミラーを用いた集光光学系をSPring-8に構築した．そして，X線グレーチング干渉計で波面計測を行うことによって多層膜ミラーの作製誤差を計測しさらにこれを修正した．λ/4程度の精度で多層膜集光ミラーを完成させた．

DOI： 10.11522/pscjspe.2017S.0_959

ニッケル触媒を利用した純水ベースの触媒表面基準エッチング法の開発

藤大雪, 礒橋藍, 稻田辰昭, 中平雄太, 木田英香, 松山智至, 佐野泰久, 山内和人

精密工学会学術講演会講演論文集 2017 巻 ( 0 ) 頁： 35 - 36 2017年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人精密工学会

我々は機能性材料を平坦化する手法として触媒表面基準エッチング法を開発してきた．加工液に純水，触媒にPt，を用いる本手法は高精度表面の実現を可能にするがステップフロー型エッチングであるため加工速度は未だ不十分である．そこで本研究ではニッケルを触媒として利用し，加工速度の向上を図った．表面が酸化され化学的不活性になりやすいニッケルを電気化学的手法によりその触媒活性を安定させ超高速加工を実現した．

DOI： 10.11522/pscjspe.2017A.0_35

Stabilization of removal rate of silica glass on catalyst-referred etching by cleaning catalyst surface

Yuta Nakahira, Ai Isohashi, Tatsuaki Inada, Daisetsu Toh, Hideka Kida, Satoshi Matsuyama, Yasuhisa Sano, Kazuto Yamauchi

ICPT 2017 - International Conference on Planarization/CMP Technology 頁： 110 - 114 2017年

掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

A novel planarization method termed catalyst-referred etching (CARE) was developed, in which platinum and pure water were respectively employed as a catalyst and an etchant to create highly ordered surfaces with a step terrace structure on oxide materials, such as quarts, sapphire, and zinc oxide substrates. The step heights were in good agreement with the theoretical single-bilayer thickness. However, the removal rate of the etching process gradually decreased with the processing time. This decrease in the removal rate was attributed to degradation of the catalyst via the adsorption of silicic acid produced during the CARE process on the catalyst surface. Two methods were employed to remove the silicic acid: control of the potential of the Pt surface and cleaning of the catalyst pad with H2 water. The removal rate was maintained by using both methods. In both methods, the potential of the Pt surface was set at the H generation level. It is proposed that the generated hydrogen atoms broke the Pt-O bonds, thereby maintaining the reactivity of the catalyst surface.