東大ら，軟X線向け高精度回転体ミラーを開発

東京大学と夏目光学は共同で軟X線を微小に集光可能な，従来にないタイプの高精度回転体X線ミラーを開発した（ニュースリリース）。

SPring-8のような大型な放射光施設において，X線の強度向上にはX線ミラーが不可欠となる。X線ミラーには極めて高い精度が必要だが，波長が1nm以上の軟X線領域のミラーは，非球面かつ大きく湾曲しており，今までその作製技術が確立していなかった。

新しいタイプのX線集光ミラーはチューブ形状をしており，ミラー内面をX線が反射し集光する。このミラーは「回転楕円ミラー」と呼ばれており，楕円関数を一回転した形状になる。波長の短いX線のミラー内側の表面には極めて高い精度が要求されるが，ミラーの内側を精密に加工するには工具が入らないこともあり，これまでの技術では加工は不可能だった。

そこで今回，精密なコピー（転写）技術による作製を提案した。形状をコピーする「電鋳法」という手法は，金型の作製など工業的に多く利用されているが，従来の方法の転写精度はX線ミラーに必要な精度には到底およばなかった。今回，研究により転写精度が10倍～20倍向上し，ミラーの作製が可能になった。

X線ミラーの作製プロセスでは，作製したいミラーの反転形状を持つマンドレルと呼ばれる「型」を作製し，その表面に1mm程度の厚さになるまで金属をめっきする。金属とマンドレルを分離した結果，マンドレルと同等の精度をもった回転楕円ミラーが実現する。「型」の高精度化は，夏目光学の超精密ガラス加工技術を高度化した。

ミラーの精度を測るため，マンドレルと回転楕円ミラーの転写精度を比較したところ，10nm程度の精度で一致しており，従来にない極めて高い転写精度であることがわかった。

開発した回転体ミラーの性能を評価するため，SPring-8で波長4nmの軟X線の1μm以下のサイズの集光を確認した。直径約10mmの大きさの軟X線を直径1μmサイズに集光しており，集光ビームの強度は非集光に比べて1万倍となった。

軟X線は，車や自動車などに不可欠な電池材料やハードィスクで使用される磁気材料などの分析に重要となる。今回の成果により，こうした材料の分析において，より細かく，より感度高く観察ができるようになる。

現在，SPring8-Ⅱなどの次世代放射光光源に向けたX線光学素子，光学系の開発が精力的に進められている。実際，この回転楕円ミラーは，東北地方で建設が計画されている「次世代軟X線放射光施設」での利用が強く期待されているという。こうした回転体型タイプのミラーは，最先端の軟X線の光源性能を最大限に活かすことができるとしている。