理研ら，マルチビームX線タイコグラフィを実証

理化学研究所（理研），大阪大学，東北大学の研究グループは，放射光マルチビームを用いたX線タイコグラフィ（マルチビームX線タイコグラフィ）の実証に成功した（ニュースリリース）。

部分的コヒーレントな光源である放射光を利用したX線タイコグラフィでは，放射光の利用効率が大きく制限され，X線タイコグラフィの性能向上の妨げとなっていた。

今回，研究グループは，複数の開口を持つスリット（多重スリット）を用いて互いに干渉しないX線マルチビームを形成することで，放射光の利用効率が開口の数に比例して向上し，観察視野が拡大される「マルチビームX線タイコグラフィ」を実証した。

放射光のコヒーレンスを考慮して，多重スリットの個々の開口サイズは，開口を通り抜ける個々のX線ビームが十分なコヒーレンスを得られるサイズにするとともに，開口の間隔は十分離して，X線ビーム間にコヒーレンスが得られないように設計した。

X線マルチビームを一対の全反射集光鏡によってそれぞれ集光することで，各ビームの集光点は試料の位置で，一定間隔離れるようになっている。集光したX線マルチビームを試料に同時照射すると，試料の複数カ所からの回折強度パターンが遠方で形成される。

複数枚の回折強度パターンが重なった1枚の強度パターン（多重回折強度パターン）を二次元X線検出器で取得する。この多重回折強度パターンの取得を試料走査の各点で行ない，多重回折強度パターンのデータセットを構築する。多重回折強度パターンデータセットに対して，全変動正則化を組み込んだ位相回復計算を実行し，マルチビームそれぞれの波動場と試料像を再構成する。

この手法を，単一ビームを用いた従来のX線タイコグラフィと比較したところ，同じ測定時間で広い観察視野が得られることが分かった。

この研究では，放射光マルチビームを用いたX線タイコグラフィの実証に初めて成功した。現状では，位相回復計算の収束性に課題がありビームの数が三つに制限されているが，光学素子として位相モジュレーターを用いることで位相回復計算の収束性を向上させ，ビームの数を10以上に増やすことが可能となる。

今後，部分的にコヒーレントな光源である放射光を用いたマルチビームX線タイコグラフィは，さまざまな試料の広視野・高分解能のイメージングへ応用されることが期待できるとしている。