東北大ら,X線励起によるSTED現象を発見

東北大学,埼玉医科大学,宇都宮大学らの研究グループは,シンチレーターのひとつであるCe:Lu2SiO5(Ce:LSO)からの発光領域を,可視対物鏡の回折限界スポット径の1/10以下に制限することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

近年,光源技術の発達により,より強い軟X線が使用できるようになったが,2次元検出器で最も高い解像度を持つ半導体検出器のピクセルサイズは 10×10µm2程度で,解像度を高めるためにより小さなピクセルサイズが求められていた。

これを解消する方法のひとつとして,シンチレーターにより軟X線を可視光に変換し,その変換された可視像を顕微鏡により拡大する方法が長年試みられてきた。このときのピクセルサイズは用いる可視光学顕微鏡の空間分解能により制限され,その大きさは「アッベの回折限界」で与えられる。

この「アッベの回折限界」を超えて空間分解能の値を高める方法の一つに誘導放出抑制法(Stimulated Emission
Depletion Method:STED法)があり,既に実用化されている。

今回研究グループは,Ce:LSOからの発光領域を,可視対物鏡の回折限界スポット径の1/10以下に制限することに世界で初めて成功した。

具体的には,光子エネルギー2.58eV(480nm)から1.97eV(630nm)のベクトル光を用いて,紫外光で励起したシンチレーターCe:LSOの蛍光が誘導放出抑制されるかどうかを検証した結果,この波長域で誘導放出抑制されることを確認した。

さらに,励起光を光子エネルギー800eV(1.55nm)の軟X線に変えて照射したところ,同様に可視ベクトル光によってシンチレーターの発光領域が制限されることが確認できた。

これまでX線励起によるSTED現象は知られていなかったが,これらの結果によりX線領域の光を数十nm程度の高い解像度で検出できることが示され,制限された発光点を掃引することにより高い解像度を持つ2次元検出器並びにレントゲン方式の顕微鏡として応用が可能であることが示された。

このシンチレーターは今回の実験の800eV以外にも,30eVから数10keVの光で発光することが分かっているという。したがって,X線領域全般で動作する高い解像度を持つX線検出器として動作することも期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 夏目光学、東大との産学連携による高精度X線ミラー開発が「ものづくり日本大賞」優秀賞を受賞

    夏目光学(長野県飯田市)は、「ナノサイズの微小世界から何億光年と遥か宇宙の彼方を探る高精度X線ミラーの開発」により、第10回「ものづくり日本大賞」優秀賞を受賞した(ニュースリリース)。本開発は、東京大学先端科学技術研究セ…

    2026.04.03
  • QSTなど、超高温物質に対してSPring-8のX線を照射し構造変化を観察

    量子科学技術研究開発機構(QST)、日本原子力研究開発機構、福井大学、東京科学大学、東北大学は、大型放射光施設SPring-8において、3000℃を超える超高温下で起こる物質の変化をリアルタイムで観察できる新しい分析技術…

    2026.02.05
  • 東大と茨城大、超小型X線光源でミクロ分子動態計測に成功

    東京大学と茨城大学は、X線動画で高分子樹脂内のミクロ分子運動を捉える新たな動態計測手法「透過 X 線明滅法(TXB)」を開発した(ニュースリリース)。 X線透過像は臨床ではレントゲン検査として利用されているが、今まで実験…

    2025.12.05
  • 島津製作所,画質と検査対象拡張したX線CTを発売

    島津製作所は,10月21日にマイクロフォーカスX線CTシステム「inspeXio 7000」を発売した(ニュースリリース)。希望販売価格は,1億1495万円(税込み)。 マイクロフォーカスX線CTシステムは,X線を使って…

    2025.10.28
  • 筑波大ら,放射線の種類で変わる結晶発光特性を発見

    筑波大学と東北大学は,Eu添加CaF2結晶にα線を照射すると,X線を照射したときよりも長い波長の光が多く発生することを世界で初めて発見した(ニュースリリース)。 シンチレータは放射線のエネルギーを光に変換する物質。その中…

    2025.09.10

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア