理研ら，自由に像を成形するX線プロジェクター実現

理化学研究所（理研），米SLAC国立加速器研究所，高輝度光科学研究センターは，X線のビームパターンをプロジェクターのように動的に自在に成形する装置の開発に成功した（ニュースリリース）。

X線用の光学素子には原子レベルの極めて高い精度，例えば高い規則性が要求される。しかし，局所的には完全に規則性を保ちながら，巨視的にはパターンに応じて規則性を変化させることができないため，X線の空間的な自由度の利活用は制限されてきた。

研究グループは大型放射光施設「SPring-8」のフェムト秒赤外レーザーを用いて，シリコン結晶のX線反射率の制御に挑戦した。X線を反射させるには，結晶格子の間隔，X線の波長，X線と結晶格子との角度の三つの関係を規定する条件（ブラッグ条件）を満たす必要がある。

まず，結晶がブラッグ条件を満たしてX線を反射するようにしておく。そこにフェムト秒赤外レーザーを照射する。すると，結晶内に衝撃波が発生して結晶格子の間隔が変化する。その結果，ブラッグ条件からずれていき，反射率も変化する。しかし，これまでの研究では，結晶が壊れるほどの強いレーザーを用いても，反射率をゼロにできなかった。

今回研究グループは，反射X線が入射X線の入射方向に戻っていくような（背面反射）配置を利用した。実験の結果，衝撃波が反射率に与える影響を100倍以上拡大し，低強度のレーザーでもX線の反射率をほぼゼロにできることが判明した。また，レーザーの強度を細かく調整すれば，ブラッグ条件からのずれ具合，すなわちX線の反射率を連続的に制御できることも分かった。

さらに，赤外レーザーであれば，液晶プロジェクターの技術を使って，ビームパターンを自在に制御できる。パターンを刻んだ赤外レーザーを結晶に照射すれば，その強度分布と同じ模様にX線の反射率を変調できるため，思い通りのビームパターンをコンピュータで自動制御して成形できる。

これをプロジェクターのように使って，世界で初めてとなるX線のショートムービーを”上映”することにも成功した。

今後，このX線プロジェクターを使った応用研究を展開するためには，コントラストの高いX線ビームパターンが必要。研究では，レーザーを照射してからX線を反射させるまでの時間差，レーザーのパワー，X線と結晶との角度を最適化することで，高コントラストを実現できることが示された。

これを応用してX線シングルピクセルイメージングを実現すれば，2次元センサーの性能をしのぐイメージングができるという。研究グループは，圧縮センシングを組み合わせれば，生体にも低線量でイメージングできるとしている。