【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0201
利用課題名 / Title
超長時間アニールを用いた宇宙用X線全反射鏡の平滑化の研究 / Study of ultra long-term annealing process for surface smoothing of astronomical X-ray mirrors
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
水素アニール, シリコン, 表面処理, X線反射鏡, 宇宙X線観測, 光デバイス,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
江副 祐一郎
所属名 / Affiliation
東京都立大学 理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
沼澤正樹,森下弘海,山田裕大,宮内俊英,世良直也,福島優
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
戸津健太郎,森山雅昭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
地球磁気圏X線撮像を行う超小型衛星GEO-Xに搭載する望遠鏡用の試作基板の平滑化を行うため，東北大学の設備を利用して水素アニールを行い，良好な側壁を持つ望遠鏡基板の試作を行った。
実験 / Experimental
ドライエッチングで貫通穴を空けた4インチシリコン基板を水素アニール炉で長時間に渡って加工し，加工前後での微細穴の側壁形状を触診計および原子間力顕微鏡で評価した。そしてアニール処理による数百μmスケールでの形状改善と，10μmスケールでの表面粗さの改善，さらにアニール処理後に生じる側壁端の丸まりを評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
シリコン基板にドライエッチングで空けた貫通穴の側壁をX線反射鏡として用いるには，反射率の低下を防ぐために約1 nm rms 以下の表面粗さが必要である。また良好な結像を得るには数百μmオーダーでの平坦性が必要となる。従来の問題点として，鏡となる微細穴の角がアニール後に丸まり，反射面端に落ち込みが発生すると共に反射面を損失する問題があった。そこでアニール時間を変えて落ち込み量との関係を調べた所，落ち込み量はアニール時間の平方根に比例し，すなわち拡散長と同じ時間依存性を持つことを見出した。ここから我々の基板に対する最適なアニール時間を求めることができた。また派生技術としてロブスターアイ光学系の開発も進めた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Yuichiro Ezoe, Status of geospace x-ray imager mission (GEO-X), Space Telescopes and Instrumentation 2024: Ultraviolet to Gamma Ray, , 89(2024).
DOI: 10.1117/12.3018746
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Kumi Ishikawa, Lobster eye x-ray optics fabricated with MEMS technologies, Space Telescopes and Instrumentation 2024: Ultraviolet to Gamma Ray, , 197(2024).
DOI: 10.1117/12.3020780
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Masaki Numazawa, Development of ultra-lightweight X-ray telescopes fabricated with MEMS technologies for GEO-X, Space Telescopes and Instrumentation 2024: Ultraviolet to Gamma Ray, , 284(2024).
DOI: 10.1117/12.3020669
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Y. Ezoe, et al., “Status of geospace X-ray imager mission (GEO-X)”, SPIE, 2024 June, Yokohama, Japan
- K. Ishikawa, et al. “Lobster eye X-ray optics fabricated with MEMS technologies”, SPIE, 2024 June, Yokohama, Japan
- M. Numazawa, et al., “Development of ultra-lightweight x-ray telescopes fabricated with MEMS technologies for GEO-X”, SPIE, 2024 June, Yokohama, Japan
- Y. Ezoe, et al., “Geospace X-ray imager mission (GEO-X)”, Chare exchange X-ray Universe 2024, 2024 June, Volos, Greece
- M. Numazawa, et al.,“Development of ultra-lightweight X-ray telescopes fabricated with MEMS technologies for GEO-X”, JpGU Meeting 2024, 2024 May, Tokyo, Japan
- K. Ishikawa, et al., “GEOspace X-ray imager mission (GEO-X)”, AOGS, 2024 June, Pyeongchang, South Korea
- 沼澤正樹ほか, “地球磁気圏Ｘ線撮像計画 GEO-X (GEOspace X-ray imager) の現状 VII”, 日本天文学会 秋季年会, 2024年9月, 新潟大学
- 森下弘海ほか, “GEO-X衛星に向けた MEMS 技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発”, 応用物理学会 秋季年会, 2024年9月, 朱鷺メッセ
- 江副祐一郎ほか, “Status of GEO-X mission”, 地球電磁気・地球惑星圏学会, 2024年11月, 国立極地研究所
- 江副祐一郎, “Si 微細加工で切り拓く新しい宇宙X線光学系”, 日本光学会, 2024年12月，電気通信大学
- 山田裕大ほか, “GEO-X衛星搭載用MEMS技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発”, 日本光学会, 2024年12月，電気通信大学
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件