X線タイコグラフィは、非破壊かつ高解像度の観察が可能な手法として注目されています。これまで、軟X線や硬X線では10 nmを下回る高分解能イメージングが実現されてきましたが、その中間に位置するテンダーX線領域では、高分解能化が困難でした。

東北大学大学院工学研究科の佐々木雄平大学院生、東北大学国際放射光イノベーション・スマート研究センターの石黒志准教授、高橋幸生教授（多元物質科学研究所、金属材料研究所 兼務）らの研究チームは、3GeV高輝度放射光施設NanoTerasuのビームラインBL10Uを活用し、4.5 keVのテンダーX線を用いたX線タイコグラフィにおいて、10 nmを切る7.4 nmの投影空間分解能を達成しました。NanoTerasuでは2025年11月に蓄積電流が定格の400 mAに到達しており、本研究は400 mA運転下で実施されました。

本研究では、Advanced Kirkpatrick–Baez全反射集光ミラー^（注４）と高速積分型X線画像検出器CITIUS^（注５）を用い、複数の検出器位置で取得した回折データを統合して像再構成を行いました。その結果、金ナノキューブの微細構造を明瞭に可視化することに成功しました。本成果は、今後、硫黄やリンなどの吸収端を利用した電池材料や触媒材料の高分解能な元素・化学状態イメージングに加え、半導体デバイスの微細構造解析への展開も期待されます。

本研究成果は、2026年11月12日に国際結晶学連合の学術誌「Journal of Synchrotron Radiation」に掲載されました。

ナノテラスでは2025年11月に蓄積電流が定格の400 mAに到達し、より高強度の放射光を利用できるようになりました。本研究では、この400 mA運転下のビームラインBL10Uにおいて、Advanced Kirkpatrick-Baez（AKB）全反射集光ミラーと高速積分型X線画像検出器「CITIUS（シティウス）」を用い、4.5 keVのテンダーX線による高分解能X線タイコグラフィ測定を行いました。微細構造から生じる回折信号を取得するため、試料と検出器の距離を一定に保ったままCITIUSの位置を変え、同一の試料領域を5つの検出器位置で測定しました。複数の回折データを統合して像再構成することで、広い空間周波数領域の情報を取得しました。金ナノキューブを用いて性能を評価した結果、約100 nmの粒子形状や粒子間の狭い隙間を明瞭に可視化し、粒子エッジの解析から10 nmを切る7.4 nmの投影空間分解能を得ました。