We present a new compact instrument designed for scanning transmission X-ray microscopy. It has piezo-driven linear stages, making it small and light. Optical components from the virtual source point to the detector are located on a single optical table, resulting in a portable instrument that can be operated at a general-purpose spectroscopy beamline without requiring any major reconstruction. Careful consideration has been given to solving the vibration problem common to high-resolution microscopy, so as not to affect the spatial resolution determined by the Fresnel zone plate. Results on bacteriogenic iron oxides, single particle aerosols, and rare-earth permanent magnets are presented as examples of its performance under diverse applications.

1.
A. P.
Hitchcock
, in
Handbook of Nanoscopy
, edited by
G.
Van Tendeloo
,
D.
Van Dyck
, and
S. J.
Pennycook
(
Wiley Online Library
,
2012
), Vol.
2
, pp.
745
791
.
2.
D.
Guay
,
J.
Stewart-Ornstein
,
X.
Zhang
, and
A. P.
Hitchcock
,
Anal. Chem.
77
,
3479
(
2005
).
3.
E.
de Smit
,
I.
Swart
,
J. F.
Creemer
,
G. H.
Hoveling
,
M. K.
Gilles
,
T.
Tyliszczak
,
P. J.
Kooyman
,
H. W.
Zandbergen
,
C.
Morin
,
B. M.
Weckhuysen
 et al.,
Nature
456
,
222
(
2008
).
4.
N.
Ohmer
,
B.
Fenk
,
D.
Samuelis
,
C.-C.
Chen
,
J.
Maier
,
M.
Weigand
,
E.
Goering
, and
G.
Schütz
,
Nat. Commun.
6
,
6045
(
2015
).
5.
J.
Kirz
,
C.
Jacobsen
, and
M.
Howells
,
Q. Rev. Biophys.
28
,
33
(
1995
).
6.
C. S.
Chan
,
G.
De Stasio
,
S. A.
Welch
,
M.
Girasole
,
B. H.
Frazer
,
M. V.
Nesterova
,
S.
Fakra
, and
J. F.
Banfield
,
Science
303
,
1656
(
2004
).
7.
K. P.
Lam
,
A. P.
Hitchcock
,
M.
Obst
,
J. R.
Lawrence
,
G. D.
Swerhone
,
G. G.
Leppard
,
T.
Tyliszczak
,
C.
Karunakaran
,
J.
Wang
,
K.
Kaznatcheev
 et al.,
Chem. Geol.
270
,
110
(
2010
).
8.
M.
Bolte
,
G.
Meier
,
B.
Krüger
,
A.
Drews
,
R.
Eiselt
,
L.
Bocklage
,
S.
Bohlens
,
T.
Tyliszczak
,
A.
Vansteenkiste
,
B.
Van Waeyenberge
 et al.,
Phys. Rev. Lett.
100
,
176601
(
2008
).
9.
S.
Wintz
,
T.
Strache
,
M.
Körner
,
M.
Fritzsche
,
D.
Markó
,
I.
Mönch
,
R.
Mattheis
,
J.
Raabe
,
C.
Quitmann
,
J.
McCord
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
98
,
232511
(
2011
).
10.
B. A.
Collins
,
Z.
Li
,
J. R.
Tumbleston
,
E.
Gann
,
C. R.
McNeill
, and
H.
Ade
,
Adv. Energy Mater.
3
,
65
(
2013
).
11.
H.
Bluhm
,
K.
Andersson
,
T.
Araki
,
K.
Benzerara
,
G. E.
Brown
,
J. J.
Dynes
,
S.
Ghosal
,
M. K.
Gilles
,
H.-C.
Hansen
,
J.
Hemminger
 et al.,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
150
,
86
(
2006
).
12.
J.
Lehmann
,
D.
Solomon
,
J.
Kinyangi
,
L.
Dathe
,
S.
Wirick
, and
C.
Jacobsen
,
Nat. Geosci.
1
,
238
(
2008
).
13.
R. C.
Moffet
,
Y.
Desyaterik
,
R. J.
Hopkins
,
A. V.
Tivanski
,
M. K.
Gilles
,
Y.
Wang
,
V.
Shutthanandan
,
L. T.
Molina
,
R. G.
Abraham
,
K. S.
Johnson
 et al.,
Environ. Sci. Technol.
42
,
7091
(
2008
).
14.
D.
Attwood
,
Soft X-Rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications
(
Cambridge University Press
,
1999
).
15.
P.
Thibault
,
M.
Dierolf
,
A.
Menzel
,
O.
Bunk
,
C.
David
, and
F.
Pfeiffer
,
Science
321
,
379
(
2008
).
16.
D. A.
Shapiro
,
Y.-S.
Yu
,
T.
Tyliszczak
,
J.
Cabana
,
R.
Celestre
,
W.
Chao
,
K.
Kaznatcheev
,
A. D.
Kilcoyne
,
F.
Maia
,
S.
Marchesini
 et al.,
Nat. Photonics
8
,
765
(
2014
).
17.
B.
Watts
,
T.
Schuettfort
, and
C. R.
McNeill
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
1122
(
2011
).
18.
D.
Sayre
,
J.
Kirz
,
R.
Feder
,
D.
Kim
, and
E.
Spiller
,
Ultramicroscopy
2
,
337
(
1977
).
19.
T.
Huthwelker
,
V.
Zelenay
,
M.
Birrer
,
A.
Krepelova
,
J.
Raabe
,
G.
Tzvetkov
,
M. G.
Vernooij
, and
M.
Ammann
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
113706
(
2010
).
20.
B.
Hornberger
,
M.
De Jonge
,
M.
Feser
,
P.
Holl
,
C.
Holzner
,
C.
Jacobsen
,
D.
Legnini
,
D.
Paterson
,
P.
Rehak
,
L.
Strüder
 et al.,
J. Synchrotron Radiat.
15
,
355
(
2008
).
21.
B.
Watts
and
C. R.
McNeill
,
Macromol. Rapid Commun.
31
,
1706
(
2010
).
22.
A.
Hitchcock
,
M.
Obst
,
J.
Wang
,
Y.
Lu
, and
T.
Tyliszczak
,
Environ. Sci. Technol.
46
,
2821
(
2012
).
23.
C.
Vaz
,
C.
Moutafis
,
C.
Quitmann
, and
J.
Raabe
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
083114
(
2012
).
24.
A. L. D.
Kilcoyne
,
T.
Tyliszczak
,
W. F.
Steele
,
S.
Fakra
,
P.
Hitchcock
,
K.
Franck
,
E.
Anderson
,
B.
Harteneck
,
E. G.
Rightor
,
G. E.
Mitchell
,
A. P.
Hitchcock
,
L.
Yang
,
T.
Warwick
, and
H.
Ade
,
J. Synchrotron Radiat.
10
,
125
(
2003
).
25.
The company was formerly ACCEL Instruments and recentely turned into RI Research Instruments GmbH.
26.
K.
Amemiya
and
T.
Ohta
,
J. Synchrotron Radiat.
11
,
171
(
2004
).
27.
J.
Raabe
,
G.
Tzvetkov
,
U.
Flechsig
,
M.
Böge
,
A.
Jaggi
,
B.
Sarafimov
,
M.
Vernooij
,
T.
Huthwelker
,
H.
Ade
,
D.
Kilcoyne
 et al.,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
113704
(
2008
).
28.
T.
Ohigashi
,
H.
Arai
,
T.
Araki
,
N.
Kondo
,
E.
Shigemasa
,
A.
Ito
,
N.
Kosugi
, and
M.
Katoh
,
J. Phys.: Conf. Ser.
463
,
012006
(
2013
).
29.
Y.
Takeichi
,
N.
Inami
,
H.
Suga
,
K.
Ono
, and
Y.
Takahashi
,
Chem. Lett.
43
,
373
(
2014
).
30.
Y.
Takeichi
,
N.
Inami
,
H.
Suga
,
Y.
Takahashi
, and
K.
Ono
, “
Compact Scanning Transmission X-Ray Microscope at the Photon Factory
,”
AIP Conf. Proc.
(to be published).
31.
Y.
Takeichi
,
N.
Inami
,
H.
Suga
,
T.
Ueno
,
S.
Kishimoto
,
Y.
Takahashi
, and
K.
Ono
,
J. Phys.: Conf. Ser.
502
,
012009
(
2014
).
32.
H.
Amick
,
M.
Gendreau
,
T.
Busch
, and
C.
Gordon
,
Proc. SPIE
5933
,
593303
(
2005
).
33.
X.
Wang
,
L.
Chen
,
Z.
Yan
,
H.
Du
, and
L.
Yin
,
J. Synchrotron Radiat.
15
,
385
(
2008
).
34.
J.
Li
,
E.
Matias
,
N.
Chen
,
C.-Y.
Kim
,
J.
Wang
,
J.
Gorin
,
F.
He
,
P.
Thorpe
,
Y.
Lu
,
W.
Chen
 et al.,
J. Synchrotron Radiat.
18
,
109
(
2010
).
35.
R.
Sugahara
,
S.
Takeda
,
H.
Yamaoka
,
M.
Yoshioka
,
S.
Matsui
,
S.
Yamashita
,
T.
Ito
, and
Y.
Nakayama
, KEK Report, 2003 (in Japanese).
36.
M.
Masuzawa
,
R.
Sugahara
, and
H.
Yamaoka
, Proceedings of 9th International Workshop on Accelerator Alignment, 2006.
37.
N.
Inami
,
Y.
Takeichi
, and
K.
Ono
,
J. Phys.: Conf. Ser.
502
,
012011
(
2014
).
38.
39.
M.
Lerotic
,
R.
Mak
,
S.
Wirick
,
F.
Meirer
, and
C.
Jacobsen
,
J. Synchrotron Radiat.
21
,
1206
(
2014
).
40.
2nd Look Consulting, http://spectromicroscopy.com/.
41.
B.
Watts
and
J.
Raabe
, “
A NeXus/HDF5 based file format for STXM
,”
AIP Conf. Proc.
(to be published).
42.
A.
Toyoshima
,
H.
Tanaka
,
T.
Kikuchi
,
K.
Amemiya
, and
K.
Mase
,
J. Vac. Soc. Jpn.
54
,
580
(
2011
).
43.
A.
Toyoshima
,
T.
Kikuchi
,
H.
Tanaka
,
K.
Mase
,
K.
Amemiya
, and
K.
Ozawa
,
J. Phys.: Conf. Ser.
425
,
152019
(
2013
).
44.
K.
Amemiya
,
M.
Sakamaki
,
T.
Koide
,
K.
Ito
,
K.
Tsuchiya
,
K.
Harada
,
T.
Aoto
,
T.
Shioya
,
T.
Obina
,
S.
Yamamoto
 et al.,
J. Phys.: Conf. Ser.
425
,
152015
(
2013
).
45.
K.
Tsuchiya
,
T.
Shioya
,
T.
Aoto
,
K.
Harada
,
T.
Obina
,
M.
Sakamaki
, and
K.
Amemiya
,
J. Phys.: Conf. Ser.
425
,
132017
(
2013
).
46.
A.
Toyoshima
,
T.
Kikuchi
,
H.
Tanaka
,
J.-i.
Adachi
,
K.
Mase
, and
K.
Amemiya
,
J. Synchrotron Radiat.
19
,
722
(
2012
).
47.
S.
Kato
,
S.
Kikuchi
,
T.
Kashiwabara
,
Y.
Takahashi
,
K.
Suzuki
,
T.
Itoh
,
M.
Ohkuma
, and
A.
Yamagishi
,
Geomicrobiol. J.
29
,
896
(
2012
).
48.
C. S.
Chan
,
S. C.
Fakra
,
D. C.
Edwards
,
D.
Emerson
, and
J. F.
Banfield
,
Geochim. Cosmochim. Acta
73
,
3807
(
2009
).
49.
C. S.
Chan
,
S. C.
Fakra
,
D.
Emerson
,
E. J.
Fleming
, and
K. J.
Edwards
,
ISME J.
5
,
717
(
2011
).
50.
R. R.
Draxler
and
G. D.
Rolph
, HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) Model access via NOAA ARL READY website, http://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php, 2003.
51.
Y.
Takahashi
,
T.
Miyoshi
,
S.
Yabuki
,
Y.
Inada
, and
H.
Shimizu
,
Atmos. Environ.
42
,
6535
(
2008
).
52.
Y.
Takahashi
,
T.
Miyoshi
,
M.
Higashi
,
H.
Kamioka
, and
Y.
Kanai
,
Environ. Sci. Technol.
43
,
6535
(
2009
).
53.
T.
Furukawa
and
Y.
Takahashi
,
Atmos. Chem. Phys.
11
,
4289
(
2011
).
54.
S.
Sasaki
,
K.
Kakuno
,
T.
Takada
,
T.
Shimada
,
K.-i.
Yanagida
, and
Y.
Miyahara
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
331
,
763
(
1993
).
55.
S.
Imada
,
T.
Muro
,
S.
Suga
,
K.
Kobayashi
,
H.
Maruyama
, and
H.
Yamazaki
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
78
,
279
(
1996
).
56.
K.
Ono
,
T.
Araki
,
M.
Yano
,
N.
Miyamoto
,
T.
Shoji
,
A.
Kato
,
A.
Manabe
,
H.
Nozaki
,
Y.
Kaneko
, and
J.
Raabe
,
IEEE Trans. Magn.
47
,
2672
(
2011
).
57.
Y.
Moritomo
,
T.
Sakurai
,
T.
Yasuda
,
Y.
Takeichi
,
K.
Yonezawa
,
H.
Kamioka
,
H.
Suga
,
Y.
Takahashi
,
Y.
Yoshida
,
N.
Inami
 et al.,
Appl. Phys. Express
7
,
052302
(
2014
).
58.
Y.
Moritomo
,
T.
Yasuda
,
K.
Yonezawa
,
T.
Sakurai
,
Y.
Takeichi
,
H.
Suga
,
Y.
Takahashi
,
N.
Inami
,
K.
Mase
, and
K.
Ono
,
Sci. Rep.
5
,
9483
(
2015
).
59.
H.
Suga
,
Q.
Fan
,
Y.
Takeichi
,
K.
Tanaka
,
H.
Kondo
,
V. V.
Kanivets
,
A.
Sakaguchi
,
K.
Kato
,
N.
Inami
,
K.
Mase
 et al.,
Chem. Lett.
43
,
1128
(
2014
).
60.
S.
Mitsunobu
,
M.
Zhu
,
Y.
Takeichi
,
T.
Ohigashi
,
H.
Suga
,
H.
Makita
,
M.
Sakata
,
K.
Ono
,
K.
Mase
, and
Y.
Takahashi
,
Chem. Lett.
44
,
91
(
2015
).
61.
S.
Mitsunobu
,
M.
Zhu
,
Y.
Takeichi
,
T.
Ohigashi
,
H.
Suga
,
M.
Jinno
,
H.
Makita
,
M.
Sakata
,
K.
Ono
,
K.
Mase
, and
Y.
Takahashi
, “
Direct detection of Fe(II) in extracellular polymeric substances (EPS) at the mineral-microbe interface in bacterial pyrite leaching
,”
Microbes Environ.
(to be published).
You do not currently have access to this content.