Development of time-resolved X-ray reflectometory for real-time studies of structural changes of thin films

• Project/Area Number: 19360023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: MATSUSHITA Tadashi High Energy Accelerator Research Organization, 名誉教授 (40092332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): IIDA Atsuo 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (10143398) ; NOMURA Masaharu 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (70156230) ; INADA Yasuhiro 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60242814) ; SAKURAI Kenji 物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, グループリーダー (00354176) ; ISHII Masashi 物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, 主任研究員 (90281667) ; AMEMIYA Yosiyuki 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (70151131)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2008: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000); Fiscal Year 2007: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: ビーム応用 / 時分割測定 / 鏡面X線反射率 / 多波長同時分散 / 薄膜 / 構造変化 / 彎曲結晶ポリクロメーター

Research Abstract

測定中に機械的運動を何ら必要とせずに鏡面X線反射率曲線プロファイル全体を同時に測定し、サブ秒~ミリ秒の時分割測定を可能とする方法を開発した。これを用いシリコン基板上のアゾベンゼンを分子中にもつ光応答高分子LB膜(6Az10PVA ; 9層)を形成し、波長375nmの紫外レーザー(CW、8mW)光を照射しながらX線反射率曲線を測定したところ、紫外光照射後10分程度からX線反射率曲線に変化が現れることを観測できた。また、液体表面(エチレングリコールおよび水)からのX線反射率曲線の測定に成功し、水中に球状タンパク質分子を注入するとタンパク質分子が水面でunfoldingを起こすことによるX線反射率曲線の時間変化を観察できた。

Research Products

• [Journal Article] Simultaneous Multiwavelength Dispersive X-ray Reflectometer For Time-Resolved Reflectometry (2009)
  • Author(s): T. Matsushita, E. Arakawa, Y. Niwa, Y. Inada, T. Hatano, T. Harada, Y. Higashi, K. Hirano, K. Sakurai, M. Ishii, M. Nomura
  • Journal Title: The European Physical Journal Special Topics 167 Pages: 113-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous Multiwavelength Dispersive X-ray Reflectometer For Time-Resolved Reflectometry (2009)
  • Author(s): T. Matsushita
  • Journal Title: The European Physical Journal Special Topics 167 Pages: 113-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Speed X-ray Reflectometory in Multiwavelength-Dispersive Mode (2008)
  • Author(s): Tadashi Matsushita, Yasuhiro Niwa, Yasuhiro Inada , Masaharu Nomura, Masashi Ishii, Kenji Sakurai, Etsuo Arakawa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 92 Pages: 24103-24103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-speed x-ray reflectometory in multiwavelength-dispersive mode (2008)
  • Author(s): T.Matsushita, Y.Niwa, Y.Inada, M.Nomura, M.Ishii, K.Sakurai, and E.Arakawa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Curved crystal X-ray optics for a new type of high speed, multiwavelength dispersive X-ray reflectometer (2007)
  • Author(s): T. Matsushita, Y. Inada, Y. Niwa, M. Ishii, K. Sakurai, M. Nomura
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. 83 Pages: 12021-12021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Curved crystal X-ray optics for a new type of high speed,multiwavelength dispersive X-ray reflectometer (2007)
  • Author(s): T.Matsushita, Y.Inada, Y.Niwa, M.Ishii, K.Sakurai, and M.Nomura,
  • Journal Title: Joumal of Physics:Conference Series 83
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 傾斜膜厚(laterally graded)多層膜ポリクロメーターを用いた多波長同時分散型X 線反射率計 (2009)
  • Author(s): 松下正, 荒川悦雄, 羽多野忠, 原田哲男, 東保男, 平野馨一
  • Organizer: 第22回日本放射光学会年会・放射光合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパスZ
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] 傾斜膜厚(laterally graded)多層膜ポリクロメーターを用いた多波長同時分散型X線反射率計 (2009)
  • Author(s): 松下正
  • Organizer: 日本放射光学会年会・放射光合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都文京区 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] 多層膜分光光学系を用いた多波長同時分散型X線反射率計 -試作とテスト実験- (2008)
  • Author(s): 松下正, 荒川悦雄, 羽多野忠, 原田哲男, 東保男, 平野馨一
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛知県春日井市 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] 多層膜分光光学系を用いた多波長同時分散型X線反射率計-試作とテスト実験- (2008)
  • Author(s): 松下正
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 愛知県春日井市中部大学
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] Quick X-ray reflectometory in simultaneous multiwavelength dispersive mode (2008)
  • Author(s): T. Matsushita, E. Arakawa, Y. Niwa, Y. Inada, T. Hatano, T. Harada, Y. Higashi, K. Hirano, K. Sakurai, M. Ishii, M. Nomura
  • Organizer: The general Assembly of International Union of Crystallography
  • Place of Presentation: 大阪中ノ島、国際コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] Quick X-ray reflectometory in simultaneous multiwavelength dispersive mode (2008)
  • Author(s): 松下正
  • Organizer: International Union of Crystallography
  • Place of Presentation: 大阪市中ノ島 国際コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] Simultaneous Multiwavelength Dispersive X-ray Reflectometer For Time-Resolved Reflectometry (2008)
  • Author(s): T. Matsushita, E. Arakawa, Y. Niwa, Y. Inada, T. Hatano, T. Harada, Y. Higashi, K. Hirano, K. Sakurai, M. Ishii, M. Nomura
  • Organizer: The 10^<th> International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering
  • Place of Presentation: France, Paris, Soleil
  • Year and Date: 2008-07-04
• [Presentation] Simultaneous Multiwavelength Dispersive X-ray Reflectometer For Time-Resolved Reflectometry (2008)
  • Author(s): 松下正
  • Organizer: International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering
  • Place of Presentation: フランス・パリ郊外・放射光施設「Soleil」
  • Year and Date: 2008-07-04
• [Presentation] 鏡面X線反射強度曲線の時分割測定の開発 (2008)
  • Author(s): 松下正, 荒川悦雄, 丹羽尉博, 稲田康宏, 石井真史, 桜井健次, 野村昌治, 平野馨一
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 東大阪(近畿大学)
  • Year and Date: 2008-03-24
• [Presentation] 鏡面X線反射強度曲線の時分割測定の開発 (2008)
  • Author(s): 松下 正, 他7名
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス(東大阪)
  • Year and Date: 2008-03-24
• [Presentation] 鏡面X線反射率曲線の時分割測定を目指した新しい測定法の開発 (2008)
  • Author(s): 松下正、丹羽尉博、稲田康宏、荒川悦雄、石井真史、桜井健次、野村昌治
  • Organizer: 第21回日本放射光学会年会・放射光合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 草津(立命館大学)
  • Year and Date: 2008-01-13
• [Presentation] High-Speed,Multiwavelength Dispersive X-ray Refelctometer Utilizing Curved Crystal Polychromator (2007)
  • Author(s): 松下 正, 他6名
  • Organizer: Secolld Asia-Oceania Forum for Syllchrotron Radiation Research
  • Place of Presentation: 新竹、台湾
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Presentation] quickのための装置技術:ポリクロメーターを用いた新しい反射率測定技術 (2007)
  • Author(s): 松下 正, 他5名
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学
  • Year and Date: 2007-09-04
• [Presentation] X線反射率の高速測定法の開発-彎曲結晶ポリクロメーターを用いた新しい方法 (2007)
  • Author(s): 松下 正, 他5名
  • Organizer: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2007
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所
  • Year and Date: 2007-07-23
• [Presentation] 鏡面X線反射率曲線の時分割測定を目指した新しい測定法の開発 (2007)
  • Author(s): 松下 正, 他6名
  • Organizer: 第21回日本放射光学会年会・放射光合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 立命館大学草津キャンパス
  • Year and Date: 2007-01-13
• [Presentation] High-Speed, Multiwavelength Dispersive X-ray Refelctometer Utilizing Curved Crystal Polychromator (2007)
  • Author(s): 松下、丹羽、稲田、石井、桜井、野村、荒川
  • Organizer: Second Asia-Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research
  • Place of Presentation: 新竹(Hsinchu)、台湾
• [Presentation] X線鏡面反射強度曲線の時分割測定をめざした新しい測定法の開発 (2007)
  • Author(s): 松下、丹羽、稲田、石井、桜井、野村
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
• [Presentation] quickのための装置技術 : ポリクロメーターを用いた新しい反射率測定技術 (2007)
  • Author(s): 松下
  • Organizer: 第68回応用物理学会学術講演会 シンポジウム X線・中性子によるquick反射率法の展望-表面や埋もれたナノ構造の変化を追う(III)
  • Place of Presentation: 北海道工業大学
• [Presentation] X線反射率の高速測定法の開発-彎曲結晶ポリクロメーターを用いた新しい方法, Development of a high speed X-ray reflectometer- a new approach utilizing a curved crystal polychromator (2007)
  • Author(s): 松下
  • Organizer: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2007('Buried' Interface Science with X-rays and Neutrons 2007)(社)応用物理学会 埋もれた界面のX線・中性子解析グループ・東北大学金属材料研究所共催
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所
• [Remarks]
  • URL: http://www.kek.jp/newskek/2008/marapr/rainbow.html