超短パルスレーザー駆動X線ダイオードを用いた時間分解蛍光X線測定装置の開発

• Project/Area Number: 19750015
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 山田 秀尚 Japan Atomic Energy Agency, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (60446408)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,710,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2008: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: パルスX線源 / 蛍光X線分光 / X線ポリキャピラリレンズ / X線発生 / パルスX線 / レーザー駆動X線源 / X線分光 / レーザープラズマ / プラズマ発光分光

Research Abstract

本研究課題では全2年間で時間分解蛍光X線分光計測システムを開発することを目標とする。2年目にあたる本年度は、初年度に開発したレーザー駆動パルス硬X線源をX線源としてX線分光システムの構築を実施した。
構築したX線分光システムは、レーザー駆動パルス硬X線源、フッ化リチウム分光結晶、X線CCD検出器から構成されている。サンプルの時間変化をプローブするパルスX線で誘起される蛍光X線は、分光結晶で分散され、そのスペクトルはX線CCDで全領域を同時に検出される。よって、本システムはブラック角の掃引を必要とせず、パルス間の強度揺らぎによるスペクトルの歪みを出さないことに成功している。レーザー駆動パルス硬X線源のCu Kαスペクトル測定では、6 eVのエネルギー分解能(半値全幅)を得た。また、鉄箔およびコバルト箔をサンプルとした蛍光X線スペクトル測定では、Fe KαとCo Kαでそれぞれ約10 eVのエネルギー分解能(半値全幅)を得た。
さらに、ポリキャピラリレンズを用いて集光径200〜300μmのX線集光システムを構築し、マンガン箔サンプルを用いて顕著な蛍光X線信号の増強効果を実証した。
本課題で開発したレーザー駆動パルス硬X線源による蛍光X線分光計測システムとX線集光システムシステムを組み合わせ、さらなる高分解能化を実現すれば、蛍光X線スペクトルの時間変化測定による化学状態変化の追跡が可能になるものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Cu Kα pulse generation in an X-ray tube with a plasma cathode induced by a femtosecond laser pulse (2009)
  • Author(s): Hidetaka Yamada, et. al.
  • Journal Title: Radiation Physics and Chemistry Volume: 78 Pages: 375-379
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超短パルスレーザー駆動X線管を用いた時間分解蛍光X線分光システムの開発 (2008)
  • Author(s): 山田秀尚、村上洋、島田幸洋
  • Journal Title: 表面科学 29 Pages: 413-417
  • NAID: 10021166546
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超短パルスレーザー駆動X線管を用いた時間分解蛍光X線分光システムの開発 (2008)
  • Author(s): 山田 秀尚、村上 洋、島田 幸洋
  • Journal Title: 表面科学 29(未定)
  • NAID: 10021166546
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超短パルスレーザー駆動X線源を用いた波長分散・位置敏感型検出による蛍光X線分光計測 (2008)
  • Author(s): 山田秀尚、村上洋
  • Organizer: 第44回X線分析討論会
  • Place of Presentation: 日本女子大学
  • Year and Date: 2008-10-18
• [Presentation] フェムト秒レーザー駆動X線管による硬X線パルスの発生とその時間分解分光計測への応用 (2008)
  • Author(s): 山田秀尚、村上洋、島田幸洋
  • Organizer: 第21回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 立命館大学
• [Presentation] 超短パルスレーザー駆動X綜ダイオードを用いた時間分解蛍光X線測定装置の開発 (2007)
  • Author(s): 山田秀尚、村上洋、島田幸洋
  • Organizer: 第27回表面科学講演大会
  • Place of Presentation: 東京大学