蛍光X線ホログラフィーへの活用を目指す高分解能なX線二次元検出器の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14553
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 橋本 由介 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60872877)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: X線二次元検出器 / 蛍光X線ホログラフィー / 軟X線放射光 / 原子配列計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、高エネルギー分解能なX線二次元検出器を開発し、材料中のドーパントの価数ごとの原子配列を蛍光X線ホログラフィーで可視化することを目的とする。開発を目指すX線二次元検出器の構造を要約すると、蛍光X線を直接分光せず光電子に変換して光電子分光の電子エネルギー分析器で観測することで、エネルギー分解能を飛躍的に向上させ二次元検出を可能にするものである。
硬X線エネルギー領域の蛍光X線分析を達成するために、電源や真空チャンバーも整えることができたが、現在、光電子分析器内のエネルギー分析を行う金属メッシュの開発が遅延している。高い形状精度が求められる部品なため時間を要しているが、メッシュを整形するための治具形状を検討し製作を進めている。
並行して本技術の実証実験を兼ねて、既にSPring-8 BL25SUで運用されている阻止電場型エネルギー分析器(RFA)を応用することで、スピネル型鉄酸化物の軟X線領域での蛍光X線角度分布の測定を行った。SPring-8 BL25SUのRFAは、現在開発中のX線二次元検出器のベースとした実験装置である。この分析器を利用してメッシュを透過した蛍光X線の広角角度分布の測定に成功し、X線検出器の装置構成でエネルギー分析することが可能であることを実証できた。またグラフェン上に金を蒸着した金透過膜を製作する技術開発を行った。次回の放射光実験でエネルギー分析された明瞭なX線角度分布を測定できることが期待される。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

硬X線エネルギー領域の蛍光X線分析を達成するために、装置部品、真空チャンバーや電源は整えることができたが、現在、光電子分析器内のエネルギー分析を行う金属メッシュの開発が遅延している。金属メッシュを高精度で球面に加工するための技術開発が必要であるが、今年度は目標とする形状精度を得ることができなかった。メッシュ製作治具や形状測定器の整備済みであるため、急ぎ、メッシュを整形するための治具形状を検討し製作を進めている。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は光電子ホログラフィー装置の組み立てを完了し、要素試験を実施する予定である。エネルギー分析用の金属メッシュ製作環境は整えたため、早急にメッシュ製作技術を確立する。
また、2023年7月に予定されているSPring-8 BL25SUの装置を使った実験ではグラフェン透過膜を搭載した試料キャリアを使って実証実験を行う。この修正により二次元X線検出器の装置構成と同じジオメトリーで実験が可能になり、エネルギー分析された明瞭なX線角度分布を測定できることが期待される。

Causes of Carryover

硬X線エネルギー領域の蛍光X線分析を達成するために、装置部品、真空チャンバーや電源は整えることができたが、現在、光電子分析器内のエネルギー分析を行う金属メッシュの開発が遅延している。金属メッシュを高精度で球面に加工するための技術開発が必要であるが、今年度は目標とする形状精度を得ることができなかった。メッシュ製作治具や形状測定器を整備しているため、メッシュを整形するための治具形状を検討し製作を進めている。次年度使用額はメッシュ製作治具の購入と放射光予備実験のための試料キャリア製作費に充てる予定である。