2013 Fiscal Year Annual Research Report
高速高分解能ERDAによるサブサーフェス水素ダイナミクスの研究
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25286020
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
関場 大一郎 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 健二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50127073)
高橋 浩之 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70216753)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | イオン検出器 / 水素 / 表面科学 / 量子ビーム |
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| Research Abstract |
本研究は表面近傍の水素の深さ分布（絶対定量）をサブナノメートルの深さ分解能で決定できる高分解能ERDA（反跳粒子検出法）において、新しい粒子検出器を開発し、水素の関与する触媒反応のリアルタイム計測実現を目的とする。これまでの実績として、筑波大学1MVタンデトロン加速器に高分解能ERDA装置一式を（従来式の検出器を用いて）建設し、深さ分解能の決定や水素の検出限界決定など基本的な性能を確認した。建設したビームラインは従来の報告より若干良い性能を示した。新しい検出器を開発するために、同様のビームラインを東京大学の加速器施設に建設し、東京大学チームが作成する検出器を効率よくテストする体制を整えた。50チャンネルのSi表面障壁型検出器を用いてアメリシウム線源によるテスト実験を行った。しかしもともとガンマ線用に作られた検出器であり、ドーパントを熱拡散により導入したために不感層が厚く、α線のような粒子線検出には適さないことが分かった。また、読み出し系の電気ノイズも真空槽中で増幅されてしまい、大気中での使用とは異なる難しさがあることが分かった。今後はイオン注入によって作成した不感層の薄い検出器を試していく一方、ASICで作ったプリアンプ、メインアンプのアース線と、それを読みだすFPGAのアースを独立させるなど、ノイズ対策を徹底する必要があることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
東京大学の持つ多チャンネル放射線検出システムと、筑波大学が持つイオンビームによる水素分析技術を融合する試みであったが、これまで開発してきた放射線検出システムがガンマ線に最適化されていた。本研究では水素やα線など粒子線としての放射線を検出するため、検出器の不感層の厚さがよりシビアであることが分かり、そういった点に見通しの甘さがあった。また、内視鏡などといった大気圧中での動作を前提としたシステムをそのまま真空槽内に入れたところ、真空ポンプ等からの電気ノイズが無視できないほど大きいことが分かり、そちらに対しても見通しが甘かったと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
多チャンネルでなければ不感層が50nmを切るような半導体検出器は市販されており、原理的には粒子線向けの多チャンネル検出器を作ることは十分可能だと考える。今後は不感層を薄くしつつ、ドライエッチングなどと組み合わせた多チャンネル化を模索する。電気ノイズに対しては検出器、読み出し系をむき出しにせず、浮遊電荷などを拾わないような堅牢なハウジングを施す。電力も同軸ケーブルを使って供給するようにするほか、検出器、アンプ、信号処理系のアースをそれぞれ独立して配線する等の試みを行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では開発した検出器を用いてPdサブサーフェスの水素挙動を調べることを最終目的としている。そのため検出器の開発と並行して超高真空中でPd表面を測定するための装置群も開発している。Pd試料はゴニオメーター上で2軸の回転をさせながら測定する必要があり、マニピュレータの回転導入器にステッピングモーターを取り付ける作業を専門業者と行った。専門業者の方で設計及びステッピングモーターの選定に時間がかかり、結果としてモーターを駆動するためのコントローラーの購入が間に合わなかった。その分を翌年度に繰り越した。
Pd試料をビームに対して走査するハードウエアの機構はほぼ完成したため、そのコントローラーの購入及び、コントローラーを自動制御するためのプログラミングを行っていく。
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[Presentation] Ultra high resolution Resonance Inelastic soft X-ray Scattering for Mg2FeH62013
Author(s)
K. Kurita, D. Sekiba, I. Harayama, K. Chito, Y. Harada, H. Kiuchi, C. Sakai, M. Oshima, K. Sodeyama, Y. Tateyama, R. Sato, M. Matsuo, S. Orimo
Organizer
8th International Conference on Inelastic X-ray Scattering
Place of Presentation
SLAC National Accelerator Laboratory Menlo Park, California, USA
Year and Date
20130811-20130816
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