| 研究課題/領域番号 |
09558056
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
エネルギー学一般・原子力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐藤 伊佐務 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005987)
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| 研究分担者 |
佐々木 裕次 (株)日立製作所, 基礎研究所, 研究員
永田 晋二 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40208012)
SASAKI Yuji C. Advanced Research Laboratory, Tohoku University, Hitachi Ltd.Researcher
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
1998年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
1997年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
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| キーワード | 全反射PIXE / X線干渉 |
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| 研究概要 |
本所新素材開発施設にあるタンデム型コッククロフト加速器に、PIXEラインを設置した。プロトンビームで破壊しやすい無機試料[CaF_2(1nm)/LiF(33nm)/Cu(100nm)]を使用した実験で、全反射入射のビームで全く試料は破壊されず、繰り返した実験でも全く変化のない干渉縞が得られた。一方、垂直入射では2回目からは干渉縞を得られず試料が破壊されてしまった。また、全反射入射の方のS/Nが1桁程度良いことも判明した。
次により破壊しやすい生体高分子試料を使用し、基盤を液体窒素で冷却してその効果を検証した。Cr基板上にタンパク単層膜(抗体)を吸着させた。抗体のS-S結合の位置を検出するため、全反射PIXEで放出されるイオウ(S)の特性X線の取り出し角分布を測定した。試料基盤の温度を-30℃に保ちながら測定した結果、3つの測定値(全膜厚、Sのピーク位置、Sの分布幅)は再現性よく得ることができたが、+10℃では1回目の測定値が-30℃より大きく、2回目、3回目と大きくなる傾向は変わらなかった。すなわち-30℃では生体高分子膜の非破壊計測が可能であり、+10℃では試料が徐々に破壊されることが示された。
さらに、トンネル接合巨大磁気抵抗(TMR)素子の温度変化を調べた。TMRは強磁性体の間に薄い絶縁体を挟んだ形態をもち、熱拡散等によって絶縁が破られると効果がなくなるとされている。TMRを模して、Co(10nm)/Al_2O_3(1.5nm)/Fe(100nm)多層膜をSi基板上に作製し、100〜600℃で熱処理した。その結果AlのX線取り出し角分布は約400℃付近から変化があった。これは抵抗測定の結果とよく一致した。
以上のように、全反射PIXEを応用した本法は、特に軽元素に対して高感度であること、破壊しやすい生体膜の構造解析にも応用できること等、優れた特徴があることが判った。これらは現在論文作成中である。
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