極最表面分析を目的として斜入射・斜出射蛍光X線分析装置の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555260
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 辻 幸一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30241566)
• 研究分担者: 宇高 忠 理学電機工業, 研究開発部, 部長
• キーワード: X線全反射 / 蛍光X線 / 表面分析 / 薄膜分析 / 表面密度 / 深さ方向分析

研究概要

今回の科学研究費補助金により斜入射・斜出射-X線分析用ゴニオメーターをメーカーと協力しながら試作できた。このX線分析装置はW/Cのモノクロメーターを有し、X線の入射角度と蛍光X線の出射角度を数 mrad という非常に小さい角度である全反射臨界角近傍で精度良く独立に制御できることが大きな特徴である。さらに、試料ステージの回転と入射X線と検出X線のなす角度も自在に変えることができる。全ての角度走査はステッピングモーターを用いて制御し、X線測定も含めてパソコンによる自動測定とした。このゴニオメーターは通常のX線発生装置に簡単に設置できるので汎用性も兼ね備えている。
この装置を用いて金属薄膜やバルク試料の表面解析を行い、これらの研究成果について研究期間内に20編程度の学術論文と2度の海外での国際会議を含む20回程度の学会発表を行うことができた。入射角と出射角の2つの角度で分析領域を制限することにより表面敏感な測定が可能であることが分かった。特に、薄膜や個体表面の密度決定(日本応用物理学会 講演奨励賞を受賞)と全反射現象下でのX線侵入深さの評価は大きな成果であった。現在もプラズマプロセスのその場測定にこの方法を応用し、研究を継続中である。
また、この研究から派生した関連研究としてX線全反射条件下でのX線励起-STM深針電流の検出やグリム型グロー放電管からのX線分析に関する研究も行った。これらはいずれも世界で初めて行われた研究であり、これから将来性のある研究テーマであると確信している。

研究成果

• [文献書誌] K. Tsuji: "Depth profiling using the glancing-incidence and-takeoff x-ray fluorescence method" Rev. Sci. Inctrum.66. 4847-4852 (1995)
• [文献書誌] S. Sato: "Evaluation of Ni/Mn multilayer samples with glancing-inciderce and - take off x-ray fluorescerce aralysis" Appl. Phys. A. 62. 87-93 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Nondestructive depth profiling by glaning-inciderce and -takeoff x-ray fluorescence" Mater. Trans. JIM. 37. 295-298 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Surface aralysis of Fe-Cr alloy by glancing-incidence and -takeoff x-ray fluorescence method" Mater. Trans. JIM. 37. 1033-1036 (1996)
• [文献書誌] 辻 幸一: "斜入射・斜出射-蛍光X線分析法による表面反応の評価" 表面科学. 17. 346-351 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Glancing-inciderce and takeoff x-ray fluorescerce aralysis of Mu ultrathir film on Au layer" Thin Solid Films. 274. 18-22 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Solid surface density determination using the glarcing - takeoff x-ray fluorescence method" Jpn. J. Appl. Phys.35. L1535-L1537 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Choracteristics of total reflection x-ray excited current detected withthe tip of Xanning tunneling microscope" Rev. Sci. Instrum.67. 3573-3577 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Nondestructive depth profiling of oxidizod Fe-Cr alloy by the glancing-incidence and -takeoff XRF method" Appl. Surf. Sci.103. 451-458 (1996)
• [文献書誌] K. Tsuji: "Takeoff angle-dependent x-ray fluorescence analysis of thin films on acrylic substrate" J. Trace. Micro. Tech.15(印刷中). (1997)
• [文献書誌] K. Tsuji: "The development of the glancing-incidence and -takeoff x-ray fluorescence analysis" Spectrochim. Acta B. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] 辻 幸一: "全反射現象を利用した蛍光X線表面分析法" まてりあ. 35. 1333-1338 (1996)