結像型蛍光X線顕微鏡による3次元元素分布のイメージング

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305011
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 青木 貞雄 筑波大学, 物理工学系, 教授 (50016804)
• 研究分担者: 青田 達也 筑波大学, 物理工学系, 助手 (20292526) ; 渡辺 紀生 筑波大学, 物理工学系, 講師 (80241793)
• キーワード: 蛍光X線 / 結像型 / 顕微鏡 / 放射光 / アンジュレーター / 元素分析 / ウオルターミラー / マッピング

研究概要

主に放射光を励起光源とした結像型蛍光X線顕微鏡の基礎実験を行った。高輝度光科学センターのSPring-8、BL39XUにおいて、結像型蛍光X線顕微鏡を構築し、アンジュレーター光を分光した単色X線励起による蛍光X線の直接結像に成功した。6-10keVの単色X線を励起光源としてエネルギースキャンし、試料に含まれる元素を、吸収端波長を利用することで、その元素の2次元元素マッピングを行った。また励起光に対して顕微鏡光学系を90度配置にすることで、励起光のサンプルによる弾性散乱を軽減することができ、SB比を向上することができた。その結果、標準サンプル(Fe、Co、Ni、Cu、Tiワイヤー)、人工ダイヤモンドの含有物(Fe、Co、Ni)や岩石試料のFe、Mn等の2次元元素マッピングを空間分解能役10μmで行うことができた。また、本光学系において、CCDカメラを光子計数型検出器として用いることで、エネルギー分解能と空間分解能を持つ画像を得ることができた。その結果、標準サンプル(Fe、Co、Ni、Cuワイヤー)、人工ダイヤモンド含有物(Fe、Co、Ni)の2次元元素マッピングを行うことができ、単色励起X線だけでなく白色光励起X線による元素マッピングも可能となった。
3次元への拡張としてComputer Tomography(CT)を用いて、標準サンプル(Fe、Co、Cuワイヤー)、人工ダイヤモンドの含有物(Fe、Co、Ni)を3次元マッピングすることができた。さらに、励起光の侵入深さが斜入射角度に依存することから、励起光を斜入射角度で入射し試料から発生する蛍光X線を分析することにより厚さ数100nmの3層薄膜試料の3次元マッピングを行うことができた。

研究成果

• [文献書誌] Kimetake Yamamoto,Norio watanabe,Akihisa Takeuchi,Hidekazu Takano,Tatsuya Aota,Masanori Fukuda,Sadao Aoki: "Mapping of Particular Element Using an Absorption Edge with an X-ray Fluorscence Imaging Microscope"J.Synchrotron Rad.. Vol.7. 34-39 (2000)
• [文献書誌] Akihisa Takeuchi,Sadao Aoki,Kimitake Yamamoto,Hidekazu Takano,Norio watanabe,Masami Ando,: "A Full-Field X-ray Fluorescence Imaging Microscope with a Wolter Mirror"Rev.Sci.Instrum.. Vol.71.No.3. (2000)
• [文献書誌] H.Takano,K.Yokota.S.Aoki: "A Soft X-ray Dark-Field Imaging Microscope with Wolter-Type Grazing Incldence Mirrors"Jpn.J.Appl.Phys.. 38(12A). L1485-L1487 (1999)