研究課題
本申請課題では、赤外放射光利用に最適化した赤外検出器を設計・導入し、有機薄膜試料の微小領域赤外分光測定を行う。赤外放射光 は高輝度性に利点があり、回折限界に近い微小領域の赤外分光測定に威力を発揮する。しかし、スペクトルのノイズレベル実験室光源(熱輻射光源)に比べると高くなることがある。このため、例えば吸収が小さい有機薄膜試料の測定は困難なことが多かった。しかし、放射光を利用した顕微分光測定において、有機薄膜試料など信号が微弱な試料の測定は需要が高い。そこで我々は、放射光においてノイズを悪化させる要因の詳細な検証を行った。その結果、赤外分光に利用しているMCT検出器（半導体型のHgCdTe検出器）の飽和があげられることを見出した。また、放射光はパルス光源であるが、その時間構造は運転モードによって変化する。我々は、この放射光パルスの時間構造によってもスペクトルのS/N比が異なることも見出した。本申請課題では、1) 波数領域を限定して検出器の飽和を避ける、2) MCT検出器の液体窒素層を減圧し素子温度を液体窒素温度以下に下げて感度を向上させるなどの対策を施し、スペクトルのS/N 比を従来の 5~10 倍改善することができた。改善した検出器を利用して、信号強度の弱い有機薄膜試料や、通電および紫外線照射によるスペクトルの微小変化など、高いS/N比が必要な赤外分光の検証を行った。有機試料を溶液中に配置し、紫外線照射および電圧印可した状態でスペクトル測定できるセルを作成し、放射光光源を利用した赤外顕微分光により微小な吸収の変化の測定が可能となった。
すべて 2017
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)
Langmuir
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10.1021/acs.langmuir.7b01935
Science
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