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2016 年度 実施状況報告書

転換可視蛍光収量を用いた新しい透過軟X線吸収分光法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05033
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

堀場 弘司  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (10415292)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードX線吸収分光 / 放射光
研究実績の概要

今年度は、新しい透過軟X線吸収分光法開発の心臓部である、転換可視蛍光の検出器に関する検討を進めた。一つ目に、真空チャンバー内で転換された可視光を検出するために、真空外に効率的に光を導き光電子増倍管に導入するための可視光輸送光学系を設計し、その製作を行った。この光学系は、真空中で蛍光基板から発光した可視光を光ファイバー内に集光するレンズ系、集光された可視光をチャンバー外に導く光ファイバーおよび真空導入端子、および真空外に接続された光電子増倍管からなり、レンズ先端は正確に発光点を捉えるために真空内で精度良く位置決めする機構を備えている。この輸送光学系をビームテインに接続して放射光による評価を行った結果、転換可視光を効率良く光電子増倍管で検出できていることが確認できた。二つ目に、透過軟X線を可視光に転換するための蛍光基板の選定と、その特性評価を行った。蛍光基板の候補として選定したGaN基板の蛍光発光特性を調べた結果、サファイヤや酸化マグネシウム等の通常の酸化物基板と比較して10倍以上、蛍光材料として用いられるCeドープYAG基板と比較しても同等の発光量が検出され、GaN基板が酸素を含まない蛍光基板材料として非常に有望であることが明らかとなった。またこの検出系においては、基板の透明度は検出感度に依存するが、背面の表面荒さは検出感度にあまり依存しないことが明らかとなり、成長面の片面のみ研磨されている通常の薄膜成長用の酸化物基板を使用した薄膜試料についても、問題なく測定が可能であることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度の達成目標であった、検出器系の設計・製作と蛍光基板の選定および特性評価は概ね順調に推移している。真空チャンバー内で転換された可視光を検出するために、真空外に効率的に光を導き光電子増倍管に導入するための可視光輸送光学系は設計・製作・テスト実験が終了し、実験装置として利用可能な状態になっている。蛍光基板の選定は、限られた種類ではあるが特性評価を行い、いくつかの酸化物単結晶薄膜作製用の基板や汎用の試料支持基板として利用可能な材料を候補として見出している。

今後の研究の推進方策

来年度からは、今年度製作可視光輸送光学系および検出器を使用し、またテスト実験により得られた知見を元に、透過軟X線吸収分光装置を完成させる。またそれと並行して、蛍光基板上に薄膜を作製し、試料の透過軟X線吸収分光測定のテスト実験を開始する。測定試料の種類により製膜方法、厚み、表面荒さの許容値などが異なることが予想されるため、テスト実験によりそれらの最適パラメータに関する知見を得て、最終的な汎用的実験手法の確立への足がかりとする。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額が生じた主な理由としては、設備備品費として計上していた試料位置決め用真空ステージのうち一部の部品を既に保有している他の物品で代替することが可能であることがわかったので、それによる余剰金が生じたことによるものである。

次年度使用額の使用計画

今年度の装置開発が順調に進み、次年度から実試料の測定を開始していくことが可能になったので、次年度使用額は測定用試料の作製や、そのための基板の調達に充てることとし、より多くの試料の測定に取りかかる予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Resonant photoemission and X-ray absorption spectroscopies of lithiated magnetite thin film2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuchiya, K. Kawamura, W. Namiki, S. Furuichi, M. Takayanagi, M. Minohara, M. Kobayashi, K. Horiba, H. Kumigashira, K. Terabe, and T. Higuchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 04CK01-1 - 5

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.04CK01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interlayer states arising from anionic electrons in the honeycomb-lattice-based compounds AeAlSi (Ae = Ca, Sr, Ba)2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Lu, T. Tada, Y. Toda, S. Ueda, J. Wu, J. Li, K. Horiba, H. Kumigashira, Y. Zhang, and H. Hosono
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 ページ: 125117-1 - 9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.95.125117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epitaxial synthesis and physical properties of double-perovskite oxide Sr2CoRuO6 thin films2016

    • 著者名/発表者名
      K. Watarai, K. Yoshimatsu, K. Horiba, H. Kumigashira, O. Sakata, and A. Ohtomo
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 28 ページ: 436005-1 - 7

    • DOI

      10.1088/0953-8984/28/43/436005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ce Core-Level Spectroscopy, and Magnetic and Electrical Transport Properties of Lightly Ce-Doped YCoO32016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Koike, M. Okawa, R. Takayanagi, S. Takei, M. Minohara, M. Kobayashi, K. Horiba, H. Kumigashira, A. Yasui, E. Ikenaga, T. Saitoh, and K. Asai
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 ページ: 114704-1 - 8

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.114704

    • 査読あり
  • [学会発表] 放射光特性を生かした先端的ARPES研究と次世代光源への展開2016

    • 著者名/発表者名
      堀場弘司
    • 学会等名
      第32回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] 広エネルギー帯域VUV-SXビームライン KEK-PF BL-2 MUSASHIの性能と研究展開2016

    • 著者名/発表者名
      堀場弘司、簔原誠人、三橋太一、湯川龍、北村未歩、小林正起、豊島章雄、田中宏和、雨宮健太、組頭広志
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Isotropic kink in La0.6Sr0.4MnO3 thin films studied by in situ angle-resolved photoemission spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Horiba, M. Kitamura, K. Yoshimatsu, M. Minohara, E. Sakai, M. Kobayashi, A. Fujimori, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
    • 発表場所
      Zurich(Switzerland)
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of wide-energy-range VUV-SX beamline BL-2 MUSASHI at KEK-PF2016

    • 著者名/発表者名
      K. Horiba, M. Minohara, T. Mitsuhashi, K. Amemiya, A. Yagishita, Y. Kitajima, A. Toyoshima, H. Tanaka, T. Kikuchi, T. Mori, Y. Saito, K. Nigorikawa, Y. Nagatani, T. Kosuge, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
    • 発表場所
      Zurich(Switzerland)
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] In situ angle-resolved photoemission study on manganite thin films2016

    • 著者名/発表者名
      K. Horiba
    • 学会等名
      EMN Croatia Meeting 2016
    • 発表場所
      Dubrovnik(Croatia)
    • 年月日
      2016-05-04 – 2016-05-07
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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