高エネルギー分解能ナノスケール軟X線発光分光系の試作研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13554010
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺内 正己 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30192652)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齊藤 晃 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50292280) ; 津田 健治 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (00241274)
• Keywords: 軟X線分光 / 電子顕微鏡 / 価電子状態密度分布 / 局所領域 / L発光スペクトル / ボロンナノワイヤ

Research Abstract

1.14年度に作製した400-1200eVの測定範囲をもつ不当間隔ラミナー回折格子を組み込むための新しい分光器チャンバーの設計・製作を附属工場にて行った.従来の回折格子と併用を可能とするため、検出器の移動機構を新規に設計・製作して組み込んだ.排気系の排気速度も向上させる改造を行った結果、これまでよりも一桁真空度を向上させることが出来た.
2.検出効率を向上させるため、全反射を利用したX線用の集光ミラーを新たに設計・製作を行った.集光率を向上させるため、楕円柱面の曲率を持ったミラーをデザインした.希望の曲率を有した金属製の下地の上にWスパッタ膜をつけたマイカ薄膜を固定する方法を採用した.この結果、ミラーなしに比べて約4倍のX線強度を得られるようになった.
3.ミラーを組み込んだ新しい分光器で新しい回折格子を用い、CuのL発光スペクトル(〜900eV)の測定を行った.通常の電子顕微鏡用のX線分析器ではエネルギー分解能が100eV程度以上と悪いために1つのL発光ピークしか観測できないが、本研究で作製した分光器では、4つのL発光ピーク(Lα、Lβ、L1、Lη)の観測に成功した.これにより、開発した分光器が十分なエネルギー分解能とS/Nを有していることが実証された.
4.開発した分光器を用いボロンナノワイヤー一本からのボロンK発光スペクトルの測定を初めて行い、βボロンのボロンK発光スペクトルとの比較を行った.その結果、価電子帯の高結合エネルギー領域に新たな状態密度の構造が存在することを明らかにした.

Research Products

• [Publications] M.Terauchi: "A New High Energy-resolution Soft-X-ray Spectrometer for A Transmission Electron Microscope"Microscopy & Microanalysis. 9・suppl2. 894-895 (2003)
• [Publications] M.Terauchi: "Detection of characteristic signals from As doped (less than 1 at.%) regions of silicon by transmission electron microscopy and convergent-beam electron diffraction"J.Electron Microscopy. 52・5. 441-448 (2003)
• [Publications] 寺内正己: "透過型電子顕微鏡を用いた電子状態解析"電子顕微鏡. 38・3. 186-191 (2003)
• [Publications] 寺内正己: "炭素を含まないナノチューブ"パリティ. 8・8. 41-45 (2003)
• [Publications] K.Soga: "Li-and Mg-doping into Icosahedral Boron Crystals, α-and β-Rhombohedral Boron, Targeting High Temperature Superconductivity : Structure and Electronic States"J.Solid State Chem.. 177. 498-506 (2004)
• [Publications] M.Mukai: ""MIRAI-21" ANALYTICAL ELECTRON MICROSCOPE-PERFORMANCE OF THE MONOCHRO MATOR-"Microscopy & Microanalysis. 9・suppl2. 954-955 (2003)