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BL09XU 概要

Inquiry number

INS-0000000436

ビームラインの概要

  核共鳴散乱ビームラインは周期長32mmのアンジュレータ、液体窒素冷却モノクロメータを有するSPring-8標準のＸ線ビームラインである[1]。核共鳴非弾性散乱（meV領域）及びγ線準弾性散乱（neV-µeV）による原子・分子ダイナミクスの研究や時間領域でのメスバウアー分光に利用されている。放射光でのメスバウアー分光は特に極端条件下や回折条件下、メスバウアー線源に適当な核種がない場合などに威力を発揮している。またBL09XUでは精密ゴニオメータシステムを用いて、NEET (Nuclear excitation by electron transition)や多波回折の研究、表面研究、残留応力測定などがおこなわれている。
また2014B期から硬X線光電子分光(HAXPES)を用いた深さ分析した電子状態の研究が遂行可能である。従来と比較して高い電子捕集強度下で150meV程度以下の高分解能測定が望める。

研究分野

  • 核共鳴を利用した物性研究
    放射光を用いたメスバウアー分光による電子物性
    核共鳴非弾性散乱（meV領域）及びγ線準弾性散乱（neV-µeV）による原子・分子ダイナミクス
  • 核共鳴を利用した原子核物理及びX線光学
    電子遷移に伴う核励起現象
    核共鳴散乱を利用したコヒーレント光学
  • 光電子分光を用いた物性研究
    高エネルギー分解能による深さ電子状態分析
    ダイヤモンド位相子を用いた偏光依存光電子分光
    低温下の光電子計測による物性科学および応用材料科学

キーワード

  • 分野
    メスバウアー分光、核共鳴振動分光、フォノン状態密度、NEET、硬X線光電子分光
  • 装置
    高分解能モノクロメータ、精密光学系、アバランシェフォトダイオード検出器、高速回路系、硬X線光電子分光装置、KB集光ミラー、X線移相子

光源と光学系

  • ビームラインの模式図
  • 試料位置でのＸ線
    Energy range 4.91 ∼ 100 keV
    Total flux 5 × 1013 phs/sec (E = 14.4 keV @ 100 mA)
    Beam size (2σ) 1.1 mm (h) × 0.6 mm (v)
    Divergence (2σ) 0.04 mrad (h) × 0.02 mrad (v)

実験ステーション

 実験ハッチは実験ハッチ1とその後方に6m離れた実験ハッチ2とからなる。実験ハッチ1には核共鳴散乱実験に必要な高分解能モノクロメータがゴニオメータ上に設置されている。14.4 keVのＸ線に対しては3種類のモノクロメータが用意されている。また 6.2 keV, 21.5 keV, 22.5 keVと29.8 keV のＸ線に対しても高分解能モノクロメータが利用可能であり、それらはテーブル1にまとめられている。実験ハッチ2にはクライオスタットを備えた試料台および回折計が定盤に設置されている。。鉄フォイルからの典型的な核共鳴非弾性散乱スペクトルを図2に示す。さらに、実験ハッチ1には、HAXPES実験用の高エネルギー分解能チャンネルカット結晶(Si333、Si311)が、実験ハッチ2には、主にHAXPES実験用のKB集光ミラーが常設されている。また、HAXPES実験時には、実験ハッチ2の上流部にX線移相子が、最下流部にHAXPES装置が設置される。

  • テーブル1BL09XUで利用可能な高分解能モノクロメータ
    Isotope Energy (keV) Reflections Resolution(meV)
    181Ta 6.21 Si311-Si511-Si511 10.5
    57Fe 14.41 Ge333-Si975-Si975 0.8
    14.41 Si511-Si975(nested) 2.5
    14.41 Si511-Si975(nested) 3.5
    151Eu 21.54 Si422-Si12 12 8(nested) 1.7
    149Sm 22.51 Si422-Si16 8 8(nested) 1.6
    119Sn 23.87 Si440-Si12 12 12(nested) 1.6
    40K 29.83 Si660-Si22 14 0 2.6
    125Te 35.49 αAl2O3 9 1 -10 68 1.7
    121Sb 37.13 Si444-Si12 12 8 1.7
    61Ni 67.41 Si866-Si866 60

図1 精密ゴニオメータの模式図

  • 核共鳴散乱用実験装置
    • 核共鳴非弾性散乱分光装置
    • 時間領域メスバウア分光装置
    • エネルギー領域メスバウア分光装置
    • γ線準弾性散乱分光装置
    • クライオスタット (5K - 300 K、条件に依存。詳細はお問い合わせ下さい)
    • 高温炉 (室温 – 900°C)
    • 真空ポンプ (スクロールポンプとターボ分子ポンプ)
    • トランスデューサ、速度校正器
    • 集光サイズ：14.4 keVにおいてφ10 µm程度
  • 硬Ｘ線光電子分光装置：硬X線励起による高エネルギー分解能光電子分光：固体内部および界面電子状態の深さ分析
    • 励起X線使用エネルギー範囲：* 4.91 keV～10 keV(波長走引が可能)
    • 集光サイズ：Φ10 µm程度
    • ダイヤモンドX線移相子：偏光切替、8 keVのみ使用可能
      （* 波長走引による共鳴硬X線光電子分光を希望される際は担当者との事前打ち合わせが必要。）
    • 試料温度可能領域：10～400 K程度（冷却にはフロー型液体ヘリウムを使用）

図２ 鉄フォイルからの典型的な核共鳴非弾性散乱スペクトル

文献検索 

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連絡先

（注）e-mailアドレスは＠マーク以下を省略していますので、アカウントの後に@spring8.or.jpを付けてください。

核共鳴散乱実験に関して
依田 芳卓（BL09XU NRS責任者・主な連絡先）
（公財）高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-2750
FAX : 0791-58-0830
e-mail : yoda

Alfred BARON (精密分光推進室 室長)
SPring-8 / JASRI
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
e-mail : baron

HAXPES実験に関して
保井 晃
（公財）高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
e-mail : a-yasui

髙木 康多
（公財）高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
e-mail : ytakagi

雀部　矩正
（公財）高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198　兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
e-mail : sasabe

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