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BL13XU 概要

Inquiry number

INS-0000000445

ビームラインの概要

  表面界面構造解析ビームライン(BL13XU)では、X線の回折・散乱現象を利用して物質の表面層や埋もれた界面、薄膜などの構造を原子レベルの分解能で評価・解析することを目的としている。主たる測定手法は、微小角入射X線回折法やCrystal Truncation Rod(CTR)散乱法などの、いわゆる表面X線回折法、およびX線反射率法、ナノビームX線回折法である。最外表面付近の構造を調べるために、X線窓付の超高真空槽と回折計の組み合わせからなる超高真空表面X線回折装置を利用することができ、試料表面のその場作製、X線観察の他、電子線回折法による表面構造評価も可能である。研究対象は、有機、無機にかかわらず結晶表面や界面が多くを占めるが、いずれの場合も非常に微弱な回折・散乱信号を高精度で検出する必要があり、ここに大強度という放射光の特性が生かされている。近年は、よく規定された金属、半導体結晶のみならず、酸化物結晶、有機結晶、触媒の表面層やその上に成長した薄膜構造を調べる利用者も増している。また、デバイス材料の局所歪み等をナノビームで計測する技術も利用できる。従来の静的な構造解析にとどまらず、温度や電場等の外場印加時の表面や界面の動的構造変化のその場観察も行われている。

研究分野

  • 材料構造解析、プロセス観察
  • 薄膜・バルク材料・ナノスケール材料の原子レベルでの構造解析
  • ナノビームX線を用いた局所構造解析

キーワード

  • 分野
    表面、薄膜、回折、結晶学、ナノスケール材料、低次元構造、汎用回折
  • 装置
    微小角配置の測定が可能な回折計、シンチレーション検出器、2次元検出器、ナノビームX線回折装置

光源と光学系

  光源は、SPring-8標準である周期長32 mm、周期数140の真空封止アンジュレータである。周期長で決まるX線エネルギー約8.8 keVで最も効率がよい。最小ギャップは9.6 mm、最大ギャップは50 mmである。Si111反射を用いたSPring-8標準型の二結晶分光器が光源から50 mの位置に設置されており、通常、5 keVから72 keVの領域のX線が利用可能である。分光結晶の冷却には、液体窒素による間接冷却方式が採用されている。分光器下流の二枚の全反射ミラーはそれぞれ光源より、54.3 mと55.7 mの位置にある。全反射ミラーは白金とロジウムの二色コートとなっており、二枚のミラーで高次光を除去する。下流ミラーは湾曲させることができX線の集光機能がある。利用時のビームサイズは100 µ;mが標準的であるが、X線屈折レンズを利用した集光光学系を用いれば、数 µmサイズのビームも利用可能である。ナノビームX線回折装置では数100 nmサイズのビームが利用できる。

図.1. ビームライン光学ハッチの概要図

Energy Range 5 ∼ 72 keV (Si 111)
Energy Resolution ΔE/E ∼ 10-4
Photon Flux Standard:6×1013 ph/s
Micro-diffraction system:107 〜 1010 ph/s
Beam Size (FWHM) Horizontal:2 µm (refractive lens) ∼ 2.0 mm
Vertical:2 µm (refractive lens) ∼ 1.5 mm
Nano-diffraction system:
Horizontal:0.15 µm ∼ 1 µm
Vertical:0.11 µm ∼ 1 µm

実験ステーション

  • 第1実験ハッチ:多目的6軸回折計
  • 第2実験ハッチ:回折計測汎用フレーム(仮称、整備中、2022B期より供用予定)
  • 第3実験ハッチ:高分解能粉末・PDF構造解析装置(仮称、整備中、2022B期より供用予定)
  • 第4実験ハッチ:ナノビームX線回折装置

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。

隅谷 和嗣
(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 : sumitani

今井 康彦
(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
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田尻 寛男
(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
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小金澤 智之
(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
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FAX : 0791-58-0830
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