BL20XU 概要

問い合わせ番号

INS-0000000476

ビームラインの概要

ビームライン20XU (BL20XU) は多様なイメージング技術とその応用を目的として作られました。ここでイメージング技術としては、主としてマイクロビーム、走査型Ｘ線顕微鏡、結像顕微鏡、マイクロトモグラフィー、屈折又は位相コントラストイメージング等を考えています。BL20XUはBL20B2に続くSPring-8として二番目の中尺ビームラインであり、アンジュレータ光源の中尺ビームラインとして唯一のものです。

研究分野

Ⅹ線マイクロ/ナノイメージング：マイクロCT、ナノCT、屈折・位相コントラストイメージング、Ⅹ線回折CT(XRD-CT)、マイクロビーム/走査型顕微鏡
各種Ⅹ線光学系・光学素子の研究開発・評価、コヒーレント光学実験
極小角散乱

キーワード

研究分野
マイクロイメージング、コヒーレント光学、極小角（超小角）散乱
実験装置

間接撮影型高分解能Ｘ線カメラ（Ｘ線用蛍光スクリーンとCCDカメラの組み合わせ。通称ビームモニタ）
ビームモニタ２：視野3mm - 6 mm、画素サイズ3 µm - 6 µm。
ビームモニタ３：視野0.5 mm - 2 mm、画素サイズ0.5 µm - 2 µm

高分解能Ｘ線画像検出器（浜松ホトニクス、C5333と冷却CCDカメラの組み合わせ。通称ズーミング管）
視野0.1-1mm、分解能0.7 µm

Ｘ線イメージインテンシファイア（ベリリウム窓、4インチ型）

単純投影型マイクロＣＴ装置

位相または屈折コントラストＣＴ装置（ボンゼ-ハート型干渉計を用いたもの）

光源と光学系

BL20XUの光源はハイブリッドタイプの水平偏光真空封止アンジュレータであり、周期長26mmです。アンジュレータ磁極ギャップ7mmで最大Ｋ値2.0が得られ、Ｘ線エネルギー7.62keV以上の全エネルギー領域をカバー出来るようになっています。分光器は光源から46ｍの位置に設置されており、基本的な構造はSPring-8標準型の二結晶分光器です。分光結晶の冷却は液体窒素による間接冷却方式です。二結晶分光器の第一結晶ホルダでは Si 111面方位の結晶とSi 220面方位の結晶を並べて配置した構成になっており、この二つの結晶を真空中で切り替えられる構造になっています。この二結晶分光器の第二結晶は Si 111面方位であり、第一結晶の切り替えによって、Si 111-111の二結晶（+-）配置とSi 220-220の（+-）配置の両方を選択して使うことが出来ます。この光学系によってBL20XUでは7.62keVから61keVの領域のＸ線が利用可能になっています。

定位置出射型二結晶分光器
SPring-8標準型、液体窒素冷却
結晶格子面： Si 111 (7.62 ∼ 37.7 keV), Si 220 (∼ 61 keV)
ブラック角領域3 ∼ 15 度

ビームラインの構成図

試料位置でのＸ線
- 第一実験ハッチ（光源から80ｍ）でのＸ線ビームサイズ：0.7 mm (垂直) × 1.4 mm (水平)
- 第一実験ハッチでのＸ線フラックス： 10¹³ photons/mm² （Si 111反射を用いた場合）
- 第二実験ハッチ（光源から245ｍ）でのＸ線ビームサイズ：約 2 mm × 4 mm

実験ステーション

BL20XUではＸ線ビームは蓄積リング棟実験ホール光学ハッチ内の分光器で単色化された後、蓄積リング棟から約200ｍ離れたところにある中尺ビームライン実験施設と呼ばれる建家まで延長されています。このビームラインには二個所の実験ハッチがあり、第一実験ハッチは光源から80ｍ、第二実験ハッチは光源から約245ｍの地点に置かれています。第一ハッチは蓄積リング棟実験ホールにあり、第二実験ハッチは中尺ビームライン実験施設内にあります。SPring-8における最初の中尺ビームラインであるBL20B2は偏向電磁石光源であり、マイクロトモグラフィー、トポグラフィー等の分野で利用されています。これに対して、BL20XUはBL20B2と同じように中尺ビームライン実験施設まで引き延ばされた中尺ビームラインですが、BL20B2とは相補的な役割を持っています。アンジュレータ光源であることによってBL20XUでは小さいビーム断面で高い輝度を実現しています。BL20XUのＸ線ビームサイズは光源から245ｍ離れた最終端の実験ステーションでも数mmに過ぎませんが、これによって、BL20XUでは長いビームライン長で実現される広い可干渉領域だけでなく、高フラックスによって実用的なレベルでのコヒーレントＸ線光学、マイクロビーム生成、動的イメージング等が可能になっています。

検出器：イオンチェンバー、NaIシンチレーションカウンタ、純Ge半導体検出器。
Ｘ線画像検出器：蛍光スクリーンと可視光用CCDを組み合わせた高分解能Ｘ線カメラ（ビームモニタ２型及び３型）、直接撮像Ｘ線カメラ（撮像管型）、Ｘ線イメージインテンシファイア、Ｘ線ズーミング管。

Ｘ線顕微鏡、マイクロＣＴ用高精度Ｘ線回折計（実験ハッチ１)

各種Ｘ線イメージング実験用多目的高精度回折計（実験ハッチ２）