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BL24XU 概要

問い合わせ番号

INS-0000000488

ビームライン一覧表

  • 放射光利用の産業応用を主軸としたビームライン運営
  • A1ステーション
    Bonse & Hart型超小角散乱装置
  • A2ステーション
    斜入射回折計、マイクロビーム小角散乱装置
  • B2ステーション
    X線マイクロ~ナノビーム応用(走査型顕微鏡、蛍光分析、回折計)
    X線顕微鏡を用いたイメージング実験(ナノイメージング、高速イメージング、CT)
  • B1ステーション
    高平行X線マイクロビーム応用(高精度回折計、反射率計)

ビームラインの概要

 BL24XU(兵庫県ID)は兵庫県が管理する専用ビームラインであり、放射光利用の産業応用に特化した運用を行っております。ビームラインは光源に8の字アンジュレーターを採用しており、2本のパラレルブランチA、Bで構成されています。ブランチAの分光器には薄板ダイヤモンド(300ミクロン)を使用した4 mオフセット2結晶分光器を採用し、ビームを分岐分光しているため、ブランチA、ブランチBでの同時実験を可能としています。ブランチBの分光器は標準型のシリコン2結晶分光器を用いていますが、水平反射型であり、光軸から退避も可能であるために、アンジュレーター白色光の利用も可能です。ブランチの同時使用条件では、アンジュレーターのGapは固定であり、11.3 mm(1次光: 10 keV)を定格としていますが、8の字アンジュレーターを採用しているため、各ブランチでは5 keV毎にエネルギー選択が可能であり、直線偏光の方向選択も可能です。

 各ブランチではそれぞれ特徴付けられたエンドステーション構成をしており、目的に応じた利用実験が行われています。ブランチAは構造解析用ステーションと位置づけられており、実験ハッチA1にBonse & Hart型超小角散乱装置、実験ハッチA2に斜入射回折計およびマイクロビーム小角散乱装置を配置しています。7 m離れた実験ハッチA1と実験ハッチA2は大口径真空パイプで接続されているため、これを利用した極小角散乱、斜入射小角散乱も可能です。一方で、ブランチBは実空間観察用のステーションと位置づけられており、特に集光ビーム応用を主軸としています。光学ハッチB2ではナノ~マイクロサイズの集光ビームが利用でき、走査型顕微鏡、蛍光分析の他に、フラットパネルを用いたWAXS測定も配置しています。集光ビーム利用以外にも、位相コントラストイメージング、マイクロCT等のイメージングの他、ミリ秒イメージング、サブ秒CTなどの高時間分解イメージング法の利用も可能となっています。また、実験ハッチB2においては、高平行度マイクロビーム回折計を配置しており、高い空間感度での高精度X線回折実験が可能であり、半導体基板、デバイス等の局所結晶性評価に用いられています。

 ビームラインの管理は、兵庫県立大学の放射光ナノテクセンターと物質理学研究科X線光学分野の共同で行われており、ユーザーサポートの他、集光ビーム光学系の高度化、顕微干渉計の開発、光学素子の開発等、X線光学分野における学術研究も行われています。これらの技術はユーザー利用光学系へフィードバックされていくため、高いクオリティの光学系供用を可能としています。

研究分野

  • 表面/界面分析
  • マイクロビーム小角/広角散乱
  • マイクロビームXAFS
  • 走査型/結像型X線顕微鏡、マイクロトモグラフィー
  • 電子材料等の局所構造解析
  • 明視野X線トポグラフィー

キーワード

  • サイエンス
    表面/界面解析、位相コントラスト、結晶歪み評価
  • 装置
    Bonse & Hart型超小角散乱装置、マイクロ・ナノビーム分析装置、X線顕微鏡、X線高速イメージングシステム、高平行マイクロビーム回折計

光源と光学系

  • 光源
     光源には8の字アンジュレーターを採用しています。8の字アンジュレーターは図1のような磁極配列をしており、通常の垂直周期磁場に加えて2倍の周期の水平磁場成分が付与される構成をしています。アンジュレーターを通過する電子は光軸から見て8の字の軌道を描き、垂直磁場による1次光を基準とすると0.5次刻みに高調波を定義することができ、半整数次では垂直偏光、整数次では水平偏光の放射光を得ることができます。本ビームラインでは基本的にID Gapを11.3 mmに設定しています。このときの放射スペクトルと偏光特性を図2に示します。1次光のエネルギーは10 keVです。
図1 8の字アンジュレーターの概略
図1 8の字アンジュレーターの概略
図2 放射スペクトルと偏光特性(ID Gap:11.3 mm).
図2 放射スペクトルと偏光特性(ID Gap:11.3 mm).
  • 実験ハッチ構成
     実験ハッチ構成は図3のようになっています。ビームラインはモノクロメーターAおよびモノクロメーターBによって、それぞれブランチAとブランチBに分岐しており、各ブランチは2つのタンデムハッチで構成されています。ブランチAは単色用ハッチである実験ハッチA1および7 m下流に設置された実験ハッチA2で構成されており、実験ハッチ間は真空パイプで接続されています。また、ブランチBではタンデムハッチの上流側は白色用ハッチあるため、光学ハッチB2と命名されており、下流側の単色用ハッチは実験ハッチB1と呼ばれます。
図3 実験ハッチ構成
図3 実験ハッチ構成
  • 試料位置でのX線パラメータ
    ・実験ハッチA1、A2
      エネルギー:15 keV
      ビームサイズと強度:0.25 mm角@〜5×1010 (Photons/s)
    ・光学ハッチB2
       エネルギー:5 keV、10 keV、15 keV、20 keV
       エネルギー分解能:E/ΔE ~ 2000
       ビームサイズと強度:
       マイクロビーム光学系1_φ1ミクロン@ 109 (Photons/s) (10 keV)
       マイクロビーム光学系2_ 100~300 nm(V)×400 nm(H) @ 2×108 (Photons/s) (15 keV)
       イメージング光学系_ 1 mm角@ 1012 (Photons/s)
    ・実験ハッチB1
      エネルギー:15 keV
      エネルギー分解能:E/ΔE ~ 100000
      ビームサイズと強度:1ミクロン(V)×5ミクロン(H) @ 106 (Photons/s)
      ビーム発散角:~ 2 arcsec

実験ステーション

  • 実験ハッチA1
     Bonse & Hart型超小角散乱装置
  • 実験ハッチA2
    斜入射回折計
    マイクロビーム小角散乱装置
  • 光学ハッチB2
     光学素子
        高次光カット用全反射平面ミラー(Pt、Rh、SiO2面)
        フレネルゾーンプレート(集光用、結像用)
     検出器
        イオンチェンバー、シリコンフォトダイオード、SDD、フラットパネル可視光変換型画像検出器、X線高速カメラ
  • 図4 汎用X線顕微鏡ステーション
    図4 汎用X線顕微鏡ステーション
  • 実験ハッチB1
     光学素子
        チャンネルカット結晶 (Si (111)対称333反射)
        集光用全反射ベントトロイダルミラー
     検出器
        イオンチェンバー、シリコンフォトダイオード、SDD、シンチレーションカウンター (YAP)
図5 高平行度マイクロビームX線回折計
図5 高平行度マイクロビームX線回折計

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連絡先

高山 裕貴
兵庫県立大学 大学院物質理学研究科
〒678-1297 兵庫県赤穂郡上郡町光都3丁目2-1
Phone : 0791-58-0233
FAX : 0791-58-0236
e-mail : takayamaatsci.u-hyogo.ac.jp

桑本 滋生
公立大学法人兵庫県立大学産学連携・研究推進機構 放射光ナノテクセンター
〒679-5165 兵庫県たつの市新宮町光都1丁目490-2
TEL : 0791-58-1961
FAX : 0791-58-1457
e-mail : m3.png

最終変更日 2018-04-03 18:49
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