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BL39XU 概要

Inquiry number

INS-0000000528

ビームラインの概要

  BL39XUビームラインでは硬X線領域の分光実験や回折実験を行うことができます。測定対象となるのは3d遷移金属、希土類化合物、および5d 貴金属元素を含む磁性体試料です。利用できる主な測定手法はX線磁気円二色性分光 (XMCD) です。本ビームラインの最大の特長は、さまざまな偏光状態のX線を利用できることです。ビームラインに常設されているダイヤモンドX線移相子を使って、右回りおよび左回りの円偏光、水平および垂直方向の直線偏光、任意の楕円偏光を簡便に切り替えることができます。実験ステーションでは、XMCD用の電磁石やヘリウムフロー型またはパルスチューブ型のクライオスタットを利用できます。試料温度はヘリウムフロー型では11 ∼ 500 K、パルスチューブ型では4 ∼ 300 Kの間で可変であり、室温では 3.5 T まで、低温では 1.5 T までの磁場を試料にかけることができます。さらに高磁場や低温の条件が必要な実験のために、最大磁場 7 T、最低温度 2 K の超伝導マグネットが準備されています。XMCD測定には、偏光変調分光法という高感度な測定法が通常用いられます。この手法により、非常にS/N比の高いXMCDデータを短時間で得ることができます。
　また、KB配置の集光ミラーによりφ2-10 μmの円偏光X線マイクロビームが得られます。このビームを用いて、走査型のXMCDイメージングや微小領域での元素選択磁化曲線の測定を行うことができます。さらに、ダイヤモンドアンビル (DAC) 高圧セルを用い、室温では常圧 - 180 GPa程度、低温では常温 - 40 GPa程度の高圧 下でのXMCD実験も行えます。
　なお、2011A期より、文部科学省の平成21年度第2次補正予算において、「成長戦略への布石」である「環境・エネルギー技術への挑戦」の一環として、設立されました「低炭素社会構築に向けた研究基盤ネットワークの整備」事業のサテライト拠点「グリーン・ナノ放射光分析評価拠点（参画機関：理化学研究所）」で整備した、ナノビームX線吸収スペクトル計測装置（BL39XU）も利用可能となっています。本装置により、100 nmオーダーのX線ビームを用いた分析が可能です。

研究分野

  • X線磁気円二色性分光 (XMCD)
  • 元素選択的磁化測定 (ESM)
  • X線発光分光（XES）とその磁気円二色性
  • マイクロ/ナノビームを用いたXMCD磁気イメージング、微小領域、微小試料のXMCD およびESM測定
  • 100 nmビームを用いた微小領域のXAFS、化学状態イメージング
  • 高圧（0-100 GPa＠室温、0-40 GPa＠低温）下でのXAFSおよびXMCD測定
  • さまざまな偏光状態を用いたX線分光

キーワード

  • 測定手法
    X線磁気円二色性, 元素選択的磁化測定, 磁気EXAFS, 磁気散乱, 偏光XAFS, マイクロビーム, 磁気イメージング, 高圧
  • 装置
    X線移相子, 回折計, 電磁石, 超伝導マグネット, クライオスタット, 偏光解析, KB集光ミラー, ダイヤモンドアンビル (DAC) 高圧セル

光源と光学系

  ビームラインの光源は真空封止型アンジュレーターです。液体窒素冷却シリコン二結晶分光器を採用し、単色化されたX線を供給しています。利用できるX線のエネルギー範囲は 5 ～ 37 keV (Si 111 またはSi 220) です。アンジュレーターと分光器の同期制御を行っており、どのエネルギーでも最大強度のX線を利用することができます。高次光の除去にはRh蒸着ミラーを使っています。このミラーによって、高次光の強度は一次光のおよそ 10-4 に低減されています。ミラーの視斜角を 2 ～ 8 mrad の間で調整することにより、カットオフエネルギーを 8 ～ 20 keV の間で変えられます。ミラーは湾曲機構を備えており、横方向のビーム集光にも使うことができます。横方向のビームサイズは 50 ～ 100 μm (FWHM) まで絞ることができます。

ビームラインのレイアウト

  ダイヤモンド結晶を用いたX線移相子が、分光器とミラーの間に常設されています。XMCD実験では、この移相子は効率の良い λ/4 板としてはたらきます。X線のエネルギーに合わせて7種類の厚さの結晶 (0.10, 0.34, 0.45, 0.73, 1.4, 2.7, 4.7, 6.5 mm) を切り替えて使います。適切な結晶を選ぶことで、高い円偏光度 (> 90%) の円偏光X線を5 ∼ 23 keV の範囲で利用することができます。移相子をλ/2板の条件で用いることで、垂直直線偏光を利用することもできます。垂直直線偏光の偏光度は、40 ∼ 90% です。

  • 試料位置でのＸ線の特性

     

    エネルギー範囲 5 ∼ 37 keV (Si 111、Si 220)
    エネルギー分解能 ΔE/E 2 × 10-4 (Si 111)、1 × 10-4 (Si 220)
    光子数 5.3 × 1013 photons/s (Si 111)、2.4 × 1013 photons/s (Si 220) @ 10 keV
    ビームサイズ (FWHM) 0.6 (V) × 0.6 (H) mm2
    高次光成分 < 1 × 10-4
    (水平)直線偏光度 99.9 %
    円偏光度 > 90 %

     

実験ステーション

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。

河村 直己
（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 : naochan

東 晃太朗
（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 : Higashi

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