イオンビーム誘起発光を利用した元素・化学状態の分布測定

Distribution measurement of elements and chemical-states by ion beam induced luminescence

加田 渉; 佐藤 隆博; 横山 彰人; 江夏 昌志; 神谷 富裕

Kada, Wataru; Sato, Takahiro; Yokoyama, Akihito; Koka, Masashi; Kamiya, Tomihiro

イオンマイクロビームを用いた粒子線誘起X線放出(PIXE: Particle-Induced X-ray Emission)分析法では微小試料内部の元素分布が取得可能であるが、各元素の化学状態の分布を取得することは一般的に困難である。荷電粒子と材料との相互作用では、内殻電子の電離による特性X線とともに化学結合に寄与する最外殻電子の励起によるイオン誘起発光(IL: Ion Luminescence)が同時に生じるので、これを分光すれば各元素の化学状態が分析可能である。しかし、1m程度のビーム径のイオンマイクロビーム照射条件下ではIL強度が微弱なため、それを分光して各元素の化学状態固有の特定波長帯の強度分布を取得するイメージング技術は、これまで確立されていなかった。本研究では、これを実現するため、3MeV Hビームを使用する大気マイクロPIXE分析系に加えて、大口径集光レンズを用いた顕微光学系,分光グレーティング、及び電子冷却型の光子計数装置とで低雑音・高感度な分光系を構成し、イオン誘起発光顕微イメージング分光(ILUMIS: Ion Luminescence Microscopic Imaging and Spectroscopy)システムを開発した。ILUMISを利用したアスベスト繊維やエアロゾル粒子個別の分析では、スペクトル及びイメージングの両方で、微細試料中の化学状態の分布が明確に計測できることが示された。

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