高輝度反射高速陽電子回折装置の開発と表面研究への応用

Development of high brightness reflection high-energy positron diffraction and its application to surface study

深谷 有喜   ; 前川 雅樹; 望月 出海*; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男

Fukaya, Yuki; Maekawa, Masaki; Mochizuki, Izumi*; Wada, Ken*; Hyodo, Toshio*; Kawasuso, Atsuo

反射高速陽電子回折(RHEPD)法は、高速(10keV)の陽電子ビームを結晶表面に低視射角で入射させ、その回折パターンと強度分布から結晶表面の原子配置を決定する手法である。陽電子は、電荷の符号が正であるため、結晶表面での屈折率は1以下となる。したがって、RHEPDでは低視射角入射で全反射が起こる。この全反射を用いると、バルクからの影響がなく、精度の高い表面構造の決定が可能である。これまで、線源ベースのRHEPD装置を開発し、さまざまな表面構造解析に適用してきた。2010年から、高エネルギー加速器研究機構(KEK)低速陽電子実験施設(SPF)の電子線形加速器(LINAC)を用いた高強度・高輝度RHEPD装置の開発に着手した。最近、これまでの線源ベースの実験では観測できなかった、高次ラウエゾーンの回折スポットを明瞭に観測することができた。これにより、通常のロッキング曲線による構造決定の高精度化だけでなく、最表面原子のみを抽出するパターソン解析も可能となる。実際、この回折パターンの強度分布は、仮想的に最表面原子(アドアトム)のみを考慮に入れた動力学的回折理論に基づく強度計算により再現可能である。さらにこの回折パターンは、一回散乱近似による強度計算によっても再現できる。講演では、最近のKEKでのRHEPD実験の成果について報告する。

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