Chemical State Mapping via soft X-rays using a Wavelength Dispersive Soft X-ray Emission Spectrometer with High Energy Resolution

高エネルギー分解波長分散軟X線発光分光器を用いた化学状態マッピング

高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*; 寺内 正己*; 小池 雅人; 河内 哲哉; 今園 孝志; 長谷川 登; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*

Takahashi, Hideyuki*; Handa, Nobuo*; Murano, Takanori*; Terauchi, Masami*; Koike, Masato; Kawachi, Tetsuya; Imazono, Takashi; Hasegawa, Noboru; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*

軟X線発光分光学に資するために電子顕微鏡用に新開発の回折格子を搭載した分散型分光器(WD-SXES)を製作した。汎用電子プローブX線マイクロアナライザー(JEOL JXA-8100)用に2種類の回折格子とCCDを搭載したWD-SXESでは50-210eVのエネルギー範囲を測定できる。この分光器のエネルギー分解幅は約0.3eVで、これまでの分子累積膜(LB膜)を分散素子として用いる場合より、約1桁高いエネルギー分解が得られる。例えば、AlB合金のフェルミ端はバルクのAlに対して1.5eV高いエネルギーにあることが観測される。また、バルクのAlとAlB合金がミクロンオーダーの空間領域に混在する試料に対してエネルギー範囲72-73.5eVと73.5-75eVとの2つをマッピングした場合、エネルギー差がわずか1.5eVであるのにもかかわらずコントラストが反転し、それぞれの物質の分布をサブミクロンの空間分解で測定できた。このように、この装置は化学状態のマッピングに高い可能性を持つといえる。

A new wavelength dispersive soft X-ray emission spectrometer (WD-SXES) consisting of newly developed diffraction gratings has been developed for soft X-ray emission spectroscopy. The WD-SXES with two types of diffraction gratings nominally covering an energy range between 50 and 210 eV has been installed to electron probe X-ray microanalyzers, JEOL JXA-8100, for commercial use. The energy resolution of this WD-SXES is nominally 0.3 eV, which is one order of magnitude better than that of conventional WDSs with layered dispersion elements. It is to be noted that the corresponding edge of AlB is shifted to higher energy side by about 1 eV. One of the energy range was selected from 72 to 73.5 eV whereas the other was from 73.5 to 75 eV. The contrast in the former map is reversed in the later map as expected even though the energy difference between two maps is only 1.5 eV. The study confirms the high potential for the characterization especially for chemical state mapping.