Wide band soft X-ray grating spectrographs in the 50-4000 eV range and their application to electron microscopes

50-4000eV領域用ワイドバンド軟X線回折格子分光器の開発と電子顕微鏡への応用

今園 孝志; 小池 雅人; 河内 哲哉; 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*; 寺内 正己*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*

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

汎用電子顕微鏡に搭載される従来の回折格子を用いた波長分散型分光器の分析エネルギー範囲(2002000eV)を拡張し、504000eV領域の発光スペクトルを高効率・高分解能計測できる平面結像型回折格子分光器を実用化し、リチウムイオン二次電池や太陽電池材料等の機能性物質におけるナノスケール空間での構造評価とその化学状態分析を実現する分光システムを開発した。本研究では、当該領域を四分割((1)50200eV、(2)155350eV、(3)3002200eV、(4)20004000eVし、それぞれの領域に最適化したラミナー型不等間隔溝ホログラフィック回折格子を一つの共通する分光器にシームレスに搭載できるように設計した。特に、(4)24keV領域用として、一定入射角でも全エネルギー領域で一様に高い回折効率を示す新型のワイドバンド多層膜回折格子を開発した。

For study of the electronic structure of materials including rechargeable lithium ion batteries and solar cells by means of soft X-ray emission spectroscopy based on electron microscopes (EMs), an objective flat-field grating spectrograph is designed to have an expanded detection range of 50-4000 eV with high resolution compared to commercially available wavelength or energy dispersive X-ray spectrometer. We have divided the energy range into four ranges, i.e., (1) 50-200 eV, (2) 155-350 eV, (3) 300-2200 eV, and (4) 2000-4000 eV, and designed the dedicated laminar holographic varied-line-spacing gratings for the respective ranges. All gratings can be accommodated by a single retractable spectrograph. Therefore, the energy range can be easily selected by exchanging the gratings. Furthermore, especially for the range of (4), a grating coated with a newly invented wide band multilayer is developed to cover the whole energy range at a constant angle of incidence.