Exciting possibilities of soft X-ray emission spectroscopy as chemical state analysis in EPMA and FESEM

EPMAとFESEMでの化学状態分析などにおける軟X線発光分光のエキサイティングな可能性

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*

電子プローブアナライザ(EMPA)としてX線エネルギー範囲が公称50210eVの新しい波長分散型軟X線発光分光計(SXES)を開発した。このEPMA-SXESは2枚の不等間隔溝回折格子を用いた平面結像型分光器で、従来の波長分散型分光器では困難であったパラレル計測が可能であり、そのエネルギー分解はAl-L端で約0.2eVと、光電子分光器や電子エネルギー損失分光器と比して同程度である。これらの特長から様々なバルク試料の化学結合状態について有意義な情報を得ることができる。本研究では、このEPMA-SXESを用いた実試料の測定を行い、リチウムイオン電池の負極及び金属リチウムからのLi-K発光スペクトルの比較、結合と結合に起因するキッシュ黒鉛からのC-K発光スペクトルの結晶方位依存性、3種類の希土類フッ化物(LaF, CeF, NdF)からのLa, Ce, NdのN発光スペクトルの比較について報告する。

A novel wavelength dispersive soft X-ray emission spectrometer (SXES) having a X-ray energy range of 50-210 eV has been developed. One feature is that the SXES is parallel detection of the signals so that it can be used like a conventional energy dispersive spectrometer. The other is a high energy resolution, which is about 0.2 eV at Al-L comparable to those revealed by XPS and EELS. These features enable us to obtain meaningful information about chemical bonding in various bulk samples. The SXES can detect Li-K emission spectrum. In the case of an anode electrode of a lithium ion battery (LIB), two types of lithium peaks are observed: one lower energy peak at 50 eV and the other higher energy peak at 54 eV. It was found that the former peak corresponds to the amount of charging, whereas the latter corresponds to the metallic state of lithium.