軟X線光電子顕微鏡による微粒子のナノスケール化学状態分析

Nanoscale chemical analysis on microparticles by using soft X-ray photoemission electron microscope

吉越 章隆 

Yoshigoe, Akitaka

放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)は、試料から放出された光電子をプローブする表面敏感なナノスケールの空間分解能を有する顕微鏡である。電子レンズによって像の拡大、縮小が容易であり、試料形状の観察とともに高エネルギー分解能X線吸収分光(XAS)による化学状態のピンポイント分析が可能である。試料の薄片化が不要であることから、対象物の"ありのまま"の姿を観察および分析できるなど試料走査型や透過型顕微鏡に無い多くの優位点を持つ。本講演では、福島第一原発事故で飛散した放射性Csの土壌中の吸着状態の解明に向けたSR-PEEMの応用例を紹介する。SR-PEEMの絶縁物に対する帯電という致命的な問題を試料表面に極薄膜を付加することによって克服し、Csが吸着した風化黒雲母に対して、明瞭なCsマップとCs M吸収端ピンポイントXASスペクトルの取得に成功し、Cs吸着機構に関する重要な知見を得た。本手法は、原子力分野のみならずナノテクノロジー研究などへの応用も期待されている。

A synchrotron radiation photoemission electron microscope (SR-PEEM) probing photoelectrons emitted from samples is an useful microscope with surface sensitive and nanoscale spatial resolution. The electron lens-system facilitates the enlargement and reduction of the sample image, and enables pinpoint chemical analysis by high energy resolution X-ray absorption spectroscopy (XAS). It has many advantages over scanning and transmission microscopes because it can observe samples without any preparations such as reduction of the sample thickness. In this talk, an application of SR-PEEM for elucidation of the adsorption states of radioactive Cs in clay minerals due to 1F accident will be shown. To overcome insulating properties of clay, an thin film was deposited on the sample surface. After this treatment. clear Cs map and pinpoint XAS spectra for Cs M-edge XAS for weathered biotite clay minerals with Cs were obtained to giving important findings on Cs adsorption mechanism. This method is expected to be applicable for not only the nuclear power researches, but also studies on nanotechnologies.