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論文

Demonstration of the high collection efficiency of a broadband Mo/Si multilayer mirror with a graded multilayer coating on an ellipsoidal substrate

市丸 智*; 竹中 久貴*; 並河 一道*; Gullikson, E. M.*; 圓山 桃子; 奥 哲*

Review of Scientific Instruments, 86(9), p.093106_1 - 093106_7, 2015/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.54(Instruments & Instrumentation)

EUV分光のための広帯域Mo/Siグレーディッド多層膜ミラーを製作した。このミラーは、波長15nm$$sim$$17nm、有効エリア1100$$sim$$1500mm$$^{2}$$において平均16%という、直径1インチの標準的なMo/Si多層鏡より約4倍大きい反射率を有しており、この波長領域でのEUV蛍光計測に使用可能であることを示している。

論文

Development of soft X-ray multilayer laminar-type plane gratings and varied-line-spacing spherical grating for flat-field spectrograph in the 1-8 keV region

小池 雅人; 石野 雅彦; 今園 孝志; 佐野 一雄*; 笹井 浩行*; 畑山 雅俊*; 竹中 久貴*; Heimann, P. A.*; Gullikson, E. M.*

Spectrochimica Acta, Part B, 64(8), p.756 - 760, 2009/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:46.02(Spectroscopy)

1$$sim$$8keV領域で高回折効率を呈するW/CとCo/SiO$$_{2}$$多層膜ラミナー型平面回折格子(刻線密度1200本/mm)を開発した。Co/SiO$$_{2}$$回折格子においては4,6keVでそれぞれ0.41, 0.47、W/C回折格子においては8keVで0.38の高い回折効率を観測した。この特長を利用して1.7keV領域で用いることができる平面結像型分光器用としてMoSiO$$_{2}$$多層膜を蒸着したラミナー型不等間隔溝球面回折格子を開発した。0.9$$sim$$1.8keVでの回折効率は0.05$$sim$$0.20であった。また、Hf-M$$alpha$$$$_{1}$$(1644.6eV), Si-K$$alpha$$$$_{1}$$(1740.0eV), W-M$$alpha$$$$_{1}$$(1775.4eV)の半値全幅は13.7eV, 8.0eV, 8.7eVであった。このことにより、1$$sim$$8keV領域での多層膜ラミナー型回折格子の高回折効率性を実証したのみならず数keVでの平面結像型回折格子分光器の利用を可能とした。

論文

Fabrication and evaluation of a multilayer laminar-type holographic grating and its application to a high efficiency grazing incidence monochromator for the 1-8 keV region

小池 雅人; 石野 雅彦; Heimann, P. A.*; 今園 孝志; 竹中 久貴*; 畑山 雅俊*; 笹井 浩行*; Gullikson, E. M.*; 佐野 一雄*

AIP Conference Proceedings 879, p.647 - 650, 2007/01

ホログラフィック法と反応性イオンビームエッチング法により作成されたラミナー型回折格子は少なくとも溝の凸部において初期研磨面の良い面粗さが保存されるため波長と面粗さがほぼ同等のスケールとなる軟X線回折格子として適している。また、この回折格子面上にマグネトロンやイオンビームスパッタリング法により多層膜を蒸着すると回折効率の高い多層膜回折格子が作成できる。幾つかの多層膜材料を用いて多層膜ラミナー型ホログラフィック回折格子を作成し、その回折効率を米国ローレンスバークレー研究所先進光源施設(Advanced Light Source, ALS)BL-5.3.1とBL6.3.2及び立命館大学SRセンタ-BL-11で0.6$$sim$$6keVの範囲で回折効率を測定した。回折格子の刻線密度は1200本/mm、溝深さは3$$sim$$4nm、デューティ比(凸部の幅/格子定数)は0.4$$sim$$0.5、多層膜の周期は6-7nm、総膜層数は60$$sim$$100、有効面積は36$$times$$36mm$$^{2}$$である。その結果W/C多層膜を付加した場合、8keVで38.1%、CoSiO$$^{2}$$多層膜を付加した場合、4keVで40.9%の回折効率を示した。さらに。これらの高回折効率回折格子の利用として、1-8keV領域を測定領域とする可変偏角不等間隔溝平面回折格子分光器の設計例を示し、実験的に得られた回折効率を取り入れた分光器としてのスループットの見積計算,光線追跡によるシミュレーションの結果から予測される分解能についても議論を行う。

論文

Development of multilayer laminar-type diffraction gratings to achieve high diffraction efficiencies in the 1-8 keV energy region

石野 雅彦; Heimann, P. A.*; 笹井 浩行*; 畑山 雅俊*; 竹中 久貴*; 佐野 一雄*; Gullikson, E. M.*; 小池 雅人

Applied Optics, 45(26), p.6741 - 6745, 2006/09

 被引用回数:11 パーセンタイル:49.13(Optics)

1-8keVのエネルギー領域のX線には、元素の吸収端が数多く存在することから元素分析や物質の構造解析等の分野で広く利用されている。しかし、回折格子分光器は2keVよりも高エネルギーでは効率が極端に減少することから実用上問題が多い。われわれは1-8keVのX線領域において高い効率を実現する回折格子として、多層膜をコーティングしたラミナー型多層膜回折格子の生成と評価を行った。多層膜としては1-8keVで高い反射率が期待できるW/C多層膜及びCo/SiO$$_{2}$$多層膜を選択し、マグネトロンスパッタリング法及びイオンビームスパッタリング法により回折格子基板上に成膜を行った。そして、回折効率を米国ローレンスバークレー国立研究所の放射光施設であるAdvanced Light SourceのBL5.3.1, BL6.3.2, 立命館大学SRセンターのBL-11、そしてX線回折装置を用いて測定した。その結果、Co/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子が6.0keVにおいて47%の回折効率を、W/C多層膜回折格子が8.0keVにおいて38%の回折効率を示した。このことから、開発した多層膜回折格子は1-8keV領域において十分実用となることを見いだした。これらの測定結果は今まで報告されている効率の中で最も高い値である。そして粗さを考慮した理論計算からCo/SiO$$_{2}$$多層膜回折格子の粗さを$$sigma$$=0.7-1.3nm, W/C多層膜回折格子の粗さを$$sigma$$=0.8-1.0nmと評価した。これは回折格子基板の持つ表面粗さから考えて、妥当な値である。

論文

Characterization of surface carbon films on weathered Japanese roof tiles by soft X-ray spectroscopy

村松 康司; 山下 満*; 元山 宗之*; 広瀬 美佳*; Denlinger, J. D.*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

X-Ray Spectrometry, 34(6), p.509 - 513, 2005/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Spectroscopy)

軟X線分光法を用いて、いぶし瓦表面炭素膜の耐候性を調べた。軟X線吸収分光測定から、炭素膜の表面では酸化反応が進行し、この酸化状態は主としてカルボキシル基の形成で説明できた。軟X線発光分光測定から、数年程度の外部環境被爆では炭素膜内部の層構造は乱れないことがわかった。以上から、いぶし瓦の耐候性は自然酸化反応が炭素膜の表面から進行することで理解できた。

論文

Evaluation of carbon films on the Japanese smoked roof tile "Ibushi-Kawara" by angle-dependent soft X-ray emission spectroscopy using synchrotron radiation

村松 康司; 山下 満*; 元山 宗之*; Denlinger, J. D.*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Spectrochimica Acta, Part B, 59(8), p.1317 - 1322, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:10.72(Spectroscopy)

電子線マイクロアナライザーで測定したグラファイトのCKX線発光スペクトルについて、そのスペクトル形状の偏光依存性を議論した。スペクトルの解析には分子軌道計算を用い、その結果をいぶし瓦表面炭素の構造解析に応用した。

論文

First principles study of core-hole effect on fluorine K-edge X-ray absorption spectra of MgF$$_{2}$$ and ZnF$$_{2}$$

山本 知之*; 溝口 照康*; 巽 一厳*; 田中 功*; 足立 裕彦*; 村松 康司; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Materials Transactions, 45(7), p.1991 - 1993, 2004/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:39.07(Materials Science, Multidisciplinary)

MgF$$_{2}$$とZnF$$_{2}$$のFKX線吸収スペクトルにおける内殻空孔の影響を第一原理計算で解析した。その結果、実験スペクトルは内殻空孔を考慮した計算によって再現することができた。また、計算におけるスーパーセルの大きさの効果も効いていた。

論文

標準的な固体炭素化合物の軟X線発光・吸収スペクトル

村松 康司; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

X線分析の進歩,35, p.125 - 136, 2004/00

炭素材料の軟X線発光・吸収分光測定において、標準試料となり得る代表的な固体炭素化合物(高配向性熱分解グラファイト(HOPG),カーボンナノチューブ,ダイヤモンド,カーボンブラック,フラーレン(C$$_{60}$$, C$$_{70}$$),ポリエチレン,${it p}$-テルフェニル,アントラセン)の放射光励起CKX線発光・吸収スペクトルを同一条件下で測定した。また、結晶構造の異方性を反映するHOPGの出射・入射角依存スペクトルを測定し、角度依存性測定における留意点を示した。さらに、DV-X$$alpha$$分子軌道計算法によって算出した電子状態密度と軟X線スペクトルを比較し、これら炭素化合物の軟X線スペクトル解析におけるDV-X$$alpha$$分子軌道計算法の有効性を示した。

論文

Characterization of carbon films on the Japanese smoked roof tile "Ibushi-Kawara" by high-resolution soft X-ray spectroscopy

村松 康司; 元山 宗之*; Denlinger, J. D.*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(10), p.6551 - 6555, 2003/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:25.22(Physics, Applied)

軟X線発光・吸収分光法により、いぶし瓦表面炭素膜の化学状態を分析した。その結果、この炭素膜は基本的にカーボンブラックと同様なsp2炭素からなるものの、その半分は粘土基板にほぼ平行な層構造をもち、残り半分の炭素は非晶質構造をもつことがわかった。いぶし瓦の光沢色はこの層構造成分に起因し、耐久性は非晶質構造に起因することが示唆された。

論文

Angle-resolved soft X-ray emission and absorption spectroscopy of hexagonal boron nitride

村松 康司; 兼吉 高宏*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Spectrochimica Acta, Part A, 59(9), p.1951 - 1957, 2003/07

ホウ素材料の状態分析に必要な分光データを取得するため、六方晶窒化ホウ素の軟X線発光・吸収スペクトルを測定し、そのスペクトル形状を分子軌道法を用いて解析した。その結果、六方晶窒化ホウ素のBK/NK X線発光・吸収スペクトルでは明瞭な出射・入射角依存性が観測され、この角度依存性はホウ素及び窒素原子の$$pi$$軌道と$$sigma$$軌道の配向を考慮した電子状態密度スペクトルにより再現できた。また,NK X線発光スペクトルの角度依存性から、窒化ホウ素の層構造の乱れを定量的に評価できることを見いだした。

論文

Performance of laminar-type holographic grating for a soft X-ray flat field spectrograph in the 0.7-6 nm region

小池 雅人; 佐野 一雄*; Gullikson, E. M.*; 原田 善久*; 隈田 英樹*

Review of Scientific Instruments, 74(2), p.1156 - 1158, 2003/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:71.21(Instruments & Instrumentation)

0.7-6nmを波長領域とする軟X線平面結像型分光器で使用される2400本/mmの刻線密度を持つラミナー型ホログラフィック回折格子を設計製作した。不等間隔溝パターンは非球面波露光を用いて、ラミナー型の溝形状は反応性イオン・エッチング方法によって形成した。この回折格子をモリブデンK軟X線光源とCCD検知器を備えた分光写真機を使用して評価した。さらに、0次~3次のスペクトルの絶対回析効率をシンクロトロン放射ビームラインに設置された反射率計を使用して測定した。実験の結果は、この回折格子は機械刻線レプリカ回折格子と同等の分解能を持ち、波長約2nmの1次光で2%以上の絶対回折効率を得た。さらに、この回折格子は$$<$$1.0nmの波長領域でも高い回折効率と、全ての波長領域に渡り低い高次光の強度を示した。

論文

グラファイトと六方晶窒化ホウ素の軟X線発光・吸収スペクトルにおける$$pi$$/$$sigma$$成分比の出射・入射角依存性

村松 康司; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

X線分析の進歩,34, p.153 - 163, 2003/00

高配向性熱分解グラファイト(HOPG)と六方晶窒化ホウ素(h-BN)の軟X線発光・吸収スペクトル(CK,BK,NK領域)において、$$pi$$/$$sigma$$成分比の出射・入射角依存性を測定した。いずれのスペクトルについても$$pi$$/$$sigma$$成分比には顕著な角度依存性が観測され、これは$$pi$$軌道と$$sigma$$軌道の配向を考慮した解析により説明できた。また、この$$pi$$/$$sigma$$成分比の角度依存性から、結晶子のc軸配向の程度を示す情報が得られることが示唆された。

論文

Total-electron-yield X-ray standing-wave measurements of multilayer X-ray mirrors for interface structure evaluation

村松 康司; 竹中 久貴*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 41(6B), p.4250 - 4252, 2002/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.12(Physics, Applied)

X線多層膜ミラーの層構造及び界面粗さの情報を得ることを目的として、全電子収量法を用いたX線定在波スペクトルを測定した。Mo/SiC/Si多層膜ではブラッグ反射に対応した定在波ピークが観測され、アニールによる層構造の乱れが示唆された。また、本法はその簡便な測定原理のため、反射率との同時測定が可能であり、かつ二次元マッピングによる層構造の均一性について可視化できることを示した。以上から、X線多層膜ミラーの評価手法として本法が有効であることを明らかにした。

論文

Experimental technique for radiative-process-resolved X-ray absorption spectroscopy at the inner-shell excitation thresholds

村松 康司; 上野 祐子*; 佐々木 貞吉; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Journal of Synchrotron Radiation, 8(2), p.369 - 371, 2002/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.74(Instruments & Instrumentation)

新しい分光測定手法の開拓を目指し、モニターするX線の発光過程を識別した蛍光収量X線吸収スペクトル測定を試みた。分光測定はAdvanced Light Sourceの回折格子軟X線発光分光装置を用いて行い、位置敏感型検出器のウインド幅を各発光過程のX線スペクトル幅にあわせて調整することにより発光過程を識別した吸収スペクトルを得た。具体的には、グラファイトとh-BNにおける共鳴弾性X線と蛍光X線を区別した吸収スペクトルと、NiOのNiL吸収端においてL$$alpha$$線とL$$beta$$線を区別した吸収スペクトルを測定した。これにより、発光過程識別X線吸収分光法によって内殻励起における発光励起緩和過程及び電子構造に関する情報が得られることを示した。

論文

New evaluation beamline for soft X-ray optical elements

小池 雅人; 佐野 一雄*; 依田 修; 原田 善寿*; 石野 雅彦; 森谷 直司*; 笹井 浩行*; 竹中 久貴*; Gullikson, E. M.*; Mrowka, S.*; et al.

Review of Scientific Instruments, 73(3), p.1541 - 1544, 2002/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:69.62(Instruments & Instrumentation)

軟X線光学素子の波長依存性,角度依存性絶対効率を測定するために開発した装置について述べる。この装置は立命館大学にある超電導コンパクトリングAURORAのBL-11に設置された。0.5nm$$<lambda<$$25nmの広い波長領域をカバーするために2種類のMonk-Gillieson型分光器を装備している。一台は二偏角を持つ不等間隔溝回折格子を用いる従来型で、他方は表面垂直回転(SNR)の波長走査を用いる新型である。このシステムの紹介と、軟X線多層膜,同回折格子,フィルターについての測定結果について述べる。測定値はローレンス・バークレー研究所ALSにおける測定値とよい一致を見せ、システムの信頼性が確認できた。またSNRを用いた分光器ではALS'の同等の従来型分光器では測定不可能な1.5keV(~0.8nm)にあるアルミニウムのK端が測定でき、シミュレーションによる透過率とよく一致した。

論文

Soft X-ray emission and absorption spectra in the 0 K region of microporous carbon and some reference aromatic compounds

村松 康司; 蔵本 健太郎*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Surface Review and Letters, 9(1), p.267 - 270, 2002/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.99(Chemistry, Physical)

環境材料として注目されている多孔質炭素において、細孔内部の化学反応特性に強く影響を及ぼすと考えられる細孔表面酸素の化学結合状態を解明するため、多孔質炭素と酸素官能基をもつ参照芳香族化合物のX線発光・吸収スペクトルを測定した。その結果、発光スペクトル測定からは酸化状態を識別することは困難であるが、吸収スペクトル測定から識別できることがわかった。これから、測定に用いた多孔質炭素の細孔表面酸素は-COOHまたは-C(H)O状態にあることがわかり、このX線スペクトル形状は分子軌道計算で説明できることを示した。

論文

多層膜における全電子収量X線定在波法を用いた層構造の面内分布測定の試み

村松 康司; 竹中 久貴*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

X線分析の進歩,33, p.145 - 154, 2002/00

X線多層膜ミラーの層構造及び界面粗さの情報を得ることを目的として、全電子収量法を用いたX線定在波スペクトル測定法を提案した。本法を用いたMo/SiC/Si多層膜の測定では、ブラッグ反射に対応した定在波ピークが観測され、そのスペクトル形状変化からアニール処理による層構造の乱れが示唆された。また、本法はその簡便な測定原理から反射率と定在波の同時スペクトル測定が可能であり、かつ二次元マッピング測定から層構造の面内分布情報を可視化して表示することも可能である。以上から、X線多層膜ミラーの層構造評価方法として本法が有効であることを示した。

論文

Total-electron-yeild X-ray standing wave measurements of multilayer X-ray mirrors

村松 康司; 竹中 久貴*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Advanced Light Source Compendium of User Abstracts 2000, 10 Pages, 2001/07

X線多層膜ミラーの層構造及び界面粗さの情報を得ることを目的として、全電子収量法を用いたX線定在波スペクトルを測定した。Mo/SiC/Si多層膜ではブラッグ反射に対応した定在波ピークが明瞭に観測され、アニールによる層構造の乱れが示唆された。また、本法はその簡便な測定原理のため、(1)反射率との同時測定が可能であり、(2)二次元マッピングによる層構造の均一性について可視化できるという特長を有することを示した。そのほか、酸素置換基を有する多環芳香族分子の吸収スペクトル測定,多孔質カーボン中の酸素のX線発光吸収スペクトル測定,キュービックシリコンの電子構造解析,DNA関連分子のX線発光吸収スペクトル,発光過程を識別した蛍光収量X線吸収スペクトル測定方法について解説した。

論文

Soft X-ray reflectivity and structure evaluation of CoCr/C multilayer X-ray mirrors for spectral region around 6nm

竹中 久貴*; 永井 宏明*; 伊東 恒*; 村松 康司; 川村 朋晃*; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 467-468(Part1), p.337 - 340, 2001/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:54.01(Instruments & Instrumentation)

6nm領域における軟X線マイクロスペクトロスコピーに利用され得る高反射率の多層膜X線ミラーを設計・開発した。具体的にはマグネトロンスパッタ法を用いて、直入射条件下で高反射率が得られるCoCr/C多層膜ミラーを作製した。この多層膜ミラーの反射率を測ったところ、88°の入射角において、11.5%($$lambda$$=6nm)であった。この膜をアニール処理すると、反射率は13%に向上し、高反射率の多層膜を開発するうえで、アニール処理が重要であることを示した。

論文

Soft X-ray reflectivity and structure evaluation of Ni/C/Ti/C multilayer X-ray mirrors for water-window region

竹中 久貴*; 伊東 恒*; 永井 宏明*; 村松 康司; Gullikson, E. M.*; Perera, R. C. C.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 467-468(Part1), p.341 - 344, 2001/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:84.63(Instruments & Instrumentation)

水窓領域における軟X線マイクロスペクトロスコピーに利用され得る高反射率の多層膜X線ミラーを設計・開発した。具体的には、層間のインターミキシングを抑えるためにカーボン層を間にはさんだNi/C/Ti/C多層膜を作製した。この多層膜の反射率を放射光を用いて測ったところ、9.5°の入射角に対して40%($$lambda$$=2.76nm)であった。この値はC層をはさまないNi/Ti多層膜のものとほぼ同等以上であった。さらにNi/C/Ti/C多層膜の方がNi/Ti多層膜よりも耐熱性が向上することもわかった。

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