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兵頭 俊夫*; 和田 健*; 望月 出海*; 木村 正雄*; 峠 暢一*; 設楽 哲夫*; 深谷 有喜; 前川 雅樹*; 河裾 厚男*; 飯田 進平*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 791(1), p.012003_1 - 012003_8, 2017/02
被引用回数：3 パーセンタイル：70.72(Physics, Multidisciplinary)本論文では、高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所(IMSS)低速陽電子実験施設(SPF)で得られた最近の成果を報告する。全反射高速陽電子回折(TRHEPD)実験では、ルチル型TiO
(110)(
)表面、Cu(111)およびCo(0001)基板上のグラフェン、Al(111)基板上のゲルマネンの構造を明らかにした。ポジトロニウム負イオン(Ps
)ステーションでは、Psの共鳴状態の観測に成功した。ポジトロニウム飛行時間測定(Ps-TOF)ステーションでは、ポジトロニウムの生成効率の増大とポジトロニウム生成・放出過程におけるエネルギー損失を観測した。陽電子ビームラインにパルスストレッチングセクションが導入され、陽電子ビームのパルス幅が1.2
sから20msまで可変になった。
(110)(1
2)表面の構造決定望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 前川 雅樹*; 河裾 厚男*; 設楽 哲夫*; 朝倉 清高*; 兵頭 俊夫*
表面科学, 37(9), p.451 - 456, 2016/09
本論文では、30年間構造が確定しなかった、触媒の担体として知られるルチル型の二酸化チタン表面の構造解析について報告する。全反射高速陽電子回折(TRHEPD)を用いて、陽電子の回折スポット強度の視射角依存性の測定および、動力学的回折理論に基づく強度解析を行った。その結果、最近Wangらが理論的に提唱した構造モデルを用いると実験結果をよく説明できることがわかった。
(110)-(12) surface using total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD)望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 設楽 哲夫*; 朝倉 清高*; 兵頭 俊夫*
Physical Chemistry Chemical Physics, 18(10), p.7085 - 7092, 2016/03
被引用回数：25 パーセンタイル：69.35(Chemistry, Physical)本研究では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、30年来議論が続くルチル型の二酸化チタン表面の原子配置を決定した。陽電子の反射強度の入射角依存性を測定し、様々な構造モデルを仮定した計算結果との比較を行った。構造解析の結果、OnishiとIwasawaが提唱した構造モデルに最表面の酸素原子の非対称性を取り入れることにより、実験結果をよく説明できることがわかった。
前川 雅樹; 和田 健*; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 望月 出海*; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
European Physical Journal D, 68(6), p.165_1 - 165_6, 2014/06
被引用回数：19 パーセンタイル：66.74(Optics)The brightness of a linac-based intense positron beam was enhanced for reflection high-energy positron diffraction (RHEPD) measurements. It gave more than 60 times intensified diffraction pattern from a Si(111)-77 reconstructed surface compared to a previous result with a 
Na-based positron beam. An improved signal-to-noise ratio in the obtained pattern due to the intensified beam allowed to observe clear fractional-order spots in the higher Laue-zones, those had not been observed previously.
深谷 有喜; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 望月 出海*; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 兵頭 俊夫*
Applied Physics Express, 7(5), p.056601_1 - 056601_4, 2014/05
被引用回数：20 パーセンタイル：60.36(Physics, Applied)本研究では、全反射条件下におけるSi(111)-
再構成表面からの反射高速陽電子回折(RHEPD)パターンが、結晶内部のバルク原子からの寄与を含まないことを報告する。このことは、バルク原子を含む通常の試料の測定においても、最表面原子の情報のみを反映した回折パターンを観測可能であることを意味する。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 前川 雅樹; 望月 出海*; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
Journal of Physics; Conference Series, 505(1), p.012001_1 - 012001_5, 2014/04
被引用回数：10 パーセンタイル：93.75(Physics, Applied)反射高速陽電子回折(RHEPD)は1992年に提唱され、1998年に初めて実証された。それ以来、RHEPDは表面科学の分野へ多くの寄与を果たしている。最近、原子力機構のRHEPD装置を高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設に移設し、輝度増強した高強度陽電子ビームラインへの接続を行った。この陽電子ビームの高強度化により、鮮明なRHEPDパターンが得られるようになった。Si(111)-表面をテスト試料として用い、RHEPDパターンの観測を行った。陽電子のエネルギーは10kVに設定した。このエネルギーでは、全反射の臨界角は2
となる。全反射条件下の視射角1.3で観測したRHEPDパターンは、計算結果と非常によく一致することが分かった。全反射したRHEPDパターンは、本質的に付着原子と表面第一層の原子だけで決定できることも分かった。この手法により、最表面から内部へ向かった表面近傍の構造解析が可能である。我々はこの手法を全反射陽電子回折法と呼ぶ。
和田 健*; 兵頭 俊夫*; 柳下 明*; 池田 光男*; 大澤 哲*; 設楽 哲夫*; 満汐 孝治*; 立花 隆行*; 長嶋 泰之*; 深谷 有喜; et al.
European Physical Journal D, 66(2), p.37 - 40, 2012/02
被引用回数：41 パーセンタイル：85.00(Optics)本論文では、高エネルギー加速器研究機構(KEK)低速陽電子実験施設の最近の進展について報告する。はじめに、低速陽電子ビームを生成するためのコンバータ・モデレータアッセンブリの改良を行った。具体的には、コンバータ・モデレータのフレームをタンタルで作製し、モデレータ内部ではタングステン薄膜を井桁状に2セット組み、2段に配置した。この改良により、低速陽電子のビーム強度が以前のものに比べて一桁増大するに至った。この高強度陽電子ビームを用いて、二つの新たな研究が進展した。一つは、ポジトロニウム負イオンの光脱離実験を行い、レーザーによるポジトロニウムの中性化に成功した。二つ目は、反射高速陽電子回折(RHEPD)装置を開発し、これまでの線源法に比べて5-10倍の反射強度を得ることに成功した。今後、両実験のさらなる発展が見込まれる。
坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05
日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
no journal, ,
反射高速陽電子回折(RHEPD)は、反射高速電子線回折(RHEED)の陽電子版である。RHEPD法は、1992年に提唱され、1998年に初めて実証された。結晶中の陽電子のポテンシャルエネルギーは、電子の場合とは逆のプラスである。したがって、ある臨界角より小さい視射角で結晶表面に入射した陽電子は全反射を起こす。この特徴により、RHEPD法は結晶表面の最上層に極めて敏感な手法となる。最近、加速器ベースの輝度増強した高強度陽電子ビームの発生に成功し、鮮明なRHEPDパターンの観測にも成功した。このRHEPD法の高度化に伴い、この手法を全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法と改めて命名することにした。本研究では、全反射の臨界角より小さい視射角で得られたSi(111)-DAS表面からのTRHEPDパターンが、表面に露出した原子だけから決定されることを示す。
和田 健*; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 設楽 哲夫*; 河裾 厚男
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設では、電子線形加速器を用いて発生させた高強度の陽電子ビームが、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)研究に供されている。専用電子線形加速器を用いて発生させた電子ビームは、タンタルコンバーターに打ち込まれ、制動放射により陽電子・電子対生成を生ずる。その後、タングステン薄膜に打ち込まれた陽電子は、熱化されたのち、負の仕事関数によりその一部が放出される。陽電子ビームは15keVのエネルギーで接地されたビームライン中を磁場輸送され、TRHEPDステーションまで導かれる。本研究では、輝度増強ユニットを用い、非磁場領域に解放された陽電子ビームの小径かつ高い平行性を実現した。この高強度陽電子ビームを用いることにより、これまでのNaベースのものに比べ、約60倍の反射強度を得ることに成功した。これにより、これまでのビームでは不可能であった、高次ラウエゾーンの分数次スポットを明瞭に観測できた。現在、本施設のユーザーによって、いくつかの顕著な成果が得られ始めている。
和田 健*; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 設楽 哲夫*; 河裾 厚男
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設では、電子線形加速器を用いて発生させた高強度の低速陽電子ビームが、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)研究に適用されている。専用電子線形加速器から発生した電子ビームは、タンタルコンバーターに打ち込まれ、対生成により陽電子を生ずる。陽電子の一部は、タングステンモデレーターにより熱エネルギーまで減速され、その後15kVまで加速される。陽電子ビームは、接地されたビームラインを通り、TRHEPDステーションまで磁場輸送される。陽電子は非磁場領域に解放された後、透過型の輝度増強システムを用いることにより、その輝度が1000-2000倍に増大される。その後、10kVに再加速された陽電子ビームは、接地された試料表面に入射する。最終的なビームのエミッタンスは、以前のNaベースのものとほぼ同じであるが、フラックスと輝度は著しく増大した。これにより、これまでのものに比べ約60倍の反射強度が得られるようになった。さらに、これまで観測できなかった、高次ラウエゾーンの分数次スポットを明瞭に観測できるようになった。これを用い、全反射条件下におけるSi(111)-再構成表面からのTRHEPDパターンがバルク中の原子からの寄与を含まないことを示した。
)-Pt and rutile-TiO(110)-() surfaces determined by TRHEPD rocking curve analysis望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 朝倉 清高*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
no journal, ,
最近、高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設において、電子線形加速器ベースの全反射高速陽電子回折(TRHEPD)装置を開発した。本研究では、Ge(001)表面上に形成したPt原子吸着誘起ナノワイヤーとルチル型TiO(110)表面の原子配置の結果について報告する。これまで、Ge(001)-()-Pt表面の原子配置として、いくつかの異なった構造モデルが報告されていた。我々は、動力学的回折理論に基づくロッキング曲線解析から、理論計算により得られていた構造モデルのうちの一つがナノワイヤーの基底構造であることを確かめた。ルチル型TiO(110)表面は、1100K以上で加熱することにより、(
)から()構造へ表面の周期性が変化することが知られているが、後者の原子配置はまだ明らかになっていない。現状では、走査型トンネル顕微鏡, 低速電子回折, 表面X線回折, 第一原理計算などを用い様々な構造モデルが提唱されているものの、統一的な見解には至っていない。この問題を解決するために、我々はTRHEPDロッキング曲線を測定し、結晶表面の原子配置を決定した。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
no journal, ,
全反射高速陽電子回折(TRHEPD)は、反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版である。高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設では、輝度増強された高強度陽電子ビームを用いたTRHEPDステーションが稼働している。TRHEPD法は、1992年に提唱され、1998年に実証された。全ての固体中の陽電子の平均ポテンシャルエネルギーはプラスであるため、ある臨界角以下の視射角で結晶表面に入射した陽電子は全反射される。この特徴により、陽電子回折が結晶表面の最上層に極めて敏感な手法となる。本研究では、全反射の臨界角以下の視射角でSi(111)-再構成表面において計算したTRHEPDパターンが、アドアトムと第一層の原子のみを考慮して計算したものと本質的に同じであることを示す。また、臨界角をわずかに超えた視射角で計算したTRHEPDパターンは第二層までの原子を含んだ計算と本質的に同じであることも示す。これは、臨界角以下の角度から視射角を増加させながら回折パターンを測定すると、最表面層から下層の原子までの情報を順々に得ることができることを意味する。特筆すべきことは、これらのTRHEPDパターンは、バルク原子から派生するバックグランドを含まないことである。
一宮 彪彦*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 河裾 厚男; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
no journal, ,
陽電子はプラスの電荷をもつため、結晶ポテンシャルから反発力を受ける。これは、ある角度以下で結晶表面に入射すると全反射が起こることを意味する。たとえば10keVの陽電子ビームがSi表面に入射する場合、全反射の臨界角は
になる。全反射条件下では、陽電子ビームの侵入深さは0.5nm以下である。したがって、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)を使うと、バルクからの影響なしに、最表面の構造と物性を検出することができる。最近、高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設で開発された輝度増強高強度陽電子ビームを用いて、全反射条件下のTRHEPDパターンが最表面構造の情報だけを確かに含むことが示された。これまでにTRHEPD法を用い、表面相転移や表面デバイ温度など様々な結晶表面構造や表面物性も決定してきた。これは、TRHEPD法ではバルクの影響なしに表面デバイ温度を決定できるからである。また、Si(111)-(
)表面合金のような複雑な表面構造においても、原子配置の決定における本手法の有用性を示した。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 和田 健*; 前川 雅樹; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
no journal, ,
全反射高速陽電子回折(TRHEPD)は、反射高速電子線回折(RHEED)の陽電子版である。現在、高エネルギー加速器研究機構(KEK)の低速陽電子実験施設では、高強度陽電子ビームを用いたTRHEPDステーションが稼働中である。TRHEPD(以前は、反射高速陽電子回折(RHEPD)と呼ばれていた)は、1992年に提案され、1998年に実証された。TRHEPDのもっとも際立った特徴は2つある。一つ目は、ある臨界角以下の視射角で結晶表面に入射した陽電子は全反射を起こし、その回折パターンは最表面だけの情報を含むことである。2つ目は、臨界角を少し超えると、その回折パターンは表面直下の情報を含むことである。いずれの場合も、回折パターンがバルク原子からの寄与を含まないことは特筆すべきことである。本講演では、シリコン表面を例に、TRHEPD法が最表面とその直下の構造に敏感なことを紹介する。
望月 出海*; 深谷 有喜; 和田 健*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
no journal, ,
全反射高速陽電子回折(TRHEPD)は、結晶表面の原子配置を決定するうえで理想的な手法である。最近我々は、高エネルギー加速器研究機構(KEK)低速陽電子実験施設において、電子線形加速器ベースの高強度陽電子ビームを用いた新たなTRHEPD装置を開発した。本研究では、TRHEPD法を用いて、ゲルマニウム表面上に形成した金ナノワイヤーの原子配置を決定した。これまでに様々な手法を用いていくつかの構造モデルが提唱されていた。TRHEPDを用いた構造解析の結果、これまでに提唱されたいずれの構造モデルも実験結果を説明できないことがわかった。本報告では、ゲルマニウム表面上に形成した金ナノワイヤーの新たな構造モデルを提唱する。
和田 健*; 兵頭 俊夫*; 柳下 明*; 池田 光男*; 大澤 哲*; 設楽 哲夫*; 満汐 孝治*; 鈴木 亮平*; 立花 隆行*; 長嶋 泰之*; et al.
no journal, ,
KEK低速陽電子実験施設の最近の進展について報告する。はじめに、低速陽電子ビームを生成するためのモデレーター・コンバーターの交換を行った。コンバーターとモデレーターのフレームをタンタルで作製した。モデレーターは、25m厚のタングステン薄膜を井桁状に2セット組み、2段に配置した。モデレーター・コンバーター交換前後の低速陽電子ビームの強度を比較したところ、毎秒710
個に増大した。続いて、陽電子ビームを用いた物性研究として、以下の2つの実験が進展した。ポジトロニウム負イオンの実験に関しては、アルカリ金属を蒸着したタングステン表面から、ポジトロニウム負イオンが高い効率で生成することがわかった。さらに、短パルス陽電子ビームとレーザーを用いて、ポジトロニウム負イオンの光脱離実験を行い、エネルギーが揃ったポジトロニウムを取り出すことに成功した。また、KEK低速陽電子実験施設のビームラインに反射高速陽電子回折(RHEPD)実験装置を設置し、RHEPD実験を開始した。Si(111)-77表面超構造の陽電子回折パターンの観察に成功し、ばらつきが非常に小さいロッキング曲線の測定にも成功した。現状で、5-10倍の反射強度を得ている。今後は、さらなるビーム強度の増大及び実際の表面超構造物性の研究に展開させる。
)-Au表面の構造解析望月 出海*; 深谷 有喜; 和田 健*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
no journal, ,
清浄なゲルマニウム表面に金原子を吸着させると、最表面にナノワイヤー構造が形成される。この表面は1次元系特有の電子物性を発現し、新奇な表面物性を示す系として興味が持たれている。しかし、その原子配置については様々な構造モデルが提案されており、議論が決着していない。そこで本研究では、最表面および近表面の構造解析に有力な全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、金ナノワイヤーの構造決定を試みた。これまでに提案された構造モデルを仮定して解析を行ったところ、いずれも実験結果を説明することができなかった。そこで新たな構造モデルとして、最表面のゲルマニウム原子の半数を金原子に置換し、さらに最表面原子の配置を少し緩和させたところ、実験結果を非常に良く説明できることが分かった。発表では、TRHEPD実験から決定された新しい構造モデルの詳細について述べる。
和田 健*; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 小菅 隆*; 斉藤 裕樹*; 設楽 哲夫*; 大澤 哲*; 池田 光男*; 白川 明広*; 古川 和朗*; et al.
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の低速陽電子実験施設では、ライナックベースの低速陽電子ビームを共同利用に供している。近年成果が上がっている、反射高速陽電子回折(RHEPD)実験とポジトロニウム負イオン分光実験を次の段階に進めるために、多数のコイル用電源を移動して新しいビームラインの分岐を整備するとともに、装置の移動を行った。また、低速陽電子回折(LEPD)実験装置開発のための予備実験を行い、装置設計を進めている。平成24年度秋のビームタイムより共同利用が再開したポジトロニウム飛行時間測定装置における実験成果の紹介も行う予定である。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
no journal, ,
反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版である反射高速陽電子回折(RHEPD)は、最初の実証実験以来、10年以上にわたって原子力機構先端基礎研究センター高崎の世界唯一の装置で研究が行われ、いくつかの表面構造の決定に重要な役割を果たしてきた。放射性同位元素Na-22を陽電子源とし、ビーム強度が試料方位調整をリアルタイムで行うことができないほど弱かったにもかかわらず、成果が出ていたのは、陽電子と表面原子の相互作用が単純であるため動力学的理論と実験との一致がよいこと、および、ある臨界角以下の視射角で入射すると全反射が起きるためである。最近、そのRHEPD装置をNa-22ビームラインから切り離し、高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設の、高輝度高強度陽電子ビームに接続した。これにより、回折強度が60倍以上になり、陽電子ビームによる試料方位の調整がリアルタイムでPC画面を見ながら行うことができ、測定時間が大幅に短縮され、かつ、MCPの暗電流に対するS/N比が向上するなどの画期的な変化が起きた。ここでは、この高性能化した世界唯一の装置を用いて、Si(111)-表面に対して全反射臨界角以下の視射角で入射したビームは、最表面に露出した原子配列のみによる回折図形(全反射陽電子回折、TRPD)を表すことを示し、さらに、この手法の今後の展望を述べる。
