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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：71.48(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：23 パーセンタイル：67.81(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：67.43(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：61.12(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：9 パーセンタイル：93.04(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：85.43(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。
和田 健*; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 設楽 哲夫*; 深谷 有喜; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 満汐 孝治*; 寺部 宏基*; 飯田 進平*; et al.
no journal, ,
最近、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では、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)装置を導入した。専用電子線形加速器(55MeV)を備えた低速陽電子実験施設では、高強度のパルス低速陽電子ビームを供している。陽電子ビームは、高圧(35keVまで)に印加された発生部で生成され、接地されたビームラインを磁場輸送され、各実験ステーションに振り分けられる。陽電子ビームは、非磁場領域に解放された後、輝度増強され、回折実験に用いられる。ポジトロニウム負イオンの光脱離により生成したエネルギー可変ポジトロニウムビームとポジトロニウム飛行時間(Ps-TOF)実験の最近の結果についても報告する。
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
no journal, ,
反射高速電子線回折(RHEED)の陽電子版である反射高速陽電子回折(RHEPD)は、固体表面及び近表面の原子配置を知るための理想的な手段になる可能性を秘めている。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。最近、原子力機構の装置をNaビームから切り離し、KEKの低速陽電子実験施設の、透過型輝度増強をおこなった高強度陽電子ビームに接続した。その結果、ビームの質が向上し、たとえばSi(111)-77再構成表面の多くの分数次スポットが見えるようになった。RHEPDは全反射条件のデータを含むことが多いので、このように大幅に質が向上した今、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)と呼ぶことを提唱する。TRHEPDは、全反射条件で最表面のみの原子配置の情報を得て、次に次第に視射角を増加させながら測定することにより、上から順に表面に隠された部分の原子配置の詳細を知ることができるユニークな手法である。本講演では、陽電子回折の表面敏感性、輝度増強、RHEPDロッキング曲線、全反射の機構、全反射臨界角以下の視射角入射で表面原子のみからの回折パターンが得られることを述べる。
(110)表面構造解析望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 設楽 哲夫*; 朝倉 清高*; 前川 雅樹; 河裾 厚男
no journal, ,
ルチル型TiO(110)単結晶表面は、金属酸化物の触媒反応過程を調べるうえでの標準物質として知られ、最も広く研究されている表面の一つである。最安定面である(11)表面を超高真空下でアニールすると(12)周期構造が現れる。走査型トンネル顕微鏡、低速電子線回折、表面X線回折実験、第一原理計算などを用いた研究から多数の構造モデルが提案されているものの、その表面原子配置は未だに決定していない。そこで本研究は、最表面の構造解析に特化した全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、TiO(110)-(12)表面の構造決定を試みた。これまで提案されている様々な構造モデルを用いてロッキング曲線を計算したところ、TiO
モデルのみが実験結果を再現でき、R因子も最小値(1.5%)となった。したがって、この構造解析の結果は、大西らが提唱したTiOモデルを支持できる。
和田 健*; 前川 雅樹; 望月 出海*; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
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、リニアックベースの大強度低速陽電子パルスビームを共同利用に供してきた。しかし一般的な陽電子消滅測定に用いる場合、現行のパルス時間構造では一パルスあたりの陽電子数が多いため、パイルアップの問題により効率の良い測定ができなかった。そこでパルス幅を4桁広げるためのストレッチセクションの建設を行っている。本施設でのパルスストレッチは、ペニングトラップ型を基本にしている。本施設の特徴である試料の接地電池接続を確保するためには、ビームエネルギーを5keV以上に保ったまま行う必要があり、蓄積電極の電圧を全体的に昇圧できる構造にすることでこれを実現している。現在までに蓄積部の電極をビームラインダクトに挿入する作業は完了しており、高周波電源の構築を進めている。
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*; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 望月 出海*; 設楽 哲夫*; 兵頭 俊夫*
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構(KEK)低速陽電子実験施設では、電子線形加速器を用いて発生した高強度陽電子ビームを全反射高速陽電子回折(TRHEPD)の研究に適用している。専用電子線形加速器で発生したパルス電子ビームをタンタルコンバーターに打ち込み、制動放射による陽電子・電子対生成から高強度の陽電子を引き出す。その後、陽電子はタングステン中で熱エネルギー程度まで一旦減速され、エネルギー可変の単色陽電子ビームとして再放出される。最終的な陽電子ビームのエミッタンスは、以前の線源ベースのものと同じであるが、その強度は約60倍である。この高輝度・高強度化により、結晶最表面からの鮮明な回折パターンを得ることに成功した。
)-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。
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Ge表面に1原子層以下のAu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。この表面では1次元系特有の電子物性の発現が期待され、その新奇な表面物性の解明に興味が持たれている。原子配置に関しては、様々な実験と理論計算から異なる構造モデルが提案されており、未だに決着には至っていない。そこで本研究では、最表面および近表面の構造決定に有力な全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Au吸着ナノワイヤー表面の構造解析を試みた。はじめに、これまでに提案されていた様々な構造モデルを用いて構造解析を行ったが、いずれも実験結果を説明することはできなかった。そこで新たな構造モデルとして、最表面のGe原子をAu原子に置換し、さらに最表面の原子位置を微調整したところ、実験結果を非常によ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。
)-Au表面構造の決定望月 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, ,
ゲルマニウム(Ge)表面上に一原子層分以下の金(Au)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。このナノワイヤー構造は1次元系特有の特異な電子物性の発現が期待され、構造と物性の両面から研究が進められている。原子配置に関しては、実験と理論的研究から、さまざまな構造モデルが提案されており、未だ解明には至っていない。そこで本研究では、最表面および近表面の構造解析に最適な全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Geの最表面に形成されるナノワイヤー構造の原子配置を決定した。TRHEPD強度の視射角依存性(ロッキング曲線)を測定し、表面に垂直なz方向の原子配置を解析した結果、これまでに提案されていた構造モデルでは実験結果を再現できないことがわかった。そこで、提案されている構造モデルの一つをもとにして、最表面のGe原子の半数をAu原子に置き換えたところ、実験結果をよく再現できることがわかった。発表では、この新たな構造モデルの面内の原子配置についても報告する。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 高橋 敏男*; 藤浪 真紀*; 和田 健*; 望月 出海*; 設楽 哲夫*; 河裾 厚男; 前川 雅樹; 白澤 徹郎*
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所低速陽電子実験施設の専用ライナックで生成したエネルギー可変低速陽電子ビームは、1-10ns可変幅(短パルスモード)あるいは1s(ロングパルスモード)幅のパルス状のビームで、かつ0.1-35keVの可変エネルギーで輸送するという特徴がある。強度は前者で
/s程度、後者で
/s程度である。ロングパルスモードの高強度を生かした反射高速陽電子回折(RHEPD)が既に開始されている。平成24年度より5年間の予定で科研費基盤(S)「高輝度・高強度陽電子ビーム回折法の開発と表面研究への応用」(研究代表者:兵頭俊夫)が採択された。これによって、RHEPDをさらに推進するとともに、新たに低速陽電子回折(LEPD)のステーションも製作して研究を開始する。陽電子に対しては物質の結晶ポテンシャルが正であるために、RHEPDにおいてたとえばSiの表面に10keVの陽電子を表面すれすれの角で入射すると、視射角
で全反射が起きる。その結果、この領域では回折強度が電子に比べて2桁近く大きく、この領域のすぐ外でもかなり大きい。このため、Na線源を用いたRHEPDでも他の手段では得られない表面構造の情報を与えてきていた。ビーム強度が上がったことによって、試料の方位調整がリアルタイムでできるようになり測定時間も格段に短くなった。さらに、再減速による輝度増強が可能になるので、ますます有用な情報が得られると期待される。
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。2012年度春に、日本原子力研究開発機構の河裾グループの協力を得て、反射高速陽電子回折用に透過型の輝度増強ユニットを導入した。磁場で輸送した15keVの低速陽電子ビームを非磁場領域に解放した後、10kVに印加した厚さ100nmのタングステン薄膜に磁気レンズを用いて収束し、数段からなる引き出し電極と磁気レンズを用いてアース電位の試料に導く。輝度増強ユニット導入前と比べて、ビームのエネルギー広がりが1桁以上狭くなるとともに、反射強度が約4倍向上した。また、これまで使用できなかったポジトロニウム飛行時間(Ps-TOF)測定装置を、東京理科大学長嶋グループの協力を得て再整備し、同装置を用いる共同利用の募集を開始した。2012年度秋より3課題のPs-TOF測定装置を用いた共同利用が開始された。2009年度まで行われていた透過型陽電子顕微鏡実験で用いた輝度増強チャンバーを生かし、東京大学物性研究所高橋グループ及び千葉大学藤浪グループの協力を得て、低速陽電子回折実験装置の開発を開始した。最近予備実験として、このビームライン分岐におけるビーム試験と、輝度増強ユニットの動作試験を行った。以上の施設の整備状況について報告するとともに、最近の共同利用の成果の紹介を行う。
