Beamline test of a transition-edge-sensor spectrometer in preparation for kaonic-atom measurements

橋本 直*; 谷田 聖; 他49名*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 27(4), p.2100905_1 - 2100905_5, 2017/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2646374

We are developing a new technique to apply transition-edge sensors (TESs) to X-ray spectroscopy of exotic atoms, especially of kaonic atoms. To demonstrate the feasibility of this pioneering project, performance of a TES-based X-ray detector was evaluated in pion- and kaon-beam environments at particle accelerators. We successfully observed X-rays from pionic-carbon atoms with a resolution as good as 7 eV FWHM at 6 keV. Also at a kaon beamline, we confirmed that the TES spectrometer will be able to achieve our resolution goal, 6 eV, in our first scientific campaign to measure X-rays from kaonic-helium atoms.

Element-selective observation of electronic structure transition between semiconducting and metallic states in boron-doped diamond using soft X-ray emission and absorption spectroscopy

飯原 順次*; 村松 康司; 武部 敏彦*; 澤村 明賢*; 難波 暁彦*; 今井 貴浩*; Denlinger, J. D.*; Perera, R. C. C.*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(9A), p.6612 - 6617, 2005/09

https://doi.org/10.1143/JJAP.44.6612

軟X線分光法を用いてホウ素ドープダイヤモンドの半導体-金属間電子構造の変化を観測した。ホウ素濃度が数十ppmから数万ppmに増加するにつれて、ホウ素と炭素原子のバンド構造(価電子帯と伝導帯)が半導体構造から金属構造に変化してゆく様子が明瞭にとらえられた。本分光法によるバンド構造変化の観察は、ダイヤモンド半導体のバンドギャップ制御に重要な情報をもたらす。

Soft X-ray emission spectroscopy of polycyclic aromatic hydrocarbons

村松 康司; 冨澤 加奈; Denlinger, J. D.*; Perera, R. C. C.*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 137-140(1-3), p.823 - 826, 2004/07

多環式芳香族化合物(PAH)のCKX線発光スペクトルを測定した。分子を構成する炭素原子のうち、分子端の水素化された炭素原子の割合が高いほど、発光ピークのエネルギー位置が高エネルギー側にシフトした。分子軌道計算による解析から、このエネルギーシフトは上記二種類の炭素原子の割合に依存することが確認された。

Theoretical EUV spectrum of near Pd-like Xe

佐々木 明

プラズマ・核融合学会誌, 79(4), p.315 - 317, 2003/04

http://ci.nii.ac.jp/naid/130000133783

次世代半導体リソグラフィのためのEUV光源として注目される、Xeプラズマの発光スペクトルの理論解析を行った。HULLAコードによってXeイオンのエネルギー単位,衝突,輻射過程のレート係数の計算を行い、Whiamコードシステムによってレベルポピュレーションとスペクトル計算を行った。その結果、Xe~Xeの4d-4f遷移がほぼすべて11nm帯で発光して強いピークとして観測されるのに対し、4d-5p遷移の波長は価数が高くなるに従って短波長側にシフトすることがわかった。放電励起による低密度プラズマでは、Xeの4d-5p遷移がEUV光源として要求されている13.5nm帯で発光することがわかった。

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

https://doi.org/10.1142/S0218625X02002178

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。

Soft X-ray emission spectra in the OK region of oxygen incorporated in microporous carbon

村松 康司; 渡辺 正満*; 上野 祐子*; Shin, S.*; Perera, R. C. C.*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 114-116, p.301 - 305, 2001/03

https://doi.org/10.1016/S0368-2048(00)00417-5

多孔質カーボンにおいて、孔内部の吸着特性に強く影響を及ぼすと考えられる酸素の表面化学状態を解明するため、多孔質カーボンといくつかの参照化合物のOK X線発光スペクトルを測定した。分光測定は放射光を励起線とする回折格子軟X線発光分光装置を用いて行った。その結果従来の分光手法では直接検出が困難だった孔表面の酸素を本法により容易に検出できることがわかった。また参照試料の発光スペクトル形状との類似性も観測され、分子軌道計算によるスペクトル解析から、多孔質カーボンの孔表面の酸素は主としてカルボニル基が主成分であることが推察された。

Direct spectroscopic observation of multiple-charged-ion acceleration by an intense femtosecond-pulse laser

Zhidkov, A. G.*; 佐々木 明; 田島 俊樹*; T.Auguste*; D'Olivera, P.*; S.Hulin*; P.Monot*; A.Y.Faenov*; T.A.Pikuz*; I.Y.Skoblev*

Physical Review E, 60(3), p.3273 - 3278, 1999/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.60.3273

原研では、超短パルスレーザー光を固体ターゲットに照射すると100keV以上の高速電子が発生し、これがプラズマ表面に作る強い電界によってプラズマの膨張が駆動され高速イオンが生成することを、理論、PICシミュレーションによって示したが、フランスCEA-CDS,DRECAMのグループは10W/cm、60fsのレーザー光でテフロンターゲットを照射し、表面から放出された高速イオンの放出するX線スペクトルのドップラーシフトを観測し、イオンの加速を実験的に確認した。観測されたスペクトルの形状は、PICシミュレーションから求められたイオンの速度分布による計算値と良く一致した。これによりシミュレーションの正当性が確認された。本方法はエネルギー1MeV程度の高速イオンの効率的な生成法として有望ではないかと考えられる。

実規模ガラス固化体の浸出試験(2)

園部 一志; 石黒 勝彦

PNC TN8410 92-114, 85 Pages, 1992/03

PNC-TN8410-92-114.pdf:4.03MB

クラックの存在量が既知の大型模擬ガラス固化体を用いて静的及び動的(回分式流水)条件下で浸出試験を実施した。試験試料には、キャニスタに充填された実規模模擬ガラス固化体(410mmxH1300mm)を厚さ約230mm程度に輪切り状に切断し、内在するクラック量を測定したものを用いた。浸出条件は、98度C、蒸留水系とし、静的条件では、共存物が無い場合と圧縮ベントナイトを共存させた系での実験を行った。また、動的条件では、共存物が無い状態で、毎日21.6lの浸出液(蒸留水)の交換を行う回分式流水条件下で行った。試験期間は、いずれも90日間とし、浸出後に浸出液、ガラス表面変質層の組成分析等を実施した。その結果、ベントナイトを共存させない系でのガラスサンプルからの主要成分の静的/動的条件における浸出挙動は、従来の小型試料の試験結果や浸出モデルでその傾向を説明できるものであった。ベントナイト共存系の浸出試験で、ベントナイト成分と重複しない溶出成分は、ホウ素のみが検出されたが、その濃度の時間的変化は、圧縮ベントナイト中のホウ素の拡散を考慮してほぼ説明できるものであった。また、内在するクラック表面の走査型電子顕微鏡観察及びニ次イオン質量分析装置による分析の結果、クラック表面の平均浸出速度は、いずれの浸出条件においても外表面部の浸出速度の約0.6%であった。また、既に前報で報告した実規模ガラス固化体の360日間の浸出試験結果と比較すると、クラック表面の変質層の厚みは同程度であり、90日以降の浸出速度はそれまでの平均浸出速度よりも更に小さいことが示唆された。3つの試験条件において、クラック部の表面変質層は、動的条件 静的条件 ベントナイト共存条件の順に厚く、クラック部の液交換が僅かながらもこの順に大きいことが推察された。観察されたクラック部での浸出抑制現象は、高S(ガラスの表面)/V(溶液の体積)環境におけるSi成分の溶解度による溶出制限効果によって定性的に説明することができた。

13.5keV領域をカバーするワイドバンドNi/C多層膜回折格子を用いた平面結像型軟X線分光計の設計

今園 孝志; 小池 雅人; 倉本 智史*; 長野 哲也*; 小枝 勝*

no journal, , 

CIS薄膜太陽電池において光吸収層を構成するCu, In, SeからのL発光線(Cu: 0.9keV, In: 3.4keV, Se: 1.4keV)を計測するための平面結像型軟X線回折格子分光器を設計した。当該領域(0.93.4keV)を一定入射角でカバーするために、非周期Ni/C多層膜をラミナー型不等間隔溝回折格子に積層したワイドバンド多層膜回折格子を考案した。回折格子及び検出器の駆動機構が不要なため、全エネルギー領域を同時に高分解計測することができる。

Development of a flat-field spectrograph with a Ni/C multilayer grating covering the range 1-3.5 keV at a fixed incident angle

今園 孝志

no journal, , 

一定の入射角で13.5keV領域をカバーする非周期Ni/C多層膜回折格子を搭載した平面結像型分光器を開発した。この多層膜は共に5.6nmの周期長を持つ2種類の二層膜から構成されている。一つは、多層膜周期長に対するNi厚の比が0.5、膜総数は79の標準的なNi/C多層膜である。最上層はCである。もう一方は、膜厚比0.8で、膜順序が逆のC/Ni二層膜である。結果的に、最上層であるNiの直下のC層は厚さ3.92nmの連続膜となる。非周期多層膜は格子定数1/2400mm、溝深さ2.8nm、デューティ比0.5のラミナ型回折格子上に積層された。その回折効率は、2.13.3keVにおいて0.85.4%を示し、多層膜を積層する前のAuコート回折格子に比べて、2.1keVで7倍、2.3keVで4470倍、3.0keVで102倍と著しく向上した。これは非周期Ni/C多層膜によってもたらされたことを示すものである。