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小池 雅人; 佐野 一雄*
第5版実験化学講座10; 物質の構造2,分光(下), 10, p.106 - 153, 2005/08
現代の若い世代に実際に役立つ「真空分光器」,「レイトレーシング」の知識を、参考文献を読まないでも一通りの理解が得られるように解説する。また、隣接する諸科学の専門家としての素養がある人々が読んで理解でき、分光実験が始められるような手引きとなるような内容を記述する。 内容の概略は「回折格子の基礎」,「回折格子の性質」,「収差論」,「回折効率」,「分光器の基礎」,「真空紫外平面回折格子分光器」,「真空紫外凹面回折格子分光器」,「軟X線平面回折格子分光器」,「軟X線凹面回折格子分光器」,「放射光分光ビームライン」,「光線追跡の基礎」,「光線追跡の応用」,「解析的設計法」,「ハイブリッド設計法」等である。
小池 雅人; 波岡 武*
AIP Conference Proceedings 705, p.865 - 868, 2004/00
先端科学,ハイテク技術研究において、高輝度軟X線光源の利用がますます盛んとなってきている。そのような研究の多くでは、単一の分光機器の使用により1-10keVのエネルギー領域で高分解能の分光測定をすることがしばしば要求される。しかしながら、回折格子,結晶の両分光器とも、効率,分解能,走査波長領域の制約から要求に答えるに至っていない。これらの問題を克服する第一歩として、私たちは、1-4keV地域で使用される円錐回折を用いた回折格子分光計を開発した。この分光計では、結像と分散機能を分離するためにトロイダル鏡と平面ホログラフィック回折格子を使用する。円錐回析に起因する収差を補正するために、回折格子はオフプレイン露光システムで記録される。この分光計は単色計,分光写真器の双方で使用できる。単色計モードにおいて、波長走査は単純な回折格子の回転によってなされる。分光写真器モードにおいて、焦点面は平面になる。この論文では、設計の詳細について記述し、軟X線シンクロトロン放射光及び実験室光源への適用を想定した場合での分光計の性能のシミュレーション予測について述べる。
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：24 パーセンタイル：73.19(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。
小池 雅人; 佐野 一雄*; 原田 善寿*; 依田 修; 石野 雅彦; Tamura, Keisuke*; Yamashita, Kojun*; 森谷 直司*; 笹井 浩行*; 神野 正文*; et al.
X-Ray Mirrors, Crystals, and Multilayers II (Proceedings of SPIE Vol.4782), p.300 - 307, 2002/07
0.7-25nmの広い波長範囲においける軟X線光学素子評価を行うために必要な分光器として、2タイプのMonk-Gillieson型分光器を結合した複合型分光器を開発した。第一の分光器(波長走査範囲; 2.0-25nm)は格子定数が異なる3種類の不等間隔溝を搭載した従来のタイプであり、2つの偏角での使用が可能である。第二の分光器(同; 0.7-2.0nm)は、Surface Normal Rotation(SNR)に基づく走査メカニズムを使用する新しいタイプである。SNRの特長は、回折格子中心の法線の周りの回転運動のみという簡単な走査メカニズムで高回折効率を実現できるところにある。開発した軟X線光学素子評価システムは、立命館大学SRセンターにある超伝導コンパクトストレージリングに設置され、軟X線多層膜,同回折格子等の評価に利用中である。本発表においては複合型Monk-Gillieson型 分光器の光学,機械設計について述べる。さらに、SNRタイプの場合の波長較正法,0.8 nm付近でのアルミニウム薄膜の透過率測定,0.7-2nmでのMgO粉末からの光電子測定などの予備的実験結果について述べる。
小池 雅人; 波岡 武*
Applied Optics, 41(1), p.245 - 257, 2002/01
被引用回数：14 パーセンタイル：54.43(Optics)光路関数の手法を用いて、回折格子表面の法線方向の周りの回転により、波長走査を行う平面回折格子分光器の解析を行った。不等間隔溝(VLS)平面回折格子が、球面鏡により生成させた収束光により照明されているものと仮定した。主光線の光線方向を与える回折格子の式、結像条件、分散方向、非点収差を持つスペクトル像の傾き角及び長さ、不等間隔溝回折格子の溝関数の最適化式について解析的な表式を導出した。これらの表式の評価と予測分解能を見積もるため、具体的な設計例を用いて、光線追跡によるシュミレーション行った。その結果、光線追跡により形成させるスペクトル像から得られた値と解析的な表式から得られた値はよい一致を示した。
神谷 富裕; 須田 保*; 田中 隆一
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 118(1-4), p.423 - 425, 1996/09
被引用回数：18 パーセンタイル：80.23(Instruments & Instrumentation)PIXE, RBS及びNRAなどを用いた高分解能元素マッピングのために製作された原研軽イオンマイクロビーム装置では、0.25
mのビーム径、100pAの電流のサブミクロンビーム形式のための開発が進められている。最近の2MeVのHeビームを用いた計測で、0.3mのビーム径、11pAのビーム電流のスポットが得られた。計算によれば、10
台の電圧安定度を持つ加速器とエネルギー分解を持つ分析マグネットを用いることにより、目標のビーム性能を達成可能である。そのためには、レンズ系における各種寄生収差の削減と、イオン源からのビーム輝度とエネルギー安定性の向上が必要となる。
石井 保行; 田中 隆一; 磯矢 彰*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 113(1-4), p.75 - 77, 1996/06
被引用回数：16 パーセンタイル：77.69(Instruments & Instrumentation)デバイスの内部構造の分析等に0.1m級のマイクロビームの要求が高まっている。しかし、現在広く用いられている磁気レンズを使ってビームを絞る方法は、球面収差および色収差の増大のために限界がある。この限界を高くして0.1m級のマイクロビームを発生する超マイクロビーム発生装置の研究開発を行っている。上記色収差の軽減のために、この収差の原因であるビームのエネルギー幅を減少させる研究を行った。ビームのエネルギー幅はイオン源から発生するため、ビームのエネルギーを減少させる専用のイオン源が必要である。この目的のためにイオン源を考案した。このイオン源からH
およびArイオンを小径の引き出し孔より発生させ、ビームのエネルギー幅の測定を行った。このイオン源と実験の結果を発表する。
神谷 富裕; 須田 保; 酒井 卓郎; 濱野 毅*
第8回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, P. 73, 1995/07
高分解能局所イオンビーム分析を目的とする原研TIARAの軽イオンマイクロビーム装置は、サブミクロンのビームスポット形成を目標としており、現在までに0.3mのビームサイズを達成している。ビームサイズに下限を与える光学収差のうち色収差を最小限にするため、シングルエンド加速器の電圧安定度と90度分析電磁石によるエネルギー分析系のエネルギー分解能をともに10とした。またそれぞれを10
とした場合についての測定を行い比較した。より大きなビーム電流を得るために加速器に搭載されたRF型イオン源の最適な運転パラメータのサーチを行っており、現在までに0.4mのビームサイズで77pAのHe 2MeVビームが得られている。今回はビームサイズ及びビーム電流計測結果とそれに対するビーム光学的な評価について述べる。
神谷 富裕; 須田 保*; 田中 隆一
JAERI TIARA Annual Report 1994, p.229 - 231, 1995/00
軽イオンマイクロビーム装置は、高分解能イオンビーム分析のためHe等の軽イオンにおいて100pA以上、スポットサイズ0.25m以下のサブミクロンビーム形成を目標としている。色収差を最小限にするため、シングルエンド加速器のシェンケル型昇圧回路の端子電圧リップルを10のレベルにした。また加速器に搭載されたRF型イオン源から引出されるビームエネルギーに広がりの影響を最小にするために90度分析電磁石によるエネルギー分解能も10のレベルとした。また加速器に搭載されたRF型イオン源から引出されるビームエネルギーの広がりの影響を最小にするために90度分析電磁石によるエネルギー分解能も10のレベルとした。一方、より多くのビーム電流を得るためにイオン源のパラメータに対するビーム特性テストを行ってきた。これまでのビームサイズ計測実で2MeV Heビームの77pAの電流、0.4mのサイズが達成された。今回は、色収差とビーム輝度に関わるビーム光学についての議論およびビームサイズ計測実験について報告する。
神谷 富裕; 須田 保*; 田中 隆一
第7回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, 0, p.55 - 58, 1994/00
MeV軽イオン用のサブミクロンマイクロビーム形成装置を製作し、TIARAの3MVシングルエンド型加速器のビームライン上に設置した。-RBS、-PIXEの他、新たなビーム応用の実現のため、電流100pA以上、ビームスポットサイズ0.25mのマイクロビーム形成を目標としている。レンズ系における色収差とターゲット電流の安定性を考慮し、加速電圧安定度
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10と曲率半径1.5mの90度分析電磁石による高エネルギー分解能を実現した。また、スリット、Qレンズ等のレンズ系の主要構成機器については、寄生収差を極小にするための高精度な工作、組立およびアライメントが行われた。2MeV Heイオンによるビーム計測実験において、テスト試料の二次電子マッピングを行い、ビームサイズを測定した。本報告では、マイクロビーム装置の概要とビーム計測実験について述べる。
