様式３立 S22－15

SP2/SP3 炭素混合試料の軟 X 線吸収強度測定
Measurement of soft-X-ray absorption intensity for SP2/SP3-carbon mixture
村松康司a, 吉永朋代a, 花房篤志a, 田中裕也a, 天野泰至a, 石井秀司b, 渡辺巌bYasuji Muramatsua, Tomoyo Yoshinagaa, Atsushi Hanafusaa, Hiroya Tanakaa, Taiji Amanoa, HideshiIshiib, Iwao Watanabebaa

兵庫県立大学大学院工学研究科, b 立命館大学 SR センター
Graduate School of Engineering, University of Hyogo, bThe SR Center, Ritsumeikan University

炭素材料の CK 端 XANES を蛍光収量法で測定するため，BL-2 のエンドステーションに導入されている MCP 検出器を用いて炭素標準試料（グラファイト，ダイヤモンド）の蛍光収量 CK 端 XANESを測定した。その結果，MCP 検出器は蛍光Ｘ線のみならず試料からの散乱光も有意量検出していることが示唆された。BL-2 において蛍光収量 XANES 測定を行うには，MCP への散乱光の取り込みを一層効率よく抑制する措置が必要でる。
Total-fluorescence-yield (TFY) XANES measurements in the CK region of graphite and diamond weretried in BL-2. From the comparison of the XANES profiles measured with the TFY and total-electron-yield(TEY) methods, it can be suggested that a micro-channel plate (MCP) detector in BL-2 may detect not only
fluorescent X-rays but also scattered light emitted from samples. Detection of the scattering should therefore
be further suppressed for TFY-XANES measurements.
Keywords: CK-XANES, Fluorescence yield, Graphite, Diamond
序論： 炭素材料におけるsp2 配位炭素（sp2-Cと略記）とsp3 配位炭素（sp3-C）の組成比をCK端XANESのπ*ピークとσ*ピーク強度比から定量するには，XANESに寄与する両炭素の信号強度をあかじめ知っておくことが必要である。これまでに，我々は全電子収量（TEY: total electronyield ） 法 で 計 測 し た sp2/sp3-C 混 合 物 の CK 端XANESから，sp2-Cとsp3-CでTEY強度が異なることを見出し[1]，TEYは構成成分の電気特性に依存することを示唆した[2]。次に，蛍光収量法で計測する場合における構成成分と信号強度との関係を明らかにするため，sp2/sp3-C混合物の蛍光収量CK端XANESの測定を計画した。そこで，本研究では立命館大学SRセンターBL-2 における蛍光収量CK端XANES測定の現状を評価した。
実験： 測定試料は市販の高配向性熱分解黒鉛（HOPG; highly oriented pyrolytic graphite）とダイヤモンド粉末（トーメイダイヤ）である。HOPG小片（約5 mm角）は表面層をスコッチテープで剥離して清浄な表面をだした。ダイヤモンド粉末は5 mm角のインジウムシートにスパチュラで埋め込んで保持した。これらの試料に加えて，光強度モニターとして次亜塩素酸ナトリウム溶液で洗浄したAu板[3]を導電性カーボン両面テープで所定の試料ホルダーに固定した。立命館
大学SRセンターBL-2のエンドステーションでCK領域のXANESを測定した。マイクロチャンネ
ルプレート（MCP: micro-channel plate）検出器を用いた全蛍光収量（TFY: total fluorescence yield）
測定では，電子の取り込みを抑制するため，MCP前段に設けた阻止グリッドに-400 Vを印加した。
TFY測定と同時にTEYも測定した。なお，あらかじめ試料ホルダーの回転角を調整し，入射角θを直入射の0°またはマジックアングルに近い35°に設定した。
結果および考察： 入射角θ=35°で測定した各試料の蛍光Ｘ線強度（図中FIで表記）スペクトルと試料電流（PC）スペクトルをFig. 1に示す。なお，ビームラインに設置されているI0モニター（Auメッシュ）のPCスペクトルも併せて示す。HOPGとダイヤモンドでは，PCとFIどちらも285 eV付近のπ*ピークから立ち上がるCK端の吸収端構造を示した。AuにもPCとFIともに構造がみられた。
このうち，PCのスペクトル形状はビームライン光学素子に付着した炭素汚染の影響をうけた光強度変化を反映しており，これまでの我々の経様式３験から[3]，この形状はAuがほぼ清浄であることを示す。しかし，この清浄なAuに対してFIがCK端で吸収構造を明瞭に示すことは，MCP検出器が蛍光Ｘ線以外のプローブをとらえていることを示唆する。本実験の場合，試料から放出される何らかの散乱光が考えられる。なお，I0モニ
タ ー の PC ス ペ ク ト ル は 上 記 の Au と 異 な り ，HOPGのπ*ピークとほぼ一致するピークが現れる。これは，I0モニターのAuメッシュがいささか炭素で汚染されていることを示す。
清浄な Au の PC を入射光の光強度としてみなし，これで FI と PC を除して得られた TFY スペ
クトルと TEY スペクトルを Fig. 2 に示す。なお，
Au の TFY スペクトルは前述の理由から真の蛍光収量を表しているものではないが，MCP 検出器で検知される信号のスペクトル形状を考察するために図示した。ここでは図中 a, b, c で表記したピークが現れた。
HOPG とダイヤモンドの TEY スペクトルは既知のスペクトル形状と一致し，全電子収量法による測定は正しくなされていることが確認できた。一方， HOPG の TFY スペクトルでは TEY

Fig. 1 Photocurrent (PC) and Fluorescence intensity(FI) spectra of HOPG, Diamond, and Au, with the
PC spectrum of the I0 monitor in BL-2.
スペクトルのπ*ピークとσ*ピークに対応する構造が現れるものの，ダイヤモンドの TFY スペクトルには TEY と対応しない構造が現れた。このうち，TFY に強く現れるπ*ピークは，sp3-Cで構成されるダイヤモンドの電子状態から考え難い。また，ダイヤモンドの TFY スペクトルには Au の a〜c ピークに対応する位置にピーク構造が現れ，これは蛍光Ｘ線以外の信号，つまり試料から放出される散乱光が有意な量で重なっていることを示唆する。
以上から，BL-2 において蛍光収量法で XANESを測定するには，MCP 検出器に取込まれる蛍光Ｘ線以外の散乱光を一層抑制することが必要であると考えられる。
文献[1] Y. Muramatsu, K. Shimomura, T. Katayama, andE. M. Gullikson, Jpn. J. Appl. Phys., 48, 066514(2009).
[2] 松康司, E. M. Gullikson,分析化学, 59, 455-461(2010).
[3] 村松康司, Eric M. Gullikson, X 線分析の進歩,
41, 127-134 (2010).

Fig. 2 X-ray absorption spectra in the CK regionof HOPG and Diamond measured by the TFYand TEY methods. TFY spectrum of Au isdemonstrated as reference.