212Q（産業応用）
PF-BL13A

走査型透過 X 線顕微鏡（STXM）による
炭素繊維強化プラスチックの樹脂・繊維界面観察
Scanning Transmission X-ray Microscopy Study ofInterface between Resin and Carbon Fiber
原野貴幸１、村尾玲子1、武市泰男2、木村正雄2、高橋嘉夫3
1 新日鐵住金（株）、2 KEK 物構研 PF、3 東大院理
複合材料の特性発現のメカニズム解明には、異種材料の接合界面の化学状態（原子価数、官能基構造、電子軌道の配向等）解析が重要である。従来、これらの化学状態は、XPS、XAFS、赤外線吸収分光（IR）等で調べられているが、界面情報を解析するためには、nm オーダーの空間分解能での測定が必要であり、放射光ナノビームの利用が欠かせない。PF BL-13A に設置した走査型透過 X 線顕微鏡（cSTXM [1]）は、ビームサイズ 40 nm 程度での C
K-edge XANES イメージングが可能であり、界面観察に適している。
本発表では、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の①炭素繊維（CF）・樹脂界 面（ Fig.中 の（i））と ②
CF の 軸 垂 直 断 面 内 部（Fig.中の（ii））の STXMによる観察結果を報告する。
[1] Y. Takeichi et al., Rev.
Sci. Instrum., 87, 013704(2016)

Fig. E =283.9 eV における X 線吸収コントラストイメージ

213Q（産業応用）
PF-BL15A1

Ｘ線マイクロビームによる電極断面のリチウム反応分布のオペランド計測
Operand Measurement of Lithium Reaction
Distribution in Cross Sectional Electrode
Using X-ray Microbeam
平野辰巳、高松大郊(株)日立製作所
リチウムイオン電池（LIB）においてはリチウムイオン(Li+)が正極－負極間を移動することで機能するため、1)電解液中の Li+移動、2)電解液と正極活物質
界面での Li+移動、3)正負極活物質内での Li+移動など、多くの反応経路が存在し、反応律速による不均一な反応分布が生じると予想される。この反応分布の状態で充放電を繰り返すと、1)局所的な過充電による安全性の低下、2)劣化促進による寿命低下、3)高抵抗化による出力低下などの問題が発生する。この解決のため、充放電できる電池セルにおいて Li+の反応分布を評価する技術が要望されていた。そこで、電極断面の Li+反応分布を電池動作下で評価するオペランド計測を検討した。
光学顕微鏡で LIB 断面の負極を観察する断面観察用セルを改造した。石英
窓材をポリイミドフィルムに変更し、正極（LiNixCoyMnzO2 ）、セパレータ、負極（黒鉛）の断面を切り出し、SUS 板で挟み込む構造である。正極の電極膜厚は70 m である。PF の BL15A1 で断面観察用セルからの回折 X 線を測定した。
BL15 は高輝度なアンジュレータ光源で、A1 ハッチ内にマイクロビームによるＸ線回折-XAS 装置が新設され、'14 年下期よりユーザ利用が開始された。
Kirkpatrick-Baez 型集光鏡により X 線は、水平：20 m、垂直：20 m に集光される。焦点位置からの回折 X 線を二次元検出器の PILATUS（100k）で、蛍光 X線を SDD で測定した。X 線エネルギー：10 keV、X 線強度：1×1011 個/秒、PILATUS の 2θ 設置角度：50.85 度、断面観察セルへの X 線入射角度：8 度、カメラ長：430.65 mm、露光時間：1 秒の条件で測定した。断面観察セルは x、y、z 方向に 50 m（x 方向）ピッチで駆動、セルを充放電しながら測定した。また、
X 線照射位置は蛍光 X 線により特定した。測定した二次元回折像は回折角（2）の直交方向に積分して一次元化して、正極からの回折線を解析した。
正極からの[113]回折線は、充電（放電）により高角度側（低角度側）にシフトすることから、充放電による正極活物質への Li+挿入・脱離を面間隔の変化として捉える事ができている。更に、[113]回折角は、Al 集電体側に比べてセパレータ側で大きく変化することから、セパレータ側で Li+移動の反応が Al 集電体側に比べて優先的に進行していることを確認した。即ち、電極断面における Li+移動の反応分布を電池動作下のオペランドで計測できた。

214Q（産業応用）
BL3C，BL14B，BL14C，AR-NE7A

PF の産業利用(イメージング)の現状
Current Status of Industrial Application Program of
Photon Factory (Imaging)
高橋由美子，平野馨一，兵藤一行，古室昌徳，木村 正雄
KEK-放射光PF では文部科学省「先端研究基盤共用・プラットフォーム形成事業」の一環として放射光の産業利用を目的としたトライアルユース(TU)を進めてきた1)．こ
こで提供する研究手法の一つに各種イメージング実験による材料の評価・解析があり，トポグラフィーと吸収・位相コントラストイメージング・CT を中心として利用が進んでいる．その中でトポグラフィーはイメージング関連 TU 課題数の約40％を占め, 常に一定数の課題が進行しているなど産業利用のニーズが大きい手法である.
また，トポグラフィーは X 線の回折現象を利用して非破壊で単結晶内部の欠陥・転位・格子歪やその分布状態を見る方法として広く普及しているが，高精度の測定を行うためには放射光の特性である高輝度・高平行性・波長可変性などが不可欠である. 最近の TU ではこれら放射光の特徴を生かした応用測定によって結晶欠陥の発生メカニズム解明等に効果を発揮し，パワーデバイス材料やＸ線光学素子材の開発・品質改善に活用されている．
そこで今回は斜入射トポグラフィーで X 線波長と照射角を適切に選択することにより X 線侵入深さを制御して欠陥状態の識別を試みた SiC の転位観察，一連のトポグラフから抽出した局所ロッキングカーブによるダイヤモンドの結晶性評価など, これまで TU で用いられてきた応用測定方法とその成果を中心に報告する.

1) http://pfwww.kek.jp/innovationPF/index.html

215Q（産業応用）
BL9C, BL12C, NW10A

PF の産業利用(硬 X 線 XAFS)の現状
Industrial application program of PF (HX-XAFS)
君島堅一 1，丹羽尉博 1，仁谷浩明 1.2，武市泰男 1.2，阿部仁 1.2，木村正雄 1.2
1 KEK-物構研・PF, 2 総研大[産業利用課題の実施状況]
PF では、大学共同利用機関として大学等を対象とした「共同利用」制度と平行して、産業界を対象とした有償利用の制度を設けており、「共同研究」と「施設利用」の二つの制度で産業界の放射光実験を受入れている。2015 年度は、
硬 X 線 XAFS ビームライン(PF BL-9A, BL-9C, BL-12C, BL-15A1, PF
AR-NW2A, NW10A)で、のべ 14 社(共同研究 ７社、施設利用 ７社)が有償利用実験を実施した。産業利用の割合は、ビームタイムベースで 15.8 %であった(2015 年度平均)。これらの有償利用を促進するために、成果公表などの条件のもとに無償利用可能な「トライアルユース」制度が運用されてきた。この制度を入口として、有償利用制度への移行によるユーザー拡大に一定の成果を残してきた。しかしながら、トライアルユース制度は、文部科学省「先端研究基盤共用・プラットフォーム形成事業」による外部資金で賄われており、今年度で終了する。現在、PF ではこれに代わる産業利用促進のための新たな制度の検討を進めており、2016 年度からの実施をめざしている。
[ビームライン整備状況]
硬 X 線 XAFS 用ビームラインでは、産業利用でも実験希望が多い in situ 実
験(ガス雰囲気制御下での加熱実験など)を簡便にかつ安全に実施出来るような環境整備を進めてきた。PF BL-9C に設置したガス供給自動化システムでは、特殊ガスボンベを保管するキャビネットやガス除害装置、リモートでのバルブ開閉の集中制御等により特殊ガスを用いる実験が効率的かつより安全に行なえるようになった。利便性の点では、ビームタイム毎の配管の設置・点検の必要がなくなり、ユーザーは、最低限ガスの配管とセルを接続すれば、加熱/雰囲気制御 in situ 実験を行なうことが可能になった。これらの一連の整備により、これまで in situ 実験に積極的でなかったユーザーの利用につながった。一方、ユーザー持ち込みの特殊ガスへの対応や、高温での蛍光測定の要望など、ビームライン環境の整備、機器の開発、また制度の整備などが新たな課題として上がっており引き続きこれらを進めていく。
発表では、トライアルユースおよび共同研究制度で実施された研究および、新たな産業利用の制度について紹介する。