MOLECULARSCIENCENew Pr
oduct

Mol.Sci.2,NP005(2008)

MBSA1高機能超高分解能光電子分光器の開発
Devel
opmentoft
heMultiFunctionalSuperHi
ghResolution
MBSA1Photoelectr
onAnalyser
altzerPeter
松木 満都世a，BaMitsuseMatsuk
iandPeterBaltzer

1. はじめに188
7年ヘルツにより発見され，アインシュタインによって始めて説明された光電効果を利用し，光励起により放出発したこれら高機能且つ高分解能なアナライザーを紹介すると共に，アナライザーの性能を確認する上で大変重要な項目についてもご紹介したい。

された電子のエネルギーを詳細に分析することで，電子を放出した物質の状態を分析することが可能である。この手

2. MBSA1静電半球型アナライザー

法はスウェーデン国ウプサラ大の教授であったカイ・ジー

2.
1 構造ectr
onSpectr
osc
opyf
orChemical
グバーンが ESCA（El00mmの静電半球型であアナライザー部分は軌道半径 2Analysis
98
2年にノーベル賞を受）という論文にまとめ，1mm（角度り，拡大倍率 5倍（空間分解モード）又は 1度／賞した。その後，光電子分光は電子エネルギー分析器（以分解モード）のフォーカスが可能な機能性電子レンズを有下アナライザーと呼ぶ）の進歩と共に，固体のみならず気し，検出器部分は MCP＋蛍光板による光シグナルの CCD

体，液体試料においてもその分子の結合状態や電子状態をカメラによる 2次元検出を採用した。

知る重要な手法として，多くの研究者に利用されている。
また，電子を励起する光についても室内用の X線源，VUV
光源のみならずシンクロトロンによる放射光やレーザー光を用いることによって，各研究者の最も興味のある試料及びその状態について詳細に分析することが可能となってきた。
00
1年設立の若い企業ながら，静電半球型のアナ当社は 2ライザーとしては確実に世界最高であるアナライザーのエV以下を達成する装置，MBSA1の開ネルギー分解能 1me00
3年春分発に成功した。この A1アナライザー1号機は 2Uにて稼動中で子科学研究所に納品され，現在 UVSORBL50機を数ある。その後，現在までに納品を完了した装置は 1えるが，これらのアナライザーはいずれも高いエネルギー

1anal
yser#0010atf
act
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hi
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e1. MBSAt
oadeflect
orc
ha
mbe
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foret
heCCD camera.ThisisinstalledatTakahashilabinTohokuUniv
ersity.

分解能のみならず，電子が試料から放出された時点での角電源部分は各電圧基盤全てにプログラマブルロジック及度情報をあわせて検出する角度分解機能も有している。また，

び特許を取得した電流沈下回路を配置し，高速で非常に安4ke
Vの研究者の要望に応じて励起光のエネルギーが最大 1定した制御が可能となっている。

高エネルギー対応アナライザーや時間分解機能（時間分解また，電源の制御及びデータ検出をコントロールするた

0ns
能1）を有したアナライザーなど，様々な機能の付加にめに開発したコンピュータ基盤は大型メモリを搭載し，一0号機はアナライザーを通過しも成功した。そして最新の 1

度開始した測定は途中でインターフェースとなる PCを停た電子の一部を取り出し，当社製スピン検出器にてスピン止しても継続して実行され，次に PCを接続しダウンロード分解データが通常の光電子測定と平行して行える機能を有するまで測定データもコンピュータ基盤上に保存される。

しながら，やはり確実にアナライザーのエネルギー分解能

同時にデータ収集とアナライザーの制御を独自のコンV以下を達成する装置である。本稿では当社にて開が 1mebView
ピュータ基盤にて行うことが可能となったため，LaaMBScient
ificABmina
riegat
an29B,SE75228,Upps
ala,Sweden
連絡先 Senfo@mbs
cie
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fic.
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電子メール i

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pa
nSoc
iet
yf
orMolecul
arScienceのような拡張性の高いソフトをインターフェースプログラムとして採用することが可能となった。

Page1of3(pagenumbe
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orcit
ati
onpurpose)Mol.Sci.2,NP005(2008)

New Product

当社での出荷前性能試験においては，Heによる VUV光.
9meVと見積もっている。またドップの半値幅をおよそ 0
ラー効果によるブロードニングは Xeを試料とした場合上記.
25meVとなる為，実際に測定を行っの計算式より室温で 3て得られたデータよりこれらの値を差し引いてアナライ
ザー本体の分解能を見積もる。ところが当社の A1アナライ
ザーでは性能が向上し，上記の計算式では説明できない程細い FWHM 値の測定データとなる場合が頻出している。これは，Xeの導入に使用しているガスセル内において熱運動が上記の計算式よりも低い値となる要因が存在することを
ectr
onicsforMBS A1analyser#0010installedat
Figure2. El
TakahashilabinTohokuUniversity.

示唆していると考えられる。従って，現状では実測の半値.
60me
V以下の場合，アナライザーの分解能を 1meV幅が 3以下という表記にとどめている。
また，アナライザーの分解能を検証する方法として，Au2.
2 エネルギー分解能
アナライザーのエネルギー分解能を知るために，当社でなどの固体試料を用いてフェルミエッジの終端から近似すは希ガス（Xe）を試料とし，やはり当社にて開発・実用化

る方法も行われるが，試料温度によるブロードニングが大1.
218eV）MBSしたマイクロ波励起の Heの VUV光源（2きく室温での高分解能検証は難しい。しかし，近年固体試

L1にて励起し，その光電子スペクトル（Xe5p3/2）を測定料の真空中での冷却技術が進み，絶対温度数 Kという測定することによって見積もる方法を採用している。この輝線が可能となってきた。の場合，光電子放出によりイオン化された状態が基底状態となるため，光電子放出後の寿命が無限大となり光電子ピークの半値幅は無限小となる。つまり原理的にはこの光電子ピークの半値幅はそのまま励起光の分解能とアナライザーの分解能を反映する。ただし試料が気体の場合，熱運動のために発生するドップラー効果によるブロードニングを見積もる必要がある。
Dopplerbroadening
ΔE (eV ) = 0.722 ( Ek × T ) M（1）,M:Atomi
cmass
Ek:KineticEnergy,T:Temperature(K)De
convolutio
nformularforme
ddat
afrom BL7U@UVSORI
IwithA1#0009.
Figure4. Pe
TakenbyDr.T.ItohandProf.S.KimurainUVSOR

measuredFWHM (eV)
= FWHM 2 + ( Doppler )2 + (VUV )2（2）2.
3 角度分解能
角度分解測定とは電子レンズに取り込まれる電子の試料から放出された角度情報を，アナライザーへの取り込みスmmとしてフォーカスさせるもの
リットのところで約 1度／であるが，その分解能とは測定対象となる光電子が放出されるスポットのサイズに影響され，これが小さければ大変.
1度以下）も可能である。当社の仕様は光電良い分解能（0子放出範囲が 3mm fの場合において，±5度の範囲におけ2.
5度としている 1,。
る角度分解能を 03. MBSA1多機能性
3.
1 時間分解機能
ct
orytestdat
aofMBSA1analyser#0010.Xe5p2/3Figure3. Faspectr
ausingMBSGC01andMBSL1.Epass1e
V with0.
1mmstraights
lit.I
ti
sscannedandadded4ti
mes.ThemeasuredFWHM is
3.
03me
V.

Pa
ge2of3

A1アナライザーに付加する機能として，MCPDetectorの検出をコンピュータ制御により電気的に開閉させることが0nsである。
可能であり，時間分解能は 1

New ProductMol.Sci.2,NP005(2008)

MBSA1アナライザーについて詳しくご紹介させて頂いた。

3.
2 高エネルギー対応機能
シンクロトロン光の発達により，高輝度且つ高分解能の光電子分光は広く利用されている手法だけに，その構造やX線が励起光源として使用可能となってきた。このため当性能の確認方法についてご理解を深めて頂くことが，大変4ke
Vまでの光で励起された光電子を，最小社では最高 1重要と思われる。今回その機会を与えて頂いた分子科学会

50e
Vまで減速し測定できるアナライザー A1HEを開発しの皆様に深く感謝の意を表すると共に，今後も分子科学発た。現在までに 3機を製作し，ビームラインの製作が終了

展のため信頼性の高い装置の製造開発を通じ，微力ながら3#0008を除き稼働中である 。現在も引き続きしていない A1

尽力してゆきたい。

分解能の高度化を目指し，改良を継続中である。

引用文献
3.
3 スピン分解対応機能Mot
tタイプと呼ばれる小型の電子スピン検出器，MBSMUSPI
Nの開発に成功したのは 2002年であるが，当初自社製のアナライザーが存在しておらず，他社のアナライザーに取り付けるタイプであったものを A1アナライザー様に改to,T.
;Im,H.J.
;Ki
mura,S.
;Kwon,Y.S.J.Magn.Magn.
（1） I
Mater.2007310,431–433.
to,T.
;Im,H.J.
;Ki
mura,S.
;Kwon,Y.S.PhysicaB2006378–（2） I
380,767–768.
masaki,A.
;Imada,S.
;Hi
gashi
michi,H.
;Fujiwara,H.
;Saita,（3） YaT.
;Miyamachi,T.
;Sekiyama,A.
;Suga
wara,H.
;Ki
kuchi,D.
;

良した。また，2次元の検出器を使用しながらスピン分解もSa
to,H.
;Higashiya,A.
;Yabashi,M.
;Tamasaku,K.
;Miwa,D.
;

同時に測定できるように，一部取り出した電子をスピン検Ishikawa,T.
;Suga,S.Phys.Rev.Lett.2007,98,156402.

出器に取り込むための電子回折機構を開発し，現在調整中である。

（受理日2007年 10月 15日）

4. おわりに
本稿では当社の主力製品となった最新の光電子分光器，Pa
ge3of3