■会議報告
Emerging Opportunities in High Energy X-ray Science:
The DiŠraction Limited Storage Ring Frontier 報告
今井康彦 (高輝度光科学研究センター）
上杉健太朗 (高輝度光科学研究センター）【はじめに】

域に最適化させたアンジュレータを利用することで，輝度本ワークショップは，国際会議 SRI 2015（ 2015年 7 月フラックスを更に数倍向上させることができる。 APS-6 10 日，ニューヨーク市）のサテライトワークショップ

U 計画では低エミッタンス化のため，電子エネルギーを 7の 1 つ と し て 2015 年 7 月 13 14 日 に Argonne National

GeV から 6 GeV に下げ，セルあたりの偏向電磁石の数をLaboratory ( ANL ）において行われた。参加者はアメリ

2 から 7 へと増やす。エミッタンスの最小値は電子エネルカ国内からが主で，累計 50 名前後であった。講演によっ

ギーの 2 乗に比例し，偏向電磁石数の 3 乗に反比例するては， APS のスタッフがちょくちょくのぞきに来ておため，単純に言えば上記の変更でエミッタンスは約 1 /58

り，オープンな形をとっていた。なお，本ワークショップになる。同じ電子エネルギーで低エミッタンスと挿入光源のプログラムおよび発表のスライドは web で公開されてのための直線部を多数確保するには，km オーダーの周長いる（ http:// aps.anl.gov / News/Conferences/2015/ANL-をもつ大型蓄積リングが有利である。

SRI-2015/）。

Henning Poulsen 氏（Technical University of Denmark）

初 日 の 前 半 は Joint Plenary session ， 後 半 は 3 つからは，mm から10 nm のマルチススケール材料科学につ（Structural Materials, Chemistry & Industrial Applica-

いての講演があった。彼らが取り組んでいる回折を利用しtions, Environmental & Earth Science），2 日目の午前中はた硬 X 線暗視野顕微鏡は現時点で100 nm の空間分解能が2 つ（Materials Synthesis & Condensed Matter, Soft得られており，理論的には10 nm まで到達可能である。実

Materials & Bioscience）のパラレルセッション，最後に用材料の評価のためには，mm から nm にわたる幅広いス

Joint Closeout session が行われた。各パラレルセッショ

ケールでの 3 次元観察が必要となる。当然複数の手法がンの最後には，飛び込みでの発表の時間も作られていた。

必要で，寸法の大きい方から X 線 CT（3DXRD も含む），また，このワークショップに先立って約 1 ヶ月にわたりX 線顕微鏡（ Bright ˆeld  Dark ˆeld ），コヒーレント回集中的に行われた次期光源の初期利用に関するワークショ折イメージング（CDI）が対応する。また ms や ns の速いップの感想も報告された。発表を分野別に分けると，化学変化を追うための stroboscopic imaging の必要性も示して新材料，バイオソフトマテリアル，地球科学，エネル

おり，アップグレードによるコヒーレントフラックスの向ギー，物質科学，光学，と比較的広い分野にわたってい上は不可欠となる。講演の中では ESRF のアップグレーた。日本からの参加者は筆者ら 2 名であったため，パラド計画の紹介もあり，およそ全エネルギー範囲で Cohe-レルセッションの一部はカバーできていない。以下に主な

rent fraction が30倍になるとのこと。

発表と議論の概要を報告する。

Wendy Mao 氏（ SLAC ）は，高圧科学に関する講演をおこなった。内容や構成はもちろんであるが，エネルギッ【本文】

シュで滑舌が良く，最も面白い講演の 1 つであった。ダJoint Plenary session は，ANL X-ray Science Division

イヤモンドアンビルセルを用いて大気圧から 600 GPa をの Division Leader で あ る Linda Young 氏 か ら の Ad-

超えるまでの圧力と，mK から6,000 K までの温度環境がvanced Photon Source ( APS ）のアップグレードプラン同時に実現されている。ただし，サンプルサイズは 0.001（ APS-U ）についての紹介で始まった。 APS-U は完成予mm3 以下と非常に小さく制限される。そのため， X 線に定を2022年としている。主なパラメータは，エネルギー 6は高輝度性が求められる。 APS では 2007 年に High Pres-

GeV ， 周 長 1104 m ， エ ミ ッ タ ン ス 60 pmrad で ， 輝 度

sure Synergetic Consortium を立ち上げ，ハイリスクハ（ photons/s/mm2/ mrad2/0.1  B.W.）が 2～ 3 桁（ 20 keV

イリターンの研究をミッションとして， 20 本近いビームで1019後半から1022前半へ）向上するとのことであった。

ラインで様々な測定手法を用いた実験が行われている。

特筆すべきは，挿入光源ビームラインでは，少なくとも 5

Nano-XRD, Time-resolved XRD and XAS, NEXAFS, EX-～120 keV のエネルギー範囲で現状より輝度フラックスAFS, RIX IXS, Nano-tomography などである。輝度が100共に向上することである。挿入光源には，超伝導磁石を使倍になる X 線によって解明したい興味深いテーマとしったアンジュレータを用いる。また，特定のエネルギー領て，地球のコアと同条件までの鉄の圧力温度相図， 500

放射光 Nov. 2015 Vol.28 No.6 ● 267(C) 2015 The Japanese Society for Synchrotron Radiation ResearchGPa 以上と予想されている金属水素の構造解析，近年発存の手法の延長，即ち速く測れるようになるので in-situ,見された Tc＝ 203 K ＞ 150 GPa の高温超伝導体 HnS の相operando 測定が可能となる，という主張が多く，コヒー図， Li や Na の高圧における金属絶縁体転移，などが紹レンス度が上がることを強く意識した発表は Kim 氏のみ介された。

であった。 APS-U における測定のキーワードを講演から

Uta R äutt 氏（PETRA III）からは，50 keV 以上の高エリストアップすると以下のようになる。

ネルギー X 線を使った表面回折についての講演があっEasy access to nano probe (mirror, MLL, FZP)

た。屈折レンズによって集光した高エネルギー X 線と400

1001000 times higher ‰ux density

× 400 mm2 の大面積 2 次元検出器（おそらく Perkin El-

Multi-scale multi-modal imaging

mer 製 XRD 1621 xN ES ）を用いるのが特徴である。 XMesoscopic material research using nano probe

線を試料の断面から入射し， Laue 反射を測定する形でのHigh speed 3D (2D＋E) detector

深さ分解 XRD 測定や， X 線を全反射臨界角近傍で入射

高エネルギー X 線を使うメリットには，高い透過能をし，試料を面内回転させることでの高速 CTR 散乱測定を活かして厚い実用材料の評価が可能になること，回折実験実現している。例として， 100 keV, 30 × 3 mm2 の X 線をにおいて広い逆空間へのアクセスが可能になること，など用いた，水素製造のための中温水蒸気電解用電極材の劣化がある。講演者の中には， General Electric, IBM の研究の様子の深さ分解 XRD 測定， 85 keV, 30 × 2 mm2 の X 線者もあり，また，講演者の多くは企業との共同研究結果をを用いた，触媒 Pd 表面における CO の酸化過程の高速発表しており，実用材料の評価という意味で産業界との連CTR 散乱測定，などが紹介された。1 つの CTR に注目す携は引き続き強くなっていくと見受けられた。検出器と大ると，2 秒での測定が既に可能であり，表面ナノ構造の in型計算機を使った大容量のデータ処理は，特にその重要性

situ, in operando 測定を進めているようである。

が強調されていた。次期検出器には，エネルギー分解能をHyunjung Kim 氏（Sogang University, Korea）はコヒーもった高速 2 次元検出器（3 次元検出器）の開発を考えて

レント X 線を用いた散乱実験に関する講演を行った。始いるものの，具体的な開発プランなどは示されなかった。

めに，コヒーレント光とそうでない場合のシリカナノ粒子

データ処理については，研究所内にあるスーパーコンピの小角散乱像を並べ，両者では得られる情報が異なること

ュータを，現状ではバッチジョブを走らせる形で使っていを示した。さらに物質のダイナミクスを計測するための手るが，将来はオンデマンドで使えるようにしたいと語られ

法 と し て ， X-ray Photon Correlation Spectroscopyていた。

(XPCS）を紹介。ポリマーや分子サイズの非平衡系（ ms筆者の主観ではあるが，XPCS 実験はこのワークショッから ms の非常にゆっくりと変化する系）のダイナミクス

プで提示された実験手法の中でも回折限界光源により飛躍を研究するための有力な手法であるとした。ポリマーのダ的に進歩しそうな実験手法である。 APS や ESRF ではもイナミクスと一言で言っても，その材料はコロイドゲル

ちろん，台湾でも XPCS ビームラインを建設中とのこと

磁性流体液晶などと多岐にわたる。これらの系におけである。

る，拡散相転移緩和過程などが測定対象となり，材料次回の SRI は 2018 年 5 月末に台湾でひらかれる。その科学において重要な手法であることも強調されていた。回時には，アップグレード計画も固まっているだろう。次期

折限界光源の利用が可能になれば，現在よりも短い時間構光源の利用に関するサテライトワークショップが日本で開造（5100 ns）をより高い空間分解能（110 nm）で追え催されると面白そうである。

ることとなり適用範囲は広がる。また， 5 ns 以下の時間変化を追うために XFEL 光源とも協調して研究を進めて【関連話題】

いくようである。XPCS では重要な問題があることも指摘

日本とアメリカの国民性の違いなのか，ネガティブな発した。それは計測データが試料の本質を表している物か，言がほとんど無かったのが印象的であった。実験におけるX 線の ダ メ ー ジ に よ る も の か 区 別が つ き に く い 点 で あ

技術的な課題についても楽観的で，誰かが何とかする何る。このことに関しては，今後もデータを検証し慎重に見とかなる，という雰囲気であった。唯一話題になったアッていくしかないようである。

プグレードがもたらすデメリットとしては，放射光のバンチ構造を使う核共鳴についてであった。しかし少し話題に【まとめ】上っただけで，強度や効率については議論されず，チョッ

本 ワ ー ク シ ョ ッ プ の 趣 旨 は ， multi-bent achromat,パーを使うことになる，という結論で終わってしまった。

MBA, lattice によって初めて利用が可能となる 20 keV 以

フィリングパターンやバンチあたりの電流値などの議論も上の高輝度高エネルギー X 線を用いた科学を開拓するこなかった。軟 X 線に関する話題はワークショップのテーととなっていた。ただし， 20 keV 以上のエネルギー領域

マとも異なるためかほとんど聞かれなかったが， APS のでは，エミッタンスはタイトルにある“回折限界”に達しスタッフとの会話の中では， NSLS-II に移る SXBL の 1ていないことに注意が必要である。発表全体を通して，既本はすでに閉鎖されており，現状の 2 本（sector 4 and 29）

268 ● 放射光 Nov. 2015 Vol.28 No.6

■ 放射光ニュース

写真APS 玄関前での集合写真から増える予定もないとのことであった。

タンプ（I-94）の日付が the most recent であったらしく，

昼 食 時 に 同 じ テ ー ブ ル に な っ た APS の 次 期 Division

約 1 週間前日付のスタンプでは通せない，というのであLeader の方にアップグレードに対するユーザーの声につる（直前の SRI2015 に参加しているので，スタンプの日いて聞いてみると，ユーザーコミュニティーも決して一枚付は直前ではない）。最終的には担当者に確認をとっても岩にはなっていない，とのことであった。特に，1 年以上らい，通ることが出来たが，セキュリティーの厳しさを感光を使えない期間が生じることに対して，危機感を述べるじた。また，タクシーの運転手も免許証の提示を求められグループもあるようだ。ていた。経験の無い運転手だとここでもトラブルになる。
実際，筆者らの 1 人はこれに巻き込まれた。

【その他の話題】

会議中に一度，竜巻警報が発令された。アラームに続

ANL へは最寄り駅の Westmont からタクシーを使った

き，シェルターへの避難の準備をせよ，とのアナウンスがが，セキュリティーゲートを抜けるのに 20 分近くかかっあった。実際に避難するまでには至らなかったが，珍しくた。ゲートが混んでいたわけではなく，守衛が職務に忠実ないようで，会場の皆は落ち着いていたのが印象的だっだったことが原因である。当然，入場申請はしていた。した。朝は良く晴れていたのだが，天候が急変するのを目のかし，ゲートパス発行の条件が，パスポートにある入国ス当たりにした。

放射光 Nov. 2015 Vol.28 No.6 ● 269