1990年 2 月

放射光第 3 巻第 1 号

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斉藤則生・鈴木1.はじめにシンクロトロン放射利用の発展にともなって，軟 X 線領域(数 100eV領域)におけるスペクト真空紫外線，軟 X 線領域の単色光を得るための斜ル純度評価方法としては，次のものが考えられ入射回折格子分光器システムには，種々の工夫がる。

試みられ，多くの型が用いられている。それら分光器の性能を比較・検討をするのに、以下の三つ(1) 吸収係数既知の気体の吸収率を気体圧力の関数として測定する。 2) この場合透過光強度の対が主要評価項目とされている。

数は，スペクトル純度 100% の時，気体密度に①出射光強度。明るい分光器にするため、光学ペクトル純度を評価する。

素子数，反射角等を工夫する。

②③対して直線になるので，直線からのずれからス分解能。スペクトル中の微細構造を調べるた(2) 価電子数の少ない気体 (Ne等〉の光電子スペめに、高い分散の回折格子，収束性のよい光学クトルを測定する 03 ， 4) 散乱光や高次光がある系を用いる。とそれに対応する構造が光電子スペクトルに現スペクトル純度。スペクトル純度が悪いと，われる。気体の光電子スペクトルを正確に測定測定したスペクトル中に偽りの構造が現われた

するには，十分な強度の出射光が必要であり，り，測定データ自身の誤差がきわめて大きくまたエネルギーの相当異なる光電子に対する検なってしまう。このため，光学素子の反射角を出効率を正確に求めておくことはかなり難し

適切に設定して高次光を減らしたり，薄膜フィし'1 0ルターによって散乱光を減少させたりする。し(3) 炭化水素分子をフローさせてある薄膜窓付き

かしどの場合にも適用できる完全なものはな

比例計数管を用いて，その出力パルスの波高分

く，通常測定するスペクトル範囲に応じ、様々布から評価する。この方法は，比較的簡単な操な工夫を凝らして，①と②の項目との妥協点で作で，また測定時間もわずかですむので，広い測定が行われている。

波長範囲にわたって短時間でスペクトル純度を評価することができる。

従ってスペクトル純度を正確に評価しておく(4) 薄膜の吸収スペクトルを測定し，その構成元ことは，データの解釈及び信頼性において，必素の内殻吸収端の段差から高次光成分の割合を要不可欠なことと思われる。ところが通常の評評価する。最も簡単な方法であるが，限られた価方法は煩雑な操作が必要なため，スペクトル波長においてだけ使えることと定量性にかける純度を厳密に評価した例は極めて少ない。1. 2)ことが欠点である。

(C) 1990 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

4
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放射光

ここでは，電総研での分光器出射光のスペクトル

第 3 巻第 1 号(W) と次の関係にある。

純度を評価した経験に基づいて， (3)の比例計数管による方法を紹介することとする。

N=E/W

2. 比例計数管の原理

W 値とは，1 個の電子・イオンペアを作るのに必比例計数管は図 1 のような構造をしており，数 1要な平均のエネルギーとして定義されている。硬

OTorr から数 100Torr の範囲で気体(メタン等)

X 線に対して， W 値は一定の値になる。軟 X 線にを内部に導入する。比例計数管の前面に装着しで対して， W 値は軟 X 線のエネルギーの減少と共にある薄膜窓から軟 X 線を入射させる。比例計数管

数パーセント増加する場合もある 5) 。しかし近似内に導入しであるガスは入射軟 X 線を吸収して光的には電子の総数は軟 X 線のエネルギーに比例す電子やオージェ電子を放出する O それらの電子はる。つまりパルスの波高値の平均は入射光のエネ大きなエネルギーを持っているので，他の気体とルギーにおよそ比例する。

衝突することにより気体をイオン化する。さらに分光した光の中に含まれる高次光や散乱光は，衝突を繰り返すことにより多くのイオンと電子一次光とエネルギーが大きく異なるので，パルス(2 次的電子)が生じる。中央の細い芯線(太の波高値の分布が一次光の分布と分離する。このさ: 50μm) に正の高圧 (1 kV程度〉をかけておことを利用して出射光強度に対する散乱光・高次

くと，光の強度を見積ることができる。

これらの電子は芯線に向かつて加速され，気体中に電子雪崩が起きる。電子雪崩によって電子は増幅されて，芯線に到達する。それらの電子をパルスとして芯線から取り出す。このパルスの3. 測定における留意点
図 2 に，我々の用いた測定装置のブロックダイ大きさは，統計的なゆらぎによる広がりを持ってヤグラムを示す。1. 6. 7)

いるが，その平均は，軟 X 線を吸収したときに生した単色軟 X 線は，差圧排気システム及びフィルじる光電子，オージェ電子及び、二次的電子の数のター槽を通って比例計数管に入射する。測定する総和に比例する。この二次的電子等の総数 (N)際に，注意するべき主な点は次のようなものであは，軟 X 線のエネルギー (E) と光子に対する W値る。

1)
ステンレス芯線用いた窓は， VYNS 薄膜(ビ、ニルアセテー

トとビニルクロライドの共重合体，厚さ 25μ絶縁物g/cm2 ，光透過率 60 パーセントの Ni メッシュ

同窓、ホルダーや二=軟 X 線で支持)で，小さいピンホールのためリークする場合があるので，前段に差圧排気系を備えることが望ましい。

2)ロヨ

斜入射分光器から出射

薄膜

~-3cm

気体は，パルス波高分布が狭いメタン等の炭化水素分子を用いると良いが，気体中で 100パーセント光子ビームが吸収されるよう、波長によっては，アルゴンを少量混合したものを用いること。
図 1

円筒型比例計数管の断面の概略図。

3)

気体の純度が悪くなったり，圧力が変わっ放射光第 3 巻第 1 号

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リング

斜入射固析格子分光器

図 2

比例計数管を用いたスペクトル純度測定システムのブロックダイヤグラム Dたりすると，偽パルスが生じたり，パルス波高がずれたりするので，気体はフロー型で用い，x10003

供給ラインはリークをなくしまた十分圧力を安定させること。

2

比例計数管は，光子ビーム強度が 10 4 個/秒程度より大きいと，パイルアップを起こすのω←cコou4)で，入射ビーム強度は適度に減少させること。

5)

薄膜窓の耐圧には十分気を使い，はじめのフロー開始，終了時の排気の際は，特に注意す264VA。

ハ〉
ハυ。

da1ること。

ChanneINumber
我々が行なった測定においては，比例計数管には市販の Manson-04 というプリアンプ直結型のもの，窓は Manson社製のものを用いた。

4.

測定結果

図 3比例計数管の出力パルス波高分布。入射波長は30人斜線部は散乱光成分を示す。に対応し散乱光はピークのチャンネル数が80 の。

図 3 に比例計数管からのパルス波高値の分布の分布(斜線を引いた分布)に対応している。 30A。

例を示した。軟 X 線の波長は 30A である。横軸はの波長では 2 次光は観測されていないが，測定に用いたマルチチャンネルアナライザーの次光があれば，チャンネル数を表しており，比例計数管からの出50 の 2 倍の 500 付近の分布が生じることになる。

力パルスの波高値に対応する。縦軸はチャンネル

図 3 より 3oA における全光子強度の 6パーセント数に対応するパルス波高値を出力した軟 X 線のカが散乱光であると見積ることができる。この値

ウント数を表している。この波長領域では比例計は，計数管窓を透過した散乱光成分を意味してい数管の分解能が悪いために，単色の軟 X 線でもパる c 窓によって減衰されていない出射光の純度をルス波高分布は図 3 のように広がってしまう。 30知りたい場合は，窓の散乱光，0A の軟 X 線はピークのチャンネル数が 250 の分布

もし 2ピークのチャンネル数が 1 次光の 2

1 次回折光に対する透過率を測定しておけばよい。 A1 のフィル

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放射光x100

第 3 巻第 1 号を混合しでも気体中での完全吸収を達成できない20こともありうる。その場合には，気体の吸収係数の文献値を基に評価することになろう 08)

15c/)+"'5.おわりにCコ句10。

斜入射分光器の出射光中の散乱光，高次光の評
価方法について述べた。この評価方法は，炭化水

5素分子を充填した比例計数管のエネルギー分解カと，薄膜窓の比較的高い透過率に基づいている。

x100 この波長領域においては，
Channel Number
図 4フィルターによってスベクトル純度を向上させることが多い。その際の比例計数管の出力パルス波高分布。入射波長は効果を，この比例計数管による方法によって， 正30ﾅo A1 フィルターが用いられている。

しく容易に評価することができる。また，ここで述べたような測定システムを用いてパルス波高分

x100

布の一次光成分だけを利用することにより，透過8率，反射率等を，入射光の純度を気にせず、正確に測定することができる。

6ω判C コ。υ

42参考文献1)粛藤則生，鈴木功，小貫英雄， 西師毅，電総研禁通白盆.;:;，

264x100

Channel Number
図 5比例計数管の出力パルス波高分布。入射波長は41Å。斜線部は二次光成分を示す。

報，

53 , 390(1989)

2) J.B.West , K.Codling andG.V.Marr , J.Phys.

37(1974).
E, 7 , 13) H.Maezawa , Y.Suzuki , H.Kitamura andT.Sa‑saki , Appl.Opt.25 , 3260(1986).

ター(厚さ 1500A) を用いると，

4)桜井誠，この散乱光を完全に除去できる(図 4 参照)。
純度の悪い例として，

米津宏明，

藤田/1慎治，福井一俊，酒井楠雄，中村永研，渡辺誠，山下広順，石黒英治，放射光， Vo1.2 , No.4, 13 (1989).

図 5 に41A で、のパルス波高分布を示す。光学素子の表面に付着した炭素の汚れのため，森田茂，炭素の吸収が強くなって一次光を減少させ，相対的に二次光が強くなっている。強度

5) I.H.SuzukiandN.Saito , Bul l. Chem.Soc.Jpn. ,60 , 2989(1987).
6) N.Saito , I. H.Suzuki , H.Onuki ,M.Nishi ,Rev.
Sci.lnsfr.60 , 2197(1989)

比の計算においては，二次光は気体の吸収係数が91(1985).
7)粛藤則生，鈴木功，電総研紫報， 49 , 6

小さいことを考慮しておく必要がある。着目する

8) B.L.Henke ， P.Lee ， T. よ Tanaka ， R.L.Shimabu‑

エネルギーが高くなってくると，窓の耐圧不足のkuro and B.K.Fujikawa , Atom. Data Nucl.

ため，気体の圧力を上げられず，DataTable , 27 , 1(1982).

また重い希ガス