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放射光第 10巻第 3 号(1997年)

動向

PF 軟 X 線斜入射分光ステーション(BL-llA) 再構築の現状
北島義典(高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所)

1. はじめに

2. 光学系

PF で放射光利用実験が始まってから 15 年にしBL-11A がカバーする 80-1500 eV の軟 X 線領て， SPring剛8 が稼働しようとしている。これに域には，生命体を含む有機物の基本構成元素であ対して PF では，高輝度化のためのリング改造工

る炭素・窒素・酸素などの ls 電子や鉄・ニッケ

事が進行中 1) であり，またそれに対応してビームル・銅など遷移金属の 2p 電子の結合エネルギーラインの光学系を更新する，いわゆる“ビームラが含まれており，これらの元素を含む物質の内殻インの再構築"が進められている。本稿では，こ励起分光測定に用いられる予定である 2) 。特に偏のうち軟 X 線斜入射回折格子分光ビームライン

向電磁石光源であることから，究極の分解能を目

BL-11A において新光学系の性能評価実験が始指すというよりは，できるだけ幅広いエネルギーまっているので，その現状を紹介する。なお，

範囲の利用が可能であること，炭素や酸素の EX欄

BL-11A の再構築は PF と東京大学大学院理学系AFS 測定が行えるようにすることに重点をおい研究科化学教室の太田俊明研究室との共同で，設て分光器の設計を行った 3 ，4)。

新 BL-11A の光学系を図 1 に示すが，分光系計から立ち上げまでの作業が進められている。

は Monk-Gil1ieson 型斜入射分光器に不等間隔溝

SideView
M
1/M
2MOMf

M
O'py

VLS 剛 PG

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5.
2

二9.
18amplePosition

土M

MO'圃圃EV
EMTopView

も .7

823.
0 13.
01
1.
511.
51[m]

Figur
e1. L
ayoutofPF‑BL‑llA‑66‑(C) 1997 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

第 10巻第 3放射光317(1997年)

平面回折格子を組み込んだもので，

Hettrickｭ

球面波露光法によるホログラブィック回折格子

Koike 型と呼ぶべきものである 5) 0 88 度入射の円(ラミナー型) 7) を，機械切りとほぼ向じ溝間隔を筒鏡 MO および MO' で反射された放射光(水平持つように設計，製作した。

方向の取り込みは最大 5 mrad) は，入口スリッ

時間的な制約のため，まだ充分に調整を行った

ト Sl と出口スリット S2 の間に置かれた球面鏡とは言えないが， N z 分子の ls→ f励起領域にお間関溝平面回折格子 Gいて，機械切り回折格子とほぼ同様のスペクトル

M1 もしくは M2 と不で構成される斜入射分光器で分光・収束され，後を得ることができた(図 2) 。

置トロイダル集光鏡 Mf によって試料位置に再集

図 3 に， 8001/mm ホ口グラフィック回折格子光される。なお， SO は垂直方向の取り込みを制と M2 の組み合わせによって得られた分光特性限するためのスリットである。

(金板からの光電流で測定) を示した。

エネル

本分光器では，利用するエネルギー領域によっギー側で強度が完全になくなっており，散乱光のて 2 種類の球部鏡 M1/M2 および 3 種類の回折混入が極めて少ないことが確認された。また，実格子 (300 l/mm , 8001/mm , 1200l/mm を予定)

験条件が同一でないために厳密に比較することはを真空中で切り替え・調整する機構を備えてお罰難であるが，強度の点でも機械切り回折格子より，最終的には 80-1500 eV の利用が可能となるりも大きいように感じられる。この結果は，非球設計である。また，本分光光学系の特徴として，

面波露光法によって極めて高精度のホログラブイ

比較的長い領域にわたって安定に軟 X 線を供給

ック不等間隔溝回折格子が製作できていることをするため，サインバーを用いた回折格子の回転の実証している。高精度であるが故に，高次回折のみによってエネルギー走査を行えるようになっている。

14000

このように機構が単純であるため，制御系も簡単なものとなっている。逆に言えば，

12000

このタかんにかかっているということであり，精度の高10000
ω一〉CO一℃一イプの分光器の性能は回折格子それ畠体の出来い8000
6000

い回折格子が入手できるかどうかが，最大の問題4000である。

20000̲J400.0

3網400.51¥401.0~401.5402.0402.5

Photon 王 nergy [eV]

調整の現状
ここでは，初期の調整として 3 種類の回折格

Figur
e2. Spectrumo
fN2 ls•71:* absorptionmeasuredolographicgrating.
atPF‑BL‑llAwit
han8
00l/mmh子(機械切り 8001/mm および3001/mm と非球面波ホログラフィック露光8001/mm)

3.
0を用いて2.
5得られている性能について述べる。

f刷、"'52.0

既に報告してきた 6) ように，最初に入手した機」コ
L欄

ε1.5

械切り 8001/mm 回折格子(プレーズ型)を用い

h"'(/)

510て 250-400 eV 領域で設計時に目指した最高分解C0.
5

能(約5000) がほぼ達成され，光学素子と光学

0.
0調整の精度が良好であることが確認できた。一方
で，特に高エネルギー側では，いわゆる散乱光が混入してくることが避けられなかった。そこで非

500

1000

1500PhotonEnergy[eV]Figur
e3. Photoyieldspectru
mfromAuplatewitht
he800l/mmholographicgrating.

‑67‑

3
18

放射光第 10巻第 3 号O」
コぷ」叩)℃一C段〉ぢ ω回一回一七悶ふピCO」一ちω一コ・心」符ω)ωト戸一一何0一tc
一勺〉C一395.
0(1997年)

400.
0405.
0500410.
0550

600

650

700750800

PhotonEnergy[eV]PhotonEnergy[eV]Figure4. NitrogenK‑edgeXANESspectraofTCNQ
measuredwiththereplacedando
ldmonochromatorsat
PF‑BL‑llA.

Figur
e5. Oxygen K‑edge EXAFS spectrumofsubｭmonolayeradsorbedCH30 speciesonNi(111).

反射効率も高くなっているようで，データは示さ

5. おわりにないが，低エネルギー領域では高次光 (2 次およ

今年度より高エネルギー物理学研究所は，東京び 3 次)が数%の割合で混入していることが明大学原子核研究所，東京大学理学部附属中間子科らかになり，何らかの対策が必要となっている。

学研究センターと改組・転換して高エネルギー加300Z/mm 回折格子(機械切り)は時間切れで速器研究機構が発足した。 PF は従来の高エネルほとんど調整が行えていないが，低エネルギー側ギ一物理学研究所内の放射光実験施設から，高エで 80eV までは単色光が得られることは確認でき

ネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所内のた。

放射光研究施設となったが，全国の共同利用研究施設であることに何ら変更はない。現在 PF で進

4. スペクト)1--測定例

められている高輝度化と AR の高度化，それに既に述べたように最高分解能を目指すような突対応するゼームラインや実験装置の再構築は，こ験はアンジュレータ光源にはかなわない(例えばれまで以上に特徴のある実験研究を推進できる共PF においても高分解能ステーション BL-2C の同利用施設となるためのものであって，立ち上げが進んでいる 8)) ので，本ビームライン11A の再構築もその一端を担えるものとなるこでは盟体試料が主な研究対象となる。図 4 には，とを信じている。

BL‑

旧 BL-11A (グラスホッパ一分光器)との比較という意味で， TCNQ の窒素 K 吸収端 XANES

文献

スペクトルを示した。到達最高分解能がおよそ1) 加藤政博，堀洋一郎:放射光 9 ， 207(1996).
2) 伊藤健二，北島義典(編) :I ビームライン BL11 の更新に関する研究会報告 J KEKProceedings94‑4(1994).
eport95‑3) IBL11再構築デザインレポート J KEKR4(1995).
.Ohta , andK.Ito:].
4) K.Amemiya , Y.Kitajima , TSynchrotronRadiation , 3, 282(1996).
5) 小池雅人:放射光 8 ， 509(1995).
6) 北島義典 :P百 OTON FACTORYNEWS14(2) , 8(1996).
7) T.NamiokaandM.Koike:Appl. Opt.28 , 4375
(1995).
4(4) , 78) 渡主是正満 :P五OTON FACTORYNEWS1(1997).

1000 から 4000 以上に改善されたことによって第3n* ピーク(矢印)が明瞭に観測されている。また，間程度の分解能における強度の比較では，従来の数倍から数十倍になっていることが確認された。

大強度と幅広いエネルギー領域の利用の一例として，図 5 に単分子層の国体表面吸着分子の酸素K 吸収端 EXAFS スペクトルを示した。やっと日本国内でも，このようなスペクトルが測定できるようになったという訳である。