放射光第 5~島第 3 号

269Cd 992年〉

く海外情報

BESSY 滞在記
広島K't-理学部横山

1 9例年 1 0 月下旬から 1 年 4 ヶ月の予定で.アレ

利彦

いはあるが司測定チェンパー専は工具に至るまで

クサンダー ・ フォン ・ フンボルト財団の奨励研究全て持ち込みに紅っている。

員として，ベルリン自由大学の K. Baberschke教授

BESSYli通常 0.8 GeY で週転され"初期電流値のもとに厄介になゥている。渡航の Î:な円的は，は 4∞ -8∞ mA である。 M命は 3∞ mA 時で 3~

ベルリンの肱射光値段 BESSY における軟 X線

41埼l :ilf罰立と大変耀く，そのため 3 時間毎開度に入問 t~ (2000eV 以 下〉の EXAFS (extendedx.
ray

射がfi われる。これが測定のスタイルを著しく制

abso叩t ﾎOﾟ fineS1rUC仰向，広域 Xi身政収微細楠約していることはいうまでもない。

造) ，NEXAFS (near‑cdgex.
ray

市のヒームタイムが 28 週間J (刀端~ 金制) .シ ンabsorpitoﾟfinestruclU陀，政収端近傍X 線股収微細

グルパンチ迎転(屯流値は 60 ..... 30mA 限度)が 4構造)に!渇する実験的研究である。

週，.&1面 EXAFS •1 992 年は， 1面

リソグラフィ 一 周のビ ー ムタイムが 8 過の予

これまでの本誌の海外制械をいくつか読ませて定になっている。各ビームタイムの占IJ り当ては[~:いたたいたが.非叫に立派なものばかりで.原嗣

午のうちに企て決定されている。偏 11 の i辺転時!~l

A きを引受けてしまったことを後悔しているが，は ， 概ね!~~J 8 時から早朝の 4 時くらいまでで l 夜内符が非常に貧弱なことを御科教いただいて，あ1 01時半ごろ最後の人射b吋7 われる。ビ ー ムラインりのままの滞在記を占いてみることにする。

け越入射，瀬谷 ー 蹴附，TOM. PGM

ISX‑

7∞ ， ーニ結品分光等があり Babe rschke 研究室は主
ベルリンは，統一後.

ドイツ辿i-J~共制l闘の首都として 3 却の SX-7∞を使間して.

EXAFS 略表面になり.人 口 でもドイツM:六の都市に膨張した

EXAFS. NEXAFSの実験を仔っている。 SX-7∞'が. I 町内は概ね倒的で広大な蘇 (G凶 I1 c W:a ld) や分λ器のうちの l 越 SX-7∞ E は向由大学の所有で糊 (Wan J1 see) を近くに耐え.

11 本の都市聞はもとあることも手伝って，ピームタイムは年間 12 週とよりヨ ー ロッパの他の大都市と比べてみても自然比較的皆目に与えら札ている。マンパワーは教官はi!2富である。ベルリン目白大学は IH丙ベルリン

1. r専上泊躍の院生 3 で" これに本年は私が1mわっの Dahlem 地 I:K~こ点在し非常に占い建物もあれはた。ドイツは事同の勤労時聞が世界一短し漉航

新しいものもある。学生の規肢は 6 万人というこ前はゆったりと研究できるのではと期待していたとである。ふたんはここて予備実験や測定データのだが.この j朋待ほ全〈耳切られ， 実験中のつらの解析専を行い.

さは PF と同限度である。全< B I?SSY と関係のな

BESSY のビームタイムがあればBESSY に過うという研究スタイルは.fLが広島大

いドイツ人は.

乍で fj ってきたものと全く同一である。尤も‘回揃えて言って」まう。ビ ー ムの不安定性 a 桓舟命

出大学から BESSY までは同低車で 10 分程度であなどのま掴を考えに入れると実験は PF よりつらいるが.広応大学からフォトン ・ ファクトリーまてかもしれない。

は自劫卓を使フて-E:Ht1JJであるという六きな迫

そんな所はドイツではないと 口 を

私が Baberschke 教捜のもとにお也諸になろうと‑53‑(C) 1992 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第 5 巻第 3 号

270(1992 年)

した理由は，軟 X 線領域 (250 eV‑‑2000eV) のい) ， μT は試料全体の吸収係数， 1。は入射光強度，EXAFS ，表面 EXAFS を現在最も活発に研究してL は蛍光 X 線のエネルギーである。

いるグループであるからで，実際，最近の論文を何的パラメータで，入射 X 線の入射角をゆ，蛍光調べてみてもほとんど独占的といってよいくらいX 線の検出器に対する放出角を 0 として，である。これはもちろん非常に明るい SX-700 分

ﾘ/cosθ で与えられる。 EXAFS は μA(E) の増減で光器を豊富な時間使用できることによろうが，後与えられる。しかし試料中の吸収原子の濃度がに述べるように困難な実験であるがゆえの測定上非常に大きいと，分母の μT (E) がμA(E) と同じ振動のノウハウを確立している所もまた重要と思われ構造をもってしまい，る。その点今回の渡航は，研究以上に“学ぶ"としまう。これをことばで言うと以下のようになころが大きく有意義であると考えている。

る。吸収が大きいと，入射 X 線の侵入深度は浅く，

g は実験の幾

g=sin1F(E) の振幅を大きく弱めて励起される原子の密度は高い。一方，吸収が小さEXAFS は X 線の吸収端，数十 eV から数百 eV に現われる波打ち構造のことを言い，これを解析す

いと，励起される原子の密度は低いが，入射 X 線の侵入深度は深く，励起される原子の総数は吸収ることで，吸収原子近傍 (--5 Å 以内)の局所構が大きい場合に近づき，造が決定でき，主として硬 X 線領域 (4000 eV 以が十分大きければ(蛍光 X 線のエネルギーは吸収上)に対して研究されてきた。軟 X 線領域では試端エネルギーより小さいので脱出深度は入射 X 線

料の吸収が大きすぎるため，通常の吸収スペクトの侵入深度より通常大きい) ，観光される 1F に大きルの測定手段である透過法は一般的ではなくなな構造がなくなってしまうというものである。こる。そのため間接的な手段である電子収量法か蛍のような自己吸収の効果をできるだけ小さくする

光 X 線収量法を用いることになる。には，上式の g をできるだけ大きくとればよい。

まずノ\)レクの物質についてであるが，信号強度即ち，もし蛍光 X 線の脱出深度

normalincidence , grazingemission の状態ではいずれの手法を用いても十分に強い。電子収量測定すれば良いことになる。但し， μT(E) を得るたの欠点は，この手法が表面敏感であることであめには文献にたよって計算するしかない。実験のる。従って市販の粉末試料をそのまま測定してもみから分母の効果を全くなくすことは不可能であ信頼できるデータが得られにくい。試料のクリーる。

ニングが必要となる。また，絶縁体の場合はチ

さて，電子収量と蛍光収量のいずれがバルクャージングの問題が残る。一方，蛍光収量法でバEXAFS の測定に適しているかであるが，これは試ルクの物質を測定する場合，自己吸収という原理料にもよるであろうし，議論が分かれることと思的問題に直面する。自己吸収ということばはあまう。電子収量はチャネルトロンを取りつければより適切な表現ではないが，説明すると以下のようく(あるいは光の強度が十分であれば直接試料電になる。検出器に入る蛍光 X 線収量 1F (E) は，試料流を計るだけでもよい)何といっても簡便であが十分厚い場合，る。またアナログ計測なら S/N 比ははるかに高くなる。蛍光収量法は軟 X 線の場合，窓なしの半導1E)=R(C 10μA (E)Ir."~ ・ H

FμT (E)+g ・ μT (EF)体検出器を必要とし，高価かっ取扱いが大変である。パルス計測でパルス高の高分解選別を行う場で与えられる。ここで E は入射 X 線のエネル合はアンプの飽和が問題になり計測率をあまりあギー，げられず，

c は比例定数， μA (E) は吸収原子のその吸収端に由来する吸収係数(実際はこれを測定したS/N 比を良くするには測定時間をかけるしかない。しかし私の BESSY での実験で得た‑54‑放射光第 5 巻第 3 号(1992年)271

印象では，蛍光 X 線収量法に分があるように思えし，はるかに深刻に悩まされている。窒素や酸素る。粉末試料と単結晶試料の電子収量スペクトルの K 吸収端領域では，蛍光 X 線放出の確率が Au­

が全く異なるのを目のあたりにすると，電子収量ger 崩壊に比べてはるかに小さい (1 %以下)。従はどうも怪しいと考えてしまうのは当然であろって，バルクの物質はともかく，表面 EXAFS のよう。また，これとは別に 2 次光の影響がある。測うに非常に希薄な系でしかも非常に高い S/N 比を定したい吸収原子の EXAFS 領域に他原子の 2 次光要する実験は，蛍光収量法ではむずかしい。通常，による吸収が入ると，電子収量法ではこれを避け電子収量法(部分電子収量法，チャネルトロンのることはできない。

Auger 電子収量法では避けら前に阻止電場をかけ，低エネルギー電子をカット

これでは光電子が避けられない。しかして S/B 比を上げる手法)を用いることになる。

し蛍光 X 線収量法では，注目する原子の蛍光 X

しかし電子収量法では edge jump が 0.05 程度

線をパルス高分析して計測するのでこの影響はは(0/Cu(100) 系，るかに小さくなる。いずれにせよ，軟 X 線領域の1 /I。から 10 の構造を除くのは大変である。実際にバルク EXAFS の測定に関して，は，清浄表面の電子収量スペクトルを何本か測定れるが，BESSY で学んだことは私にとって甚大であった。
次に，表面 EXAFS の測定の話に移る。私は PF0 は 1/2原子層吸着)しかなく，し，続いて吸着系を作成し吸着系のスペクトルを何本か測定するという手順をとる。前者が 10 ,S , Cl 原子あるいは S を含む

後者が I になる。途中に入射が入ると，割り切れな分子を Ni や Cu 単結晶上に吸着させた系の表面くなることが多く，一連の測定を一回の入射のうEXAFS 測定を行ってきた。測定手法は比例計数管

ちにこなそうとすると，寿命が 3 時間程度というを用いた蛍光 X 線収量法である。 EXAFS では電子のが大きな障害になってしまっている。非常に面収量，蛍光 X 線収量を問わず Signal-to-Background

倒な実験ではあるが，比を吸収端前後の収量比で表わし edge-jump と呼酸素などについては極めて良質の表面 EXAFS が得んでいる。

edge-jump が大きいほど，当然のことられている。但し将来的には蛍光 X 線収量法にながら測定は容易であり信頼性も高くなろう。例よる測定が望ましいのではないかと考えている。

c(2x2)S/Ni(100) 系 (S は 1/2 原子層吸高分解能の NEXAFS の実験も SX-700 を用いての BL11B において，えば，Ni や Cu 単結晶上の窒素，着している)で edge jump は 10 程度である。

行われており，分解能は 200eV 付近で O .l eV 程度

EXAFS の測定は非常に長いエネルギー領域(最低が可能である。 π 結合を有する有機分子では，400eV) に及ぶので，そのエネルギー領域の分光→ π* 選移が吸収端直下に現れるが，この遷移に振器の transmission function は可能な限りなめらかで動構造がはっきりと観測されている。

あってほしい。

1。に鋭い構造があると 1 /I。に 10 の

当面の Baberschke 研究室の課題としては，

ls

SX‑構造が残ってしまい，全くデータにならない。

700 を用いた円偏光測定がある。最も新しい SX-

BL11B でもこの点に非常に苦労した経験がある。

700m は円偏光実験が行いやすいように設計されて例えば，

S-K 吸収端 (2470 eV) の EXAFS を測定おり，現在円偏光度等の基礎的測定が行われていすると，前置鏡に使用している P t の M m 吸収がるところである。このエネルギー領域の実験例は2700eV あたりに現われ，すでに NSLS で Sette らによって結局， 10 としては，これが割り切れない。

Ni や Cu の L蛍光 X 線収量を用

Fe , Co , Ni のL2' L3 吸収端などの測定が行われており，今後発いると最適であることがわかって，現在はこれら展が期待される領域である。の系の測定は容易であろうと思われる。

器の前にチョッパーとミラーを設置し，極めて容一方，BESSY での実験も全く同じことで，但SX -700m では分光

易に軌道面上方(左旋)又は下方(右旋)の円偏‑55‑

1ii!射光第 S 老第 3 号

釘2

光をとりtHせるようになっている。 Fe.

Co. t¥i( 1992年)

今岡の渡航では非常に多〈のん々にお m話になのL.z . L3 吸収は 2p-3d 双極了週移に対する 円何っている。

8aberschke グループでは.

光 . 色性が極めて強く現れ.若干変な話である

e rs.chke 教授.

D.Aryanitis 同士が.

Tischcr 氏，]∞%目線偏光 (1 Lj 偏光二 色性が見られな

K.Bab.

し T品ger氏，M.

1.Lede rer 氏らに感謝したい。また .

い)のスペクトルを磁化した試料に対して測定す

渡航前には.太田俊明教授(東大理)， r耳目的組教

るのはむしろ非常に商倒である。

授(東即入)，関一彦教授(名大理)，持 U 雅樹教

この領.t&の円姐光'克験としては.
4f遷移金属(3d → 4 f)の他.

3d遷移金J~，授(広大限)らにお l世話になった。削先生に!;t，また.本誌に滞在記を丹く機会を与えていたたい

スピンを有する(有た 。 この喝をお的りして感溺の.留を返 したい。

機)分れあるいは光学異性体等の研究が与えられ.興味はっきない。

丹UFD