表面科学技術者資格認定問題集
問１2023.05 改訂

技術編

次の測定法のうちかならずしも真空を必要としないものはどれか．適切な方法だ け を す

べて含む組合せを下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 赤外分光法（IR）, (b) X 線光電子分光法（XPS）, (c) 電子エネルギー損失分光法（EELS）,(d) 低速電子回折法（LEED）, (e) イオン散乱分光法（ISS）, (f) 走査トンネル顕微鏡（STM）
1. (a) (b) (c),問２

2. (a) (e) (f),3. (a) (f),4. (c) (e) (f),5. (e) (f) (d)圧力を表す単位は現在 Pa が用いられるが, 従来は Torr が使われていた．適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 1 Pa は約 133 Torr であり, 1 気圧は約 100 kPa である．
(b) 1 Torr は約 133 Pa であり, 1 気圧は約 760 Torr である．
(c) Pa は SI 単位系の圧力の単位で, その次元は N/m2 である．
(d) 1 Pa は 1 m2 当り約 0.1 kg 重の力である．
1. (a) (c),問３

2. (b) (d),3. (a) (b) (c),4. (a) (c) (d),5. (b) (c) (d)

真空中に残留する気体は理想気体の状態方程式 p = nkT に従う．ここで p は圧力, n は気体

分子数密度, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度である．27℃で 1.0 Pa のときの気体分子数密度で適切なものはどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 1.4×1019 m-3,
問４

2. 7.5×1019 m-3,

3. 1.4×1020 m-3,

4. 2.4×1020 m-3,

5. 2.4×1021 m-3気体分子の平均自由行程の説明で適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 気体分子が衝突せずに進行する平均距離である．
(b) 平均自由行程は気体分子の種類とは関係ない．
(c) 平均自由行程は気体分子数密度に逆比例する．
(d) 27℃, 1 Pa のもとで平均自由行程が 6.5 mm であれば, 10-3 Pa では 6.5 m である．
1. (a) (b) (c), 2. (a) (c) (d), 3. (a) (b) (d), 4. (b) (c) (d), 5. (a) (b) (c) (d)問５

気体の中の分子の平均速度は v =(8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数1.38×10-23 J/K, T は絶対温度，m は分子の質量である．水素分子の平均速度は，27℃で 1800m/s である．窒素分子の平均速度に最も近いものは次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.

130 m/s,

2.

260 m/s,

3. 340 m/s,
1

4.

480 m/s,

5.

680 m/s

問６

気体分子の平均速度は v =(8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数 1.38×10-23

J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．水素分子の分子量を 2, アボガドロ数を 6.02×1023/mol, 27℃で, 水素分子の平均速度として適切な値は次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.
問７4800 m/s,

2.

1800 m/s,

3. 600 m/s,

4.

480 m/s,

5.

180 m/s

気体の中の分子の平均速度は v=(8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．窒素分子の分子量を 28, アボガドロ数
を 6.02×1023 /mol, 27℃で, 窒素分子の平均速度で最も近いものは次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 1800 m/s,
問８2.

600 m/s,

3. 480 m/s,

4.

340 m/s,

5.

50 m/sΓ=p/(2πmkT)1/2

真空容器の壁面の単位面積に単位時間当りに衝突する分子数はで表される．ここで k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．温度
27℃, 圧力 p=1 Pa のもとでは 1cm２当り毎秒およそ 3×1018 個の分子が衝突する．壁面の原子数密度を 4×1014 個/cm２として, 圧力 10-3 Pa で単位面積に入射する分子が容器壁面に全て付着する場合（付着確率=1）, 壁面の原子数密度と同じになる時間として適切なものはどれか．
1～5 の番号で答えなさい．
1. 約 13 秒,
問９

2. 約 7 秒,

3. 約 1.3 秒,

4. 約 0.7 秒,

5. 約 0.13 秒

真空容器の壁面の単位面積に単位時間当りに衝突する分子数は

Γ = p/(2πmkT)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．温度
27℃, 圧力 p = 1 Pa で窒素ガスが真空容器に閉じ込められている．その真空容器の壁 1 cm2 に単位時間当りに入射する分子数として適切なものは次のうちどれか．1～5 の番号で答えな
さい．ただし窒素分子の分子量を 28, アボガドロ数を 6.02×1023 /mol とする．

問１０

1. 約 3×1014 個/秒/cm2,

2. 約 3×1016 個/秒/cm2,

4. 約 3×1020 個/秒/cm2,

5. 約 3×1022 個/秒/cm2

3. 約 3×1018 個/秒/cm2,

室温における空気分子の平均速度として適切なものは次のうちどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 数 m/s,
問１１

2. 数百 m/s,

3. 数万 m/s,

4. 数十 m/s,

5. 数千 m/s

圧力 1 Pa の真空中の気体分子の平均自由行程に近い長さは, 次のうちどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 10 m, 2. 1.0 m,

3.

10 cm,

4.

2

10 mm,

5.

1.0 mm問１２

気体分子が衝突せずに進む距離について，次のうちもっとも適切なものはどれか．1～

5 の番号で答えなさい．（ただし必要なら e を自然対数の底として, 1/e=0.37 であることを用いなさい）
1. 平均自由行程より常に短い
2. 平均自由行程より長い場合と短い場合がほぼ半々
3. 平均自由行程より長い場合と短い場合がおよそ 2 : 1
4. 平均自由行程より長い場合と短い場合がおよそ 1 : 2
5. 全て平均自由行程より長い
問１３

真空に排気するためのポンプには，以下のものが一般的である．これらのポンプのうち，主に中・低真空（圧力 10-1 Pa より高い圧力）で使用されるものはどれか．適切なものの組合せを下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 油回転ポンプ，(b) 油拡散ポンプ，(c) ターボ分子ポンプ，(d) チタンゲッタポンプ，(e) ソープションポンプ， (f) イオンポンプ，(g) クライオポンプ，
1. (a) (d) (e)，問１４

2. (b) (c) (f)，(h) スクロールポンプ
3. (a) (e) (h)，4. (e) (g) (h)， 5. (a) (d) (f)

真空に排気するためのポンプには，以下のものが一般的である．これらのポンプのうち，高真空（圧力 10-1 Pa より低い圧力）で用いられるポンプはどれか．適切なものだけをすべて含む組合わせを下の 1〜5 の番号で答えなさい．
(a) 油回転ポンプ，(b) 油拡散ポンプ，(c) ターボ分子ポンプ， (d) チタンゲッタポンプ，(e) ソープションポンプ，(f) イオンポンプ，(g) クライオポンプ，(h) スクロールポンプ，

1. (a) (b) (c) (d) (e)，2.(b) (c) (d) (e) (f)，3. (c) (d) (e) (f) (h)，4. (a) (c) (d) (f) (g) (h)5. (b) (c) (d) (e) (f) (g)
問１５真空ポンプは，気体輸送型真空ポンプと気体溜め込み型真空ポンプに大きく分類でき

る．気体輸送型真空ポンプのみを挙げたものは次のどれか．適切な組合せを 1～5 の番号で答えなさい．
1. ターボ分子ポンプ,

ソープションポンプ, 油拡散ポンプ,

2. 油回転ポンプ,

ターボ分子ポンプ,

3. 油回転ポンプ,

ソープションポンプ, 油拡散ポンプ,

クライオポンプ

4. 油回転ポンプ,

ターボ分子ポンプ,

スクロールポンプ

イオンポンプクライオポンプ, メカニカルブースターポンプ
油拡散ポンプ,3

5. ターボ分子ポンプ,
問１６

ソープションポンプ, サブリメーションポンプ, スクロールポンプ

真空ポンプのうち気体溜込み型真空ポンプだけを含む組合せはどれか． 1～5 の番号で答えなさい．
1. クライオポンプ,

ターボ分子ポンプ,

2. クライオポンプ,

ソープションポンプ, サブリメーションポンプ,

イオンポンプ

3. 油回転ポンプ,

ソープションポンプ, サブリメーションポンプ,

クライオポンプ

4. イオンポンプ,

ターボ分子ポンプ,

5. ターボ分子ポンプ,

ソープションポンプ, 油拡散ポンプ,

問１７

油拡散ポンプ,スクロールポンプ

クライオポンプ, メカニカルブースターポンプ
イオンポンプ

ターボ分子ポンプについて適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 回転翼外縁の速度は気体分子の平均速度の２倍以上でなければならない．
(b) 多数の回転翼が固定翼の間で高速に回転している．
(c) 排気速度は気体の分子量に比例する．
(d) オイルフリーの真空を得ることが可能である．
(e) 水素ガスの排気には適さない．
1. (b) (d),問１８

2. (a) (b) (c),3. (a) (d) (e),4. (a) (c) (d) (e),5. (b) (c) (d) (e)

真空容器中の圧力を測定する真空計のうち主に 10-2 Pa より高い圧力で用いるものはど

れか，適切なものをすべて含む組合せを下の 1〜5 の番号で答えなさい．低真空・高真空どちらにも適したものを含めてよい．
(a) ピラニーゲージ，(b) B-A ゲージ，(c) 冷陰極電離真空計，(d) ペニングゲージ，(e) マクラウド真空計，
1. (a) (c) (d) (e)， 2. (a) (b) (c)， 3. (a) (b) (d)， 4. (a) (d) (e)， 5. (b) (c) (e)
問１９

真空容器中の圧力を測定する真空計のうち主に高真空（10-1 Pa より低い圧力）で使用するのに適した真空計はどれか．適切な記述の組合せを下の 1～5 の番号で答えなさい．低真空・高真空どちらにも適したものを含めてよい．
(a) ピラニー真空計，(b) ペニング真空計，
4

(c) 三極管型熱陰極電離真空計,(d) マクラウド真空計，(e) B-A 真空計
1. (a) (b) (c)， 2. (b) (c) (d)， 3. (b) (c) (e)， 4. (a) (b) (d)， 5. (a) (b) (e)
問２０－１

次に挙げる真空計の組合せのうち, 測定可能圧力が低い順に並んでいるのはどれか．

1～5 の番号で答えなさい．
1. B-A 真空計＜ガイスラー管2. B-A 真空計＜ペニング真空計 ＜ガイスラー管

3. B-A 真空計＜ペニング真空計 ＜U 字管マノメータ ＜ガイスラー管＜ペニング真空計＜U 字管マノメータ＜U 字管マノメータ

4. ペニング真空計 ＜B-A 真空計＜U 字管マノメータ ＜ガイスラー管

5. ペニング真空計 ＜B-A 真空計＜ガイスラー管問２０－２＜U 字管マノメータ

次に挙げる真空計の組合せのうち, 測定可能圧力が低い順に並んでいるのはどれか．

1～5 の番号で答えなさい．
1. B-A 真空計＜

ペニング真空計

2. エキストラクタ真空計＜＜

エキストラクタ真空計＜

ダイアフラム真空計

B-A 真空計＜

ダイアフラム真空計＜

ペニング真空計
ペニング真空計

3. B-A 真空計＜

エキストラクタ真空計＜

ダイアフラム真空計＜

4. B-A 真空計＜

エキストラクタ真空計＜

ペニング真空計＜

ダイアフラム真空計＜

ペニング真空計＜

ダイアフラム真空計

5. エキストラクタ真空計
問２１

B-A 真空計＜

次に挙げる真空計のうち, 水銀を用いる測定器の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) U 字管マノメータ,(b) 三極管型熱陰極電離真空計,(c) ピラニー真空計,(d) ペニング真空計,(e) マクラウド真空計,(f) ダイアフラム真空計

1. (a) (d),問２２

2. (a) (e),3. (b) (e),4. (b) (c) (f),5. (c) (d) (e)Knudsen cell のような微小な面蒸発源の面法線方向を極軸にとり, 極角 θ だけ傾いた方向で，距離 r に設置した基板上での成膜速度を v nm/s とする．θ を固定した場合，成膜速度v と r の関係は次のうちどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.

1/r に比例する．

2.

1/r2 に比例する．

3.

r に比例する．

4.

r2 に比例する．
5

5.
問２３

r には依存しない．

Knudsen cell のような微小な面蒸発源の面法線方向を極軸にとり，極角 θ だけ傾いた方向で，距離 r に設置した基板上での成膜速度を v nm/s とする．r を固定した場合，v と θ の関
係は次のうちどれか．1～5 の番号で答えなさい．

問２４

1.

tan θ に比例する．

2.

cos θ に比例する．

3.

cos θ に反比例する．

4.

sin θ に比例する．

5.

sin θ に反比例する．

Knudsen cell のような微小な面蒸発源の面法線方向を極軸にとり, 極角 θ だけ傾いた方向で, 距離 r に設置した基板上での成膜速度を v nm/s とする．このとき微小な面蒸発源から蒸発分子の総量が最も多く飛び出す極角は次のうちどれか．1～5 の番号で答えなさい．

問２５

1.

θ＝90°

2.

θ＝60°

3.

θ＝45°

4.

θ＝30°

5.

θ＝0°

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
薄膜が下地の結晶に対して一定の方位関係を持ちながら成長する場合, （異種元素からなる（a）薄膜が接する界面を, （

b

c

e

a

）薄膜を

）格子と呼ぶ．このよ）薄膜の, 成長過程におけるその場結晶構造モニターの手法として, （た, 膜厚のモニターとしては（

問２６）薄膜という．

）界面と呼ぶ．また, （多数積層し, 組成と結晶周期を人為的に制御して作製した結晶を（
うな（ a

a

d

）が, ま

）が最も一般的に用いられる．

1. (a) エピタキシャル,(b) ナノ,(c) 結晶,(d) MEED,(e) 剛体振り子

2. (a) エピタキシャル,(b) ヘテロ,(c) 自然,(d) LEED,(e) 水晶振動子

3. (a) エピタキシャル,(b) ヘテロ,(c) 人工,(d) RHEED,(e) 水晶振動子

4. (a) アモルファス,(b) ホモ,(c) 人工,(d) RHEED,(e) タイマー

5. (a) アモルファス,(b) ナノ,(c) 人工,(d) TEM,(e) XPS

電気めっき法と真空蒸着法に関する次の記述のうち, 適切な記述はどれか．1～5 の番

号で答えなさい．
6

1. 真空蒸着法では膜厚の制御はできない．
2. 電気めっき法は簡便な方法であるが膜厚の制御ができない．
3. 真空蒸着法では大面積化が不可能である．
4. 真空蒸着法で膜厚を制御するためには超高真空装置を必要とする．
5. 電気めっき法は溶液中で行うため真空装置を必要とせず, 大面積化が可能である．
問２７

ニッケルイオン（Ni2+）の濃度が 0.50 mol/l の溶液中から, 表裏の表面積の合計 6.0 cm2（厚さは無視）のステンレス基板上に Ni を 2.5 nm の厚さで電解めっきしたい．次の記述のうち, 適切な記述はどれか． 1～5 の番号で答えなさい． ただし, アボガドロ数を 6.0  1023
/mol, ファラデー定数を 105 C / mol とし, Ni 原子 1 個の占有面積を 0.25 nm2, Ni 1 原子層の厚さを 0.25 nm とする．
1. 0.4 A の電流を 20 秒間流す．
2. 0.4 V の電圧を 20 秒間かける．
3. 0.4 mA の電流を 20 秒間流す．
4. 0.4 mV の電圧を 20 秒間かける．
5. 0.4 A の電流を 10 秒間流す．
問２８

X 線の波長（λ nm）とエネルギー（E eV）の関係を表す式は下記のどれか．1～5 の番

号で答えなさい． ただしプランク定数 h =6.6×10-34 J・s, 光速度 c = 3.0×108 m, 素電荷 q =1.6×10-19 C とする．
1. λ=1.24×103/E,
問２９

2. λ=1.24/E,

3. λ=1.24/E1/2,

4. λ=1.24×10-2/E1/2,

5. λ=1.24×10-2/E

エネルギー分散型 X 線分光法（EDS）について適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 半定量分析では，X線の蛍光励起の補正を必要とする．
(b) 同時に多数の元素の分析が可能である．
(c) Si単結晶に微量のLiをドープした半導体検出器では, その冷却が必要である．
(d) 波長分散型 X 線分光法 (WDS) に比べて, エネルギー分解能が高い．
1. (c) (d),2. (a) (b),3. (a) (d),4. (b) (c),5. (a) (c)

問３０ ド・ブロイによれば電子の運動量と波長（λ）の間には λ = h/p（ここに h はプランク定数,p は運動量）の関係がある．電子のド・ブロイ波長（λ nm）と電子のエネルギー（E eV）の関係を表す式はどれか．1～5 の番号で答えなさい．ただし, 相対論的な補正を考えないとする．（プランク定数 h = 6.6×10-34 J・s, 素電荷 q= 1.6×10-19 C, 電子質量 m = 9.1×10-31 kg）
1. λ=1.2×103/E,

2. λ=1.2/E,

3. λ=1.2/E1/2,
7

4. λ=1.2×10-2/E1/2,

5. λ=1.2×10-2/E

問３１

電子の検出に用いられる代表的な検出器だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5の番号で答えなさい．
(a) シンチレータ＋光電子増倍管,(b) 光電子増倍管,(c) チャンネルトロン,(d) 半導体検出器

1. (a) (c) (d), 2. (b) (c) (d), 3. (a) (c), 4. (b) (d), 5. (c) (d)
問３２

電子顕微鏡の電子源として主にタングステン（W）ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショッ

トキー型, 冷陰極電界放出型電子源が用いられている．次の記述のうち適切なものだけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 輝度：小→大W ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショットキー型, 冷陰極電界放出型(b) ビーム径：大→小W ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショットキー型, 冷陰極電界放出型(c) 電子のエネルギー幅：小→大W ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショットキー型, 冷陰極電界放出型(d) ビーム径：小→大W ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショットキー型, 冷陰極電界放出型(e) ビーム電流の安定性：不良→良W ヘヤピン型, LaB6 単結晶型, ショットキー型, 冷陰極電界放出型
1. (a) (b),問３３

2. (b) (c) (e),3. (a) (c) (d),4. (a) (b) (c) (e),5. (c) (d) (e)

磁気レンズの収差について適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 凹レンズの働きをするものだけなので球面収差を補正することはできない．
(b) 球面収差はレンズの中心軸から離れた部分を通過する電子ビームに対する焦点距離が中心軸付近を通過する電子ビームに対する焦点距離に比べて短くなるために生じる．
(c) 色収差は電子線のエネルギー分布幅, 加速電圧の変動, および試料を通過する電子がエネ
ルギーを失うことなどが原因である．
(d) 非点収差はレンズの均一性や非対称性, 汚れ, 試料の磁性などによりレンズの磁場の軸対称性が崩れて, 入射電子が一点で焦点を結ばなくなることによる．
1. (a) (b) (c), 2. (a) (b) (d), 3. (a) (c) (d), 4. (b) (c) (d), 5. (b) (d)8問３４

金属表面に印加した電界強度 F [V/nm]とそれによって放出された電流値 I [A]の関係を，

縦軸 ln(I/F2)，横軸 1/F としたグラフは Fowler-Nordheim プロット（F-N プロット）と呼ばれ，電界電子放射の電流-電界特性として知られている．Fowler-Nordheim プロットの概形として適切な図はどれか．1～5 の番号で答えなさい．

ln(I/F2)ln(I/F2)ln(I/F2)

1/F

1/F

(1)

(2)

ln(I/F2)(3)ln(I/F2)

1/F

1/F

(4)

問３５

1/F

(5)

次の文章中の (a)～(d) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
X 線光電子分光法（XPS）の分光器は, （a）が一般的に用いられており, インプット（静電）レンズで分光器に入る電子のエネルギーを（そのエネルギー分解能は（

問３６

d

b

）するため, 運動エネルギーが（

c

）,

）．

1. (a) 阻止電場型,(b) 加速,(c) 大きくなると, (d) 高分解能化する

2. (a) 静電半球型,(b) 加速,(c) 変わっても,(d) 変化しない

3. (a) 静電半球型,(b) 一定に,(c) 変わっても,(d) 変化しない

4. (a) 円筒鏡型,(b) 加速,(c) 小さくなると, (d) 劣化する

5. (a) 円筒鏡型,(b) 一定に,(c) 変わると,(d) 大きく変化する

透過電子顕微鏡の対物レンズの収差について適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5の番号で答えなさい．
9

(a) 球面収差は対物絞りの孔径を大きくするほど大きくなる．
(b) 球面収差は電子顕微鏡の分解能に大きな影響を与える．
(c) 加速電圧の変動は球面収差の原因となる．
(d) 絞りの汚れは対物レンズの収差の原因にはならない．
1．(a) (c),2．(a) (d),3．(b) (c),4．(b) (d),5．(c) (d)

次の文章中の (a)～(f) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

問３７

なさい．
結晶性試料に電子が入射すると, （a）現象によって特定の方向に強く曲げられる電子がある．この電子が対物絞りでカットされて生じるのは（b）コントラストである．（

c）

薄膜を 1 万倍程度で撮影した像においては, このコントラストが支配的である．試料をまっすぐに通過した電子波と試料で曲げられた電子波が対物絞りを通過した後に（るのが（ e）コントラストである．（

fd）する結果生じ）像のコントラストはこの典型的な例である．

1. (a) 散乱,(b) 回折,(c) 金属,(d) 回折,(e) 散乱,(f) 結晶格子

2. (a) 干渉,(b) 位相,(c) 金属,(d) 回折,(e) 回折,(f) 明視野

3. (a) 回折,(b) 散乱,(c) アモルファス,(d) 散乱,(e) 透過,(f) 暗視野

4. (a) 回折,(b) 回折,(c) 金属,(d) 干渉,(e) 位相,(f) 結晶格子

5. (a) 散乱,(b) 透過,(c) 絶縁体,(d) 干渉,(e) 回折,(f) 結晶格子

問３８

金属試料を透過電子顕微鏡観察するときに電子照射損傷を少なくするために有効な方法に関する適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 加速電圧を低くする．
(b) 電子線を収束して像を明るくする．
(c) 試料の厚さをできるだけ薄くする．
(d) 小さな孔径の集束絞りを用いる．
1. (a) (b),問３９

2. (b) (c),3. (c) (d),4. (a) (d),5. (a) (c)

結晶材料の透過電子回折について適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 結晶格子面間隔が大きいほど回折スポットの間隔は小さくなる．
(b) 回折現象は試料による電子の吸収によって生じる．
(c) 回折スポットの位置は加速電圧を変えても変化しない．
(d) 電子顕微鏡における回折図形は対物レンズの後焦点面に形成される．
10

1．(a) (b),問４０2．(a) (c),3．(a) (d),4．(b) (d),5．(c) (d)中エネルギーイオン散乱法に関する適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 表面障壁型の半導体検出器が使われる．
(b) 静電型もしくは磁場型のアナライザーが使われる．
(c) 入射イオンには Ne や Ar イオンが使われる．
(d) 高エネルギーイオン散乱法よりも, 表面に敏感である．
(e) 同一照射量では, 高エネルギーイオン散乱法よりも試料の照射損傷が大きい．
1. (a) (b) (c),問４１

2. (a) (c) (d),3. (b) (c) (d),4. (b) (d) (e),5. (c) (d) (e)低エネルギーイオン散乱分光法について適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番

号で答えなさい．
(a) 静電型または飛行時間型のアナライザーが使われる．
(b) 表面原子配列に敏感である．
(c) 入射イオンには He や Ne イオンなどが使われる．
(d) 表面障壁型の半導体検出器が使われる．
(e) 高エネルギーイオン散乱法よりも定量精度が高い．
1. (a) (b) (c), 2. (a) (c) (d), 3. (a) (d) (e), 4. (b) (c) (e), 5. (b) (d) (e)
問４２

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
a

原子間力顕微鏡（AFM）のカンチレバーは, 通常（のため, カンチレバー先端の突起の材料は, 通常, （で作製された探針もある．また, （ db）から微細加工技術で作られる．そ）から出来ている．しかし, （）測定に用いられる（ ec）探針のように，様々な用途に合わせた特殊な材料をコートした探針もある．
1. (a) シリコンウェハー, (b) シリコン, (c) シリコンナイトライド, (d) 熱伝導,(e) 水晶2. (a) 水晶,(d) 磁気力,(e) 磁性薄膜3. (a) シリコンウェハー, (b) シリコン, (c) ガラス,(d) 熱伝導,(e) 水晶4. (a) ガラス,(d) 導電性,(e) PtIr(b) 水晶,(b) ガラス,(c) 窒化ガリウム,(c) ダイヤモンド,

5. (a) シリコンウェハー, (b) シリコン, (c) シリコンナイトライド, (d) 磁気力,11）(e) 磁性薄膜問４３

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
アスペクト比が大きい溝を原子間力顕微鏡（AFM）で測定する場合は, 長さと直径の比がa（）探針を持つ特殊なカンチレバーや探針先端に（使われる．また, （端曲率半径が（ecb）を付けたカンチレバーなどが）引力領域で原子分解能を得る場合は, （）力を減らすように先d）以下の鋭く尖らす処理を行った探針が使われる．

1. (a) 小さい,(b) 金薄膜,(c) 強い,(d) 短距離,(e) 数 10nm

2. (a) 小さい,(b) カーボンナノチューブ,(c) 微弱な,(d) 短距離,(e) 数 nm

3. (a) 小さい,(b) 金薄膜,(c) 強い,(d) 長距離,(e) 数 nm

4. (a) 大きい,(b) カーボンナノチューブ,(c) 微弱な,(d) 長距離,(e) 数 nm

5. (a) 大きい,(b) カーボンナノチューブ,(c) 微弱な,(d) 短距離,(e) 数 10nm

問４４

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
走査トンネル顕微鏡（STM）では（a）探針先端と（b）試料表面を二つの電極として，両電極間に流れるトンネル電流を測定している．トンネル電流は, 片側の電極のフェルミ面近傍の電子が他方の電極のフェルミ面近傍の（c）準位に電子がトンネルすることにより流れる．そのため, トンネル電流は片側の電極のフェルミ面近傍の電子数に（数はフェルミ面近傍の電子の状態密度と電子のフェルミ分布関数の（

問４５

e

d

）し, その電子）で決まる．

1. (a) 導電性,(b) 導電性,(c) 空いている,(d) 比例,(e) 積

2. (a) 絶縁性,(b) 導電性,(c) 詰まっている,(d) 依存,(e) 差

3. (a) 絶縁性,(b) 絶縁体,(c) 詰まっている,(d) 関係,(e) 差

4. (a) 導電性,(b) 導電性,(c) 詰まっている,(d) 比例,(e) 積

5. (a) 絶縁性,(b) 導電性,(c) 空いている,(d) 比例,(e) 積

原子間力顕微鏡（AFM）とケルビンプローブフォース顕微鏡（KFM）について, 次の記述のうち適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) AFM は, プローブ先端と試料表面の原子間に働く力を測定するものであり, 測定原理
上プローブや試料の導電性を必要としない．
(b) KFM は, プローブと試料表面の仕事関数差（静電気力）を測定するものである．
(c) AFM も KFM も, プローブ先端の曲率半径が大きいほど高い面内分解能が期待できる．
(d) AFM も KFM も測定環境の湿度（試料表面に吸着する水分）に影響されにくい．
(e) AFM では, 雰囲気を制御しながら導電性プローブを用いて電圧を印加することによって局所的な試料表面の加工（酸化・エッチングなど）が可能となる．
1. (a) (b) (c),2. (a) (b) (e),3. (a) (c) (d),4. (b) (c) (d),12

5. (b) (c) (e)問４６

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
a

一般に低速電子線は表面敏感なので, 表面の振動分光として（）がよく用いられるが, 赤

外吸収やラマン散乱を用いても配置の工夫をすれば表面敏感な測定が可能となる．例えば, 金属
ナノ微粒子や薄膜に現れる（bc）共鳴や, （）検出器などの高感度イメージ検出器を利用することによって, 最表面や, 単分子レベルのラマン散乱の検出が可能となることが知られている．通常の配置における測定では（d（b）を用いた手法や, 金属表面の（）共鳴が光学的に励起できないことから, 誘電体のe）を利用することによって（b）を励起する

ことが行われる．

問４７

1. (a) HREELS,(b) プラズモン,(c) CCD,(d) 屈折,(e) 微細な凹凸

2. (a) HREELS,(b) プラズモン,(c) CCD,(d) 全反射,(e) 微細な凹凸

3. (a) UPS,(b) エキシトン,(c) APD,(d) 全反射,(e) 微細な凹凸

4. (a) XPS,(b) バンド,(c) APD,(d) ブリュスター角,(e) 平坦性5. (a) HREELS,(b) エキシトン,(c) CCD,(d) ブリュスター角,(e) 平坦性

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
表面における赤外領域の吸収を高感度に測定するためには, 感度よく測定できる配置を選ぶ必要がある．金属表面の（a）を用いる高感度反射法では, 金属の屈折率と表面膜の屈折率を考慮して高感度な角度を選択する．この時反射率は偏光方向によって大きく変化し, 表面の法線ベクトルと入射ベクトルのなす平面に対して偏光方向が（

b

）な（

c

）偏光で励起すると感度が良く, それに垂直な偏光では表面はほとんど観測されない．この差を利用して両偏光の反射率の差から表面の寄与を見積もることができる．一方で, 全反射分光法では誘電体と真空境界の全反射を利用している．（
透明な（ e問４８d）の多重反射を利用して強度を稼ぐこともでき, 赤外領域で）などがよく用いられる．

1. (a) 外部反射,(b) 垂直,(c) s,(d) ミラー対,(e) Si2. (a) 外部反射,(b) 平行,(c) p,(d) プリズム,(e) Si3. (a) 弾性散乱,(b) 平行,(c) p,(d) ミラー対,(e) Ag

4. (a) 内部反射,(b) 平行,(c) s,(d) プリズム,(e) グラファイト

5. (a) 内部反射,(b) 垂直,(c) p,(d) プリズム,(e) SiO2

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
13

マイケルソン干渉計を用いて, 全光の強度の干渉を測定し, 二つの光路の光路差をスキャンすることで（ ab）を得, それを（）することによりスペクトルを得る手法は市販の赤外分光計で良く用いられる．この手法はスキャンする（c）取れば高分解能でスペクトルを検出することができ, また, 高次の回折効果を考える必要がないので, （ d
行う際に有利である．また, 同様の手法を（（a）e）スペクトルの測定を）に応用することも可能である．

（b）

（c）

（d）

（e）

1. 電場波形,

フーリエ変換,

間隔を細かく,

低周波数,

光電子分光

2. インターフェログラム,

ラプラス変換,

間隔を細かく,

広帯域,

ラマン散乱分光

距離を長く,

低周波数,

光電子分光

3. 電場波形,

ルジャンドル変換,

4. インターフェログラム,

フーリエ変換,

間隔を細かく,

広帯域,

ラマン散乱分光

5. インターフェログラム,

フーリエ変換,

距離を長く,

広帯域,

ラマン散乱分光

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

問４９
なさい．

ラマン散乱分光はフォノンによるレーザー光の散乱スペクトルを測定するものであり, レーザ
ーと同じ周波数を持った（
る．励起レーザーは（ba）散乱光からフォノンの周波数分だけずれた波長の光を検出す）や（c）, 分光器などを用いてカットされ, 周波数シフトしたd

光だけが検出される．元のレーザーよりも（（ e）周波数の散乱光をアンチストークス光,）周波数の散乱光をストークス光という．

1. (a) レイリー,(b) スーパーノッチフィルター,(c) エッジフィルター,(d) 高い,(e) 低い2. (a) レイリー,(b) スーパーノッチフィルター,(c) 偏光フィルター,(d) 高い,(e) 低い3. (a) レイリー,(b) バンドパスフィルター,(c) 偏光フィルター,(d) 低い,(e) 高い4. (a) ブリルアン, (b) バンドパスフィルター,(c) エッジフィルター,(d) 低い,(e) 高い5. (a) ブリルアン, (b) コールドフィルター,(c) 偏光フィルター,(d) 高い,(e) 低い

問５０⇒

欠番（削除）

問５１

真空の領域とその応用分野に関して，適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．

下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 低真空（大気圧～100 Pa）－

圧力差利用（真空包装・掃除機）(b) 中真空（100 Pa～0.1 Pa）－

電子源，イオン源(c) 高真空（0.1 Pa～10－6 Pa）

－

ネオン管

(d) 超高真空（10-6 Pa～10-9 Pa） －光電子分光(e) 極高真空（10-9 Pa 以下）

スペースチャンバー（地上の宇宙実験施設）－

141. (a) (b) (c) (d) (e)， 2. (a) (c) (d) (e)， 3. (a) (b) (d) (e)， 4. (a) (d) (e)，5. (a) (d)問５２

大気圧から減圧してゆく過程で現れる現象に関して, 適切な記述だけをすべて含む組合

せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 水の沸点が低下する(b) 真空容器内外に圧力差が生じる(c) 高電圧でも常に電気を絶縁できる(d) 断熱効果がある(e) 真空紫外線が透過できる
1. (a) (b) (c) (e), 2. (a) (b) (d) (e), 3. (a) (c) (d), 4. (b) (c), 5. (d) (e)問５３

熱平衡状態にある真空容器内の気体分子の状態を述べている次の記述のうち適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 真空容器内のすべての気体分子の速さは等しい．
(b) 分子同士あるいは分子と真空容器壁面の衝突を無数に繰り返している．
(c) 気体は分子の集まりで 0℃, 1 気圧の気体 1 モルは, いかなる種類のものでも 22.4
l の体積を占め, アボガドロ数 6.02×1023 個の分子から成り立っている．
(d) 真空容器内の気体分子は速度分布を持って運動している．
1. (a) (c),問５４

2. (a) (d),3. (b) (c),4. (a) (b) (c),5. (b) (c) (d)気体の圧力に関する次の記述のうち, 不適切なものはどれか．1～5 の番号で答えなさ

い．
1. 圧力は, 温度が一定の場合，壁面に衝突する気体分子の数に比例する．
2. 圧力は, 国際単位として, Pa, N/m2, Torr のすべてが採用されている．
3. 圧力は, 壁面に入射して跳ね返る気体分子が単位時間に壁面に与える単位面積あたりの力積である．
4. 圧力は, 気体分子から壁面が受ける単位面積あたりの力の垂直成分の時間平均．
5. 大気圧は, およそ 1×105 N/ｍ2 である．
問５５超高真空を達成し, 維持するのにベーキングは不可欠である．ベーキングの目的として適切な記述だけをすべて含む組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 蒸着に十分な平均自由行程の確保(b) 質の良い真空の実現
15

(c) 漏れ探し(d) 到達圧力の改善(e) 真空容器内壁の吸着分子の数を減少
1. (a) (b) (c) (e),問５６

2. (a) (c) (d) ,3. (a) (b) (d),4. (b) (d) (e),5. (c) (d) (e)

表面分析装置の排気系のうち適切な記述はどれか．適切なものをすべて含む組合せを

下の１～5 の番号で答えなさい．
(a) 補助ポンプとして RP（ロータリーポンプ）を用い, 主排気用ポンプ系として TMP（ターボ分子ポンプ）を組み合わせて用いる．
(b) 補助ポンプとして RP（ロータリーポンプ）と TMP（ターボ分子ポンプ）を組み合わせ, 主排気用ポンプ系としてイオンポンプと Ti ゲッタポンプとを組み合わせる．
(c) 補助ポンプとしてと RP（ロータリーポンプ）を用い, 主排気用ポンプ系として油拡散ポンプやクライオポンプを使用する．
(d) 補助ポンプとして RP（ロータリーポンプ）と TMP（ターボ分子ポンプ）を組み合わせ, 主排気用ポンプ系としてメカニカルブースタポンプを２段直列に組み合わせて用
いる．
1. (a) (b) (c) (d),問５７

2. (a) (b) (c),3. (a) (c) (d),4. (b) (c) (d),5. (b) (c)

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
走査電子顕微鏡（SEM）の電子源は主に電界放出型, （の中で輝度が高い電子源は（b）型である．（ba）型の二種類に分類される．こ）型電子源はサーマルタイプと（c

タイプに分類され, 近年のサーマルタイプではタングステンティップに酸化ジルコニウムを被覆させた（ d問５８）タイプが主流となっている．

1. (a) 熱電子放出,(b) 電界放出,(c) コールド,(d) LaB6

2. (a) 熱電子放出,(b) 電界放出,(c) ショットキー, (d) コールド

3. (a) 熱電子放出,(b) 電界放出,(c) コールド,(d) ショットキー

4. (a) ショットキー,(b) 熱電子放出,(c) コールド,(d) LaB6

5. (a) ショットキー,(b) 電界放出,(c) コールド,(d) 熱電子放出

エネルギー分散型 X 線分光器（EDS）に関する適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) EDS は主に半導体検出器を利用したものである．
16）

(b) EDS は波長分散型 X 線分光器（WDS）に比較してエネルギー分解能が高い．
(c) EDS は WDS に比較して多数の元素が同時分析できる点が特長である．
(d) シリコンドリフト検出器（SDD）はシリコンリチウム検出器に比べて高計数率である．
(e) シリコンリチウム検出器は冷却不要である．
1. ( a) (b) (e), 2. (a) (c) (d), 3. (a) (d) (e), 4. (b) (c) (d), 5. (b) (c) (e)
次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

問５９

なさい．
走査トンネル顕微鏡（STM）は, 先端の鋭い探針と試料の間に流れるトンネル電流が, 探針・試料間の距離 r を変えたとき r に対して（a）で変化することを利用して, 原子レベルの高い空間分解能を得ている．探針・試料間にかけるバイアス電圧を変化させて, 電流−電圧（I-V）曲
線を測定することで, 試料の局所的な（b）を調べることができる．また, （

c

）の過程

を用いれば, 例えば, 探針・試料間に置いた分子の振動モードが計測される．トンネル電流の大きさは, トンネル障壁の高さと幅（探針・試料間の距離）によるので, トンネル電流の距離依存性を調べることで, 局所的な（探針は，PtIr など（ed）に関する情報を得ることも可能である．大気中で用いる）金属を用いる．

1. (a) 指数関数,(b) 凹凸,(c) 非弾性トンネル,(d) 状態密度,(e) 酸化しにくい

2. (a) 指数関数,(b) 状態密度,(c) 弾性トンネル,(d) 仕事関数,(e) 酸化しやすい

3. (a) 1/r,(b) 仕事関数,(c) 非弾性トンネル,(d) 状態密度,(e) 酸化しにくい

4. (a) 指数関数,(b) 状態密度,(c) 非弾性トンネル,(d) 仕事関数,(e) 酸化しにくい

5. (a) 1/r,(b) 凹凸,(c) 弾性トンネル,(d) 仕事関数,(e) 酸化しやすい

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

問６０

なさい．
実験室系の X 線回折測定では一般に, 銅の（a）を入射 X 線として利用する．この（a）

は主に Cu K1 線と Cu K2 線からなり, それらの強度で加重平均された Cu K a 線とも呼ばれる．
Cu K a 線の波長は（b）Å である．高分解能測定においては, 完全結晶の回折現象を利用したモノクロメータ・コリメータ（単にモノクロメータとも呼ばれる）結晶素子により, （
と（

d

（ e

）Å である．

c）された X 線を利用する．この場合には Cu K1 線のみが取り出され, その波長は1. (a) 特性 X 線,(b) 0.7107,(c) 白色化,(d) 平衡化,(e) 0.7102

2. (a) 特性 X 線,(b) 1.54059,(c) 単色化,(d) 平行化,(e) 0.7102

17）

3. (a) 白色 X 線,(b) 1.5418,(c) 白色化,(d) 量子化,(e) 1.54059

4. (a) 白色 X 線,(b) 1.56059,(c) 規格化,(d) 量子化,(e) 1.54059

5. (a) 特性 X 線,(b) 1.5418,(c) 単色化,(d) 平行化,(e) 1.54059

透過電子回折で試料から距離 L に置かれた平板スクリーン上で, 回折図形を観察する．

問６１

スクリーン上の中心スポットと回折スポットとの距離を r, その回折スポットに対応する試料
結晶の格子面間隔を d, 電子線の波長を λ とすると r と d の積 r・d として適切な表現はどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.
問６２

λ/L,

2.

(λ・L)1/2,

3.

L2/λ,

4.

λ・L,

5.

λ2/L
Γ =p/(2πmkT)1/2

真空容器の壁面の単位面積に単位時間当りに入射する気体分子数はで表される（p は圧力, m は気体分子の質量, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度）．
たとえば, 空気の場合, 温度 27℃ p = 1 Pa のもとではおよそ 1 cm２当り毎秒 3×1018 個の分子が入射する．真空容器壁面に円形開孔があり理想的な真空ポンプが接続されている．理想的な真空ポンプは開孔に入射する気体分子を全て吸い込み, 真空容器への気体分子の逆流が無いものである．接続されている理想的な真空ポンプの開孔面積が 80 cm2（直径約 10 cm の開孔）である場合, このポンプの排気速度（リットル／秒）は次のうち適切なものはどれか．下の1～5 の番号で答えなさい．（アボガドロ数を 6×1023 /mol とする．）
1. 約 9,問６３

2. 約 90,

3. 約 45,

4. 約 450,

真空中に残留する気体は理想気体の状態方程式

5. 約 900
p = nkT に従う（p は圧力, n は気体分子数密度, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度）．1.0×10-4 Pa のときの気体分子数密度で最も適切なものはどれか．（温度を 27℃とする．）1～5 の番号で答えなさい．
1. 1.4×1014 m-3,
問６４

2.

2.4×1016 m-3,

3.

2.4×1018 m-3,

1.4×1020 m-3,

4.

5.

2.4×1022 m-3

超高真空領域の圧力を測定する真空計として不適切な真空計はどれか．不適切な真空計の組合せを下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) マクラウド真空計,(b) ベアード・アルパート真空計,(d) ピラニ真空計,(e) エクストラクタ真空計

1. (a) (b) (c),問６５

2. (a) (b) (d),3. (a) (c) (d),4. (b) (c) (e),真空中に残留する気体は理想気体の状態方程式(c) 熱電対真空計,

5. (b) (d) (e)p = nkT に従う．ここで p は圧力, n は

気体分子数密度, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度である．27℃で 100 Pa のときの気体分子数密度として最も適切なものはどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 2.4×1020 m-3,

2.

2.7×1021 m-3,

3. 2.4×1022 m-3,
184.

2.4×1023 m-3,

5.

2.7×1024 m-3

問６６

真空中に残留する気体は理想気体の状態方程式p = nkT に従う．ここで p は圧力，nは気体分子数密度, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K，T は絶対温度である．27℃で 1.0×10-3 Paのときの気体分子数密度として最も適切なものはどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.

2.7×1020 m-3,

問６７

2.

2.4×1019 m-3,

3.

2.4×1018 m-3,

真空中に残留する気体は理想気体の状態方程式

4. 2.4×1017 m-3,

5.

2.7×1016 m-3

p = nkT に従う．ここで p は圧力, n は

気体分子数密度, k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度である．27℃で 1.0×10-10 Paのときの気体分子数密度として最も適切なものはどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1.

2.4×109 m-3,

2.7×109 m-3,

2.

3. 2.4×1010 m-3,

2.4×1011 m-3,

4.

5. 2.7×1012 m-3

気体の中の分子の平均速度は v = (8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数

問６８

1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．水素分子の平均速度は, 温度 27℃で 1800m/s である．ヘリウムの平均速度として最も近いものは次のどれか．1～5 の番号で答えなさ
い．
1. 1580 m/s,
問６９

2. 1270 m/s,

3. 900 m/s,

4. 750 m/s,

5. 330 m/s

気体の中の分子の平均速度は v = (8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．ヘリウム原子の原子量を 4.0, アボガド
ロ数 NA を 6.02×1023 /mol として, 27℃でのヘリウム原子の平均速度は次のどれか．1～5 の番
号で答えなさい．
1.
問７０

760 m/s,

2.

980 m/s,

3.

1100 m/s,

4.

1270 m/s,

5.

1800 m/s

気体中の分子の平均速度は v = (8kT/πm)1/2 で表される．ここで k はボルツマン定数1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．酸素分子の分子量を 32, アボガドロ数
NA を 6.02×1023 /mol として, 27℃での酸素分子の平均速度に近いものは次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 1270 m/s,
問７１

2.

680 m/s,

3.

580 m/s,

4.

450 m/s,

5.

250 m/s

真空中で気体分子が真空容器の壁面の単位面積に単位時間当りに衝突する数は,

Γ = p/(2πmkT)1/2で表される．ここで k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．空気の場合, 温度 27℃, 圧力 p = 1.0 Pa のもとでは 1 cm２当り毎秒およそ
3×1018 個の分子が衝突する．壁面の原子数密度を 4×1014 個/cm2 として，p = 1×10-4 Pa のもとで単位面積に入射する分子が容器壁面に全て付着する場合（付着確率 = 1 ）, 壁面の原子数密度と同じになる時間として適切なものは次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
1. 約 13 秒,

2. 約 4 秒,

3. 約 1.3 秒,

4. 約 0.4 秒,
19

5. 約 0.13 秒

問７２

真空容器の壁面の単位面積に単位時間当りに衝突する気体分子数は

Γ=p/(2πmkT)1/2で表される．ここで k はボルツマン定数 1.38×10-23 J/K, T は絶対温度, m は分子の質量である．
温度 27℃, 圧力 p = 1×10-6 Pa で窒素ガスが真空容器に閉じ込められているとき, その真空容器の壁 1cm2 に 1 秒当りに入射するおよその分子数は次のどれか．1～5 の番号で答えなさい．
ただし窒素分子の分子量を 28, アボガドロ数を 6.02×1023 /mol とする．
1.
問７３

3×104 個,2.

3×1012 個,

3.

3×106 個,4.

3×1010 個,

5.

3×108 個Knudsen cell のような微小な面蒸発源の面法線方向を極軸にとる．極角 θ だけ傾いた方向で, 距離 r に設置した基板上での成膜速度を I(θ) [nm/s]とし, この微小な面蒸発源から放出される蒸発分子の放出量の極角 θ 依存性を𝛩(θ)とするとき, 適切な記述の組合せはどれか．
下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) θ=0°のとき，I(θ)は最大となり, 𝛩(θ)はゼロとなる．
(b) θ=90°から 80°まで変化するとき，I(θ)と𝛩(θ)はともに増加する．
(c) θ=0°のとき，I(θ)は最大となり，𝛩(θ)も最大となる．
(d) θ=90°のとき，I(θ), 𝛩(θ)とも，θ=0°のときと等しい．
(e) θ＝0°から 10°まで変化するとき，I(θ)は減少し，𝛩(θ)は増加する．
1. (a) (b) (d),問７４

2. (b) (c) (d),3. (c) (d) (e),4. (a) (d) (e),5. (a) (b) (e)

次のスパッタ成膜に関する記述について, 適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) ZnO 膜を Ar＋5 %O2 でスパッタ成膜する場合, ターゲット法線方向に基板を置く場
合より, ターゲットを斜め横から見込む位置に基板をおくほうが, C 軸配向した膜ができやすい．
(b) 膜中には, しばしばスパッタガスに用いた Ar が取り残されることがある．スパッタ
ガス圧を低めに設定することで, この Ar 量を少なくすることができる．
(c) スパッタガスに Ar を用いて室温成膜する場合, Mo のほうが, Cr よりも引っ張り応力になりやすい．
(d) スパッタガス圧を高くしていくと，膜密度は低下する場合が多い．
(e) 室温成膜した膜に圧縮応力が働いていた場合，スパッタガス圧を高めにすると, 応
力を緩和できる場合がある．
1. (a) (b) (d),問７５

2. (a) (b) (e),3. (a) (d) (e),4. (b) (c) (e),5. (c) (d) (e)

次のスパッタ成膜に関する記述について, 適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の20

番号で答えなさい．
(a) スパッタガス圧を上げると, 成膜速度は増加するが, スパッタガス圧が一定値を超えると,減少に転ずる．
(b) 酸化物や, 窒化物などを, 反応性スパッタ法で成膜する場合, 投入電力, 基板温度, スパッタ
ガス圧等の成膜条件を設定すれば, 成膜速度もほぼ決まる．
(c) マグネトロンスパッタ法では, スパッタカソード内に設置した磁石による磁場と, カソード
電圧のつくる電界とで, プラズマを発生させるので, 鉄などの強磁性体のターゲットをスパ
ッタすることはできない(d) パルスレーザーデポジション法では, 成膜粒子の運動エネルギーは, 100 meV 以下である．
(e) スパッタ粒子がターゲットから放出されたときの運動エネルギー分布は, 1～数 eV 付近にピークをもつ．
1. (a) (d),2. (a) (e),3. (b) (c),4. (b) (e),5. (c) (e)

問７６ 膜の結晶性に関する次の記述のうち, 適切な記述の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
(a) 膜の結晶性を高めるための基板温度は, 蒸着物質の融点の絶対温度の 1/2～1/3 程度でよい．
(b) 膜の結晶性を高めるためには, 基板温度は蒸着物質の融点以上に設定する必要がある．
(c) 単結晶膜の成長には, 蒸着粒子の堆積速度が, 再蒸発速度に近いと良い．
(d) 成膜速度が速いほうが, 膜に欠陥が入りにくく, 膜質が向上する．
(e) 一般にイオンシャワーを照射しながら成膜すると, 結晶性が向上する．
1. (a) (b) (c) ,2. (a) (c) (e),3. (a) (d) (e),4. (b) (c) (d),5. (b) (c) (e)

次の文章中の (a)～(e) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

問７７

なさい．
X 線発生装置である（a）では, 数 10 keV に加速された（b）をターゲット金属に照射

して X 線を発生させている．放射された X 線のスペクトルをみると, 広域の波長範囲に分布する（

c）と, 特定の波長に極めて強い強度をもつ（dによって制動を受けることによって発生するものである．（）がある．（d）は, （c）は, 電子が物質
e）の電子が励起

されてできた正孔に上の準位から電子が落ち込むことによって, その２つの準位間のエネルギー差を持つ X 線として放出されたものである．
1. (a) X 線管,(b) イオン,(c) 白色 X 線,(d) 単色 X 線,(e) 最外殻

2. (a) シンクロトン,(b) 電子,(c) 背景輻射,(d) 輝線,(e) 価電子帯

21問７８

3. (a) X 線管,(b) 電子,(c) 連続 X 線,(d) 特性 X 線,(e) 内殻準位

4. (a) シンクロトン,(b) 陽子,(c) 白色 X 線,(d) 特性 X 線,(e) 最内殻

5. (a) クーリッジ管,(b) 電子,(c) 制動放射,(d) 単色 X 線,(e) K 殻次の文章中の (a)～(f) に入れる適切な語句の組合せはどれか．下の 1～5 の番号で答え

なさい．
電子線の干渉性, つまり波としての品質は, （a）で表される．それには, 波連が進行方向にどれだけ長く続いているかを表す縦（a）と, 波面の横方向の広がりを表す横（ab）によって決まる．エネルギーの揃った電子線ほ２つがある．縦（）は, 電子線の（ど一定波長の電子波になるので, 縦（よって決まる．電子源の（ca）は長くなる．横（）が小さく点源に近いほど横（は, 電子顕微鏡や電子回折において, （ dからの電子線は, （f

1. (a) 遮蔽長,(b) 干渉性,

a
a

a

）に
a

）は長くなる．横（
e

）

）電子銃

）が長い．

(c) サイズ, (d) 波長分解能, (e) 熱電子放射, (f) 電界放射

2. (a) コヒーレンス長, (b) 単色性,(c) 振動,3. (a) コヒーレンス長, (b) 単色性,(c) サイズ, (d) 空間分解能, (e) 電界放射,

4. (a) 干渉距離,(b) エネルギー, (c) 振動,

5. (a) デバイ長,(b) 干渉性,

問７９

）の

c

）は, 電子源の（）や原子位置の解像度に影響する．（）電子線に比べて両方の（a(d) 波長分解能, (e) 熱電子放射, (f) 電界放射(d) 波数分解能, (e) 市販,(c) サイズ, (d) 空間分解能, (e) 電界放射,(f) 熱電子放射(f) 自作(f) 熱電子放射

走査トンネル顕微鏡法（STM）に関する文章中の (a)～(d) に入れる適切な語句の組合

せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
1/f 雑音成分は, 多くの場合, 測定したい信号と同じ（

a）領域に現れてしまうため, この雑

音をローパスフィルターで取り除くことは難しい．また, STM 測定でしばしば問題になる, 除振台を通過してくる機械的な振動による（b）雑音成分も同様である．このような雑音の影響を低減するには, ロックインアンプを用いた変調測定が有用である．しかし, ロックイン計測は,信号形状が走査方向に非対称に歪んでしまう問題を避けることができない．矩形波的な信号がオンラインのローパスフィルターに入力されると, フィルターは信号の急激な変化を（ことで高周波成分を除くため, 観測される信号, 即ち STM 像は必ず時刻の（

d

c

）

）側へずれて

歪んでしまう．このずれは, オンラインのフィルターでは信号が次にどのように変化するかを前もって知ることが出来ないことに由来しており, 因果的フィルターと呼ばれる．
1. (a) 高周波数,(b) 高周波,(c) 遅らせる,(d) 遅い2. (a) 高周波数,(b) 高周波,(c) 早める,(d) 早い3. (a) 低周波数,(b) 低周波,(c) 遅らせる,(d) 遅い4. (a) 低周波数,(b) 低周波,(c) 早める,(d) 遅い22

5. (a) 低周波数,
問８０(b) 低周波,(c) 早める,(d) 早い走査プローブ顕微鏡法（SPM）に関する次の文章の (a)～(e) に入れる適切な語句の組

合せはどれか．下の 1～5 の番号で答えなさい．
一般的な SPM 装置において, 探針位置はピエゾ素子に印加する電圧に（a）して変化すると仮定されている．しかし, 実際には, ピエゾ素子の x y z の３軸にはクロストーク（相互干渉）が存在し, 動作特性は（b）で, ヒステリシス（履歴特性）を持ち, これらが測定に悪影響を与える．チューブ型のピエゾ素子では, 例えば左側面が収縮し右側面が伸張することによって探針先端が中心から左方向に動かされる．このクロストークを考慮せず測定を行った場合, 平らな試料を測定した画像は, ピエゾ素子の可動範囲の中心から周辺に向かって, 徐々に（ように観測される．また, ピエゾ素子の動作特性は, 一般に, （見なせるが, （

e

d

c

）なる

）電圧側で近似的に線形と）電圧側では伸張量に飽和傾向が見られ, さらに時間的にも変化する．従って, SPM により正しい画像を得るにはこうしたピエゾ素子の特性を理解しておくことが大切である．
1. (a) 比例,(b) 非線形,(c) 低く,(d) 低,(e) 高

2. (a) 反比例,(b) 非線形,(c) 高く,(d) 高,(e) 低

3. (a) 比例,(b) 線形,(c) 低く,(d) 低,(e) 高

4. (a) 比例,(b) 非線形,(c) 高く,(d) 低,(e) 高

5. (a) 反比例,(b) 線形,(c) 高く,(d) 低,(e) 高

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