放射光第 4 巻第 1 号 (1991 年)

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LURE-DCI での Dispersive EXAFS 実験

京都教育大学村田隆紀

90年 6 月下旬より約 4 カ月間，フランスの放射する現象をダイナミックにとらえる方法として，

光施設 LURE の X 線リング DCI に滞在する機会を理解されているようであるが(少なくとも私はそ得た。私にとっては，ここの研究所での長期間ののように思っていた) I 実際に行われている実験

滞在は 1980 年の 1 年間の滞在以来.

10 年ぶりのの中で時間分解説IJ定はごく一部であり，それ以外二度目ということもあって，なつかしさととものこの技術の特徴を生かしたいくつかの実験が行に.

われているのを目の当たりにして，非常に感銘を10 年間の変化を 直接に経験できることを楽し受けた。特に最近，湾曲させたときに集光点でのみながら過ごすことができた。
今回の滞在の目的は，高圧下のイオン結晶の相収差がないようにするための分光結晶の形状を計

転移をエネルギー分散型 EXAFS (以下 D - EXAFS算し，それに基づいたカットを行うことにより，と略す)装置を使って測定することで，実験は直径が 1 mm 以下の点に無収差で集光させることA
lainFontaine の率いる D-EXAFS のグループ.

が出来るようになり，スペクトルの質を格段に向

特にパリ第 6 大学の1. P.Itié と一緒に実験をさせ上させている。それらは総合報告として発表されてもらったものであった。前回の私の滞在の終わている，)が，この機会に D-EXAFS ステーション

りのころの 1981 年には，現在 PF におられる松下で行われている実験を簡単に紹介しておこう。

正氏等がスタンフォードで実験された エネルギー

D - EXAFS 法を利用した実験は大きく分けて 3分散型の分光器を放射光に利用する技術が発表さ種類ある。

れていて.

LURE でもこの 実験が始められた頃

1)まず，伝統的な時間分解法である。この技術

で.銅の EXAFS を高速でとることに成功した直後の時間分解能は現在のところ数 ms であり，電子的のことであった。その後はA. Fontaine を中心とな緩和現象を追跡することは不可能である。そのしたグループが精力的に技術開発をすすめ I2年ため主として，質量輸送を伴う化学反応，特に溶LURE からは欠か液中のイオンの価数変化が吸収スペクトルの変化さずにこの実験についての報告が行われてきた。

として現れるのを連続的に測定することが行われ現在ではこの技術分野では Iている。同種の実験は PF でも行われ，ストップフごとの EXAFS 国際会議には ILURE が世界的にトップの座にあるといえよう。

ロー法を使った反応の時間変化が測定されていD-EXAFS は湾曲した分光結晶を使って白色 Xる。分解能が数 ms とはいえ，このままでは S / N が線を小さなスポットに集光し，この位置に試料を悪< I 通常は数 100ms から秒の程度までデータをおいてその背後に空間的に分散される X 線を位置ためこんでいる。最近では高温超伝導体における敏感の検出器を使って一度にスペクトルを測定す

酸素のストイキオメトリーを電気炉中で変化させる方法である。この方法では広域の吸収スペク卜て，銅の K 股収端のスペクトル変化を in situ に測ルを短時間で測定できることから，時間的に変化定することも行われている。

‑73‑ Japanese Society for Synchrotron Radiation Research(C) 1991
The

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2) 次に今回筆者等が行った高圧実験がある。の変化として観測すること，また，特に混品での庄下の吸収スペクトルの測定は，通常ダイヤモン相転移が純物質のそれとどのように異なっている

ドアンピルセル内に試料の小片をおいて行われるかを調べることを目的として行った。実験の方法

が，はあらまし次のようである。最初に分光結晶をセ

この際にダイヤモンド結品による回折線が吸収スペクトルに重なるのを避けられない。このたットして光学系の調整を念入りに行うが，め，通常はセルの向きを 3 次元的に微調整して，業は完全にルーチン化されていて約 3 時間ほどで回折線の影響が出ない適当な方向を探さなければ終わる。次にエネルギー校正のための試料の吸収ならない。このためには通常の測定法では，セルスペクトルを測定するが9 今回は試料物質の KBrの位置を変えるごとに一度全波長領域を走査しなと RbBr を参照物質にも利用した。高庄下の実験はければならず，大変時間がかかってしまう。とこダイヤモンドアンピルの間に小孔をあけたステン

ろが D ‑EXAFS によれば，この調整をストレーレスの円盤をはさみ，孔の中にシリコンオイルをジオシロスコープ上でスペクトルの全体像をなが一滴たらし，圧力校正のためのルビーの小球と試めながら，回折線の影響の最も少ないセルの最適料を顕微鏡下で入れてセットしヘリウムガスをな方向を決める事ができ，圧力下でのスペクトル使って圧力をかける 2) 。このセルを使用して約変化，特に相転移を伴う場合の変化を詳しく追い

300Kbar の圧力をかけることができるということかけることができる。私の行った実験についてはである。このセルは小さなヘリウムボンベと一体

後述するが，この高圧実験は LURE における D­になっていて，圧力をかけたままで簡単に運ぶこ

EXAFS の中心的な課題となっていて，いまでは最とができ，さらに築光点の位置にセットしたままも多く時間が割り当てられているようであった 0

でリモートコントロールによって 3 次元的に向き

3) さらに最近は，D EXAFS 装置を利用したこの作を自由に変えられるようになっている。

回折擦を避けた位置が決まるとすぐにスペクト磁気的円偏向ニ色性の実験が始められた。試料はNd‑Fe の金属多層膜や Gd 化合物などがえらば、ルをとるが，れ，タのため込み時間を調節する。通常は数分間のた

Nd の L と Fe の K. Gd の L 吸収端について測定がおこなわれている。これは D

EXAFS が湾ビーム強度や測定条件に応じてデーめ込みをおこなう。試料の透過スペクトルを取り曲結晶によってビームを水平方向のみ築光して，終わるとすぐにセルを取り去って i。を測定し，さら光の電気スペクトルの垂直成分を減衰させないたにシャッターを閉じて I。と I の暗電流を測定する。

め，軌道面のよ下に分布する左右の円偏向を効率まに参照物資のスペクトルを毎回測定しておく。

よく集光出来ることを利用している。また，集光この間にセルをJj lj の光学ベンチに移動し，アルゴンビームが機械的な振動をしないことによる安定性

イオンレーザー励起によるんどーの発光スペクトと長時間のデータ蓄積が簡単であることを利用

ルを観測し庄力を総定する。このような一連のし，二色性のスペクトルの微小変化を精度よく測作業を圧力を少しずつ変えながら繰り返すわけ定することが行われている。この場合には一つので，測定の間は常に体を動かして続けていなけれスペクトルをとるために数時間のため込みが行わばならないため?徹夜ともなると非常なハードれていた。この方法は磁気円偏向二色性の新しいワークとなる。このような「テロリストのような実験法として，これから大きく発展する可能性を動き J (A.Fontaine の表現)で実験を進めるが， 11際感じさせた。

調に行けば一日の実験で 100 近くのスペクトルが今回の実験はアルカリハライド，特に KBr ととれ，データの整理が大変になる。私の場合は 4

RbBr 及び、その混品の高任下にける相転移を XAFS

日間のシフトを 2 田もらってほぼ予定した試料の74‑

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放射光鎮 4スペクトルを取り終えることが出来たが，回折線フランスから学ぶことがあるとすれば，一つはによる妨害が完全には除去できていないなどの問周辺の国々の学生，研究者にもっと門戸を広げて題が残っている。

研究者の育成に努めることであろう。聞くところ

EXAFS の技術が LURE で発展したこによると，欧米先進諸国向けのポスドクの枠はあとは，開発にあたった Fontaine 等の不断の努力のり余っていて定員がなかなか埋まらない一方，潤結果であることはいうまでもないが，その原動力辺のアジア諸国むけの枠は殆どないに等しいとのとなったのは DCI という，今では最も古いマシンことである。われわれがこうして先進諸国に気軽であったといってもあながち間違ってはいないとに出かけて，研究することができるにもかかわら思う。つまり，ず，まわりの国からは受け入れが難しい現状はど

この D

このリングは陽電子ビームを使用しているとはいえ，第 1 世代のリングに属しう考えてもおかしいことである。

ビームのサイズや安定性は第 2 世代のものに比べ滞在が夏のバカンスをはさんだり?国際会議やてやはり見劣りがすることは否めない。だからこ他の施設の訪問など，盛りだくさんのスケジューそ，ルであったため，これらの欠点を克服するための技術として D­

EXAFS の必要性が大きかったといえるのではないだろうか。しかし一方では，

DESY や Daresbury

4 カ月はまことに短く，帰国にたってなごりはっきなかった。この滞在を実現させ，滞在中はいつものように何から何まで親身Fontaineに，に LURE と同じ形ステーションが完成し，またになって世話をしてくれた親友 A.

ESRF リングにどのような形で D-EXAFS ステー

この場を借りて心から感謝をしたい。

ションを設置するかについての研究会も盛んに行われている。特に ESRF リングの高輝度，低エミッタンス特性を活かして，ミクロンの大きさまでビームを絞り込むための研究が活発に進められて文献いる。このような現状からみて，

1) A.
Fontaineetal., TopicsinCurrentC
hemistry

LURE で培われ151 , 179 (Springer , Berlin1989).

た技術がさらに大きく花開くのもそう速い先のことではないようである。

2)

最後に滞在を通じて感じたことを一言記しておこう。 LURE ではヨーロッパ各国や南米諸国からの若い優秀な学生やポスドクの若手研究者を積極的に集めて，次の世代の教育を積極的に行っている。またヨーロッパ全体としても，若手研究者，学生を対象に，大型施設(もちろん各国の SR 施設はすべて含まれている)を利用した実験の講習会が 91 年 1 月から 3 月までの 3 カ月間開催されている。 LUIミE 自身も ESRF が実現したあとの DCI のあり方についての議論が盛んである。ちょうど 10年間所長の座にあった Y. Pertoff 氏が引退し，後任の R. Comes 氏が着任すると同時に婦国することになり，新しい方針の討議が始まるところまでを見ることができなかったのは少々残念であった。

‑75R.
Letoul
1ecet a1., High PressureResearch
し 77 (GordonandBreachSciencePublishers ,1988).