Development of omnidirectional photoelectron spectroscopy

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本研究の目的は、広いエネルギー範囲をカバーする「全角取り込み光電子分光法」の開発である。ＵＰＳのエネルギー領域では、試料と対物レンズ間に高電圧を印加するカソードレンズによって、光電子の全角取り込み分析が可能となっている。これは、試料と対物レンズ間に一様な加速電場を想定したとき、（加速電圧に換算した）電子のエネルギーが試料、対物レンズ間の加速電圧と比べて十分小さい場合（1/00 程度以下の場合）、試料を出射角０～９０°で出た電子が出射角によらず出射点を頂点とする放物線を描き、対物レンズ入口からとった軌道の接線が一点で交わる、つまり、球面収差がゼロになることによる。しかし、この近似は、電子のエネルギーが大きくなるにつれて悪くなり、XPSのエネルギー領域では大きな球面収差が発生することになる。その結果、従来のカソードレンズを XPS 領域を含む広いエネルギー範囲で活用することが困難となっている。本研究では、この問題を解決する「球面収差補正カソードレンズ」とそれを用いた「全角取り込み球面収差補正レンズ」を開発する。計画初年度には、精密な計算機シミュレーションを通して球面収差補正カソードレンズと全角取り込み球面収差補正レンズの設計を完成させ、球面収差補正カソードレンズの製作を行った。また、ピエゾアクチュエーターを用いたカソード電極の位置・傾き調整機構の設計、製作も行った。当該年度（計画２年目）は、製作した球面収差補正カソードレンズと既存の球面収差補正減速型レンズを組み合わせて全角取り込み球面収差補正レンズを構築した。さらに、既存の真空機器、チャンバーを用いて実験装置を構築し、電子銃と角度測定プレートを用いて全角取り込み球面収差補正レンズのテスト実験を行った。その結果、部分的ではあるが（２πｓｒにわたる同時測定はまだできていないが）、±９０°の取り込み角を確認することができた。