Structural analysis of potassium ions adsorbed on platinum electrodes by using grazing incidence neutron beam

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本研究では中性子反射率法に全反射蛍光X線法（TXRF）の手法を応用し、中性子の鏡面反射により表面近傍の原子との核反応により生じるガンマ線を検出することで界面の元素分析を行う方法を開発する。本手法を、TXRFでは困難な深く埋もれた界面に局在する軽元素の分析に適用する。2021年度は研究用原子炉JRR-3及びJ-PARC MLFで実験セットアップの試験を行い、本手法により表面、界面近傍を選択的に分析可能であることを確認した。2022年度は遮蔽の改善等により高感度な分析が可能となる測定条件の確立を目指した。実績は下記のとおりである。（１）JRR-3における実験：中性子反射率計SUIRENにおいて単色中性子線による鏡面反射InPウエハの表面近傍でのInからのガンマ線の信号強度の角度依存性を測定した。反応断面積が10barn以上、エネルギー1500keVまでのガンマ線を検出することに成功した。また、Si基板の下にある厚さ数マイクロメートルのIn合金層からの信号を検出することに成功した。（２）J-PARC　MLFにおける実験：BL10に実験セットアップを持込み、試料からのγ線強度の波長依存性を測定する実験を行った。シリコン基板の表面もしくは界面に作成した厚さ数マイクロメートルのIn合金薄層を分析できた。（３）本課題を申請するための予備研究として微小な中性子ビームで表面近傍の分析を行っていた。その結果を投稿した。論文は「表面と真空」2022年9月号に掲載された。