Development of new XRF imaging for operando analysis of electrochemical reactions

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固液界面で生じる電気化学反応などの現象を解明するには、広い視野を迅速に元素イメージングする手法が有効である。このために蛍光X線分析法に注目し、X線光学素子を含めたX線要素技術の開発や情報処理技術を取り入れた迅速で高空間分解能な蛍光X線元素イメージング法の開発を目指した。まず、蛍光X線元素イメージング装置については、これまでの知見を活かしてダブルスリットを用いてシート状のX線ビームを作製し、試料に照射できるように改良を行った。既存のX線CCDカメラを用いて、１つ１つのピクセルにおいてシングル・フォトン・カウンティング解析することで元素分布像を得ることに成功した。一次X線ビームを試料内部に照射することで、試料深さ方向における元素分布像を取得できることを確認した。空間分解能の向上が課題の１つであることが明らかとなった。並行して、電気化学セルの試作に取り組んだ。セル内で発生した蛍光X線の信号をX線カメラで計測するために、特にX線窓材の最適化と電気化学反応の制御に取り組んだ。電界液の漏れなどに対策に時間を要した。加えて、蛍光X線の強度分布像の超解像解析について共同研究者と議論した。圧縮センシングの技術を利用することで、元素分布像の改質に取り組んだ。その他の関連の研究成果として、X線ビーム径の評価に関して数学的に考察し、評価方法を提案できた。ベイズ推定を利用した蛍光X線スペクトル予測に関して考察し、短時間での蛍光X線分析法についても研究を進めることができた。