超短パルスレーザー駆動X線ダイオードを用いた時間分解蛍光X線測定装置の開発

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本研究課題では全2年間で時間分解蛍光X線分光計測システムを開発することを目標とする。2年目にあたる本年度は、初年度に開発したレーザー駆動パルス硬X線源をX線源としてX線分光システムの構築を実施した。構築したX線分光システムは、レーザー駆動パルス硬X線源、フッ化リチウム分光結晶、X線CCD検出器から構成されている。サンプルの時間変化をプローブするパルスX線で誘起される蛍光X線は、分光結晶で分散され、そのスペクトルはX線CCDで全領域を同時に検出される。よって、本システムはブラック角の掃引を必要とせず、パルス間の強度揺らぎによるスペクトルの歪みを出さないことに成功している。レーザー駆動パルス硬X線源のCu Kαスペクトル測定では、6 eVのエネルギー分解能(半値全幅)を得た。また、鉄箔およびコバルト箔をサンプルとした蛍光X線スペクトル測定では、Fe KαとCo Kαでそれぞれ約10 eVのエネルギー分解能(半値全幅)を得た。さらに、ポリキャピラリレンズを用いて集光径200〜300μmのX線集光システムを構築し、マンガン箔サンプルを用いて顕著な蛍光X線信号の増強効果を実証した。本課題で開発したレーザー駆動パルス硬X線源による蛍光X線分光計測システムとX線集光システムシステムを組み合わせ、さらなる高分解能化を実現すれば、蛍光X線スペクトルの時間変化測定による化学状態変化の追跡が可能になるものと考えられる。