回折格子を用いた蛍光選別EXAFSによる軽元素の局所構造解析

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吸収端が軟X線領域に含まれる軽元素(炭素，窒素，酸素など)に対する広域X線吸収微細構造(EXAFS)において，異なる元素の吸収端が互いに近接しているために広いエネルギー範囲にわたる吸収スペクトルを測定することができないという原理的な問題を解決するために，軟X線の吸収量に比例して放出される蛍光軟X線を，平面結像型回折格子によって軟X線CCDカメラ上に波長分散させる(異なる波長の蛍光軟X線を異なる位置に集光する)ことで，それぞれの元素からの蛍光軟X線を選別し，元素ごとの吸収スペクトルを取得するシステムを構築した。構築したシステムを高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・放射光実験施設(PF)の軟X線ビームライン(BL-7A)に設置し，Cu上に成膜したCo3O4薄膜試料に対して，分光器で単色化した軟X線を照射し，500-1200 eVにわたる広いエネルギー範囲を掃引してEXAFS測定を行った。蛍光選別システムの軟X線CCDカメラ上において，酸素，コバルト，銅からの蛍光X線が別々の位置に結像されることが確認され，それぞれの蛍光X線の強度を入射軟X線の光子エネルギーに対してプロットすることによって，それぞれの元素に対するEXAFSスペクトルを得ることに成功した。特に，酸素のK吸収端EXAFSは，途中でコバルトや銅の強い吸収が重なることによって通常は測定が不可能だが，本手法を用いることで酸素からのシグナルだけを選別することができ，500-1200 eVという広いエネルギー範囲にわたってEXAFSスペクトルを得ることができた。