表面帯電効果を利用した試料の導電性を問わない新規軟X線吸収分光法の開発

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本研究の目的である表面電位計測による電子収量軟X線吸収分光を実現するためには、測定する励起光エネルギー範囲において光量を一定に保つ必要がある。特に炭素 K吸収端領域では、分光器光学素子の炭素汚染による強度変動が激しく、調節しなければならない強度幅が非常に大きい。計画では放射光ビームライン分光器にアッテネータを設置してこれを実現することとしているが、広い強度範囲を高精度に調節するために補助的に分光器パラメータ調整による制御を検討した。一般に分光器のパラメータを変化させるとエネルギー分解能や高次光混入比など光の性質を変化させてしまうが、前置鏡アライメントを最適値からずらすことで光の質をあまり変えることなく光量を減少させることができることがわかった。したがって、アッテネータと前置鏡の組み合わせにより光量の調節を行うこととした。軟X線アッテネータとしては、すだれ状スリットを回転させることにより光量を調節するものとした。要求される精度を実現するために、超音波モータを用い超高真空中で直接駆動することとし、スリットブレードには線膨張係数の小さいタンタルを使用することとした。真空中において軟X線を照射しながら表面電位を計測するためのプローブは、圧電素子の先端に電極を取り付けた振動容量式のセンサーを設計した。絶縁体試料の帯電状態の解明のために、粉末の六方晶窒化ホウ素を用い、いくつかの吸収ピークやピークでないエネルギーにおける帯電状態の励起光強度依存性を測定した。その結果、強度が増大すると帯電量も増えるが、ある一定値に収束するように見える。帯電量は吸収強度を反映して強いピークのエネルギーほど大きく帯電しており、収束する値も大きくなる。ということがわかった。これらのことから、絶縁体粉末試料では測定点ごとに帯電緩和させなくても飽和帯電量で吸収スペクトルを得ることができるということがわかった。