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

使用衍射光栅通过荧光选择 EXAFS 进行轻元素的局部结构分析

• 批准号: 22K19014
• 负责人: 雨宮 健太
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19014/
• 关键词: 広域X線吸収微細構造; 蛍光X線選別; 軟X線; 軽元素; 蛍光選別EXAFS; 局所構造解析; 回折格子

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。

为了解决一个主要问题，在宽范围的X射线吸收良好结构（EXAFS）中，用于光元素（碳，氮，氧气等），其吸光度边缘包含在柔软的X射线区域中，吸收光谱在宽阔的能量范围内无法测量宽敞的能量范围。使用平面成像衍射光栅（不同波长的软X射线集中在不同位置上）的吸收量，可分散在软X射线CCD摄像机中的软X射线，因此选择了每个元素的荧光软X射线，并获取了每个元件的吸收光谱。 The constructed system was installed at the soft X-ray beamline (BL-7A) at the Institute for Material Structural Sciences, the Institute for High Energy Accelerator Research, and the Synchronization Experimental Facility (PF), and the Co3O4 thin film samples formed on Cu were irradiated with monochromatic soft X-rays using a spectrometer, and the system was swept over a wide energy range ranging from 500-1200 eV to perform EXAF测量。已经证实，在荧光排序系统的柔软X射线CCD摄像头上对氧，钴和铜的X射线进行成像，并通过绘制每个X射线相对于入射软X射线的光子光能的强度，我们能够为每个元素获得EXAFS光谱。特别是，由于沿途的钴和铜重叠的强吸收，通常不可能测量氧气吸收的EXAF氧气，但是使用这种方法，只能选择来自氧气的信号，并且可以在500-1200 eV的广泛能量范围内获得EXAFS光谱。