放射光(X線)で小さなものを観察する大きな2つの施設

BL37XU


ビームラインの概要

BL37XUは、硬X線領域のアンジュレータービームラインで、X線マイクロ・ナノビームと蛍光X線を組み合わせた、元素・化学状態マッピング、蛍光分光XAFS、深さ分解XAFS、全反射蛍光X線分析、蛍光X線ホログラフィーなどを中心とした研究が行われています。 なお、2011A期より、文部科学省の平成21年度第2次補正予算において、「成長戦略への布石」である「環境・エネルギー技術への挑戦」の一環として設立されました「低炭素社会構築に向けた研究基盤ネットワークの整備」事業のサテライト拠点「グリーン・ナノ放射光分析評価拠点(参画機関:理化学研究所)」で整備した、ナノビームX線蛍光分析装置(BL37XU)も利用可能となっています。本装置により、100 nmオーダーの集光X線ビームを用いた分析が可能です。


研究分野

・X線マイクロ・ナノビームを用いた分光分析
 走査型X線顕微分光測定

・X線分光イメージング
 投影型CT-XAFS
 結像型CT-XAFS

・極微量元素分析

・高エネルギー蛍光X線分析


光源と光学系

BL37XUの光源は、周期長32 mm、140周期を有する真空封止型アンジュレーターで、ギャップは8 mmから50 mmの間で制御可能です。アンジュレーターの1次光により取り出せるエネルギー範囲は4.5~18.8 keVです。 図 1にビームラインのレイアウトを示します。蓄積リング内のフロントエンド部、光学ハッチ内の輸送系のコンポーネントは全てSPring-8標準型のものが使われています。このビームラインの特徴は、 100 nm~数100 µmの集光ビームを利用できる3つの実験ハッチを持つことです。
アンジュレーターからの白色光は、光源から43 m下流に設置された液体窒素冷却シリコン二結晶分光器により単色化されます。二結晶分光器は2組の結晶ペアを切り替えることにより、4.5~37.7 keV(Si 111-Si 111結晶ペア)および、12~113 keV(Si 333-Si 511結晶ペア)の単色X線を取り出すことができます。光源から52 m下流で評価したフラックス密度は、8~30 keVの範囲において1013 photons/s程度でした。また、高調波除去と水平方向の集光を目的として、水平偏向の2枚のミラーが設置されています。ミラーにはPt及びRhがコートされており、使用するエネルギー領域によって使い分けることが可能です。


図:主要光学素子のレイアウト

表:試料位置でのX線特性


問い合わせ先

(注)e-mailアドレスは@マーク以下を省略していますので、アカウントの後に@spring8.or.jpを付けてください。

新田 清文
(公財)高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198 兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
e-mail : nittak

関澤 央輝
(公財)高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198 兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
e-mail : sekizawa

菅 大暉
(公財)高輝度光科学研究センター(JASRI)
〒679-5198 兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
Phone : 0791-58-0833
FAX : 0791-58-0830
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BL37XU


Outline of beamline

BL37XU is a hard X-ray undulator beamline that is mainly used for studies of X-ray micro/nano-spectrochemical analysis such as XRF/XAFS imaging, wavelength-dispersive XAFS, depth-resolved XAFS, TXRF and XRF holography. This beamline has three experimental hutches and consists of standard undulator-beamline optics.

From 2011A, the nanobeam X-ray fluorescence spectrometer is available to users at BL37XU, enabling them to perform analyses using 100-nm-order X-ray beams. The spectrometer has been installed by the SR Nano-Beam Analysis Center for Green/Nano-technologies (participating institution: RIKEN), a satellite of the "Research Base Networks to Develop a Low-Carbon Society" project initiated with a second supplementary budget for fiscal 2009 as part of the Environmental Energy Technology Innovation Plan, which is stationed as a Stepping Stone for Growth Strategy.


Research field

・X-ray spectrochemical analysis using micro/nano beam
・Ultra trace element analysis
・High energy X-ray fluorescence analysis


Light source and optical system

The light source of BL37XU is an in-vacuum type undulator, whose period length is 32 mm and the number of period is 140. The energy range from 4.5 to 18.8 keV is covered by the fundamental radiation from the light source by tuning its gap from 8 to 50 mm. Figure 1 shows a schematic view of the beamline. A front-end in the storage ring tunnel and a transport channel in the optics hutch are composed of the standard components. Features of this beamline are to consist of three experimental hutches supplying focused X-ray beam from 100 nm to several hundred micron and to consist of a SPring-8 standard undulator-beamline optics. Details of the optics are shown in the following.

White undulator radiation is further monochromatized using a SPring-8 standard liquid nitrogen cooled double-crystal monochromator located at 43 m from the source. The monochromator covers a wide energy range by switching two set of crystal pair; from 4.5 to 37.7 keV by Si 111 ∼ Si 111 pair and from 12 to 113 keV by Si 333 ∼ Si 511 pair. The flux density of the monochromatic beam measured at 52 m from the source is more than 1013photons/s from 8 to 30 keV. Two horizontal deflecting mirrors are placed downstream of the monochromator in order to eliminate higher harmonics and to obtain focused X-ray beam in horizontal direction. The coatings are stripes of Pt and Rh, which are switched depending on the energy region of the measurement.


図:主要光学素子のレイアウト

表:試料位置でのX線特性


Contact

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Kiyofumi NITTA
SPring-8 / JASRI
1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5198
Phone : +81-(0)791-58-0833
Fax : +81-(0)791-58-0830
e-mail : nittak

Oki SEKIZAWA
SPring-8 / JASRI
1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5198
Phone : +81-(0)791-58-0833
Fax : +81-(0)791-58-0830
e-mail : sekizawa

Hiroki SUGA
SPring-8 / JASRI
1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5198
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