SPring-8 / SACLA Research Report

ISSN 2187-6886

早期公開

SPring-8 Section A: Scientific Research Report

2012A3613, 2012A3785 / BL14B1, BL22XU
Role of Nb in Improving the Cyclic Stability of V-Ti-Cr Alloys

Hyunjeong Kima, Kouji Sakakia, Kohta Asanoa, Daiju Matsumurab, Akihiko Machidac, Tetsu Watanukic, Tatsuo Noritaked, Masakazu Aokid, Jin Nakamurae, Tatsuya Fuurae, Yumiko Nakamuraa

aAIST, bJAEA, cQST, dToyota Central R&D Labs., Inc., eJMC

Abstract

The degradation of reversible hydrogen storage capacity of V-Ti-Cr alloys can be greatly reduced by dissolving a small amount of Nb, yet the exact role of Nb in improving cyclic stability is not known. In this study, we have investigated local structural changes in V0.25Ti0.25Cr0.5H2 and V0.25Ti0.25Cr0.45Nb0.05H2 during hydrogen cycling using the X-ray atomic pair distribution function and the extended X-ray absorption fine structure spectra to understand the effect of Nb. Our study suggests that during hydrogen cycling large Ti atoms are dragged to dislocation cores to reduce strain induced by dislocations. This leaves Ti-poor regions near dislocations for which higher hydrogen gas pressure is required for hydrogen uptake. It is most probable that Nb prevents the segregation of Ti.


Keywords:hydrogen storage materials, metal alloys, EXAFS


2012B1514, 2013A1356, 2013B1180, 2014B1417, 2016B1374, 2017A1335, 2017B1859, 2018A1217, 2019A1165, 2019B1232 / BL20B2, BL20XU
隕石中のコンドリュールの形成過程解明のための、加熱・溶融/結晶化過程の4Dイメージングによるその場観察
In situ Observation by 4D-imaging of Chondrule Formation Process

上椙 真之

Masayuki Uesugi

(公財)高輝度光科学研究センター

JASRI

Abstract

 隕石中に含まれるコンドリュールの特徴的な結晶組織を再現し、その物理化学条件から形成環境の制約条件を得るために、加熱/溶融・結晶化過程の4次元観察によるその場観察を行った。Ca を含む輝石の 0.5 mm 程度の液滴で、樹枝状結晶が形成される様子が、2D、3D いずれのその場観察でも観察する事が出来た。結晶成長は試料がホルダと接している部分からだけでなく、試料上面からも結晶化が起こっている様子が確認された。試料上面の結晶成長と試料下部の結晶成長はその形態が異なり、温度条件によって複数の結晶成長形態が共存することがわかった。しかし、実際に隕石に含まれる Ca や Fe を含まない輝石の組成では結晶化が全く起こらなかった。これは非常に小さい試料を観察しているため、結晶化過程において、無容器実験と同じ条件になっていることが示唆される。


Keywords:コンドリュール、その場観察、4D-CT


2013B1495, 2014A1483, 2014B1764 / BL04B1
D-DIA型高圧変形装置を用いたMA6-6型AE測定システムの開発
Development of MA6-6 Type AE Monitoring System in D-DIA Apparatus

岩里 拓弥a, 久保 友明b, 肥後 祐司c

Iwasato Takuyaa, Tomoaki Kubob, Yuji Higoc

a新日本非破壊検査(株), b九州大学, c(公財)高輝度光科学研究センター

a Shin-Nippon Nondestructive Inspection Co., Ltd., b Kyushu University, cJASRI

Abstract

 高温高圧下で変形している試料の放射光X線分析と AE 計測を目的として、D-DIA 型高圧変形装置に MA6-6 型 AE 測定装置を組み込んだシステムを新たに開発した。それを用いて antigorite 多結晶体と forsterite 多結晶体の変形実験を行った。本システムにより、高温高圧下で変形する試料の反応カイネティクス、応力-歪み曲線、AE 活動のその場同時観察が可能となり、それは反応誘起のせん断不安定化プロセスと深発地震の実験研究に必要不可欠なものである。


Keywords:Acoustic Emission 計測、高圧変形実験、相転移、せん断不安定化、深発地震


2014B1542 / BL38B1
DNAを高感度に検出可能な新規蛍光センサーとDNAとの複合体の X線結晶構造解析
X-ray Crystallographic Analysis of a Highly Sensitive DNA Fluorescence Sensor Bound to DNA

塚本 効司

Koji Tsukamoto

兵庫医療大学薬学部

School of Pharmacy, Hyogo University of Health Sciences

Abstract

 新たに開発した蛍光 DNA センサーの DNA 検出メカニズムを原子レベルで解明することを目的として、センサー分子- DNA 複合体の単結晶作成およびX線結晶構造解析を試みた。種々の短鎖 DNA を用いて、センサー分子共存下で結晶化を行ったところ、2種の単結晶が得られたため、それらを放射光を利用したX線結晶構造解析に供した。


Keywords:DNA、蛍光 DNA センサー、X線結晶構造解析


2016A1241 / BL37XU
培養細胞内におけるヨウ素化ホウ素クラスター分子の局在解析
Localization Analysis of Iodine-Conjugated Boron Cluster in Culture Cells

佐藤 伸一a, 寺田 靖子b, 八木 直人b, 中村 浩之a

Shinichi Satoa, Yasuko Teradab, Naoto Yagib, Hiroyuki Nakamuraa

a東京工業大学 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所, b(公財)高輝度光科学研究センター

a Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, bJASRI

Abstract

 ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)のためのホウ素薬剤候補分子であるホウ素化コレステロールの細胞内局在を BL37XU での蛍光X線イメージング(XRF)により明らかにすることを目的とした。Prolene film (厚さ 4 µm)上に HeLa 細胞を接着させ、ヨウ素を標識したホウ素化コレステロールを処理後、固定化することで、測定サンプルを調整した。ヨウ素の細胞内局在を XRF により観測したところ、測定中に細胞固定化フィルムの破断が生じ、ヨウ素の細胞内局在の解明には至らなかった。


Keywords:ヨウ素、ホウ素クラスター、細胞内局在


2016B1159, 2017B1186, 2018B1172, 2019B1274 / BL20B2
宇宙観測用軽量高角度分解能硬X線望遠鏡の開発
Development of Light-Weight X-ray Mirror with High-Angular Resolution for X-ray Astronomy

井出 峻太郎a, 松本 浩典a, 米山 友景a, 朝倉 一統a, 野田 博文a, 田村 啓輔b, 清水 貞行c, 吉田 篤史c , 三石 郁之c, 粟木 久光d、他 FORCE ワーキンググループ

huntaro Idea, Hironori Matumotoa, Tomokage Yoneyamaa, Kazunori Asakuraa, Hirobumi Nodaa, Keisuke Tamurab, Sadayuki Shimizuc, Atsushi Yoshidac, Ikuyuki Mitsuishic, Hisamitsu Awakid, FORCE Working Group

a大阪大学, bメリーランド大学, c名古屋大学, d愛媛大学

aOsaka University, bUniversity of Maryland, Baltimore County, cNagoya University, dEhime University

Abstract

 ほとんど全ての銀河の中心に巨大ブラックホールが存在するが、その成長過程はよくわかっていない。その成長過程を観測的に解明するには、高角度分解能の硬X線観測が重要であり、そのために我々は 15 秒角より優れた高角度分解能で大面積の硬X線望遠鏡の実現を目指している。現在、シリコン結晶薄板を用いたX線反射鏡の開発に取り組んでおり、初めて製作された2回反射型1ペアモジュールの性能を、15 keV と 30 keV のX線を用いて BL20B2 で評価したところ、モジュールのほぼ全面において、目標の 15 秒角より優れた角度分解能が達成されていることがわかった。


Keywords: X線天文学、X線望遠鏡


2016B1803 / BL05XU
産地推定のための出土琥珀の放射光蛍光X線分析
Synchrotron Radiation X-ray Fluorescence Analysis of Excavated Amber for Provenance Study

植田 直見a, 本多 定男b, 橋本 敬b, 西脇 芳典c, 早川 慎二郎d

Naomi Ueda a, Sadao Honda b, Takashi Hashimoto b, Yoshinori Nishiwaki c, Shinjiro Hayakawa d

a(公財)元興寺文化財研究所, b(公財)高輝度光科学研究センター, c高知大学, d広島大学

aGangoji Institute for Research of Cultural Property, bJASRI, cKochi University, dHiroshima University

Abstract

 琥珀の主成分は高分子有機化合物であり、これまでの出土琥珀の産地推定は主成分である有機物の分析により実施されてきた。しかし、有機物の化学変化による劣化などの影響により産地推定が困難な場合が多いことが分かってきた。そのため、琥珀に含まれる微量の無機元素に着目し分析することで産地推定を試みた。元素分析は放射光蛍光X線分析により実施した。その結果、標準試料と出土資料のいずれにも土壌に由来すると見られる微量の無機元素が検出された。

さらに標準琥珀について、産地ごとの検出元素の傾向を調べた。その結果、検出元素に幾分ばらつきはあるものの一定の傾向がみられることがわかった。


Keywords: 出土琥珀、放射光蛍光X線分析、産地推定、微量元素


2012A1280 / BL08W
Spin Density and Orbital Occupation in the Invar System Fe-Ni

J. A. Duffya, D. A. Kersha, I. Maskerya, S. R. Giblinb

aUniversity of Warwick, bUniversity of Cardiff

Abstract

 The aim of this experiment was to investigate the temperature dependence of the spin density of the Invar system Fe65Ni35 via measurements on a single crystal using magnetic Compton scattering. We made measurements of the spin density resolved along the [100] and [110] crystallographic directions. The temperature dependence exhibited a subtle change in the momentum density. Interestingly, the momentum distribution of the spin moment was different for the two crystallographic directions. It would appear that increasing temperature has a complicated effect on the contributions of the electrons from different orbitals, rather than just causing a change in the amount of delocalisation. This change requires further investigation, particularly with further compositions being studied in order to determine whether the change in electronic structure can be correlated with the existence of the Invar effect.


Keywords: Invar effect; spin density; temperature


2013B3514 / BL11XU
固体高分子形燃料電池コアシェル触媒Ptの価電子帯電子状態観察による高活性化に関する研究
Valence Electronic Structure Study for the Improvement of Catalytic Activity of Pt-based Core-Shell Catalyst for Polymer Electrolyte Fuel Cells

原田 慈久a,b, 丹羽 秀治a, 干鯛 将一c, 宮脇 淳a,b, 木内 久雄b, 尾嶋 正治b, 石井 賢司d

Yoshihisa Haradaa, Hideharu Niwaa, Shoichi Hidaib, Jun Miyawakia, Hisao Kiuchia, Masaharu Oshimac, Kenji Ishiid

a東京大学物性研究所, b東京大学放射光連携研究機構, c東芝燃料電池システム(株), d(独)日本原子力研究開発機構

ISSP, The University of Tokyoa, SRRO, The University of Tokyob, Toshiba Fuel Cell Power System Corporationc, Japan Atomic Energy Agencyd

Abstract

 固体高分子形燃料電池の正極触媒として高い性能を有するコアシェル型の白金合金ナノ粒子触媒に対し、共鳴非弾性X線散乱を用いて電位サイクルを繰り返した電池セルのその場測定を行い、Pt の電子状態密度分布を取得した。1.2 V までの電位走査を伴う初期化処理によって、Pt-O 結合エネルギーは 2.3 eV から 2.9 eV まで増加した。次に 1.0 V 印加の加速劣化試験を行った後の状態では、Pt は酸化されたものの、Pt-O 結合エネルギーに大きな変化は見られず、初期化操作の結果として得られた触媒構造では、Pt は溶出することが無く安定であることがわかった。


Keywords:固体高分子型燃料電池、コアシェル型白金ナノ粒子触媒、共鳴非弾性X線散乱


2014A1015, 2014B1013, 2015A2019 / BL47XU, BL09XU
磁気閉回路を用いた残留磁化を有するバルク磁石の 硬X線光電子分光計測技術の開発
Development of Measurement Technique for Bulk Magnet with Residual Magnetization using Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy

保井 晃a,b 池永 英司a, 上野 若菜a,b, 辻 成希a, 小谷 佳範a, 広沢 哲b, 中村 哲也a,b

Akira Yasuia,b, Eiji Ikenagaa, Wakana Uenoa,b, Naruki Tsujia, Yoshinori Kotania, Satoshi Hirosawab, and Tetsuya Nakamuraa,b

a(公財)高輝度光科学研究センター, bESICMM/(国研)物質・材料研究機構

aJASRI, bESICMM/NIMS

Abstract

 硬X線光電子分光(HAXPES)を用いて、1 T 以上の残留磁化を有する着磁済み Nd-Fe-B 焼結磁石の破断面からの光電子信号の取得に成功した。バルク強磁性体の光電子計測は、残留磁化が発する漏洩磁場により光電子の飛行軌道が偏向を受け計測自体が困難であることから、積極的に行われてこなかった。我々はリング型の純鉄ヨークを用いることにより、磁石試料からの漏洩磁場を大幅に抑制した。本研究で得られた計測技術は HAXPES 計測における対象試料を拡大する。特に、HAXPES スペクトルの磁気円二色性(MCD-HAXPES)を利用した研究の利用拡大に寄与し、スピントロニクス材料の埋もれた界面の磁化状態解析への適用など、幅広い波及効果を生むことが期待される。


Keywords:硬X線光電子分光、バルク強磁性体


2014A1191 / BL04B2
静電浮遊溶解装置を用いたRh融体のX線回折測定
X-ray Diffraction Measurements on Liquid Rh with Electrostatic Levitator

岡田 純平a、渡辺 康裕b、石川 毅彦c

Junpei Okadaa, Yasuhiro Watanabeb, Takehiko Ishikawac

a東北大学、b東京大学、c宇宙航空研究開発機構

aTohoku University, bThe University of Tokyo, cJapan Aerospace Exploration Agency

Abstract

 構造因子 S(q) は物質の基本的な情報の一つである。近年、高輝度放射光を用いて様々な融体の S(q) が求められているが、高温融体に関しては、液体と保持容器の反応の問題が障害となり、測定が行われていない物質が多い。本研究では、静電浮遊溶解装置を用いて Rh 融体(融点 1966℃)のX線散乱測定を行い S(q) を測定した。


Keywords:液体構造、X線回折、ロジウム、静電浮遊法


2015B1501, 2016A1471, 2017B1435 / BL04B1
Effect of Hydrogen on the Sound Velocity of fcc-Fe at High Pressures and High Temperatures

Yuki Shibazakia, Keisuke Nishidab, Hiromu Tobec, Hideori Terasakid, Yuji Higoe

aNational Institute for Materials Science, bThe University of Tokyo, cTohoku University, dOsaka University, eJASRI

Abstract

 We have performed the measurements of the sound velocities of fcc-FeHx and fcc-Fe by using a pulse-echo overlap technique at high pressures and high temperatures at BL04B1. The P-wave velocity (VP) of fcc-FeHx (x~0.4) at approximately 12.0 GPa and 900 K was same as that of fcc-Fe, indicating no hydrogen effect on VP of fcc-Fe under that pressure-, temperature-, and hydrogen-conditions.


Keywords:sound velocity, iron hydride, high pressure, ultrasonic method


2016A6631 / BL44XU
酸素耐性ヒドロゲナーゼの構造化学
Structural Chemistry of Oxygen-Tolerant Hydrogenase

西川 幸志

Koji Nishikawa

兵庫県立大学 大学院生命理学研究科

Graduate School of Life Science, University of Hyogo

Abstract

 [NiFe]ヒドロゲナーゼの酸素耐性獲得には[4Fe-3S]-6Cys型近位鉄硫黄クラスターが重要だと考えられているが、[4Fe-4S]-4Cys型鉄硫黄クラスターを持つ Citrobacter sp.S-77(S-77) 由来膜結合ヒドロゲナーゼは酸素存在下でも触媒活性を示した。本課題では、構造生物学的観点からヒドロゲナーゼの酸素耐性機構獲得のための普遍則を明らかにすることを目指した。


Keywords:[NiFe] ヒドロゲナーゼ,鉄硫黄クラスター,酸素耐性


2016B1812, 2017A1724 / BL20XU
屈折コントラスト法による日本産中生代哺乳類骨格の解剖学的特徴の解明の試み
Attempt at Elucidation of Anatomy of the Mesozoic Mammal Skeleton from Japan by the Refraction X-ray Imaging Technique

宮田 和周

Kazunori Miyata

福井県立恐竜博物館・福井県立大学恐竜学研究所

Fukui Prefectural Dinosaur Museum; Institute of Dinosaur Research, Fukui Prefectural University

Abstract

 泥質岩中に交連した状態で保存され、剖出作業が困難な日本産中生代哺乳類化石の解剖学的特徴の解明のため、屈折コントラスト法によるX線CT撮影の実験を行った。得られたエッジ強調コントラスト画像では、通常のX線吸収コントラスト画像では判別し難い骨の接合部や形状の判断、歯冠の微細な構造の明確化、さらに母岩の凝結物と目的の骨化石との区別が容易となる。本標本においては、X線吸収コントラスト画像にこの手法による観察を加えることで、より有意な解剖学的特徴の情報が得られることが確認できた。


Keywords:屈折コントラスト法、位相差、脊椎動物化石、CT


2017B1894, 2018A1049, 2018A1543 / BL19B2, BL04B2, BL14B2
O/Nb = 2.5, 2.6, 2.7の組成を有する非晶質酸化ニオブ薄膜を利用した 光電気化学特性と同薄膜の構造解析
Structural Analyses and Photoelectrochemical Properties of Niobium Oxides Amorphous Film with O/Nb = 2.5, 2.6, and 2.7

桟敷 剛a,井上 崇b,岡野 寛a, 小金澤 智之c,尾原 幸治c,大渕 博宣c

Go Sajikia, Takashi Inoueb, Hiroshi Okanoa, Tomoyuki Koganezawac, Koji Oharac, Hironori Ofuchic

a香川高等専門学校,b東洋炭素株式会社,c(公財)高輝度光科学研究センター

aNational Institute of Technology, Kagawa College, bToyo Tanso Co., Ltd., cJASRI/SPring-8

Abstract

 O/Nb 比が 2.5, 2.6 および 2.7 を持つ非晶質酸化ニオブ薄膜 (a-NbOx) を用いた光電気化学特性を評価した結果、O/Nb 比が大きい程高い性能を示した。各 a-NbOx の構造モデルを得るために、高エネルギーX線回折 (HEXRD) 測定によって得られる構造因子や、広域X線吸収微細構造 (EXAFS) 振動、Bond valence sum (BVS) を拘束条件とした逆モンテカルロ法 (RMC) シミュレーションを試みた。RMC モデルより、NbOn 多面体のネットワークは O/Nb 比が増加する程、頂点共有から稜共有や面共有へ移行する傾向が確認され、面共有を多く持つ薄膜ほど、光電気化学特性の性能が高いことが示唆された。


Keywords: Photoelectrochemistry, Structural analysis, Amorphous film, Niobium oxide, Synchrotron radiation, High-energy X-ray diffraction, X-ray absorption fine structure, Reverse Monte Carlo simulation, Bond valence sum


SPring-8 Section B: Industrial Application Report

2014A1576 / BL19B2
アクリル共重合体/エポキシ混合系の相分離構造の定量化と機械特性
Quantitative Analysis of Phase Separation Structure and Mechanical Properties of Acrylics Copolymer/ Epoxy Thermo Setting Resin Compositions

市川 功, 柳本 海佐

Isao Ichikawa, Kaisuke Yanagimoto

リンテック株式会社

LINTEC Corporation

Abstract

 アクリル共重合体/エポキシ混合系材料はエポキシ成分の熱硬化による反応誘起型の相分離構造を形成し、アクリル成分のモノマー組成を変えることにより、これが大きく変化する。高輝度放射光を利用して小角X線散乱(SAXS)測定を行い、相分離状態の観察を試み、走査型プローブ顕微鏡(SPM)観察像の画像解析結果と併せて考察した。SAXS 測定結果より一次元相関関数を算出し、相間厚みを求めたところ、SPM より観測される構造を再現する情報を得るに至らなかった。これは分離した相間での電子密度差が小さく、X 線の散乱強度が小さいためと考えられ、特にサブミクロンオーダーの長周期の構造情報が得られなかったものと考えられる。つまりスピノーダル分解による相分離構造が、成分濃度の差の小さい2相により形成されていることが示唆される。


Keywords:相分離、スピノーダル分解、相関長、1次元相関関数、SPM、粒径分布解析


2015B1573 / BL27SU
軟X線走査型顕微分光マッピング法を用いたブリーチ毛髪内部における 硫黄元素分布の測定
Evaluation of Sulfur Distribution in Bleached Human Hair using Soft X-ray Microspectroscopy

鈴田 和之, 渡邉 紘介, 伊藤 廉

Kazuyuki Suzuta, Kosuke Watanabe, Len Ito

(株)ミルボン

Milbon Co., Ltd.

Abstract

 本研究では、BL27SU に構築されている軟X線走査型顕微分光測定系を用いて、黒髪に対するジスルフィド結合やその酸化構造(システイン酸)の測定プロトコルを確立し、マッピング測定によって毛髪内分布を評価することを目指した。その結果、毛髪内におけるジスルフィド結合およびシステイン酸分布を可視化することができた。また、ブリーチ処理に用いられる過酸化水素によって、ジスルフィド結合が酸化されてシステイン酸に変換されるという、よく知られた知見が本実験結果からも再現され、軟X線マッピングによる毛髪内硫黄分布の測定が可能であることが示された。


Keywords:毛髪、ブリーチ処理、ジスルフィド結合、システイン酸、軟X線走査型顕微分光マッピング法


2016A1533 / BL27SU
走査型軟X線顕微分光法を用いた黒髪内部における硫黄元素分布の評価
Evaluation of Sulfur Distribution in Human Black Hair using Soft X-ray Microspectroscopy

鈴田 和之, 小林 翔, 前田 貴章, 渡邉 紘介, 伊藤 廉

Kazuyuki Suzuta, Sho Kobayashi, Takaaki Maeda, Kosuke Watanabe, Len Ito

(株)ミルボン

Milbon Co., Ltd.

Abstract

 走査型軟X線顕微測定によって、加齢に伴う硫黄元素の毛髪内分布や化学状態変化の評価を試みた。20代と50代の女性毛髪を比較したところ、20代毛髪に比べて50代毛髪ではジスルフィド結合分布の偏りが見出されたことから、加齢に伴って毛髪内におけるジスルフィド結合分布の不均質化が進行することが示唆された。毛髪内構造の不均質性は若年層でもくせ毛において知られているが、加齢に伴うジスルフィド結合分布の不均質化の程度はくせ毛と同等もしくはそれ以上である可能性が示唆された


Keywords:毛髪、ジスルフィド結合、軟X線、マッピング


2018A1069 / BL05XU
マイクロビームXAFSによる (K,Na)NbO3 セラミックス中の Mn 化学状態評価
Micro Beam XAFS Study for Chemical State of Mn in (K,Na)NbO3 Ceramics

西村 仁志, 尾山 貴司

Hitoshi Nishimura, Takashi Oyama

株式会社村田製作所

Murata Manufacturing Co., Ltd.

Abstract

 (K,Na)NbO3[KNN] 系無鉛圧電セラミックスは還元焼成すると低抵抗化や部品寿命低下が起こるが、実験的に Mn を添加することでその不具合を改善することができる。そこでセラミックス中での Mn の化学状態が重要と考え、マイクロビーム XAFS による評価を試みた。その結果、Mn は平均価数が 2.6 価で Nb サイトに固溶していることが示唆された。今後、検討を進めることで抵抗や部品寿命との関連を明確化できれば、特性向上のための設計指針が得られるものと期待される。


Keywords: (K,Na)NbO3、無鉛圧電セラミックス、X線吸収分光、マイクロビーム、Mn 価数


2018A1578 / BL14B2
窒素酸化物の選択触媒還元用材料の性能向上と構造解析
Characterization and Activity Enhancement of Materials for Selective Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides

伴野 靖幸、鈴鹿 弘康、高橋 宏明、吉村 昌壽、齊藤 清彦、髙木 由紀夫

Yasuyuki Banno, Hiroyasu Suzuka, Hiroaki Takahashi, Masatoshi Yoshimura, Kiyohiko Saito, Yukio Takagi

エヌ・イー ケムキャット(株)

N. E. Chemcat Corporation

Abstract

 銅ゼオライトは、ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物浄化に適した触媒材料であるが、使用環境が過酷であり、既存材料の水熱耐久性が充分ではないことから一層の性能向上が求められている。細孔径が比較的大きいゼオライトの水熱耐久性向上にリン酸処理は有効であるが、チャバサイトのように細孔径の小さいゼオライトではその効果は期待できないとされてきた。今回、シリカアルミナ比が約15の銅チャバサイトにリン酸処理することで、水熱耐久後の浄化性能が向上した材料を得ることができた。構造解析の結果、リン酸処理の効果は、P と Cu の直接の協奏効果で活性点構造が変化して性能向上しているのではなく、水熱耐久時に P と Al によって SAPO 類似構造が生成して O 原子平面4配位 Cu2+ 種のチャバサイト骨格からの離脱を抑制しているためと推定された。


Keywords:選択触媒還元、窒素酸化物、銅、チャバサイト、XANES、EXAFS、リン酸


2012A4606 / BL15XU
清浄なLi/Si接合における合金化反応
Rapid Alloying Reaction at the Clean Interface between Si and Li

伊藤 仁彦, 久保 佳実,吉川 英樹,坂田 修身

Kimihiko Ito, Yoshimi Kubo, Hideki Yoshikawa, and Osami Sakata

(国研) 物質・材料研究機構

National Institute for Material Science

Abstract

 リチウム(Li)金属負極の電析時の樹上成長の抑制を主目的とし、シリコン(Si)を代表とした Zintl 元素を微量に Li 金属に添加することができないか検討してきた。本報告では、過剰な Li と少量の Si の単純な接合を可能な限り清浄な環境で形成した場合に、室温で起こる界面反応について報告する。Li/Si 接合では、室温で合金化(ここでは化合物化)が急速に進み、膜厚 100 nm の Si すべてが Li:Si(モル比)が約 4:1 の最も Li リッチな化合物相に変換され、余剰 Li は金属 Li としてその表面に堆積する現象が確認された。界面における相互拡散をより詳細に調べるためには冷却可能で、かつ Li や Si の蒸着源を備えた硬X線光電子分光(HAXPES)は有用であると考えられる。


Keywords: リチウム金属負極、Zintl元素、シリコン、硬X線光電子分光


2014A3265 / BL24XU
放射光高平行度X線回折によるSiウェーハ表層の結晶歪解析
Strain Analysis of Silicon Surface Layer by Highly-parallel-X-ray Diffraction

堀川 智之a, 仙田 剛士a, 藤森 洋行a, 津坂 佳幸b, 松井 純爾b

Tomoyuki Horikawaa, Takeshi Sendaa, Hiroyuki Fujimoria, Yoshiyuki Tsusakab, Junji Matsuib

aグローバルウェーハズ・ジャパン(株), b兵庫県立大学

aGlobalWafers Japan Co., Ltd., bUniversity of Hyogo

Abstract

 半導体基板である Czochralski Silicon(CZ-Si)ウェーハにおいて金属不純物のゲッタリング効果が知られる酸素析出物の制御が重要である。一般的な析出形成手法の anneal treatment(AT)は表層の格子間酸素が外方拡散し格子歪みが生じる。熱酸化する rapid thermal oxidation(RTO)は格子間酸素の濃度勾配の抑制に期待されている。そこで、高平行度X線回折によりウェーハ表層の結晶性評価を実施した。サンプルのドリフト現象により格子定数の決定精度が得られなかった。


Keywords: 高平行度X線回折、シリコンウェーハ、格子間酸素


2014B1937 / BL19B2
カードランゲルのグルコース添加による影響
Effect of Glucose Addition on Curdlan Gels

湯口 宜明a, 松山 勇介b,中地 学b, 小笠原 正志b

Yoshiaki Yuguchia, Yusuke Matsuyamab, Manabu Nakachib, Masashi Ogasawarab

a大阪電気通信大学, b 三菱商事ライフサイエンス株式会社

aOsaka Electro-Communication University, bMitsubishi Corporation Life Sciences Limited

Abstract

 多糖類カードランはグルコースが β-1,3 結合によってつながった直鎖構造をとっており、3重らせん構造をとっていると考えられている。カードランは水に不溶であるが、その懸濁液を加熱することにより熱ゲル化挙動を起こす。食品のゲル化剤として応用されている。この系に対してグルコースを添加するとゲル強度が減少した。ナノ構造を小角X線散乱法により調べた。ナノスケールでの凝集構造および規則的な構造由来の散乱が検出され、グルコースの添加の影響について考察できた。


Keywords: カードラン、小角X線散乱、ゲル、ゲル化


2015A3386, 2015B3386 / BL08B2
アイソタクティックポリプロピレンの高温溶融状態における メモリー効果と結晶融解構造に関する研究(Ⅲ)
Studies of Memory Effects at the Temperature Much Higher than Melting Point and Melt Structures in Isotactic Polypropylene(Ⅲ)

伊村 宏之, 山下 友義

Hiroyuki Imura, Tomoyoshi Yamashita

三菱ケミカル(株)

Mitsubishi Chemical Corporation

Abstract

 アイソタクティックポリプロピレンの昇温過程(50 °C~200 °C)における WAXS/SAXS 同時測定を行い、結晶の融解過程における詳細な解析を実施した。その結果、ラメラ間周期長の逆数プロットから 142 °C 付近が結晶融解の開始点となっていることを示した。

 また、ラメラ晶の融解が進むにつれて、融点よりも低い温度領域からラメラの融解に起因した Guinier 関数で記述されるドメイン構造が発達してくることを示した。そして、このドメイン構造は、結晶融解に関わる DSC の吸熱反応が検出できないレベルの温度(172.5 °C)を超える 180 °C においても、なおも未融解の微結晶や強固な 31 螺旋の凝集体を中心にしたと思われる長周期を有する秩序的ドメイン構造の多くが残存していること、さらに高温域の 190 °C においても、このドメイン構造は明確に存在するが、長周期的相関の無い秩序を失ったドメイン構造へと変化することを明らかにした。


Keywords:アイソタクティックポリプロピレン、メモリー効果、α晶、放射光X線散乱、SAXS、メソフェイズ、ドメイン構造

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2016A1554 / BL14B1
タングステンめっき用溶融塩浴中のタングステンイオン状態その場解析
In Situ Chemical State Analysis of Tungsten Ion in Molten Salt for Tungsten Electroplating

徳田 一弥, 後藤 健吾, 土子 哲, 上村 重明, 飯原 順次

Kazuya Tokuda, Kengo Goto, Akira Tsuchiko, Shigeaki Uemura, Junji Iihara

住友電気工業(株)

Sumitomo Electric Industries, Ltd.

Abstract

 タングステンめっき用の溶融塩浴の1つである Na2WO4-WO3 系に対し、高温におけるタングステンの状態を、X線吸収分光法(XAFS)で分析した。測定はタングステンの K 端を用いた透過法を用いて実施し、高温での測定を実現するために赤外線イメージ加熱炉を用いた実験システムを構築した。Na2WO4:WO3=3:1 の組成での 800°C(液体)と冷却後(固体)を比較した結果、XANES 領域及び EXAFS 領域のいずれも変化が小さいことが明らかになった。実使用環境である 900°C に対して低いために違いが見えない可能性も存在するため、今後さらなる高温化に向け改善を行う。


Keywords:溶融塩、タングステン、XAFS


2016A1558 / BL04B2
タングステンめっき用溶融塩浴の構造解析
The Structural Analysis of Molten Salt for Tungsten Electroplating

徳田 一弥, 後藤 健吾, 土子 哲, 飯原 順次 斎藤 吉広

Kazuya Tokuda, Kengo Goto, Akira Tsuchiko, Junji Iihara, Yoshihiro Saito

住友電気工業(株)

Sumitomo Electric Industries, Ltd.

Abstract

 タングステンめっき用の Na2WO4-WO3 系溶融塩浴に関し、めっきプロセス温度である 800°C~900°C での融体構造の理解のため、X線広角散乱測定を試行した。試料は嵩密度向上のための予備溶解の後、石英キャピラリに入れ、雰囲気制御した電気炉で加熱しながら、61.4 keV の高エネルギーX線を利用して測定した。試料のX線透過率変化から、相変化及び融解点を決定するのに成功した。一方で、散乱スペクトルの測定では、試料の昇華由来で散乱スペクトルに不連続が生じ、構造因子 S(Q) の算出が困難という課題が明らかになった。


Keywords: 溶融塩、タングステン、X線散乱


2016A7029 / BL33XU
新規な固体高分子形燃料電池用ポリオキソメタレートのXAFS解析
XAFS Analysis of Polyoxometalate for New Type of Polymer Electrolyte Fuel Cells

畑中 達也, 野中 敬正,高木 秀樹,八木 謙一

Tatsuya Hatanaka, Takamasa Nonaka, Hideki Takagi, Ken-ichi Yagi

(株) 豊田中央研究所

Toyota Central R&D Labs., Inc.

Abstract

 固体高分子形燃料電池は、空気極の触媒に用いられる Pt の資源的な制約に加え、Pt 上での酸素還元反応が遅いため発電効率が低い課題がある。これらのPt触媒に関わる課題を回避できる空気極 Pt フリーの燃料電池としてレドックスフロー燃料電池が提案されている。この燃料電池に用いられるポリオキソメタレートについてその発電中の挙動をX線吸収分光と核磁気共鳴分光とで解析し、その結果から本材料の課題について考察した。


Keywords: 固体高分子形燃料電池,ポリオキソメタレート,X線吸収分光,NMR


2019A1620 / BL40XU
マイクロX線回折による強誘電材料の電極/誘電体界面における歪み・結晶ドメイン分布の研究
Distribution of Strain and Crystal Domain on Electrode-dielectric Interface in the Practical Ferroelectric Materials Studied by Micro X-ray Diffraction

木村 宏之a, 坪内 明b, 安田 伸広c

Hiroyuki Kimuraa, Akira Tsubouchib, Nobuhiro Yasudac

a東北大学多元物質科学研究所, b(株)村田製作所, c(公財)高輝度光科学研究センター

aIMRAM, Tohoku University, bMurata Manufacturing Co., Ltd., cJASRI

Abstract

 積層セラミックキャパシタ(MLCC)の実材料について、サブマイクロX線回折を用いて電極/誘電体界面と誘電体素子部分の構造を調べた。前回の実験時(2018A1545)よりも試料位置での集光を最適化し、更に高散乱角領域での測定を行うことにより、試料位置でのビームサイズを、前回課題実験時と比較して、縦方向で 1/4、横方向で 1/10 以下の、375 x 387 nm2 の微小領域での粉末回折パターンのマッピングに成功した。その結果、界面近傍で、格子定数の減少及び、BaTiO3 正方晶ドメイン分布の広がりをを発見した。見出された変化は Ni 電極からの応力を受けて、誘電体素子が歪んでいることを示す結果である。


Keywords:積層セラミックキャパシタ,マイクロ領域X線回折

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2019A5033 / BL16XU
高エネルギー対応二次元検出器を用いた銅板の変形挙動解析
Analysis of Deformation of Copper Plate by High-Energy 2D Detector

徳田 一弥, 後藤 和宏, 桑原 鉄也, 佐藤 一成

Kazuya Tokuda, Kazuhiro Goto, Tetsuya Kuwabara, Issei Satoh

住友電気工業(株)

Sumitomo Electric Industries, Ltd.

Abstract

 銅及び銅合金は電気特性と強度特性のバランスに優れ、電線用導体や端子材として最適な材料である。その更なる高強度化のためには、加工変形における原子レベルの構造変化の理解が不可欠となる。その分析手段としては、近年提唱されている引張その場X線回折(以下、XRD)が有望であるが、実用的な厚みの銅材を測定するには高い透過能を有する高エネルギーX線が必要であり、従来型の Si 素子の二次元検出器では感度不足であった。そこで本研究では高エネルギーでも十分な感度を有する CdTe 素子の二次元検出器を用いて 300 µm 厚の銅板の引張その場測定を試行し、比較的短い露光時間でも銅結晶の配向や歪の変化を観測できることを確認した。一方、今回の測定条件では粗大粒の影響を排除できておらず、定量解析には試料揺動などの対策が必要なことも明らかになった。


Keywords: 銅、引張その場 XRD、CdTe


SPring-8 Section C: Technical Report

2013B1918,2015B1987,2016A1859,2016B1975,2017B1984 / BL40B2
Study on Alignment Method for Grazing Incidence X-ray Scattering

Noboru Ohtaa, Hiroshi Sekiguchia, Shiho Yadab

aJASRI, bNara Women’s University

Abstract

 In the grazing incidence X-ray scattering system, it is necessary to align the in-plane rotation axis of the sample stage and the normal of the substrate. Since the thin film structure such as polymers is formed on the substrate, it is necessary to complete the alignment while keeping low X-ray dose. We examined an alignment method using the arrival time mode of the timepix.


Keywords: grazing incidence X-ray scattering, alignment, timepix


2014B1476, 2014B2037 / BL47XU
マイクロ集光硬X線光電子分光実験のための高速ポジショニングシステムの開発
Development of Quick Positioning System for Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy using Micro-Focused Beam

保井 晃, 池永 英司, 中村 哲也

Akira Yasui, Eiji Ikenaga, and Tetsuya Nakamura

(公財) 高輝度光科学研究センター

Japan Synchrotron Radiation Research Institute

Abstract

 硬X線光電子分光(HAXPES)計測による局所電子状態解析を、より効率化するための高速ポジショニングシステムを開発した。具体的には、本システムは光電子アナライザーの印加電圧を固定した状態で特定の光電子強度を計測しステップスキャンすることで、高速元素/形状マッピングを実現するものである。永久磁石など不均一性の大きい試料に対して硬X線マイクロビームを用いた HAXPES 計測を行う際に、特定の内殻ピークを用いて高速に目標測定位置を探索できるシステムの開発が望まれていた。本研究で開発された二次元スキャンシステムは、従来のものに比べ約 1/40 の時間でスキャンできるため、ビームタイムの有効活用に繋がる。本システムは元素戦略プロジェクトで研究されている Nd-Fe-B 永久磁石だけでなく、物質中のドーパントの局所化学結合状態分析など、集光ビームを用いた光電子分光実験に対し広く役立つものである。


Keywords: 硬X線光電子分光、複合材料


2014B2045 / BL39XU
斜入射・全反射配置でのX線磁気円二色性分光の開発
Development of X-ray Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy in Total-Reflection Geometry

鈴木 基寛

Motohiro Suzuki

(公財)高輝度光科学研究センター

JASRI

Abstract

 可視域の磁気カー効果では、磁性体試料の表面での光反射にともなう偏光状態の変化を検出している。X線磁気円二色性 (XMCD) 測定では、透過法と蛍光法での測定が主であり、反射光を用いた測定はこれまでにほとんど行われていない。反射光を利用した XMCD 測定は、スピントロニクス材料等の薄膜試料の元素選択的な磁性評価に役立つと期待される。本研究では、硬X線領域での斜入射・全反射配置の XMCD 法を開発した。Pt/Co 二層膜に対して全反射 XMCD 法を適用し、厚さ 1 nm の Pt 薄膜に対して良好な統計精度の XMCD スペクトル、および元素選択的磁化曲線を得ることができた。


Keywords:X線磁気円二色性、XMCD、磁性薄膜、スピントロニクス


2014B2046, 2015A1292, 2015A2050 / BL39BL
BL39XUにおけるOn the Fly 走査型XAFS/XMCDイメージング法 の開発
Development of On the Fly Scanning XAFS/XMCD Microscopy at BL39XU

鈴木 基寛, 河村 直己, 関澤 央輝, 保井 晃, 大沢 仁志, 宇留賀 朋哉

Motohiro Suzuki, Naomi Kawamura, Oki Sekizawa, Akira Yasui, Hitoshi Osawa, and Tomoya Uruga

(公財)高輝度光科学研究センター

JASRI

Abstract

 BL39XU ナノ分光ステーションでの 100 nm 集光ビーム利用に関して、試料位置の連続走査とそれに同期したデータ収集を行う On the Fly 法の開発と導入を行った。ダイヤモンド移相子による偏光スイッチングを測定シーケンスに組み込むことで、On the Fly 走査型の XMCD イメージングが可能となった。従来のステップスキャンによる方法と比べ、得られた XAFS 像および XMCD 磁区像の統計精度は同程度であり、一方で測定時間は XAFS 像では数十分の1、XMCD 像では数分の1に短縮された。


Keywords:X線ナノビーム、走査型イメージング、顕微XAFS、顕微XMCD、蛍光X線イメージング


SACLA

2012B8038 / BL3
X線自由電子レーザーによる単粒子構造解析の試料調製法の最適化
Optimization of Sample Preparation Method for Single Particle Imaging by X-ray Free Electron Laser

東浦 彰史a,b, 中川 敦史a

Akifumi Higashiuraa,b, Atsushi Nakagawaa

a大阪大学蛋白質研究所, b広島大学大学院医系科学研究科

aInstitute for Protein Research, Osaka University, bGraduate School of Biomedical and Health Sciences, Hiroshima University

Abstract

 X線自由電子レーザーを用いた単粒子構造解析の手法開発を目指した研究に取り組んだ。直径約 160~200 nm のウイルスを用い、単粒子構造解析のための試料調製法の最適化を実施した。試料調製法の評価のために SACLA BL3A において、XFEL 回折実験を実施した。


Keywords:X線自由電子レーザー、単粒子構造解析、ウイルス


2016B8043 / BL1
SXFELビームを用いた時間分解光電子分光のための基礎研究 ~ 高速光電子観察による強光子場誘起空間電荷効果の可視化 ~
Fundamental Study for Time-Resolved Photoelectron Spectroscopy using an SXFEL Beam ~ Space-Charge Effects Induced by Strong Laser Field by means of Fast Photoelectron Measurement ~

大浦 正樹a, L.-P. Oloff b, A. Verna c, 高橋 和敏d, 松石 紘太郎 d, 白石 龍太郎 e, 吉田 桃太郎e, 上田 忠彌e, 田中 健太e, 田中 義人e

Masaki Oura a, Lars-Philip Oloff b, Adriano Verna c, Kazutoshi Takahashi d, Kotaro Matsuishi d, Ryutaro Shiraishi e, Momotaro Yoshida e, Takehisa Ueta e, Kenta Tanaka e, Yoshihito Tanaka e

a(国研)理化学研究所, bキール大学, c Università degli Roma Tre, d佐賀大学, e兵庫県立大学

aRIKEN SPring-8 Center, b Univ. of Kiel, c Univ. degli Studi Roma Tre, d Saga Univ., e Univ. of Hyogo

Abstract

 軟X線領域の自由電子レーザー光を用いた時間分解光電子分光実験を行ない、GaAs 標的の As 3d 光電子スペクトルの観察を通じて、超短パルス・超高輝度光に由来する空間電荷効果の観察を行った。プローブ光強度依存性、ポンプ光強度依存性、ポンプ・プローブ間遅延時間依存性の観察の結果、空間電荷効果による As 3d 光電子ピークのエネルギーのシフトを観測した。シフトは励起光起因の低速電子群によるクーロン相互作用に依るものである。


Keywords:光電子分光、SXFEL、空間電荷効果、ポンプ・プローブ、時間分解