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QSTマテリアル先端リサーチインフラ

QSTの実験装置

掲載日:2023年4月1日更新
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QSTのビームライン

BL11XU: QST極限量子ダイナミクス 1 ビームライン

BL11XU担当 正 QST 上席研究員 三井隆也
副 QST 上席研究員 石井賢司
最寄の出入口 蓄積リング棟B1
光源 真空封止アンジュレータ
光エネルギー 6–70 keV
分光器 液体窒素冷却二結晶分光器
特徴 高輝度で広いエネルギー範囲のX線を取り出すために、分光器にマルチ結晶交換システムを用いて真空中で2つの結晶面Si(111), Si(311)が切り替え可能となっており、 効率的にビームタイムを利用できます。
研究分野 核共鳴散乱実験、X線非弾性散乱実験、結晶成長のその場観察など
登録実験装置 放射光メスバウアー分光装置 (QST)
共鳴非弾性X線散乱装置 (QST)
表面X線回折計 (QST)

BL14B1: QST極限量子ダイナミクス 2 ビームライン

BL14B1担当 正 QST 水素材料科学研究グループ GL 齋藤寛之
副 QST 水素材料科学研究グループ 主任研究員 城鮎美
最寄の出入口 蓄積リング棟B2
光源 偏向電磁石
光エネルギー 5–90 keV(単色)、5–150 keV(白色)
分光器 水冷二結晶分光器(結晶ベンダー付き)
特徴 分光結晶を光軸上から退避させることで連続スペクトルの放射光(白色X線)が取り出せます。 通常のXAFS実験や角度分散型回折実験では単色X線を、局所構造変化のその場観察に用いるエネルギー分散型XAFS (DXAFS) や超高圧実験におけるエネルギー分散型回折実験では白色X線をといった使い分けが可能です。 また単色X線ではミラーや分光結晶ベントによる集光が可能で、高調波のない高強度の光が利用できます。 ミラーは白色X線に対しても挿入できるため不要な高エネルギー成分のない連続スペクトルX線が利用可能で、DXAFS実験などでは大変有効です。
研究分野 高圧科学、構造物性、表面科学、触媒反応のその場観察、XAFS構造解析など
登録実験装置 高温高圧プレス装置 (QST)
エネルギー分散型XAFS装置 (JAEA)

QSTの装置

放射光メスバウアー分光装置 (BL11XU/QST)

放射光メスバウアー分光装置 (BL11XU)

57Fe, 61Ni等のメスバウアー核種を対象とした放射光メスバウアー分光が可能で、物質の電子、磁気状態から格子振動状態に関する情報を得る事ができる。 更に、斜入射法や同位体置換試料を利用する事で、金属薄膜の表面部を原子層単位で測定する事も可能である。

利用例:金属薄膜の原子層単位での磁性探査。

共鳴非弾性X線散乱装置 (BL11XU/QST)

共鳴非弾性X線散乱装置 (BL11XU)

入射X線、散乱(発光)X線の双方のエネルギーを0.1 eV程度のエネルギーで分光実験が可能な装置。 4軸回折計配置で共鳴非弾性X線散乱により電子励起の運動量依存性が測定できるほか、高エネルギー分解能X線吸収分光、X線発光分光の実験も可能である。 試料温度は10 Kから800 Kまで。

利用例:遷移金属化合物における電荷・スピン・軌道励起の観測、触媒や電池電極材料のオペランド電子状態解析。

表面X線回折計 (BL11XU/QST)

表面X線回折計 (BL11XU)

分子線エピタキシー (MBE) チェンバーを搭載した表面構造解析用X線回折計。 半導体量子ドットや半導体多層膜などの成長過程をX線回折によりその場観察・リアルタイム観察可能。 2台のMBEを交換し、GaAs、InAsなどのヒ素化合物成長とRF-MBEによるGaN、InNなどの窒化物半導体成長を行うことができる。

利用例:半導体量子ドット、半導体多層膜の成長過程のリアルタイム解析。

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高温高圧プレス装置 (BL14B1/QST)

高温高圧プレス装置 (BL14B1)

10 GPa (13万気圧)、2300 K程度までの圧力・温度状態下の試料を、白色X線を用いたエネルギー分散型X線回折法やラジオグラフィー法、単色X線を用いたXAFS (X線吸収微細構造) 法や角度分散型X線回折法等によって調べることができる。

利用例:高圧下での金属水素化物形成過程のその場観察。

高速2体分布関数計測装置 (BL22XU/QST ダイヤモンドアンビルセル用X線回折計)

ダイヤモンドアンビルセル回折計 (BL22XU)

最高70 keVの高エネルギーX線の利用により最大Q = 27 Å-1までのX線全散乱測定が可能であり、全散乱プロファイルから約100 Åまでの距離相関の原子二体分布関数 (PDF) が導出可能。 検出器は大型イメージングプレート (400×400 mm2, 0.1 mm/pixel) あるいは大型デジタルX線検出器 (409.6×409.6 mm2, 0.2 mm/pixel) が選択可能。 専用のアタッチメントを用いることで、100–300 Kの温度範囲、1 MPa未満の水素と窒素ガス雰囲気でのその場観察が実施可能。 試料-検出器間距離が250–730 mm(大型デジタルX線検出器では655 mmまで)で可変のため、高角データから高分解能データまで取得が可能であり、ダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧下での単結晶X線回折および粉末X線回折にも適用可能。

利用例:水素貯蔵合金、負の熱膨張材料など。

コヒーレントX線回折イメージング装置 (BL22XU/QST 汎用X線回折用多軸回折計)

大型X線回折計 (BL22XU)

X線領域のブラッグ反射を利用したコヒーレントX線回折イメージングが実施できる水平振りの大型X線回折計。 粒径100 nm以下のナノ結晶ひと粒のサイズや形状、内部構造(応力、ドメイン等)を含む3次元イメージングが可能。 試料環境制御に関しては要相談。

利用例:100–500 nm級チタン酸バリウムナノ結晶粒子一粒の3次元可視化、40 nm級パラジウムナノ結晶粒子一粒の3次元可視化。