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装置

DEVICE

ARIMに参画している全国の大学などが登録する設備機器は多種多様です。原子レベルの大きさを観察できる電子顕微鏡、化合物の構造を分析できる核磁気共鳴装置、イオンの質量を測定する質量分析装置など研究開発を加速させる設備機器がそろっています。

DEVICE

エネルギー分散型XAFS装置

エネルギー分散型XAFS装置
[BL14B1]

二結晶分光器を用いた通常型X 線吸収分光(XAFS)測定に加え、湾曲分光結晶を用いた分散型XAFS測定を行うことができる。
通常型XAFS測定では、蛍光法において36素子半導体検出器を使用。試料温度は20~1073K。ガス制御システムによる一酸化炭素・一酸化窒素を含んだ雰囲気制御や、四重極質量分析器によるガス成分分析も実施可能。

設備ID
AE-006
メーカー名
カスタム (Home-made)
型番
なし
仕様・特徴
元素の局所構造・電子状態を時間分解観測
・観測可能元素:Ti以上
・温度:20-1000 K
・測定レート:最大100 Hz
・ガスフロー制御システムあり
・ポテンシオスタットによる電気化学測定可能

利用例

水加ヒドラジン酸化触媒のin-situXAFS解析 → ポリオキソメタレート化合物を電極材料とする二次電池の反応機構解明 →
硬X線光電子分光装置

硬X線光電子分光装置
[BL22XU]

硬X線光電子分光は、表面汚染の影響を低減することが可能であり、バルクの情報を得ることができる。
特に、表面の清浄化処理が難しい試料や内部にナノスケールの多層構造を持つデバイスの電子構造解析にも有効である。また、励起光のエネルギー(6,8,10keV)を選択することができ、目的に応じて検出深さを選択することが可能である。耐放射線スピン駆動熱電素子の損傷分析等が、測定事例としてある。

設備ID
AE-008
メーカー名
シエンタオミクロン社 (Scienta Omicron, Inc.)
型番
光電子アナライザー: EW4000-10keV
仕様・特徴
硬X線を励起光として用いることで、バルク敏感な電子状態の観測ができる。
・励起光エネルギー:6, 8, 10keV選択可能
・KBミラーによる数十μm程度の空間分解能
・試料温度:RT-900K
・中和銃による絶縁物測定

利用例

スピントロニクス材料の放射線劣化挙動を解明 →
高輝度放射光XAFSシステム

高輝度放射光XAFSシステム
[BL22XU]

アンジュレータからの高輝度・高エネルギーX線を利用したXAFS測定が可能。時分割高速計測(Quick-XAFS)にも対応する。
検出器はイオンチェンバー、NaIシンチレーション、Ge半導体など各種用意。低温測定のためのクライオスタットも整備している。

設備ID
AE-003
メーカー名
カスタム (Home-made)
型番
なし
仕様・特徴
試料中の特定元素の原子価や局所構造を決定
・エネルギー範囲:4~72keV
・測定方法:通常の透過法/微量元素用の蛍光法、通常のStepScan/高速計測対応(QuickScan)
・試料:国際規制物資、RI・アクチノイド試料可
・KBミラーによる数十μm程度の空間分解能
・クライオスタットによる低温測定

利用例

Rh(III) 誘出剤開発のための構造解析・電子状態解析 →
応力・イメージング測定装置

応力・イメージング測定装置
[BL22XU]

金属材料を中心とした内部ひずみ・応力分布、イメージング測定が可能。
高温(最大900℃)負荷(最大5kN)装置により実環境その場測定が可能。
複数の2次元検出器を同時に利用することで、ひずみ・応力は最速200Hz、イメージングは2000Hzで時分割測定が可能。

設備ID
AE-004
メーカー名
浜松ホトニクス 米倉製作所 DEBEN  (Hamamatsu Photonics K.K. YONEKURA MFG. Co., Ltd. DEBEN)
型番
M11427-43 CT5000
仕様・特徴
金属材料などの変形中の応力評価やイメージングが可能
【応力・ひずみ】
・時間分解能:最大100Hz
・ひずみ精度:0.01%(応力精度:30MPa@鉄鋼材料)
・空間分解能:最小5μm
・侵入深さ:10mm@鉄鋼材料、50mm@アルミニウム合金
・負荷中、高温中での計測が可能
【イメージング】
・時間分解能:最大1000Hz
・空間分解能:最小3μm
・試料サイズ:φ4mm
・CT計測が可能(最小時間約5分)
・負荷中での計測が可能
○上述2つの測定を併用することが可能
○レーザー等の持ち込み装置を利用したその場時分割計測が可能

利用例

レーザーコーティング現象の観察 → レーザー溶接内部の観察 →
カッパ型多軸回折計

カッパ型多軸回折計
[BL22XU]

通常の6軸の他、全系の水平面内回転軸を有し、表面構造解析にも適するκ型回折計。ポテンショスタット等を用いた電気化学特性の同時測定可能。
試料温度はHe循環型冷凍機使用で10Kまで、電気炉使用で1000Kまで。

設備ID
AE-005
メーカー名
ニューポート (Newport)
型番
特注
仕様・特徴
通常の回折計のような6軸に加え回転軸を持ち表面の構造解析も可能
・長い2thetaアームによる高分解能性
・堅牢な回折計
・広いオープンスペースによる試料選択の柔軟性
・試料温度:10-1000K
・試料:固体(誘電体、非晶質)や薄膜
・電気化学同時測定

利用例

チタン酸バリウムナノキューブの合成と微構造解析 → リチウム電池正極/有機電解液界面構造の直接観察 →
表面化学実験ステーション

表面化学実験ステーション
[BL23SU]

金属および半導体表面での吸着・脱離、酸化・還元等の化学反応のダイナミクスをその場観察、リアルタイム測定可能。表面準備室内ではArイオンスパッタリングと1450K までの加熱で表面清浄化可能。
再構成表面・化学組成観察用にLEED、AES装置付属。ガスドーザや超音速分子線装置により、異なる運動エネルギーを持つガス分子を試料表面に供給することができる。放射光光電子分光の他、昇温脱離分析、STM/AFM、LEED/AESを利用した反応ダイナミクスの観察ができる。

設備ID
AE-010
メーカー名
オミクロン (Scienta Omicron, Inc.)
型番
Hipp-3
仕様・特徴
表面界面の電子状態の精密分析や時分割観察が可能
・高輝度・高エネルギー分解能高輝度軟X線放射光(400~1700eV)
・複合表面分析(LEED、Arスパッター、SPM、蒸着(実績:Hf、Ge、Cs、Auなど)
・超高真空(2×10-8Pa)~ガス雰囲気(10-3Pa)

室温~1150℃加熱中の光電子分光観察
・材料プロセスの時分割観察、超音速分子線を使った反応ダイナミクス
・測定試料:半導体(Si、Ge、SiC、GaN etc)、金属(Cu、Ni、各種合金)、グラフェン等の新材料、ナノ粒子、機能物質など。単結晶、多結晶、アモルファス、薄膜等の固体試料
・導入ガス:酸素、水素、水、ギ酸、一酸化窒素、メタン、エタン、塩化メチル、NO2、COなど

利用例

GaN系パワーエレクトロニクス開発に向けた表面界面分析 → ハフニアシリサイド酸化過程の化学結合状態観察 →
軟X線光電子分光装置

軟X線光電子分光装置
[BL23SU]

高分解能光電子分光による希土類、遷移金属、ウラン・アクチノイドなどの強相関電子系物質の電子構造、化学結合などの測定ができる。
角度分解光電子分光(ARPES)測定も可能な光電子分光装置。希土類及び3d遷移金属化合物の詳細な電子構造を調べることができる。
光エネルギー:400-1500eV、エネルギー分解能:50-200meV、試料温度:6-300K

設備ID
AE-007
メーカー名
カスタム(電子分析アナライザー: VG Scienta) (Home-made (Electron Analyzer: VG Scienta))
型番
電子分析アナライザー: SES-2002
仕様・特徴
角度分解光電子分光(ARPES)測定も可能な光電子分光装置。希土類及び3d遷移金属化合物の詳細な電子構造を調べることができる。
・光エネルギー:400-1500 eV
・エネルギー分解能:50-200 meV
・試料温度:6-300 K

利用例

ウラン化合物の電子構造 → 希土類化合物の電子構造 →
走査型X線透過顕微鏡(STXM)

走査型X線透過顕微鏡(STXM)
[BL23SU]

STXMはナノスケールの空間分解能を有する元素選択的化学分析ツールである。フレネルゾーンプレート(FZP)により数十nmに集光した軟X線を試料に照射し、試料を走査することで透過光(吸収)強度の二次元マッピングを得ることができる。よって、STXMは微粒子試料や不均一性の大きな試料の分析に対して強力な手法であり、ランタノイド、アクチノイド、3d遷移金属元素、および有機化合物中の窒素・酸素などの幅広い元素を対象に、元素分布や価数・化学結合状態の分析が可能である。
光エネルギー:400-1900 eV、最高空間分解能:30 nm (25nm FZP使用時)、試料温度:300 K

設備ID
AE-009
メーカー名
カスタム (Home-made)
型番
なし
仕様・特徴
N, OのK吸収端, および遷移金属L2,3吸収端、希土類M4,5吸収端など、400 ~ 1900eVに吸収端のある元素の実空間2次元マッピングが可能で、場所ごとの吸収スペクトルを得ることができる。
・空間分解能:~ 50 nm
・試料温度:室温のみ
・検出方法:透過法のみ