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電子検出により放射光メスバウアー吸収分光法の測定効率を大幅向上 -さらに多くの元素について放射光メスバウアー分光測定が可能に-

2014年2月27日

 瀬戸誠 原子炉実験所教授、北尾真司 同准教授、小林康浩 同助教、増田亮 同研究員、黒葛真行 理学研究科大学院生らの研究グループと、齋藤真器名 トリエステ放射光研究所博士研究員、三井隆也 日本原子力研究開発機構主任研究員、伊賀文俊 茨城大学教授、依田芳卓 高輝度光科学研究センター主幹研究員らによる研究グループは、電子を測定できる放射光メスバウアー吸収分光法の測定システムを開発し、その測定効率を大きく高めることに成功しました。

 本研究成果は、2014年2月27日(米国東部時間)に、米国物理学会誌「Applied Physics Letters」にオンライン掲載されました。

研究者からのコメント

増田研究員

 今回開発したシステムにより、放射光メスバウアー吸収分光法の測定効率を格段に改善することができました。

 このシステムを使えば、これまで信号強度不足のために難しかったさまざまな元素、例えばレアアースやレアメタル、アクチノイドを使っての測定が可能になります。その結果、放射光メスバウアー吸収分光法が利用できる研究対象が飛躍的に広がり、ナノテクを始めとした多彩な材料における機能発現のしくみの解明に貢献できると期待できます。

概要

 放射光メスバウアー吸収分光法は、多様な元素に放射光を共鳴吸収させて物質の性質を調べられる有力な方法です。通常の分光法と異なり、電子の状態や化学状態を局所的に調べることが出来るため、磁石材料などの機能性材料のしくみを調べるために用いられています。これまで、そのスペクトル測定のために核共鳴吸収の後に発生するX線を測定していましたが、同時に発生する電子は有効活用されませんでした。電子を検出する放射光メスバウアー分光装置を開発して測定効率を飛躍的に改善できれば、測定効率の不足により困難であったレアアース元素等を利用した応用研究に道が拓かれ、それらの元素でできた機能性材料の研究など、同手法の新しい応用分野の開拓に繋がります。

 本研究では、核共鳴吸収に伴うX線と電子を同時に検出できる検出器を備えた装置を世界に先駆けて開発しました。また、その装置と大型放射光施設SPring-8の大強度X線を用いて、YbB12に含まれる174Ybの放射光メスバウアースペクトルを測定することに成功しました。今後、さまざまな元素の放射光メスバウアー測定が可能になり、レアアース磁石などの磁石材料や錯体・触媒材料・エレクトロニクス材料といった機能性材料の研究に進展がもたらされることが期待されます。

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放射光メスバウアー吸収分光法の測定システムの概念図(左)、放射光メスバウアー分光装置(右)および真空チャンバー内に配置した検出器(右上)の外観写真

詳しい研究内容について

電子検出により放射光メスバウアー吸収分光法の測定効率を大幅向上 -さらに多くの元素について放射光メスバウアー分光測定が可能に-

書誌情報

[DOI] http://dx.doi.org/10.1063/1.4866280

[KURENAIアクセスURL] http://hdl.handle.net/2433/184915

Ryo Masuda, Yasuhiro Kobayashi, Shinji Kitao, Masayuki Kurokuzu, Makina Saito, Yoshitaka Yoda, Takaya Mitsui, Fumitoshi Iga and Makoto Seto
"Synchrotron radiation-based Mössbauer spectra of 174Yb measured with internal conversion electrons"
Applied Physics Letters, 104, 082411 (2014)

掲載情報

  • 日刊工業新聞(2月28日 33面)に掲載されました。