図１：軟Ｘ線領域に存在する元素のＫ吸収端と分光結晶（または回折格子）のカバーするエネルギー範囲［ビームライン名は一例］
高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光科学研究施設（KEK-PF）： 北島 義典
yoshinori.kitajima@kek.jp
２００２年 ５月１１日更新（リンク修正のみ）
［０］はじめに
これまでの討論会における“施設報告”に代えて、エネルギー領域を分けて“動向”という形で話をせよとのことであるが、XAFS測定に利用できる軟Ｘ線のビームラインは非常に多く、全てをカバーすることは不可能であることをあらかじめお断りしておきたい。本講演では、PFを中心として、いくつかの例を紹介しながら「XAFSビームラインの現状と課題」を“動向”としてまとめるようにしたいと考えた。
［１］“軟Ｘ線”分光器のカバーするエネルギー範囲
最初に“軟Ｘ線”を定義しておきたい。真空紫外線が紫外線と空気中の透過能で区別されているように、物質中におけるＸ線の透過能で硬Ｘ線と区別するのが一般的である。現在の放射光ビームラインでは、リングの超高真空との間に置くBe窓を充分に透過できない、おおよそ4keV以下のＸ線を軟Ｘ線と称しているのが一般的である。しかし、Be窓による吸収というのは、厚さを薄くする（例えばPF-BL-9A）か、実質的な差動排気系を組み込むことによって無くしてしまう（例えばPF-BL-2A）ことで解決できる問題であり、また、強度だけの問題と言うこともできる［窓の透過率に関しては、別ページ「軟Ｘ線領域のXAFS測定」を参照されたい］。
これに対して、どのような分光器を使うことができるか、というのは本質的な問題を含んでいる。硬Ｘ線からの延長では結晶分光器の利用ということになるが、Braggの式 λ = 2d sinθ から明らかなように、結晶面の間隔d の２倍の波長より長い（低エネルギーの）Ｘ線を分光することは不可能である（現実の分光器ではθ＜７０゜といった条件があり、分光可能な低エネルギー限界が少し高くなる）。硬Ｘ線領域で最も一般的に用いられているSiの場合、面間隔が最大となる(111)面で2d = 0.6270 nmあり、2.1keV程度以上にしか利用できず、これより低いエネルギー領域をカバーするためには、より面間隔の大きな結晶が必要となる。PFでは、Ge(111) [2d = 0.6532 nm]及びInSb(111) [2d = 0.7481 nm]が利用可能であるが、現在のところ、さらに面間隔の大きな結晶（KTP(110) [2d =1.0954 nm]やberyl(10-10) [2d =1.5965 nm]）は、UVSOR等の低エネルギーリングでのみ利用できている（PFの場合は、熱負荷や放射線損傷のために利用できない状態である）。図１に、主な分光結晶がカバーできるエネルギー領域と代表的な実験ステーションを示した。
一方で、最近、回折格子を用いた斜入射分光器で1keVを超える領域がカバーできることが明らかになりつつある（詳しくは、当日の講演でPF及びSPring-8の例を挙げて強調したが、図２のNaClのスペクトル測定例も参考にされたい）。
KEK-PF PF軟Ｘ線ステーション（BL-11B/2A/11A）
IMS-UVSOR
SPring-8 SPring-8軟Ｘ線光化学ビームライン（BL27SU） SPring-8軟Ｘ線固体分光ビームライン（BL25SU） SPring-8理研軟Ｘ線ビームライン（BL17SU）
立命館SRC Rits軟Ｘ線XAFSビームライン（BL-10） Rits軟Ｘ線斜入射回折格子ビームライン（BL-8）
広大HiSOR HiSORビームライン一覧
佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター
本稿をまとめるにあたり、ご協力いただいた各施設関係者（SPring-8: 大橋治彦氏ほか、UVSOR:繁政英治氏ほか、Rits:難波秀利氏ほか）に感謝します。