X 線吸収近傍スペクトル X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) ●物質中の特定元素周辺の化学状態、構造の対称性に関する情報が得られる ●測定手法が比較的簡便であり、結晶および非晶質を問わず有効 ●高輝度の放射光を用いた希薄試料の分析・反応のその場観察への応用 測定原理 物質中に含まれる元素の吸収端から数十 [eV] 程度高エネルギー側の領域 (EXAFS 領域) では、光電子の 非占有軌道および準連続準位への励起に伴う、吸収スペク トルの振動構造が観察される。この振動構造を解析するこ とにより、物質中における測定対象元素周囲の構造および 電子状態に関する情報を得る。 得られる情報 物質中の特定元素周辺の化学状態（化学 形、電荷の状態等）、構造の対称性(配向の向き)に関する情 報が得られる。混合物の場合、混成比を見積もることが可 能。 特徴 測定手法が比較的簡便であり、結晶および非晶質を 問わず有効である。試料の形態に制約が少なく、ガス・ 図 1. 吸収スペクトル中の XANES 領域*1 液体や薄膜の構造解析にも用いられる。 応用例 Sn, Ni 系触媒の担時触媒の状態分析 (SAGA-LS) http://www.saga-ls.jp/images/file/Publication/Experi ment%20Report/H22/L/100545L_yano.pdf 図 2. 多素子半導体検出器を用いた XANES 測定のセットアップ*2 図 3. 高配向パイログラファイトについて X 線入射角を変え た時の C-K 球種端 XANES スペクトル(配向性評価)*3 東北放射光施設における展開 高輝度のナノビームを用 いることにより、空間分解能および時間分解能を向上させ た測定が可能である。また、利用可能な X 線のエネルギ ー領域の制約から、従来のシンクロトロン放射光施設で測定 が困難であった軽元素の解析にも対応する。 図 4. 銅 の 価 数 変 化 に 伴 う XANES スペクトルの変化*4 既存ビームラインとの基本スペック比較 硬X線 EXAFS 光源 SPring-8 SLiT-J KEK (PF ring) BL-01 BL-03 BL01B1 BL39XU BL-7C アンジュレータ アンジュレータ 偏向電磁石 アンジュレータ 偏向電磁石 エネルギー範囲[keV] 3～30 3～30 3.8～113 5～38 4～20 エネルギー分解能 ΔE/E ～10-4 ～10-4 3×10-5～2×10-4 1×10-4～2×10-4 ～2×10-4 ビームサイズ [μm] ～1 <0.1 - 600×600 - 光子数(集光位置) [photons/sec] ～1012 ～1010 109～1011 2.4×1013～5.3×1013 1010 (非集光時) ～1011 (集光時) SPring-8 KEK (PF ring) BL-02 BL-04 BL25SU/B BL-11B 光源 アンジュレータ アンジュレータ アンジュレータ 偏向電磁石 エネルギー範囲[keV] 0.1～3 0.1～3 0.2～2 2～5 エネルギー分解能 ΔE/E ～10-4 ～10-4 ～3×10-4 ～2×10-4 軟X線 EXAFS SLiT-J ビームサイズ [μm] ～1 <0.1 ～100 5000×2000 光子数(集光位置) [photons/sec] ～1013 ～1010 ～1012(ナノビーム～109) ～1011 SLiT-J SPring-8 KEK (PF ring) KEK (PF-AR ring) BL-06 BL14B2 BL12C AR-NW2A アンジュレータ 偏向電磁石 偏向電磁石 偏向電磁石 エネルギー範囲[keV] 3～30 3.8～72 4～23 5～25 エネルギー分解能 ΔE/E ～10-4 ～10-4 ～2×10-4 ～2×10-4 時分割 EXAFS 光源 ビームサイズ [μm] <0.1 - - - 光子数(集光位置) [photons/sec] ～1010 ～1010 ～5x1010 ～6x1010 *1 : http://www.mst.or.jp/method/tabid/139/Default.aspx *2 : http://www.spring8.or.jp/wkg/BL01B1/instrument/lang/INS-0000000405/view *3 : http://www.mst.or.jp/Portals/0/case/pdf/b0215.pdf *4 : http://www.spring8.or.jp/ext/ja/iuss/htm/text/06file/healthcare-8/honma.pdf
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