27(2)PU活動概要(2−1)研究目標・目的これまでの物質科学研究では、バルク状態の平均的な特性を測定することが多かったが、現代における精密物質科学研究では特定元素や特定サイトの高精度な測定を求められることが多くなってきた。ナノ構造物や多層膜等の場合には、表面・界面等の特定部分だけの情報が重要となっており、鉄構造物の表面さび等のように自然環境下に置かれた試料の表面からの深さに依存した状態を測定できることも大変重要である。いった通常ではアクセスしにくいような極限環境下試料の測定も必要とされている。可能とする方法を開発すること、および原子核の励起準位が有するneVオーダーの線幅という特徴を活かした超高分解能分光法を確立することを目標とした。これらを用いた物質科学研究を展開していくことも目的とした。放射光吸収メスバウアー分光法の開発研究メスバウアー分光法では、原子核のまわりの電子構造および磁性についての情報を、これらが原子核へ与える微細な変化を通して得ることができる。超高圧下での測定といった先進的なメスバウアー分光が可能となる。用いた通常のメスバウアースペクトルと似た吸収型のエネルギースペクトルが得られるため、これまでに蓄積された多くのデータや解析方法が適用可能で、これまでの時間領域測定法よりも近づきやすいものとなっている。限られたビームタイムの中で効率的な測定を行うためには、検出効率向上が必要とされていた。そこで本PU課題において新しい検出方法の開発研究を実施した。この放射光吸収メスバウアー分光法では、散乱体試料中の共鳴励起を起こした原子核から脱励起に伴って放出されるγ線や蛍光X線を検出することで測定を行っているが、これに加えて内部転換過程に伴って放出される電子は検出されていなかった。そこで、この電子の検出も行うことで効率向上を図った。そのために散乱体と検出器との間に電子を遮る窓のないクライオスタットとAPD(アバランシェ・フォトダイオード)検出器とを一体化した分光システムを構築した(図1)。このシステムを用いることで、これまでの方法に比べて5倍もの検出効率で、174Ybメスバウアースペクトルの測定に成功した(図2)。これによって、これまで難しかったYbの価数分離等を明らかにすることができるようになった。この放射光吸収メスバウアー分光システムの有効性は、174Ybだけに限定されるものではなく、他の核種においても高効率測定が可能となっている。現在、PU課題によって開発を行った放射光吸収メスバウアー分光器は、BL09XUにおいて利用可能となっているが、世界的にも唯一の装置となっている。現在までに放射光吸収メスバウアースペクトルが測定されている元素を表1に示すが、これら以外にも、133Cs、193Ir、197Au、145Nd、234Npなどといった様々な分野で関心を持たれている核種を始めとした放射光で励起可能なほぼ全てのメスバウアー核種の測定が可能と考えられる。メスバウアー分光システム。測定試料を透過した放射光は散乱体で共鳴吸収された後にγ線、蛍光X線、内部転換電子を放出するが、これらは窓のないAPD検出器で検出される。散乱体は冷却された状態で速度トランスデューサーにより駆動される。174Ybメスバウアースペクトル。透過体と散乱体はともにYbB12。〇は実験データ、曲線はフィットを示す。これまでに放射光吸収メスバウアースペクトルが測定されている元素を赤字で示す。青い背景の元素は、これまでに放射光で核共鳴励起が観測されているもので、緑の背景の元素は、これまでにメスバウアー効果は観測されているが放射光による核共鳴励起が行われていない元素。Se)系のTeの電子状態に関する研究が実施された。試料は超伝導を示さない母物質であるFeTeおよびそのTeサイトをSeで置換を行った超伝導体FeTe0.5Se0.5を用いた。K)付近から超微細磁場に起因すると考えられる線幅の増加が観測された。Kでの125Te放射光吸収メスバウアースペクトルを示す。