BL9A - 光電子分光実験ステーション

1. 概要

　BL-9は、マルチモードアンジュレーターを光源としたビームラインです。分光器は、Off-Plane Eagle Mount 直入射分光器で、　円偏光モードの1次光　4〜40 eV のエネルギー範囲をカバーしています。アンジュレーターギャップ、位相の変更は定時のみ可能で、入射時、13時、16時の３回です。光学系は、円偏光を末端まで導けるように設計されており、回折格子は、低エネルギー用のAl 600lines/mmと高エネルギー用のAu 1200lines/mmが用意されています。 現在は、エンドステーションには、高分解能光電子分光装置（GAMMADATA-SIENTA SES-2002）を接続し、実験を行っています（装置について後述）。

2. 性能

光学系 前置集光鏡（２枚）− 3m Off-Plane Eagle 分光器 − 後置鏡（１枚）（図１参照）
エネルギー領域 10〜40 eV (G1), 4〜12 eV (G2)
分解能　E/ΔE 5500〜30000　with 10 μｍ slits　（図２参照）
ビームサイズ 3 mm (H)×0.5 mm (V) @ sample position
ビーム強度 〜10^10 photons/s (with 10 μｍ slits), 〜 10^12 photons/s (with 100 μｍ slits)



図 1：BL-9の光学系の概略図



　図２は、BL-9のエンドステーションで分解能評価のために測定した、光エネルギー　24 eV (50 nm)付近のHe 吸収スペクトルの収斂構造です。10pの半値幅や28pまで構造が確認できることから、E/ΔE 〜 16000と見積もられます。同様にしてその他の気体の吸収スペクトルから得られたエネルギー分解能を表に示します。


図 ２：He 吸収スペクトル


G1（1200 lines/mm) Slit width：10μm
E/ΔE〜12000 (ΔE〜2.3meV) @〜30 eV (Ar)
E/ΔE〜16000 (ΔE〜1.5meV) @〜25 eV(He)
E/ΔE〜18000 (ΔE〜1.2meV) @〜21 eV (Ne)
E/ΔE〜25000 (ΔE〜0.54meV) @〜13 eV (Xe)

G２（600 lines/mm) Slit width： 5μm
E/ΔE〜30000(ΔE〜0.25meV) @〜7 eV 　(O2)


3.末端装置（光電子分光装置）

3.0 概要

　BL-9実験ステーションには、現在、固体試料を対象とした高分解能光電子分光装置（GAMMADATA-SIENTA SES-2002）が接続されています。電子エネルギー分析器と光の角度は50°の一定で、角度分解測定の場合はサンプルを回転させることにより、θをスキャンします（回転は1軸のみです）。測定試料の清浄表面は、ヤスリがけ、または、ナイフエッジを使った破断を測定槽内で行うことで得ます。また、X線管も備えており（分解能〜1 eV）XPS測定も可能となっています。

3.1 光電子分光装置 性能

測定可能エネルギー範囲 7 〜 32 eV
全エネルギー分解能 角度積分　〜10 meV
角度分解　〜15 meV (角度分解能　〜±0.25°)
基本真空度　 〜1×10＾-10 Torr
試料温度 20 〜 300 K
試料準備 ヤスリがけ　＆　破断　（ナイフエッジによる）


3.2 その他

　本装置は、超高真空装置であり、測定槽の真空度及び質を常に高く維持する必要があります。現状では、真空を悪化させるような試料（液体等）については測定は行えません。また、高度な表面処理を必要とするサンプルは測定できません。