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オンデマンド出版(POD)
シンクロトロン放射利用技術

コードNO0106P
発 刊1989年12月31日
監修
高良 和武
東京大学 名誉教授/高エネルギー物理学研究所 名誉教授
編集委員
石黒 武彦
京都大学 理学部物理学教室 教授
北山 豊樹
日本電信電話(株)LSI研究所第3プロジェクトチームリーダ
千川 純一
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設教授
早川 和延
北海道大学 触媒化学センター教授
松井 純爾
日本電気(株)研究開発グループ主席研究員
価 格 POD(オンデマンド)価格本体44,100円+税
体 裁 A4判並製 420ページ
試 読不可
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キャンセル・返品不可
■ 主要構成
第1篇 放射光の基礎
第1章 序論
第2章 光源
第3章 光学系(素子+システム)
第4章 検出装置
第5章 計算機利用
第2篇 放射光の利用技術
第1章 材料評価技術(1)物質の構造
第2章 材料評価技術(2)電子状態
第3章 イメージング法
第4章 プロセシング
第3篇 応用編
第1章 総論
第2章 半導体
第3章 誘電体および相転移
第4章 磁性体
第5章 医学への応用
第6章 分子生理学
第7章 触媒
第8章 蛋白質
第9章 光標準
【発刊にあたって】

シンクロトロン放射(放射光)は、近年、基礎から応用までいろいろな研究分野で利用されるようになり、新材料の開発、医学診断などにも応用されようとしております。 一方、より明るい光源を目指す加速器の研究も著しく進歩し、シンクロトロン放射の威力は更に増大しようとしています。この数年間に放射光の利用者層は一段と拡大するものと思います。

しかしながら、放射光の利用技術に重点をおいた成書はなく、実際に放射光を使おうとする研究者の方々にとっては不便な状況にあります。

本書では、放射光の産業利用に重点をおき、現在までの技術の集大成を図るとともに、今後の課題、展望にも触れています。 また、豊富な参考文献、図表を用いてあり、技術資料集としても価値の高いものと存じます。 本書は、書名通りシンクロトロン放射光を利用する技術者に役立つものと確信する次第です。

編集委員を代表して 高良 和武

■ 内容目次

第1篇 放射光の基礎

第1章 序論<高良 和武>
  1. 光源の進歩
  2. 放射光と物質との相互作用とその利用

第2章 光源

第1節 放射光の原理と発生<菊田 せい志>
  1. 放射光の登場
  2. 放射光の特性
  3. 放射の原理
    3.1 角分布
    3.2 スペクトル分布
    3.3 偏光性
    3.4 コヒーレンス
  4. 放射光の特性を示す表式
    4.1 ラーモアの式
    4.2 波長と角度の関数としての放射パワーあるいは放射光子数
    4.3 偏光
    4.4 放射パワーの角分布
    4.5 スペクトル分布
    4.6 全放射パワーと全放射光子数
  5. 実際の光源のブライトネスとブリリアンス
  6. 光源としての電子ストーレッジリング
  7. 挿入型光源
  8. 放射光の将来

第2節 加速器

(1) 入射器<浅見 明>
  1. リニアック
    1.1 原理
    1.2 入射部
    1.3 加速管部
    1.4 RF源
    1.5 制御
  2. そのほかの加速器
    2.1 マイクロトロン
    2.2 シンクロトロン
(2) 電子貯蔵リング<宮原 義一/大熊 春夫>
  1. 磁石系
    1.1 偏向磁石と四極磁石
    1.2 ラティスと電子軌道
    1.3 放射減衰と量子励起
    1.4 高輝度リング
  2. 高周波加速系
  3. 真空系
  4. ビーム入射
  5. 小型リング
第3節 挿入光源<北村 英男>
  1. 挿入光源の原理
    1.1 スペクトルの一般解
    1.2 軸上のスペクトル
    1.3 コヒーレンス
    1.4 FLUX
    1.5 全放射パワー
  2. 加速器と挿入光源
    2.1 実効的な挿入光源のスペクトル
    2.2 パワー密度
    2.3 加速器への影響
  3. 円偏光光源
  4. 次期放射光計画における挿入光源のスペクトル
  5. おわりに
第4節 自由電子レーザ<平井 康晴>
  1. 自由電子レーザの構成
    1.1 相対論的電子の利用
    1.2 基本的な構成
    1.3 構成と発振波長
  2. 自由電子レーザの原理
    2.1 量子論的考え方
    2.2 古典論的考え方
  3. 内外の状況と応用
    3.1 通常のレーザとの比較
    3.2 自由電子レーザの研究状況
    3.3 応用
第5節 ビームライン先端部<渡辺 誠>
  1. 先端部
  2. 先端部以降の小論
    2.1 真空紫外ビームライン
    2.2 赤外・遠赤外ビームライン
    2.3 X線ビームライン
第6節 ビームライン<佐藤 能雅/佐藤 繁>
  1. ビームライン
    1.1 基幹部ビームライン
    1.2 分岐部ビームライン
    1.3 ベリリウム窓
    1.4 放射線の防御
    1.5 ビームラインの開閉と制御システム
  2. X線ビームラインBL-14の構成

第3章 光学系(素子+システム)

第1節 VUVおよびX線の光学系<宮原 恒いく>
  1. 構成の基本
    1.1 超高真空系
    1.2 ミラー類
    1.3 分光素子
  2. 光学的整合性
    2.1 エミッタンスとアクセプタンス
    2.2 放射光のエミッタンス
    2.3 分光器のアクセプタンス
    2.4 エミッタンスとアクセプタンスの整合
第2節 硬X線<松下 正>
  1. DuMondの図形と位相空間光学の方法
  2. 位置―角度空間での表現
    2.1 シンクロトロン放射光源
    2.2 結晶モノクロメータ
  3. 位置―角度―波長空間の導入
    3.1 DuMondの図形の方法と位相空間光学の方法の結合
    3.2 結晶モノクロメータ
    3.3 位置(xあるいはy)―角度(x'あるいはy')平面への射影
  4. 複数の光学要素を用いた光学系の性能の見積り

第4章 検出装置

第1節 VUV・軟X線の検出器<宮原 恒いく>
  1. 固体の光電効果を利用したもの
    1.1 光電流直読型
    1.2 光電子倍増管
  2. 1次検出器
  3. 気体の光電効果を利用したもの
    3.1 電流を直読するもの
    3.2 計数型のもの
第2節 X線<長谷川 賢一>
  1. パルス計数の可能性
  2. 電流検出方式
  3. 積分方式と検出量子効率
  4. 積分型位置敏感検出器
  5. パルス型位置敏感検出器
第5章 計算機利用<柴田 進吉>
  1. 放射光用加速器の運転制御システム
    1.1 目的
    1.2 制御対象としての加速器
    1.3 制御システムに要求される機能
    1.4 システムの構成
    1.5 計算機と機器のインターフェース
    1.6 コンソール
  2. 実験ステーションにおける計算機利用
    2.1 装置制御系
    2.2 データの収集、処理
    2.3 データ解析
    2.4 機器インターフェースとネットワーク
  3. 計測機器とのインターフェース
    3.1 RS232C(JIS C-6360、6361、1971年)
    3.2 セントロニクス規格(8ビット並列転送)
    3.3 GPIB(IEEE488規格)
    3.4 CAMAC
    3.5 FASTBUS
    3.6 VMEバス
  4. ネットワーク
    4.1 開放型システム間相互接続(OSI:Open System Interconnect)
    4.2 CSMA/CS方式(IEEE802.3規格)
    4.3 トークン方式(IEEE802.4規格)

第2篇 放射光の利用技術

第1章 材料評価技術(1)物質の構造

第1節 構造解析<大隈 一政>
  1. 異常分散の利用
    1.1 空間群、絶対構造の決定
    1.2 重原子法
    1.3 重原子同型置換法
    1.4 隣接原子番号をもつ原子の識別
  2. 放射光X線の大強度の利用
    2.1 測定精度の向上
    2.2 X線損傷の軽減
    2.3 極微少単結晶の構造解析
  3. 粉末X線回析法
    3.1 リートフェルト(Rietveld)法
    3.2 プロファイルフィッティング法
    3.3 放射光X線による粉末回析実験
第2節 超精密測定<石川 哲也>
  1. 精密X線回析実験とは?
  2. 実験装置の概要
  3. 実際の実験の実施例
    3.1 調整および測定の手順
    3.2 データ処理
第3節 X線干渉計<中山 貫>
  1. X線干渉計の種類
  2. ラウエケースの干渉計
  3. 干渉計の加工
  4. 干渉計の固定
  5. 温度上昇
  6. X線干渉計の応用
    6.1 原子散乱因子の異常分散項の測定
    6.2 並行ばね内蔵X線干渉計の利用
    6.3 位相板を用いる方法
  7. 形状測定と位相差顕微法
第4節 X線小角散乱<雨宮 慶幸>
  1. 小角散乱用X線光学系
  2. X線検出器
  3. 時分割X線計測システム
第5節 散漫散乱<原田 仁平>
  1. 構造の乱れと散漫散乱
  2. 実験装置と測定法
  3. 2〜3の研究例
第6節 局所構造解析<大柳 宏之>
  1. EXAFSの原理
  2. EXAFSの実験法
    2.1 光源
    2.2 モノクロメーター
    2.3 検出器と測定系
    2.4 実験法
  3. 特殊な測定法
    3.1 蛍光EXAFS
    3.2 表面敏感なEXAFS測定法
    3.3 時間分散EXAFS測定法
  4. 今後の展望

第7節 極限環境における構造解析

(1) 強磁場<中島 哲夫>
  1. 磁界の発生
  2. 磁場による組織の配向効果
  3. 磁場による障害効果
  4. ウッド・エレット・アンル効果
(2) 超高圧<下村 理>
  1. キュービック型装置
    1.1 装置の概要
    1.2 試料構成
    1.3 光学系
  2. MAX80での実験例
    2.1 在来線源との比較
    2.2 高エネルギー線源の利用
    2.3 液体の回析
    2.4 相転移の動的観察
    2.5 相境界の精密決定
    2.6 EXAFS
    2.7 粘性測定
  3. ダイヤモンドアンビルセル
    3.1 メガバール領域での測定
    3.2 イメージングプレートとの組合せ
(3) 超低温<中島 哲夫>
  1. 極低温(very low temperature)と超低温(ultra-low temperature)
  2. 量子結晶(Quantum Crystal)とは何か?
  3. He-3およびHe-4の状態図の異常
  4. 固体ヘリウム
  5. 固体He-4のマルテンサイト変態のX線トポグラフィによる観察
(4) 超高真空<高橋 敏男>
  1. 結晶表面によるX線の回析現象
  2. 実験方法
  3. 解析法
  4. 実験装置
  5. 三次元的な原子配列の決定

第2章 材料評価技術(2)電子状態

第1節 真空紫外、軟X線分光<太田 俊明>
  1. 吸収の理論的背景
  2. 実験法
  3. 応用例
第2節 光電子分光<藤森 淳>
  1. 光電子分光により得られる情報
    1.1 価電子帯
    1.2 内殻準位
    1.3 角度分解光電子分光
    1.4 光エネルギーの連続性の利用
    1.5 偏光性の利用
    1.6 スピン偏極光電子分光
    1.7 定量分析
    1.8 光電子回析
  2. 実験接術
    2.1 システムの構成
    2.2 電子エネルギー分析器
    2.3 検出系
    2.4 試料
    2.5 試料マニュピレータ
    2.6 試料の交換・移動
    2.7 光電子のスピン解析
  3. データ処理
第3節 コンプトン散乱<伊藤 文武>
  1. コンプトン散乱の原理
  2. コンプトン散乱の実際
    2.1 コンプトン散乱実験のデータ解析
  3. シンクロトロン放射光を用いたコンプトン散乱
    3.1 高分解コンプトン散乱
    3.2 磁気コンプトン散乱
第4節 X線共鳴磁気散乱<並河 一道>
  1. X線の磁気散乱
    1.1 X線と電子の磁気的相互作用
    1.2 原子によるX線の磁気散乱振幅
  2. X線共鳴磁気散乱によるスピン状態評価の原理
  3. X線共鳴磁気散乱によるスピン状態評価の実際
    3.1 実験装置および試料
    3.2 測定法およびデータ解析
第5節 X線分光法<飯田 厚夫>
  1. 蛍光X線分析法とSR
  2. SR励起モードと検出下限
  3. SR単色光励起の応用
  4. X線の全反射を利用した分析
  5. SRマイクロアナライザ

第3章 イメージング法

第1節 X線顕微鏡<青木 貞雄>
  1. X線顕微鏡像のコントラスト
    1.1 透過法
    1.2 蛍光X線法
  2. X線顕微鏡の種類と特徴
    2.1 投影拡大法
    2.2 密着顕微鏡
    2.3 ゾーンプレートX線顕微鏡
    2.4 斜入射X線顕微鏡
    2.5 多層膜X線顕微鏡
    2.6 走査型X線顕微鏡

第2節 トモグラフィ

(1) トモグラフィ(1)<近浦 吉則>

(2) トモグラフィ(2)―単色X線トモグラフィ<宇佐美 勝久>
  1. 装置の構成
    1.1 結晶分光器
    1.2 X線像の拡大
    1.3 1次元array検出器
    1.4 データ収集および像再構成
  2. CT像計測例
  3. 問題点と今後の課題

第4章 プロセシング(光と物質の相互作用)

第1節 固体表面<太田 俊明>
  1. 光の放出
  2. 電子の放出
  3. 電子・分子・イオンの解離
第2節 光化学反応<田中 健一郎/宇理須 恒雄>
  1. 光化学反応の基礎過程
    1.1 光の吸収と励起
    1.2 励起エネルギーの変遷
    1.3 隆化学二次過程
  2. 半導体プロセス技術への応用
    2.1 放射光励起の特徴
    2.2 放射光スペクトル分布
    2.3 CVDおよびエッチングの反応モデル
    2.4 CVDおよびエッチングの実験例

第3篇 応用編

第1章 総論
  1. 物質研究と放射光
  2. 放射光利用の現況

第2章 半導体

第1節 概説<松井 純爾>
  1. 半導体デバイスの動向
    1.1 デバイス材料の高品質化
    1.2 Si LSI加工プロセスの高度化
    1.3 III-V族化合物半導体デバイスの必然性
  2. 半導体材料・デバイスの評価
    2.1 組成について
    2.2 結晶構造についての評価
    2.3 電子状態についての評価

第2節 欠陥評価

(1) 微小歪み<松井 純爾>
  1. 半導体結晶中の歪み
  2. 歪み測定実験
  3. Si結晶の微小歪み測定の例
  4. GaAs結晶の微小歪み測定の例
    4.1 アンドープGaAs結晶の場合
    4.2 InドープGaAs結晶の場合
    4.3 微小局所歪みの発生について
(2) 動的観察<佐藤 史郎>
  1. Live X-ray Topography
    1.1 転位の観察
    1.2 微小欠陥に関する観察
    1.3 その他の観察
  2. ストロボトポグラフィ
第3節 電子状態<谷口 雅樹>
  1. 光吸収・反射
    1.1 バンド間吸収
    1.2 内殻吸収
  2. 光電子放出
    2.1 価電子帯光電子放出
    2.2 共鳴電子放出
    2.3 表面準位
第3章 誘電体および相転移<藤井 保彦>
  1. 結晶構造
    1.1 異常散乱の利用
    1.2 高分解能粉末回析法
    1.3 絶縁体の金属化
  2. 表面層
    2.1 反射率
    2.2 表面散乱(Truncation Rod)
  3. 相転移
    3.1 低次元系の相転移
    3.2 ステージ構造相転移
    3.3 整合―不整合相転移
    3.4 相転移のカイネティックス
第4章 磁性体<中島 哲夫>
  1. 磁性体とは
  2. 原子磁石間の相互作用と配列
  3. 核磁性
    3.1 双極子相互作用の動的方式法による核磁気秩序
    3.2 純金属銅
    3.3 体心立方ヘリウム-3
    3.4 稠密六方ヘリウム-3の磁性
    3.5 ハイパー・ファイン・エンハンスト核磁気秩序
第5章 医学への応用<秋貞 雅祥/武田 徹>
  1. 生体画像のコントラスト
  2. 冠状動脈造影を非侵襲的に行う方法の可能性(DSAの概論)
  3. 欧米におけるSR.C.A.の研究
  4. PFにおけるわれわれのSR.C.A.の研究
第6章 分子生理学<植木 龍夫>
  1. 生物構造研究にはシンクロトロン放射のどのような特性が有効か?
  2. 機能に密着した、もしくは機能の理解をめざしている研究
  3. 非常に微弱な散乱強度分布の測定
  4. 空間相関法による1粒子散乱の記録の試み
  5. 異常散乱を用いた研究
第7章 医学への応用<西嶋 昭生/松林 信行>
  1. EXAFSによる研究
    1.1 金属担持触媒
    1.2 酸化物・硫化物触媒
    1.3 均一系触媒
    1.4 その他
  2. XPSおよびUPS
  3. 今後の課題
第8章 蛋白質<勝部 幸輝/田中 信夫>
  1. シンクロトロン放射による蛋白質のX線結晶構造解析
  2. 結晶の大きさと回析X線強度
  3. 位相決定について
  4. 原子種の識別について
  5. 動的構造の決定について
第9章 光標準<西 師毅>
  1. 概説
    1.1 分光放射測定の標準
    1.2 シンクロトロン放射の一次標準性
  2. 標準光源としての電子蓄積リング
    2.1 リングに対する要求およびシンクロトロン放射の特性把握
    2.2 光標準用リングの実例
    2.3 一次標準性の検証
  3. シンクロトロン放射による光標準の応用
    3.1 光源への値づけ
    3.2 分光放射計への値づけ
    3.3 検出器への値づけ

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■ 執筆者一覧(執筆順・敬称略、肩書等は発刊時のものです)
■ 監修
高良 和武
東京大学 名誉教授/高エネルギー物理学研究所 名誉教授
 
■ 編集委員
石黒 武彦
京都大学 理学部物理学教室 教授
北山 豊樹
日本電信電話(株)LSI研究所第3プロジェクトチームリーダ
千川 純一
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 教授
早川 和延
北海道大学 触媒化学センター教授
松井 純爾
日本電気(株)研究開発グループ主席研究員
 
■ 執筆者(執筆順)
高良 和武
東京大学 名誉教授/高エネルギー物理学研究所 名誉教授
菊田 せい志
東京大学 工学部物理工学科 教授
浅見 明
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 教授
宮原 義一
東京大学 物性研究所軌道放射物性部門 助教授
大熊 春夫
東京大学 物性研究所軌道放射物性部門 助手
北村 英男
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
平井 康晴
(株)日立製作所 基礎研究所 主任研究員
渡辺 誠
分子科学研究所 極端紫外光実験施設 助教授
佐藤 能雅
東京大学 薬学部製薬化学科 教授
佐藤 繁
東北大学 理学部 教授
宮原 恒いく
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
松下 正
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設助教授 教授
長谷川 賢一
法政大学 工学部電気工学科 教授
柴田 進吉
高エネルギー物理学研究所 データ処理センター 教授
大隈 一政
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
石川 哲也
東京大学 工学部物理工学科 助教授
中山 貫
通産省 計量研究所量子部精密計測研究室 室長
雨宮 慶幸
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
原田 仁平
名古屋大学 工学部応用物理学科 教授
大柳 宏之
通産省 電子技術総合研究所電子基礎部凝縮物性研究室 主任研究官
中島 哲夫
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 測定器第3部 助教授
下村 理
無機材質研究所 超高圧力ステーション主任研究官
高橋 敏男
東京大学 物性研究所凝縮系物性部門 助教授
太田 俊明
広島大学 理学部物性学教室 教授
藤森 淳
東京大学 理学部物理学科 助教授
伊藤 文武
群馬大学 工学部・電気電子工学科 教授
並河 一道
東京学芸大学 教育学部 助教授
飯田 厚夫
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
青木 貞雄
筑波大学 物理工学系 助教授
近浦 吉則
九州工業大学 工学部物理学教室 教授
宇佐美 勝久
(株)日立製作所 日立研究所材料評価研究センター 主任研究員
田中 健一郎
高エネルギー物理学研究所 放射光実験施設 助教授
宇理須 恒雄
日本電信電話(株)LSI研究所微細加工技術研究部 主幹研究員
石黒 武彦
京都大学 理学部物理学教室 教授
松井 純爾
日本電気(株)研究開発グループ 主席研究員
佐藤 史郎
NHK 放送技術研究所 物性素子研究部
谷口 雅樹
広島大学 理学部物性学科 助教授
藤井 保彦
筑波大学 物性工学系 教授
秋貞 雅祥
筑波大学 臨床医学系(放射線医学)教授/筑波大学 粒子線医科学センター センター長
武田 徹
筑波大学 臨床医学系(放射線医学)講師
植木 龍夫
大阪大学 基礎工学部 教授
西嶋 昭生
通産省 工業技術院化学技術研究所 機能表面化学部表面現象解析課 課長
松林 信行
通産省 工業技術院化学技術研究所 機能表面化学部表面現象解析課 研究員
勝部 幸輝
大阪大学 蛋白質研究所 教授
田中 信夫
東京工業大学 理学部生命理学科 教授
西 師毅
通産省 電子技術総合研究所量子放射部 主任研究官


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