較正用軟X線発生装置のX線強度
変化とスペクトル変化
松浦大介
実験背景
Count/bin[AU]
1.4
74W
Mα: 1.775keV
34Se Lα: 1.379keV
Energy(keV)
1.8
XIS(BI1)実験で見られたX線強度変化(6/14,15,163日分)
Count/column/frame
10
0.45
0.6
0.35
1
0.1
0.5
Energy[keV]
連続成分の時間変化
1.29
1.2
0.35keV
1.23
Norm
1.2
0.45keV
1.29
1.2
6keV
30
Time[hour]
連続成分は60時間で約1.3倍に増加
60
XISでの測定を繰り返した結果(問
題点)
1.X線強度が時間変化している
2.1.4(Se?)、1.8keV(W?)
のラインの成長
→XISの較正には考慮すべき内
容
X線発生装置の原理
原子核のクーロン場により加速
ターゲット
E
e
フィラメント
考えられる原因
・ラインの成長
フィラメント成分のタングステン(W)がターゲット
表面に付着したことで特性X線強度が増した
・連続成分の時間変化
ターゲットの実効原子番号が増し、
制動放射の効率がUPしたのでは?
連続X線の全強度
I∝Z2
電子加速電圧は一定とする→Z2に比例
連続成分は3日で1.3倍
→実効原子番号1.14倍
フィラメントとターゲットの汚れ(4月14日~6月20日)
・フィラメントに含まれる成分は何か(タングステン、セレン)?
・ターゲットにフィラメント成分が付着しているのか?
→X線解析により確かめる(X線、電子により軌道電子を剥ぎ取る)
フィラメントのX線解析
実験セットアップ
109CdをX線源
Ag:kα 22.16keV
Ag:kβ 24.94keV
実験結果
Couont/sec
74W
Lβ1 : 9.672keV
Lα1 : 8.397keV
34Se Kα1 : 11.222keV
Energy[keV]
フィラメントにはタングステンは含まれている
セレンの存在は議論しがたい
ターゲットのX線解析
実際にターゲット表面にはフィラメント成分が付着しているか?
実験セットアップ
付着物は非常に薄いためにx線では透過してしまうのでは
→トリチウム(Β線:18.6keV)
実験結果
Cdのみ
Couont/sec
Ag:kα 22.16keV
Energy[keV]
ターゲット成分である銀のラインは確認される
タングステンは確認できない→直接的証拠なし
タングステン付着のプロセス
・真空蒸着
1.抵抗加熱法
→高融点の金属に電流を流し、発生する熱による過熱
2.電子衝撃法
→電子を加速して材料に集中してあて過熱
・スパッタ蒸着法
→加速したイオンをターゲットに衝突させて蒸発させる
課題
XISのデータ解析
実験では複数のX線発生条件を用いている
・加速電圧、ビームカレント、スリット幅
→X線強度変化の特徴を理解
勉強
制動放射と蒸着メカニズム
→ターゲットへのタングステン付着によるX線の強度変化
の定量的な理解
タングステン付着のプロセス
・真空蒸着
1.抵抗加熱法
→高融点の金属に電流を流し、発生する熱による過熱
2.電子衝撃法
→電子を加速して材料に集中してあて過熱
・スパッタ蒸着法
→加速したイオンをターゲットに衝突させて蒸発させる
仮想光子を用いた制動放射
原子核による静電場は運動する電子の静止系から見た
場合、光子が跳んでくるように仮定できる
E‘、B’
E,B
ローレンツ変換式
動いている系から電場、磁場をみた場合
電子が原子核に散乱されること
電場のみ存在 : B=0
原子核による静電場
電子の静止系から見た場合の電場、磁場(ローレンツ変換)
Β→1電場、磁場は等しくなる→到来する光子
磁場、電場をx‘で書き下す
xがbを超えると電場、磁場は急激に減衰する
図4.5 Ⅱのように近似
図4.5 Ⅰの用に近似
図4.5 Ⅰの領域内のエネルギー密度
領域は同じエネルギーの光子で満たされていると仮定
仮想光子密度はbに反比例する
電子に光子の集団が到来
電子はある決まった断面積をもっている
bが大きい場合仮想光子の密度が小さくなる
→散乱される光子の数が少ない
bが小さい場合密度が大きくなる
→散乱される光子の数が多い
より原子核の近くを通る電子からの放射は強い
XISの実験では散乱断径数は変化しない、X線の強度はZ2に依存
する
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