ビームラインの現状（2023年度）

　UVSORは、電子エネルギー1GeV以下の放射光施設では世界最高輝度の極端紫外光を発生する光源です。2012年に完了した蓄積リングのアップグレードプロジェクト（UVSOR-III計画）により、自然エミッタンス17.5nm-radという低エミッタンスの蓄積リングが実現しました。UVSORでは、8台の偏向電磁石と6台の挿入光源がシンクロトロン光源として利用可能です。稼働中のビームラインは全部で13本あります。そのうち11本は「共用ビームライン」と呼ばれ、大学や政府機関、公共団体、民間企業、そして海外の研究者に開放されています。ビームラインBL6Uは「専用ビームライン」であり、分子科学研究所内の研究グループ専用です。ビームラインBL1Uは、一部が「共用」、一部が「専用」のビームラインです。2結晶分光器を備えた1つの柔X線（TX）ステーション、 6つの極端紫外線（EUV）および軟X線（SX）ステーション（斜入射分光器付き）、3つの真空紫外線（VUV）ステーション（直入射分光器付き）、フーリエ変換干渉計を備えた2つの赤外線（IR）ステーション、および2つのタンデムアンジュレーターの後にある1つの照射用ステーションが、2023年のUVSORのすべての利用可能なビームラインとして「ビームライン一覧」に示されています。アンジュレータビームラインの更新の詳細は以下の通りです。
　BL1Uでは、新しい光源の開発とガンマ線の利用が行われています。このビームラインには、バンチャー部を備えたタンデムアンジュレータが設置されており、可視光から深紫外光、真空紫外コヒーレント高調波発生、および光渦ビーム、ベクトルビーム、ダブルパルス波束などの時空間構造光の発生に利用できます。また、加速器と同期したフェムト秒レーザーシステムを備えており、コンプトン散乱ガンマ線の発生に利用されています。ユーザーには、バルク材料のナノメートルオーダーの欠陥を分析できるガンマ線誘起陽電子消滅分光法が提供されています。 消滅ガンマ線の計数率を高めるため、8個のBaF2シンチレータからなるアレイ検出器が開発されました。 金属試料の測定は数時間で完了します。
　BL3Uでは、低エネルギーX線吸収分光法（XAS）用の極薄液体セルが開発されました。C、N、OのK吸収端を用いたオペランドXASにより、いくつかの水溶液の局所構造や、触媒反応、電気化学反応などの溶液中でのさまざまな化学プロセスの研究や、マイクロ流路における層流の観測が行われました。さらに、高次X線の除去により60～240 eVの領域で高次X線の除去に有効なアルゴンガスウィンドウが完成しました。このエネルギー領域にはLiとBのK吸収端、Si、P、S、ClのL吸収端が含まれるため、化学分野の研究の発展が期待されます。 また、ソフトマテリアルを対象とした共鳴軟X線散乱（RSoXS）も適用可能です。RSoXSは小角X線散乱（SAXS）と類似しており、試料のメゾスコピック構造（1-100 nm）に関する情報を得ることができます。RSoXSでは、元素、官能基、分子配向の選択的観測が可能です。軟X線領域には軽元素（C、N、O）のK吸収端エネルギーが含まれているため、本手法はソフトマターの研究に非常に有効です。
　BL4Uでは、走査型透過軟X線顕微鏡（STXM）が整備され、学術利用だけでなく、多くの産業利用にも活用されています。STXMは、高分子科学、材料科学、細胞生物学、環境科学など、幅広い科学分野に適用できます。2020年度には、リチウムK吸収端で72nmの空間分解能でのイメージングに成功しました。また「はやぶさ2」の2021年度夏期サンプルリターン試料の有機物分析に向けて、試料の気密輸送系および試料輸送容器の最終調整を行いました。
　BL5Uでは、高エネルギー分解能角度分解光電子分光（ARPES）が可能です。最新のARPESアナライザーの導入により、すべての運動エネルギーとレンズモードで、いわゆる「ディフレクターマッピング」が利用可能になりました。また、マイクロビーム（50 μm）を用いて、固体表面の電子状態の位置依存性を取得することも可能です。アルカリ金属蒸着装置が導入されました。これにより、例えば、試料を低温マニピュレーターに装填したまま、カリウムを蒸着することができます。スピン分解 ARPES の開発の一環として、Au(111)表面のラシュバ分裂のスピン分解スペクトルの2次元画像を取得することに成功しました。
　専用ビームラインBL6Uでは、実空間および運動量空間で高分解能を実現した、新概念の多目的電子状態解析装置である光電子運動量顕微鏡（PMM）が設置され、稼働中です。PMMの大きな特徴は、逆格子空間で半径数Å-1、実空間で半径数百μmの範囲の、光電子のエネルギー等高線を2次元検出器に直接投影することで、放射線誘起損傷を非常に効果的に低減できることです。マイクロメートルスケールでの価電子帯光電子分光や軟X線励起による共鳴光電子回折などの実験が行われています。2023年度には、PMMの性能がさらに向上し、2次元スピンフィルターが追加されました。BL5Uに続き、Au(111)表面のラシュバ分裂のスピン分解スペクトルの2次元画像の取得にも成功しました。入射角の浅い軟X線励起に加えて、PMMの同じ焦点位置で、新たに追加されたBL7Uからの分岐により、偏光（水平/垂直）を可変できる直入射の真空紫外（VUV）ビームも利用可能になりました。この非常に対称性の高い測定配置により、価電子帯の円二色性測定におけるp偏光の線二色性効果が完全に排除され、遷移行列要素の解析がよりシンプルかつ信頼性の高いものになります。
　BL7Uでは、極低温6軸マニピュレータを用い、試料温度4.5-350 Kで、極低エネルギー光子（6 eV~）を用いた高エネルギー分解能ARPESが可能です。2021年度には、半球アナライザー用の偏向型検出器が設置され、自動マニピュレータ制御による効果的な2D測定を実現しました。固体のバルク敏感な電子状態の測定や、低励起光子エネルギーにおける大きな光イオン化断面積を活用した分子性物質の高スループット測定が可能です。 共同利用ビームラインおよび専用ビームラインの利用を希望される方は、各ビームラインの担当者（「ビームライン一覧」を参照）までご連絡ください。 利用申請はNOUS（https://nous.nins.jp/user/signin）から行うことができます。すべてのユーザーは、実際の実験を実施する際に、ビームラインのマニュアルとUVSORガイドブックを参照する必要があります。UVSORに関する最新の情報については、こちらをご覧ください。

UVSOR Synchrotron Facility, Institute for Molecular Science
Fumihiko MATSUI