超伝導技術が導く高エネルギー分解能X線吸収分光の新展開　―多面的な精密化学種解析：セシウムを例として―

2026-04-06

プレスリリース
山口瑛子（JAEA システム計算科学センター研究副主幹/兼：客員共同研究員）
高橋嘉夫（地球惑星科学専攻教授）

発表のポイント

超伝導転移端検出器（TES）を用いた高エネルギー分解能の蛍光X線分析により、X線吸収スペクトルのより微細な構造を検出し、セシウムの化学状態を詳細に推定しました。
比較的高いエネルギー領域において、TESのようなエネルギー分散型の検出器を用いることで、高エネルギー分解能のX線吸収スペクトルを得たのは今回が初めてです。
本手法は様々な元素に適用することができ、迅速かつ高精度な化学種解析により、特に存在量の少ない微量元素についての化学状態分析が可能になると期待されます。

発表概要

日本原子力研究開発機構システム計算科学センターの山口瑛子研究副主幹（兼: 東京大学大学院理学系研究科客員共同研究員）、奥村雅彦研究主幹、立教大学大学院理学研究科の山田真也准教授、理化学研究所仁科加速器科学研究センターの橋本直理研ECL研究チームリーダー（兼: 理研開拓研究所理研ECL研究チームリーダー）、東京都立大学理学研究科の奥村拓馬准教授、東京大学大学院理学系研究科の高橋嘉夫教授（兼: 同大学アイソトープ総合センターセンター長）らによる研究グループは、超伝導転移端検出器（以下、TES）を用いた蛍光X線の高エネルギー分解能測定による分析を行い、セシウム（以下、Cs）のX線吸収スペクトルの高エネルギー分解能化に成功しました。この方法により、より詳細なCsの化学状態の推定が可能であることを明らかにしました。

TESは幅広いエネルギー範囲のX線を高いエネルギー分解能で一度に検出することができるため、１回の測定で解像度の高い三次元データを得ることができます。このデータを色々な角度から解析し、X線吸収端近傍構造（以下、XANES）スペクトルや共鳴非弾性X線散乱（以下、RIXS）マップを得ることで、Csの化学状態を詳細に分析できることを示しました。TESを用いたこれらの測定はこれまで2 keV未満の軟X線領域に限られており、4–5 keVの領域に適応したのは世界で初めてです。この手法はCsに限らず様々な元素に適用できるため、これまで測定が難しかった微量元素などの詳細な化学種解明が可能になると期待されます。

詳細については、以下をご参照ください。