| 1 X線と物質の相互作用 1 |
| 1.1 X線とは 1 |
| 1.1.1 X線の発見 1 |
| 1.1.2 X線の正体は電磁波―ガンマ線との区別は？― 2 |
| 1.1.3 X線と物質の主な相互作用とx線分光の難しさ 2 |
| 1.2 電磁波としてのX線 4 |
| 1.2.1 軟X線と硬X線 4 |
| 1.2.2 X線分光で何が見えるか 5 |
| 1.3 放射線としてのX線 8 |
| 1.3.1 放射線とは 8 |
| 1.3.2 高エネルギー電磁波と物質の相互作用 8 |
| 1.3.3 二次電子のはたらき 10 |
| 1.3.4 振動子強度を用いた理解 11 |
| 1.3.5 線エネルギー付与と阻止能を用いた理解 12 |
| 1.3.6 吸収線量を用いた理解 12 |
| 1.4 X線分光と他の分光との違い 13 |
| 1.4.1 X線特有の原子・分子ダイナミクス 13 |
| 1.4.2 X線を用いた分光学上重要な過程 15 |
| 1.5 まとめ―X線で何が見えるか― 16 |
| 参考文献 16 |
| 2 X線分光概論 17 |
| 2.1 X線分光で何ができるか―化学結合状態と元素定量分析― 17 |
| 2.1.1 x線分光とは―吸収と発光（蛍光）― 17 |
| 2.1.2 スピン－軌道相互作用とスピン状態 19 |
| 2.1.3 スペクトルに現れる電子状態密度 21 |
| 2.1.4 表面におけるX線分光 22 |
| 2.1.5 多元素系のX線スペクトル 23 |
| 2.1.6 マトリックス効果 24 |
| 2.1.7 X線分光の使い分けについて 25 |
| 2.2 X線の発生装置 26 |
| 2.2.1 電子の加速とX線発生 26 |
| 2.2.2 X線管のターゲットとX線発生メカニズム 27 |
| 2.2.3 X線管の電子源 29 |
| 2.2.4 焦電結晶型X線発生装置 30 |
| 2.2.5 大型X線発生装置 31 |
| 2.3 X線分光特有の分光器 32 |
| 2.3.1 X線の分光器について 32 |
| 2.3.2 X線の光学系 34 |
| 2.3.3 X線の検出系 35 |
| 2.4 さまざまなX線分光の原理と実験例 35 |
| 2.4.1 X線吸収分光 35 |
| 2.4.2 蛍光・発光X線分光 37 |
| 2.5 まとめ 38 |
| 参考文献 39 |
| 3 放射光の発生と測定装置 41 |
| 3.1 はじめに 41 |
| 3.2 放射光の発生と設備 41 |
| 3.2.1 放射光の発生原理―双極子放射と相対論的効果― 41 |
| 3.2.2 設備の概要―加速器・挿入光源・ビームライン― 43 |
| 3.3 放射光分光特有の機器 45 |
| 3.3.1 波長を制御する 46 |
| 3.3.2 サイズ，発散角を制御する 47 |
| 3.3.3 時間構造を制御する 49 |
| 3.3.4 偏光を制御する 50 |
| 3.4 放射光分光の特徴ある測定例 51 |
| 3.4.1 高輝度XAFS 51 |
| 3.4.2 微量検出・蛍光X線分析 52 |
| 3.4.3 平行ビームによるイメージング 53 |
| 3.4.4 小角散乱引 53 |
| 3.4.5 時間分解測定 53 |
| 3.5 次世代放射光源と高輝度レーザーを使ったX線発生法 54 |
| 3.5.1 XFEL：X線自由電子レーザー 54 |
| 3.5.2 ERL：エネルギー回収型ライナック 55 |
| 3.5.3 レーザー高次高調波発生法 56 |
| 3.5.4 レーザープラズマX線源 57 |
| 3.5.5 レーザーコンプトン光源 57 |
| 3.6 まとめ 58 |
| 参考文献 58 |
| 4 固体・表面のX線分光 59 |
| 4.1 はじめに 59 |
| 4.2 表面X線回折 60 |
| 4.2.1 全反射X線回折法 60 |
| 4.2.2 ロッドプロファイル法 61 |
| 4.2.3 測定装置と測定例 62 |
| 4.2.4 回折現象を利用したその他のX線構造解析手法 65 |
| 4.3 固体・表面の光電子分光 66 |
| 4.3.1 紫外光電子分光法 68 |
| 4.3.2 X線光電子分光法 69 |
| 4.3.3 光電子分光装置と実際のスペクトル 70 |
| 4.4 オージェ電子分光 74 |
| 4.5 XAFS 76 |
| 4.5.1 表面敏感XAFS 77 |
| 4.5.2 オージェ電子を検出する場合 81 |
| 4.5.3 XAFSの実験装置 81 |
| 4.6 まとめ 82 |
| 参考文献 83 |
| 5 生体系，ソフトマターのX線分光 85 |
| 5.1 はじめに 85 |
| 5.2 複雑系における散乱と回折 85 |
| 5.2.1 複雑系のつくる階層構造とX線の関わり 85 |
| 5.2.2 X線散乱の原理と散乱ベクトル 87 |
| 5.2.3 1次元散乱体による散乱振幅の導出と散乱像 88 |
| 5.2.4 多次元散乱体への拡張 89 |
| 5.3 タンパク質のX線結晶構造解析 90 |
| 5.3.1 タンパク質結晶試料の作製と測定 90 |
| 5.3.2 パターソン関数の導出 91 |
| 5.3.3 位相決定 93 |
| 5.3.4 原子位置の決定 93 |
| 5.4 X線小角散乱 94 |
| 5.4.1 ゆらぎを測定する小角散乱 94 |
| 5.4.2 実験方法 94 |
| 5.4.3 散乱強度の式（Debyeの式） 95 |
| 5.4.4 小角散乱パラメータの導出 96 |
| 5.4.5 動径分布関数の導出 97 |
| 5.4.6 球充填モデルによる構造解析 98 |
| 5.5 生体分子のXAFS解析 98 |
| 5.5.1 XAFS解析と生体の金属原子 98 |
| 5.5.2 XAFSの実験装置 99 |
| 5.5.3 データの解析と実験例 100 |
| 5.6 ソフトマター系の構造解析 101 |
| 5.6.1 孤立した線形高分子溶液の構造解析 101 |
| 5.6.2 その他の構造体のX線回折 104 |
| 5.6.3 濃厚溶液と粒子間相互作用 104 |
| 5.6.4 粒子の存在しない複雑系 105 |
| 5.6.5 階層的な解析の具体例 106 |
| 5.7 まとめ 107 |
| 参考文献 107 |
| 6 原子・分子のX線分光 109 |
| 6.1 はじめに 109 |
| 6.2 高励起状態とイオン化 109 |
| 6.2.1 リュードベリ遷移 109 |
| 6.2.2 単位 110 |
| 6.2.3 イオン化 111 |
| 6.2.4 内殻励起 114 |
| 6.2.5 二電子励起 116 |
| 6.3 測定方法 120 |
| 6.4 気相のオージェ電子分光 122 |
| 6.4.1 オージェ遷移 123 |
| 6.4.2 共鳴オージェ遷移とPCI 124 |
| 6.4.3 測定方法 126 |
| 6.5 質量分析法によるX線分光 126 |
| 6.5.1 イオン生成 126 |
| 6.5.2 測定方法 128 |
| 6.6 同時計数法によるX線分光 130 |
| 6.6.1 エネルギー分解しない電子とイオンの同時計数 130 |
| 6.6.2 光イオン・光イオン同時計数 133 |
| 6.6.3 エネルギー分解した同時計数 134 |
| 6.7 まとめ 136 |
| 参考文献 137 |
| 7 蛍光X線分光と微量分析 139 |
| 7.1 はじめに 139 |
| 7.2 X線分析装置 139 |
| 7.2.1 EDXとWDX 139 |
| 7.2.2 EPMAとSEM-EDX 141 |
| 7.2.3 用途による装置の分類 142 |
| 7.3 シンクロトロン放射光を用いた蛍光X線分析 143 |
| 7.3.1 全反射蛍光X線分析 143 |
| 7.3.2 2次元分析―マイクロビーム分析― 144 |
| 7.3.3 高エネルギー蛍光X線分析 144 |
| 7.3.4 軟X線分光 145 |
| 7.3.5 3次元分析 145 |
| 7.3.6 シンクロトロン放射光を用いたその他の蛍光X線分析 146 |
| 7.4 超微量元素分析（シンクロトロン放射光を使わない） 147 |
| 7.4.1 3次元配置偏光光学系による超微量分析 148 |
| 7.4.2 二次ターゲット法 149 |
| 7.4.3 フィルター法 149 |
| 7.4.4 全反射蛍光X線分析 150 |
| 7.5 蛍光X線分光の特殊な応用 150 |
| 7.5.1 鑑識化学分析：異同識別 150 |
| 7.5.2 土壌有害元素分析（JIS） 151 |
| 7.6 ポータブル蛍光X線 151 |
| 7.7 定性分析法と定量分析法 152 |
| 7.7.1 元素定性分析 152 |
| 7.7.2 元素定量分析 152 |
| 7.8 まとめ 153 |
| 参考文献 154 |
| 8 X線測定と関係の深い測定 155 |
| 8.1 はじめに 155 |
| 8.2 散乱と回折に用いる線源 155 |
| 8.2.1 さまざまな線源のエネルギーと波長の関係 155 |
| 8.2.2 さまざまな線源の特徴 156 |
| 8.3 中性子散乱・中性子回折 157 |
| 8.3.1 中性子を使った測定の特長 157 |
| 8.3.2 中性子ビームの発生法 158 |
| 8.3.3 中性子と物質の相互作用 159 |
| 8.3.4 中性子の検出法 161 |
| 8.3.5 中性子の非弾性散乱 163 |
| 8.4 電子線回折と電子顕微鏡 164 |
| 8.4.1 電子線回折 164 |
| 8.4.2 電子顕微鏡 166 |
| 8.4.3 時間分解電子線回折 167 |
| 8.5 光散乱法 168 |
| 8.5.1 粒径測定法としての光散乱法 168 |
| 8.5.2 静的光散乱法 168 |
| 8.5.3 動的光散乱法 169 |
| 8.6 まとめ 172 |
| 参考文献 172 |
| 索引 173 |
| 1 X線と物質の相互作用 1 |
| 1.1 X線とは 1 |
| 1.1.1 X線の発見 1 |
| 1.1.2 X線の正体は電磁波―ガンマ線との区別は？― 2 |
| 1.1.3 X線と物質の主な相互作用とx線分光の難しさ 2 |
| 1.2 電磁波としてのX線 4 |
