2017年夏の学校 講義概要
講義1．放射光発生の基礎 --- 金城 良太（理化学研究所）
放射光、特にシンクロトロン放射光は、高エネルギー電子が磁場により偏向を受けた時に発生する電磁放射で、指向性に優れ、輝度が高く、マイクロ波から赤外、可視光、紫外、真空紫外、軟X線、硬X線、ガンマ線までの幅広い波長領域をカバーする。本講義では、代表的なシンクロトロン放射である偏向電磁石放射、アンジュレータ放射、コヒーレントシンクロトロン放射、自由電子レーザーなどについて、その性質を述べるとともに発生原理の直感的な説明を試みる。
講義2．ビームライン ～光源と実験ステーションの間～ --- 山崎 裕史（高輝度光科学研究センター／兵庫県立大学）
放射光実験において、光源からの放射光をそのまま利用することはほとんどない。実験ステーションに至るまでに放射光は様々な加工がなされ、単色性や指向性の優れた使い勝手のよいX線成分だけがユーザーに提供される。講義では、放射光の加工に使用する機器類の紹介を行う。なお、テキストには、X線の加工に中心的な役割を担う分光器やミラーについての原理を示す（講義には使用しない）。
講義3．X線検出器の基礎 --- 雨宮 慶幸（東京大学）
X線は物質によって回折または散乱されるときは波（電磁波）として振る舞いますが、検出されるときは粒子（光子）として振る舞います。試料から回折・散乱されたX線の強度を測ることは、X線光子の数を数えることであり、その数を場所と時刻の関数として測定する装置がX線検出器です。最初に、光の波と粒子の二重性、及び、光子統計について解説します。次に、1）X線検出器でＸ線が検出される原理、2）放射光用Ｘ線検出器に求められる性能、3）各種のＸ線検出器の構造と性能、について平易に解説します。
講義4．X線自由電子レーザー入門 --- 井上 伊知郎（理化学研究所）
X線の発見から約120年後の2009年に、米国のSLAC国立加速器研究所が人類最初のX線レーザーを実現させました。それから2年後の2011年には日本の理化学研究所が世界で２番目のX線レーザーを実現させ、SACLAと名付けました。現在ではX線レーザーの建設が世界各地で行われており、今まさにX線レーザーの時代が始まろうとしています。これらのX線レーザーは「自由電子レーザー」と呼ばれるタイプの光源で、私達が普段イメージするレーザーとは異なる方法で光を作り出しています。この講義では、X線レーザーの仕組みとX線レーザーによって可能になったサイエンスをSACLAの取り組みを交えながら紹介します。
講義5．X線イメージング --- 篭島 靖（兵庫県立大学）
X線の高い透過性はレントゲン写真のように物体内部の構造観察を可能にする。さらに、放射光X線の高輝度性は様々な新しい画像法（イメージング）を可能 にした。屈折コントラスト法による高コントラスト動的観察、X線顕微鏡トモグラフィによる三次元内部構造の顕微観察、走査型X線顕微鏡による微量元素の二 次元分布測定、マイクロビームX線による微小領域の構造・歪み解析等を例に挙げ、SPring-8における最先端の応用例を紹介する。
講義6．X線回折入門 --- 高橋 功（関西学院大学）
物質の性質を理解するうえで、原子配列は最も基本的かつ重要な情報の一つであり、放射光を用いた回折・散乱実験はそれを明らかにする有力な手段です。本講義では回折・散乱現象の基礎から出発し、原子によるX線の回折・散乱とそれを用いることでいかにして原子配列についての理解が可能になるのかについて概観します。理想的な結晶によるX線回折はわかりやすい例ではありますが、今回の講義ではそれに加えて薄膜結晶や周期性を持たない非晶質材料の構造を理解するための放射光実験の例についても解説します。
講義7．X線分光入門 --- 水牧 仁一朗（高輝度光科学研究センター）
X線領域（数百eV程度から十数keV程度のエネルギー領域）の光は高エネルギーを持ち、特定の元素の内殻軌道の電子を伝導帯に励起させることが可能となる。これにより、物質構成原子の各々の電子状態を元素選択的に、詳細に知ることができ、これは他の分光法にはない特長である。講義では、X線分光の実験手法とその原理を解説し、元素選択的特長を用いた研究例を紹介する。