ガイガーカウンターなどの放射線量計は、γ線（光子）やβ線（電子）の数を一個一個数えます。この事を計数と言います。単位時間あたりの計数値（計数率）から放射線の強さが分かります。光子や電子は確率に従って飛び出すのですが、いつ飛び出すのかは決まっていないため、あまり短い時間だと正しい計数率が求められません。例えば、ガイガーカウンターなどでは、ピピッという音が１分間に１００回鳴った場合に計数率100 cpm (counts/min)ということになりますが、最初の１分が１００回であっても、次の１分は必ずしも１００回にはなりません。これについて当研究室で行っている電子分光の例を挙げながら説明したいと思います。

飛び出す電子を数えて元素を特定する

当研究室では、表面を汚染した微量な元素を特定するために、オージェ電子分光法やX線光電子分光法を使用しています。オージェ電子分光法では電子を表面に入射して、X線光電子分光法ではX線を入射して、表面や不純物の元素から放出される電子の運動エネルギーと数を計測します。元素によって飛び出してくる電子のエネルギーが異なるので、ある元素特有のエネルギーを持った電子が観測されれば、その原子が表面に存在する事が分かります。オージェ電子分光法も光電子分光法も１原子層の1/100程度の量の元素を分析することが出来る大変感度の高い手法です。

オージェ電子分光の例

下のFig.1からFig.4は、ある結晶表面に水分子が数原子層程度吸着した同じ表面からのオージェ電子分光スペクトルです。横軸を電子のエネルギーにとり、縦軸（左側）を電子の計数率（カウント毎秒）にとり、各エネルギーごとの電子の計数率を赤い点で示したものです。Fig.1から4は、測定した時間の長さだけが異なっており、それぞれ0.02秒、0.2秒、2秒、10秒です。水分子の酸素からのオージェ電子は、エネルギー値500 eV付近にあるはずですが、Fig.1では計数率が上下にばらついていて全く観測できません。これは、各測定点の測定時間が0.02秒と非常に短いためで、実際の計数値（カウント）が10から20程度と小さいためです。計数値はそれぞれのグラフの右側の縦軸に示してあります。

Fig.1 O KLL spectrum with dwell time of 0.02 sec.	Fig.2 O KLL spectrum with dwell time of 0.2 sec.
Fig.3 O KLL spectrum with dwell time of 2.0 sec.	Fig.4 O KLL spectrum with dwell time of 10 sec.