磁化ダイナミックス計測と３次元計測に向けた軟X線MCD顕微鏡のイメージング法開発
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20K12492
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
小谷 佳範 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 外来研究員 (10596464)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 軟X線顕微鏡 / ナノ集光イメージング / 画像信号処理 / MCD / 顕微鏡技術 / ナノ集光 / 軟X線吸収分光 |
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| Outline of Research at the Start |
軟X線MCD顕微鏡は磁気円二色性の原理を利用して磁性材料の磁区構造や減磁過程をナノスケールで観察できる装置である。従来の全電子収量法ではX線照射によって流れる試料電流からX線吸収量を換算するが、結晶粒の凹凸によって定量的な解析が妨げられる場合があった。そこで、集光光学素子群の一部を小型の検出器に置き換え、X線吸収量と蛍光X線(あるいは二次電子束)の放出角度を同時に捉える新規イメージング法を開発する。放出角度から結晶粒の形状を演算的に導出することで試料の３次元構造と磁化の関係性を明らかにすることを目指す。さらに、デバイスのin-situ計測など磁化ダイナミックスの研究に応用させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で開発した４象限検出器は放射光利用の軟X線MCD顕微鏡に設置するものであり、安定稼働後には一般のユーザーの利用実験でも活用していくことを予定している。この軟X線MCD顕微鏡は2022年に3GeV高輝度放射光施設ナノテラスに移設し、運用を開始した。同施設の高輝度の軟Ｘ線ビームを利用することで、2022年度と比較して数10倍以上の信号強度にて測定が可能となることが期待される。
本年度はこのためのビームラインの立ち上げ、ビームラインの光軸調整、軟X線MCD顕微鏡の組立て、フレネルゾーンプレートの集光調整を実施した。さらに、磁場中では磁性材料の表面の磁化状態が、面内磁化から面直磁化へ、あるいはその逆へと変化が起こることが予想される。これを可視化して捉えることのできるように、外部磁場となる超伝導マグネットの設置、アライメントおよび軟X線MCD顕微鏡との連結作業を行った。また、入射光エネルギーを変えながら測定できるようにビームラインの分光器などと連動してデータ取得できるソフトウェア群も作成した。以上の取り組みによって、高輝度軟X線の準備および軟X線MCD顕微鏡の立ち上げに約一年を費やしたが、本研究の微小な信号から表面形状を描き出す手法や磁化変化の僅かな信号をとらえるには軟X線MCD顕微鏡の移設は避けられない工程であった。今後、放射光実験を再開し、本研究手法のユーザー利用を促進し、さらなる展開を図っていく。
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Report
(4 results)
Research Products
(1 results)
