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Development of a wide-field magnetic domain imaging system for permanent magnets using high dynamic range synthesis technology

Research Project

Project/Area Number 21K04197
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

Takezawa Masaaki  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (20312671)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsハイダイナミックレンジ合成 / 磁気イメージング / 磁気Kerr効果 / 永久磁石 / 磁区構造 / HDR
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、磁石材料の高温下での減磁機構を解明するためにHDR合成画像処理を用いて広い観察視野で鮮明な磁区像が得られる磁気イメージング装置を構築して、高耐熱磁石の設計指針を明らかにすることである。
磁気Kerr効果を用いた観察で、一部の結晶粒で磁区コントラストが得られない欠点をHDR合成の手法で解決することで、他の観察法では困難なミリメートル寸法の広い視野全てで磁区像を得る、減磁過程の磁区動画を複数カメラで同期撮影できる独自のシステムを開発して、HDR合成画像処理に必要な複数の磁区像を得る。これにより磁石試料を短時間に広い視野で観察して、減磁過程をミクロおよびマクロ(統計的)に解析する。

Outline of Final Research Achievements

A magnetic imaging system using synchronous shooting of multiple cameras and HDR image processing was developed to suppress 'white-out' and 'black-out' in magnetic domain observation in a wide field of view. Using this equipment, magnetic domain observation in a wide field of view and analysis of the demagnetisation process were carried out, with the aim of clarifying the relationship with the crystal structure and deriving design guidelines for high heat-resistant magnets. The equipment incorporates a double-port Kerr effect microscope and acquires magnetic domain images with different exposure times as moving images. The experimental conditions were optimized and clear magnetic domain movies of Nd-Fe-B sintered magnets during the initial magnetization process were successfully obtained. Furthermore, the magnetic domain structure changes during the thermal demagnetization process were observed and statistically analyzed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、広視野での磁区観察における「白飛び」や「黒つぶれ」を抑えるため、複数カメラの同期撮影とHDR画像処理を用いた磁気イメージング装置を開発した。この装置により、広い視野での磁区観察が可能となり、結晶組織との関連を明らかにすることで、高耐熱磁石の設計指針を導出するという学術的意義がある。さらに、減磁過程における磁区構造変化の詳細な観察と解析が可能となり、これにより新しい磁石材料の性能向上に貢献する社会的意義も持っている。この技術は産業界での応用も期待され、磁気材料の開発において重要な役割を果たすと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Magnetic Domain Observation of Milled Nanocrystalline Alloy Powder2023

    • Author(s)
      Takezawa Masaaki、Nagaki Tomoya、Motozuka Satoshi、Sasaki Iwao、Ando Yoshito、Narahara Hiroyuki、Mori Naoki、Shikayama Toru、Mukai Shinichiro、Maeda Shuhei、Sakima Shuhei、Ishii Takaaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 59 Issue: 11 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3283211

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Mn Doping on Magnetic Properties, Magnetic Domain Structures, and Microstructures of 2?17 Type Sm?Co Magnets2023

    • Author(s)
      Machida Hiroaki、Fujiwara Teruhiko、Fujimoto Chieko、Kanamori Yu、Inoue Kenji、Takezawa Masaaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 59 Issue: 11 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3282679

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of Magnetic Domains in Amorphous Magnetic Wires with a Diameter of 10 μm Used in GSR Sensors2023

    • Author(s)
      Takezawa Masaaki、Harada Yuki、Honkura Yoshinobu、Honkura Shinpei
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 23 Issue: 7 Pages: 3506-3506

    • DOI

      10.3390/s23073506

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Kerr 効果顕微鏡を用いた磁性材料の磁区構造解析2024

    • Author(s)
      竹澤 昌晃
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 無方向性電磁鋼板の板厚と結晶粒径および結晶方位による鉄損の変化2023

    • Author(s)
      寺嶋 康樹, 竹澤 昌晃, 森本 祐治, 市江 毅
    • Organizer
      電気学会マグネティックス研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] GSRセンサ用磁性アモルファスワイヤの磁区構造2023

    • Author(s)
      常藤 颯太, 竹澤 昌晃, 本蔵 義信, 本蔵 晋平
    • Organizer
      第47回 日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic Domain Observation of Milled Nanocrystalline Alloy Powder2023

    • Author(s)
      M. Takezawa, T. Nagaki, S. Motozuka, I. Sasaki, Y. Ando, H. Narahara, N. Mori, T. Shikayama, S. Mukai, S. Maeda, S. Sakima, and T. Ishii
    • Organizer
      2023 IEEE International Magnetic Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic domain structure and magnetic properties of soft magnetic materials2022

    • Author(s)
      M. Takezawa
    • Organizer
      第46回 日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高ダイナミックレンジイメージ技術を用いたNd-Fe-B系焼結磁石の磁区像コントラストの強調2022

    • Author(s)
      山下 塁, 竹澤 昌晃
    • Organizer
      電気学会マグネティックス研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Mn添加したSm 2 Co 17 系磁石の磁区観察2022

    • Author(s)
      井上 健次, 竹澤 昌晃, 町田 浩明, 藤原 照彦
    • Organizer
      電気学会マグネティックス研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 磁気Kerr効果顕微鏡を用いたソフト磁性材料の磁区観察技術2022

    • Author(s)
      竹澤 昌晃
    • Organizer
      日本金属学会2022年秋期(第171回)講演大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] HDR合成技術を用いた磁気Kerr効果による永久磁石の磁区像の強調2022

    • Author(s)
      山下 塁, 竹澤 昌晃
    • Organizer
      2022年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会,
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Nd-Fe-B 系焼結磁石の加熱・加圧の複合効果による磁区構造変化2021

    • Author(s)
      田村紘大, 江口徳彦, 森本祐治, 竹澤昌晃, 松本紀久
    • Organizer
      第45回 日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Nd添加したSm2Co17系磁石の磁区観察2021

    • Author(s)
      井上健次, 竹澤昌晃, 町田浩明, 藤原照彦
    • Organizer
      電気学会マグネティックス研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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