2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a highly-sensitive synchrotron Mossbauer diffractometer and its application to measure a crystal-site-selective spectrum
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18K03549
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
中村 真一 帝京大学, 理工学部, 准教授 (80217851)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下村 晋 京都産業大学, 理学部, 教授 (00260216)
三井 隆也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (20354988)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射光メスバウアー回折 / 核共鳴散乱 / 結晶サイト選択性 / 高感度化 / 自然鉄試料 / 純核ブラッグ散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究グループでは，大型高輝度放射光施設SPring-8 BL11XUにおいて放射光メスバウアー回折装置を開発し，57Feエンリッチ試料，Fe3O4及びFe3BO6，を用いて結晶サイト選択的スペクトルの測定に成功した。本研究では，装置を高感度化して自然鉄試料でも結晶サイト選択的スペクトルの測定可能とすることを目的としている。前年度までに，各所の遮蔽と単チャンネル波高解析器によるノイズカット等により，バックグラウンドノイズを従来の数十分の一まで低減化し，装置の高感度化を実現した。高感度化により，自然鉄α-Fe2O3単結晶の禁制111反射による純核ブラッグ散乱の測定に世界で初めて成功し，ついで，自然鉄Fe3BO6単結晶，及び，自然鉄Fe3O4単結晶の純核ブラッグ散乱法によるサイト選択的スペクトルの測定にも成功した。
本年度は，磁気相互作用と四重極相互作用の混合効果による純核ブラッグ散乱を用いて，ガーネット型フェリ磁性体Y3Fe5O12の測定を試みた。スピンを[001]方向に揃えた状態で禁制600反射を用いて反射スペクトルを測定し，四面体サイトFeのみのサイト選択的スペクトル測定に成功した。しかしながら，回折γ線強度は極めて弱いものであり，SNは十分なものではなかった。さらに，Fe2+, Fe3+の電荷秩序配列によっても禁制反射から純核ブラッグ散乱が生じるものと考え，電子強誘電体LuFe2O4の純核ブラッグ散乱測定を試みた。回折γ線強度は極めて弱く，目的の反射や回折スペクトルは観測することが出来なかった。いずれも希土類元素の存在によりγ線強度が弱まっているためと考えられる。今後は，現在の2軸回折計に代えて，4軸回折計を組み込んで広範な反射指数を扱えるようにすること，希土類元素を含む試料については57Feアイソトープで合成した試料を用いること，等を検討している。
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| Remarks |
その他の研究発表
中村真一，黒葛真行，下村晋
放射光メスバウアー回折による自然鉄試料のサイト選択的スペクトル測定（２）：文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業・微細構造解析プラットフォーム利用報告書（量子科学技術研究開発機構）令和２年度，A-20-QS-0003, (2021).
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