2019 Fiscal Year Annual Research Report
中性子透過分光法を用いた磁性材料評価法革新のための基盤研究
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19H04400
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
間宮 広明 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主席研究員 (30354351)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 正司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (40281654)
寺田 典樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (60442993)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 中性子 / 透過分光法 / 磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この半世紀の中性子利用は磁性体の物理の究める道具として究極の精度を目指しビッグサイエンス化の道を歩んできたが，蓄積した磁性物理の知見を磁性材料開発に利用する流れのなかでツールとしての中性子利用法にも変革が求められている．一方，最近，我々は回折波の発生を透過波の減少で検出する中性子透過スペクトル分光法でも簡便に磁気構造が決定できることを示した．そこで，本課題では，このスペクトル分光法が新たなニーズそれぞれに適した磁気構造解析手段となることを当該分野の実材料をモデルに用いた実証実験により具体的にデモンストレーションすることで，中性子を気軽に利用して磁性材料を開発すという新たな潮流を創り出すことを目指している．
現在，極限環境下透過分光では，透過分光のアドバンテージを上手く活かす新規高圧アンビルセルの設計・製作が完了したところである．また，集光光学系を用いた小型化については，集光光学系の基本設計に関する検討を進めている．一方，多試料並列同時測定に関しては，極低温測定の方式に関しての検討を終え，それに基づいた極低温用試料セルの整備が完了したところである．さらに，磁気デバイスイメージングについて，透過力の大きな中性子ビームの特性と透過スペクトルの位置分解性を併せて磁気デバイス内部のオペランドイメージングでどれだけ有用な情報を引き出せるか，偏極中性子を用いたテスト結果の詳細な分析を進めているところである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題では，磁性材料各分野でスペクトル分光法が便利な材料評価ツールとなることを，実材料をモデルに用いた実証実験により具体的にデモンストレーションすること目指している．現段階では，以下の通りの実施状況にあり，概ね予定通りに進捗している．
極限環境下透過分光：散乱中性子を拾うために大きな窓が必要な回折法とは異なり透過分光法では入射/透過軸上の極小窓だけがあれば良い特性を用いて従来以上の極限環境下での磁気構造解析を実証する．現在，新規高圧アンビルの設計・製作が完了したところである．
集光光学系を用いた小型化の検討：集光光学系の基本設計に関する検討を進めている．
多試料並列同時測定：既存の回折法では試料位置は周囲を囲む検出器群の中心一点であるので１個ずつしか測れないが，透過分光法では多試料並列同時測定が可能であることを示すことを目指している．現在，極低温測定の検討を終え，それに基づいた極低温用試料セルの整備が完了したところである．
磁気デバイスイメージング：透過力の大きな中性子ビームの特性と透過スペクトルの位置分解性を併せて磁気デバイス内部のオペランドイメージングが可能であることをデモンストレーションする．偏極中性子を用いたテスト結果の分析を進めているところである．
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| Strategy for Future Research Activity |
極限環境下中性子透過分光実験，集光光学系の利用，多試料並列同時測定及び磁気デバイスイメージングについて実材料をモデルに用いて実証実験を行いその分析により有用性・有効性を示すことで，透過分光法のアドバンテージを具体的にデモンストレーションしていく．現在の新型コロナウイルス感染症の蔓延等もあり，J-PARC等の外部機関にある中性子施設の利用が計画通りに進められるか予断を許さないが，そうした場合には設計の高度化を先行させるとともに，より周到なモデル材料の準備を行う．
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