2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an x-ray magnetic microscope aiming observation of magnetic domains inside materials
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19H04405
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
稲見 俊哉 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(定常) (30354989)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁気光学効果 / X線磁気円偏光発光 / 電磁鋼板 / 磁区 / 磁気顕微鏡 / X線 / 円偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強磁性体の内部の磁区分布や、その磁場に対する応答については、永久磁石の保磁力向上や電磁鋼板の低鉄損化など応用研究に深く関わっているにも関わらず、適切な測定手法が無いため充分知られていない領域である。この問題に対し、研究代表者はX線領域の新しい磁気光学効果「X線磁気円偏光発光」を2017年に発見した。物質透過能に優れ、磁性に感度が高いという特長があり、そこで本研究ではこの成果を発展させ、当該原理を利用した磁性体内部の磁区観察が可能な磁気顕微鏡の構築を目的とする。
まず、本研究で構築する磁気顕微鏡の概要を説明する。励起光源としては放射光X線を用いる。主要構成要素は、 集光光学素子、平行化光学素子、円偏光解析装置である。集光光学素子としては屈折レンズを用い、入射X線を約10μm程度に試料上に集光する。平行化光学素子は、試料から散乱する蛍光X線を大きな立体角で集めると同時に平行光に変換し、下流の偏光解析装置に供給するもので、Montel型の多層膜ミラーを用いる。円偏光解析装置は蛍光X線の円偏光度を評価するもので、ダイヤモンド移相子、およびゲルマニウム単結晶からなる直線偏光解析装置で構成される。
2019年度は、各光学素子の組み上げとその調整手順の確立、多層膜ミラーの性能評価等を行った。結果、入射X線エネルギー17.3 keV および26 keVで、電磁鋼板を試料として、そのストライプ状の主磁区やランセット磁区を10μmの空間分解能で観察することに成功し、深さ積分型の内部観察可能な磁気顕微鏡の構築を達成できた。また、出射方向依存性の観察から、磁化方向についての議論も可能となった。2020年度は光学素子の性能評価を継続するとともに、重要な開発課題である深さ分解測定についてテスト実験を行い一定の成果を得た。また、磁場印加実験を実施し、電磁鋼板の磁化反転過程における磁区発展の観察にも成功した。
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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
当初の計画では、2020年度に磁気顕微鏡の動作試験、2021年度に内部観察や磁場依存性測定、光学素子の改良を行う予定であった。実際は、2019年度に動作試験と内部観察までが終了し、2020年度には、磁場依存性の測定、光学素子の改良の検討、さらに、深さ分解測定のテスト実験まで行うことが出来た。本年度までの結果としては、当初の計画以上の進展と見えないこともないが、実験データをまとめて学会発表、論文発表まで持っていくには、実験を何度か繰り返す必要があることも分かり、そのため本年度の発表件数が少なかったこと、光学素子の改良でもネガティブな結果であったことなどを勘案すると、来年度終了時点ではほぼ計画通りとなると予想され、全体を通して見た結果、本年度も概ね順調と結論する。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は最終年度であるので、研究成果をまとめることを念頭に進める。(i)ここまで既に結果の得られている装置開発、および電磁鋼板の磁区測定について、論文にまとめ、学会発表を行う。(ii)深さ分解測定についての検討を進める。どいういうことがどこまで出来るのか、改良すべき点はどこなのか明確にし、今後の研究開発の基礎となるよう論文にまとめる。(iii)磁場印加実験を継続し、結果を論文にまとめ、学会発表を行う。(iV)できれば、研究会を開催し、分野を創生したい。
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Research Products
(5 results)
