2022 Fiscal Year Annual Research Report
新しい磁気光学効果の受光光学系自動最適化手法の開発
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19K20607
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
菅原 健人 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, 技術員 (80831304)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 放射光X線 / 計測技術 / レイトレース法 / 磁化測定 / 磁性体 / 蛍光X線 / 円偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題ではX線領域の磁気光学効果であるX線磁気円偏光発光(XMCPE)を用いた磁気光学顕微鏡の受光系の調整手法の確立と、研究過程で開発した深さ分解測定技術について研究した。
XMCPEは2017年に当該機構で発見された「試料からの蛍光X線が磁化に応じた円偏光成分を有する」現象であり、硬X線領域でFe等の3d遷移金属元素の磁性に対し高感度であるため、バルク敏感な磁化測定手法への利用が期待される。円偏光の解析には円偏光を直線偏光に変換する移相子、直線偏光・特定エネルギーを検出するアナライザーが必要で、これらは結晶の回折現象を用いるため平行光を必須とする。一方で発散光である蛍光X線では検出効率が悪く、磁気光学顕微鏡としての実用化には平行化光学系を用いた検出効率の向上が必要だった。
本課題では平行化光学系として導入した平行化ミラーの調整手法を確立するために、レイトレース法を用いて調整手法を検討した。計算結果から、反射X線の強度分布情報からでは反射X線の角度発散を最小値にする調整は困難であると分かり、前述の調整に加え反射X線の角度発散を実測して微調整するという2段階の調整手法を確立した。
一方でレイトレース法を用いた研究過程で、反射X線の角度分布とミラーに垂直な方向の発光点空間分布が一対一に対応する事を確認した。これより検出角度を限定して検出空間を限定する事で、深さ分解測定が可能である事が示唆された。そこで従来装置に角度分解用の結晶を組込んだ装置を開発した。実証実験として、この装置を用いて電磁鋼板を試料とし、表面近傍のみに現れると予想される異常磁区が深部敏感な測定条件にするにつれて小さくなることが確認できた。我々はこの手法について特許出願した。
最終年度は従来装置と深さ分解測定装置の切り替えを簡便にする受光系の改良やその他装置の整備に取り組み、これまでの成果発表も行った。
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