2021 Fiscal Year Research-status Report
磁化ダイナミックス計測と３次元計測に向けた軟X線MCD顕微鏡のイメージング法開発
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20K12492
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
小谷 佳範 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (10596464)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 軟X線顕微鏡 / ナノ集光イメージング / 画像信号処理 / MCD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟X線MCD顕微鏡は軟X線ビームをフレネルゾーンプレートで集光し、磁気円二色性を利用して磁性体の磁区構造をナノスケールで描画できる走査型のイメージング装置である。これまで、焼結磁石の磁化反転過程を微視的に観察し、画像解析を経て結晶粒ごとの磁気特性を得ることに成功してきたものの、粒界相やエッジなどのさらに小さいスケールにおいては試料表面の微小な凹凸や微傾斜の存在が解析を妨げていた。試料表面の形状を予め知ることはこの画像解析の問題を解決できると期待される。
そこで本研究では、４象限型のフォトダイオードを光電子検出器として利用するイメージング法を開発した。光電子の放出角度を演算的に導出することで試料表面のラフネスの起源となる微結晶のファセットや微斜面の角度を得ることができる。開発したディテクタは、高次光制限アパーチャと４象限ディテクタを一体化させた形状とし、試料に近接配置した。二次電子の取り込み角は立体角の約20％をカバーし、試料電流と同時に測定を行った。各象限の信号は4台の独立した電流アンプで増幅され、Labview計測システムによって収録した。感度や空間分解能は光電子取り込み立体角に依存するため、試料と４象限フォトダイオードの距離、バイアス電圧、外部磁場を変更しながら測定した。これらのデータの感度補正およびBG処理を施した後、演算可能な８方位の積分画像を合成することで表面３次元像の構築に成功した。レーザー共焦点顕微鏡のプロファイル計測で得られた高低情報との比較を行った。
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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
2021年度は放射光計測の実施と画像解析方法の検討を行ってきた。当初の期待通りに本ディテクタを使用して光電子の放出角に依存したデータが得られた。各象限データから演算する積分画像は終端で発散しやすく、これを抑制するためのパラメータ設定に時間を要した。拘束条件の見直しでこの問題を解決し、放射光実験で得られた代表的な１視野について、表面の３次元構造となる高低マップを構築するところまで進められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は他の視野についても画像解析を進め、3次元像を構築する予定である。また、測定手法の基礎データとなるディテクタ距離依存性、バイアス電圧依存性、外部磁場依存性について調査する。さらに、ネオジム磁石破断面の面内磁化に由来すると考えられる磁気コントラストも一部観察できているので、画像解析を行うとともに詳細な検証を行う。
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| Causes of Carryover |
データ解析用計算機は研究の進捗状況から次年度に整備する。これに伴い、データストレージなどの周辺機器についても次年度購入に変更する。
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