Ultrasound measurements under megagauss fields

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14403
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野村 肇宏 東京大学, 物性研究所, 助教 (20845987)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超強磁場 / 超音波 / 磁場誘起相転移

Outline of Annual Research Achievements

初年度として、一巻きコイル磁場発生装置と組み合わせた超音波測定手法の開発に注力し研究を行った。当初の課題であった超音波パルス法における繰り返し周波数の問題は、連続励起法によって解決された。連続励起法の短所である「ノイズ除去困難」という課題も測定系を最適化することで大まかに解決することができた。具体的にはサンプルサイズの最適化、高効率なトランスデューサーの採用、適切な高周波フィルターおよびアンプの適用といった測定系の改善を試みた。またマイクロ秒パルス磁場由来の問題、渦電流による発熱および磁気応力といった課題も、電極における金属材料を可能な限り減らすことで解決することができた。
開発に対するテスト測定を兼ねて、3種類の物質（フラストレート磁性体 MnCr2S4、量子スピン系 green dioptase、液体酸素）に対して最大100テスラまでの測定を行った。それぞれの物質において、磁場誘起相転移に関連した異常信号を捉えることに成功した。音速変化の検出感度はおよそ10^-4 - 10^-3のオーダーである。ここまでで第一段階の測定技術開発は成功したと言える。以上の研究はドイツの強磁場施設（HLD-HZDR）のS. Zherlitsyn博士をはじめとする研究者の方々との国際共同研究として進めた。測定技術開発の論文は執筆済みで、現在投稿中である。今後は対象とする物質群を広げるとともに、測定技術の更なる改善を目指す。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の目的であった技術開発は予定よりも早く完成した。今後は対象となる物質群を広げ、積極的な物性測定に取り組める。

Strategy for Future Research Activity

測定技術開発はおおよそ完了したため、今後は対象とする物質群を広げるとともに、測定技術の更なる改善を目指す。