2013 Fiscal Year Annual Research Report
X線波束の異常シフト現象を利用した光学素子開発とベリー位相項の可視化研究
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25286092
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
香村 芳樹 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, ユニットリーダー (30270599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 義人 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, ユニットリーダー (80260222)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Ｘ線動的回折理論の新しい描像 / 格子歪み / ベリー位相項の計測 / Ｘ線干渉計測 |
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| Research Abstract |
歪み結晶中をX線が伝搬する際に生じるベリー位相によってX線横すべり現象が生じる。この現象の特性は解明されつつあり、様々なX線光学素子に使えそうな見込みが立ってきた(Y. Kohmura et al., PRL 2010, Y. Kohmura et al., PRL 2013)。ブラッグ条件近傍にセットされた歪み結晶中の格子歪みは、位相空間上に、ベリー曲率と呼ばれる渦を生じ、X線横すべり現象の原因となっている。この渦はX線を偏向させる要因となると同時に、X線の位相変化を起こす。格子歪みを空間的に制御し、透過Ｘ線の位相変調を空間的に制御出来れば、空間光変調器(Spatial Light Modulator)への応用の可能性が拓ける。一方、ベリー位相を直接計測する事が可能になれば、厚み100ミクロンの試料が1オングストローム歪んだとしても計測できる程の、高感度計測に道が拓かれる。このため、精密なX線干渉計開発が必要である。平成25年度に、ベリー位相項を計測するための実験研究が進められた。
まず、平成25年12月の実験で、X線干渉光学系で用いるX線プリズム一つを用いた簡便な光学系で信頼性のあるデータが取れる事を示した。歪み結晶によるベリー位相を直接計測する前のステップとして、無歪み結晶透過による位相シフトとその角度依存性が動的回折理論で計算される物と一致する事を確認した。我々が用いたＸ線干渉計測法は、歪みに対する感度が非常に高い反面、歪みが大きすぎると、位相シフトが、複数波長に跨り、観測あるいは解読が不能になる。このため、次のステップとして、微小歪みの大きさを変えた結晶試料を４通りほど準備し、観測される位相シフトが、無歪み結晶から、歪みに応じて変化していく様子を観察した。この実験でベリー位相を可視化するという初期の目的は達成された。現状では、位相ドリフトなどが見られ、定量性に多少の問題が有るが、非常に画期的な初期成果が達成された。
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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
歪み結晶に由来する微弱なベリー位相項の観察に成功していると思われ、十分な初期成果が達成されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度の実験で、歪み結晶に由来する微弱なベリー位相項が観察されたが、残念ながら、Ｘ線干渉計による測定時の位相ドリフトの影響を受けている様子が見られる。より定量的な知見を与えるためには、Ｘ線干渉計が設置されている実験ステーションの精密温度コントロールを行い、モーターの発熱特性を見極め、位相ドリフトを極力低減させると同時に、より詳細な歪み制御を行い、データの精度を上げてゆく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は１万円以下の少額だった。この額で購入できる物品は非常に限定されているので、この中で用途を考え使い切るより、次年度に持ち越して、より有益な用途に活用する事にした。
次年度には、ベリー位相項に時間変調を加える実験を行う予定である。このため、結晶に電極を付け、電界を加え、格子歪みに高速の時間変調を加える必要が有る。この実験のための試料や、電極加工のための部品の購入費にあてる予定である。
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Research Products
(5 results)
