2013 Fiscal Year Research-status Report
磁気熱量効果測定のための高精度磁場中示差走査熱量計の開発
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25600077
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
和田 裕文 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80191831)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁気熱量効果 / 示差走査熱量計 / 一次転移 |
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| Research Abstract |
磁場による磁性体の温度変化やエントロピー変化を磁気熱量効果という．一次転移を示す遷移金属磁性体は磁気熱量効果が大きいので，磁気冷凍材料として注目されている．しかし一次転移の場合は，測定法によって大きな誤差を示す場合があり，信頼できるデータを得る方法の開発が強く求められている．そこで本研究は高精度測定できる磁場中示差走査熱量計（DSC）を作製し，それを用いて巨大磁気熱量効果を示す一次転移物質の物質の磁気熱量効果を直測定することを目的としている．初年度はDSC構成部分についてそれぞれテストを行い，その動作の確認を行うとともに磁場中へ移行するためのプロセスについて考察した．以下に本年度の結果を示す．
1. DSCの高精度測定で最も重要な温度計測については採用を計画しているサーモモジュールについてテストを行い，温度分解能も十分な精度を持つことを確認した．
2. 次に重要なポイントであるベースラインの安定性について，ゼロ磁場のもとで高真空中で断熱セルを用いる方式を採用しテストを行った．さまざまな条件で安定性を調べたが，結果的にDSCは温度を一定の速度で動かしながら測定するので，昇温速度を調整すればベースラインは断熱セルを温度制御しなくても十分な安定度が得られることがわかった．そこでそれを考慮して磁場中に入れるために，ダウンサイズした装置の設計を開始した．コンピュータプログラムについても開発中である．
3. 測定用の試料である，一次転移を示すMn化合物とCo化合物について試料を作製し，間接的な方法で磁気熱量効果を測定して，巨大磁気熱量効果物質の探索を行った．
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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
当初の予定通りゼロ磁場でのDSCの動作確認を達成した．サーモモジュールによる温度計測は十分な精度を持つことを確認した．ベースライン安定化のため，高真空容器，断熱セル，サンプルステージの構造を持つDSCを考えて動作状況を調べたところ，ベースラインの安定度は断熱セルの温度制御よりもむしろサンプルステージの大きさで決まることがわかってきた．そのため断熱制御しない方式に切り替えて磁場中装置の設計を行っている．これにより装置は大幅に簡略化できる見通しがついた．
また，Mn化合物とCo化合物で巨大磁気熱量効果物質の探索を行い，本装置の試料となる物質を見出した．
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| Strategy for Future Research Activity |
装置の構成部分について動作確認を行っているとき，化学の分野で室温付近で稼働する精密DSC装置が製作されていることを知った．そこで千葉大学に行って見学させていただくとともに，装置製作者についていろいろなノウハウを伺った．この精密DSCは真空容器や断熱セルを用いない方式でベースラインを安定化する方式を用いていた．これは大変参考になったので現在設計中の磁場中のDSC装置にもその特徴を反映させている．今後この装置をくみ上げて磁場中でテストすることを予定している．
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