2014 Fiscal Year Research-status Report
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25600103
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
戸川 欣彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00415241)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電磁場解析 / 小角電子線散乱法 / 磁性人工格子 / スピントロニクス材料 / 電磁場イメージング法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
“物質中の電磁場を直接観察すること”は物質科学やエレクトロニクス研究において重要な意義をもつ。本研究では“小角電子線散乱法”を用いた電磁場定量解析法を開発することを目標とし、２つの研究項目（１）小角電子線散乱法を用いた磁性材料・誘電材料における定量的電磁場解析、（２）小角電子線散乱データを用いた位相回復法による電磁場イメージング法の開発 を設定し、研究を進めている。
研究計画２年目の本年度は、研究項目（１）を中心に研究を進め、研究項目（２）の基盤技術の開発を行った。初年度の研究により、電子線の空間コヒーレンスを10-7rad台に確保し小角電子線散乱実験を行うことでそれと同程度の電子線の電磁場偏向が検出できることが明らかになっている。しかしながら、物質からの小角電子線散乱データには散乱強度の微細な変調が検出されることも明らかになってきた。これらの発生因子を同定しフィルタリングすることは、物質内外の電磁場分布の定量解析を行うために重要となる。この点に関して、小角電子線散乱データの数値計算プログラムを作製し、実験データとの定量的比較を行えるようにした。例えば、磁性体の人工格子に対して、Bragg 回折および磁気散乱による基本的な偏向に加えて、試料形状や分布などに伴って強度変調が再現されることが分かった。これらは位相回復法の開発を進める上で重要な知見であり、この結果を踏まえた位相回復法の最適アルゴリズムの開発を進める。
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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
小角電子線散乱法は高感度での位相変化検出法として高い潜在能力を備えている。その特性の現れとして、例えば、物質からの散乱を対象とする場合、散乱強度の微細な変調が検出されうることが明らかになった。この散乱機構を同定することは、位相回復法による再生像を得るために重要な研究課題となる。この点に関連して、本年度の研究活動では、小角電子線散乱データの数値計算プログラムを開発し、構造物によるBragg回折データと電磁場による偏向データに加えて、試料形状や分布に伴って現れる強度変調因子の同定を行うことができるようになった。これらの知見は位相回復法を応用した実空間電磁場分布像の再構築における小角電子線散乱データのフィルタリングなどを行う上で重要な基礎データとなる。次年度以降の基盤技術を確立できたことから、研究はおおむね順調に進呈していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を踏まえ、研究項目(１)、(２)の研究を継続する。標準試料として、磁性人工格子に加え、微細な磁気状態が現れるキラル磁性体を用いる。精密磁気構造解析を進めることにより検出感度限界の評価を行う。また、自己組織化で整列する磁性微粒子や微細加工技術を用いて作製する磁性人工格子を用い、Bragg回折データと電磁場による偏向データを分離して検出する実験条件を確立することを目指す。
小角電子線散乱データの定量性を生かし、位相回復法を応用した電磁場イメージング法を開発する。電界放出型TEMを使用し10-7rad以下の電子線空間コヒーレンスを確保し、磁性人工格子の小角電子線散乱データを獲得する。また、位相回復プログラムを構築し、計算機上で小角散乱データを用いた実空間電磁場分布イメージの再構築が可能であることを実証する。位相回復に必要な検出精度などの実験条件を探る。
DPC法やフレネル法により取得される磁気イメージング像や導入済みのLLG磁気シミュレーターにより得られる理論像との比較を行い、再構築される実空間電磁場分布像の品質を検証する。必要に応じてデータのフィルタリングを行うなど位相回復プログラムを変更し、また、振幅像と散乱データの収得方法を改良する。これにより小角電子線散乱データを用いた電磁場イメージング法を確立する。また、本手法の潜在能力を最大限に引き出すために必要な実験条件を確立する。
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