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本研究は、従来法では困難な微量試料の磁気構造解析を実用レベルに押し上げることを目指し、非共鳴X線磁気散乱の新規測定法を開発することを目的としている。研究代表者は、従来の偏光解析結晶による偏光解析のプロセスを試料結晶自身によって行うことにより、X線の回折過程を一段階省略し測定強度を100倍近く飛躍的に向上させる測定方法を考案した。新規測定法では、散乱面を自在に選択し回折実験を行えることが必要である。
考案の測定法の開発には、SPring-8のBL46XU高輝度アンジュレータビームラインの6軸回折計を使用した。本研究最初の課題は、任意散乱面で4軸モード駆動させる制御プログラムを開発することであった。非共鳴X線磁気散乱においては、磁気ブラッグ反射強度は構造因子テンソルにより記述され、このテンソルの各要素から磁気構造の情報が得られる。研究代表者は、構造因子テンソル要素決定に重要な散乱面傾斜角φとアジマス角Ψ(散乱ベクトルまわりの試料の回転角)に注目し、それぞれを任意角に固定する「φ-Ψ固定モード」の開発に成功した。この成果に関しては「構造因子テンソル要素決定法及びそのためのX線回折装置利用法」として特許権の申請を終えた。
これまでに、希土類金属のholmiumとdysprosiumにおいて磁気ブラッグ反射の偏光解析の実証実験に成功し、実験方法論に問題のないことを明らかにした。また、信号強度が極めて小さいchromiumのSDWの観測にも成功し、偏光解析結晶を使用しないことによる感度の向上を確認した。
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