バンド幅可変核分光器による放射光メスバウアー小角散乱法の開発研究

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03909
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 三井 隆也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員(定常) (20354988)
• 研究分担者: 増田 亮 京都大学, 複合原子力科学研究所, 研究員 (50455292) ; 平尾 直久 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (70374915)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 量子ビーム / メスバウアー分光 / 核共鳴散乱 / 放射光 / メスバウアー効果 / 金属微細組織

研究実績の概要

本研究は、放射光から neV～μeV 領域でバンド幅を制御した57Fe放射光メスバウアーγ線を生成可能な核モノクロメーターを開発して、それをメスバウアー小角散乱分光法に適用することで、鉄系材料の微細組織や歪、欠陥、秩序相揺らぎに関連した電子-磁気構造を局所解析できる全く新しい微細構造解析法を創出するものである。前年度までの研究により、neV～μeV 領域でバンド幅を制御可能な核モノクロメーターの開発と、それを用いたメスバウアー小角散乱スペクトルの測定に成功している。その応用として、本年度の前期は、昨年度からの継続研究として、高温電気炉で軟磁性材料中に生成したナノ結晶の磁性を小角散乱スペクトルで調べると共に、自動車モーター用軟磁性材料研究への応用の可能性を探るため、産業界の研究者と放射光メスバウアー分光の共同実験を実施した。本年度の後期には、DACによる高圧下メスバウアー小角散乱法の実用化に向けた集光ミラーのBL11XUへの導入と作動試験を行い、所定の集光性能が得られることを確認した。高圧実験の応用実験は、2019年度のマシンタイムで実施する事を計画している。更に、新しい研究展開として、バンド幅可変・核モノクロメーターによる超高分解能X線非弾性散乱測定を実施し、広いダイナミックレンジ(μeV～neV)での高分子液体の準弾性散乱スペクトルの観測に成功した。この様な超高分解能の物質ダイナミクスの研究は、トムソン散乱を利用する従来のX線非弾性散乱法では困難である。本研究課題で開発した放射光メスバウアー小角散乱法は、鉄系材料の微細組織や歪、欠陥、秩序相揺らぎに関連した電子-磁気構造を局所解析できるため、今後、基礎物性の研究のみならず工業材料の分析に渡る広い分野での応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 64 and 128 pixel Si-APD linear array X-ray detectors with 0.5 ns time resolution (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Kishimoto, T. Mitsui, R. Haruki, S. Shimazaki, and M. Tanaka
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2054 ページ: 060068-[1-6]
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5084699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable-bandwidth 57Fe Synchrotron Mossbauer Source (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsui Takaya、Masuda Ryo、Seto Makoto、Hirao Naohisa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 093001～093001
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.093001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic property and compressional behavior of Fe-Si alloys at high pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kamada, N. Suzuki, F. Maeda, N. Hirao, M. Hamada, E. Ohtani, R. Masuda, T. Mitsui, Y. Ohishi, S. Nakano
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 103 ページ: 1959-1965
  • DOI: https://doi.org/10.2138/am-2018-6425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Bragg reflection of 57FeBO3 in radio-frequency magnetic field observed with Si-APD (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kishimoto, R. Haruki, R. Masuda, M. Tanaka and T. Mitsui
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 58 ページ: 016501-[1-6]
  • DOI: https://doi.org/10.7567/1347-4065/aae89c
  • 査読あり
• [雑誌論文] An experimental examination of thermal conductivity anisotropy in hcp iron (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ohta, Y. Nishihara, Y. Satoh, K. Hirose, T. Yagi, S.I. Kawaguchi, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science, section Solid Earth Geophysics 巻: 6 ページ: 166-[1-15]
  • DOI: https://doi.org/10.3389/feart.2018.00176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Valence fluctuating compound α-YbAlB4 studied by 174Yb Mossbauer spectroscopy and X-ray diffraction using synchrotron radiation (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Oura, S. Ikeda, R. Masuda, Y. Kobayashi, M. Seto, Y. Yoda, N. Hirao, S.I. Kawaguchi, Y. Ohishi, S. Suzuki, K. Kuga, S. Nakatsuji, H. Kobayashi
  • 雑誌名: Physica B 巻: 536 ページ: 162-164
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.09.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melting experiments on Fe-Si-S alloys to core pressures: Silicon in the core? (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Tateno, K. Hirose, R. Sinmyo, G. Morard, N. Hirao, Y. Ohishi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 103 ページ: 742-748
  • DOI: https://doi.org/10.2138/am-2018-6299
  • 査読あり
• [学会発表] SPring-8 高度化に向けた核共鳴散乱研究計画について (2019)
  • 著者名/発表者名: 三井隆也
  • 学会等名: 第 12 回 SPRUC 核共鳴散乱研究会
• [学会発表] 放射光メスバウアー分光による物質の局所構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三井隆也
  • 学会等名: 放射光設備利用講習会 平成30年度文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業
• [学会発表] 核共鳴散乱を用いた物質研究と将来展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三井隆也
  • 学会等名: SPring-8シンポジウム2018
• [学会発表] 可搬型核モノクロメーターの開発と応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原孝将, 三井隆也, 櫻井吉晴, 池田直
  • 学会等名: 日本物理学会 2018 年秋季大会
• [学会発表] バンド幅と発散角を制御可能な放射光メスバウアー線源で観測した核共鳴小角散乱 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三井隆也
  • 学会等名: 日本物理学会 2018 年秋季大会
• [学会発表] Advanced Mossbauer spectroscopy with nuclear Bragg monochromator in SPring-8 (2018)
  • 著者名/発表者名: Takaya Mitsui
  • 学会等名: The 9th TOYOTA RIKEN International Workshop on New Developments and Prospects for Future of Mossbauer Spectroscopy (IWMS2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development and application for mobile type nuclear monochromator of 57Fe (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Fujiwara, T. Mitsui, Y. Sakurai, and N. Ikeda
  • 学会等名: The 9th TOYOTA RIKEN International Workshop on New Developments and Prospects for Future of Mossbauer Spectroscopy (IWMS2018)
  • 国際学会
• [備考] エネルギー幅可変核モノクロメーターの開発
  • URL: https://www.qst.go.jp/uploaded/attachment/3802.pdf
• [備考] 第9回豊田理研国際ワークショップ(IWMS2018)にてPoster Awardを受賞
  • URL: https://www.qst.go.jp/uploaded/attachment/10290.pdf