| 研究課題/領域番号 |
19K20607
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
菅原 健人 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, 技術員(定常) (80831304)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 放射光X線 / 計測技術 / レイトレース法 / 磁化測定 / 磁性体 / 蛍光X線 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は磁性体試料の非破壊深部磁化測定が可能な新しい磁気光学顕微鏡の受光光学系の調整システムの最適化および自動化を当初の目的として掲げており、シミュレーションと実測の両面にて研究を進めている。
本年度は初年度に開発したレイトレース法を用いたシミュレーションソフトにて、実験に用いる入射X線の光源サイズやエネルギーおよび試料への入射角、受光系の配置角をインプットデータとして、受光系にモンテル型ミラーを使用した際のミラー出射光の角度発散分布を計算した。研究計画当初はモンテル型ミラーからの出射光の角度発散は測定対象のX線がエネルギー分布も持つため、シミュレーションによる角度発散評価しかできないと考えていたが、受光系に2結晶分光器を採用する事により、シミュレーションのみならず、実験でも角度発散が測定できるようになり、角度発散が最小となるミラー位置の探索が可能となった。また、この角度発散測定の副産物として、シミュレーションにより、発光点位置分布のミラー方向への射影の分布とミラーからの出射光の角度分布の対応関係が示唆されたため、角度発散測定手法を用いる事で、測定する発光点位置の分別が可能である事に気が付いた。発光点は試料表面から深部まで分布するため、この手法は深さ分解測定を可能とする事を示唆し、この新しい磁気光学顕微鏡に大きな付加価値を与えるものである。この新手法については、特願2021-002445にて本年度特許出願した。
また、本研究ではシミュレーションのみならず、実験にて深さ分解測定技術の実証のため、放射光を用いた実証実験を実施した。結果として、試料表面と内部で磁区の大きさが異なると予想される磁性体試料において、表面敏感な受光系配置時と深部敏感な受光系配置時にて磁区の大きさが異なる事を示唆する実験結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では計画当初、機械学習や深層学習を用いた受光系の配置の最適化を目的としていたが、初年度に当初想定していなかった角度発散の実測が可能になった事と、当該年度中にて、シミュレーションの結果、角度発散測定手法を採用する事で、新しい磁気光学顕微鏡において大きな付加価値と成り得る深さ分解測定の可能性が示唆された事により、研究対象が拡大した。そのため研究計画の工程として、これらの要素の確認や実証が新たに加えられ、当初計画していた機械学習や深層学習を用いた受光系の配置の最適化に関わる研究の進捗が遅れてしまう結果となった。ただし深さ分解測定技術はこの研究において大きな価値と成り得るものであり、進捗の遅れを差し引いても全体としては大きな前進となったと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までの研究にて、モンテル型ミラーからの出射光の角度発散が実測できるようになったことにより、実験において角度発散が最小となる位置にモンテル型ミラーを移動させることが可能になったが、角度発散の測定にはモンテル型ミラーの各位置において2結晶分光器の作動および回折強度の測定が必要であるため、ミラーの最適位置を探索するためには長い時間を要する。そのため、実験の度に2結晶分光による最適位置探索を行うのは効率が悪いと予想される。そこで次年度では事前に一度だけ各ミラー位置におけるミラーからの出射光の2次元強度、角度発散を測定してデータセットを作成する。また実測のデータセットをシミュレーションのデータセットと組み合わせる事で、それ以降の実験では各ミラー位置で角度発散を実測せずとも、ミラーからの出射光の2次元強度測定データから、現在のミラー位置が最適配置からどの程度ずれているかを判別し、必要最低限の測定データセットから最適位置への調整が完了できるようにする。また、深さ分解測定技術についてもシミュレーションと実測を並行して実施し、両者技術を統合した計測システムの開発および、結果の取り纏め、発表を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度にて平行光の角度発散測定および深さ分解測定システム用に関連機器整備を行おうとしたが、当該年度の残額のみでは購入金額に満たない機器があったため、次年度で購入して使用する計画に変更したためである。
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