| 研究課題/領域番号 |
26286014
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
齋藤 晃 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (50292280)
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| 研究分担者 |
内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電子顕微鏡 / らせん波 / 磁性 / 軌道角運動量 / ボルテックス |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、電子らせん波をもちいて磁場および磁性体の磁性情報のイメージングを目指すものである。今年度は１）４重極磁場のイメージング、２）超高圧電子顕微鏡をもちいたサブナノメーター径の電子らせん波の生成、３）エルミート・ガウスモードの生成およびその磁場との相互作用の観察、を行った。
１）４重極磁場のイメージング：磁場イメージングの可能性を検証するもっとも簡単な問題として、電子顕微鏡内で人為的に生成した試料や磁場を通過して位相変調を受けた電子波の位相の可視化に試みた。位相の可視化にはフーリエ反復位相回復をもちいた。反復位相回復における実空間マスクとして今回我々はフォーク型回折格子をもちいた。電子顕微鏡の非点補正子によりさまざまな４重極磁場を人為的に導入し、その磁場分布の可視化を試みた。その結果、非点補正子による電子波の等位相面の湾曲の大きさおよび向きが回折らせん波の強度分布に現れることが判明し、その強度分布から電子波の位相分布が可視化できることが判明した。
２）超高圧電子顕微鏡をもちいた電子らせん波の生成：原子サイズに収束した電子らせん波による電子線磁気円二色性(EMCD)シグナル検出を目指し、超高圧電子顕微鏡をもちいた電子らせん波の生成を試みた。加速電圧1000kVでの電子らせん波の直径は加速電圧200kVの場合に比べて35%まで減少することが期待される。電子顕微鏡にバーガースベクトルb=1,3,5,10のフォーク型を導入し、入射電子線の波長と生成される電子らせん波のビーム径との関係を調べた。その結果、1000kVの電子線で生成した電子らせん波の直径は200kVの場合の約42%にまで減少することが確認された。理論値からのずれは、超高圧電子顕微鏡の電子源のコヒーレンスおよび電子顕微鏡の機械的、電気的振動によるものと考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定は、１）試料ピエゾ走査制御システムの導入、２）外部磁場のイメージング、３）磁区イメージングであった。１）については、予算の使途を変更したため導入は行っていない。現在、電子顕微鏡を外部制御するMathLabのToolBoxと呼ばれる制御コマンドライブラリの導入を検討しており、これにより当初の目的が達成される目処が付いており、平成27年度に導入を進める予定である。２）および３）については電子顕微鏡内で人為的に生成した４重極磁場のイメージンングまで完了している。今後EELSをもちいた磁区イメージングを進める。また、当初平成27年度に行う予定のサブナノメーター電子らせん波の生成については、超高圧電子顕微鏡をもちいた検証実験を既に今年度から取りかかり、ビーム径が波長のスケーリング則で縮小することを確認しており、これについては当初の計画以上に進展していると言える。その他、エルミート・ガウスモードの生成およびそれらの磁場との相互作用の検証実験についても進めており、全体として順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
磁性体の外部磁場のイメージングの開発を進めるために、強磁性体のナノニードルおよびナノ粒子実験を行うことを検討している。また磁性体の磁区イメージングの開発を進めるために、高分解能電子顕微鏡観察および電子エネルギー損失分光法をもちいて電子らせん波と磁性体および磁性原子との相互作用の詳細を明らかにする。今後は単一の原子コラムに照射するためのサブナノメーター径の電子らせん波の生成を進める。またサブナノメーター径の電子らせん波が生成できた場合、そのらせん波と磁場および磁性体との相互作用について検証をすすめる。さらに電子らせん波が原子コラムを伝播する過程を観察し、原子コラムとの相互作用を明らかにする。特にFe等磁性原子からなる原子コラムとの相互作用を明らかにし、原子分解能の磁気イメージングの可能性を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
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| 次年度使用額の使用計画 |
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