時間分解光電子顕微鏡による超高速磁気応答現象の観測

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18101004
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: 木下 豊彦 (財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門・分光物性IIグループ・グループリーダー, 主席研究員 (60202040)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大谷 義近 東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610) ; 福本 恵紀 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門・分光物性IIグループ, 協力研究員 (20443559) ; 大沢 仁志 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門・分光物性IIグループ, 協力研究員 (00443549) ; 奥田 太一 東京大学, 物性研究所, 助手 (80313120) ; 松下 智裕 ビームライン技術部門, 機器制御チーム, 副主幹研究員 (10373523)
• Keywords: 光電子顕微鏡 / 磁区 / ダイナミクス / ポンプ＆プローブ法 / 時間分解観察 / 放射光 / 微小領域磁性 / 磁気応答

Research Abstract

本年度は、SPring-8で所有していたピコ秒チタンサファイアレーザーをフェムト秒仕様に改造するとともに、パルスピッカーによる任意の周波数への変換、また、再生増幅器による低周波数(5kHz)高出力紫外線レーザーパルスを発生させる設備を導入した。(申請額よりも減額された交付金額であったためこの措置をとることとした。)装置は、SPring-8の軟X線ビームラインBL25SUに設置した。
2006年度前半は、レーザー導入に向け、レーザーブースまた光電子顕微鏡までのレーザーパスの設計を行った。2006年11月の装置導入後、光電子顕微鏡で見る直径100μm視野内に集光されたレーザーが照射されるのを確認、また、放射光パルスとの同期テストを行った。SPring-8のバンチモードは、等間隔シングルバンチとバンチトレインの組み合わせであり、パルスピッカーを用いることで、この等間隔シングルバンチにフェムト秒レーザーを同期した。さらに、最近SPring-8で開発されたトリガークロック遅延装置を導入し、レーザー光と放射光のパルスとのタイミングを任意に取ることができるようになった。また、バンチトレインからのシグナルを光電子顕微鏡で検出しないために、検出器(MCP)にかける高電圧をトレインの周期に合わせ降下させるシステムを設計した。実際、高速の電圧オフのタイミングと、バンチのタイミングをずらしていくことにより、連続バンチの箇所の信号を排除できることを確かめた。
これらの準備を進めつつ、実際に観測する系(微小強磁性体、スピンバルブ系薄膜)などの磁区観察の予備実験を進めた。なお、高出力紫外線レーザーパルスは、本装置は2007年度以降、レーザーによる逆ファラデー効果を用いた磁化反転、反強磁性体のスピン反転、光誘起相転移を起こさせるためのポンプ光として使用する予定である。