2015 Fiscal Year Annual Research Report
同位体特定による局所状態解明のための先進的メスバウアー分光法開発
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24221005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
瀬戸 誠 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (40243109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
壬生 攻 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222327)
三井 隆也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (20354988)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / メスバウアー分光法 / 核共鳴散乱 / 放射光 / 同位体特定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多元素でのメスバウアー効果測定を実現し、放射光の高い輝度を活かした先進的な分光法の開発・確立と、同位体置換法を用いることで、これまでには困難であった特定部分だけの微視的測定を可能とするなどといった応用研究領域の拡大を指向した先導的な物質科学研究を実施することを目的としている。
今年度は、これまで開発を行ってきた放射光吸収メスバウアー分光法の高効率測定を実現する内部転換電子検出法の確立に向けた高度化開発研究に重点を置いて実施したが、これを用いたNiナノ粒子の磁性などの基礎物性やリチウムイオン二次電池の充放電機構に関する研究も行った。また、偏光状態を制御したメスバウアーγ線を斜入射測定や回折測定に適用するために、Fe-57核分光器で生成した放射光メスバウアーγ線の線質制御装置を開発した。さらに、これにX線集光法を適用して、ダイアモンドアンビル中のミクロン程度の大きさの試料の測定を実施し、従来は困難であった超高圧下での偏光メスバウアー分光測定を実現した。また、角度分解能が秒程度の超小角散乱メスバウアー分光法の実用化のために、平面波メスバウアーγ線生成に関する研究を実施した。加えて、深さ分解放射光メスバウアー分光法のための2重ガスフロー型比例計数管検出器を開発した。さらに、ナノ材料研究分野での応用展開を視野に入れて開発を行ってきたγ線の全反射現象を利用した金属磁性薄膜の局所電子スピン構造解析法についても応用研究を実施した。以上の他に、核共鳴準弾性・非弾性散乱法の高度化研究および電子線型加速器等を用いて生成したRI線源による高効率メスバウアー分光装置の開発およびこれらを用いた研究も実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電子線検出方式による放射光吸収メスバウアー分光法については大幅な測定効率向上を達成することが出来ており、その応用研究も実施され始めている。また、様々な試料の測定に対応できる実用的な分光法の確立に向けた研究開発段階に達している。同位体置換法についても実用化され、その磁気記録デバイスへの応用研究が実施されている。また、Fe-57核分光器とダイアモンド移相子から成る核共鳴回折光学系の開発に成功し、偏光状態を制御した放射光メスバウアーγ線の生成を実現した。さらに、Fe-57核分光器とSi結晶の非対称反射を利用して平面波放射光メスバウアーγ線の生成にも成功し、従来のメスバウアー分光法では実施不可能な秒オーダーの角度分解能の超小角散乱分光法の実用化にも成功した。開発を行ってきた2重ガスフロー型比例計数管検出器の開発についても、原子力鋼材溶接部の局所分析等の応用研究が開始されている。これらを用いて、薄膜スピントロニクス素子の磁性に関する研究や高圧下水素環境下の水素吸蔵合金に関するスピン構造解析等の応用研究が実施されている。さらに、これらの研究過程で、放射光メスバウアーγ線のエネルギーバンド幅制御法や内部転換電子斜入射メスバウアー分光法等の新しい計測法も可能となり、その高度化も進んでいる。このように、本研究課題で予定していた機器開発についてほぼ順調に進展していると同時にさらなる展開も見せている。また、これらの方法は物質科学、地球科学、生体関連物質などといった幅広い分野での研究なども実施されて成果をあげはじめている。以上のことより、研究は順調に進展しているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
先進的分光法として開発を行ってきた電子線検出方式を用いた放射光メスバウアー吸収分光法の高度化研究を実施し、分光法として確立する。さらに、測定可能元素を拡大するために、原子炉や電子線形加速器等を利用して生成したRI線源を用いた短寿命メスバウアー分光法についても開発および応用研究を続けるものとする。また、核共鳴散乱体をアナライザーとして用いた準弾性・非弾性散乱法の開発研究も実施する。さらに、核モノクロメーターで生成した放射光メスバウアーγ線を用いた研究として、金属薄膜等の局所電子・磁気構造解析への応用展開を進める。また、2重ガスフロー型比例計数管検出器を用いたメスバウアーイメージング分光法や同位体置換法の応用研究も実施する。さらに、開発を行った装置を用いた先導的な研究を多くの分野で行うことで、その有用性を示していくものとする。
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[Journal Article] 61Ni synchrotron radiation-based Mössbauer spectroscopy of nickel-based nanoparticles with hexagonal structure2016
Author(s)
R. Masuda, Y. Kobayashi, S. Kitao, M. Kurokuzu, M. Saito, Y. Yoda, T. Mitsui, K. Hosoi, H. Kobayashi, H. Kitagawa and M. Seto
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 20861-1, 8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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