X線磁気トモグラフィー法を用いた３次元ナノ磁区構造観察による磁性機能の解明

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本研究でこれまで開発してきた走査型Ｘ線磁気トモグラフィー法での試料環境の拡張と適用試料の拡大を目的とし、強磁場印加条件での測定のためのセットアップを開発した。オフラインの超伝導磁石および電磁石を併用することで、最大5Tまでの磁場を試料に印加したのちの残留磁化状態での磁気トモグラフィー観察を可能とした。本手法を先端的な永久磁石材料である微細粒径ネオジム焼結磁石に適用した。その結果、ヒステリシス曲線に沿った減磁過程での永久磁石試料内部の磁区構造を３次元的に観察することに初めて成功した。これにより、これまでマイクロ磁気シミュレーションでしか研究されていなかった逆磁区核生成部位を実験的に特定するとともに、逆磁区が伝播していく様子を可視化することができた。以上の成果をまとめた論文が高インパクトジャーナルに掲載された。一方で、結像型X線磁気トモグラフィー法の開発については、フレネルゾーンプレートによる結像光学系ではノイズや統計精度の点で課題が明らかになった。そのため、直接撮像型の高感度検出器の利用を検討したが、SPring-8のビームタイムが取得できなかったため、予定通り研究を進めることができなかった。また、フレネルゾーンプレートに変わる高効率の結像光学素子として、Advanced KBミラーの利用の検討を行った。ベクトル磁気トモグラフィー再構成アルゴリズムについては、実測データへの適用を予定していたが、元の画像データのノイズ成分が妨げとなり、十分な精度での再構成を行うには至っていない。しかし、その解析の過程で、元画像の密度分布の微分に起因するアーティファクトを取り除くためのアルゴリズム開発を行い、ノイアーティファクトを効果的に除去することに成功した。