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磁性体内部の磁区3次元可視化技術の開発と電磁鋼板への適用

磁性材料内部磁畴3D可视化技术开发及其在电工钢板上的应用

基本信息

批准号：
22H03879
负责人：
稲見俊哉
金额：
$ 10.9万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

強磁性体の内部の磁区分布や、その磁場に対する応答については、永久磁石の保磁力向上や電磁鋼板の低鉄損化など応用研究に深く関わっているにも拘わらず、適切な測定方法が無いため、充分知られていない領域である。この問題に対し、研究代表者はX線領域の新しい磁気光学効果「X線磁気円偏光発光」を2017年に発見した。物質透過能に優れ、磁性に感度が高いという特長があり、続いて当該原理を利用して、磁性体内部の磁区観察が可能な磁気顕微鏡の開発を行い、水平方向分解能10 μm、深さ方向は積分して(平均深さ10-20 μm)観測する走査型磁気顕微鏡として2021年に完成させた。本基盤研究では、この成果を発展させ、深さ分解計測を実現し、磁区の3次元可視化を達成する。方向性電磁鋼板を測定対象とし、特徴的な補助磁区の構造など、従来、計算や想像でしかなかった対象を観察で明らかにし、現象の理解を進め、デバイスの高性能化への貢献を目指す。本研究で用いる磁気顕微鏡は、主に、集光光学素子、平行化光学素子、円偏光解析装置からなる。励起光として放射光X線を用い、これを集光光学素子で試料上に集光し、入射側の空間分解能を得る。試料からは特性X線が発せられ、これを平行化光学素子である程度の立体角で集め、平行化し、さらに後段の円偏光解析装置で円偏光度を求め、ここから発光領域の磁化を推定する。平行化光学素子は受光領域が広く、出射側に空間分解能がない。しかし、平行化したX線の角度発散を制限すると受光領域を制限できることを見出し、この手法を用いて深さ分解計測を実現する。2022年度は、3次元磁区測定で問題となる、測定の高速化の解決のため、大強度の準単色光を入射X線として用いた試行実験を実施し、これまでの4倍の検出強度を確認した。また、今後の準単色光実験に利用するための、入射X線集光ミラーの設計製作を実施した。

Magnetic field distribution in ferromagnetic materials, magnetic field response, permanent magnet magnetic field protection, and low iron loss of electrical steel plates are studied in detail. In response to this question, the research representative reported a new magnetic optical effect in the X-ray field,"X-ray magnetic polarized light", in 2017. When this principle is applied, it is possible to detect the magnetic region inside the magnetic body. The magnetic microscope will be developed with a horizontal resolution energy of 10 μm and a depth integration (average depth: 10-20 μm). The magnetic microscope will be completed by 2021. The results of this research are developed, the deep resolution measurement is realized, and the 3D visualization of magnetic field is realized. Directional electrical steel sheet measurement of the image, characteristics of the auxiliary magnetic region structure, calculation, imagination, observation of the image, understanding of the phenomenon, and contribution to high performance development. In this study, we used magnetic micromirrors, focusing optics, collimating optics, and polarized light resolution devices. Excitation light and radiation X-rays are used, and collection optics are used on the sample, and spatial resolution energy is obtained on the incident side. Sample characteristics X-ray emission, parallelization optical element, solid angle, concentration, parallelization, polarization analyzer, polarization degree calculation, magnetization estimation of emission field. Parallelizing optical elements have spatial resolution energy on the light receiving side and spatial resolution energy on the light emitting side. The angular dispersion of X-rays is limited by parallelization, and the light receiving field is limited by observation and measurement. In 2022, the problem of measuring three-dimensional magnetic field was solved, and the high-intensity quasi-monochromatic light incident X-ray was tested and implemented, and the four-fold detection intensity was confirmed. The design and manufacture of incident X-ray collection system shall be carried out in the future.