Development of low-temperature magnetization measurement system for small single crystals

小单晶低温磁化强度测量系统的研制

• 批准号: 22K18681
• 负责人: 芝内 孝禎
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18681/
• 关键词: 磁化測定; 希釈冷凍機温度; 磁場勾配; ファラデー力; メンブレン; キャパシタンス測定; 微小単結晶; 磁気トルク; 微小試料

本研究では、希釈冷凍機温度(数十ミリケルビン)までの極低温領域での、数十マイクログラム級の微小単結晶試料の磁化の精密測定を可能にする装置を開発することを目的としている。現在極低温領域の磁化率測定手法として最も信頼性の高い、グラジエント型超伝導マグネットを用いたキャパシタンス法によるファラデー力測定を改良し、最近市販が始まったメンブレン型表面応力センサーと組み合わせ、微小単結晶試料での磁化測定の実現を目指している。微小単結晶試料をメンブレン上に配置し、グラジエントマグネットにより鉛直方向に磁場勾配をつける。これにより、試料の磁化に比例したファラデー力が鉛直方向に働き、メンブレンがたわんで、その変位量をキャパシタンス法により測定する。本研究で開発する極低温磁化精密測定システムは、外部磁場に勾配をつけるため立方晶など磁化異方性のない試料での測定も可能であり、かつキャパシタンス測定のため希釈冷凍機温度までの測定が可能であるという、ファラデー力測定の特徴を生かしながら、微小試料での測定を目指すものである。今年度は、メンブレン型応力センサーの裏側に金蒸着を行い、可動電極との間でコンデンサを構築し、キャパシタンス測定の室温における予備測定を行い、原理的に測定可能であることを確認した。それと並行して、グラジエントマグネットの動作確認を行った。今後は極低温における測定システムを構築し、実際の試料における測定をおこなう。

The purpose of this research is to develop a device that makes it possible to accurately measure the magnetization of tens of micro-crystal samples in the ultra-low temperature field, including refrigerator temperatures (tens of thousands of minutes). At present, the magnetic susceptibility measurement method in the ultra-low temperature field has been improved by using the medium and high reliability method. Recently, the magnetic susceptibility measurement method of micro-crystal samples has been improved by using the medium and high reliability method. Micro-crystalline samples are arranged on the surface of the sample, and the magnetic field is matched in the vertical direction. The magnetization ratio of the sample is determined by the vertical direction and the measurement method. This study has developed the possibility of precise measurement of ultra-low temperature magnetization due to external magnetic field coupling, cubic crystal magnetization anisotropy and sample measurement due to refrigerator temperature measurement due to external magnetic field coupling, characteristics of ultra-low temperature magnetization measurement due to external magnetic field coupling and sample measurement due to microscopic sample measurement due to external magnetic field coupling. This year, the temperature measurement of the movable electrode and the temperature measurement of the movable electrode can be confirmed. We're going to have to go through the motions. In the future, the measurement system of extremely low temperature shall be constructed, and the measurement system of actual sample shall be constructed.