X 線磁気円二色性 - SLit-J

X 線磁気円二色性
X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD)
●円偏向 X 線の吸収スペクトルから、磁気特性に関する情報を得る
●表面の磁区構造イメージング・磁気モーメントの定量化
●X 線のエネルギーを選ぶことによって元素選択的な分析が可能
測定原理磁性体試料に円偏光させたＸ線を照射すると、吸収
係数は試料の磁化方向と円偏光の光スピンの方向に依存して
異なる磁気光学効果(円二色性)を生じる。試料に磁場を掛け
た状態で円偏向の向きを変えた X 線の吸収スペクトルを測定
することにより、磁気特性に関する情報を得る。
得られる情報スペクトルの形状から、スピン磁気モーメント
および軌道磁気モーメントを定量的に決定することができ
る。また、磁性元素の価数など化学状態についての情報を得
ることができる。
特徴表面の磁性に極めて高感度である。可能励起 X 線のエ
ネルギーを選ぶことによって元素および電子のエネルギー準
位に対して選択的に XMCD スペクトルが得られる。
応用例 XMCD による次世代磁気ディスクの μm 領域磁気
構造評価析 (SPring-8) :磁気ハードディスクの加工法が保
図 1 XMCD 測定装置(SPring-8)*1
磁力および磁化量に及ぼす影響を XMCD によって分析
https://support.spring8.or.jp/Report_JSR/PDF_IAe_ALL/IAe_07A1892.pdf
図 2. 定原理の模式図*2
図 3 XMCD を利用した Co/LaFeO3 多相膜の磁
気ドメイン可視化*3
東北放射光施設における展開磁性体の研究において重要な Fe、Co、Ni の磁性を担う 3d 電子
は、軟 X 線領域(700-900eV)に吸収を示すため、東北放射光においては、高輝度のビームを用
いて、これらを直接調査することが可能である。ナノビーム集光による磁区構造の高分解能マ
ッピングにも対応している。
既存ビームラインとの基本スペック比較
XMCD
光源
SPring-8
SLiT-J
KEK (PF ring)
BL-03
BL-04
BL16XU
BL39XU
BL-16A
アンジュレータ
アンジュレータ
アンジュレータ
アンジュレータ
アンジュレータ
0.3～1.5
エネルギー範囲[keV]
3～30
0.1～3
4.5～40
5～38
エネルギー分解能 ΔE/E
～10-4
～10-4
～10-4
1×10-4～2×10-4
-
ビームサイズ [μm]
<0.1
<0.1
1000×1000(非集光時)/1×1(集光時)
600×600
100×300
光子数(集光位置) [photons/sec]
～1010
～1010
～1012(非集光時)/～1010(集光時)
～1013
1010～1012
*1 : http://www.spring8.or.jp/ext/ja/iuss/htm/text/06file/sp8_indu_appl_mtg-23/2.pdf
*2 : http://www.ritsumei.ac.jp/se/rp/physics/lab/spinspec/Imada_lab/xmcd.html
*3 : http://xraysweb.lbl.gov/peem2/webpage/Project/TutorialContrast.shtml

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