【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24QS0001

利用課題名 / Title

ガンマ線光子相関時間測定系の開発研究IV

利用した実施機関 / Support Institute

量子科学技術研究開発機構 / QST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

量子効果/ Quantum effect,放射光/ Synchrotron radiation,メスバウアー分光/ Mossbauer spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

瀬戸 誠

所属名 / Affiliation

京都大学複合原子力科学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

北尾 真司,山下 拓之,小林 康浩

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

三井 隆也,藤原 孝将

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

QS-111：放射光メスバウアー分光装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

本研究は、原子核への外部磁場およびオングストロームオーダー高精度位置制御による動的摂動により、コヒーレントガンマ線光子のエネルギー・偏光・時間構造を制御することを目的とするものである。同時にこのような測定の自由度を上げて研究を大きく進展させるために、制御のための外部摂動パラメータなどを事前に設定して測定条件を制限しなくても、測定後にそれらの条件を組み合わせて選択を可能とする自由度の高い測定系の開発を実施することも目的としている。

実験 / Experimental

試料には⁵⁷Feでエンリッチした弱強磁性の FeBO₃単結晶を用いた。FeBO₃は、外部からの弱い印加磁場によりFeの量子化軸を揃えることが可能であるが、外部磁場方向を変化させることにより数ns程度で量子化軸のスイッチングが可能である。これを利用して一定方向の定常外部磁場を印加した単結晶に対して、放射光入射による核励起と相関を持ったタイミングで定常外部磁場よりも強い高速パルス磁場を印加することでFe量子化軸方向を変化させ、その脱励起時間スペクトル測定を行った。測定は量子科学技術研究機構の専用ビームラインBL11XUで行った。 今回の実験では、定常磁場を水平方向に印加したが、これによりFeBO₃の量子化軸はほぼ垂直方向となるため、σ偏光入射光に対してΔm = 0の遷移が許容となる。この状態で幅200 nsのパルス磁場を定常磁場と反対方向（180°方向）に印加を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

このような磁場反転の効果を観測するために開発を行ったインターフェースと高速マルチチャンネルスケーラー（MCS）を用い、放射光タイミング信号、パルス磁場印加用のファンクションジェネレータからの制御信号、パルス磁場発生を確認するためのプローブコイルからの信号、およびアバランシェ・フォトダイオード（APD）検出器で観測した⁵⁷Fe前方散乱との相関情報収集を行った。その結果、前方散乱スペクトルとスイッチングタイミングに対応したシミュレーションとを比較することで、外部磁場印加により揃っていた励起状態磁気量子数の反転が起こっていることが確認できた（Fig.1）。さらなる詳細な結果については現在解析中である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1　パルス磁場により磁場方向反転（@40ns）を行った⁵⁷FeBO₃の放射光核共鳴前方散乱スペクトル。実線は磁場反転が起きた場合それぞれのシミュレーション結果。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件