Study of the in-plane magnetic structure of neutron polarizing multilayer mirrors

中性子偏極多層膜ミラーの面内磁気構造に関する研究

丸山 龍治   ; Bigault, T.*; Wildes, A. R.*; Dewhurst, C. D.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; 山崎 大  ; 曽山 和彦  ; Courtois, P.*

Maruyama, Ryuji; Bigault, T.*; Wildes, A. R.*; Dewhurst, C. D.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; Yamazaki, Dai; Soyama, Kazuhiko; Courtois, P.*

中性子偏極スーパーミラーは中性子スピンを偏極するための光学素子であり、実機への応用上必要な外部磁場を小さく抑えること、すなわち偏極スーパーミラーを構成する磁気多層膜が磁気的にソフトであることが重要である。これらの多層膜は交換結合長(数十nm)よりもサイズの小さい結晶粒から構成され、磁気特性はバルクとは異なり隣り合うスピン間での交換相互作用による結晶磁気異方性の平均化(ランダム異方性モデル)によって理解される。本研究では、磁化の過程における多層膜の面内磁気構造を偏極中性子非鏡面反射及び斜入射小角散乱を用いて測定し、散乱データの歪曲波ボルン近似による散乱強度分布シミュレーションを行うことにより面内方向の長さスケールの異なる非鏡面反射と斜入射小角散乱で得られたデータの比較を行ったので、その測定結果の報告を行う。

Neutron polarizing supermirror needs to display high polarization efficiency at low external fields to meet a variety of research demands. The magnetic properties of these multilayers with a polycrystalline grain size less than the ferromagnetic exchange length can be explained by the random anisotropy model, i.e. competition between the exchange interaction between neighboring spins and the local magnetocrystalline anisotropy. Off-specular scattering and grazing-incidence small-angle scattering measurements with polarized neutrons, each of them covering different length scales, together with the data analysis based on the distorted wave Born approximation, revealed lateral correlation in the fluctuating orientation of the magnetization in the layer on a sub-m length scale. The obtained in-plane magnetic structure was consistent with the random anisotropy model.