高精度万能旋光計の原理を取り入れた光イメージング装置の開発

开发融合高精度万能旋光计原理的光学成像装置

• 批准号: 21K04897
• 负责人: 三浦 陽子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Suzuka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04897/
• 关键词: イメージング技術; 旋光性; 複屈折; 多変量解析; 偏光解析技術

10年来, 申請者は新しいイメージング測定技術を用いて, ドメイン構造を観察しながら任意の場所で定量評価ができる光イメージング装置を開発し, 様々な成果を上げてきた。しかし昨年度までの研究によって, イメージング像をピクセル毎に旋光性と複屈折を分離するには計算コストが非常に高いことが分かっていた。そこで今年度は計算コストを抑えながら光の偏光状態の変化量を計算する方法として, ビッグデータのマイニング法として知られている多変量解析法を取り入れることにした。量子常誘電体SrTiO3に対し[001]方向から外力を印加しながら光イメージング測定を行った結果, 約20Kで強誘電状態が出現することを観察した。しかし試料の場所によって発生する応力が異なるため, 光の偏光状態に大きな空間分布が現れた。そこで応力によって誘起される強誘電状態を解明するため, 相転移温度前後の30.0Kと14.1Kでの光の偏光状態の変化量に注目した。多変量解析法による全量解析を行うため, 入射光と出射光の偏光状態を表す8個の変数を2個の変数へと縮約し, その2個の変数に対して方向統計学を適用し, さらに3種類の波長の実験結果をまとめ, 1万ピクセル×12次元のデータに整えた。そのデータに対してクラスター分析を行った結果, 3種類(C1, C2, C3)のドメインに分類できた。ドメインC1では応力が集中しているため, ドメインC2とC3に比べて有意に大きな自発分極が現れた。一方, ドメインC2とC3は自発分極の大きさは同じだが, その向きがわずかに異なっていることが分かった。これらの結果から, クラスター分析によって, 応力印加によるSrTiO3の強誘電状態の分布状態が可視化できた。本手法を用いれば, 計算コストをかけることなく偏光状態の変化量が計算できることが分かった。

近10年来，申请人利用新的成像测量技术，开发了一种可以在观察域结构的同时在任意位置进行定量评价的光学成像装置，并取得了多项成果。然而，直到去年进行的研究表明，分离成像图像中每个像素的旋光和双折射的计算成本非常高。因此，今年我们决定采用多元分析方法，即大数据挖掘方法，作为计算光偏振态变化量的方法，同时降低计算成本。在从[001]方向施加外力的同时，对量子顺电材料SrTiO3进行光学成像测量，我们观察到在大约20K时出现了铁电态。然而，由于产生的应力根据样品的位置而不同，因此光的偏振状态出现大的空间分布。因此，为了阐明应力引起的铁电态，我们重点关注在相变温度附近的30.0K和14.1K下光的偏振态的变化量。为了使用多变量分析进行总量分析，我们将代表入射光和出射光的偏振状态的八个变量减少为两个变量，并对这两个变量应用方向统计，我们进一步总结了实验结果。三种不同的波长并将它们组织成 10,000 像素 x 12 维的数据。对数据进行聚类分析的结果是，可以将数据分为三种类型的域（C1、C2 和 C3）。由于应力集中在域 C1 中，因此出现比域 C2 和 C3 中明显更大的自发极化。另一方面，发现域C2和C3具有相同的自发极化强度，但它们的方向略有不同。根据这些结果，通过聚类分析将由于施加应力而导致的 SrTiO3 铁电态分布可视化。发现通过使用该方法，可以在不产生计算成本的情况下计算偏振状态的变化量。

项目成果

強誘電分域の観察に適した複屈折イメージング像の解析手法の開発

适用于铁电畴观察的双折射成像图像分析方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田 健晟;橋口 隆仁;三浦 陽子;真中 浩貴
• 通讯作者: 真中 浩貴

複屈折イメージング法を用いたKH2PO4の強誘電相転移の観測

双折射成像法观察KH2PO4中的铁电相变

• 发表时间: 2021
• 作者: 豊田健晟;三浦陽子;真中浩貴
• 通讯作者: 真中浩貴

強誘電体KH2PO4の複屈折イメージング測定による強誘電相転移機構の検証

通过铁电KH2PO4双折射成像测量验证铁电相变机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田 健晟;三浦 陽子;真中 浩貴
• 通讯作者: 真中 浩貴

複屈折イメージング法を用いた磁性強誘電体(C2H5NH3)2CuCl4の強誘電転移の観測II

利用双折射成像方法观察磁性铁电材料(C2H5NH3)2CuCl4中的铁电转变II

• 发表时间: 2022
• 作者: 真中 浩貴;飯伏 隆盛;三浦 陽子
• 通讯作者: 三浦 陽子

複屈折イメージング法による強誘電体KH2PO4のドメイン形成過程の観察Ⅱ

双折射成像方法观察铁电KH2PO4的畴形成过程II

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田 健晟;三浦 陽子;真中 浩貴
• 通讯作者: 真中 浩貴