5-3. 運動量分解能
コンプトン散乱時における散乱ベクトルに沿った運動量成分
p
zは次の式で与えられる。mc E
E E E
mc E E E
E p
z12 0
2 2 0
2 0 0
cos 2
cos 1
(5-9)
ここでE0，Eはそれぞれ入射と散乱後のX線のエネルギーであり，散乱角をθとしてい る。また，mc=137.036 [a.u.]である。この(5-9)式より，有限値を持つ運動量分解能
⊿ p
zは 以下の3つが要因となり生じている。1) モノクロメーターの分解能により生じるE0の不確かさ
32 0
2 2 0
2 0 0
0
2 cos
cos cos 1
E E E E
mc
E
E
E E
E
5-4. 軌道磁気モーメントの算出
磁気コンプトン散乱実験によって、試料の観測方位に依存した軌道磁気モーメントの値 を算出する方法を以下に述べる。
磁気コンプトンプロファイルからスピン磁気モーメントの算出が可能であるので、VSM
やSQUID等で得られた磁化測定の結果（全磁気モーメント＝スピン磁気モーメント+軌道
磁気モーメント）を用いることによって間接的に軌道磁気モーメントの値を得ることが可 能である。
実際の算出過程では、Feの標準試料の測定を行ない、X線の円偏光度Pcを求め、試料の 磁気効果（magnetic effect）Meからスピン磁気モーメントを算出する。そして、VSM や
SQUID などによる試料の磁化測定の結果からスピン磁気モーメントを差し引くことによ
って軌道磁気モーメントを得る。試料の磁気モーメントに異方性が考えられる場合は、測 定方位を統一することが重要である。
第3章で詳しく述べたが、MCPの測定においては，以下の式(5-14)のように、試料の磁 化を散乱ベクトルと平行にして 2のエネルギースペクトル
I
2 を測定し，次に磁化の方 向を反転させて同様にI
2 を測定した後，両者の差を求めることにより全体の散乱スペ クトルからJ
mag 2 を取り出す(磁場反転法)｡ 1は入射 X 線のエネルギー、 2は散乱 X 線のエネルギーである。2 2
2 I 2PcCmagJmag
I (5-14) I 2 CnorJnor 2 PcCmagJmag 2 B.G. (5-15)
I 2 CnorJnor 2 PcCmagJmag 2 B.G. (5-16)
P
c：X線の円偏光度を表すストークスパラメーター ここで、磁気効果Meにおいて、nor mag
c
n
n P mc
I I
I
Me I
122 2
2 2
2 (5-17)
という関係が成り立つ。ｍは電子の質量（9.1093826×10-31kg）、ｃは真空中における光速 度（299792458m/s）、nnor, nmagはそれぞれ試料の単位体積あたりの全電子数と磁性電子数 を表す。しかし、実験では(5-15)式と(5-16)式にあるようにB.G.が含まれるため、試料本来
① Fe標準試料による円偏光度Pcの決定
鉄1原子の全電子数26、磁性電子数2.12である。また、ｍは電子の質量（9.1093826×
10-31kg）、ｃは真空中における光速度（299792458m/s）より電子の静止エネルギーは、
J
mc
29 . 1093826 10
312 . 99792458 10
8 28 . 1871 10
14 (5-18) ここで、1 J 0 . 624 10
16keV
より、keV
mc
2511
(5-19) よって、(5-17)式から、26 12 . 2 511
1 2
2
2 2
2
P
cI I
I
Me I
(5-20) となる。実験によってMe
2 、 1は決まるので、円偏光度P
cが求まる。しかし、Me
2を求める際に、鉄の標準試料を測定したデータから、試料無しで測定した場合のバックグ ラウンドデータを差し引いて求めることが必要である。
② スピン磁気モーメントの算出
式(5-17)と①で求めた円偏光度
P
cから測定試料のスピン磁気モーメントを算出すること ができる。基板無しの試料の場合、
Me
2 を求める際、試料を測定したデータから、試料無しで測 定したデータを差し引いて、バックグラウンドを除いた、試料のみの磁気効果を用いるデ ータ処理が必要である。基板有りの試料の場合は、試料を測定したデータから、基板のみを測定したデータを差 し引くことが必要になる。本実験では、PET基板（4µm厚）上に磁性薄膜（1µm）を堆積 した試料であったが、PET 基板の寄与をうまく差し引くことが困難であった。より形状が 安定した基板、より薄い基板（例えばメンブレン（SiN、0.1µm厚）等）を用いれば、基板 つき薄膜試料のスピン磁気モーメントを正確に測定することが可能であると考えられる。
③ 軌道磁気モーメントの算出
磁化測定（SQUIDやVSMなどによる）の結果から、試料の飽和磁化が得られるので、
試料の磁気モーメントが測定可能である。この場合、スピン磁気モーメント+軌道磁気モー メントの値であるので、②で求めたスピン磁気モーメントを差し引くことによって試料の 軌道磁気モーメントを求めることができる。
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