減磁したNdFeB永久磁石、Kerr顕微鏡でNd2Fe14B試料をイメージング
エネルギー材料

微細構造、欠陥、磁区のイメージング

永久磁石

世界中で電気自動車の普及が進んでおり、2030年までに2億5千万台の電気自動車が街を走行することが予想されます。その背景には、ガソリン代の高騰に伴う消費者からのニーズや、2050年までにカーボン排出ネットゼロを目指す政府の取り組みがあります。

電気自動車のテクノロジーには、センサーやモーターに使われる強力な永久磁石が必要です。原材料の需要の高まりを受けて、新たな磁性材料を探すための研究が進められています。より強力で安価な磁石を新たに開発することで、電気自動車の普及がさらに促進されます。

磁性材料の解析に伴う課題

他の材料と同じように、磁石の特性や作用はその微細構造によって決まります。そのため、電気自動車のモーターやセンサーの磁性材料の性能は、その化学的環境、微細構造環境、欠陥の有無とその種類に依存します。

科学者が目指すのは、磁石の性能とその構造の関係を理解することで磁性材料を改善し、需要の増加に応えることです。しかし、最適な環境を作り出し、コントロールすることが非常に難しいという問題があります。また、磁場は電子ビームに影響してイメージを歪めてしまうため、電子顕微鏡による磁性材料の観察も困難です。

磁石を解析するための強力な光学・電子顕微鏡

ZEISSの光学・電子顕微鏡を使用すれば、永久磁石の微細構造、欠陥、磁区構造のイメージングが可能になります。Geminiの磁場フリーイメージングでは、(減磁された)バルク磁性材料を電子顕微鏡で観察し、重要な微細構造の詳細を捉えることができます。Kerr顕微鏡を使った磁区の分布のイメージングにより、磁場を生成する構造について理解を深められます。

次のステップ

ZEISSは、磁性分析のための光学・電子顕微鏡ポートフォリオをご用意しています。研究の発展と新たな磁性テクノロジーの開発のためのソリューションについてご覧ください。

アプリケーション例

  • 近隣用電気輸送機器のモーターなどに使われる(減磁された)NdFeB永久磁石の破損した表面

    近隣用電気輸送機器のモーターなどに使われる(減磁された)NdFeB永久磁石の破損した表面。GeminiSEMを使用して3 kV、作動距離7 mmでイメージング。aBSD検出器の外側、中央、内側リングによる異なる3つのコントラストが得られた(左から右)。

  • ZEISSのZEN Connectワークフローによる永久磁石試料のイメージング。

    ZEISSのZEN Connectワークフローによる永久磁石試料のイメージング。複数の光学顕微鏡と電子顕微鏡の画像を同時に表示することで、様々な分解能やスケールでの解析が可能。

  • 溶解したNd2Fe14B試料をKerr顕微鏡でイメージング、倍率200倍、Axio Imager.Z2m

    溶解したNd2Fe14B試料の典型的な磁区模様と一部の複雑な磁区模様(閉鎖区:ターコイズ、縞模様区:濃い青)、Kerr顕微鏡を使用して直線偏光でイメージング、倍率200倍、Axio Imager.Z2m。

  • Nd2Fe14B試料の閉鎖区をKerr顕微鏡でイメージング、倍率1000倍、Axio Imager.Z2m

    Nd2Fe14B試料の閉鎖区をKerr顕微鏡を使用して直線偏光でイメージング、倍率1000倍、Axio Imager.Z2m。画像の中心部の磁区模様は結晶粒が薄い場合に典型的にみられる(試料表面の直下に孔がある場合など)。


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    • Light Microscopic Analysis of the Intrinsic Properties of Magnetically Hard Phases from the Domain Structure

      ページ: 7
      ファイルサイズ: 2 MB
    • ZEISS FE-SEMs

      How the Imaging of Magnetic Samples Benefit from Gemini Optics

      ページ: 6
      ファイルサイズ: 2 MB