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Development of NMR measurement system for a 100 Tesla class magnet

Research Project

Project/Area Number 20J00756
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松井 一樹  東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsNMR / パルス強磁場 / 核磁気共鳴
Outline of Research at the Start

現在パルス磁場中で実現されているNMRスペクトル測定は,定常磁場で広く用いられているパルス法NMRである.パルス法NMRには定常磁場に近い磁場が必要なため,長時間磁場発生可能な大型のパルスマグネットや,追加のコイルを内蔵してPID制御を行うパルスマグネットといった特殊なマグネットを必要とする.こういった特殊なパルスマグネットは一般に用いられるものより最高磁場が低くなるため,NMRスペクトル測定は60テスラ程度までに限られている.本研究課題では,連続法NMR測定を用いた測定系をパルス磁場向けに開発することで,特殊なパルスマグネットを用いないパルス磁場中NMRスペクトル測定を実現する.

Outline of Annual Research Achievements

これまで定常磁場下,先行研究のパルス強磁場中で行われていたパルス法NMR測定では,一般に二つの測定パルスで核スピンを励起することによって測定を行うが,測定点同士の間隔は少なくとも数百マイクロ秒以上とる必要がある.パルス強磁場中での測定では,磁場は大きく時間変化するために,各測定点の間で大きな磁場変化が起き,大きく間隔のあいた磁場点での測定となる.加えて,パルスマグネットは冷却のために数十分~数時間のインターバルを要するため,測定点を密にした精密測定は大変困難である.
本課題では,NMRスペクトル測定を100テスラまで拡張可能なパルス強磁場下での測定に最適化することで,これまでパルス強磁場下で困難だったミクロ測定による物性研究を開拓することを目的とする.本課題ではパルス磁場中連続波(CW)法NMR測定法を開発する事により,パルスマグネットに特殊な細工を必要としない,超強磁場まで応用可能なパルス磁場中NMR測定を実現する.
令和3年度は主に(1)測定に用いる分光器・ソフトウェアの開発,および(2)異なる発生磁場域・磁場発生時間を持つ複数の電磁石の開発を行った。
磁場発生時間の異なる電磁石を用いた測定系の性能評価と実際に系を用いた物性測定については令和4年度の課題としていたが、就職により受給要件となる学術振興会特別研究員の採用を辞退するため、やむを得ず本課題は令和3年度をもって終了することとなった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Nuclear magnetic resonance measurements in dynamically controlled field pulse2021

    • Author(s)
      Ihara Y.、Hayashi K.、Kanda T.、Matsui K.、Kindo K.、Kohama Y.
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 92 Issue: 11 Pages: 114709-114709

    • DOI

      10.1063/5.0067821

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Compact megajoule-class pulsed power supply for generating long-pulsed magnetic fields2021

    • Author(s)
      Matsui Kazuki、Kanda Tomoki、Ihara Yoshihiko、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 92 Issue: 2 Pages: 024711-024711

    • DOI

      10.1063/5.0032895

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ブリージングパイロクロア格子磁性体CuInCr4S8に対する定常磁場NMRによる磁気状態の研究2021

    • Author(s)
      神田朋希, 厳正輝, 松井一樹, 岡本佳比古, 竹中康司, 井原慶彦, 小濱芳允
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] パルス磁場中NMR測定によるPb(TiO)Cu4(PO4)4の磁場誘起磁気秩序状態の研究2021

    • Author(s)
      林馨, 下橋正和, 井原慶彦, 神田朋希, 松井一樹, 小濱芳允, 木村健太, 木村剛
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] パルス強磁場中NMR測定のための装置開発 IV2020

    • Author(s)
      松井一樹, 神田朋希, 小濱芳允, 井原慶彦
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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