2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development of a magnetic field sensor based on a quantum phenomena of Cs-133 in MHz-band
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16K06253
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石居 正典 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (50356432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 基 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (00415671)
加藤 悠人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (70635820) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電磁界測定 / 磁界センサ / 低周波 / セシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子現象を利用し、原子の構造と基礎物理定数に基づいた次世代型電磁界センサの実現に関する研究を行った。なお、ここでは特に磁界と原子の相互作用を利用するため、磁界センサについて検討した。
これまで、申請者自身らが行ってきた先行研究では、初期段階ではセシウム原子の基底準位の超微細構造間のエネルギー差のみに着目していたため、周波数が9.2 GHz付近にのみ限定されていた。そこで、昨年度はゼーマン副準位間のエネルギー差に注目する事で、測定対象となる磁界の周波数を任意に選択することに成功し、また本研究の最大の目的であった低周波化も成功した。しかしながら、引き続きより詳細な追加検証を実施するに当たり、使用しているレーザーの安定度が不十分であるという問題があった。
以上を踏まえて、2018年度は使用しているDFBレーザーの安定性の改善に努めた。問題となっているのは、環境温度が要因と見られるレーザー強度と周波数の安定性である。そのため、レーザーの発信源を温度と湿度の環境がより安定して管理されている大型の電波暗室に移設し、そこから光ファイバーを敷設して使用する事にした。また、DFBレーザーの温度ドライバーも、これまでは1/10 ℃の分解能でしか制御できなかったが、これを1/100 ℃までの制御を可能にした。この結果、レーザーの受光機器(PD)側の安定性の改善の余地は残るが、過去の測定結果と比較してさらなる安定化を見ることができた。また、被測定磁界の強度を変更した場合、それらの差異を検出する事にも成功した。なお、被測定磁界強度の絶対値化については、コイル型の磁界センサによる確認では、現時点で1/10 uTオーダーの磁界強度に対する感度もある事が分かった。
また今年度は、本研究課題の研究成果に関連した、論文を2件、国際会議での発表を2件、国内学会での発表を2件、特許の申請を1件行った。
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