2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high power THz Operando-measurement system for investigation of protein dynamics
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17H02821
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
黒田 隆之助 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, ラボチーム長 (70350428)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 真人 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, 主任研究員 (30386643)
坂上 和之 東京大学, 工学系科, 主幹研究員 (80546333)
谷 峻太郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80711572)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 光源技術 / 分光技術 / 加速器 / 高性能レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は高SN比をもつ1shot時間波形測定法を開発するため、多チャネル高感度差分増幅測定装置の開発を進めた。時間領域の情報を1shotで取り出す際、多チャネルスペクトル撮像法（回折格子とCCD）、タイムレンズ型スペクトル撮像法（ストレッチャーと高速フォトダイオード）が考えられるが、CCDを用いる手法は簡便に広い時間領域で1shot撮影が可能である一方、バランス検出を用いた差分高感度検出を利用できない。他方、タイムレンズ型のスペクトル撮像法は数GHzを超える超高速ADコンバーターが必要であり、タイムレンズで伸張できるパルス幅の限界のため、1MHz未満の比較的低繰返しの領域で帯域を有効活用することができず、高感度化の妨げとなっていた。そこで多チャネルのリニアアレイディテクタおよび並列差分増幅回路を用いて、高感度な差分スペクトル測定装置の開発を進めた。32チャネルリニア型アレイディテクタと差分増幅回路を組合わせた並列型バランス増幅検出器の開発を行った。当初予定のオペアンプによる差分増幅回路では、実装面積と回路全体の消費電力のため十分な性能が得られなかったが、INA128アンプを用いた増幅回路での実装では、差分信号検出が可能であることがわかった。今後はこれらを多チャネル型高精度のADコンバーターと組合わせることで多チャンネル高感度差分増幅測定装置として動作させる。また、1shot-EOサンプリング法のため、ターゲット形状の最適化を実施し、最大で2倍程度のテラヘルツ強度増強を確認した。準単色なテラヘルツ光の生成試験を実施し準単色化に成功した。特定の振動モードなどを励起する場合には強度をその周波数に合致させることが可能であるため、非常に有用であることがわかった。更にテラヘルツ分光における試料条件決定のために、単色サブテラヘルツ光源を用いた水溶液試料の吸収測定系の整備を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
EOサンプリング等は順調でありEO結晶の選定も進められている。タンパク質実験に関しても現在準備中であり来年度可能な状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
テラヘルツ分光技術の開発とともに、タンパク質実験に向けた準備が進んでいる。来年度は、フィルタリング法及びEOサンプリング等によるタンパク質水溶液の分光実験を行う予定である。
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