2017 Fiscal Year Research-status Report
時間・空間を制御した励起磁場からの微弱磁気信号イメージによる微小欠陥特定
| Project/Area Number |
17K06467
|
|---|
| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
|---|
Principal Investigator |
作田 健 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (70221273)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 磁場制御 / SQUID / 雑音制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
電気的制御による時間空間的分布をもつ磁場の生成に関して、空間的な制御については、コイル配置の検討を進めることで対応を行った。信号は最終的にはSQUIDで検出することを目標としているが、信号のダイナミックレンジを考慮して、励磁および磁場検出のいずれもコイルを用いて適切なコイル配置を得るための条件を求めた。複数のコイルに対し、検出コイルをコイル間に配置することで位置特定をするために好ましい検出信号が得られることが確認できた。しかし、できるだけ検出コイルの数を少なくすることが望ましいため、さらにコイルレイアウトについて、検討を進める。
時間的な制御に関しては、SHマイコンを使用した信号制御ユニットを使用して制御信号を生成し、信号発生器からの信号を試作したアナログのパワーユニットに入力することで電力増幅を行い、制御信号に応じて出力のオンオフを行うシステムを構築した。このシステムにより、任意のコイルに対して、任意の信号パターンを出力することができるようになった。
信号検出のためのシステムとしての検討も行った。計測システム環境の雑音低減のため、外部からの大きな雑音に対応できるようフラックスゲート磁気センサを使用したアクティブノイズシールドの構築を行い、商用電源雑音を効果的に減少させた測定空間を作ることができた。
また、SQUID磁気センサに関して、フィードバック信号の周波数特性を制御することで、特定周波数信号のダイナミックレンジを拡大することができる目安を得た。さらに、FPGAを用いて、SQUID制御用FLL回路のデジタル化を図り、信号パターンに応じたSQUIDの動作を制御することについて目安を得た．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
空間的時間的な磁場制御については、マイコン制御も含めて、比較的順調に進んでいる。一方、RF信号の検出およびその解析については、環境雑音が予想以上に大きく、そのためもあってSQUIDの動作が不安定となり、十分に進めることができていないと考える。この点に対する対策を早急に進める必要がある。
磁場制御に関して、空間的な制御については、コイルの形状および配置がメインとなる。これについて、シミュレーションと実測により、設計手法に関する知見を集めることができ、所望の特性を容易に作製できる基礎データを集めることができた。また、時間的な制御に関しては、発信器の出力を試作したアナログ増幅器により増幅し、さらにSHマイコンを使用してディジタル的に制御するシステムを製作した。これにより、所望の時間空間的磁場分布の発生の目安を得ることができた。
一方、共鳴システムの構造設計について、まず、基礎となる高周波信号の検出データのSQUIDによる収集を試みた。しかし、予想以上に環境雑音の影響が大きく、高周波信号領域の検出を可能とするSQUIDの設定においは、SQUIDの動作が不安定となる傾向があり、十分な動作特性のデータが得られなかった。そのため、改めて高周波雑音対策について検討をおこない、十分な進捗が得られなかったと思っている。
SQUID磁気センサの制御について、FLL動作をディジタル動作とすることが好ましい。そこで、汎用FPGAボードによるSQUID FLL動作システムを試作し、基本的な動作を確認した。
以上より、周辺環境は順調に進んでいるが、メインの部分に遅れがあり、上記の判断とした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度以降は、（１）核磁気共鳴システムの構造設計および（２）磁気画像イメージの再構築、SQUID磁束計による極微弱磁気信号の検出，（３）核磁気共鳴信号の検出と欠陥物質イメージの構成となる。
今後の推進方策は、まず早急にＳＱＵＩＤ素子による測定システムの立ち上げである。これは、高周波信号検出において環境雑音が多くＳＱＵＩＤを安定に動作させることができなかったことが主な要因である。現在、シールドを含めた雑音対策を進めており、高周波微小磁気計測の実験を進める予定である。
（１）について、上述の環境雑音対策と並行して検討をすすめ、シミュレーションおよび実験データの収集により効率よく最適条件を求めるようにする。
（２）磁気画像イメージおよび欠陥イメージの再構築に関して、フーリエ変換とグリーン関数を用いたアルゴリズムの検討、さらに励起磁場の波形シーケンスの工夫による簡単な処理でのイメージを推定手法も総合的に検討し、磁気イメージ像再構築の各手法を考案し性能を評価する。
また（３）核磁気共鳴信号の検出と欠陥物質イメージの構成について、先に述べたＳＱＵＩＤ磁束計の測定システムを早急に立ち上げたうえで、共鳴信号による物質の同定の検討を行い、さらに位置検出と絡めたシステムの検討を行う予定である。
|
| Causes of Carryover |
当初、SQUID磁束計による信号検出システムを使用して、購入予定の高周波発信器から信号を発生させる予定であった。しかし、予想以上に環境雑音が大きく、予定した発振器での信号検出の実現の可能性を確認する必要があると考えた。そのため、今期は購入を控え、必要な性能を満たすシステムの再確認を行い、来期にシステムの構築に必要な機材の購入を行うこととした。
|
Research Products
(3 results)
