2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K04164
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤羽 英夫 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (00552077)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子スピン共鳴 / EPR / EPRデジタル分光器 / 自動整合回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フリーラジカル分子の3次元可視化が可能な生体用デジタル電子スピン共鳴(EPR)分光器の高速化を目的として、平成30年度は、(1)高速磁場掃引用コイルの製作とその駆動システムの開発、(2)共振器自動制御の広帯域化を実施した。高速磁場掃引用の磁気回路は、ヘルムホルツ型コイルとコンデンサを直列に接続したものから構成した。コンデンサの追加は、磁気回路が直列共振回路を形成し、共振周波数で駆動することにより、正弦波形での駆動と高調波の生成を低減できるようにするためである。また、発生する磁場を制御するために、コイルに流れる電流の振幅と位相を安定化するフィードバックデジタル制御回路をFPGA上に構築した。駆動信号は、FPGA上に構築したNCO (数値制御発振器)により生成し、本研究で開発したパワーアンプにより増幅したのちコイルに流れる。コイルに流れる電流は、高速応答が可能な電流センサーを用いて検出し、逐次型ADCを用いてデジタル化した後FPGAへ入力した。その後、デジタル位相検波処理を行い同相成分と直行成分を計算した。位相の制御は、一方の成分を積分したものを制御信号として、NCO (数値制御発振器)の位相入力ポートに負帰還することで行なった。また、もう片方の成分と振幅の制御目標との差を積分しものをNCOの出力のゲインにすることで、振幅の安定化を行った。その結果、周波数15 kHz、30kHz、60 kHzの正弦波による高速磁場掃引（3 mT）が可能となった。 また、共振器自動制御の高速化を目指し、受信用ADC-FPGAボードと信号処理FPGAボードを改良した結果、フィードバック制御部のクロック周波数を約50MHzまで向上できた。
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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
当初予定通りに、高速磁場掃引に向けた磁気回路の製作とその駆動システムの開発や共振器自動制御の高帯域化を目指した電子回路基板の製作が順調に進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
FPGAからPCへのデータ転送を高速化するため、EPRコンソール制御ボードの再設計を行い、データ量と転送スピードの向上を図る。また、送受信のアイソレーションの向上や付加位相ノイズの低減を目指したRFフロントエンドの改良を行う。
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