2020 Fiscal Year Annual Research Report
光コム分光温度計によるSIの新定義に基づく温度標準の構築
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19H02610
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
清水 祐公子 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, 研究グループ長 (30357222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入松川 知也 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 (00828056)
中野 享 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 (20357643)
浦野 千春 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, 研究グループ長 (30356589)
大久保 章 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 (30635800)
稲場 肇 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, 研究グループ長 (70356492)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気体温度計測 / 温度標準 / 熱力学温度 / デュアルコム分光 / 光周波数コム / 分子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、我々が提案した回転状態分布温度計測（Rotational-state Distribution Thermometry：RDT）により、熱力学温度測定システムを世界に先駆
けて構築し、新しい温度の定義に基づいた熱力学温度を決定し、実用的な温度標準として確立することである。
これまでにデュアルコム分光を用いた気体分子の吸収分光に基づく、新しい温度計測法(RDT)を提案し、室温で1 Kを切る精度で熱力学温度を計測する技術を確
立してきた。本研究では、RDT法を高精度化することを目的とし研究を進めた。本手法は光コムの強度スペクトルを利用し温度を求めるため、スペクトル強度（縦軸）の高安定性が必須である。一方で光コムは、これまでスペクトル強度が長期的に安定していないという課題があり、これは世界的にも解決できていなかった。今回、コサイン類似度という指標を導入することでコムの長期安定度を世界で初めて検証することで、その変動要因を特定することに成功し、光コムを用いた熱力学温度の測定を支える最も重要な要素技術を確立した。
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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
高精化の課題であった光コムのスペクトル強度の長期的な不安定性に対してコサイン類似度という指標を導入し、光コムスペクトルの長期安定性を定量的に評価した。本評価結果により変動要因を特定することに成功し、その結果を測定システムに反映させることで、温度測定を実施する計画であり、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、高精化の課題であった光コムのスペクトル強度の長期的な不安定性に対してコサイン類似度という指標を導入し、光コムスペクトルの長期安定性を定量的に評価した。今後、この評価結果を基に、長期的に安定している光周波数コムをプローブ光として利用することで、温度測定を行う。さらに測定対象となる気体の温度を数十 mKレベルで精密に制御するための恒温セルを構築することで、温度安定化による温度決定の高精度化と温度範囲の拡大を行う。
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