2021 Fiscal Year Annual Research Report
Microwave cavity and absorption measurement of minute specimen for system integration
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19K05283
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
加藤 初弘 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (00270174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 和也 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (50335486)
加藤 初儀 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (80224525)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 物性測定 / 集積化 / 平面回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，微少な材料の物理的および化学的特性を測定できるマイクロ波装置を探ることである．このとき，集積回路のような限られた空間に試料室を設置できる構造を前提として，試料の周囲に発生させた局在波を活用する測定方式も探る．
２０２１年度はこれに先行した２年間に試作した平面および立体回路の評価を通じて，得られたデータを効率的に解析する方法の開発と試料室などの改造を行った．これらの研究の中でデータ解析に関連した1件を国内学会で発表し，装置の動作解析などに関連した成果を欧文論文3篇にまとめている．
１）局在波を含む数値解析のために境界に3層の領域を設ける境界条件を昨年度に検討した．その具体的な応用例として重調和波動を解析した．空間メッシュの自由度を有効に活用して，解析システム内に局在波が存在しても外部の理想的な波動モードに接続できることが特徴である．
２）同軸型共鳴装置に設けた狭窄部を試料室とすることで，25マイクロリットルと微量な試料でもマイクロ波吸収を測定する方法を開発した．また，弱形式理論の枠組みを応用したマイクロ波散乱の定式化手法も開発した．この定式化では，表皮効果などによるエネルギー散逸を反映した項を基礎方程式に含むので，摂動論的による従来の議論の適用範囲を超えた処理が可能となった．
３）前項の基礎方程式に非可換代数を応用することで，導波路の直径が軸方向に連続的に変化する場合でも有効な解析法も開発した．受動回路設計に活用が期待される．
４）平面型の試料室に関して複数の形式を比較した．閉塞型および連続注入型の従来方式と比較して，ガラス製のマイクロチューブを利用する方法が取り扱いが容易で試料保管の観点からも有効であった．医療応用が期待されている粉末状のポリフィリンの誘電率測定もこの平面型で行った．得られた値は従来方式である円筒型の装置と７％の差異で一致した．
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Research Products
(2 results)
