2012 Fiscal Year Annual Research Report
二次元ダークフリンジ法による球体直径測定原理の開発とアボガドロ定数精密決定への応用
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24360037
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
倉本 直樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (60356938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 弘之 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30357917)
早稲田 篤 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (20272172)
水島 茂喜 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (60358091)
東 康史 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30356365)
藤井 賢一 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究科長 (50357901)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 標準 / 基礎物理定数 / 光周波数制御 / 超精密計測 / アボガドロ定数 |
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| Research Abstract |
アボガドロ定数は重要な基礎物理定数であり、シリコン単結晶の密度、モル質量、格子定数の測定から求められが、近年、質量の単位であるキログラムの基礎物理定数による再定義のために、非常に高精度な測定が求められている。アボガドロ定数測定高精度化においては、密度測定のためのシリコン単結晶球体体積測定高精度化が支配的な役割を果たす。そこで本研究では次の二つを目的とする。
1.新たな球体直径測定原理(二次元ダークフリンジ法)に基づく、シリコン単結晶球体体積高精度測定用レーザー干渉計の開発、2.アボガドロ定数の世界最高精度(2×10^<-8>)での決定
この目的のために以下の項目を平成24年度に実施した。
1.二次元ダークフリンジ法による球体直径測定原理開発および光学部品の最適化
二次元ダークフリンジ法開発に必要な高速度カメラの仕様を検討し、干渉縞を高速度かつ低ノイズで撮像可能な特殊ウェッジ角ガラス基板を備えるカメラを購入した。これにより二次元ダークフリンジ法開発のめどがたった。また、新たな干渉縞解析法を開発した場合の球体体積測定高精度化およびアボガドロ定数決定への影響をまとめ、Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012で発表した。さらに、アボガドロ定数決定のための国際研究協力への寄与に関する発表を同学会で行った。また、レーザー干渉計による球体体積測定の理論的解析の検討結果を論文として国際誌Metrologiaで発表した。
2.アボガドロ定数決定に必要な各測定の精度検証
平成26年度に実施する予定の^<28>Si単結晶球体の体積測定、質量測定、表面分析及び格子定数均一性評価に備え、各測定の精度検証を行った。格子定数均一性評価については測定精度の向上のため複合屈折レンズシステムを導入し、精度評価の概要を物構研サイエンスフェスタ第30回PFシンポジウムで発表した。より厳密な精度検証に必要な自然同位体比Si単結晶球体の仕様を決定し発注済みであり、平成25年4月に納品予定である。
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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
二次元ダークフリンジ法の開発には、干渉縞を高速度かつ低ノイズに撮像するカメラの入手が重要であった。複数のカメラメーカーとのデモを含む打合せにより、非常に特殊な仕様を満たす高速度カメラを購入することができ、二次元ダークフリンジ法開発のめどがたっている。平成26年に実施予定のアボガド口定数測定に必要な^<28>Si同位体濃縮単結晶球体の体積測定、質量測定、表面分析及び格子定数均一性評価の準備および測定精度検証もおおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度に整備した高速度カメラを用いたダークフリンジ法による直径測定原理の検証を行う。また、アボガドp定数測定に必要な各測定の厳密な精度検証を自然同位体比Si単結晶球体の購入により実施する。平成26年度には1kg^<28>Si同位体濃縮シリコン球体を用いたアボガド口定数決定を実施する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
自然同位体比Si単結晶球体の仕様決定および発注は平成24年9月までに完了したものの、メーカーでの製作に半年以上かかり、納品が平成25年4月10日となった。さらに、平成24年度に予定していた^<28>Si単結晶の無歪み研磨の実施がサンプル調達の都合上、平成25年5月になった。これらの案件などのため、助成金の繰り越しが必要となった。繰り越した助成金は平成25年度早々に使用する見込みであり、調達予定の自然同位体比Si単結晶球体、無歪み研磨済みの^<28>Si単結晶および平成25年度交付予定の補助金を利用して、アボガド口定数測定に必要な各測定の厳密な精度検証などを実施する。
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[Journal Article] Realization of the anticipated definition of the kilogram2012
Author(s)
H. Baumann, H. Bettin, F. Bielsa, A. Eichenberger, G. Geneves, N. Kuramoto, G. Mana, E. Massa, F. Pereira dos Santos, A. Picard, P. Pinot, A. Shindler
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Journal Title
Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012
Pages: 340-341
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Realization of the anticipated definition of the kilogram2012
Author(s)
H. Baumann, H. Bettin, F. Bielsa, A. Eichenberger, G. Geneves, N. Kuramoto, G. Mana, E. Massa, F. Pereira dos Santos, A. Picard, P. Pinot, A. Shindler
Organizer
Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012
Place of Presentation
アメリカ合衆国、ワシントンDC, Gaylord National Resort
Year and Date
2012-07-03
