2013 Fiscal Year Annual Research Report
SQUID顕微鏡による惑星古磁場の先端的研究の開拓
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25247073
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小田 啓邦 独立行政法人産業技術総合研究所, 地質情報研究部門, 主任研究員 (90356725)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 裕二 高知大学, 教育研究部自然科学系, 助教 (00452699)
河合 淳 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (10468978)
臼井 朗 高知大学, 総合研究センター, 教授 (20356570)
臼井 洋一 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球深部ダイナミクス研究分野, 研究員 (20609862)
中村 教博 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80302248)
宮城 磯治 独立行政法人産業技術総合研究所, 地質情報研究部門, 主任研究員 (90358119)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SQUID素子 / 岩石薄片試料 / 古地磁気学 / 磁気マッピング / 惑星古磁場 |
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| Research Abstract |
本研究は、SQUID（超伝導量子干渉素子）顕微鏡を用いて惑星古磁場の研究の基礎を開拓することを目的とする。本年度は研究の核となるSQUID顕微鏡の開発に注力した。SQUID顕微鏡の先端メカニズムを装着した特殊デュワーを製作し、10リットルの液体ヘリウムで3日間以上連続使用できるものが完成した。先端部にはサファイア製ウィンドウを装着したが、もっとも薄い部分は厚さ40μmである。この内側にサファイア製のロッドを配置したが、直径2mmの先端部に検出コイルのサイズが200μmのSQUIDセンサが載った1mm角のシリコン基板を接着した。サファイアロッドの根本の到達温度は5K以下で、SQUIDセンサを安定動作させることに成功した。SQUID顕微鏡本体の特許申請準備中である。磁鉄鉱を含む川砂ジルコンをエポキシ樹脂に埋め込んだものと25μmの直線電流を用いた試験測定を行った。直線電流の理論値との比較を行った結果、SQUIDセンサがサファイアウィンドウに最も近づいた状態で800ミクロンが達成されたことが確認できた。
薄片試料を制御するXYステージも開発完了した。XY方向の精度は10μm程度でストロークが100mmである。薄片試料ホルダーはサファイアウィンドウにゴムで軽く押しつけることができるようにし、光学顕微鏡・電子顕微鏡とSQUID顕微鏡の間で試料を移動させた場合も相互位置関係が確認できるメカニズムを装備した。
鉄マンガンクラストによる古地磁気測定を行い、次年度の薄片によるSQUID顕微鏡測定のための試料準備は整った。残留磁化マップのインバージョンソフトウェアも開発が進んでいる。本年度は研究推進のために研究代表者と研究分担者による打ち合わせを5月19日、11月6日、3月24-25日に計3回行い、開発状況と研究の方向性の確認と推進を行った。
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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
SQUID顕微鏡本体とSQUIDセンサの開発・製作は完了し、試験測定用地質試料による動作確認も予定通りに終了し、良好に動作している。XYステージの開発・製作も完了し、動作確認は完了した。研究代表者の所属研究所においてSQUID顕微鏡のための実験室も確保して装置一式の設置を行い、液体ヘリウム蒸発によるヘリウムガスの回収配管も完備した。次年度に向けて磁気シールドケースの業者との打ち合わせも開始した。鉄マンガンクラストによる古地磁気測定は進行中であるが、次年度の薄片によるSQUID顕微鏡測定のための試料の選定と準備は整っている。SQUID顕微鏡による残留磁化マップのためのインバージョンソフトウェアも開発が進んでいる。その他の研究分担者もSQUID顕微鏡の本格稼働に向けて準備を進めている。本年度は研究推進のために研究代表者と研究分担者による打ち合わせ・発表会を5月、11月、3月の3回もって開発状況と研究の方向性の確認と推進を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
SQUID顕微鏡の安定動作と初期測定データの取得を目指す。金沢工業大学の研究分担者（河合淳）は、SQUIDセンサの作成を引き続き行うとともに、SQUIDセンサのサファイアロッド先端への装着のノウハウの確立と常温-極低温の熱サイクルでの安定性を確保する。また，SQUIDエレクトロニクスの安定動作とノイズレベルの低減を目指す。研究代表者（小田啓邦）はSQUID顕微鏡をおさめる高性能磁気シールドの設計・開発を行う。さらに、XYZステージとSQUIDエレクトロニクス出力のADコンバータ入力をPCで処理して測定データの画面表示・GUIコントロールを行う専用ソフトウェアの開発を行う。研究分担者（宮城磯治）は試料ホルダーの改良とSQUID顕微鏡・光学顕微鏡・電子顕微鏡の画像重ね合わせ手法の開発を行う。これらの開発の完了にあわせて、標準試料の準備を行い、XYステージおよびSQUID顕微鏡の性能評価を行って、マンガンクラスト薄片試料を用いた初期測定データ取得を行う。
研究分担者（臼井洋一）はインバージョンソフトウェアの開発を行い，正逆に帯磁した試料の薄片表面磁場分布のデータ解析により地球磁場逆転境界の高精度の認識が行えるようにする。過去に採取された研究分担者（臼井朗）が保有する鉄マンガンクラストについて薄片試料作成を行い、研究分担者（山本裕二）が岩石磁気およびSQUID顕微鏡分析を進める．産業技術総合研究所の岩石顕微鏡および電子顕微鏡（SEM-EDS）を用いて研究分担者（宮城磯治）が化学分析（元素分布の把握）を行い、SQUID 顕微鏡による分析と比較する。研究分担者（中村教博）は将来の分析に備えて隕石の岩石磁気等基礎的研究とSQUID顕微鏡による予察的分析を進める。
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[Journal Article] Vortex magnetic structure in framboidal magnetite reveals existence of water droplets in an ancient asteroid.2013
Author(s)
Kimura, Y., Sato, T., Nakamura, N., Nozawa, J., Nakamura, T., Tsukamoto, K., and Yamamoto, K.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 4
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 海底マンガン鉱床の生成環境と元素濃集プロセスの解明に向けて ：北西太平洋域をフィールドとした総合調査と微細スケール解析2013
Author(s)
臼井朗, 佐藤久晃, 西圭介, 坂口綾, 井上美南, 高橋嘉夫, ブレア・ソーントン, 得丸綾香, 浦辺徹郎, 仁田原翔太, 後藤孝介, 小田啓邦, 森下祐一, 山岡香子, 柏原輝彦, 野崎達生, 鈴木勝彦, 伊藤孝, 加藤真悟
Organizer
地球惑星科学連合大会
Place of Presentation
幕張メッセ国際会議場（千葉市）
Year and Date
20130523-20130523
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