2015 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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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小田 啓邦 国立研究開発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理学部門, 准教授 (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, 特任教授 (20356570)
臼井 洋一 国立研究開発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 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 活断層・火山研究部門, 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顕微鏡 / SQUID素子 / 古地磁気学 / 磁気マッピング / 鉄マンガンクラスト / 残留磁化 / 磁気シールド / 隕石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度までに完成したSQUID顕微鏡を用いた地質試料の分析を進めると共に、ノイズ低減のためのレファレンスセンサの導入、XYZステージの高度化を行い、磁気シールドの性能アップ、センサ-試料距離の短縮を試みた。FRPロッドの先端にレファレンス用のSQUIDセンサを装着し、SQUID顕微鏡の液体ヘリウムデュワーに２つあるトランスファーポートのうちの１つから挿入を行い、SQUID顕微鏡のセンサと同時測定を行い、レファレンスセンサとの差分から環境磁場低減可能であるとわかった。また、XYZステージの高度化を行い、レファレンスセンサーを含めて４チャンネルの入力可能なADコンバーターを導入した。XYZステージの測定ソフトウェアを改良し、各測定点で50Hzで100点連続データ取得を可能とし、X-Y方向にクロススキャンするモードを設定した。磁気シールドの性能アップのために、PCパーマロイ２重磁気シールドの外側、XYZモーター開口部および内側に追加の磁気シールドを構築途中である。SQUIDチップ装着については、センサ-試料距離の短縮を行うために、サファイアウィンドウとシリコンチップの平行度確保、シルバーペイントの配線状況改良などを行ったが、200μmよりも距離を短縮できなかった。試料ホルダーに磁気点源を２つ配置することによって、光学画像と磁気画像のマッチングを行った。磁気点源の位置は磁気ダイポール理論値から計算を行ったが、100μmx100μmグリッドスキャンで誤差は1μm以下である。湖の年縞堆積物、地球磁場逆転境界を記録した堆積物、隕石、鉄マンガンクラスト、川砂ジルコン、衝突残留磁化獲得試料、断層岩、火山岩などの地質試料分析を行った。特に鉄マンガンクラストについては、地球磁場逆転境界の確認を行うことができ、10Be/9Beで求めた成長速度と一致することが確認された。
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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
プロジェクト開始から３年目であるが、２年目に完成したSQUID顕微鏡の安定運用を行うことができており、各種地質試料の分析も順調に進んでいる。昨年度までに特許２件を申請済みであり、今年度はSQUID顕微鏡開発に関する論文を出版することができた。また、SQUID顕微鏡開発に関する国際会議発表は４件行ったが、国際超伝導エレクトロニクス会議での招待ポスター発表、国際測地学・地球物理学連合大会での口頭発表、初期惑星ダイナモ国際ワークショップでの招待口頭発表、国際海洋マンガン鉱物ワークショップでの口頭発表と幅広い研究分野で成果発表を行うことができた。SQUID顕微鏡本体の開発論文に続く形で、SQUID顕微鏡の全体システムとSN評価と位置決めに関する論文も投稿準備中である。分析を行っている地質試料の測定結果の一部については解釈も進んでおり、特に鉄マンガンクラストについては初期結果の論文投稿の準備を進めている。地質試料分析と並行して、SQUID顕微鏡の高度化・SN比向上に向けて改良を行いつつあり、運用のノウハウも蓄積されつつある。国際会議での発表などを通して、共同研究の打診・SQUID顕微鏡の販売計画の質問なども受けているが、米国から１名の研究室訪問、２件の国際共同研究（英国; JSPS欧米短期、韓国）を進めており、１件はJSPS招聘プログラム（ノルウェー）に申請を行ったところである。SQUID顕微鏡を用いた研究の派生テーマとして、科研費挑戦的萌芽研究「樹木年輪に記録された地磁気・地球環境変動のSQUID顕微鏡による超高分解能復元」（H28-29年度）が採択された。このように本研究は順調に発展的に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はSQUID顕微鏡を用いた成果が十分に公表できるように注力する。XYZステージの高度化、磁気シールドの性能アップ、センサ-試料距離の短縮によるSN比向上については、次年度前半に作業と評価が完了するように努める。同時にSQUID顕微鏡の全体システム、および鉄マンガンクラストの初期成果に関する論文は早めに投稿完了する。これまで行った、湖の年縞堆積物、地球磁場逆転境界を記録した堆積物、隕石、鉄マンガンクラスト、川砂ジルコン、衝突残留磁化獲得試料、断層岩、火山岩などの地質試料分析結果の中から特に成果が見込まれるものを優先的に選んで追加実験と論文執筆を進めて成果が公表されるようにつとめる。また、これらの成果を国際学会等で発表し、HPでも公表を行う。さらに、国際共同研究などにも積極的に取り組み、今後に向けて発展性が確保されるようにする。
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[Journal Article] SQUID Microscope with Hollow-Structured Cryostat for Magnetic Field Imaging of Room Temperature Samples2016
Author(s)
Kawai, J., Oda, H., Fujihira, J.,Miyamoto, M., Miyagi, I., Sato. M.
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Journal Title
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
Volume: 26
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Volcanic ash in bare ice south of Sor Rondane Mountains, Antarctica: geochemistry, rock magnetism and nondestructive magnetic detection with SQUID gradiometer2016
Author(s)
Oda,H., Miyagi, I., Kawai, J., Suganuma, Y., Funaki, M., Imae, N., Mikouchi, T., Matsuzaki, T., Yamamoto, Y.,
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Journal Title
Earth Planets Space
Volume: 68
Pages: 39
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Re-Os isotope geochemistry in the surface layers of ferromanganese crusts from the Takuyo Daigo Seamount, northwestern Pacific Ocean2015
Author(s)
Tokumaru, A., T. Nozaki, K. Suzuki, K. T. Goto, Q. Chang, J. Kimura, Y. Takaya, Y. Kato, A. Usui, T. Urabe
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Journal Title
Geochemical Jour.
Volume: 49
Pages: 233-241
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Sub-millimeter scale magnetostratigraphy of ferromanganese crust with scanning magnetic microscopy: Non-destructive method to develop age model and growth rate estimate2016
Author(s)
Oda, H., Noguchi, A., Takahashi, H., Yamamoto, Y., Usui, A., Sato, M., Kawai, J.
Organizer
Intl. Workshop on Marine Manganese Minerals at Kochi
Place of Presentation
高知
Year and Date
2016-03-17 – 2016-03-18
Int'l Joint Research
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