2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノ医用診断のためのSQUID磁気センサの高性能化設計用シミュレーションの開発
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25350558
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
野口 聡 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30314735)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超電導シミュレーション / SQUID / 高温超伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、主にSQUIDリングの量子的挙動シミュレーションと磁束挙動を考慮した微小シミュレーションに取り組んだ。
HTS dc-SQUIDを高精度に解析するためには、ジョセフソン結合の位相差を考慮した量子的なシミュレーションが不可欠である。そこで、これまで開発してきた三次元有限要素法に、ジョセフソン結合の特性を表す回路方程式を連成させて、シミュレーションを行った。ジョセフソン結合の等価回路としては、位相差と電圧の関係、さらには磁束の量子化式を考慮した。これらは、非線形計算となり、従来のニュートンラプソン法などの非線形計算法が使用できなかったので、新たに非線形計算法も提案した。これらの結果から、従来の回路方程式だけでSQUIDリングの性質を評価していた手法よりも、有限要素法を連成させることで、より精度の高い解析が行えることが示せた。具体的には、SQUIDリング内の電流経路など、これまでに不明であった部分を明らかにすることができた。そして、出力電圧が従来法と異なることも示せた。この成果は、2015年度の国際会議で発表する予定である。
また、磁束挙動シミュレーションは、昨年に続き開発を行い、磁束侵入を表現することに成功した。磁束挙動はフラックスフローやフラックスクリープなどのミクロ現象により表現されるが、今回はピンニング力と磁場の関係をとくに調査した。ピンニング力の磁場依存性が、超電導特性に大きな影響を与えることを示すことができた。これらの成果は、国際会議INTERMAGで発表するに至った。今後は、ピンの大きさや密度などの同定を行う必要がある。
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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
１つ目の課題は、昨年度に明らかになった課題である量子化条件を考慮することが、当該年度で達成できた。
２つ目の課題も、順調にピンニング力の推定ができた。
順調に進展しており、そろぞれ国際会議で発表、もしくは発表予定であることから、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定通り順調に進んでいるため、来年度はSQUIDの最適化設計について検討していきたい。また、磁束挙動シミュレーションから、損失や電圧などの計算部分を開発し、SQUIDのノイズメカニズム解明へ発展させるよていである。
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