2015 Fiscal Year Annual Research 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 | HTS SQUID / 磁束量子化 / 電磁場解析 / 最適化設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、主に、①ミクロ・スケールの磁束挙動特性を考慮したHTS dc-SQUID磁気センサの開発手法の開発と、②薄膜超伝導磁気シールドの形状最適化設計のためのロバスト最適化設計手法の開発に取り組んだ。
①ミクロ・スケールの磁束挙動特性を考慮したHTS dc-SQUID磁気センサの開発手法の開発では、これまでにはできなかった磁束量子化をその特性を表す等価回路を有限要素法に組み込むことに成功した。この結果、以前はできなかったマクロ・スケール解析にミクロ挙動を組み込むことが可能となり、より量子的な振る舞いに左右されるHTS dc-SQUID磁気センサの磁気挙動解析が可能となった。
②薄膜超伝導磁気シールドの形状最適化設計のためのロバスト最適化設計手法の開発では、メッシュに依存する目的関数値を、複数メッシュを採用することでロバストにすることに成功した。これまで、HTS dc-SQUIDのような微小なデバイスの有限要素法による解析では、メッシュに依存して磁気特性が僅かに異なっていた。さらに、最適化設計アルゴリズム内では、メッシュを自動生成することから、常に精度の良い磁気特性が得られるとは限らなかった。そこで、PSO(Particle Swarm Optimization)法に、従来では一つしか用いなかったメッシュを複数用いることで、さらに複数の個体にそれぞれのメッシュを対応させることで、メッシュに依存しにくい新しいPSO法を提案した。その新しいPSO法を適用することで、従来は困難であった薄膜超伝導磁気シールドの形状最適化設計を実施した。
これらの研究成果を、国際会議20th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fieldsと国際会議12th European Conference on Applied Superconductivityで公表した。
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