2015 Fiscal Year Annual Research Report
SQUID磁力計を用いた微小地磁気変動観測に関する研究
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26610143
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河合 淳 金沢工業大学, 先端電子技術応用研究所, 教授 (10468978)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | SQUID / 地磁気 / シューマン共鳴 / 電離層アルフベン波共鳴 / 高感度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微小な地磁気現象を高感度に観測することを目的として、超伝導量子干渉素子（SQUID）を用いた地磁気計測システムを開発し、観測試験を通じてその性能検証を行うことである。従来、1pT/√Hz以下の微小な地磁気変動の観測には誘導コイルが用いられているが、誘導コイルは周波数帯域が限られ、異なる周波数帯域に現れる現象を同時に観測することが難しい。一方、SQUID磁力計は周波数帯域が広く、興味ある低周波地磁気変動が現れるDC～30HzのELF帯域を十分カバーできる。本研究では、先行研究で試作したSQUID磁力計システムを改良することで、ELF帯の微小地磁気変動を検出することを試みた。
先行の試作システムでは、SQUID駆動回路（FLL）の1/fノイズがシステムノイズの主原因であったため、新規にバイアススイッチング方式を考案し、従来のFLLに比べ低周波ノイズを約1/30に低減した。データ収録に関しては24bit化を行い、収録分解能をシステムノイズ以下にした。また野外での観測試験に向けて防水化やバッテリ駆動化も並行して行った。
改良した本システムを用いて、石川県白山市白峰地区で約1ヶ月の観測試験を行った結果、8～40Hzの帯域での6次成分までのシューマン共鳴および夜間にはDC～5Hzの電離層アルフベン波共鳴の信号を検出することに成功した。この結果より、本SQUID磁力計が微小な地磁気変動観測に十分な性能を有し、異なる周波数帯域の現象を同時に観測できることが確認できた。一方、システムノイズとしては0.1pT/√Hz 以下を目標としたものの、観測時のバックグラウンドレベルは0.2pT/√Hz であった。この原因がSQUID センサに施したRF シールドの熱雑音によるものか、それとも自然界に由来するものかを今後評価・検討し、さらなる高感度化を実現する予定である。
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