| 研究課題/領域番号 |
01840008
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
物性一般
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
奥田 雄一 東京工業大学, 理学部, 助教授 (50135670)
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| 研究分担者 |
唐木 幸一 オリンパス光学工業(株), 研究部, 係長
鈴木 勝 電気通信大学, 物理, 講師 (20196869)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| 研究課題ステータス |
完了 (1990年度)
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| 配分額 *注記 |
11,900千円 (直接経費: 11,900千円)
1990年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1989年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
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| キーワード | 超流動 _4He / 超音波顕微鏡 / 非線形効果 / 超流動 ^4He / 超流動^4He / 超音波減衰 / フォノン / 非線型波動 |
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| 研究概要 |
超流動 _4He中の音波は、極低温においては熱フォノンによって散乱されることはほとんどなく、減衰せずにヘリウム中を伝播する。この性質は圧力下の超流動ヘリウムではさらに顕著になり、極低温まで温度を下げなくとも音波の減衰を十分に小さくすることが可能である。しかも超流動ヘリウム中の音速は液体の中では最も遅く、飽和蒸気圧(SVP)下で240m/sである。これらのユニ-クな性質は、超音波顕微鏡の音響カップラ-として大変魅力的なものであり、超音波顕微鏡の可能性を大きく開くものである。この点に着目して、加圧超流動ヘリウムを媒体とする超音波顕微鏡の開発を行った。この技術開発には、いくつかの乗り越えねばならない問題があった。音響レンズの製作、高周波トランスデュ-サの製作、音響ミスマッチの解消、加圧セル内でのスキャニイング及びポジショニング機構の開発、極低温での動作、等々である。これらの諸問題を解決して、動作周波数380MHz及び850MHzで、0.3Kの温度で、圧力はSVPから24atmまで変えて、超音波画像を取ることに成功した。画像の分解能は、0.35μmが得られたと推定される。加圧することによって、1.9Kという高温において良好なS/Nの画像を得ることも出来た。これは、超流動ヘリウム超音波顕微鏡システム全体のコンパクト化の可能性を示すものとして、応用上重要な技術開発である。
また、超流動ヘリウム中の音波の非線形効果の実験を行い、18気圧以上の加圧超流動ヘリウムにおいて、まったく新しい非線形効果を発見した。この現象の解析から、いままで超流動ヘリウム音波顕微鏡では観測されていなかった、"非線形効果による回折限界を越えた分解能の向上"を初めて観測した。この現象によって、850MHz、13atm、0.3Kにおいて、推定分解能0.25μmの画像を得ることが出来た。
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