超精密機械工作を応用した高感度小型傾斜計の開発

• 研究課題/領域番号: 16740251
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高森 昭光 東京大学, 地震研究所, 助手 (00372425)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 固体地球物理学 / 計測工学

研究概要

本研究では、超精密工作技術によって製作する一体型折りたたみ振り子(FP)と、光検出を組み合わせた小型傾斜計の開発を行った。
2年計画の最終年度である本年度は、昨年度に行ったFPの概念設計をもとに、具体的な振り子の設計と製作を行った。FPを低周波化して傾斜計の実効振り子長を伸ばすためには、ヒンジ部のバネ定数を小さくすることが必要である。このため本研究で用いるFPでは、超精密研磨法を適用することによって厚さ30μm以下の精密ヒンジを製作することが技術的課題であった。当初のこの加工を海外の研究協力者に依頼する計画であったが、同様の技術基盤をもつ企業が国内に見出されたため、この企業と共同で加工法の開発を行った。ヒンジ試作、加工手順確認用の試作FPを経て、目的の傾斜用FPを製作した。
また、光ファイバーバンドルを用いた非接触変位センサーもFPとならぶ本研究の主要開発要素である。昨年度は高輝度発光LEDを光源として実用的な分解能を得ることに成功したが、低い光ファイバー入射効率を改善することと、発光強度安定化サーボの組み込みが技術的課題として残されていた。本年度は、前者の課題に対応するために非球面レンズによる集光を試みたが、入射効率を大きく改善するにはいたらなかった。また、面発光するLEDでは光の取り回しが容易でなく発光強度安定化を行うことが比較的困難なので、今年度はより光束の収束度の高いスーパールミネッセントダイオード(SLD)を光源として用いた。これによって光ファイバーへの入射効率を改善し、容易に発光強度を安定化することができ、センサー分解能の長期安定性を高めることができた。
上記のFPと光ファイバー変位計を組み合わせた傾斜計によって、実際の地面傾斜の観測を試みた。