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Cs原子を用いたMHz帯量子磁界センサの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06253
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

石居 正典  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (50356432)

研究分担者 木下 基  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (00415671)
加藤 悠人  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (70635820)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード電磁界測定 / 磁界センサ / セシウム / 低周波 / ラビ周波数 / 電気電子工学 / 量子エレクトロニクス / アンテナ工学 / 電磁環境工学 / 電子・電気材料
研究成果の概要

本研究では、交流磁界とセシウム原子の相互作用を利用する次世代型の交流磁界センサの実現に関する研究を行っている。対象周波数帯の低周波化に向けてセシウム原子のゼーマン副準位間のエネルギー差に着目し、低周波帯用の磁界センサの実現に向けた研究開発に関する初期検討を行い、その実現可能性の検証を行った。本センサは非金属であるため、測定対象となる電磁界に与える擾乱を低く抑えられる事が期待でき、また、量子物理現象を動作原理のベースとしているため、高精度な磁界センサの実現も期待できる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、量子物理現象を利用した電磁界強度計測技術の確立への礎となる事が期待できる。従来よりも飛躍的に高精度でかつ高安定化な電磁界センサの実現の可能性が期待できる。またさらには、電磁界を測定する際に問題となる電磁界センサの金属アンテナ部分による侵襲性の問題の解決、実際のアンテナは有限の大きさを有する事に起因した電磁界の計測位置の曖昧さの解決、アンテナを使用した電磁界の測定時に使用するケーブルの不要化などへの貢献も将来期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Frequency Extension of Atomic Measurement of Microwave Strength Using Zeeman Effect2019

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Moto、Tojima Yuya、Iida Hitoshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement

      巻: 68 号: 6 ページ: 2274-2279

    • DOI

      10.1109/tim.2018.2886869

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of radio-frequency waves via double resonance spectroscopy of cesium atoms2019

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Moto、Ishii Masanori
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 5 ページ: 052004-052004

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab10aa

    • NAID

      210000155652

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electromagnetic Field Sensor Based on Atomic Candle2017

    • 著者名/発表者名
      Moto Kinoshita, Masanori Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement

      巻: Volume: 66, Issue: 6 号: 6 ページ: 1592-1597

    • DOI

      10.1109/tim.2017.2661618

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] セシウム原子の多重共鳴を利用した低周波帯用交流磁界センサの初期検討2019

    • 著者名/発表者名
      石居正典
    • 学会等名
      2019年 電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] AC Magnetometer Calibrations from 50 Hz up to 100 kHz at NMIJ2018

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ishii
    • 学会等名
      2018 CONFERENCE ON PRECISION ELECTROMAGNETIC MEASUREMENTS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility Study for Atomic Measurement of Microwave Strength at Arbitrary Frequencies within the Full X-Band2018

    • 著者名/発表者名
      Moto Kinoshita
    • 学会等名
      2018 CONFERENCE ON PRECISION ELECTROMAGNETIC MEASUREMENTS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 交流磁界センサ校正用標準磁界発生システムの適用範囲の検討2018

    • 著者名/発表者名
      石居正典
    • 学会等名
      2018年 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 50-60Hzにおける磁界センサの校正のための計量標準2018

    • 著者名/発表者名
      石居正典
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子現象に基づく電磁波可視化技術の初期検討2017

    • 著者名/発表者名
      石居正典、木下基
    • 学会等名
      電子情報通信学会2017年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A feasibility study of visualization method of electromagnetic field by a quantum phenomenon2017

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ishii, Moto Kinoshita
    • 学会等名
      PIERS 2018 in Singapore
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Perturbation by glass-encased Cs cell of electromagnetic-field sensor based on quantum phenomena2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ishii, Moto Kinoshita
    • 学会等名
      EUROEM 2016
    • 発表場所
      ロンドン(イギリス)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of microwave magnetic field in free space using the Rabi frequency2016

    • 著者名/発表者名
      Moto Kinoshita, Masanori Ishii
    • 学会等名
      CPEM 2016
    • 発表場所
      オタワ(カナダ)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高周波電磁界中におけるガラス製セルの擾乱の軽減2016

    • 著者名/発表者名
      石居正典、木下基
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2016年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] セシウム原子の共鳴を利用した新たな電磁波計測技術を開発

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2016/pr20160711/pr20160711.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 電磁波測定装置2018

    • 発明者名
      木下基、石居正典、飯田仁志、東島侑矢
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-03-11  

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