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光学的手法に基づく新たな圧力計測システムの開発~広範囲を一台で高精度に計測~

研究課題

研究課題/領域番号 18K13771
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21030:計測工学関連
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

武井 良憲  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 (00805145)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード圧力標準 / ファブリペロ / 屈折率 / 熱力学温度 / 真空 / 光学式圧力計 / 圧力 / 不確かさ / 計測 / 絶対値 / ファブリペロ共振器 / 光学的圧力計測 / 標準 / 計量 / 真空の圧力の絶対値計測 / 気体の屈折率計測 / 温度の絶対値計測
研究成果の概要

本研究では、気体の屈折率を計測するために、ファブリ・ペロ共振器を用いた光学系を立ち上げた。また、恒温水を用いて真空チャンバ内の温度変動を制御した。さらに、重錘形圧力天びんを用いてチャンバ内の圧力を安定化した。それらの要素技術を統合して、精確に圧力の相対値を計測できる光学式圧力計を開発した。今後は、圧力の絶対値を計測できるように、光学式圧力計を発展させる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧力は、長さと力の組み立て量である。一方で、実気体の状態方程式とローレンツ・ローレンスの式より、屈折率と熱力学温度とビリアル係数や分極率といった物理定数から求めることもできる。光学的に屈折率を計測することで、既存の圧力標準や圧力計に比べて、一台で広い範囲を高精度に計測できる。
本手法は、将来的には、逆に圧力から熱力学温度や物理定数を計測することも可能であり、広範な科学技術分野の発展に寄与する。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Development of an optical pressure measurement system using an external cavity diode laser with a wide tunable frequency range2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, Tokihiko Kobata
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 151 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Newly developed pressure measurement system using an optical method at NMIJ2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, Tokihiko Kobata
    • 雑誌名

      USB for APMF2019 conference

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Accurate and wide-range radius of curvature measurement directly linked to a time standard using a FabryPerot cavity2018

    • 著者名/発表者名
      Youichi Bitou, Yoshinori Takei, Souichi Telada,
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: Volume 54 ページ: 149-153

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2018.05.011

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Newly developed pressure measurement system using an optical method at NMIJ2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, Tokihiko Kobata
    • 学会等名
      APMF2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of optical pressure measurement system by stabilizing temperature inside chamber at 1 mK level.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, Tokihiko Kobata
    • 学会等名
      IVC-21
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学式圧力計の開発と低真空における性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      武井 良憲、吉田 肇、新井 健太、寺田 聡一、尾藤 洋一、小畠 時彦
    • 学会等名
      2019年 日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a pressure measurement system using an Optical method2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, and Tokihiko Kobata.
    • 学会等名
      Asia Pacific Metrology Program(APMP) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 屈折率の計測による真空域の圧力計測装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      武井 良憲、吉田 肇、新井 健太、寺田 聡一、尾藤 洋一、小畠 時彦
    • 学会等名
      公益社団法人 日本表面真空学会 2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a measurement system for pressures in vacuum regions using an optical method2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takei, Kenta Arai, Hajime Yoshida, Youichi Bitou, Souichi Telada, and Tokihiko Kobata.
    • 学会等名
      65th AVS(American Vacuum Society) International Symposium and Exhibition.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 圧力計測のためのファブリ・ペロ共振器を用いた屈折率計測システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      武井 良憲、吉田 肇、新井 健太、寺田 聡一、尾藤 洋一、小畠 時彦
    • 学会等名
      公益社団法人 精密工学会 2018年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] research map 武井良憲

    • URL

      https://researchmap.jp/takei-yoshinori

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 科学研究費助成事業データベース

    • URL

      https://nrid.nii.ac.jp/ja/nrid/1000000805145/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/takei-yoshinori/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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