| 研究課題/領域番号 |
21K18915
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
清水 祐公子 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, 研究グループ長 (30357222)
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| 研究分担者 |
入松川 知也 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 (00828056)
大久保 章 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 (30635800)
稲場 肇 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, 研究グループ長 (70356492)
柏木 謙 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 (10509730)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 熱力学温度 / 光周波数コム / インコヒレーレントヘテロダイン / デュアルコム分光 / インコヒーレントヘテロダイン / 熱放射 / ヘテロダイン検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射温度計は広く社会で利用されているが、その温度指示の根拠は国際温度目盛に基づく。一方で国際単位系SIの定義が改定され、熱力学温度の単位はボツルマン定数による普遍的な定義に移行し、プランクの放射公式の重要性が極めて高くなった。本申請は熱放射の温度をプランクの放射法則から直接算出することを目的とする。正確な周波数測定が可能な光周波数コムを横軸、レーザーヘテロダイン法により高感度検出した熱放射信号を縦軸とし、プランクの放射公式から熱力学温度を算出する。
これによりSIの新定義に従った熱力学温度が現示でき、校正不要な放射温度計を構築できれば、計量標準のみならず温度測定技術の向上にも大きく貢献できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、光周波数コムを用いて、インコヒーレント光をヘテロダイン検出する方法を開発することである。
ヘテロダイン検出の局発光として用いる光コムの強度安定化が必須であるため、偏波保持型の光コムを製作した。次にインコヒーレント光とレーザー光とのビート信号を得るために、ファイバー光学系で局発光と信号光を結合させる光学系干渉計を設計・構築した。本光学系ではシングルモードファイバを用いることで空間コヒーレンスの整った光だけを取り出し、後に続く系で時間コヒーレンスが備わった光だけを光コムとヘテロダイン干渉させることで電気的に検出可能な系とした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
放射温度計は広く社会で利用されているが、その温度指示の根拠はプランクの放射公式の原理に基づいていない。さらに、国際単位系SIの定義が改定され、熱力学温度の単位は、ボツルマン定数による普遍的な定義に移行し、科学的な観点からも、プランクの放射公式の重要性が極めて高くなってきた。
本申請は熱放射の温度をプランクの放射法則から直接算出することを目的とする。光コムを横軸、ヘテロダイン法により高感度検出した熱放射信号を縦軸にとり、プランクの放射公式を高精度に再構成し熱力学温度を算出する。これによりSIの新定義に従った熱力学温度が現示でき、計量標準のみならず社会における温度測定技術の向上に大きく貢献できる。
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