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二次元ダークフリンジ法による球体直径測定原理開発とアボガドロ定数精密決定への応用

研究課題

研究課題/領域番号 24360037
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

倉本 直樹  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (60356938)

研究分担者 早稲田 篤  産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (20272172)
東 康史  産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30356365)
藤本 弘之  産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (30357917)
藤井 賢一  産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 首席研究員 (50357901)
水島 茂喜  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (60358091)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
キーワード基礎物理定数 / 標準 / アボガドロ定数 / 光周波数制御 / 超精密計測
研究成果の概要

現在、質量の単位である「キログラム」は金属製の分銅「国際キログラム原器」の質量により定義されている。この人工物による定義を基礎物理定数に基づき改定することを目的として、二次元ダークフリンジ法に基づく高精度シリコン球体直径測定技術の開発および28Si同位体濃縮結晶を用いたX線結晶密度法によるアボガドロ定数の高精度測定を行った。28Si単結晶球体の体積測定、表面分析、質量測定を実施し、2.0E-8の精度でのアボガドロ定数決定に成功した。これは実験的に直接決定されたアボガドロ定数としては最も精度の高いものであり、キログラムの定義の基礎物理定数による改定の2018年実施を確実なものとすることができた。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (25件) (うち査読あり 15件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Improved measurement results for the Avogadro constant using a 28Si-enriched crystal2015

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Azuma, Kenichi Fujii, Hiroyuki Fujimoto, Naoki Kuramoto, Shigeki Mizushima, Atsushi Waseda ほか
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 52 号: 2 ページ: 360-375

    • DOI

      10.1088/0026-1394/52/2/360

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improvements to the Volume Measurement of 28Si Spheres to Determine the Avogadro Constant2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Yasushi Azuma, Hajime Inaba, Feng-Lei Hong, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT

      巻: 64 号: 6 ページ: 1650-1656

    • DOI

      10.1109/tim.2015.2401212

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mass Measurement of 1-kg Silicon Spheres for Determination of the Avogadro and Planck Constants2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Mizushima, Naoki Kuramoto, Kazunaga Ueda, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT

      巻: 64 号: 6 ページ: 1527-1532

    • DOI

      10.1109/tim.2015.2389351

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Layer Analysis of Si Sphere by XRF and XPS2015

    • 著者名/発表者名
      Lulu Zhang, Yasushi Azuma, Akira Kurokawa, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT

      巻: 64 号: 6 ページ: 1509-1513

    • DOI

      10.1109/tim.2015.2389352

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Homogeneity Characterization of Lattice Spacing of Silicon Single Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Waseda, Hiroyuki Fujimoto, Xiao Wei Zhang, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT

      巻: 64 号: 6 ページ: 1692-1695

    • DOI

      10.1109/tim.2014.2383091

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    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 基礎物理定数に基づく新しいキログラムとモルの定義2015

    • 著者名/発表者名
      倉本直樹、東康史、藤井賢一
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 印刷中

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    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Narukawa, Akiharu Hioki, Naoki Kuramoto, Kenichi Fuji
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 51 号: 3 ページ: 161-168

    • DOI

      10.1088/0026-1394/51/3/161

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    • 著者名/発表者名
      倉本直樹
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      巻: 53 ページ: 368-373

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    • 著者名/発表者名
      藤井賢一
    • 雑誌名

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      巻: 69 ページ: 604-612

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    • 著者名/発表者名
      藤井賢一
    • 雑誌名

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      巻: 62 ページ: 368-371

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    • 著者名/発表者名
      藤井賢一
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 80 ページ: 625-629

    • NAID

      130004513566

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  • [雑誌論文] European Metrology Reserach Prgramme: Advances on the Realization of the Kilogram Redefinition2014

    • 著者名/発表者名
      T. Arnold, H. Baumann, H. Bettin, F. Bielsa, A. Eichenberger, Naoki Kuramoto, G. Mana, E. Massa, S. Merlet, F. Pereira dos Santos, A. Picard, P. Pinot, F. Piqumal
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014

      巻: - ページ: 426-427

    • DOI

      10.1109/cpem.2014.6898441

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      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Volume measurement of 28Si spheres by an improved optical interferometer and ellipsometer to determined the Avogadro constant2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Yasushi Azuma, Hajime Inaba, Feng-Lei Hong, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014

      巻: - ページ: 210-211

    • DOI

      10.1109/cpem.2014.6898333

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Layer Analysis of Si Sphere by XRF and XPS2014

    • 著者名/発表者名
      Lulu Zhang, Yasushi Azuma, Akira Kurokawa, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014

      巻: - ページ: 208-209

    • DOI

      10.1109/cpem.2014.6898332

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mass measurement of 1-kg silicon spheres for the precise determination of the Avogadro constant at the NMIJ2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Mizushima, Naoki Kuramoto, Kazunaga Ueda, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014

      巻: - ページ: 392-393

    • DOI

      10.1109/cpem.2014.6898424

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Homogeneity characterization of lattice spacing of silicon single crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Waseda, Hiroyuki Fujimoto, Xiao Wei Zhang, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014

      巻: - ページ: 400-401

    • DOI

      10.1109/cpem.2014.6898428

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      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] International comparison of volume measurement for a 1 kg silicon sphere2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Kyung Ho Chang, Kenichi Fujii, Yong Jae Lee
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 49 ページ: 187-195

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2013.11.038

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      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 次世代質量標準実現のためのシリコン結晶の密度測定と表面分析2013

    • 著者名/発表者名
      倉本 直樹、東 康史、稲場 肇、洪 鋒雷、藤井 賢一
    • 雑誌名

      第34回日本熱物性シンポジウム講演論文集

      巻: 34 ページ: 132-134

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      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] 物質量の話-モル、アボガドロ定数の現在と将来2013

    • 著者名/発表者名
      倉本 直樹、藤井 賢一
    • 雑誌名

      ペトロテック

      巻: 36 ページ: 482-486

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      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] 密度・粘度の話2013

    • 著者名/発表者名
      倉本 直樹、藤田 佳孝
    • 雑誌名

      ペトロテック

      巻: 36 ページ: 551-556

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      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] 国際単位系(SI) 普遍定数に基づく再定義の動き2013

    • 著者名/発表者名
      藤井 賢一
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 599 ページ: 16-21

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  • [雑誌論文] 単位をめぐる最先端科学-基本単位が変わるとどうなるのか-2013

    • 著者名/発表者名
      藤井 賢一
    • 雑誌名

      ミルシル

      巻: 6 ページ: 6-9

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      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] The uncertainty of the phase-correction in sphere-diameter measurements2012

    • 著者名/発表者名
      Birk Andereas, Kenichi Fujii, Naoki Kuramoto, Giovanni Mana
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 49 号: 4 ページ: 479-486

    • DOI

      10.1088/0026-1394/49/4/479

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      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uncertainty reduction in the volume measurement of Si spheres by an optical interferometer to determine the Avogadro constant2012

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Hajime Inaba, Kenichi Fujii
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012

      ページ: 356-357

    • DOI

      10.1109/cpem.2012.6250949

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Realization of the anticipated definition of the kilogram2012

    • 著者名/発表者名
      H. Baumann, H. Bettin, F. Bielsa, A. Eichenberger, G. Geneves, N. Kuramoto, G. Mana, E. Massa, F. Pereira dos Santos, A. Picard, P. Pinot, A. Shindler
    • 雑誌名

      Digest of Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012

      ページ: 340-341

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      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アボガドロ定数決定のための単結晶シリコンの結晶評価2015

    • 著者名/発表者名
      早稲田篤、藤本弘之、張小威、倉本直樹
    • 学会等名
      第3回大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所サイエンスフェスタ第32回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場、茨城県
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Realization of the Mass Standard Based on Fundamental Physical Constants2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto
    • 学会等名
      14th Japanese-American Frontier of Science (JAFoS) Symposium
    • 発表場所
      ホテルニューオータニ、東京都
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] European Metrology Research Program: Advances on the Realization of the Kilogram Definition2014

    • 著者名/発表者名
      T. Arnold, Azuma Yasushi, Kenichi Fujii, Hiroyuki Hujimoto, Naoki Kuramoto, S. Mizushima, Atsushi Waseda
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014
    • 発表場所
      Windsor Barra Hotel、リオデジャネイロ(ブラジル)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Volume measurement of 28Si spheres by an improved optical interferometer and ellipsometer to determine the Avogadro constant2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Yasushi Azuma, Hajime Inaba, Feng-Lei Hong, Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014
    • 発表場所
      Windsor Barra Hotel、リオデジャネイロ(ブラジル)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Surface Layer Analysis of Si Sphere by XRF and XPS2014

    • 著者名/発表者名
      Lulu Zhang, Yasushi Azuma, Akira Kurokawa, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014
    • 発表場所
      Windsor Barra Hotel、リオデジャネイロ(ブラジル)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mass measurement of 1-kg silicon spheres for the precise determination of the Avogadro constant at the NMIJ2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Mizushima, Naoki Kuramoto, Kazunaga Ueda, Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014
    • 発表場所
      Windsor Barra Hotel、リオデジャネイロ(ブラジル)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Homogeneity characterization of lattice spacing of silicon single crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Waseda, Hiroyuki Fujimoto, Xiao Wei Zhang, Naoki Kuramoto, Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2014
    • 発表場所
      Windsor Barra Hotel、リオデジャネイロ(ブラジル)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アボガドロ定数決定のための単結晶シリコン結晶評価2014

    • 著者名/発表者名
      早稲田 篤、藤本弘之、倉本 直樹、張 小威
    • 学会等名
      高エネルギー加速器機構物質構造科学研究所第31回PFシンポジウム
    • 発表場所
      茨城県つくば市つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アボガドロ定数決定のための単結晶シリコンの結晶評価2013

    • 著者名/発表者名
      早稲田篤、藤本弘之、張小威、倉本直樹
    • 学会等名
      大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所サイエンスフェスタ第30回PFシンポジウム
    • 発表場所
      茨城県つくば市、つくば国際会議場
    • 年月日
      2013-03-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Toward the redefinition of the kilogram from the 28Si international research project2013

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Asia-Pacific Symposium on Measurement of Mass, Force and Torque
    • 発表場所
      Sheraton Grande Taipei Hotel, Taipei(Taiwan)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代質量標準実現のためのシリコン結晶の密度測定と表面分析2013

    • 著者名/発表者名
      倉本 直樹、東 康史、稲 場肇、洪 雷鋒、藤井 賢一
    • 学会等名
      第34回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      富山県富山市富山県民会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光X線分析用フレキシブルな金属薄膜標準試料の作製2013

    • 著者名/発表者名
      張 ルウルウ、東 康史、寺内 信哉、伊藤 美香、黒河 明
    • 学会等名
      2013真空・表面科学合同講演会
    • 発表場所
      茨城県つくば市つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Uncertainty reduction in the volume measurement of Si spheres by an optical interferometer to determine the Avogadro constant2012

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kuramoto, Hajime Inaba, Kenichi Fujii
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012
    • 発表場所
      アメリカ合衆国、ワシントンDC, Gaylord National Resort
    • 年月日
      2012-07-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Realization of the anticipated definition of the kilogram2012

    • 著者名/発表者名
      H. Baumann, H. Bettin, F. Bielsa, A. Eichenberger, G. Geneves, N. Kuramoto, G. Mana, E. Massa, F. Pereira dos Santos, A. Picard, P. Pinot, A. Shindler
    • 学会等名
      Conference on Precision Electromagnetic Measurements 2012
    • 発表場所
      アメリカ合衆国、ワシントンDC, Gaylord National Resort
    • 年月日
      2012-07-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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