周波数可変サブテラヘルツジャイロトロンの開発と核磁気共鳴の感度向上への応用

• 研究課題/領域番号: 24360134
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 出原 敏孝 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 特任教授 (80020197)
• 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: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2012年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: DNP-NMR 分光 / ジャイロトロン / サブテラヘルツ / 世界最高周波数 / ESR 分光 / NMR 分光 / 700 MHz DNP-NMR / 周波数変調 / 周波数安定化 / 周波数可変 / 核磁気共鳴 / 感度向上 / DNP-NMR / 高感度NMR

研究成果の概要

高出力のサブテラヘルツ光を試料に照射し、電子スピンの分極を核スピンに移行することにより、NMR分光の感度を1000倍以上高める技術(DNP-NMR分光技術)を開発し、複雑な蛋白質分子等の構造解析に応用するため、本研究では、2台の460GHz ジャイロトロンを開発し、700MHz-DNP NMR 分光に必要な周波数連続可変・100W級の高出力・10時間を超える長時間安定連続動作の機能を付与することに成功した。
開発した2台のジャイロトロンを阪大蛋白質研究所の700MHz NMR 装置に設置して、世界最高周波数のDNP-NMR 分光実験を行ない、NMR分光の感度を30倍以上高めることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] The Development of 460 GHz gyrotrons for 700 MHz DNP-NMR spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, Y.Tatematsu, Y. Yamaguchi, E. M. Khutoryan, A. N. Kuleshov, K. Ueda, Y. Matsuki, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: In press 号: 7 ページ: 000-000
  • DOI: 10.1007/s10762-015-0150-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyrotron Output Power Stabilization by PID Feedback Control of Heater Current and Anode Voltage (2014)
  • 著者名/発表者名: E.M. Khutoryan, T.Idehara, A.N. Kuleshov, K. Ueda
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: 35 ページ: 1018-1029
• [雑誌論文] Broadband Continuously Frequency Tunable Gyrotron for 600 MHz DNP-NMR Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ikeda, Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, T. Idehara, I. Ogawa, T. Saito, Y. Matsuki and T. Fujiwara
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research: Rapid Communication 巻: 9
  • NAID: 130005089499
• [雑誌論文] Power stabilization of high frequency gyrotron using a double PID feedback control for applications to high power THz spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Idehara, A. Kuleshov, K. Ueda, E. Khutoryan
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 36 ページ: 159-168
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Direct Spectroscopy of Positronium Hyperfine Structure Using a Sub-THz Gyrotron (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Miyazaki, Toshitaka Idehara, 他
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 35 ページ: 91-100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of continuously fiequency-tunable 0.4 THz gyrotron to dynamicnuclear polarization for 600 MHz solid-state NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoh Matsuki, K. Ueda, T, Idehara,
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 743-755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development a compact sub-THz gyrotron FU cw CI for application to high power THz technologies (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Idehara, J. C. Mudiganti,
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 332012 ページ: 724-744
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of DNP-enhanced high-resolution solid-state NMR system for the characterization of the surface structure of polimer mateial (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Horii, T. Idehara, Y. Fujii
  • 雑誌名: J. Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 756-765
  • 査読あり
• [学会発表] Sub-THz Gyrotrons With Special Functions of Frequency Control for Applications to DNP-NMR Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, E.Khutoryan, A.Kuleshov, K.Ueda, Y.Matsuki, T.Fujiwara
  • 学会等名: 39th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] Corrugated Transmission Line Systems for 395GHz/600MHz and 460 GHz/700 MHz DNP-NMR Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Sirigiri, T.Maly, N.Tarricone, J. Zhou, T.Idehara, Y.Matsuki, T.Fujiwara
  • 学会等名: 39th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] Applications of high frequency gyrotrons to high power THz spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, Y.Tatematsu, S.Mitsudo, I.Ogawa, T.Saito, K. Ueda, Y. Matsuki, T. Fujiwara, A. Miyazaki, T. Suehara, T. Yamazaki
  • 学会等名: 9th International Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications
  • 発表場所: N. Novgorod, Russia
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a High Power 300 GHz Band Gyrotron for Collective Thomson Scattering Diagnostics in LHD (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Saito, Y.Yamaguchi, Y.Tatematsu, J.Kasa, M.Kotera, T.Idehara, S.Kubo, T.Shimozuma, K.Tanaka, M.Nishiura
  • 学会等名: 9th International Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications,
  • 発表場所: N. Novgorod, Russia
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] Optimization of opration of the gyrotron FU CW GO-II for DNP NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Dumbrajs, T.Idehara, G.S. Nusinovich, Y.Tatematsu
  • 学会等名: 9th International Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications
  • 発表場所: N. Novgorod, Russia
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-30
• [学会発表] Development of Gyrotron FU CW series for applications to high power THz spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Idehara, Y. Tatematsu 他
  • 学会等名: The 5th International Workshop on Far Infrared Technology
  • 発表場所: Fukui, Japan
• [学会発表] 460 GHz Second harmonic gyrotrons for 700 MHz DNP-NMR spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Idehara, Y. Tatematsu 他
  • 学会等名: 38th Int. Conf. on Infrared Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Development of high power THz technologies opened by gyrotrons (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara
  • 学会等名: The Second International Conference "Terahertz and Microwaves" TERA 2012
  • 発表場所: モスクワ州立大学
  • 年月日: 2012-06-22
• [備考] 福井大学遠赤外領域開発研究センター(FIR FU)
  • URL: http://fir.u-fukui.ac.jp/