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2018 年度 実績報告書

タンパク質機能発現メカニズム解明のための高強度THzオペランド計測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02821
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

黒田 隆之助  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, ラボチーム長 (70350428)

研究分担者 田中 真人  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, 主任研究員 (30386643)
坂上 和之  東京大学, 工学系科, 主幹研究員 (80546333)
谷 峻太郎  東京大学, 物性研究所, 助教 (80711572)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードテラヘルツ / 光源技術 / 分光技術 / 加速器 / 高性能レーザー
研究実績の概要

今年度は高SN比をもつ1shot時間波形測定法を開発するため、多チャネル高感度差分増幅測定装置の開発を進めた。時間領域の情報を1shotで取り出す際、多チャネルスペクトル撮像法(回折格子とCCD)、タイムレンズ型スペクトル撮像法(ストレッチャーと高速フォトダイオード)が考えられるが、CCDを用いる手法は簡便に広い時間領域で1shot撮影が可能である一方、バランス検出を用いた差分高感度検出を利用できない。他方、タイムレンズ型のスペクトル撮像法は数GHzを超える超高速ADコンバーターが必要であり、タイムレンズで伸張できるパルス幅の限界のため、1MHz未満の比較的低繰返しの領域で帯域を有効活用することができず、高感度化の妨げとなっていた。そこで多チャネルのリニアアレイディテクタおよび並列差分増幅回路を用いて、高感度な差分スペクトル測定装置の開発を進めた。32チャネルリニア型アレイディテクタと差分増幅回路を組合わせた並列型バランス増幅検出器の開発を行った。当初予定のオペアンプによる差分増幅回路では、実装面積と回路全体の消費電力のため十分な性能が得られなかったが、INA128アンプを用いた増幅回路での実装では、差分信号検出が可能であることがわかった。今後はこれらを多チャネル型高精度のADコンバーターと組合わせることで多チャンネル高感度差分増幅測定装置として動作させる。また、1shot-EOサンプリング法のため、ターゲット形状の最適化を実施し、最大で2倍程度のテラヘルツ強度増強を確認した。準単色なテラヘルツ光の生成試験を実施し準単色化に成功した。特定の振動モードなどを励起する場合には強度をその周波数に合致させることが可能であるため、非常に有用であることがわかった。更にテラヘルツ分光における試料条件決定のために、単色サブテラヘルツ光源を用いた水溶液試料の吸収測定系の整備を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

EOサンプリング等は順調でありEO結晶の選定も進められている。タンパク質実験に関しても現在準備中であり来年度可能な状況である。

今後の研究の推進方策

テラヘルツ分光技術の開発とともに、タンパク質実験に向けた準備が進んでいる。来年度は、フィルタリング法及びEOサンプリング等によるタンパク質水溶液の分光実験を行う予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] 産総研つくばセンター電子加速器施設の現状2019

    • 著者名/発表者名
      田中 真人、他
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] 先端オペランド計測技術開発のためのSバンド小型電子リニアック・超短パルスレーザー施設の現状2018

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助、田中 真人、三浦 永祐、佐藤大輔、藤原 健、澁谷 達則、大島 永康、O'Rourke Brian
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会
  • [学会発表] 社会に役立つ光・ 量子ビーム技術と単位系について2018

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助
    • 学会等名
      学びと働きを連携させた信州創生のための新たな人材育成モデル事業(松本工業高校)
    • 招待講演
  • [学会発表] チュートリアル講演「不可逆系の光物理:超短パルスレーザー加工の基礎と応用」2018

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      第8回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ビームの傾き制御を用いたコヒーレントTHz放射の高強度化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      蓼沼 優一、ブラメルド 真理、沈 奕?、村上 達希、坂上 和之、鷲尾 方一
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会
  • [学会発表] 電子ビームの傾き制御を用いたコヒーレントTHz放射の高強度化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      蓼沼 優一、柳沢 稜、ブラメルド 真理、坂上 和之、鷲尾 方一
    • 学会等名
      第55回アイソトープ・放射線研究発表会
  • [学会発表] Evaluation of Coherent Terahertz Radiation Generated from Tilted Electron Beams Aiming for Higher Light Intensity2018

    • 著者名/発表者名
      M. Brameld、K. Sakaue、Y. Tadenuma、 M. Washio、R. Yanagisawa、R. Kuroda、Y. Taira
    • 学会等名
      IPAC 2018
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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