| 研究課題/領域番号 |
18H01239
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
佐々木 憲一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (70322831)
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| 研究分担者 |
山口 博史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (40717914)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 超伝導磁石 / 精密磁場調整 / 精密磁場測定 / 磁性流体 |
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| 研究実績の概要 |
R１年度の目的は、１：磁場均一度の微調整に使用する磁性流体調査および特性評価、２：磁性流体支持機構の開発、３：多チャンネルNMRシステムの設計及び製作、であった。
項目１について、磁性流体を磁場調整に用いるために必要な測定を行った。まず液体である磁性流体を磁石内に配置するためには、密封容器に入れる必要があり、その容器が磁場に与える影響を測定した。できるだけ磁化の小さいガラス小瓶を選定し、その磁化が磁性流体より1/500以下であることを確認した。次に磁性流体磁化の再現性について検証した。磁性流体の磁化はその体積によって制御するが、磁性粉末の混合の度合いや、体積／重量測定の誤差などによって、要求される磁化を正確に達成できない。実験では同じ分量となるような磁性流体サンプルを準備、その再現性を測定し、結果は5%程度の誤差があり得ることがわかった。この誤差が磁場調整に与える影響の大きさについては現在調査中である。
項目２について、磁性流体を内包したガラス瓶12X24本を磁石内表面に固定するための支持機構を製作した。磁性流体瓶を簡便にかつしっかり固定できるように、ゴムブッシュを流用した機構を製作した。
項目３について、初年度に開発した信号回路のプロトタイプをもとに、多チャンネルNMRプローブシステム用回路素子を必要数製作した。可能な限り小型化できるように両面構造とし、固定用のねじ穴を追加している。実際の磁場中にて動作試験を行い、問題なくNMR信号を観測できることを確認した。24チャンネル分の回路を搭載する基板の設計製作を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
磁場空間分布を精密に測定するための多チャンネルNMRシステムについて、初年度においては１チャンネル分回路試作にとどまっていたが、２年目には必要となる２４チャンネル分の回路製作を終了し、NMR信号取得の確認までおこなった。それら回路を組みつけるための支持機構についても、主要な部品については製作済みであり、現在はその最終組み立てを行っているところである。他チャンネルの信号を同時に取得する計測器について、既存装置では一度に測定できるチャンネルが４チャンネルと限られているため、それらを効率的に順次測定するソフトウェアの開発に時間がかかり、２年度中には完成しなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度の目的は、開発した磁場空間分布測定装置と磁性流体およびその支持機構を用いて、実際の磁石における磁場分布の精密制御実証試験を行うことである。
磁場空間分布測定装置について、測定装置のハードウェアおよび制御ソフトウェアを速やかに完成させて、その動作試験を行う。ハードウェア完成までの部品類は揃っており、２４チャンネル分の組み付けを行う。ソフトウェア開発について、時間はかかっているものの技術的に致命的な問題はなく、着実に進めていく。
並行して、製作した支持機構の性能評価を進める。磁性流体を試験的に配置し、中心付近の磁場変化を測定する。磁場の再現性や、変化量を測定し、計算結果との比較を行う。
磁場測定装置が完成したのち、磁場調整の実証試験を行う。現在の磁場マップを開始点として、磁性流体を用いた磁場調整によってどこまで均一度が向上するかを試験する。
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