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数ナノグラム以下の質量変化を共振周波数の変化として検出可能なQCM（Quartz Crystal Microbalances：水晶振動子微量秤）はバイオセンサやガスセンサに多く利用されており，更なる高感度化が望まれている．
本研究では従来の周波数カウンタを用いたQCM計測よりもはるかに短時間で高精度に測定可能な新たな測定法として，フルディジタル位相検出型QCMを提案しその性能を明らかにした．FDPD-QCMは通常のレシプロカルカウンタを使用する従来型QCMと比較した場合，時間分解能が16倍，周波数分解能は7桁以上の性能向上を実現した．一方，これ以上の性能向上を実現するためには，瞬時位相値算出における逆正接演算の誤差および発振回路の雑音が影響することが明らかとなった．最終年度は位相の算出精度と回路構成の2点について研究を実施した．
逆正接演算により得られた瞬時周波数に誤差が生じる原因を調査した結果，直交復調を行う際にQCM信号の周波数と数値制御発振器（NCO）の周波数の差が原因であることを明らかにした．この改善策としてNCOの初期値として大まかな周波数を設定しておき，瞬時位相から瞬時周波数を一旦算出後，得られた周波数をNCOの周波数として再帰的に設定することによって，瞬時周波数の誤差の問題を解決した．また，QCMでは絶対周波数ではなく質量変化に伴って変化する相対周波数が測定できれば十分であることに着目して，NCOの周波数を変化させて検証を行った結果，QCMの発振周波数とNCOの周波数に0.1 %程度の差があってもその影響は一定のオフセット周波数が生じるに留まり，周波数変化の差分には影響しないことが明らかとなった．発振回路の雑音に関しては発振周波数近傍のスプリアスの低減，または瞬時位相計算後のローパスフィルタおよびデシメーションによって改善できることを明らかにした．
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