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本研究の目的は、超伝導技術を応用した高感度回転地震計を開発研究して、回転地面振動の観測を試みることである。地震や火山の噴火によって励起される回転地面振動を観測することによって、震源過程や噴火過程について、従来の観測手段の枠組みを越えた情報を取得できることが理論的に予想されている。また、実際の観測例から、震源のすべり構造分布の決定精度を格段に向上できることも実証されている。さらに、地球回転変動やプレートの回転運動など地球ダイナミクスに関する知見を得るためにも、回転の高精度観測手法が必要とされている。このような背景の下、回転地震計実用化への期待や必要性は大いに高まっているが、観測装置の能力の限界のため、広範囲での本格的な観測は未着手の状態である。これまでの極少数の観測例も、高分解能だが大規模で複雑な装置を用いたものか、分解能は低いが震源近くに設置できる運用性(機動性)の高い装置によるものに限られている。高い分解能と運用性を同時に実現した装置は未だ実用化に至っていない。本研究は、超伝導ピン止め効果という新しい技術を導入することによって、従来技術では困難であった問題の解決を試みるものである。
超伝導体バルクにはセラミックス系第二種高温超伝導体であるYBaCuOを用い、超小型パルス管冷凍機によって冷却する。パルス管冷凍機には機械ピストンがないため非常に振動が小さく、本研究のような応用に適している。バルクと冷凍機の間を金属ファイバー製防振ヒートリンクで接続して、バルクに伝わる冷凍機め振動を極力抑制する工夫を行う。これらの装置は昨年度製作した。また、浮上体の運動を光を用いた手法(反射式光変異センサー)で検出し、静電型アクチュエータで制御可能であることを示すことができた。これにより、計画した装置の動作が、現実的かつ有効なものであることが示された。
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