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本研究では量子カスケードレーザーを用いて連続テラヘルツ光を放出し、その光を照射した試料が磁気共鳴を起こす際の変化を、試料温度測定で検出するという試みである。光源となる量子カスケードレーザーの素子はドイツの共同研究者から提供を受け、この素子を用いた磁気共鳴実験用のプローブを作製した。しかしこのプローブでは量子カスケードレーザーの素子を十分に冷却し続けることができず、テラヘルツ光の発振が数ミリ秒程度に限られてしまうという問題があった。
その中で限られた時間の中でも磁気共鳴を観測すべく、ビスマスおよびグラファイトにおけるサイクロトロン共鳴の実験に挑戦したが、これらの物質に対してはサイクロトロン共鳴と見られる共鳴を熱検出することはできなかった。
そこで熱検出の手法に関する見直しを行った。これまでは試料に小型の抵抗温度計を取り付けて瞬間的な試料温度変化を評価して来たが、この手法だと抵抗温度計の磁気抵抗効果に関する補償が必須である。そこで磁場中での補償が不要であるキャパシタンス温度計を開発し、より安定性の高い試料温度の計測を実現した。この手法を用いてテラヘルツ光の吸収による瞬間的な試料温度変化を観測できるか否かを確かめるため、テラヘルツ光の検出素子として用いていたゲルマニウムに温度計を取り付けて評価を行ったところ、少なくともミリ秒オーダーでの応答が得られていることを確認した。
残された問題であるテラヘルツ光の連続発振に関してはプローブの再設計を行い、量子カスケードレーザー保持部の熱容量を増大させることで解決を考えている。現在改良したプローブを作製中であり、今後磁気共鳴の観測実現までこぎつけたい。
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