| 研究課題/領域番号 |
22656093
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
圓福 敬二 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 教授 (20150493)
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| 研究分担者 |
吉田 敬 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (30380588)
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| キーワード | SQUID / 高温超伝導 / ピコボルトメータ / 磁気センサ / 冷却銅検出コイル / センサシステム |
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| 研究概要 |
高感度なセンサシステムの実現のためには、センサからのピコボルトレベルの微小信号を高精度に測定できる電圧計が必須となる。このような高感度電圧計はこれまで実現しておらず、その結果、超高感度センサシステムの性能はセンサ本来の性能ではなく電圧計の雑音によって制限されているのが現状である。このため、本研究では、超高感度センサシステムに必要な10pV/Hz^<1/2>程度の感度を持つSQUIDピコボルトメータの開発を目的とした。このために必要な(1)SQUID素子の高性能化と(2)効率的な信号結合法の開発を行い、(3)ピコボルトメータをセンサシステムへと適用した。得られた結果の概要は以下の通りである。
(1)SQUID素子の高性能化:ピコボルトメータとしての性能はSQUID素子の雑音と構造に大きく依存する。このため、素子を高品質化して素子雑音を低減するとともに、素子構造の最適化を図った。これにより、10pV/Hz^<1/2>程度の雑音電圧を持つSQUIDピコボルトメータを開発した。
(2)信号結合法の開発:センサからの信号をSQUIDへ伝達するための効率的な信号結合法を開発した。結合特性は伝達回路の長さや抵抗、及び磁気結合のための相互インダクタンスの値に大きく依存する。このため、その依存性を定量的に明らかにするとともに、その最適化を図った。
(3)センサシステムへの適用:高温超伝導線または液体窒素温度に冷却した銅線を用いて作製した検出コイルとSQUIDピコボルトメータを組み合わせた磁気センサシステムを試作し、100fT/Hz^<1/2>程度の磁界雑音を持つ高感度センサの開発が可能なことを示した。
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