2015 Fiscal Year Research-status Report
高出力THz波ジャイロトロン光源を用いた高周波パルスESR装置の開発と応用
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15K05144
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
光藤 誠太郎 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (60261517)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高周波パルスESR / 高出力遠赤外 / ミリ波 / 準光学 / ジャイロトロン / ナノ秒パルス / ガウシャン光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
要素技術のうち, 準光学伝送システムとESR スピンエコープローブの開発を行った. 準光学伝送系は3つのセクションに分けて開発を行った. すでに開発していた光駆動半導体スイッチからのミリ波ビームを長距離伝送に有利なビーム特性に変換するMOU-I (Matching Optics Unit -I). 次に5x7 インチの同一形状のミラーを複数枚用いることで長距離伝送を行うQOT (Quasi-Optics Transmission line ). 続いて, 超電導磁石（17T SCM）に設置されたコルゲート導波管によるESRプローブと最適カップルするビーム径に変換するMOU-II MOU-I (Matching Optics Unit -I). また, MOU-IIにはデュプレクサの機能や, ガン発振器にを用いたミリ波ベクトルネットワークアナライザー(MVNA)を用いたCW-ESRを行うことができる機構を加えて開発を行った. MOU-Iにより変換されたビーム形状の測定を行い, ほぼ設計値を満足するビーム形状の変換を確認した. そののちQOTにより約3mの伝送を行い, 同様にビーム形状の測定を行った. QOTはミラー枚数を少なく, 伝送距離を稼ぐために, ガウス近似には不利な45度の反射を行う設計をしていたため, 複数回の反射による近似のずれが確認され, バイガウシャンビームとして扱う必要があることを確認した.しかし, 近似のずれは予想の範囲であることが確認されたのでMOU-IIの設計時に, 実測したバイガウシャンビームのパラメータを用いてガウシャンビームでかつESRプローブと最適に結合する形状に変更することができた. またESRプローブはミリ波帯の円形コルゲート導波管を用い17 T の超電導マグネット, ヘリウム温度までの温調クライオスタットを組み合わせることで製作を行った.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度予定していた二つの要素技術である超短パルス高出力ミリ波の伝送のための準光学伝送系, またパルスESRのためのコルゲート導波管の開発を行った. 実測により, 計画していた技術開発が達成されたことを確認し, 学会等での発表を行った. 以上により本研究は順調に進展していると判断している.
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度前半において, これらの要素技術を組み合わせる準光学伝送系およびエコー信号だけを取り出す光励起半導体シャッターのレーザー光学系および電磁波の光学系の製作を行い, 信号の観測が行えるようにする. 後半から装置の特性試験として, 典型的なラジカルの溶液, BDPAやDPPHのスピンエコーによる緩和時間の測定を行う, トルエンやベンゼンにこれらのラジカルを溶かし濃度を変えることにより緩和時間を変化させてその様子を測定することで, 本装置の特性を調べる. これらのラジカル溶液については, X-bandのESRエコー測定はすでに行っており, ある程度の濃度と緩和時間の関係はすでに得ている.
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| Causes of Carryover |
消耗品や備品を節約して次年度繰越金が生じた. 金額としてもわずかであり研究の進展に対して緊急に使用するより次年度に繰り越し有効に活用することとした.
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度計画を進展させ, 委託加工費や光学系購入の消耗品費として有効に利用する.
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