2014 Fiscal Year Research-status Report
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26630117
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石居 正典 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究部門付 (50356432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 基 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (00415671)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電磁界測定 / 磁界センサ / ラビ周波数 / セシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来、高周波の電磁波を測定または観測する際には、アンテナを利用した電磁界センサが用いられてきた。通常、電磁界センサのアンテナ部分は金属体で構成され、目的や用途によって形状や特性は様々であるが、それらの動作原理は最終的にはマクスウェルの方程式に帰着される。本研究では、従来のように幾何寸法と古典電磁気学による物ではなく、量子現象を利用し、原子の構造と基礎物理定数に基づいた高周波電磁界センサの実現可能性に関する研究を開始した。なお、電磁界センサには電界用と磁界用の両者が考えられるが、本研究では初期検討として、磁界を観測する磁界センサを対象とした。
先行する導波路内の高周波電力の測定システムでは、伝送線路である導波管内の電磁波の高周波電力に対する物であった。すなわち、この先行のシステムは閉ざされた空間内の電磁波に対する物であった。一方、本研究では、これをさらに空間中の電磁波の測定システムに応用するため、空間中の電磁波に対する実現可能性の検証を行い成功した。
具体的にはセシウム気体が封入されたガラスセルを空間中に配置し、それにホーンアンテナによりマイクロ波帯の電磁波を照射した。この時、この電磁波とは別にレーザーを照射することで二重共鳴スペクトルを観測し、それと同時にこの二重共鳴スペクトルの挙動を解析することで電磁波とセシウムとの相互作用が得られる。ここでは二重共鳴スペクトルの観測の際に電磁波に位相変調を加え、パラメトリック励振を起こすことで、系の固有振動数であるラビ周波数を測定した。これをアトミックキャンドルと呼ぶ。さらにラビ周波数のセシウム入りガラスセルの位置による依存性を調べることで、ホーンアンテナによって照射された電磁波の磁界強度の空間分布の測定に成功した。これは金属体を不要とする低侵襲性磁界センサの実現可能性を示す重要な結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の開始当初から、ホーンアンテナから空間中に放射された電磁波の磁界成分の強度に応じたラビ周波数の観測の実施と検討を予定していたが、これには既に成功している。
そこで、開始当初の計画以上の試みとして、プリント基板などの回路上に発生する電磁界のうち、磁界成分との相互作用によるラビ周波数の観測の可能性についても、検討と実験を開始した。既に基礎的な検証実験を終え、現在はこの新規計画の成功に向けた課題抽出を行っている。なお、本研究の遂行によってEMC測定などのアプリケーションへの発展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
プリント基板などの回路上に発生する電磁界に対する検証実験など、アプリケーションへの応用も踏まえた研究を行う。同時に、ホーンアンテナなどから放射されるマイクロ波の電磁界分布を詳細に計算し、これまでに得られた実験結果との比較検証を行うことで、本結果の信頼性を確かめる。
また昨年度と同様に今年度も、本課題の研究成果を積極的に学会などで発表して行くことを継続して行く。
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| Causes of Carryover |
購入時に見積もり競争を行った結果、ガラスセルの調達購入費などが大変安価になったため。また、全般的に特注の受注生産品が多いため、物によっては設計や納期に数か月の時間を要する。そこで、年度内に設計を開始して詳細な仕様を詰めている最中で、年度内には発注までには至っていない物品の案件などもあったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に設計を開始して詳細な仕様を詰めていた、地磁気を消磁させるための磁気シールド材の発注などを速やかに行う。この他、H26年度に購入した物品でも、さらに改良や仕様変更などが必要と考える部材などもある。これらの追加、変更、改良の他、学会参加による関連研究の調査や本研究の成果発表のための旅費にも使用する計画である。
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