3.2.5 高度な観測機器を開発するための研究

(a) 精密機械工作技術を用いた小型傾斜計の開発

海底ボアホールや陸域の深部ボアホール,あるいは海底面など,観測例の乏しい「観測フロンティア」での傾斜観測を目的とした小型傾斜計の研究開発を行っている.開発した小型・長周期の折りたたみ振り子を核とした傾斜計を製作し,実際に坑内ボアホールでの観測を継続している.これまでに得られたデータを分析することにより,長期ドリフト特性について良好な結果を得た.今後は省電力化なども含めた観測モデルの設計・開発を行う予定である.

(b) 光ファイバー変位計とベローズの組み合わせによる微気圧計の開発

独自に開発した光ファイバー変位計と気圧変動に敏感に応答する参照ベローズを組み合わせることによって,微気圧計を開発する研究を行っている.このような方式を採用することによって,高分解能で低コスト,高い運用性を実現し,地球科学の様々な分野で高まる高分解能微気圧計による稠密多点観測に対応する装置を開発することが最終的な目的である.これまでのところ,簡易なプロトタイプ気圧計によって市販の高精度微気圧計に相当する性能を確認できたので,より小型で実機に近いモデルの設計・製作に取り組んでいる.

(c) 反磁性を利用した小型重力計の開発

反磁性体と組み合わせることによって、受動的に浮上させた永久磁石を基準とした重力計の開発に取り組んでいる。重力計の感度を高めるためには、浮上に必要な比較的大きな力を確保しつつ、参照マスを動作点に拘束する復元力を小さくするという技術的困難がある。この課題を効率的に解決するため、有限要素法を用いたシミュレーションを行い、最適な解(磁石と反磁性体の形状、配置など)を求める取り組みを行っている。求めた最適解に基づいて試作重力計を製作し、重力観測を試みる予定である。

(d) 長基線レーザー伸縮計の開発(観測開発基盤センターと兼務)

神岡鉱山地下で進めている全長1.5 kmの基線をもつレーザー伸縮計の建設にあたって、前年に引き続きレーザー光源の周波数安定化システムや干渉計に光を出し入れする光学系の設計・開発を行い、実際に地下坑内に伸縮計を建設した。その後光軸調整や鏡面角度やガラスウェッジ基板によるレーザー波面の補正等を行い、安定して地面のひずみを検出することに成功した。これまでのところ、潮汐ひずみ、遠地地震や近傍の比較的振幅の大きな地震波を観測することに成功している。また、ひずみのバックグラウンドノイズについてもmHz帯域で世界最高感度を実現していることが示された。今後はさらなる性能の向上と連続観測に取り組む計画である。