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授業の目標
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たゆまぬ進歩を続けている現在の計測技術にについて、基本的で重要な事項を理解する。
計測の本質を理解するために、網羅的知識を得るよりもむしろ、少数の具体例を完全に理解する。
先端的な計測の議論を理解するために、土台となる知識を身に着ける。
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到達目標
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計測の基礎的事項について、原理原則に立ち返った説明ができる。
実践的な計測の問題について、学会で専門家が行うレベルに準ずる水準の議論ができる。
職業技術者に準ずるレベルの技術動向調査レポートを執筆できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○(1)各研究科・専攻の専門分野に応じた高度な専門知識
○(2)各研究科・専攻の専門分野に応じた研究開発能力
(3)高い水準の幅広い教養と倫理観
○(4)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、問題を発見し解決する能力
(5)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、グローカルな視野をもって社会的・経済的価値を創出する力
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授業の概要
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現代の計測技術は、8桁の精度をもつ電気標準、電子1個分よりもずっと小さなノイズをもつエレクトロメーター、デバイス表面を原子分解能でイメージングするトンネル顕微鏡など、驚くべき水準に達している。なぜそのような計測が可能なのか、自ら考えることを重視しながら幾つかの具体例について深く学ぶ。広範囲の話題はカバーできないが、本質を理解することにより将来出会う問題への応用力が自然に身につくはずである。
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授業の計画
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１．はじめに 現代の計測器の例 STM, SQUIDなど
２．計測の一般論① 偏位法と零位法、計量標準、単位の扱い、SI定義改定
３．計測の一般論② 簡単な計測を例に、熱ノイズ、量子ノイズについて考える
４．摩擦とノイズについて① 気体中にぶらさげた鏡
５．摩擦とノイズについて② 揺動散逸定理
６．走査トンネル顕微鏡(STM)の基本的仕組み
７．STMのトンネル電流の計算
８．実習：原子間力顕微鏡(AFM)の実際 ： 分担教員 伊東 良太 准教授
９．STMの空間分解能について、粗動機構について
１０．除振機構① 基本概念
１１．除振機構② 1次元モデルとその解
１２．超伝導回路：SQUIDとは何か
１３．摩擦の少ない、量子領域の超伝導回路
１４．学生による課題発表①
１５．学生による課題発表②
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授業時間外学修の指示
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・毎回授業の前に、該当すると考えられる資料を事前に読んでおくこと。授業は予習前提で進める。
・毎回受講後に授業のポイント･重要事項を自分の言葉でまとめる。
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成績評価の方法
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講義中の議論への積極的参加(30%)、課題の発表(40%)、レポート(30%)により評価する。
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テキスト・参考書等
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履修上の留意点
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数学、物理学の基本を習得していることが前提である。必須ではないが学部において電気計測、制御工学、量子力学を扱う科目を履修していることが望ましい。なお、通常の自主的勉学時間に加え、課題発表をするための準備時間が必要である。
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資料
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備考
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