パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会 講演論文集 p.271-274 帯磁率計のドリフトノイズに関する Excel を用いた考察 渡辺 竜毅 1 松岡 東香 2 1 筑波学院大学 情報コミュニケーション学部 2 筑波学院大学 経営情報学部 キーワード：帯磁率，ドリフトノイズ，補正 1 はじめに ある[2]。測定用試料は、1 辺 2.2cm のプラスティ 計測機器には、回路の電圧変化や経過時間とい ック製立方体サンプルケース（以下、キューブと った要因により、出力される結果に変動が発生す 呼ぶ）を直接押しこむ方法で、半裁されたコア断 ることがある。これをドリフトと呼ぶ。ドリフト 面から長さ方向へ連続的に採取した。試料の写真 測定前に機器のウォームアップの時間を設けるな を図 2 に示す。本研究にて測定に使用した試料の どして機器を万全の状態にしたとしても、避けら 数は 243 個である。 れないことがある。その場合には計測後に何らか の補正が必要になる。 帯磁率の測定は、日本大学文理学部地球システ ム科学科の古地磁気測定室にある磁気シールドル 本研究では、表計算ソフトの Microsoft Excel を ームにて行った。電圧を安定させるため、測定器 用いて、2009 年にカザフスタンのバルハシ湖湖底 には電圧安定装置から電力を供給し、電源投入か から採取されたコア堆積物の帯磁率測定を行い、 その結果のドリフトノイズ補正を行った。 2 帯磁率とその測定 2.1 帯磁率とは 帯磁率（Magnetic susceptibility）は、誘導磁化の 発生のしやすさを表しており、各物質に固有の値 である。帯磁率は、肉眼では見えない地質の違い を数値で捉えるために地学の調査において広く用 いられる。一般的に火成岩類では比較的高い値、 堆積岩類では比較的低い値を示す[1]。今回の研究 に用いた試料は堆積物であるため、これらよりさ らに帯磁率が低い。 帯磁率をχ、与える磁場強度を H、それにより 誘導される磁化を J とすると、それらの関係は式 J=χH で表される。つまり、帯磁率は J/H 比で定 義される無次元の物理量である。その値の大きさ は、通常、10-1＝10-5(SI)程度の範囲にある。 本研究では、帯磁率の測定に室内測定用帯磁率 計 MS2（Bartington 社）を使用した（図 1） 。 2.2 測定概要 本研究に用いた試料は、2009 年にカザフスタン のバルハシ湖の湖底から採取されたコア堆積物で 図 1. 室内測定用帯磁率計 MS2． 図 2. 立方体サンプルケース． 5 0 -5 1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 帯磁率（×10-6SI） 10 -10 -15 サンプルID 図 4. 帯磁率測定結果（ドリフト補正前） ． 図 3. 帯磁率測定表． の要領は以下のとおりである。 ① 帯磁率計に空キューブをセットし、帯磁率を 測定する。 ② キューブ試料を帯磁率計にセットし、3 回の 5 0 -5 1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 ら 30 分以上の時間をおいて測定を開始した。 測定 帯磁率（×10-6SI） 10 -10 -15 サンプルID 測定を連続して行う。 上記①、②の測定を１セットとし、全 243 個の試 図 5. 空キューブ測定結果． 料について測定を行った。なお、測定にあたり、 図 3 に示すような測定表を Excel にて作成し、測 定値はこの表に入力した。 ドリフトの変動を表す空キューブの帯磁率を図 5 に示す。図 4 と図 5 を比較すると、試料の帯磁 -6 室内測定用帯磁率計 MS-2 の分解能は 10 SI だ 率の変動とドリフトの変動とがほぼ一致しており、 が、今回の測定結果には、それに近い値が多く含 ドリフトが試料の帯磁率測定に大きな影響を与え まれていた。測定結果を図 4 に示す。 ていることが分かる。 3 測定時のドリフトノイズ 3.1 ドリフトノイズの測定 本研究にて用いた英国の Bartington 社製の MS2 や、チェコの AGICO 社製の Kappabridge 等では、 いずれも 1khz 程度の弱い交流磁場を測定に用い る。よって、測定時には外界からの磁気ノイズの 影響を強く受けるため、注意が必要である。例え ば測定時に近くで鉄製品を動かせば値は変動する。 また野外では高圧電線の下などでは測定できなく なる[3]。この種のノイズについては、本研究のよ うに磁気シールドルームにて測定を行うといった 対策でノイズの影響を避けることができる。しか し、どれだけ外部磁場対策を行ったとしても、経 過時間に伴う内部電圧の変化といった要因による ドリフトは避けることができない。 3.2 ドリフトの補正方法 本研究では、1 セットの測定を行う間に生じる ドリフトの時間変化が直線的なものであると仮定 し、補正を試みた。また、 ドリフトの補正には Excel で作成した測定値記入表（図 3）を用いた。 Avg.の列には、ドリフト補正後の値を表示する ために、予め数式を入力しておく。まず F2 のセ ルに、以下のように入力する。 =(C2-(B3-B2)/4+D2-2*(B3-B2)/4+E2-3*(B3-B2)/4)/3-B2 この数式を、オートフィルを用いて測定試料の数 だけ入力する。この数式では、以下の通りの計算 を行い、ドリフトの補正を行なっている。まず試 料測定後の空キューブ測定値から、試料測定前の たドリフトは本計算により補正することができる。 最後に、それら３つの測定値に対する補正結果 の平均を求め、そこから B2 の値（測定直前に行 った空キューブの測定値）を減ずる。この計算に より、測定前に存在したドリフトの合計値をキャ ンセルし、試料の帯磁率とした。ドリフト補正後 の帯磁率のグラフを図 6 に示す。 1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 帯磁率（×10-6SI） 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 サンプルID 4 考察 ドリフト補正前のグラフ（図 4）と補正後のグ 図 1. 帯磁率測定結果（ドリフト補正後）． ラフ（図 6）を比較すると、サンプル ID に対する 帯磁率の変動は両者で大きく異なっていることが 空キューブ測定値を減じ、それを 4 で割る。 わかる。これは、ドリフト補正の影響が大きいこ とを示している。 帯磁率の値は、試料に含まれる鉄の総量に大き 次に、その値を 1 倍、2 倍、3 倍した値を、3 回 の測定値を入力する C2、D2、E2 の各セルから減 く依存する。この性質を利用し、同一試料につい ずる。1 セットの測定中に起こるドリフトの時間 て XRD 分析によって取得された鉄に関するデー 変化に関する仮定が正しければ、測定中に発生し タ（Sugai et al., 2011）[4]を用い、本ドリフト補正 図 2. コア深度に対する帯磁率の変動． 図 3. コア深度に対する Fe 相対強度の変動（Sugai et al., 2011） ． の有効性を検証した。なお、このデータと比較す [2] 遠藤邦彦，須貝俊彦，原口 強，鈴木 茂，千 るにあたり、キューブ中の堆積物の充填率を補正 葉 崇，松岡東香，相馬秀廣，中央ユーラシ するため、測定値を試料の重量で規格化した。 （図 アにおける湖沼堆積物に基づく完新世の環 7） 境変動－バルハシ湖を中心に－，日本地球惑 図 7 を見ると、規格化後の帯磁率はコア深度 317cm～380cm において、0.04～0.37 と大きな値を 星科学連合 2011 年大会予稿集, HQR023-15, 2011. 示している。一方、コア深度 0cm から 200cm にお [3] 鳥居雅之・福間浩司，黄土層の初磁化率：レ いては、他の区間と比べてベースラインが低く値 ヴィユー，第四紀研究，37，1，pp. 33-45，1998 [4] Sugai T. et al., Geochemical analysis of が小さい。 Fe 相対強度（図 8）についても、コア深度 317cm lacustrine sediments of the Balkhash Lake and its ～ 380cm の区 間でもっとも大きく、 0cm か ら implication for paleoclimate changes during the 200cm においては他の区間よりベースラインが低 late Holocene, IGBP/PAGES 1st Asian 2K く値が小さい。 Workshop Abst. , p.47, 2011. また、コア深度 212cm、271cm、447cm、487cm のピークと、310cm、466cm、517cm における値の 落ち込みも両者に共通して確認される。 つまり、ドリフト補正後の測定結果には、異な る手法で計測された鉄の総量との間に明確な相関 が表れている。したがって、ドリフト補正後の測 定結果には、試料に含まれる鉄の総量が正しく反 映されている可能性が高い。よって、本研究で試 みたドリフト補正の信頼性も高いものと考えられ る。 ただし、図 7 と図 8 のグラフ上の相違点につい ては、今後さらに詳細な検討を行う必要がある。 5 結論 カザフスタンのバルハシ湖湖底から得られたコ アについて帯磁率測定を行い、測定時に発生する ドリフトの補正を Excel にて試みた。 本試料の帯磁率は、帯磁率計の測定限界に近い 小さな値であったため、補正前の測定値にはドリ フトノイズが強く反映されていた。しかし、本研 究によるドリフト補正により、ノイズが混入した 測定値から真の値に近い帯磁率を検出することに 成功した。本補正の正当性は、異なる手法で取得 された鉄の総量データとの相関によって示された。 参考文献 [1] 小坂和夫，応用地学の調査における帯磁率の 利用法，応用地学，39，2，pp. 208-216，1998
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