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プロセス下にある表面のミクロ性状の熱ふく射診断法

Research Project

Project/Area Number 15656057
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

牧野 俊郎  京都大学, 工学研究科, 教授 (30111941)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 充弘  京都大学, 工学研究科, 助教授 (10229578)
若林 英信  京都大学, 工学研究科, 助手 (00273467)
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords分光測定 / 熱ふく射物性 / ふく射伝熱 / ふく射応用計測 / 表面診断 / 温度測定 / 表面あらさ / 表面被膜
Research Abstract

この研究課題は,工業装置の実環境下あるいは表面のミクロ加工プロセス下にあってそのミクロ構造を時々刻々にも変化しつつある固体の実在表面の温度・ミクロ構造(被膜の厚さや表面あらさ)を,熱ふく射スペクトルの測定を通じて非接触・実時間的に診断する新しいスペクトル診断法を提案し,その有効性を検証するものであり,熱工学の側からインプロセス表面診断法の進展に寄与するものである.
この研究では,研究代表者・研究分担者らがさきに開発した近紫外〜赤外域のふく射の反射・放射スペクトルを2sのサイクル時間で測定する広波長域高速ふく射スペクトル測定装置をハードウェアの基礎とした.表面温度の診断では,ふく射の波長と方向についてKirchhoffの法則を厳密に考え,同時測定される反射・放射スペクトルを解析するアクティブな温度診断法を導入し,放射率などのふく射性質が未知で時々刻々にも変化する1000Kレベルの高温の実在表面の温度を,10K以内の不正確さをもって非接触・実時間診断することを可能にした.表面のミクロ構造の診断では,ふく射の薄膜干渉と表面散乱・回折に注目する電磁波動論とふく射伝熱学の診断アルゴリズ厶を提案して,成長しつつある表面被膜の厚さとあらさを非接触・実時間診断することを可能にした.高温大気酸化過程にある金属表面を対象とする検証実験では,この方法が0.1〜4μmの平均被膜厚さ,10〜700nmの平方根平均2乗あらさについて有効であることが例証された.この広い診断の大きさ領域は,広波長域スペクトル測定によって可能になったものである.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Interference of Spherical Wave of Thermal Radiation Emitted by a Film System and a Grating System2005

    • Author(s)
      Toshiro Makino
    • Journal Title

      Proceeding of the Sixth KSME-JSME Thermal and Fluid Engineering Conference 6th

      Pages: 89-89

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 薄膜系と格子系により放射された熱ふく射球面波の干渉2004

    • Author(s)
      若林英信
    • Journal Title

      日本伝熱シンポジム講演論文集 第41回・vol.III

      Pages: 745-746

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Spectroscopic Approach to Thermal Radiation Phenomena, Thermal Radiation Diagnosis and Thermal Radiation Engineering Surfaces2004

    • Author(s)
      Toshiro Makino
    • Journal Title

      International Symposium on Micro/Nanosaclae Energy Conversion and Transport 2004 2004

      Pages: 23-25

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interference of Spherical Wave of Thermal Radiation Emitted by a Film-Substrate System2004

    • Author(s)
      Toshiro Makino
    • Journal Title

      International Symposium on Micro/Nanosaclae Energy Conversion and Transport 2004 2004

      Pages: 97-99

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熱ふく射の鏡面反射スペクトル法による表面のミクロ形状の診断2004

    • Author(s)
      若林英信
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2004講演論文集 2004

      Pages: 377-378

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interference of Spherical Wave of Thermal Radiation Emitted by a Film System and a Grating System2004

    • Author(s)
      Toshiro Makino
    • Journal Title

      Proceeding of the First International Forum on Heat Transfer 1st

      Pages: 185-186

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 牧野俊郎: "薄膜・下地系の内部界面で放射される熱ふく射波の干渉"日本伝熱シンポジム講演論文集. 第40回. 761-762 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 若林英信: "薄膜・下地系の内部界面で放射される熱ふく射波の干渉(第2報)"日本熱物性シンポジム講演論文集. 第24回. 192-194 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 牧野俊郎: "実在表面の温度・ミクロ構造の熱ふく射スペクトル診断法"日本機械学会論文集,B編. 第69巻・660号. 2501-2509 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Toshiro Makino: "Thermal Radiation Spectroscopy Diagnosis for Temperature and Microstructure of Surfaces"JSME International Journal, ser.B. vol.46・no.11. 500-509 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hidenobu Wakabayashi: "Spectroscopic Approach to Radiation Characteristics, Radiation Diagnosis and Radiation Engineering of Surfaces"Conference Book ; "Kyoto- Seoul National - Tsinghua University Thermal Engineering Conference, 2003", Kyoto University. the 3rd. 77-84 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 若林英信: "薄膜系と格子系により放射された熱ふく射球面波の干渉"日本伝熱シンポジム講演論文集. 第41回. G314 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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