アボガドロ定数にトレーサブルな超高精度フリーフォーム形状測定技術の開発
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21H01232
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
尾藤 洋一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 副研究部門長 (30357842)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 余範 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10586316)
早稲田 篤 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20272172)
倉本 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (60356938)
水島 茂喜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60358091)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 精密計測 / 三次元計測 / 計量標準 / 精密形状計測 / フリーフォーム / 形状測定 / マイクロCMM |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、密度測定に基づく基準球直径の超高精度測定及びランダムボール法によるプローブ球校正技術及び、高精度幾何ゲージによる空間座標補正法を用いてマイクロCMMの革新的高精度化に取り組む。トレーサビリティの担保されたマイクロCMMによる絶対形状測定の不確かさとして20 nm以下を達成し、ナノ精度（絶対精度）のフリーフォーム形状測定を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、密度測定に基づく基準球直径の超高精度測定及びランダムボール法によるプローブ球校正技術及び、高精度幾何ゲージによる空間座標補正法を用いてマイクロCMMと呼ばれる小型の接触式形状測定装置の革新的高精度化に取り組んだ。まず、直径約30 mmのシリコン単結晶球（基準球）において、圧力浮遊法による密度値測定の高度化に取り組んだ。圧力浮遊法は、固体試料とほぼ等しい密度の液体中に、標準試料と測定試料を浮遊させ、その浮遊高さの差から標準試料とのわずかな密度差を算出するもので、超高精度な標準シリコン球（1 kg）を密度測定の標準試料とすることで、10-7レベルの相対不確かさでの密度値の決定に成功するとともに、超高精度質量測定と組み合わせることにより体積値を決定し、複数個のシリコン基準球に対して、平均直径値を高精度に算出することに成功した。
また、算出されたシリコン基準球の平均直径値の妥当性検証に向けて、レーザ干渉計を搭載したマイクロCMM (Micro Coordinate Measuring Machine)による高精度球直径測定システムの構築にも取り組んだ。構築システムでは、表面粗さが小さくより高精度に値付けが可能なシリコンを材料とするブロックゲージを作成し、そのシリコン製ブロックゲージの値付けを行った。
さらに、マイクロCMMの空間座標補正に必要となる平面基準ミラー、XY直交補正基準器、XZ・YZ直交補正基準器を設計・製作するとともに、本研究での最終ターゲットであるマイクロCMMによる自由曲面形状測定において、その精度評価の際に比較対象として必要となる球面フィゾー干渉計の高精度化も達成した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
