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Creation of Acoustic Resonance Imaging Technique and Challenge to Visualize the Quality of Thin Polymer Layers

Research Project

Project/Area Number 21K18664
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Tohmyoh Hironori  東北大学, 工学研究科, 教授 (50374955)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords音響共鳴 / 超音波映像法 / 薄層 / 品質 / 密着性 / 塗装膜 / フォトレジスト膜 / 接着層 / 高分子フィルム
Outline of Research at the Start

音波が薄層を通過する際、薄層界面での音波の音圧反射率と音圧透過率は周波数の関数となり、両者は共鳴周波数において極値を取る(音響共鳴)。本研究はこの現象を2次元情報として観察する革新的な音響共鳴映像法を創出するものである。更に創出した音響共鳴映像法により塗装膜の厚さ、高分子フィルムの劣化、あるいは接着層の品質を高分解能な2次元情報として可視化することに挑戦するものである。

Outline of Final Research Achievements

An innovative acoustic resonant imaging technique that utilizes the acoustic resonance occurred when sound is reflected from or transmitted through thin layer has been developed, and the developed technique makes it possible to obtain two-dimensional information on the acoustic properties and thickness of the layer. A new ultrasonic measurement principle has been developed to evaluate any of the six parameters of acoustic impedance, density, sound velocity, thickness, and adhesion between thin layer and the media above and below the layer depending on the purpose. A unique system that calculates and analyzes the ultrasonic waveforms taken from existing ultrasonic imaging system has also been developed. With the developed measurement principle and the system, the thickness of coating, degradation of polymer film, or the quality of adhesive layer could be successfully visualized as high-resolution two-dimensional information.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題の遂行により実現した音響共鳴映像法は、従来、点計測であった音響共鳴計測法を面計測へと拡張し、これにより薄層の音響物性値と膜厚の2次元情報を取得可能にしたものである。開発した手法は、燃料電池用電解質膜、あるいは各種輸送機器の組み立てに利用される接着剤など、次世代材料システムの性能を向上させ、安全性を担保するために欠かせない、様々な高分子フィルム・膜・層の革新的超音波検査に活用でき、その社会的意義は大きい。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Quality of Thick Photoresist Film by Acoustic Resonant Imaging Technique2023

    • Author(s)
      H. Kim, H. Tohmyoh
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science and Technology B

      Volume: 41 Issue: 2

    • DOI

      10.1116/6.0002459

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acoustic Resonant Imaging Technique for Visualizing the Acoustic Properties and Thickness of Polymer Film on Substrate2022

    • Author(s)
      H. Kim, H. Tohmyoh
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 93 Issue: 6

    • DOI

      10.1063/5.0097062

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 音響共鳴映像法によるフォトレジスト膜の品質評価について2023

    • Author(s)
      キム ヘリン, 燈明 泰成
    • Organizer
      第30回超音波による非破壊評価シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 周波数領域データに基づく薄膜の音響物性値の可視化2023

    • Author(s)
      燈明 泰成, キム ヘリン
    • Organizer
      日本機械学会 情報・知能・精密機器部門講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 音響共鳴映像法によるフォトレジスト膜の音響物性値と膜厚の可視化2022

    • Author(s)
      キム ヘリン, 燈明 泰成
    • Organizer
      日本非破壊検査協会東北支部 第9回支部会・講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 薄膜の音響物性値測定のための周波数データの活用について2022

    • Author(s)
      燈明 泰成, キム ヘリン
    • Organizer
      日本機械学会 2022年度年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Acoustic Study of Photoresist Films Formed on Silicon Substrate with Different Coating Conditions2022

    • Author(s)
      H. Kim, H. Tohmyoh
    • Organizer
      The 43rd Symposium on UltraSonic Electronics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ/ナノ材料の接合・改質・評価~より有効に微細材料を活用するために~2021

    • Author(s)
      燈明 泰成
    • Organizer
      日本材料学会 第6回マルチスケール材料力学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 音響共鳴を利用したフォトレジスト膜の音響物性値と膜厚の測定について2021

    • Author(s)
      キム ヘリン, 燈明 泰成
    • Organizer
      日本非破壊検査協会 2021年度秋季講演大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 燈明研究室

    • URL

      https://web.tohoku.ac.jp/tohmyoh/index.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 燈明・木村研究室/白須研究室

    • URL

      https://web.tohoku.ac.jp/tohmyoh/index.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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