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Improvement of measurement of Debye rings and evaluation of residual stress and materials using monolithic SOI detector

Publicly Offered Research

Project AreaInterdisciplinary research on quantum imaging opened with 3D semiconductor detector
Project/Area Number 16H00946
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

佐々木 敏彦  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2017: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Keywords応力 / X線 / 回折環 / SOI / cosα法 / SOI検出器 / 残留応力 / デバイリング / 材料強度 / 疲労 / X線 / SOI / 半導体検出器 / X線検出器 / X線回折
Outline of Annual Research Achievements

研究の目的は、X線応力測定装置の心臓部となるX線検出器にSOI技術を導入し、回折X線(デバイリング)を効率的に二次元イメージングして、重要機械金属部品や機械構造物の製造・保守等への有効利用を普及促進することである。X線応力測定法は、X線回折法を基にして残留応力や結晶状態を求めることで材料強度評価に貢献する方法であり、約70年の実績を持っている.現状では1回の測定に10~20分以上の時間が掛かると共に、実験室で小型サンプルを静的に測定するのが標準的な使用方法である。本研究では、新X線技術とSOI技術との融合により測定を高速化し、インフラの検査から生産ラインや実機への適用までもができるようにする。以下にその根拠について説明する。
新X線技術とは、イメージングプレート(IP)でデバイリングを二次元検出し、新解析理論(cosα法)で応力解析する方法である。1回の測定を約1~2分に短縮でき、市販装置と比べて重量,装置占有スペース、測定時間がそれぞれ約1/20、1/15 、1/10にできる。また、1回のX線回折データ量が70倍以上と多い利点を利用して高精度な応力測定が可能になる。SOI技術に関して佐々木は、2014年からの科研(新学術領域研究)でX線応力測定への応用に成功し、応力が2秒以下(IP式の約1/60、従来法の約1/600)、デバイリング(X線プロフィル)が5ミリ秒程度(IP式の約1/6000、従来法の約1/60000)で高速測定できることを実証し、本研究の目的に活用できることを示した。本研究では、本技術をさらに高精度化し各種工業分野用に最適化した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] X線回折環分析装置によるピーリング損傷の評価2018

    • Author(s)
      嘉村直哉、藤田工、佐々木敏彦
    • Journal Title

      材料

      Volume: 67 Pages: 10-16

    • NAID

      130007399790

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重要部品の検査のためのリアルタイムX線残留応力計測装置2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦、三井真吾、新谷正義
    • Journal Title

      ケミカルエンジニアリング

      Volume: 63 Pages: 23-27

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  • [Journal Article] X線回折環のフーリエ解析によるアルミニウム合金の応力測定2017

    • Author(s)
      嘉村直哉、宮崎利行、佐々木敏彦
    • Journal Title

      非破壊検査

      Volume: 66 Pages: 492-497

    • NAID

      130006258097

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of X-ray stress measurement for residual stress analysis by inherent strain method - Comparison of cos<i>α</i> and sin<sup>2</sup><i>Ψ</i> method-2017

    • Author(s)
      Mariko MATSUDA, Keisuke OKITA, Tomokazu NAKAGAWA and Toshihiko SASAKI
    • Journal Title

      Mechanical Engineering Journal

      Volume: 4 Issue: 5 Pages: 17-00022-17-00022

    • DOI

      10.1299/mej.17-00022

    • NAID

      130006943409

    • ISSN
      2187-9745
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  • [Journal Article] 新X線技術に依る自動車関連の残留応力・材質検査2017

    • Author(s)
      佐々木敏彦、小林裕一、榊原隆之、小林祐次、藤田工、鷹合滋樹
    • Journal Title

      機械の研究

      Volume: 69 Pages: 639-650

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  • [Presentation] 新X線技術cosα法による残留応力・材質評価2018

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      日本熱処理技術協会平成29年度 第4回 熱処理技術セミナー
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      佐々木敏彦
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      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
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      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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  • [Presentation] SOI検出器を用いたcosα法応力測定2017

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      三井真吾、佐々木敏彦
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      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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      佐々木敏彦、三井真吾、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
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      第8回SOIPIX研究会
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  • [Presentation] INTPIX4を用いたX線応力測定装置の小型・高速化2017

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      三井真吾、新井康夫、三好敏喜、西村龍太郎、佐々木敏彦
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      第8回SOIPIX研究会
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  • [Presentation] cosα法への三軸応力およびX線侵入深さの影響2017

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      佐々木敏彦,三井真吾,柳 嘉代子,幸田 啓,江尻正一
    • Organizer
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] 二次元検出器を用いたX線応力測定法理論および測定誤差に関する比較研究2017

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      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
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      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] 転がり軸受のピーリング損傷におよぼす残留応力の影響(第2報)2017

    • Author(s)
      嘉村直哉,藤田 工,佐々木敏彦
    • Organizer
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] 一体型SOI検出器を用いたリアルタイムX線応力測定装置の開発2017

    • Author(s)
      三井真吾、佐々木敏彦、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
    • Organizer
      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
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  • [Presentation] cosα法に及ぼす三軸応力、応力勾配、力学的不均質性の影響について2017

    • Author(s)
      佐々木敏彦,三井真吾,柳 嘉代子
    • Organizer
      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of a monolithic SOI pixel detector to evaluation of strength of industrial materials2017

    • Author(s)
      Toshihiko Sasaki, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Toshinobu Miyoshi and Yasuo Arai
    • Organizer
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Debye-Ring Measurement System Using SOI Pixel Detector2017

    • Author(s)
      Shingo Mitsui, Yasuo Arai, Toshinobu Miyoshi, Ryutaro Nishimura and Toshihiko Sasaki
    • Organizer
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新X線技術による重要部品の残留応力・材料評価2016

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      第8回総合検査機器展セミナー
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • Year and Date
      2016-09-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 新X線技術による超高速応力測定実現への試み(SOI検出器及びフーリエ解析法の適用)2016

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      第119回転がり疲れ研究会
    • Place of Presentation
      三重県産業支援センター北勢支所(三重県四日市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] X線残留応力測定をリアルタイムで!~SOI検出器の応用~2016

    • Author(s)
      佐々木敏彦、三井真吾
    • Organizer
      イノベーションジャパン2016
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • Year and Date
      2016-08-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] High Speed X-ray Stress Measurement with a Monolithic SOI Pixel Detector2016

    • Author(s)
      T. Sasaki
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • Place of Presentation
      Gratz,Austria
    • Year and Date
      2016-05-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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