固体撮像システムによる微粒子挙動の時空間解析装置の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555008
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 朝倉 利光 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70001188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 康浩 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (80198928) ; 相津 佳永 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (20212350)
• Keywords: 固体撮像システム / 微粒子 / 時空間解析 / 光散乱 / 粒径測定 / 屈折率測定 / レーザーマニピュレーション / 位相ドップラー粒子解析法

Research Abstract

本年度は、平成4年度に試作した装置の情報抽出機能の高度化および応用計測に重点をおいて研究した。また、試作装置の動作原理をになう光散乱理論を従来の微粒子挙動測定法に応用して、そこでの問題点を解決する方法についても研究した。
1.微粒子挙動の情報抽出機能の高度化:平成4年度に試作した微粒子挙動解析装置に対し、時間分解画像検出理論と幾何光学に基づく光散乱理論をより詳細に解析して、記録される干渉縞画像の位相シフトが、半導体イメージセンサの垂直走査方向に関する微粒子移動を反映する事実を見出し、水平走査方向の微粒子移動検出機能と合わせて、本装置を2次元運動微粒子の挙動を解析できる装置へと発展させた。
2.開発システムによる応用計測:レーザービームの放射圧を利用した微粒子のマニピュレーション法に対して、そこで起こる微粒子挙動のモニターとして本方法を適用し、照射レーザービームのパワー、スポット径、媒質の特性、ポリスチレン球の粒径をパラメータとして微粒子の挙動を測定するとともに、その結果に基づいて、レーザー放射圧が誘起する微粒子挙動と本試作システムに測定とを結合した新しい粒径決定法を提案した。
3.使用した光散乱理論に基づく位相ドップラー粒子解析法の提案:本試作システムで使用した幾何光学に基づく光散乱理論を、その類似性から、点検出ではあるが有用な微粒子挙動情報を提供する「位相ドップラー微粒子解析法」に適用し、この方法による粒径測定で問題となっている微粒子の飛跡位置依存誤差のメカニズムを考察した。その結果、微粒子の飛跡位置に依存した誤差を低減できる位相ドップラー粒子解析法の光学配置を提案し、実験によりその有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] Yasuhiro Harada: "Effects of the radiation pressure of laser beams in photon correlation spectroscopy" Proceedings of SPIE. 1983. 323-324 (1993)
• [Publications] Yasuhiro Harada: "Effects of the laser radiation pressure on optical particle sizing by means of photon correlation spectroscopy" Proceedings of the 3rd International Congress on Optical Particle Sizing. 89-95 (1993)
• [Publications] Yoshihisa Aizu: "PDA-system without Gaussian beam defects" Proceedings of the 3rd International Congress on Optical Particle Sizing. 461-470 (1993)
• [Publications] Yasuhiro Harada: "Effects of the laser radiation pressure in photon correlation spectroscopy" Optics Communications. (to be published). (1994)