高分解能超音波スペクトラム顕微鏡による材料のスケールパラメータの定量的評価

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555175
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 井原 郁夫 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (80203280)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮坂 千晶 オリンパス光学工業(株), 技術開発本部, 主任研究員 ; 中曽 教尊 凸版印刷(株), 総合研究所, 研究員 ; 相澤 龍彦 東京大学, 工学部, 助教授 (10134660)
• Keywords: 超音波スペクトロスコピー / 弾性表面波 / 逆解析 / 微小領域 / 異方性 / コーティング膜 / 弾性

Research Abstract

高分解能超音波スペクトラム顕微鏡システムを開発するとともに,それを用いて材料のスケルパラメータを評価することを目的とした開発研究を行った.本年度の成果は次のとおりである。
1.高分解超音波スペクトラム顕微鏡システムを開発
超音波反射率の局所的測定に基づく表面波スペクトロマイクロスコピーシステムを開発した.これにより,空間分解能10〜150μm,周波数帯域10〜150MHzでの弾性表面波挙動の測定が可能となり,本研究のハードウェアは完成した。
2.基礎パラメータ評価手法の確立
力学特性を評価するための基礎的パラメータである表面波速度と超音波減衰を,上記システムを用いて定量的かつ高精度に評価する手法を開発した.
3.AMS逆解析手法の確立
測定した超音波パラメータから材料の弾性特性,密度および表面層の状態を定量的に評価するためのAMS(Acoustic Material Signature)逆解析手法を開発し,その有効性を確認した.これにより,微小領域および表面層における定量的力学特性評価の基礎が完成した.
4.局所領域の力学特性評価
開発した高分解超音波スペクトラム顕微鏡システムおよび逆解析手法を用いて,微小領域における単結晶の弾性異方性評価,多結晶材料の平均特性評価さらにコーティング薄膜の力学特性評価を行い,材料評価システムとしての有効性を確認した。
現在,本評価システムを種々の材料に適用し,それらのスケールパラメータ評価に取り組んでいる.

Research Products

• [Publications] Ikuo IHARA: "Microscopic Determination of Surface Wave Velocities in Heat Treated Steels by Ultrasonic Reflectivity Measurement" Nondestructive Characterization of Materials VI,Plenum Press.87-94 (1994)
• [Publications] 井原郁夫: "超音波反射率測定に基づくスペクトロスコピー法による材料表面層の超音波減衰評価" 日本機械学会論文集. 60-574A. 1444-1449 (1994)
• [Publications] 井原郁夫: "表面波スペクトロスコピーに基づく逆解析よる薄膜特性評価に関する検討" 日本機械学会論文集. 60-579A. 2664-2671 (1994)
• [Publications] Ikuo IHARA: "Estimation of Mean Acoustic Reflection Coefficient of Polycrystalline Aggregate," Applied Physics Letters. 66-8. 956-958 (1995)
• [Publications] 井原郁夫: "表面波による微小領域の異方性評価(弾性異方性評価のための超音波反射率測定法の適用に関する基礎的研究)" 日本機械学会論文集,掲載決定. 61-584A. (1995)
• [Publications] Ikuo IHARA: "Inverse Analysis with Surface Wave Spectroscopy to Determine Material Properties of Thin Film on Substrate" Proceedings of Numerical Methods in Industrial Forming Processes,to be published from Balkema Publishers. (1995)