走査型偏光レーザ顕微鏡の開発と微視的応力場計測への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555034
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 新津 靖 東京電機大学, 工学部, 助教授 (70143659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 照樹 日本分光(株), 応用研究課, 課長 ; 一瀬 謙輔 東京電機大学, 工学部, 教授 (10057226)
• Keywords: レーザ光弾性 / 応力分布計測 / 実験応力解析 / 光弾性変調器 / シリコン単結晶

Research Abstract

平成7年度は、He-Heレーザのフォーカッシングおよび試料あるいは光学系を非回転で計測する方法を確立した.この非回転で試料の主応力差と主応力方向を同時に計測する方法は,変調された振動楕円偏光の非線形光学効果により生じる高調波振動偏光を,二相ロックインアンプで計測することで可能になった.また,応力解析については,主応力差と主応力方向分布から応力成分を分離するための解析プログラムを作成した.さらに,シリコンとGa-As単結晶について,光弾性定数の結晶面および結晶方位依存性が得られた.
具体的には,主に以下の内容について十分評価できる結果が得られた.
(1)0.1mm以上の空間分解能で応力場を計測することができた.今後,さらに,試料のスキャン部分(XYステージ)を自動化することで,さらに空間分解能を改善できる可能性がある.
(2)主応力差と主応力方向分布から応力成分を分離するために,せん断応力差積分法を用いた実験応力解析手法を,本研究で得られた実験結果に適用するプログラムを作成した.また,有限要素法による応力解析結果と実験応力解析結果を比較した結果,良い一致が見られ,本研究の妥当性が検証された.
(3)シリコンの{100},{110}および{111}面とGa-As単結晶の{100}面の光弾性定数の決定した.今後,さらに詳細な実験行うことで,力学的に異方性を有する単結晶の応力計測および応力解析の可能性を得た.
なお,平成7年度の研究結果は,平成8年6月に米国で開催されるInt. Cong. on Experimental Mechanics(SEM)において発表する予定である.

Research Products

• [Publications] Y. NIITSU: "“Influence of Crystal Orientation on Photoelastic property of Silicon Single Crystal"" Proc. of Advanced in Electronic Packaging(ASME-EEP). 10-2. 1239-1245 (1995)
• [Publications] Y. NIITSU: "“Scanning Stress Measurement Method by Laser Photoelasticity"" JSME Int. Journal Series-A. 38-4. 500-505 (1995)
• [Publications] Y. NIITSU: "“Stress Measurement by Infrared Laser Photoelasticity"" Proc. of 8th Int. Congress on Experimental Mechanics. (発表予定). (1996)
• [Publications] Y. NIITSU: "“Photoelastic Property of Silicon Single Crystal"" Proc. of 8th Int. Congress on Experimental Mechanics. (発表予定). (1996)