CCDイメージセンサを用いるダイナミックイメージング分光エリプソメータの試作

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555238
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 杉本 克久 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤尾 昇 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80222503) ; 原 信義 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40111257)
• Keywords: イメージング / 分光エリプソメータ分 / CCDセンサ / 膜厚 / 光学定数 / 不働態皮膜 / 空間分布

Research Abstract

本研究の目的は,2次元のCCDイメージセンサと波長可変光源を組み合わせることで,高速顕微エリプソメトリー測定が可能なダイナミックイメージング分光エリプソメータ(DISE)を開発し,これを用いてステンレス鋼および炭素鋼の孔食発生過程における表面不働態皮膜の厚さと分光学的性質の場所的ミクロ変化を解析することである。本年度は装置の改良と炭素鋼の不働態皮膜解析への応用研究を行い,以下の成果を得た。
1.ダイナミックメージング分光エリプソメータの改良:入射ビーム強度の場所的不均一性に起因する誤差を最小にするため,光源からの出射光のコリメーションシステムを改良した。また,CCDカメラを光軸に垂直に設置した時に生ずるエリプソメータ像の歪みを解消するために,CCDカメラを光軸から傾斜させるように工夫した結果,歪みを最小限に抑えることができた。
2.炭素鋼の不働態皮膜性状の場所的ミクロ変動の解析:0.12%Cを含む亜共析鋼を用いてpH8.45のホウ酸塩緩衝溶液中で生成する不働態皮膜の厚さの場所的ミクロ変動,および光学定数スペクトルの場所的ミクロ変化を測定した。その結果,フェライト上の皮膜の厚さはパーライト上のそれよりも10%ほど厚いことが分かった。また,パーライト上の皮膜に比べてフェライト上の皮膜の屈折率は小さく,消衰係数は大きいことなどが分かった。