金属と樹脂のレーザ接合における接合面温度の非接触測定と電場増強現象の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K06010
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 早川 伸哉 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10314080)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: レーザ接合 / 接合界面温度 / 放射温度計 / 電場増強 / 分光スペクトル

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は金属と樹脂のレーザ接合法を開発するという全体構想の中で，レーザ接合時の接合界面温度を非接触で測定する方法を確立すること，および，レーザ照射中に接合界面で生じる電場増強現象を解明することである．放射温度計を用いて接合界面温度の測定を試みると，レーザ照射中に放射温度計の出力に温度とは無関係な信号が重畳して正確な温度測定が行えないという問題がある．そこで，この電場増強が放射温度測定に及ぼす影響を除去する方法を考案するために，本年度は電場増強の現象解明に取り組んだ．
主要な実験として，この電場増強の原因の手掛かりを得ることを目的として分光スペクトルの測定を行った．接合界面温度の測定に使用している放射温度計はある波長範囲についての入力信号を積分した結果を出力しているため，電場増強が特定の波長でのみ生じているのか，さまざまな波長にわたって生じているのかを分光器を用いて調査した．まず，現有のモノクロメータとパワーセンサを使用して放射温度計の測定波長範囲の分光スペクトルを測定した結果，どの波長にも有意な信号は現れなかった．すなわち，特定の波長に強い信号が観察されることはなく，広い波長にわたる弱い信号も観察されなかった．そこで次に，購入したモノクロメータや他のパワーセンサのデモ機を使用してスペクトルの測定を試みたが，結果は同様であった．つまり，放射温度計で観測されている電場増強現象が，モノクロメータでは確認できないという結果であった．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

分光スペクトルの測定において予想していた信号を得ることができず，着目している電場増強現象の原因を推定する手掛かりを得ることができなかった．
また，分光スペクトルの測定においてどの波長でも信号が得られなかったことについて，それが正しい結果なのか，測定系（コリメータ，光ファイバ，モノクロメータ，光ファイバ，パワーセンサの接続）に問題があるのかの確認に多くの時間を要した．そのため，交付申請の段階で計画していた実験の一部（試験片表面の微細構造の形状や寸法が電場増強や分光スペクトルに及ぼす影響の調査）が行えなかった．

Strategy for Future Research Activity

電場増強現象の現象解明を引き続き行い，発生原因を明らかにする．放射温度計で観測されている電場増強現象がモノクロメータによる分光スペクトル測定で確認できなかったことに対して，放射温度計をモノクロメータの出力信号の検出器として使用することを試みる．
2年目以降の研究実施計画は，1年目の交付申請書に記載した計画を維持する．

Causes of Carryover

分光器を2台購入する計画であったが，分光スペクトルの測定において予想に反して信号が得られなかったため，1台の購入を見合わせた．また，現象解明が進まなかったため，成果発表（口頭発表，論文投稿）が行えなかった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

1年目に購入した小型分光器の付属品を用意することで測定系の信頼性を確保する．また，成果発表を2年目に行えるようにする．