2020 Fiscal Year Annual Research Report
Highly Efficient EB polishing of metal mold with 3D shape by guiding EB under control of magnetic field
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18K13673
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
篠永 東吾 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60748507)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子ビーム / 金型 / 表面仕上げ / 磁場 / ビーム誘導 / 電磁場解析 / 穴底面 / 高アスペクト比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁場制御下の電子ビーム誘導による高アスペクト穴底面仕上げを試みた．通常のEBポリッシングでは，穴入口や穴側面上部へ電子ビームが集中して照射され，穴底面へ到達する電子ビームのエネルギー密度が低減するため，高アスペクト比穴底面を仕上げることは困難である．実験では穴側面および穴底面試料を組み立て，穴径が10mm，穴深さが50mmの高アスペクト比の穴形状を有する試料に対して，穴底面下部に磁石を設置し，試料上方より電子ビームを照射した．磁石の水平方向のオフセット量δmを穴底面中心である0mmとした場合，穴底面の中心部に平滑化領域が得られるが，穴底面端部までの平滑化領域を得ることはできなかった．一方で，δmを増加して電子ビームを照射すると，平滑化領域が穴底面中心部から端部へ移動することが明らかになった．すなわち，磁場制御により高アスペクト比穴底面へ電子ビームを誘導できることを見出した．
そこで，磁石の水平方向のオフセット座標をΔm(x,y)と定義し，あるオフセット座標へ磁石を設置して電子ビームを照射した際を1ステップとする．穴底面中心を磁石のオフセット座標Δm(0,0)とし，Δm(10,0)，Δm(0,10) ，Δm(-10,0)，Δm(0,-10)へと変化させて多ステップで電子ビームを照射し，穴底面全面の平滑化を試みた．この際，穴底面中心部は重複して電子ビーム照射が行われるため，クレータ発生等により表面粗さが増加する懸念がある．4ステップの照射後に穴底面中心部へ電子ビームを照射し，均一な表面粗さが得られるようにした．多ステップ照射を行った結果，穴底面中心部から穴底面端部まで光沢のある領域が得られ，最小の未平滑化領域はわずか0.15mm以下となった．すなわち，磁場制御による電子ビーム誘導により高アスペクト比の底付穴を有する穴底面全面を均一に仕上げることができることが明らかになった．
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