2021 Fiscal Year Research-status Report
透過フェムト秒レーザ熱検知プローブによる非接触・非破壊サブサーフェス評価への挑戦
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20K20953
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 裕樹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70606384)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 超精密計測 / 生産工学 / 加工学 / フェムト秒レーザ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，微小薄膜抵抗体で構成するマイクロ熱検知センサと，集光フェムト秒レーザで構成した共焦点光学系とを融合して，試料表層下（サブサーフェス）の局所加熱とそれに伴う微小熱応答の高精度検知を両立する「フェムト秒レーザ熱検知プローブ」を構築し，非接触・非破壊サブサーフェス高精度評価を実現する手法の確立に挑戦することを目的としている．試料に対して高い透過特性を有するフェムト秒レーザを集光してサブサーフェスを局所的に安定加熱するとともに，集光フェムト秒レーザ内にマイクロ熱検知センサを配置し，試料面との間隙を共焦点光学系でフィードバック制御した状態で熱応答を取得することで，組成により変化するサブサーフェスの熱特性をピンポイントで高精度検出する非接触・非破壊かつ迅速なサブサーフェス検査の実現を目指す．
計画2年目となる令和3年度は，フェムト秒レーザ熱検知プローブに用いるガラス基板マイクロ熱検知センサ向けの信号増幅回路の設計・試作を進めた．表面実装型のオペアンプ，およびブリッジ回路形成を想定したプリント基板による信号処理回路を設計して配線を極力短縮することで高周波ノイズの低減を試みるとともに，回路基板背面からレーザ光でセンサにアクセスできるよう，ガラス基板マイクロ熱検知センサ背面への回路基板配置を検討している．また，フェムト秒レーザをもとにセンサ基板-測定対象面間の間隙量を検出する手法の検討を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画どおりにフェムト秒レーザ光学系の設計，およびマイクロ熱検知センサの試作および信号処理回路の構築が進んでいることから，おおむね順調に進んでいるものと判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
実施計画のとおりに実施する予定である．計画3年目となる令和4年度は，光ファイバベースのフェムト秒レーザ光源を用いた間隙量検出光学系の設計および構築を進め，その基礎特性を実験的に評価する．また，試作した信号処理回路一体型のガラス基板マイクロ熱検知センサの実験的基礎特性評価を進め，提案手法の実現可能性を実験的に検討する．
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| Causes of Carryover |
年度中に研究代表者の所属変更があり，それに伴う発注作業の一時中断により繰り越しが生じたが，所属変更後に順次執行を進めている．
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