2014 Fiscal Year Annual Research Report
傾斜磁区を有する高感度・超小型磁界センサ開発と局所領域の微小磁界計測への応用展開
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25289119
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
菊池 弘昭 岩手大学, 工学部, 准教授 (30344617)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁界センサ / 磁区構造 / 応力腐食割れ / 強磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、センサを小型化する上で重要な反磁界の影響について理論的な解析を行うとともに反磁界の影響を低減して高感度を維持した素子の作製を試みた。また、センサを高感度に駆動する条件についても検討した。一方、SUS304を熱鋭敏化した場合における磁気特性変化の振る舞いについて検討を行った。以下にその成果をまとめる。
1. 昨年度、反磁界の分布がセンサ特性を劣化させるという知見を得たので、本年度は素子内部の反磁界分布を抑える素子構造を提案し、感度向上を実現した。また、感度を維持したまま、素子長を0.5 mmまで小型化した素子の動作実証を可能にした。2. 磁場解析を用いて反磁界係数の分布を求め、反磁界の分布を考慮してインピーダンスを算出した。素子中央部及び端部における解析結果はインピーダンス特性の実験結果と良く一致し、反磁界分布の影響を定量的に見積もることが可能となった。このことから素子形状すなわち反磁界分布の影響を考慮した素子設計を可能にした。3. 素子に供給する交流電力を変化させて、センサの振る舞いの変化について実験的に明らかにした。容易軸角度が0, 60度の素子について検討を行い、特性を劣化させずに駆動するには50 MA/(m・m)以下で動作させる必要があることを明らかにした。 4. 数ミクロン厚の幅が狭い素子において、低周波領域で特異なインピーダンス変化を観測した。外部磁界の増加とともにインピーダンスのピークは大きくなり、ピークを示す周波数は高周波側にシフトした。低周波領域でも感度dZ/dHが高周波の値を維持するため、低周波で動作する高感度センサの実現が期待される。5. SUS304を鋭敏化すると粒界に沿って強磁性化し、マルテンサイト変態が起因していることを確認した。時効時間の増加とともに飽和磁化が増加することも明らかにした。
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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
26年度に実施を計画していた高感度・超小型磁界センサ素子の設計・試作を行い、0.5 mmまで小型化した素子において高感度を実現できており、また、インコネル・ステンレスの熱鋭敏化時における磁気特性変化の挙動についても明らかになっているので、当初計画通りおおむね進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の予定で研究を推進する。
1. 高感度・小型センサ素子の設計・作製(H27.4-6):平成26年度までに得られた知見を基に、センサ素子の設計・作製を行う。2. 素子の感度・空間分解能の基礎評価(H27.7-8):1.で作製した素子を用いて磁界に対する感度と空間分解能の評価を実施する。3. 発電プラント部材における鋭敏化と磁気特性挙動の対応関係:昨年度に引き続き、発電プラント細管部等に使用される材料において鋭敏化したときの磁気特性の振る舞いを明らかにし、ひび割れの危険性との定量的対応について検討する。4. 非破壊検査応用のための素子・プローブ設計(H27.9)及びセンシングシステムの試作と検証(H27.10-11):2.及び3. で得られた知見を基に発電プラントの細管部のひび割れを非破壊で検査するためのセンサ素子及び素子を組み込んだプローブの設計・作製を行い、局所領域における微小磁場変化の検出が可能なセンシングシステムを構築する。模擬試験体を用いて、構成したシステムの評価を行う(H27.12)。必要に応じて改良システムを構築して実機適用可能なレベルに近づける(H28.1-2)。
最後に本研究の総括を行い、局所領域における微小磁場変化の検出が可能なセンシングシステムの実機適用性の評価をまとめる(H28.1-3)。また、適宜得られた成果の学会発表・論文発表を積極的に行う。
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| Causes of Carryover |
当初、本年度真空ポンプの交換を予定していたが、現有の真空ポンプで問題ないことが明らかになったので、交換を中止した。一方、露光装置において整備・改良の必要を生じた。年度内に処理しようとしたが、整備業者の日程の都合により、年度内の処置ができなかったため、次年度の早期に先延ばしした。その費用を翌年に繰り越す。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越し額の一部は、次年度の4月中に露光装置の整備・改良費用として使用する。また、これまでは他研究機関で素子作製の大半を行っていたが、熱処理以外の工程は岩手大学で可能となるよう研究環境の整備にも使用する。残りはセンサシステム構築用と成果発表のための旅費に充てる。
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Research Products
(15 results)
