2014 Fiscal Year Research-status Report
高空間分解能静電気分布モニタリング計測システムの開発
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25420427
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
菊永 和也 独立行政法人産業技術総合研究所, 製造技術研究部門, 主任研究員 (10581283)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 静電気 / 可視化 / 計測技術 / 電界 / 振動誘起 / アレイセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、振動誘起法により誘起された低周波電界の多点計測技術を基盤とした、高空間分解能な静電気分布を計測するために、低周波電界を検出するためのセンサの小型化とアレイ化が必要である。本年度は、多点で電界を同時計測するための小型センサアレイの開発を行った。センサを小型化すると電界の検出感度が低くなり、センサ間隔が近いと電界が干渉することから、センサのアレイ構造化によって隣接したセンサ同士が電界に関して干渉しない構造と、低周波電界の検出感度を検証した。センサアレイとしては、電界センサ：パッチアンテナ型、センササイズ：0.7mm×0.7mm、30個（5行×6列と1行×30列）1 mm間隔で並べた構造を用い、各センサはそれぞれロックインアンプに接続することで電界の検出感度を評価した。そこでは平板電極に直流電圧100 Vを印加したサンプルを用いて振幅0.25 mm、200 Hzで振動させ、センサアレイを0.5 mm離して設置して各センサのバラツキを比較したところ、各センサ間の最大誤差1.4 %のセンサアレイであることが分かった。さらに、この開発したセンサアレイを用いて各センサ位置と各センサで検出された電界強度とを組み合わせた分布像を得るためのシステムを構築することで、空間分解能が1mmの静電気分布を計測することに成功した。これより、高空間分解能な静電気分布計測に向けたセンサの開発に成功し、その技術的基盤を確立した。
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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
本年度の目的は、小型電界センサのアレイ構造による多点同時計測技術を用いて、静電気二次元分布を可視化するための計測システムを開発することである。そのために、検出センサのアレイ化による電界計測の干渉を低減した構造の最適化と、それぞれで測定された電界を高感度・高速で計測して静電気情報へ変換するシステムの開発を行った。さらに、このシステムを用いて、帯電した対象物の静電気分布を評価したところ、対象物の構造を反映した静電気分布が得られ、当初の目的を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまで開発してきた計測システムで得られた静電気分布を検証するために、他の静電気計測技術を用いて空間的な静電気の位置と量の関係を比較検討することで、静電気計測としての優位性を明らかにする。さらに30個のセンサアレイと自動ステージを組み合わせることで更に広範囲な静電気分布を計測可能なシステムの開発も試みる。これにより、振動誘起法を用い静電気二次元分布計測システムの技術的基盤を確立する。以上により、製造の現場等に応用可能な非接触・静電気分布の可視化計測システムの開発を行う。
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| Causes of Carryover |
本研究で用いている多チャンネルのロックインアンプシステムが故障し、メーカーに修理を依頼したが、調整がうまくいかず、再調整するのに二ヶ月を要した。そのため検証すべき実験が二ヶ月遅れたため、静電気可視化システムを構築するための設計が平成26年度中にできなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度では、平成25年度と平成26年度で検証した結果をもとに、静電気可視化システムを構築するための最終設計を行い、そのために必要な計測器や治具などを購入・加工して、一体型のシステムを試作する計画である。
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