2015 Fiscal Year Research-status Report
常温常圧でピコワット分解能のMEMS方式高速大面積光カロリメータの開発と応用
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26420407
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
雨宮 邦招 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (60361531)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | MEMS / カロリメータ / バイメタル / 室温動作 / 大気中動作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光の絶対パワーを高スループットかつ精密に計測すべく、バイメタルMEMS方式温度センサに基づいた光カロリメータ標準器を開発することを目的とし、本年度はバイメタルMEMSセンサの微小変位検出系の高分解能化について検討を行った。
5mm角の有感領域を持つSi-AlバイメタルMEMSセンサの試作品について、熱入力に伴う微小変形をpmオーダで検出できるファイバファブリペロー干渉計を構築し、応答およびノイズ特性を評価した。センサの応答度は、昨年度フィゾー干渉計を用いて確認した値と同等であったが、今回採用したファブリペロー干渉計により高分解能で変位を検出できるようになったことから、ノイズレベルは積分時間2.5sにおいて約20nW相当, 積分時間10sにおいて約12nW相当と、フィゾー干渉計採用時（数100nW）よりも大幅に低減することができた。少なくとも同サイズの薄膜サーモパイル市販品と同等の性能は達成できたことになる。
ファブリペロー干渉計自体のノイズレベルは、干渉計用の光源の安定性などを考慮すると2pm程度と考えられ、バイメタルMEMSセンサが設計通りの応答度（～5pm/nW）を示していれば、熱量センサとして1nW未満のノイズレベルが達成できる見込みとなる。したがって、バイメタルMEMSセンサの応答度向上が今後のカギとなる。また、微小変位検出時の環境由来ノイズ（振動、大気圧変動など）の影響低減も併せて必要になるものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
バイメタルMEMSセンサの微小変位検出用のファイバファブリペロー干渉計のノイズ要因の解析に時間を要したことから、当初計画していた環境起因ノイズ相殺のための必要な対策は、事前準備をするに留まった。ただし、環境要因がセンサ自身に及ぼす影響と、変位検出系（干渉計）に及ぼす影響とを切り分けるに至ったと考えており、今後、低ノイズ化を効率的に実施できるものと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当初計画にあった「環境起因ノイズ相殺のための検討」について遅れを回復するとともに、「バイメタルMEMSセンサ試作プロセスの見直しによる、設計応答度の達成」を検討し、1nW未満の熱量検出を目指す。
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| Causes of Carryover |
バイメタルMEMSセンサの微小変位検出用のファイバファブリペロー干渉計のノイズ要因の解析に時間を要したことから、当初計画していた環境起因ノイズ相殺のための必要な対策は、事前準備をするに留まった。それゆえ当初計画にあった「環境起因ノイズ相殺のための検討」について遅れが生じ、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初計画にあった「環境起因ノイズ相殺のための検討」について遅れを取り戻すために必要な経費、及びこれまでの検討を踏まえた、バイメタルMEMSセンサ試作プロセスの見直しによる設計応答度の達成に必要な試作費用等に使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
