| 研究課題/領域番号 |
19K04422
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
高橋 貞幸 山形大学, 学内共同利用施設等, 技術員 (10396559)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 超音波 / トランスデューサ / 空気中 / 高周波 / 圧電高分子材料 / 物質内部構造 / 強度画像 / 位相差画像 / 非接触 / 超音波画像 / 音響整合層 / 高周波数 / 物質内部 / P(VDF/TrFE) / 超音波トランスデューサ / 集積回路 / 透過画像 / 圧電高分子 / 音響インピーダンス値 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、空気を伝搬媒質とする、高周波超音波(MHz帯域)を被検査体に照射し、その透過波から検査体内部を、1mm以下の解像度での画像化を目指す。
この画像実現のため、圧電高分子振動子上に音響整合層を付加した、挿入損失40dB以下の高感度トランスデューサと、これを用いた空中超音波画像装置を開発する。
この装置を用いると、従来、透過Ｘ線装置のみでしか検出できなかった、物質内部の構造を、Ｘ線装置よりも鮮明に可視化できる可能性が高い。
空気中で、MHz帯域での超音波による画像化は、水中でのそれに比べると、工業製品や医療分野などの非破壊検査に応用でき、その被検査対象は広い。
本研究の研究期間は3年である
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| 研究成果の概要 |
従来までは、超音波を効率よく空気中に照射するために、圧電高分子材料であるP(VDF/TrFE)材料を用いて、空中用超音波トランスデューサの開発を行っていた。更に効率向上を目指すために、音響整合層に着目した。その結果、ポリマー系のポリエステルフィルムが有効である結果が得られた(10dBの向上)。
焦点深度を持つ、空中用凹面型P(VDF/TrFE)トランスデューサを試作し、2MHzの超音波を用いて、集積回路(IC_11229-12/ROCKWELL)の透過画像形成を行った。その結果、空気中で非接触による超音波画像を得ることができた。また、振幅強度画像と位相画像には、あまり差がないことが判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、空気中で観測対象物の内部構造を、1mm以下の分解能で画像化できる超音波画像装置は、殆ど存在しない。しかし、空気中で非接触による高分解能の画像を得ることは、画像化に限らず重要である。本研究では、空気の物性値にできるだけ近い値をもつ、P(VDF/TrFE)圧電高分子超音波トランスデューサを開発することで、前述の画像化技術を遂行し評価した。具体的には、P(VDF/TrFE)圧電振動子上に、音響整合層を取り付け、更なるトランスデューサの高効率化を図った。これは、従来の水中での超音波送受信技術に代わり、将来、空気中で行うことが可能となり得る。本研究の結果、集積回路の透過画像を得ることができた。
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