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レ-ザビ-ムによる表面加工・改良に関する総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 63302059
研究種目

総合研究(A)

配分区分補助金
研究分野 溶接工学
研究機関大阪大学

研究代表者

丸尾 大  大阪大学, 工学部, 教授 (50028982)

研究分担者 三宅 正司  大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40029286)
松縄 朗  大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (20029119)
井上 勝敬  大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (90029067)
平田 好則  大阪大学, 工学部, 講師 (00116089)
宮本 勇  大阪大学, 工学部, 講師 (90029273)
研究期間 (年度) 1988 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
39,200千円 (直接経費: 39,200千円)
1990年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
1989年度: 16,300千円 (直接経費: 16,300千円)
1988年度: 16,900千円 (直接経費: 16,900千円)
キーワードエキシマレ-ザ / CO_2レ-ザ / CVD / TOF / アドミッションガス / 運動エネルギ / 原子化 / 電離 / YAGレ-ザ / 不安定共振器 / マスクプロジェクション / 分解粒子 / 表面粗さ / セラミックス / CO_2レーザ / YAGレーザ / ZnSeレンズ / 強度分布 / 熱分解 / クラック / 曲げ強度
研究概要

KrFエキシマレ-ザ、CO_2を用いてSi_3N_4、Al_2O_3セラミックスの物理的蒸着(PVD)を行い、材料のアブレ-ション・物理蒸着のメカニズムならびに、蒸着膜の性質を明らかにした。主な成果を以下に要約する。
1.分光器を用いるTOF(TimeーOFーFlight)測定によると、エキシマレ-ザにより蒸発したSi、Alの飛行速度は10〜15km/sec(30〜60eV)と高速であった。
2.エキシマレ-ザでは表面のごく浅い層にレ-ザが吸収され、1cm^3のセラミックを蒸発させるのに800〜1200J/cm^3のレ-ザエネルギが費やされるが、集光したCO_2レ-ザでは40kJ/cm^3以下と1〜2オ-ダも小さい。エキシマレ-ザではレ-ザエネルギの約70%が粒子の運動エネルギに消費され、残りの約30%は材料の分解・励起・電離に費やされる。このときSi、Alはほぼ完全に原子化され、かなりの割合が電離する。一方CO_2レ-ザでは蒸発粒子の運動エネルギは真空蒸着と同様に極めて小さく、またSi、Alは原子化せずに液体状態のままで飛散する。
3.エキシマレ-ザで電離・励起された高運動エネルギの蒸発粒子をPVDに適用すると、燃結セラミックス基材よりも高硬度で鏡面近いセラミック膜が得られた。CO_2レ-ザでは直径数μmのSiまたはAiの液滴が付着した粗い皮膜となり、硬度もエキシマレ-ザの半分程度の低い値となった。
4.エキシマレ-ザでは窒素または酸素のアドミッションガスを導入すると、高速で飛行する電離・励起したSiまたはAl粒子は金属原子とガスと衝突して反応が進み、タ-ゲット材に近い組成の蒸着皮膜が得られたが、CO_2レ-ザでの皮膜の組成はタ-ゲットに較べて窒素または酸素不足となった。

報告書

(4件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 1988 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] ISamu Miyamoto Hirokuni Nanba Hiroshi Maruo: "Analysis of Thermally Induced Optical Distoilion in Lens during Focusing High Power CO_2 Laser Beam" Proceedings of ECOー3 CO_2 Lasers and Applications 2. 1276. 112-121 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isamu Miyamoto Yukihiro Horiguchi Hiroshi Maruo: "Novel Shaping Optis of CO_2 Laser Beami LSV Optics ーPrinciPle and Applicationsー" Proceedings of ECOー2 CO_2 Lasers and Applications 2. 1276. 202-216 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isamu Miyamoto Hiroshi Maruo: "Processing of Ceramicsby Excimer Lasers" Proceedings of ECOー3 Laser Assisled Procesoing 2. 1279. 66-76 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroshi Maruo Isamu Miyamoto Toshihiko Ooie: "Laser Machiniy of Ceramics ーMachiniy Mechanism and Qualityー" The 5th International Symposium of the Japan Weldiy Society. 1. 251-256 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Miyamoto: "Shaping of C02 Laser Beam by Kaleidoscope." Proceeding of 7th International Symposium ofn Gas Flow and Chemical Lasers.99542-518 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Miyamoto: "Processing of Ceramics by Excimer Lasers" Proceedings of 3rd European Congress on Optics.SPIE Vo1.1279. 66-76 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Miyamoto: "Analysis of Thermally Induced Optical Distortion in Lens during Focusing High Power CO2 LAser Beam" Proceedings of 3rd European Congress on Optics.SPIE Vol. 1276. 112-121 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Miyamoto: "Novel Shaping Optics of CO2 Laser Beam : LSV Optics -Principle and Applications-," Proceeding of 3rd European Congress on OPtics.SPIE Vol. 1276. 202-216 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Miyamoto: "Diagnostics of Focused CO2 Laser Beam -Estimation of Thermally Induced Focus Shift" 5th International Symposium of Japan Welding Society. 275-280 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Maruo: "Laser Machining of Ceramics -Machining Mechanism and Quality-" 5th International Symposium of Japan Welding Society. 251-256 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Isamu Miyamoto;Hirokuni Nanba;Hiroshi Maruo: "Analysis of Thermally Induced Optical Distortion in Lens during Focusing High Power CO_2 Laser Beam" Proceedings of ECOー3 CO_2 Lasers and Applications II. 1276. 112-121 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Isamu Miyamoto;Yukihiro Horiguchi;Hiroshi Maruo: "Novel Shaping Optics of CO_2 Laser Beam:LSV OpticsーPrinciple and Applicationsー" Proceedings of ECOー2 CO_2 Lasers and Applications II. 1276. 202-216 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Isamu Miyamoto;Hiroshi Maruo: "Processing of Ceramics by Excimer Lasers" Proceedings of ECOー3 Laser Assisted Processing II. 1279. 66-76 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroshi Maruo;Isamu Miyamoto;Toshihiko Ooie: "Laser Machining of CeramicsーMachining Mechanism and Qualityー" The 5th International Symposium of the Japan Welding Society. 1. 251-256 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1988-04-01   更新日: 2016-04-21  

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