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一体型SOI検出器によるデバイリング計測及び残留応力・材料評価の高速高精度化

公募研究

研究領域3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開
研究課題/領域番号 16H00946
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

佐々木 敏彦  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード応力 / X線 / 回折環 / SOI / cosα法 / SOI検出器 / 残留応力 / デバイリング / 材料強度 / 疲労 / X線 / SOI / 半導体検出器 / X線検出器 / X線回折
研究実績の概要

研究の目的は、X線応力測定装置の心臓部となるX線検出器にSOI技術を導入し、回折X線(デバイリング)を効率的に二次元イメージングして、重要機械金属部品や機械構造物の製造・保守等への有効利用を普及促進することである。X線応力測定法は、X線回折法を基にして残留応力や結晶状態を求めることで材料強度評価に貢献する方法であり、約70年の実績を持っている.現状では1回の測定に10~20分以上の時間が掛かると共に、実験室で小型サンプルを静的に測定するのが標準的な使用方法である。本研究では、新X線技術とSOI技術との融合により測定を高速化し、インフラの検査から生産ラインや実機への適用までもができるようにする。以下にその根拠について説明する。
新X線技術とは、イメージングプレート(IP)でデバイリングを二次元検出し、新解析理論(cosα法)で応力解析する方法である。1回の測定を約1~2分に短縮でき、市販装置と比べて重量,装置占有スペース、測定時間がそれぞれ約1/20、1/15 、1/10にできる。また、1回のX線回折データ量が70倍以上と多い利点を利用して高精度な応力測定が可能になる。SOI技術に関して佐々木は、2014年からの科研(新学術領域研究)でX線応力測定への応用に成功し、応力が2秒以下(IP式の約1/60、従来法の約1/600)、デバイリング(X線プロフィル)が5ミリ秒程度(IP式の約1/6000、従来法の約1/60000)で高速測定できることを実証し、本研究の目的に活用できることを示した。本研究では、本技術をさらに高精度化し各種工業分野用に最適化した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] X線回折環分析装置によるピーリング損傷の評価2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉、藤田工、佐々木敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 ページ: 10-16

    • NAID

      130007399790

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 重要部品の検査のためのリアルタイムX線残留応力計測装置2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、新谷正義
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニアリング

      巻: 63 ページ: 23-27

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] X線回折環のフーリエ解析によるアルミニウム合金の応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉、宮崎利行、佐々木敏彦
    • 雑誌名

      非破壊検査

      巻: 66 ページ: 492-497

    • NAID

      130006258097

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of X-ray stress measurement for residual stress analysis by inherent strain method - Comparison of cos<i>α</i> and sin<sup>2</sup><i>Ψ</i> method-2017

    • 著者名/発表者名
      Mariko MATSUDA, Keisuke OKITA, Tomokazu NAKAGAWA and Toshihiko SASAKI
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 4 号: 5 ページ: 17-00022-17-00022

    • DOI

      10.1299/mej.17-00022

    • NAID

      130006943409

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新X線技術に依る自動車関連の残留応力・材質検査2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、小林裕一、榊原隆之、小林祐次、藤田工、鷹合滋樹
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 69 ページ: 639-650

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 新X線技術cosα法による残留応力・材質評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      日本熱処理技術協会平成29年度 第4回 熱処理技術セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線応力測定の小型・高速化の動向2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      X線新技術産業化コンソーシアム2017年度研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] cosα法の最新の適用事例の紹介2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会第11回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] cosα法を用いたX線応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • 学会等名
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SOI検出器を用いたcosα法応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2D法によるX線応力測定における応力値推定2017

    • 著者名/発表者名
      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大型鍛造材における平面揺動法を用いたX線cosα法の応力評価2017

    • 著者名/発表者名
      兜森達彦、高枩広行、佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] INTPIX4を用いたX線応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
    • 学会等名
      第8回SOIPIX研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] INTPIX4を用いたX線応力測定装置の小型・高速化2017

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、新井康夫、三好敏喜、西村龍太郎、佐々木敏彦
    • 学会等名
      第8回SOIPIX研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] cosα法への三軸応力およびX線侵入深さの影響2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦,三井真吾,柳 嘉代子,幸田 啓,江尻正一
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二次元検出器を用いたX線応力測定法理論および測定誤差に関する比較研究2017

    • 著者名/発表者名
      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 転がり軸受のピーリング損傷におよぼす残留応力の影響(第2報)2017

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉,藤田 工,佐々木敏彦
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 一体型SOI検出器を用いたリアルタイムX線応力測定装置の開発2017

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、佐々木敏彦、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] cosα法に及ぼす三軸応力、応力勾配、力学的不均質性の影響について2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦,三井真吾,柳 嘉代子
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Application of a monolithic SOI pixel detector to evaluation of strength of industrial materials2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Sasaki, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Toshinobu Miyoshi and Yasuo Arai
    • 学会等名
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Debye-Ring Measurement System Using SOI Pixel Detector2017

    • 著者名/発表者名
      Shingo Mitsui, Yasuo Arai, Toshinobu Miyoshi, Ryutaro Nishimura and Toshihiko Sasaki
    • 学会等名
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新X線技術による重要部品の残留応力・材料評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      第8回総合検査機器展セミナー
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新X線技術による超高速応力測定実現への試み(SOI検出器及びフーリエ解析法の適用)2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      第119回転がり疲れ研究会
    • 発表場所
      三重県産業支援センター北勢支所(三重県四日市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線残留応力測定をリアルタイムで!~SOI検出器の応用~2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾
    • 学会等名
      イノベーションジャパン2016
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High Speed X-ray Stress Measurement with a Monolithic SOI Pixel Detector2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • 発表場所
      Gratz,Austria
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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