マイクロマシニングによる超小型真空ポンプの開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03650220
• 研究機関: 岐阜工業高等専門学校
• 研究代表者: 稲葉 成基 岐阜工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (30110183)
• 研究分担者: 奥田 健一 岐阜工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (10214058) ; 羽根 一博 名古屋大学工学部, 電子機械工学科, 助教授 (50164893)
• キーワード: マイクロマシニング / 真空ポンプ / レーザ真空計 / 光熟効果

研究概要

超小型のポンプを製作するためには以下の4点から険討する必要があると考え、3年間の計画を立てた。即ち、1)ポンプの駆動源となる小型のアクチュエータの開発、2)ポンプの機構部品として最も重要な弁の製作、3)真空度の計測をするための超小型の真空計の開発、4)マイクロマシニングで製作した機構部品の装置への取り付け方法、である。
本年度には1)から3)までについて険討し、以下のような研究成果が得られた。
1.小型のアクチュエータとして従来の圧電素子にかわり、レーザ光によって動作する光学式アクチュエータを考案し、基礎的な実験を行った。形状記憶合金の光熟振動を利用することにより、10mWのレーザ出力で負荷1g・Wで振幅50um程度の振動が得られることがわかり、本研究で計画している超小型ポンプ用に使用できることが明らかになった。この研究成果については、Rev.Sci.Instrum.,64(1993)6月号にて公表予定である。
2.小型の弁を製作し、圧電素子を用いた実験により十u1/min程度の水流ポンプとして動作することが明らかになった。上記で開発したアクタュエータを用いた光学式小型水流ポンプについては現在実験を行っている。
3.マイクロマシニングにより製作した超小型のレーザ真空計については研究を殆ど終了した。本年度の研究成果はRev.Sci.Instrum.,63(1992)3781.にて公表した。また、圧力計測に及ぼす振動子の形状効果およびマイクロマシニングで製作した場合の片持ち梁近傍におかれたシリコン基板の影響についても実験を行い、理論解析とよい一致を示すことが明らかになった。これらの研究成果はJpn.J.Appl.Phys.,32(1993)2月号およびVacuum,44(1993).にて公表される予定である。

研究成果

• [文献書誌] 稲葉紀基: "真空中におけるホトサーマル振動周波数の励振入力依存性" 真空. 34. 381-384 (1991)
• [文献書誌] 羽幸一博: "レーザ真空計のためのリングラフィ加工した薄板の真空中ホトサーマル振動" 真空. 34. 378-380 (1991)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Resonance freguency shifts of a photothermal Vibration in vacuum" J.Vac.Scicy.& Technol.A.9. 2138-2139 (1991)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Resonance frequency of a photothermal vibration for a polyethylene thin plate medium vacuum region" J.Vac.Sci.& Technel.A.9. 3173-7174 (1991)
• [文献書誌] 稲葉成基: "周波数計測による低真空領域の光学式圧カーセンシング" 真空. 34. 894-898 (1991)
• [文献書誌] 稲葉成基: "光熟振動を利用した光学式隔膜真空計の開発" 真空. 35. 140-142 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Photothernal vibration for a menbrane in water" J.Appl.Phys.71. 3631-3632 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Pressure dependence of the resonance frequency for a photothermal vibration of a thin circular grass plate in vacuum" Vacuun. 42. 291-292 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Optical sensing for pressure in medium vacuum region by using the drum effect" Appl.Opt.31. 2969-2970 (1992)
• [文献書誌] Kazuhiro Hane: "Freguency sift of the micromachineal vesomatorenites optically in vacuum" Rev.Sci.Instrum. 93. 3781-3782 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Liquid density sensing by using a photoehermal Vibration" Sensors & Actuators. 33. 163-166 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Application of a photothermal vibration to a diaphragn manometin for medium vacuum region" Jpn.J.Appl.Phys.31. 2644-2645 (1992)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Dependence of resonance frequency of a membrane vibrated photothermally on pressure and 〓 in a low-vacuum region" Jpn.J.Appl.Phys.32. (1993)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Analysis on the resonance characteristies for a cantilever vibrated photothermally in a liquid" J.Apple.Phys.73. (1993)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Photohermal vibration for a cantilever placednear a planer wall in low-Vacuum region" Vacuum. 44. (1993)
• [文献書誌] Seiki Inaba: "Miniature actrator driven photothermally using a shape-memory alloy" Rev.Sci.Instrum. 64. (1993)
• [文献書誌] 稲葉成基: "光熟振動における共振の鋭さθの圧力依存性" 真空. 36. (1993)