マイクロマシニングによる超微量液体用の光学式密度計の開発

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555058
• 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: 羽根 一博 名古屋大学工学部, 電気工学科, 助教授 (50164893)
• キーワード: 光熱効果 / 光熱振動 / マイクロマシニング / 密度計

研究概要

本研究ではマイクロマシニングによりSiO2の超小形の片持ち梁を製作し、これを液体中に半導体レーザを用いた光熱効果により振動させる。片持ち梁の共振周波数は液体の密度によって変化するので、振動を別のレーザを用いて光学的に検出し、共振周波数によって密度を決定する。平成4年度までの研究により微量液体の密度および粘度の光学式計測が十分可能であることが明らかになった。平成5年度は以下のような研究を行った。
1.マイクロマシニングで製作した超小型の片持ち梁で実験を行い、液中で十分共振周波数を測定できることが明らかになった。
2.棒状の振動子を電解研磨によって製作し、共振周波数の液体密度依存性について実験を行い、理論解析との一致をみた。
3.計測システムについて改良を加え、これまで2本のレーザを使用していたが、これを1本のレーザで共振周波数を測定できるシステムを構築した。
4.より精度を上げるためにこれまでの方式とは全く異なる、レーザマイクロマニピュレーションの技術を取入れ、液体中での粒子のトラッピングに成功し、とりあえず粘性係数が測定できることを実証した。
今後の展開として、光ファイバーを導入し、ファイバー自体をエッチング加工することによって片持ち梁を製作し、実用的で簡便な光学系を構築する予定である。

研究成果

• [文献書誌] S.Inaba: "Photothermal vibration for a membrane in water" J.APPl.Phys.71. 3631-3632 (1992)
• [文献書誌] S.Inaba: "Pressure dependence of the resonance frequency for a photothermal vibration of a thin circular glass plate in vacuum" Vacuum. 43. 291-292 (1992)
• [文献書誌] S.Inaba: "Optical sensing for prossnre in medium vacuum resion by using the drum effect" Appl.Opt.31. 2969-2970 (1992)
• [文献書誌] K.Hane: "Frequency shift of the micromachined resonator excited photothermally in vacuum" Rev.Sci.Inserum. 63. 3781-3782 (1992)
• [文献書誌] S.Inaba: "Liquid density sensing by using a photothermal vibration" Sonsors & Aotnators A. 33. 163-166 (1992)
• [文献書誌] S.Inaba: "Application of a photothermal vibration to a diaphragm manometer for medium vacuum region" Jpn.J.Appl.Phys.31. 2644-2645 (1992)
• [文献書誌] S.Inaba: "Dependence of resondnce frequency of a membrane vibrated photothermally on pressure and gepnetry in a low vacuum resion" Jpn.J.Appl.Phys.32. 1001-1004 (1993)
• [文献書誌] S.Inaba: "Analysis on the resonance characteristics for a cantilever vibrated photothermally in liquid" J.Appl.Phys.73. 2654-2657 (1993)
• [文献書誌] S.Inaba: "photothermal vibration for a cantilevor placed near a planer wall in low-vacuum region" Vacuum. 44. 599-601 (1993)
• [文献書誌] S.Inaba: "Miniature actnator driven photothermally using a shape-memory alloy" Rev.Sci.lnstrum.64. 1633-1635 (1993)
• [文献書誌] 稲葉成基: "光熱振動における共振の鋭さQの圧力依存性" 真空. 36. 316-318 (1993)
• [文献書誌] 稲葉成基: "光学式アクチュエータのための形状記憶合金の真空中光熱変位" 真空. 37(印刷中). (1994)