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2016 年度 実績報告書

プラズモニックプローブによるナノ領域での超音波パスルエコー計測の実現

研究課題

研究課題/領域番号 15K13828
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

松谷 巌  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (00514465)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード近接場光 / 超音波 / SNOM
研究実績の概要

近接場光による超音波振動の検出を行うために、市販の原子間力顕微鏡(AFM)に光学部品を付加して近接場光顕微鏡(SNOM)を構築した。この装置は、共振周波数が約400 kHzで振動する先端半径が20 nm以下の先鋭なSi製のプローブを有し、2次元的に走査することでAFM像とSNOM像を同時に取得できる。半導体レーザをプローブ先端に照射し、近接場光を発生させる。すると、プローブと試料の相互作用により散乱光が発生するので、光電子増倍管でその強度を検出する。背景光の影響を排除するため、検出信号は周波数3Ωまたは4Ωで同期検波し、SNOM像を取得する。また検出信号の一方は、オシロスコープで検出信号の時間変化を観察する。
最初に、構築した装置の動作確認を目的として、試料表面の形状をAFMおよびSNOM機能で観察した。そして、そのAFM像とSNOM像での試料表面の形状を比較し、試料表面の凹凸によって近接場光の強度が変化することを確認した。その結果、試料表面の形状像は両機能によってほぼ類似の像が得られ、試料表面の高低差によって、近接場光の散乱光強度が変化することが確認できた。
次に、超音波トランスデューサによって試料表面を超音波振動させ、そのときの近接場光の散乱光強度の時間変化をSNOMで計測した。試料表面が超音波振動しているときに測定したSNOM信号の周波数スペクトルでは、想定される周波数においてピークが得られた。このことからSNOM信号には超音波振動が含まれていると考えられる。この結果から、近接場光による超音波振動の検出が可能であることが示唆された。しかし、超音波振動によるSNOM信号の強度変化の他に背景光と思われる影響によるノイズが現れていた。今後、背景光の影響を排して検証実験を続け、超音波振動の実時間波形の取得を試みる。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち謝辞記載あり 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Optimization of Aperture Antenna with V-groove Structures to Improve Intensity of Nanosized Circularly Polarized Light2017

    • 著者名/発表者名
      Yongfu Cai, Katsuji Nakagawa, Hiroshi Kikuchi, Naoki Shimidzu and Takayuki Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 17 ページ: 1970-1974

    • DOI

      https://doi.org/10.1166/jnn.2017.12850

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 構造ヘルスモニタリングのための超音波横変位センサ2016

    • 著者名/発表者名
      松谷巌、井原郁夫
    • 雑誌名

      非破壊検査

      巻: 65 ページ: 616-620

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Feasibility Study on Characterization of Non-Gaussian Rough Surface by Ultrasonic Reflection Method with the Kirchhoff Theory2016

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Nur Farhan SANIMAN and Ikuo IHARA
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 3 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1299/mej.16-00162

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical study on optimum design of a clad waveguide for ultrasonic pulse-echo measurements with high signal-to-noise ratio2016

    • 著者名/発表者名
      Farhana MOHD FOUDZI and Ikuo IHARA
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Letters

      巻: 2 ページ: 15-00727

    • DOI

      10.1299/mel.15-00727

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超音波による非接触センシングとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 68 ページ: 831-842

  • [雑誌論文] 摩擦面温度のin-situ超音波モニタリング2016

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫、青木真悟
    • 雑誌名

      超音波TECHNO

      巻: 28 ページ: 44-48

  • [学会発表] アパーチャーレス走査型近接場磁気光学顕微鏡用試料の検討2017

    • 著者名/発表者名
      馬場勇至、石橋隆幸
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
  • [学会発表] くさび波を用いた液面高さ計測手法に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉村天平、松谷 巌、井原郁夫
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越支部 第54期総会・講演会
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2017-03-09
  • [学会発表] 近接場光顕微鏡の構築とそれを用いた超音波の検出に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      山田大貴、松谷 巌、馬場勇至、石橋隆幸、井原郁夫
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越支部 第54期総会・講演会
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2017-03-09
  • [学会発表] 近接場光顕微鏡の構築と超音波振動の検出2017

    • 著者名/発表者名
      山田大貴、松谷 巌、馬場勇至、石橋隆幸、井原郁夫
    • 学会等名
      第24回 超音波による非破壊評価シンポジウム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2017-01-26
  • [学会発表] 超音波を用いた非破壊・非接触センシングの進展と応用2016

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 学会等名
      早稲田大学各務記念材料技術研究所2016年度教育プログラム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2016-12-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 近接場光顕微鏡による超音波振動の検出2016

    • 著者名/発表者名
      松谷 巌、山田大貴、馬場勇至、石橋孝幸、井原郁夫
    • 学会等名
      第24回機械材料・材料加工技術講演会 (M&P2016)
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2016-11-26
  • [学会発表] 超音波を用いた非破壊センシング- 局所領域から高温場まで-2016

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 学会等名
      VCADシステム研究会第44回定例研究会
    • 発表場所
      新潟県三条市
    • 年月日
      2016-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Fundamental Study on Ultrasonic Quantitative Topography of Non-Gaussian Rough Surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Nur Farhan Saniman and Ikuo Ihara
    • 学会等名
      5th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2016)
    • 発表場所
      新潟県長岡市
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-07
  • [学会発表] Measuring Thickness and Ultrasound Velocity of Thin Film by Means of Acoustic Resonant Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      I. Matsuya, T. Saito, T. Kuwahara, M. Kondo, K. Ohnuma, and I. Ihara
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS 2016)
    • 発表場所
      富山市
    • 年月日
      2016-09-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Ultrasonic Pulse Echo Method to Thawing Process Monitoring of a Frozen Meat2016

    • 著者名/発表者名
      Guo Qianhui and Ikuo Ihara
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS2016)
    • 発表場所
      富山市
    • 年月日
      2016-09-20
  • [学会発表] アパーチャーレス走査型近接場光学顕微鏡における円偏光変調法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      横山太一、馬場勇至、石橋隆幸
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] 固体界面から流入する熱流束のリアルタイム超音波モニタリング2016

    • 著者名/発表者名
      川野泰明、井原郁夫、本間雄大、松谷 巌、磯部真吾
    • 学会等名
      日本機械学会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2016-09-13
  • [学会発表] 近接場光による超音波の検出に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      山田大貴、松谷 巌、横山太一、蔡 永福、石橋隆幸、井原郁夫
    • 学会等名
      日本機械学会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2016-09-13
  • [学会発表] 超音波による固体界面の温度モニタリング2016

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2016-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Apertureless probe with V-groove structures for nanosized circularly polarized light2016

    • 著者名/発表者名
      Yongfu Cai, and Takayuki Ishibashi
    • 学会等名
      The 14th International Conference of Near-Field Optics, Nanophotonics and Related Techniques (NFO-14)
    • 発表場所
      Hamamatsu, Japan
    • 年月日
      2016-09-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Properties of Copper Phthalocyanine Thin Films Densified by Cold and Warm Isostatic Press2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ide, T. Wakamatsu, I. Ihara, and M. Kanari
    • 学会等名
      KJF International Conferenece on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016, (KJF-ICOMEP 2016)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
  • [学会発表] In situ Noninvasive Ultrasonic Measurement of Heat Flux through a Heated Solid Surface2016

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara, Shingo Isobe, Yudai Honma, Iwao Matsuya, and Yuya Ichige
    • 学会等名
      5th International Symposium on Laser Ultrasonics & Advanced Sensing (LU2016)
    • 発表場所
      Linz, Austria
    • 年月日
      2016-07-04 – 2016-07-08
  • [備考] 井原研究室HP

    • URL

      http://mcweb.nagaokaut.ac.jp/~ihara/

  • [備考] 長岡技術科学大学研究者総覧

    • URL

      http://souran.nagaokaut.ac.jp/view?l=ja&u=100000161

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公開日: 2018-01-16  

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