| 研究課題/領域番号 |
16J00046
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
室賀 駿 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | 近赤外分光法 / ハイパースペクトルイメージング / ポリマーコンポジット |
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| 研究実績の概要 |
昨年度は下地上に試料を置いて近赤外分光(NIR)イメージングを測定し物理モデルによる解析で試料の吸収・散乱係数を推算する手法を提案した。これまでの手法で算出した吸収・散乱係数は得られたものの、理論値との差異が生じていることが明らかになった。そこで試料界面における反射を組み込んだモデルを考案し、試料の吸収係数及び散乱係数の算出を試みた。我々は簡易的な補正法として、下地と試料の拡散反射率の差に注目した。試料中に散乱体が存在しない場合、試料の拡散反射スペクトルは吸収バンドの存在する波長を除いて下地の拡散反射率に一致すると考えられる。それを利用して、下地の拡散反射スペクトルが試料の拡散反射スペクトルに接することを評価関数とする最適化を行った。
提案法によりポリジメチルシロキサン(PDMS)の内部反射率を推定し、その値を用いてPDMS/シリカコンポジットの換算散乱係数を算出した。補正によって換算散乱係数が破線で示されるMie散乱理論による理論値に近くなっており本手法による補正法が試料の光学パラメータ算出において有用であることが示された。上記の内部反射率補正を元にPDMS/シリカコンポジットの換算散乱係数を算出し、粒子径や濃度による影響について調べた。換算散乱係数の特性を評価するため、波長のべき関数で近似し、べき指数を算出した。補正後に得られた換算散乱係数のべき指数を同一粒径の粒子間で比較すると、粒子濃度に依らずに一定のべき指数を示した。これは粒子が良好に分散している場合、高分子ドメイン中の散乱体サイズは濃度に依らず一次粒子径で表されるためであると考えられる。また得られたべき指数は、粒子径の違いによって有意に異なっており、粒子径の増加に伴ってべき指数は低下した。提案法によるべき指数は理論値より高めに現れているものの、粒子間の違いに関する傾向は理論値と良好に一致した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度までの高分子成形体の吸収・散乱の情報を取得する提案法はフィラーを含まないPDMS単一の場合の測定結果の時点で下地の拡散反射率と下地の反射率の間にギャップが見られており、補正が必要な状況であることが明らかになった。今年度考案した補正法を適用することで上述のギャップが低下し、吸収・散乱係数を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年では提案法のさらなる拡張のため、拡散反射光と透過光を組み合わせた計測系について検討する。高分子フィルムを対象系として角度分解イメージング計測を実施し、試料内のモルフォロジーの可視化技術について検討を進める。今年度ではプロトタイプ装置の構築に取り組む。散乱・反射の物理モデルを組み込んだモルフォロジー再構成法を開発する。測定にあたり様々な角度から試料を測定する必要があるため、広範囲の傾斜角に調整可能な回転傾斜ステージを導入し、各傾斜角と得られる出力光との関係について調べ、
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