| 研究課題/領域番号 |
16K06378
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
高橋 貞幸 山形大学, 地域教育文化学部, 技術専門職員 (10396559)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 圧電高分子 / P(VDF/TrFE) / 超音波トランスデューサ / MHz帯域 / 非接触 / 透過画像形成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高分子機能性材料である圧電高分子P(VDF/TrFE)75/25mol%を用いて、2MHzの高周波超音波の送受信可能な凹面型トランスデューサを開発し、物質内部(ICなど)の透過画像形成を主目的とする。本年度は以下のコンセプトを主設定した。
重点事項、①前年度までに、2MHz用凹面型P(VDF/TrFE)トランスデューサの開発に成功したため、開発した本トランスデューサと送受信システムとの整合性を向上させた。②高出力のバースト信号を送波するため、送信信号に対処し得る受信システムの総合ノイズを低減させた(S/N比向上のため)。③前述、①および②の進捗状況に合わせて、ICの透過画像形成を行った。
[研究成果について]
本年度は、上述①に対応し、P(VDF/TrFE)トランスデューサから高電圧のバースト波(2MHz)を出力させるため、送信システム側に整合回路を試作設置し、数100Vの高電圧印加に成功した。この結果、送信波形成形と送信効率を上昇させることができた。上述②に対応し、漏洩電波を低減させるため、必要回路を簡略化し、接続ケーブルの長短調整およびノイズフィギュアの良好なアンプの採用などを図り、総合ノイズのS/N比を低減させた。③今年度も観測対象物として前年度に引き続き、ROCKWELL社IC(厚み1.5mm)の透過画像形成を行った。この結果、2MHzの超音波は確実に透過させることが可能となり、ICチップや一部ボンディングワイヤーなども確認することが可能となった。また、送信信号にバースト波以外に、2MHzを中心としたFM変調波を採用し、透過信号の向上を目指した。
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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
(理由)
本年度は、IC(集積回路 24×24×厚み1.5mm)の透過画像の画質向上のため、2MHz凹面型P(VDF/TrFE)空中超音波トランスデューサの開発と合わせ、送信側の出力向上・受信側の外部ノイズの低減を行い、総合システムのS/N比向上を行った。トランスデューサの効率は目的とする60dB台となった。本P(VDF/TrFE)トランスデューサと本年度に改良した送受信システムにより、ICの透過波の検出が可能となった。透過画像は、ICチップ部の透過画像画像に加え、一部ボンディングワイヤーも確認することが可能である。
本年度の所期の目的は、ほぼ達成している。
上述の結果から、本年度の研究課題の進捗状況を、おおむね順調に進展している、と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
(今後の推進方策)
今後(最終年度)の本研究の推進方策として、
①画像(画質)の分解能が、まだ不十分である。周波数(波長)と分解能は比例するため、2MHzでの周波数では十分達成したと言えるが、更なる画質向上のため、本装置駆動部のスキャンステップを、本装置の最小値である20μm/stepで行う。
②1座標で検出する送受信信号の検出に時間を要している。この処理(短時間処理)に対応するには、1.トランスデューサの更なる効率の向上、2.信号処理プログラムの改良、3.受信回路の高増幅化などが挙げられる。また、トランスデューサの開口角を変化させて、トランスデューサの送受信高効率化が可能か、FM変調波との相関関数処理や初段に用いる受信アンプの改良など、総合的な観点から臨機応変に対応し、研究を推進する。
③検出した画像(ノーマル画像)を市販の画像処理ソフトを用いて、画像処理を行い、物質内部の高分解能化を試みる。
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| 備考 |
* Acoustic imaging and measuring in air at MHz range using P(VDF/TrFE)transducers constracted piezoelectric polymer films
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