サファイア毛細管の超短パルスレーザ/ダイヤモンド加工能強化とプロセスリンク至適化

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01231
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分18020:加工学および生産工学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 片平 和俊 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (70332252)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 多結晶ダイヤモンド / サファイア / フェムト秒レーザ / 超精密加工 / 微細加工

研究成果の概要

フェムト秒レーザ成形および微細ダイヤモンドミーリング，それぞれのパフォーマンスを強化/最大化させることで，高精度サファイアキャピラリの開発に資する研究を実施した．とくに微細PCD工具を用いて，サファイアに対して高精度に効率良く，かつ鏡面加工を達成するためには，工具最表面のダイヤ粒突出をいかに均一に，最適に制御するかがカギである．PCD工具表面に対し，放電成形後にツル―イングを行い平坦化させた工具，放電成形のみでダイヤ砥粒の突き出しを確保した工具という2種類の工具を用い，両者の加工特性の違いを詳しく調べることで多結晶ダイヤ砥粒の突き出しの有無が加工面仕上げに及ぼす影響について検証した．

自由記述の分野

超精密加工　表面改質　レーザ成形

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果物として小型のレーザプラズマ加速器が想定される．本装置は物理科学のみならず，生物・化学系，医学系の研究分野において幅広い普及が期待され，最先端の学術的横断研究領域を支える画期的な独自基盤ツールと成り得る．多岐に渡るニーズに応えるために，サファイアの三次元複雑形状および高品位表面性状を得るための超精密加工技術の開発が求められる．高出力超短パルスレーザおよび各種先進ダイヤモンド工具による超精密加工技術の強化自体が我が国のものづくり基盤の底上げをもたらすとともに，サファイア高精度微細加工自体が幅広いアプリケーションへの応用展開が期待できるため学術的・工業的波及効果は計り知れない．