超精密加工表面層のマイクロクラック・インプロセス計測法に関する研究

超精密加工表面层微裂纹在线测量方法研究

基本信息

批准号：
09750140
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,延性モード加工中に発生する脆性材料の超精密加工表面層マイクロクラックを検出し,クラック深さを定量的に評価できるインプロセス計測技術の開発を目的としている.平成10年度は,マイクロクラック深さ推定法を確立するため,レーザ後方散乱光強度パターンとマイクロクラック深さの関係について詳細な電磁波散乱シミュレーション解析を行った.さらに本測定原理の有効性について検証するため,新たなマイクロクラック測定評価アルゴリズムの構築および前年度に開発した基礎実験装置の改良を行い,以下のような研究成果を得た.1. 計算機シミュレーション:前年度に構築した電磁波散乱シミュレータを用いて,マイクロクラック深さと入射方向に散乱する後方散乱光パターンの特性を調べた.深さ10〜70μm程度のマイクロクラック深さと後方散乱光パターンとの関係を解析し,後方散乱光パターンの周期的構造からマイクロクラックの深さを定量的に評価できる可能性があることを明らかにした.2. 実験装置の改良:前年度構築した基礎実験装置に,高精度移動ステージや高倍率観察顕微鏡ユニットおよび偏光素子を組込むことによって,集光レーザビームの入射角および偏光状態の高精度な調整を可能とし,より高感度な後方散乱光パターン検出光学系を構築した.3. マイクロクラック測定評価アルゴリズムの構築:検出された後方散乱光パターンの周期構造の解析によって,マイクロクラック深さを推定できる独自の後方散乱光パターン処理アルゴリズムを構築した.4. ガラス表面マイクロクラックによる深さ推定実験:ダイヤモンド圧子によって深さ10〜70μm程度のインデンテイション・マイクロクラック試料を作成し,後方散乱光パターンを測定した.後方散乱光パターンの周期構造をマイクロクラック測定評価アルゴリズムを用いて解析し,本技術によって任意の方向に進展したマイクロクラックの検出および深さの定量的評価が可能であることを明らかにした.

本研究的目的是开发一种过程中测量技术，可以检测脆性材料在延性模式加工过程中出现的超精密加工表面层的微裂纹，并定量评估裂纹深度，以建立微裂纹。深度估计方法、激光反向散射光强度图案和我们对微裂纹深度之间的关系进行了详细的电磁波散射模拟分析。此外，为了验证该测量原理的有效性，我们构建了新的微裂纹测量评估算法，并对前一年开发的基础实验设备进行了改进。获得以下研究成果：1.计算机模拟：利用前一年建立的电磁波散射模拟器，研究了微裂纹深度和入射方向散射的后向散射光图案的特征，分析了它们之间的关系，发现可以定量评估微裂纹深度。从反向散射光图案的周期性结构中看出微裂纹的深度。2．实验设备的改进：在前一年建造的基础实验设备中，加入了高精度移动载物台、高倍观察显微镜单元、偏光元件，实现了入射角和偏光状态的调节。高精度的聚焦激光束，构建了更加灵敏的背向散射光图案检测光学系统。 3．微裂纹测量和评估算法的构建：我们构建了一种独特的背向散射光图案处理算法，可以通过分析检测到的背向散射光图案的周期结构来估计微裂纹的深度。 4．使用玻璃表面微裂纹的深度估计实验：使用金刚石压头制作深度约10至70μm的压痕微裂纹样品，并测量背向散射光图案。通过微裂纹测量分析评估背向散射光图案的周期结构。使用算法表明，该技术可以检测向任何方向生长的微裂纹并定量评估其深度。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

日下部卓也, 三好隆志, 高谷裕浩, 金次達真: "レーザ後方散乱によるセラミックス加工表面クラックの検出" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京. 397-398 (1997)

Takuya Kusakabe、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Tatsumasa Kanettsugu：“通过激光反向散射检测陶瓷加工表面上的裂纹”1997 年日本精密工程学会春季会议记录，东京 397-398 (1997)。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

金次達真,三好隆志,高谷裕浩, 高橋哲,友澤隆幸: "レーザ後方散乱による精密加工表面マイクロクラックの測定評価に関する研究-ガラス表面クラックのシュミレーションと実験による検討-" 1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京. (1999)

Tatsuma Kanatsugu、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Tetsu Takahashi、Takayuki Tomozawa：“利用激光背散射测量和评估精密加工表面微裂纹的研究 - 通过玻璃表面裂纹的模拟和实验进行检查 -” 1999 年精密工程学会论文集东京春季学术会议。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

金次達真,三好隆志,高谷裕浩, 高橋哲: "レーザ後方散乱による砥粒加工表面層マイクロクラック深さの測定評価法に関する研究" 砥粒加工学会(ABTEC'98)学術講演会論文集. 山梨. 169-170 (1998)

Tatsuma Kanatsugu、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Satoshi Takahashi：“利用激光背散射测量磨粒加工表面层微裂纹深度的测量和评估方法的研究”磨粒加工学会学术会议论文集（ABTEC98）山梨县169-170（1998）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

高谷裕浩,金次達真,高橋哲,三好隆志: "レーザ後方散乱による超精密加工表面層マイクロクラック・インプロセス計測法に関する研究-ガラス表面インデンテーションクラックによる検討-" 1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 札幌. 84-84 (1998)

Hirohiro Takatani、Tatsumasa Kanettsugu、Satoshi Takahashi、Takashi Miyoshi：“利用激光反向散射对超精密加工表面层微裂纹进行过程测量的研究 - 使用玻璃表面压痕裂纹的研究 -”1998 年日本精密工程学会秋季刊。札幌学术会议论文集84-84（1998）。