プロセス下にある表面のミクロ性状の熱ふく射診断法

加工表面微观性能的热辐射诊断方法

基本信息

批准号：
15656057
负责人：
牧野俊郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

この研究課題は,工業装置の実環境下あるいは表面のミクロ加工プロセス下にあってそのミクロ構造を時々刻々にも変化しつつある固体の実在表面の温度・ミクロ構造(被膜の厚さや表面あらさ)を,熱ふく射スペクトルの測定を通じて非接触・実時間的に診断する新しいスペクトル診断法を提案し,その有効性を検証するものであり,熱工学の側からインプロセス表面診断法の進展に寄与するものである.この研究では,研究代表者・研究分担者らがさきに開発した近紫外〜赤外域のふく射の反射・放射スペクトルを2sのサイクル時間で測定する広波長域高速ふく射スペクトル測定装置をハードウェアの基礎とした.表面温度の診断では,ふく射の波長と方向についてKirchhoffの法則を厳密に考え,同時測定される反射・放射スペクトルを解析するアクティブな温度診断法を導入し,放射率などのふく射性質が未知で時々刻々にも変化する1000Kレベルの高温の実在表面の温度を,10K以内の不正確さをもって非接触・実時間診断することを可能にした.表面のミクロ構造の診断では,ふく射の薄膜干渉と表面散乱・回折に注目する電磁波動論とふく射伝熱学の診断アルゴリズ厶を提案して,成長しつつある表面被膜の厚さとあらさを非接触・実時間診断することを可能にした.高温大気酸化過程にある金属表面を対象とする検証実験では,この方法が0.1〜4μmの平均被膜厚さ,10〜700nmの平方根平均2乗あらさについて有効であることが例証された.この広い診断の大きさ領域は,広波長域スペクトル測定によって可能になったものである.

这项研究主题是提出一种新的光谱诊断方法，该方法诊断固体表面的温度和微观结构（涂料厚度和表面粗糙度），该固体表面在工业设备的真实环境中或在表面的真实环境中不断变化，或者在表面的微处理过程中，并验证其有效性，并旨在验证其有效性，并验证其有效性，并促进诊断的方法。在这项研究中，宽波长的高速发射光谱测量设备，该设备在2S的周期时间内测量了近脱硫器的反射和辐射光谱，从而在2S的周期时间内使用硬件作为硬件的基础，以前是由研究人员和研究人员开发的。在诊断表面温度的诊断中，严格考虑了辐射的波长和方向，同时考虑了反射率和辐射。引入了一种主动温度诊断方法来分析光谱，从而使1000K真实表面温度的非接触式和实时诊断具有未知的排放特性，例如发射率和不时变化，不准确的不准确性在10K以内。对于表面微观结构诊断，我们提出了一种用于电磁波理论和辐射传热的诊断算法，重点是辐射，表面散射和衍射的薄膜干扰，并使得诊断出不接触和实时诊断的表面涂层的厚度和粗糙度。在高温大气氧化下对金属表面的验证实验中，该方法被说明是对平方根均方根粗糙度为0.1-4μm的有效，而平方根均值平方的粗糙度为10-700 nm。通过宽波长光谱测量值使这个较宽的诊断幅度区域成为可能。