近赤外分光法による三次元物性評価システムの開発

近红外光谱三维物性评价系统的开发

基本信息

批准号：
16J00046
负责人：
室賀駿
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は材料内の面内分布の迅速な評価を可能にする評価技術の開発に取り組んだ。提案法の流れはサンプルを静置した後に透過と拡散反射のイメージング計測を１回ずつ行い、各ピクセルにおける全くの同じ位置の近赤外光の透過率及び拡散反射率を波長依存のスペクトルとして得る。その後板状試料内における近赤外光の吸収と散乱を考慮した二定数理論によるモデルに基づいて得られた透過率及び拡散反射率をフィッティングする。このフィッティングを波長ごとに行うことで各試料内、各位置の吸収及び散乱係数を算出した。得られた吸収係数から材料の化学構造の評価、材質識別、化学種の濃度の評価を、散乱係数から内部の散乱体の大きさ、個数密度に関する情報を抽出することで高分子材料の品質評価を行うものである。実際に提案法を高分子複合材料に適用した結果を示す。ポリメリルメタクリレート(PMMA)に表面をメタクリル基で修飾したシリカ粒子をアセトン中で分散、キャスト及び加熱プレス成形することでPMMA/シリカコンポジットを作製し評価に用いた。粒子径の異なる粒子を分散させたPMMA/シリカコンポジットを提案法によって評価したところ、べき指数イメージから散乱体サイズの違いがイメージ上に良好に現れていることが明らかになった。べき指数の面内分布のヒストグラムに注目すると、いずれの試料も単峰性の分布が得られていることがわかる。Mie散乱の理論値との比較から初期粒子径の差を反映したべき指数が提案法により得られており、フィラー間の一時粒子径の違いや分散状態を迅速かつ広い面積で捉えるのに非常に有用な手法であることが示された。

今年，我们致力于开发评估技术，从而可以快速评估材料内的面内分布。所提出的方法是在静态放置样品后对透射和扩散反射进行一次成像测量，并在每个像素中与波长依赖性光谱中完全相同的位置处的近红外光的透射率和扩散反射率。然后，根据基于两个恒定理论获得的模型获得的透射率和弥散反射率，并考虑了板状样品中近红外光的吸收和散射。对每个波长进行了这种拟合，以计算每个样品中每个位置的吸收和散射系数。通过从散射系数中提取有关内部散射器的大小和数量密度的信息来评估聚合物材料的质量，包括评估材料的化学结构，材料鉴定以及从散射系数中的化学物种浓度。显示了实际将所提出的方法应用于聚合物复合材料的结果。用甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在甲基丙烯酸甲酯（PMMA）上修饰的表面的二氧化硅颗粒分散在丙酮，铸造和热压造型中，以制备PMMA/二氧化硅复合材料进行评估。当使用所提出的方法分散具有不同粒径的颗粒的PMMA/二氧化硅复合材料时，揭示了散射尺寸的差异在幂指数图像中很好地体现在图像上。当我们专注于功率指数的平面内分布的直方图时，可以看出，对于所有样品，都可以获得单峰分布。提出的方法提供了一个指数，该指数反映了与MIE散射的理论值相比，初始粒径的差异，表明这是一种非常有用的方法，用于快速并倾斜填充剂和分散态之间临时粒径的差异。