No.39「微量物質の高感度計測・観察技術(1)」 ~極薄液体膜厚の高速計測技術~

No.39
微量物質の高感度計測・観察技術(1) ~極薄液体膜厚の高速計測技術~
Fast Measuring Method of Thin Liquid Film Thickness

薄膜状液体の膜厚を測定したいとのご要望が最近増えてきています。例えば、新しい材料や機器を開発する場合や、最適な製造条件を選定するためには、材料、機器の表面や間隙に存在する液体の膜厚情報が必要になる場合があるからです。測定された膜厚情報から、材料特性や製造条件が把握され、刻々と変化している現象を調べることも可能になります。

従来の、薄膜厚さの非接触、高速測定技術には、分光干渉法などの光学的手法が用いられており、膜厚を対象の「点」で測定する装置が多数市販されています。しかし、最近は「面」の膜厚分布測定を高速に行うことが求められており、この要求を満たすものとして、分光干渉画像測定技術があります。当社では、この技術を活用した「膜厚分布測定装置 FiDiCa」を開発し販売しております。この装置には、線状の光スペクトルを測定できるイメージング分光器「ImSpectorが組み込まれており、この分光器と2次元CCDカメラを組み合わせて分光カメラとすることにより、測定対象を一方向に移動させながら薄膜部の分光スペクトルを「面」として一度に測定することが可能となります。各画素ごとに測定された干渉波形を解析することにより、面内の膜厚分布を求めることができます。

同時多点計測を実現するためには、高速に大容量データの計算処理が必要になるため、測定された干渉波形に近似する理論計算波形をフィッティング処理により求め、膜厚を高速に算出する独自の計算手法を開発いたしました。また、より高速な現象を捉えたいというご要望に対しては、高速度カメラやGPGPU処理手法などの適用で対応いたします。

適用できる事象としては、親水性や撥水性材料表面に付着した水膜の分布測定、金属、ガラスなど各種材料表面に付着している水分量や油膜などの分布測定、ベアリング回転時の潤滑油膜厚の連続測定など多岐に亘ります。

多くの分野でのご活用方法をご提案していきたいと考えておりますので、ご興味があれば遠慮なくご相談下さい。

図 金属表面の水膜分布測定結果の一例(対象を一軸走査させ分光画像撮像)
図 金属表面の水膜分布測定結果の一例(対象を一軸走査させ分光画像撮像)

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