横国大ら,OCTで焼結中セラミックスの内部構造を観察

著者: sugi

横浜国立大学と神奈川県立産業技術総合研究所の研究グループは,光の干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を用いて,高温で焼結中のセラミックスの内部構造の変化を世界で初めて直接観察することに成功した(ニュースリリース)。

セラミックスは原料粉体から出発し,その粒子の集合状態は焼結体に至るまでに大きく変化する。特に材料内部の不均質性については,製品の品質にも深く関係することから,強く関心が持たれている。しかし,特にセラミックスを製造する際の高温下での焼結過程で内部の状態をリアルタイムで観察する手段はなかった。

OCTは光の干渉を利用した測定技術で,いくつかの方式が開発されているが,研究では高速画像取得に適しているSS(Swept Source)-OCT方式を採用した。OCTは干渉を起こした波長とその時の光の強度から,深さ方向の情報を得ることができる。また,断面構造を反映した画像も得られる。

研究では,試料を電気炉内に置き,試料を高温に加熱しながら測定を行なった。高温下では試料からの発光もあるが,波長も位相もレーザー光と違い一定ではないため,干渉を利用するOCTの観察結果に影響を与えない。

従来法であるX線CTは,物質のX線吸収係数の差を画像化するが,密度差の小さな物質を見分けることは困難で,また観察速度と分解能とがトレードオフの関係にあり,リアルタイム観察に不向き。超音波断層法は音響インピーダンスの差異を画像化するが,分解能は100μm程度で不均質な構造の検出に限界がある。

電子顕微鏡を利用し,FIB(収束イオンビーム装置)などと組み合わせて3次元構造を得る高分解能の観察手段もあるが,基本的には破壊試験になる。透過光を利用した光学顕微鏡法や共焦点レーザー顕微鏡法もあるが,試料を薄片化することが必要で,高温では試料からの発光により観察が大きく制限される。以上の点からも,OCTは内部構造の観察に対して最もバランスの取れた手法だという。

OCT法は3次元,高分解能,非破壊,リアルタイム性など従来手法にない特長がある。研究グループは今後,製造技術の立場からも要望の強い,深さ方向の観察可能領域の拡大を目指す。そのためには,より長波長,より高出力の波長可変レーザーが必要になるという。

また観察される画像をより鮮明にするために,画像信号処理の分野にも注力する。さらにこの技術はセラミックスだけでなく,プラスチック等にも適用できるため,さらなる用途拡大が期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 島津製作所,画質と検査対象拡張したX線CTを発売

    島津製作所は,10月21日にマイクロフォーカスX線CTシステム「inspeXio 7000」を発売した(ニュースリリース)。希望販売価格は,1億1495万円(税込み)。 マイクロフォーカスX線CTシステムは,X線を使って […]

    2025.10.28
  • 広島大ら,魚から発せられる光により鮮度を判定

    広島大学と宇和島プロジェクトは,生物が本来持っている蛍光(自家蛍光)を詳細に解析することにより,鮮魚の鮮度を非破壊的かつ定量的に評価できる可能性を調査し,少なくとも,トラウトサーモン,マダイ,ブリの3魚種に共通する蛍光成 […]

    2025.08.18
  • 中央大,リモート制御型の透視イメージセンサを設計 

    中央大学の研究グループは,高純度に半導体質へ分離されたカーボンナノチューブ(CNT)により,透視なイメージセンサを設計した(ニュースリリース)。 モノづくりを支える基幹技術としてMMW–IRイメージセンサが注目を集める中 […]

    2025.07.28
  • 京大,分光と機械学習で木材塗装の劣化を非破壊予測

    京都大学の研究グループは,木材塗装の劣化を非破壊・早期に予測する新たな技術を開発した(ニュースリリース)。 木材は紫外線・湿気・温度変化などの外的要因によって劣化しやすく,特に屋外で使用される場合には,塗装などによる表面 […]

    2025.04.16
  • 中大,塗って描ける非破壊検査センサ光ペースト生成

    中央大学の研究グループは,「ブラシで塗る」「筆で描く」といった簡便さを持つと同時に,非破壊検査デバイスとしての高感度動作・広汎用性を発揮する光学センサ素子の創出に成功した(ニュースリリース)。 非接触で大面積な解析性能を […]

    2025.02.27
  • 中央大ら,長波長光とCVによる非破壊検査技術を開発

    中央大学と国立情報学研究所は,ミリ波・テラヘルツ・赤外線(MMW・THz・IR)帯域でのコンピュータビジョン(CV)画像計測に立脚する新たな非破壊検査手法を確立した(ニュースリリース)。 非破壊検査であるMMW-IR照射 […]

    2025.02.21
  • エドモンド,OCT用ファントムに拡散反射向けを追加

    エドモンド,OCT用ファントムに拡散反射向けを追加

    米Edmund Opticsの日本法人、エドモンド・オプティクス・ジャパンは,光干渉断層計(OCT)用ファントムと拡散反射ファントムを同社の製品ポートフォリオに加えると発表した(製品ページ)。 この製品は,正確で信頼性の […]

    2025.02.06
  • 産総研ら,X線でメタンハイドレートを非破壊観察

    産業技術総合研究所(産総研),北見工業大学,高エネルギー加速器研究機構(KEK),九州シンクロトロン光研究センター(SAGA LS)は,十勝沖の海底から採取した天然のメタンハイドレートを非破壊構造観察,海水と共存する様子 […]

    2025.02.03
  • オプトキャリア