ピエゾアクチュエータを用いた超音波粉末試料充填装置の開発

《研究目的》ピエゾアクチュエーターを用いた超音波振動により、X線回折実験用粉末試料を短時間でガラスキャピラリーに充填することができる装置を開発する。《研究方法》粉末試料充填実験装置は、ピエゾアクチュエーター(積層型圧電素子)の上下振動をガラスキャピラリーに印可する構造を基本として設計し、CADを用いて作成した製図に基づき旋盤・フライス盤等の工作機械を用いて精密製作した。次に、製作した装置を用いて、電子化学天秤で一定量秤量したX線回折実験用粉末試料(SRM674a,アルミナ)をいれたガラスキャピラリーを、ファンクションジェネレータにより振幅0.5V、500Hzの正弦波を発生させ、高圧電源で100倍に増幅し,ピエゾアクチュエーターを上下振動駆動させて充填実験を行った。装置に用いたピエゾアクチュエーターは、電源との関係から超音波域で駆動することが出来なかったため、周波数は500Hz固定で行った。充填されたガラスキャピラリーを実際にX線回折装置で調べ、粉末試料充填装置を評価した。《研究成果》製作したピエゾアクチュエータ(積層型圧電素子)を用いた粉末試料充填装置では、一度途中詰まりが発生するとそれ以上充填が進まないことが判明した。上下のストローク(振幅)が小さいことが原因と考え、振幅を増幅する部品を考案し充填実験を行った。その結果、振幅を約3倍に増幅でき、約1/2の確率で充填を完了することができるまでに改良できた。充填を完了したキャピラリーを実際にX線回折装置で調べたところ、X線回折実験用粉末試料として充分使用できることを確認した。以上の結果から、ピエゾアクチュエータ(積層型圧電素子)は、周波数および振幅や衝撃力が不足しており、充填用振動子として不向きであると考えられる。

《研究目的》ピエゾアクチュエーターを用いた超音波振動により、X線回折実験用粉末試料を短時間でガラスキャピラリーに充填することができる装置を開発する。《研究方法》粉末試料充填実験装置は、ピエゾアクチュエーター(積層型圧電素子)の上下振動をガラスキャピラリーに印可する構造を基本として設計し、CADを用いて作成した製図に基づき旋盤・フライス盤等の工作機械を用いて精密製作した。次に、製作した装置を用いて、電子化学天秤で一定量秤量したX線回折実験用粉末試料(SRM674a,アルミナ)をいれたガラスキャピラリーを、ファンクションジェネレータにより振幅0.5V、500Hzの正弦波を発生させ、高圧電源で100倍に増幅し,ピエゾアクチュエーターを上下振動駆動させて充填実験を行った。装置に用いたピエゾアクチュエーターは、電源との関係から超音波域で駆動することが出来なかったため、周波数は500Hz固定で行った。充填されたガラスキャピラリーを実際にX線回折装置で調べ、粉末試料充填装置を評価した。《研究成果》製作したピエゾアクチュエータ(積層型圧電素子)を用いた粉末試料充填装置では、一度途中詰まりが発生するとそれ以上充填が進まないことが判明した。上下のストローク(振幅)が小さいことが原因と考え、振幅を増幅する部品を考案し充填実験を行った。その結果、振幅を約3倍に増幅でき、約1/2の確率で充填を完了することができるまでに改良できた。充填を完了したキャピラリーを実際にX線回折装置で調べたところ、X線回折実験用粉末試料として充分使用できることを確認した。以上の結果から、ピエゾアクチュエータ(積層型圧電素子)は、周波数および振幅や衝撃力が不足しており、充填用振動子として不向きであると考えられる。