磁性流体の偏光を利用した超平滑面のあらさ測定

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本研究は,超平滑面の研摩加工とあらさ測定をオンザマシンで同時に行なうことを目的としており,そのために,磁性流体の偏光特性を応用した高感度のあらさ測定装置の開発を行なった。偏光測定系としては,エリプソメ-タの光学系を小型化するために光磁気記録に用いられているレ-ザ-偏光検出系を用いた。試作した検出系では,スポット径1.6μmの場合に,レ-ザ-の印加電圧-2.0Vから-2.2Vに対して2,±5°の角度範囲において,偏光角と出力電圧の関係がほぼリニアであり,角度分解能は0.5°であった。光磁気記録では,偏光角の電圧への変換をビットとして信号処理しているので,雑音に対して鈍感であるが,本研究では,アナログ信号処理であるため雑音対策と電圧の安定性を高める工夫を行なった。光源のレ-ザ-光を光チョップ方式とし,ロックインアンプを用いて信号処理を行ない,角度分解能を一桁以上向上することが出来た。本装置は偏光を利用しているため,試料面の相対的な距離(ワ-キングディスタンス)に鈍感であり,うねりを持つ曲面の場合でも測定することができる。この二つの成果により,本測定システムはオンザマシン測定として実用化できる見通しが得られた。また,本測定法を歯車の初期摩耗の過程を究明することに応用することを試みており,研究の一部は日本機械学会で講演発表ずみである。