磁気光学効果を用いた非破壊検査技術の開発

利用磁光效应无损检测技术的发展

• 批准号: 15J06160
• 负责人: 橋本 良介
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J06160/
• 关键词: 非破壊検査; 磁気光学効果; 磁気光学イメージング; 磁性フォトニック結晶

本研究は、磁気光学(MO)イメージングを利用して、強磁性金属表面の1 mmから10 mmの欠陥の深さを、ミリメートルオーダの分解能で評価できるMOセンサの開発を行った。欠陥深さに応じて漏洩磁界強度が変化するため、MOイメージの光強度から欠陥深さが評価できる。漏洩磁界をアナログ的な光強度に変換し欠陥深さを定量的に評価するために、多結晶磁性ガーネット膜に着目した。ガーネットの組成からずれた組成のターゲットを利用して、スパッタ法で作製した。この多結晶磁性ガーネット膜は、結晶間での交換相互作用が弱く、結晶粒が独立して磁化反転するため、アナログ的な磁化情報が得られた。しかし、必要な光強度が得られなかった。測定系のノイズレベルと比べて3 dB以上の光強度が要求されるが、厚膜であったため磁性膜が十分に磁化されず、光強度が得られなかった。有限要素法を利用して磁界強度を計算した結果、1 μm以下の薄膜で大きなMO効果を有するMOセンサが必要であることがわかった。そこで、薄膜で大きなMO効果が得られる磁性フォトニック結晶(MPC)に着目した。MPCは、屈折率の異なる2種類の誘電体多層膜中に磁性膜を挿入した構造である。誘電体のペア数が少ないと光共振の効果が低く、得られる光強度が小さい。一方ペア数が多いと厚膜になり光強度が低下する。ペア数を変数に光強度を計算した結果、誘電体が4ペアのとき最大になった。このときの膜厚は600 nmである。磁性層の膜厚も同様に計算した結果、膜厚が351 nmのときに光強度が最大になった。このときの膜厚は951 nmで、目標の1 μm以下である。本MPCはノイズレベルと比べて6 dB以上の光強度が得られた。本MPCで欠陥深さ評価を行った結果、1 mmから10 mmの欠陥深さ評価を達成した。平均の誤差は0.15 mmで、目標のミリメートルオーダの評価ができた。

This study は optical (MO), magnetic 気 イ メ ー ジ ン グ を using し て, strong magnetic metal surface の 1 mm か ら 10 mm の owe 陥 の deep さ を, ミ リ メ ー ト ル オ ー ダ の can decompose で review 価 で き る MO セ ン サ の open 発 を line っ た. Owe 陥 deep さ に 応 じ て が leakage magnetic boundary strength variations change す る た め, MO イ メ ー ジ の light intensity か ら owe 陥 deep さ が review 価 で き る. Leakage magnetic boundary を ア ナ ロ グ な light intensity に variations in し owe 陥 deep さ を に of quantitative evaluation of 価 す る た め に crystallization, multiple magnetic ガ ー ネ ッ に ト membrane with mesh し た. Of ガ ー ネ ッ ト の か ら ず れ た composition の タ ー ゲ ッ ト を using し て, ス パ ッ で タ method for system し た. こ の crystal magnetic ガ ー ネ ッ ト between membrane は, crystallization で の exchange interaction が weak く, crystalline grain が independent し て magnetization reverse planning す る た め, ア ナ ロ グ な magnetization of the intelligence が ら れ た. <s:1> った った, necessary な light intensity が られな った った. Determination is の ノ イ ズ レ ベ ル と than べ て more than 3 dB の light intensity が requirements さ れ る が, thick film で あ っ た た め magnetization of the magnetic film が very に さ れ ず, light intensity が ら れ な か っ た. Finite elements method を using し て を magnetic boundary strength calculation し た results, below 1 mu m の film で き な MO unseen fruit を have す る MO セ ン サ が necessary で あ る こ と が わ か っ た. そ こ で, big film で き な MO fruit comes unseen が ら れ る magnetic フ ォ ト ニ ッ ク crystallization (MPC) に mesh し た. The に magnetic film を is inserted into the <s:1> た structure である of two types of electroinducer multilayer films, MPC and refractive index なる. Less number of induced electric の ペ ア が な い と resonance light の fruit comes unseen が low く, ら れ る light intensity が small さ い. One side has a ペア number of が more と thick film にな low light intensity が する. ペ ア number を - number calculates に light intensity を し た results, induced electric が 4 ペ ア の と き biggest に な っ た. The film thickness of the と と と である is 600 nmである. The <s:1> film thickness <e:1> of the magnetic layer is the same as に. The results of the calculation of the に た show that the film thickness is が351 nm and the <s:1> と に に に has the maximum light intensity が and になった. The film thickness of the <s:1> と と <s:1> is 951 nmで, and the target is である less than 1 μm. This MPC ノ ノ ズレベ ズレベ と と と と is られた higher than べて light intensity が of 6 dB or more. The MPC で owe 陥 deep さ review 価 を line っ た results, 1 mm か ら の owe 陥 10 mm deep さ review 価 を reached し た. Average <s:1> error で 0.15mm で, target <s:1> リメ リメ ト ト ト ト ダ <s:1> evaluation 価がで 価がで た た.

项目成果

MAGNETOPHOTONIC CRYSTALS WITH MULTI-LOCALIZATION STATES FOR QUANTITATIVE EVALUATION OF DEFECT DEPTH IN NON-DESTRUCTIOVE TESTING

用于无损检测中缺陷深度定量评估的多局域磁光子晶体

• 发表时间: 2015
• 作者: R. Hashimoto;T. Goto;H. Takagi;P. B. Lim and M. Inouie
• 通讯作者: P. B. Lim and M. Inouie

マルチキャビティ磁性フォトニック結晶を利用した欠陥深さ評価

使用多腔磁性光子晶体评估缺陷深度

• 发表时间: 2015
• 作者: 川崎洋輔;原祐輔;桑原雅夫;橋本良介，後藤太一，高木宏幸，井上光輝
• 通讯作者: 橋本良介，後藤太一，高木宏幸，井上光輝

Magneto Optical Imaging with Magnetophotonic Crystal for Estimation of Defect Depth

使用磁光子晶体进行磁光学成像来估计缺陷深度

• 发表时间: 2015
• 作者: Jing Xue;Tomoo Izumi;Asami Yoshii;Koki Ikemoto;Hideo Taka;Sota Sato;Hiroshi Kita;and Hiroyuki Isobe;高木宏幸;橋本良介
• 通讯作者: 橋本良介

コリニア位相干渉光学系の基礎検討

共线相位干涉光学系统的基础研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 橋本良介;後藤太一;高木宏幸, 井上光輝
• 通讯作者: 高木宏幸, 井上光輝