検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

身近な熱形放射計を目指して; 微細加工を駆使した新型センサ及び新規黒体材料の技術開発

Toward user-friendly thermal radiometers; Microfabrication of novel photo-thermal sensors and broadband ultra-black absorbers

雨宮 邦招*; 越川 博; 八巻 徹也; 前川 康成; 蔀 洋司*; 木下 健一*; 沼田 孝之*; 田辺 稔*; 福田 大治*

Amemiya, Kuniaki*; Koshikawa, Hiroshi; Yamaki, Tetsuya; Maekawa, Yasunari; Shitomi, Hiroshi*; Kinoshita, Kenichi*; Numata, Takayuki*; Tanabe, Minoru*; Fukuda, Daiji*

熱形放射計では、すべての光を反射なく吸収するとともに、それにより生じた温度変化を高感度に検出することが重要である。従来の光吸収体は広帯域であるものの脆くて扱いづらく、また熱電温度センサーの感度も十分ではなかった。そこで本研究では、最新の微細加工技術を駆使して、機械的強度を有した光吸収体材料と低ノイズの温度センサーを開発した。光吸収体については、イオンビーム照射により高分子の表面に微細錐体構造を形成した後、炭素系黒色材で被覆することで、紫外-近赤外域の反射率を1%にまで低減できる見込みである。この新規光吸収層は、エアブローやテープ剥離試験による影響がないことも確認された。一方、温度センサーとしては、温度上昇によって生じる熱変形を高感度で検出できるバイメタルMEMS方式を採用することによって、理論限界に近い検出感度を達成しつつある。

A thermal radiometer absorbs all incoming photons and has a high sensitivity to detect the resulting temperature rise. The big challenges here were insufficient mechanical stability of broadband ultra-black absorbers and low sensitivity of photo-thermal sensors. We developed a robust optical absorber and low-noise photo-thermal sensor by new microfabrication techniques. The optical absorbers had micrometer-sized surface structures of chemically-etched ion tracks on CR-39 plastic and hard carbon coating as an optical absorption layer, therefore, exhibiting a spectral reflectance suppressed to below 1% in the ultra-violet to near infrared range of wavelengths. Importantly, they were never made susceptible to dust blow off as well as to mechanical contact. The photo-thermal detectors were equipped with the bimetal MEMS system, which can sensitively respond to thermally-induced deformation. They were found sensitive enough to reach almost the theoretical limit.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.