デジタル式アコースティックエミッションセンサの開発（第2報）―ピエゾ抵抗素子一体型カンチレバーアレイの作製プロセスの検討

摘要

アコースティック·エミッション（AE，音響放射）とは，材料が外力によって変形あるいは破壊に至る際に発生する音であり，モノづくりの現場で使われるCNC工作機械における軸受の初期破損や余寿命の推定，各種金属材料の塑性変形中の材料モニタリングをInSituかつ非破壊で実現可能とするものである．その検出は，材料中を伝搬してきたAEを材料表面に取り付けたAEセンサで行う．従来のAEセンサは，PZTのような圧電材料を用いたものが主であり，共振型では，特定の共振点のみを付与したセンサ構造となっているため幅広い周波数特性を解析することが困難である．一方，広帯域型においては，計測した信号に対して周波数解析をする必要があり，信号処理装置を含め大がかりな装置構成が必要となる．本研究では，MEMS（Microelectromechanical systems）技術を用い，AEの周波数特性を広帯域で分解·検出可能とするデジタル式AEセンサの開発を行っている．本報では，試作したSi製カンチレバーの共振周波数特性の評価を行った．さらに，不純物拡散シミュレーションを行い，電気的な検出部となるピエゾ抵抗素子を形成するためのプロセスを検討した．