超電導テープを切断せず測定する新レーザーシステム

韓国の研究チームが、高温超電導テープの厚さ、幅、3次元形状を連続的に測定する非接触システムを開発した。試験では、テープが毎時100メートルで移動する状態でも、測定誤差を±1.5マイクロメートル以内に抑えた。センサーの移動速度を遅くすると、繰り返し測定した値の差は0.2マイクロメートル以下だった。

このテープは厚さがわずか数十マイクロメートル、幅が4〜12ミリメートルだが、長さは数百メートルに及ぶことがある。一定の温度を下回ると、抵抗なしで大電流を流せる。数百層を巻き重ねることで、核融合装置、MRI装置、高効率の電気機器に使う強力な磁石が作られる。

厚さの誤差が多数の層で積み重なると、磁石の変形や機械的応力の集中、磁場の不安定化を引き起こし得るため、わずかなばらつきも重要となる。接触式センサーにはテープを傷つけたり汚染したりするリスクがあり、従来の非接触方式は振動への対応が難しかった。そのため、詳しい検査には試料を切り取って顕微鏡で観察する必要が生じることがあった。

新システムでは、リール間でテープを送りながら、向かい合う共焦点レーザーセンサーで両面を走査する。リアルタイムの張力制御、速度補正、ノイズ除去ソフトウェアにより、移動する材料を安定させ、傷つけることなく連続した3Dマップを作成する。

関連する3件の研究が2024〜2026年に発表された。この手法は電池用箔、圧延金属、薄膜太陽電池、精密電子機器用フィルムの検査にも応用できる可能性があるが、生産ラインでの使用には、材料に応じた最適化と長期的な信頼性試験が必要となる。