HeNeレーザードップラー振動計.
- 液体越しの測定： 632,8 nmの波長は水にほとんど吸収されないため、水、生体液、透明媒体を介した測定に最適です。
- 最小スポット径： HeNeレーザーは3 µmクラスのスポット径を実現し、微細構造の振動測定に最適です。
- 測定対象への熱負荷を低減： 1 mW未満の低いレーザー出力により、測定対象の熱吸収を最小限に抑えます。繊細なMEMSや熱に敏感な構造の測定に適しています。
HeNeレーザ振動計とは？
HeNeレーザ振動計は、振動を検出する非接触式の測定装置です。測定原理はドップラー効果に基づいています。振動する表面にレーザ光を照射し、反射光の周波数シフトから表面の振動速度を測定します。
HeNeは ヘリウムネオンの略で、 可視光の赤色スペクトル領域の光を発生するガスレーザを指します。OptometのHeNeレーザ振動計は、人の目に見える632,8 nmの波長を使用し、特定の測定用途で有利な物理的特性を備えています。
短波長により、3 µm程度の極めて小さなスポット径を実現でき、微細構造の測定に最適です。また、632,8 nmの光は水にほとんど吸収されないため、液体越しの測定が可能です。さらに、1 mW未満の低いレーザ出力により、高感度な部品への熱負荷を最小限に抑えます。
主な技術仕様：
| 値 | |
|---|---|
| 測定レーザの波長 | 632,8 nm（可視光、赤色） |
| パイロットレーザ | 不要（測定レーザが可視光のため） |
| 測定レーザのレーザクラス | クラス2、< 1 mW |
SWIRとHeNe、どちらを選ぶべきか？
ほとんどの用途では、SWIR（1550 nm）が標準的な選択肢です – 特に暗色表面、繊維複合材料、長距離測定に適しています。さらに、SWIRは大幅に高い信号対雑音比を実現します。
HeNe（632,8 nm）は、水越しの測定に適しています。これは、水やその他の液体ではSWIR光が強く吸収されるためです。
HeNeレーザ振動計の代表的な用途
HeNeレーザは、水による吸収が少ない、小さなスポット径、低いレーザ出力といった物理的特性を備えており、特定の測定用途に適しています。
水や液体越しの測定
1550 nmのSWIR光は水に強く吸収されます。一方、632,8 nmのHeNeレーザは、減衰を抑えながら水性媒体を透過します。
これにより、水中にある物体や、液体越しに測定する必要がある物体の振動を測定できます。たとえば、医療技術、生物学、水中音響などの分野で活用できます。
MEMSと微細構造
カンチレバー、共振器、マイクロミラーなどのMEMS構造（Micro-Electro-Mechanical Systems）を測定する際には、小さなスポット径が不可欠です。
HeNeレーザでは、3 µm程度のスポット径を実現できます。低いレーザ出力により熱負荷を最小限に抑えます。高感度な微細構造では、わずかな温度上昇でも変形につながる可能性があります。
どちらのレーザ技術にもそれぞれの利点があり、最適な選択は用途によって異なります。以下の表に主な違いをまとめます。
比較：HeNeレーザ振動計とSWIRレーザ振動計
 |  | |
|---|---|---|
| 波長 | 632,8 nm（可視光、赤色） | 1550 nm（不可視光） |
| レーザークラス | クラス2、< 1 mW | クラス1、< 10 mW |
| 保護メガネの要否 | 不要 | 不要 |
| 後方散乱特性 | 金属表面および反射面に適する | 暗色、つや消し、繊維強化材の表面により適する |
| 後方散乱特性 | 測定が難しい表面では制約あり | 黒色、つや消し、繊維強化材の表面でより良好な後方散乱 |
| 表面処理 | 表面によっては再帰反射シートまたはスプレーが必要 | 通常は不要 |
| 液体越しの測定 | 可能 – 632,8 nmでの吸収が少ない | 不可 – 1550 nmでの吸収が大きい |
| 高温表面の測定 | 制約あり – 熱放射が測定に影響する可能性あり | 可能 – 熱放射の影響を受けにくい |
| 長距離測定 | 制約あり | 可能 – 300 m超まで（橋梁、ローター、建物外壁など） |
| 周波数帯域幅 | DC – 25 MHz | DC – 50 MHz（SMART Series） |
| 最大振動速度 | 最大10 m/s | 最大50 m/s（SMART Series） |
| レーザー光源の寿命 | 有限 – HeNe管は経年劣化（約10,000 h） | 長寿命 – 定期交換不要 |
| スポット径（同一光学系の場合） | 波長が短いため小さい（1/2～1/2.5） | 長波長のため大きい |
| Optomet製品 | Vector Series、HeNeスキャニング振動計 | SMART Series、Nova Series、Fiber Series |
HeNeレーザー搭載Optometレーザードップラー振動計
Optometは、可視レーザー光や極めて小さいスポット径が求められる用途向けに、HeNeレーザードップラー振動計を提供しています。これらの製品はCLASSIC Seriesに属します。
Vector Series
Vector Seriesは、HeNeレーザーを使用した一点レーザードップラー振動計のOptomet製品ラインです。比較的短い波長（632,8 nm）により、レーザー光を極めて小さいスポット径に集光できます。Vector Seriesは、微細な対象物から大型構造物まで、非接触での振動測定を可能にします。
| 概要 | |
|---|---|
| Vector スタンダード | 液体越しの測定や反射面の測定に適した、可視HeNeレーザー搭載の一点振動計 |
| Vector マイクロオプティクス | 約3 µmのレーザースポットと内蔵4Kカメラを備えた、極小対象物の測定に特化したシステム |
| HeNeスキャニング振動計 | 小型対象物やプリント基板の全視野振動解析に対応する、HeNeレーザー搭載スキャニングシステム |
FAQ: HeNeレーザ振動計
HeNeレーザードップラー振動計が適しているのはどのような場合ですか？
HeNeレーザードップラー振動計は、主に次の2つの用途に最適です。
- 液体越しの測定： 632,8 nmの光は水による吸収が少ない一方、SWIR光（1550 nm）は強く吸収されます。
- 微細構造の測定： 波長が短いため、レーザースポットをより小さく絞ることができ、電子部品、MEMS、プリント基板の測定に最適です。
HeNeレーザードップラー振動計は目に安全ですか？
はい。OptometのHeNeレーザードップラー振動計は、1 mW未満の出力で動作し、レーザークラス2に分類されています。通常の使用では保護メガネは必要ありません。短時間のばく露であれば、自然なまばたき反射によって目が保護されます。
HeNeレーザードップラー振動計のレーザースポットはどこまで小さくできますか？
波長が短いため、HeNeシステムのスポット径は、同じ光学系を使用したSWIRシステムと比べて1/2～1/2,5になります。例えば、100-mm光学系を使用し、距離500 mmで測定した場合、HeNeでは約30 µm、SWIRでは89 µmです。Vector Micro-Opticsでは、約3 µmのスポット径を実現できます。
HeNeレーザー管の寿命はどのくらいですか？
HeNeレーザー管の標準的な寿命は約10,000動作時間です。この期間を過ぎるとレーザー出力が低下し、レーザー管の交換が必要になります。一方、SWIRレーザーダイオードは通常、装置の耐用期間を通じて交換せずに使用できます。
HeNeレーザードップラー振動計の周波数帯域幅と最大振動速度はどのくらいですか？
Vector Seriesは、DC～25 MHzの周波数帯域幅と、最大10 m/sの振動速度に対応します。比較すると、SWIRシステムであるSMARTシリーズは、DC～50 MHz、最大50 m/sに対応します。
HeNeレーザーにはどのような制約がありますか？
HeNeレーザー振動計は、あらゆる用途に適しているわけではありません。主な制約は次のとおりです。
- 暗色またはつや消しの表面： このような表面では、HeNeシステムの信号はSWIRシステムより弱くなります。多くの場合、再帰反射フィルムや再帰反射スプレーによる表面処理が必要です。
- 高温の表面： 可視域の熱放射が測定信号に干渉する可能性があります。
- 長い測定距離： レーザー出力が低い（< 1 mW）ため、HeNeシステムは長距離測定にはあまり適していません。
HeNeレーザーを使用しているOptomet製品はどれですか？
このVectorシリーズおよびHeNeスキャニング振動計です。Vector Seriesには、一般用途向けのVector Standardと、Vector マイクロオプティクスがあり、後者は約3 µmのレーザースポットにより微細構造を測定できます。
HeNeとSWIRのどちらが優れた技術ですか？
どちらか一方が常に優れているわけではなく、用途に応じて選択します。
- HeNe（632,8 nm）： 水越しの測定、微細構造、小さなスポット径
- SWIR（1550 nm）： 暗色／つや消しの表面、高温物体、長い測定距離、高い信号対雑音比
ほとんどの産業用途では、SWIRが標準的な選択肢です。HeNeは、特定の要件に対応するための特化型ソリューションです。