米乐m6官方网站 (AIST；所长：Tamotsu Nomakuchi) 测量解决方案研究中心（主任：Michiru Sakamoto）光学测量解决方案团队的 Kikunaga 和哉（研究员）、野中和宏（组长）、酒井一文（特邀高级研究员）和鸭原俊宏（AIST 博士后研究员）设计了一种利用振动和电磁场检测静电的新方法。他们开发了一种非接触式静电测量技术，可以灵活应用于有各种限制的生产现场。

带静电的物体（即带电体）的振动会感应出电磁场。测量感应电磁场的变化可以测量物体中的静电量。该技术在各种空间限制的生产现场具有广阔的应用前景，它可以1）全方位检测感应电磁场，2）利用声波振动物体，3）通过简单的设备配置灵活安装在各种环境中。此外，该技术还可以通过扫描物体表面的聚焦声波来可视化平面静电分布。这是一项很有前途的技术，能够在短时间内可视化生产现场移动物体（例如人员和产品）中的静电。

8 月 30 日在山形大学举行的日本应用物理学会第 72 届秋季会议（2011 年）上介绍了这项技术的详细信息。

图1：聚酰亚胺薄膜上静电分布的测量

结合位置信息可视化静电分布 聚焦声波并测量静电信息。

生产现场的各个地方都会不规则地产生静电，这是生产效率降低的一个原因，会导致电子设备损坏、物体吸附薄膜以及产品上污染物沉积等问题。特别是在半导体生产中，尽管采取了对策，静电问题仍然变得更加严重。这是因为通过使用高绝缘材料和多层半导体电路的小型化，电子设备中的静电放电电阻水平降低了。为了切实有效地减少静电问题，生产现场工程师一直在寻求一种高速技术来测量每个生产过程中产生的静电。

表面静电计作为静电测量设备已被广泛使用，但由于传感器必须靠近被测物体放置，因此具有空间限制。而且，原则上表面静电计很容易受到测量环境的影响，包括附近的带电物体和地面。此外，很难提高二维表面上静电分布测量的速度，因为对于此类测量，传感器必须从一个点移动到另一点。

AIST 一直致力于开发静电现场测量技术，以便量化生产现场不规则产生的静电并将其反馈到生产过程。静电测量的难点在于测量静止电荷。研究人员开发了一种新颖的静电测量技术，可以检测带电体振动产生的电磁场。

开发的技术通过声波照射使带电体振动，相互感应电场和磁场，从而产生电磁场。静电是通过检测电场变化的天线来测量的。该技术的示意图如图2所示。一般来说，当电流流经电导体时发生时间和空间变化而相互感应电场和磁场时，就会产生电磁场。所设计的方法涉及通过振动带电体来产生固定电荷（静电）位置的空间变化。然后通过产生与交流电相同的效果来感应电磁场。

图2：所开发技术的示意图

(1)带电体（带电物体） (2) 带电体因声波而振动。 (3) 静止电荷本身随物体振动。 (4) 电荷的振动感应电场和磁场，从而产生电磁场。 (5) 天线检测感应电场，并将信号转换为静电信息。

使用图3所示的设备，通过声波使聚酰亚胺薄膜振动，并通过天线检测电场强度的变化。当不带电的聚酰亚胺薄膜受到声波振动时，没有观察到电场强度的变化，而对于带电的聚酰亚胺薄膜则观察到电场强度的变化（图4）。这些结果表明，物体的振动与电场的变化有着密切的关系，电磁场是由带电物体的物理周期性振动产生的。

图3：实验系统的配置

图4：不带电和带电薄膜的电场强度随声波照射的变化

在静电测量中，需要有关静电量和电极性（正或负）的信息。为了定量评估静电，研究人员使用了可以测量表面电位的静电电压表。对带电聚酰亚胺薄膜表面电位与电磁场特性之间关系的分析表明，检测到的电场强度与表面电位大小成正比，与电极性无关（图5）。此外，感应电场的相位随电极性的不同而变化很大（图5）。这是由于当正电荷和负电荷沿相同方向移动且感应电场的相位不同时，虚拟电流的方向相反。如上所述，所开发的技术可以通过确定感应电场强度和相位来测量静电量和电极性。该技术还可以从任意 360 度方向仅检测振动区域的电磁场。因此测量技术不受周围电气环境或空间限制的影响。

通过使用聚焦声波振动小区域，可以仅测量所选区域的静电量。通过聚焦声波扫描可以测量静电的二维分布。由于可以控制聚焦声波的目标位置，因此可以通过提高扫描速度来实现表面静电分布的高速测量。

图5：电场和静电之间的关系 可以通过测量电场获得静电信息。

研究人员将开始开发一种静电传感器，该传感器可以安装在空间高度受限的生产现场。此外，他们还计划开发一种超定向声音系统，可以高速扫描聚焦声波，并开发一种可以快速可视化静电分布的系统。