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走査機構一体型圧電薄膜振動子プローブを利用したプローブセンサシステム

采用具有集成扫描机构的压电薄膜换能器探头的探头传感器系统

基本信息

批准号：
15710106
负责人：
神田岳文
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までの研究に引き続き、走査機構およびエッジモードプローブセンサの試作・評価を進めた。走査機構については、昨年度の2自由度機構の試作・評価結果をもとに、機構設計と作成プロセスの見直しを行い、数μm以上の走査範囲をもつ、3自由度機構の設計を行った。35×35×0.5mmの大きさで、弾性ヒンジを用いることによりz軸方向(板状の構造の面外方向)に±2μmの変位可能で、他の2軸も干渉が小さい一体となった構造を実現した。z軸の機構について電圧印加時の変位測定評価を行ったところ、±15V印加時に変位は±40nmとなった。機構的には有効性が認められたが、変位の大きさが十分ではない。今回、十分な改良を行わなかった、圧電材料(薄膜)特性の改良について特に検討が必要である。エッジモードプローブセンサについては、昨年度に引き続き、共振周波数500kHzの振動子の試作・評価を行った。昨年度はバルク圧電体の貼り付けによる振動子であったが、今年度は、成膜した圧電薄膜によるエッジモード励振、振動検出を行うことが可能となった。この振動子において、励振用電極に5V印加した際に数nmの振幅が得られた。走査機構との一体するためには、エッジモードプローブセンサの高周波化が必要である。しかし、本年度あらたに設計した共振周波数900kHzの振動子では、振動振幅が小さく、現状の材料特性では十分な出力信号が得られなかった。試料が大きい場合の圧電薄膜性膜条件について、条件を検討するものがあると考えられる。

Last year's research was conducted on the basis of a review of research institutions and the evaluation of research projects. The investigation of mechanism, the trial operation and evaluation results of 2-DOF mechanism last year, the design and construction of mechanism, the investigation of several μm and above, and the design of 3-DOF mechanism 35×35×0.5mm large diameter, flexible structure, z-axis direction (out-of-plane direction of plate-like structure), ±2μm position may be changed, other 2-axis structure, small diameter, integral structure can be realized. The z-axis mechanism is rated at ±40nm when the voltage is applied. The organization has the nature to recognize, the position to be big, the position to be big, the position to be big. Now, it is necessary to improve the characteristics of piezoelectric materials (thin films). The test and evaluation of the oscillator with resonance frequency of 500kHz were carried out in the past year. In the past year, the vibration of the piezoelectric film has been reduced, and in the present year, the vibration of the piezoelectric film has been reduced. The vibration of the oscillator and the excitation electrode is 5 V and the amplitude of the oscillator is several nm. It is necessary to improve the frequency of the inspection mechanism. This year, the design frequency is 900kHz, the vibration amplitude is small, and the current material characteristics are very strong. The conditions of the thin film properties of the sample are discussed in detail.