トンネル電流プローブを用いた真円度・円筒度のナノメータ計測

使用隧道电流探头对圆度和圆柱度进行纳米测量

• 批准号: 09875044
• 负责人: 大前 伸夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kobe University (1998)Osaka University (1997)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875044/
• 关键词: AFM; 真円度; ピエゾ素子; 超精密回転機構; 原子間力顕微鏡; トライボロジー; 円筒度; マイクロマシン; STM

走査プローブ顕微鏡法(Scanning Probe Microscopy;SPM)を回転体の測定に適用した新しいコンセプトの真円度測定法の開発研究を行った。研究室に現有しているタリロンド真円度測定機を改良しただけではその分解能に限界があることが検証されたので、空気軸受けを用いた測定システムを新たに設計、製作した。また、トンネル電流を検出する走査トンネル顕微鏡(Scanning Tuneling Microscopy;STM)モードではチップのクラッシュが多発し、その不安定性が露呈したため、原子間力顕微鏡法(Atomic Force Microscopy;AFM)に変更してナノメータオーダーの真円度測定を目指した。剛性や吸振動性を考慮して、位置決め精度としてサブミクロンの精度を有する万能測長機上に各ユニットを組み上げた。基本構成要素は、(1)回転テーブル(空気軸受け,プーリー,ステッピングモーター)、(2)原子間力を計測するためのチップとトライポット、(3)レーザーフォトダイオードと四分割フォトディテクター、(4)ピエゾ素子駆動による測定物センタリング装置である。AFMを含めてすべての測定ユニットはパーソナルコンピュータによって、駆動、制御されている。測定は市販のAFMを管理している実験室雰囲気とした。SKH51のピンゲージ(0.1φ)をめのうのホルダーに装着しピエゾ素子を逐次駆動させてセンタリングを行った。数rpmまでの回転数でテーブルを操作したところ、回転に起因するリード線からの微弱な電磁ノイズが発生が認められたが、これは回転数を下げることとコードレス化を考えることで解消するものと思われる。また、ディテクターの検出感度に多少の問題が残されているものの現在のところ50nmにせまる検出感度が得られている。本装置はプロトタイプの域を出ないが、操作性を向上させれば真円度、円筒度をナノメータオーダで測定する可能性を十分に示唆することができたものと考えられる。

Walkthrough プ ロ ー ブ 顕 micro mirror method (Scanning Probe Microscopy, SPM) を planning body back の determining に application し た new し い コ ン セ プ ト の really has drifted back towards &yen; degree measurement の open 発 を line っ た. Laboratory に existing し て い る タ リ ロ ン ド really has drifted back towards &yen; degree of testing machine modified し を た だ け で は そ の can decompose に limit が あ る こ と が 検 card さ れ た の で, empty 気 shaft by け を with い た determination シ ス テ ム を new た に design and production of し た. Youdaoplaceholder0, ト ト ネ ネ また current を検 exit する walkthrough ト ネ ネ 顕 顕 顕 microscopes (Scanning Tuneling Microscopy; STM) モ ー ド で は チ ッ プ の ク ラ ッ シ ュ が more 発 し, そ の labile が dew is し た た め, interatomic Force 顕 micro mirror method (Atomic Force Microscopy; AFM) に - more し て ナ ノ メ ー タ オ ー ダ ー の really has drifted back towards &yen; を refers to measure し た. Rigid や vibration absorption を consider し て should め, location precision と し て サ ブ ミ ク ロ ン の precision を have す る universal length measuring machine on に each ユ ニ ッ ト を group on み げ た. Basic components は, (1) planning back テ ー ブ ル (empty 気 shaft け, プ ー リ ー, ス テ ッ ピ ン グ モ ー タ ー), (2) the interatomic force を measuring す る た め の チ ッ プ と ト ラ イ ポ ッ ト, (3) レ ー ザ ー フ ォ ト ダ イ オ ー ド と quad フ ォ ト デ ィ テ ク タ ー, (4) ピ エ ゾ element 駆 move に よ る determine セ ン タ リ ン グ device Youdaoplaceholder0. Determination of AFM を containing め て す べ て の ユ ニ ッ ト は パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ に よ っ て, 駆 move, royal さ れ て い る. Determine the air 囲 atmosphere と <s:1> た た in the <s:1> AFMを management <s:1> て る laboratory. SKH51 の ピ ン ゲ ー ジ (phi) 0.1 を め の う の ホ ル ダ ー に containing し ピ エ ゾ element を successive 駆 move さ せ て セ ン タ リ ン グ を line っ た. Several RPM ま で の back to planning several で テ ー ブ ル を operation し た と こ ろ, back to the planning に cause す る リ ー ド line か ら の weak な electromagnetic ノ イ ズ が 発 raw が recognize め ら れ た が, こ れ は back under the planning several を げ る こ と と コ ー ド レ ス change を exam え る こ と で null す る も の と think わ れ る. ま た, デ ィ テ ク タ ー の 検 out sensitivity に how many の problem が residual さ れ て い る も の の is の と こ ろ 50 nm に せ ま る が 検 out sensitivity to ら れ て い る. This device は プ ロ ト タ イ プ の domain を out な い が, operational を upward さ せ れ ば really has drifted back towards &yen; degrees, has drifted back towards &yen; tube を ナ ノ メ ー タ オ ー ダ determination of で す る を very likely に in stopping す る こ と が で き た も の と exam え ら れ る.

项目成果

H.Nakagawa et al.: "Microtribological properties of ultrathin C60 films grown by MBE" Wear. (in pring). (1998)

H.Nakakawa 等人：“MBE 生长的超薄 C60 薄膜的微摩擦学特性”磨损。

馬場康之他: "LIGA Ni膜上の水分子吸着とマイクロトライボロジー" トライボロジスト. 44巻1号. 46-52 (1999)

Yasuyuki Baba 等人：“LIGA Ni 膜上的水分子吸附和微摩擦学”摩擦学家，第 44 卷，第 1. 46-52 期（1999 年）

木之下博他: "低フラックス原子状酸素ビームとポリイミド薄膜との表面反応(1)-反応率の運動エネルギー依存性-" 日本航空宇宙学会論文集. 47巻541号. 88-94 (1999)

Hiroshi Kinoshita 等：“低通量原子氧束与聚酰亚胺薄膜之间的表面反应 (1) - 反应速率的动能依赖性 -”日本航空学会学报第 47 卷，第 541 期。88 -94 (1999)

N.Ohmae: "Tribology in space stataion -Atomic oxygen effects-" Proc.International Symposium on Engineering for Safety,Reliability and Avaailability. in pring. (1998)

N.Ohmae：“空间站摩擦学 - 原子氧效应 -”Proc.国际安全性、可靠性和可用性工程研讨会。

M.Tagawa et al.: "Oxidation of room temperature silicon(001)surfaces in a hyperthemal atomic oxygen" Proc.7th International Symposium on Materials in a Space Environment. ESA SP-399. 225-229 (1997)

M.Takawa 等人：“高温原子氧中室温硅（001）表面的氧化”Proc.7th 国际空间环境材料研讨会。