ナノフラクトグラフィ技術の確立と破壊強度研究への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07305004
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 駒井 謙治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (70025948)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 博司 九州大学, 工学部, 助教授 (80164680) ; 中井 善一 神戸大学, 工学部, 助教授 (90155656) ; 石井 仁 静岡大学, 工学部, 教授 (90022235) ; 箕島 弘二 京都大学, 工学研究科, 助教授 (50174107) ; 酒井 明 京都大学, 工学部, 教授 (80143543)
• Keywords: 走査型プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / その場観察 / ナノフラクトグラフィ / ラウンドロビン試験 / ナノメータ損傷評価

Research Abstract

走査プローブ顕微鏡としてSTM,コンタクトモードAFM,タッピングモードAFMを用いた,ナノフラクトグラフィ技術の開発とその標準化をはかるためのラウンドロビン試験を実施した。試験にあたってはマイクロマシ-ニングにより作成したSPM標準試料,CDサンプル試料を各研究機関に配付して,各研究機関において,SPM観察を行った。これにより,各研究機関間における深さ精度などの測定結果の差異,水平距離測定精度,SPM像に及ぼす超高真空中と大気中の観察環境の影響や探針先端の形状の影響,SPM観察を行う前後の探針の損傷,および各SPMモード間の差異とそれらの特徴について考察を加えた。また,ナノメータオーダの3次元形状測定におよぼす製造メーカーの依存性について検討を加えた。さらに,AFM・STMを破壊強度研究に用いた例として,腐食ピット,粒界腐食,応力腐食割れ損傷のその場観察について検討を加えるとともに,種々の金属材料の疲労損傷過程にSPMを用いて,き裂発生,進展過程のナノメータオーダの機構について考察を加えた。また,AFMをナノメータオーダの微小硬さ計として応用するための基礎研究を行い,本手法を用いてナノメータオーダの微小領域の機械的特性が十分な精度により測定できることを示すとともに,SPM像に大きな影響を与えるSPM探針の先端形状をナノメータオーダの精度で測定する手法を開発し,その有用性について考察を加えた。

Research Products

• [Publications] K.Komai: "In-situ Observation of Corrosion Process by Scanning Atomic Force Microscope" Computer Methods and Experimental Measurements for surface Treatment Effects II. 121-128 (1995)
• [Publications] 箕島 弘二: "ぜい性破面のSEM/STM/AFMによる3次元定量解析" 日本機械学会論文集,A編. 61-587. 1587-1594 (1995)
• [Publications] K.Komai: "Development of Mechanical Testing Machine for Microelements and Fracture and fatigue Behavior of Single-Crystal Silicon Microelements" Proc.International Symposium on Advanced Technology in Experimental Mechanics. 135-140 (1995)
• [Publications] 駒井 謙治郎: "Si単結晶マイクロエレメントの破壊・疲労特性評価と水環境効果" 日本機械学会論文集,A編. 62-596. 978-984 (1995)
• [Publications] 駒井 謙治郎: "高強度Al合金のSCCき裂進展過程のAFM微視観察と大気/真空環境変動効果" 日本機械学期論文集,A編. 62-600. (1995)
• [Publications] K.Komai: "Nanoscopic AFM Observation of Freacture and fatigue Behavior of Single-Crystal Silicon Microelements" Proc.Asian-Pacific Conference for Fracture and Strength,'96. 671-676 (1996)
• [Publications] K.Komai: "In-Situ Nanoscopic Visualization of Stress Corrosion Cracking of High-Strength Aluminum Alloy by Scanning Atomic Force Microscopy" Journal de Physique IV,Colloque C6,Suppement au Joutnal de Physique. Vol.6. C6-413-c6-420 (1996)
• [Publications] K.Minoshima: "Nanoscopic Visualization of Localized Damage by Scanning Probe Microscopy" Materials Scinece Research International. 2-4. 209-219 (1996)
• [Publications] 駒井謙治郎: "高強度Al合金のSCCき裂進展過程のAFM微視観察と大気/真空環境変動効果" 第8回破壊力学シンポジウム講演論文集. 131-135 (1995)
• [Publications] 箕島弘二: "高強度・高弾性単繊維の損傷過程のAFM微視観察と観察効果" 平成7年度材料力学部門講演会講演論文集. Vol.A. 419-420 (1995)
• [Publications] 駒井 謙治郎: "シリコン単結晶マイクロエレメントの破壊・疲労特性評価" 第73期日本機械学会全国大会講演論文集. Vol.I. 362-363 (1995)
• [Publications] 駒井 謙治郎: "AFMを用いた銅合金トロリ線の腐食損傷のナノスコピック観察" 第73期日本機械学会全国大会講演論文集. Vol.I. 368-369 (1995)
• [Publications] 駒井謙治郎: "フェライト系耐熱鋼の腐食プット初生過程のAFMその場観察" 第73期日本機械学会通常総会講演会講演論文集. Vol.96-1. 254-255 (1996)
• [Publications] 箕島弘二: "ぜい性破面のSEM/STM/AFMによる3次元定量解析" 第9回フラクトグラフィシンポジウム. 127-130 (1996)
• [Publications] 駒井謙治郎: "シリコン単結晶微小素子の疲労特性と水環境効果" 第40回日本学術会議材料研究連合講演会. 110-111 (1996)
• [Publications] 箕島弘二: "アラミド単繊維の横方向圧縮特性に及ぼす環境効果" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. Vol.96-15. 145-146 (1996)
• [Publications] 箕島弘二: "アラミド繊維およびアラミド繊維強化エポキシ樹脂基複合材料の破壊に及ぼす真空環境効果" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. Vol.96-15. 207-208 (1996)
• [Publications] 駒井謙治郎: "シリコン単結晶マイクロエレメントの破壊・疲労挙動のAFM微視観察と水環境効果" 日本機械学会平成8年度材料力学部門講演会講演論文集. Vol.96-10. 465-466 (1996)
• [Publications] 箕島弘二: "高強度鋼のHEき裂のAFM微視観察" 第43回腐食防食討論会. 445-446 (1996)
• [Publications] 駒井謙治郎: "オーストラリア系ステンレス鋼のナノスコピックAFM腐食損傷評価" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. (1997)
• [Publications] 箕島弘二: "アラミド繊維の引張破壊特性に及ぼす真空・水環境効果と繊維損傷のAFM微視観察" 第74期日本機械学会通常総会講演会講演論文集. (1997)
• [Publications] 駒井 謙治郎: "ステレオフラクログラフィー" 株式会社養賢堂, 130 (1996)