生体試料の観察・特性測定に適した力平衡型原子間力顕微鏡の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650030
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 松本 俊郎 近畿大学, 生物理工学部, 助教授 (50110242)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 暢宏 近畿大学, 生物理工学部, 助手 (60309268) ; 菊田 久雄 大阪府立大学, 工学部, 助手 (10214743)
• Keywords: 原子間力顕微鏡 / フォース・フィードバック / 制御 / 力平衡 / 生物体 / 静電アクチュエータ / 遮断周波数 / 光ファイバ

Research Abstract

力平衡を実現するためのフィードバック系の安定性について検討し、制御系全体の遮断周波数をMHzオーダーとする必要があることがわかった。この理論的な考察結果をReview of Scientific Instruments誌に投稿し、掲載されることが決定している。(1999年1月29日Accepted)
実験面では、測定される光強度の変化が微弱であるため計測系の低雑音化が必須である。現在までに、微小変位測定系、静電アクチュエータ駆動系の高速化および低雑音化を行った。具体的には、フォトセンサからの信号を差動増幅するための高速アンプ、高出力増幅器(MESSTEK製M-2131平成10年度科研費で購入)の出力をAD変換器に入力する際に用いるプリアンプを設計、製作した。
また、力平衡機構を実現しつつ、カンチレバーの交換に対応するために新たにカンチレバーと光ファイバーの位置調整用の2軸微動ステージを製作した。一体型切り欠きリンク機構を採用することで堅牢な構造にした。これによりカンチレバー交換を行っても、レバーと光ファイバーの位置合わせが極めて容易になり、安定性も向上した。
現在までに、カンチレバーとイオンコーター(サンユー電子製SC-701平成10年度科研費で購入)により、金コートされた光ファイバー端面で構成される静電アクチュエータの動作確認ができており、フィードバック系の構成を経て実際のフォースカーブ測定に入る予定である。

Research Products

• [Publications] Nobuhiro,Kato: "Dynamic model on force feedback system for nano-newton force measurement" Proceedings of IMEKO TC3/APMF‘98. 338-345 (1998)
• [Publications] Nobuhiro,Kato: "System analysis of the force feedback method for force-curve measurements" Review of Scientific Instruments(1999/1/29 accepted).