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2006 Fiscal Year Annual Research Report

多重反射方式マイクロカンチレバーアレイを用いた高感度バイオセンサーの開発

Research Project

Project/Area Number 18651056
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

小林 圭  京都大学, 国際融合創造センター, 助手 (40335211)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 啓文  京都大学, 工学研究科, 助教授 (40283626)
桑島 修一郎  京都大学, 工学研究科, 助手 (80397588)
Keywords走査型プローブ顕微鏡
Research Abstract

有限要素法(Finite Element Analysis: FEM)を用いて、カンチレバーの共振周波数やバネ定数などのセンサー感度に関連する構造パラメータを最適化した(設計担当:小林)。具体的には、1次共振周波数と2次共振周波数を通常の短冊型カンチレバーよりも低く設定できるカンチレバーを考案・試作し、このカンチレバーを用いて、走査型容量原子間力顕微鏡(Scanning Capacitance Force Microscopy: SCFM)の観察を行い、高感度化に成功したことを確認した。
カンチレバーの変位の高感度検出のため、カンチレバーはその背面に均一な反射膜を有している必要がある。このため、基板ヒーターを導入した組み込んだ金属蒸着装置を設計・作製した。
また、カンチレバーの特性の評価のためには、カンチレバーの熱雑音スペクトルを正確に評価する必要がある。このため、AFM装置におけるカンチレバーの変位検出系の低ノイズ化対策を行い、約一桁下げて10fm/√<Hz>程度とした。具体的には、レーザーのモードホップノイズの低減、フォトダイオードの端子間容量の低減、プリアンプへの配線容量の低減、低ノイズ差動増幅回路の実装などによって、これを実現した。
さらに、カンチレバーを自励発振させた場合の周波数ノイズのノイズ解析を行い、自励発振回路内のバンドパスフィルターや位相シフターなどによって周波数ノイズがどのように変化するかをシミュレーションすることに成功した。これにより、高感度バイオセンサーの実現のための回路設計指針を得た。

  • Research Products

    (2 results)

All 2007

All Journal Article (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Improving sensitivity in electrostatic force detection utilizing cantilever with tailored resonance modes2007

    • Author(s)
      K, Kimura, K.Kobayashi, K.Matsushige, H.Yamada
    • Journal Title

      Appllied Physics Letters 90・05

      Pages: 053113

  • [Book] Appllied Scanning Probe Methods VI2007

    • Author(s)
      Hirofumi Yamada, Kei Kobayashi
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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