2015 Fiscal Year Annual Research Report
ダイヤモンドマイクロ切削工具エッジ形状のサブナノメートル超高精度計測法の研究
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26630015
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高 偉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70270816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 裕樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70606384)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ計測 / マイクロエッジ / AFM / 反転エッジ / MDシミュレーション / ダイヤモンド工具 / 圧力センサ / FTS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では軟質金属表面に転写した単結晶ダイヤモンド切削工具切れ刃の反転エッジ形状を利用して，原子間力顕微鏡(AFM)のプローブ先端のナノメートルチップ形状と切削工具のナノメートルエッジ形状を分離して同時に求める反転エッジ差動法を提案し，超精密加工機上で次世代マイクロ工具の3次元エッジ形状を超高精度で自律的に計測することを研究の目的としている．
本年度は分子動力学(MD)シミュレーション法に基づいて，反転エッジ形成中およびAFMプローブによる走査中の軟質金属材料の変形を原子単位の挙動で明らかにすることを目的とした．反転エッジ形成のMDシミュレーションでは，サブナノメートルスケールで軟質金属原子の挙動を明らかにし，ダイヤモンド切削高工具切れ刃の接触深さに対する軟質金属の弾性的および塑性的な変形について検証を行った．その結果，ダイヤモンド切削工具切れ刃先端による軟質金属表面の反転エッジ形成では，弾塑性の遷移はサブナノメートル未満の領域で発生していることが確認され，本研究で提案した反転エッジ法がサブナノメートルオーダーの高精度な変形に基づき生成されることが示された．さらにMDシミュレーションによる解析は，工具エッジ形状計測のための最適な反転エッジ創生条件を決定づけるために有効な手法になりうるものとして期待される．エッジ形状のためのAFMプローブ走査中の軟質金属とプローブのMDシミュレーションに関しては，プローブ走査によって反転エッジが形成される軟質金属表面にはナノニュートンオーダーの計測力が作用し，サブナノメートルオーダーの変形が生じることを明らかにした．結果として，本研究の反転エッジ法によるマイクロ工具エッジ形状の測定はサブナノメートルの超高精度を実現できる見通しを得ることできた．
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