• Search Research Projects
  • Search Researchers
  1. Back to previous page

超高速・高分解能計測を実現する原子間力顕微鏡のナノスケールサーボ

Research Project

Project/Area Number09J00095
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Control engineering
Research InstitutionYokohama National University
Research Fellow 白石 貴行  横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed(Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost : ¥1,400,000)
Fiscal Year 2010 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Fiscal Year 2009 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Keywords原子間力顕微鏡 / ナノスケールサーボ制御 / 高速イメージング / アドバンスト制御 / オブザーバ / 学習制御
Research Abstract

本研究では超高速・高分解能な計測を実現する原子間力顕微鏡の実現を目的としている。原子間力顕微鏡は、計測試料の表面をナノスケールで計測できる装置である。原子間力顕微鏡は、生きている生体試料の観察を行える唯一の装置であり、生体試料の観察では、試料を傷めないような高速計測が必須だが,原子間力顕微鏡の計測時間は長いことが知られており、通常、数分~十数分の計測時間がかかる。これまでに、オブザーバ、マルチレート制御、学習制御などのアドバンストな制御技術を投入することで、大幅な高速計測を実現できた。特に高速イメージングには避けて通れない、接触力の増加に対して、学習制御を取り入れたことにより、高速イメージング中においても接触力を抑圧できることを理論、実験の両面において示すことができた。今年度の取組みとして,原子間力顕微鏡のピエゾアクチュエータの高速化についてアドバンストな学習制御を提案した。通常の繰返し学習制御では,モデル化誤差がなかったとしても離散化により学習フィルタが位相誤差やゲイン誤差を持ってしまう。本研究では,マルチレート離散による安定な学習フィルタを用いて高速かつ安定に位置決めを完了させる手法を提案した。また,これまで有効な解決手法が確立されていない非最小位相連続時間系に対して,過渡中においても良好な追従特性を実現する2自由度制御系の提案を行い,実験により有効性を示した。従来法に対する改良点として,離散化により発生する不安定零点はマルチレート離散で対処し,連続時間の不安定零点は連続時間で設計された不安定な逆システムを安定なFIRフィルタで実現したことである。同手法は周波数応答を用いて設計するため設計手法が明確であり,これまで提案されてきている時間領域での設計のようなシステムの初期値に対する制約がなく,扱いやすいため今後の広い応用が期待されるものである。

Report

(2results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report

Research Products

(15results)

All 2011 2010 2009

All Presentation Patent(Industrial Property Rights)

  • [Presentation] Proposal of Surface Topography Observer Considering Z-scanner for High-speed AFM2011

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      American Control Conference 2010
    • Place of Presentation
      ボルチモア(アメリカ)
    • Year and Date
      2011-07-01
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 非最小位相系に対する軌道追従制御の-方法2011

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      電気学会 産業計測制御研究会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学(千葉)
    • Year and Date
      2011-03-08
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 完全追従制御を用いたモード切り換え型制御系の一設計法2010

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      電気学会 産業計測制御研究会
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京)
    • Year and Date
      2010-08-31
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Positioning Control for Piezo Scanner using Multirate Perfect Inverse Model Based Iterative Learning Control2010

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      Advanced Intelligent Mechatronics 2010
    • Place of Presentation
      モントリオール(カナダ)
    • Year and Date
      2010-07-08
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Proposal of Surface Topography Observer considering Z-scanner for High-speed AFM2010

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      American Control Conference 2010
    • Place of Presentation
      ボルチモア(アメリカ)(発表予定)
    • Year and Date
      2010-06-01
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] PTCに基づく繰返し学習制御を用いたピエゾスキャナの位置決め制御2010

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      電気学会 産業計測制御研究会
    • Place of Presentation
      東京農工大学(東京)
    • Year and Date
      2010-03-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] コンタクトモードAFMにおける接触力制御の提案2009

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      応用物理学会 第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山)
    • Year and Date
      2009-09-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Z スキャナの特性を考慮した表面形状オブザーバの提案2009

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      電気学会 産業計測制御研究会
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京)
    • Year and Date
      2009-09-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速原子間力顕微鏡のためのナノスケールサーボ制御2009

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      電気学会 平成21年産業応用部門大会
    • Place of Presentation
      三重大学(三重)
    • Year and Date
      2009-09-02
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Anti-saturation Surface Topography Observer for Amplitude Modulation Atomic Force Microscope2009

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      ICCAS-SICE 2009
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡)
    • Year and Date
      2009-08-18
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] High-speed High-precision control of Atomic Force Microscope by Surface Topography Learning Observer2009

    • Author(s)
      白石貴行
    • Organizer
      American Control Conference 2009
    • Place of Presentation
      セントルイス(アメリカ)
    • Year and Date
      2009-06-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 制御方法及び制御装置2010

    • Inventor(s)
      藤本博志、白石貴行、竹村征、石井眞二、山本浩司
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学, 株式会社森精機製作所
    • Filing Date
      2010-03-05
    • Application Year
      2010
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子間力顕微鏡装置2010

    • Inventor(s)
      藤本博志、白石貴行
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学
    • Acquisition Date
      2010-03-04
    • Acquisition Year
      2010
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子間力顕微鏡装置2010

    • Inventor(s)
      藤本博志、白石貴行
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学
    • Acquisition Date
      2010-03-25
    • Acquisition Year
      2010
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子間力顕微鏡装置2009

    • Inventor(s)
      藤本博志、白石貴行
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学
    • Acquisition Date
      2009-09-17
    • Acquisition Year
      2009
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL :

Published : 2009-04-01   Modified : 2016-04-21  

Information FAQ News Terms of Use

Powered by NII kakenhi