| 研究課題/領域番号 |
07650311
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
知能機械学・機械システム
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
田中 芳雄 大阪府立大学, 工学部 (60081246)
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| 研究分担者 |
菊田 久雄 大阪府立大学, 工学部, 助手 (10214743)
川田 博昭 大阪府立大学, 工学部, 講師 (90186099)
村田 顕二 大阪府立大学, 工学部, 教授 (30029079)
岩田 耕一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (20081242)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1996年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1995年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | micro cantilever / large deflection / electric field / drag force / viscous fluid / resonance / カンチレバ- / 大たわみ理論 / 3次元静電場 / ヤング率 / 薄膜 / 原子間力顕微鏡 / 力平衡方式 / 力・距離曲線 / マイクロマシン / マイクロ梁 / 減圧気相堆積法 / 屈折率 / 光リソグラフィ / 熱励起振動 / 周波数応答 |
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| 研究概要 |
1.マイクロマシン部材の最も基本的な形態として平板のカンチレバ-を取り上げ、レーザー励振によって振動させ、光テコで振幅を検出して共振特性を測定するシステムの構築を行った。これを用いて、カンチレバ-の空気中での共振周波数を測定し、これよりシリコン窒化膜のヤング率を測定した。
2.平板のカンチレバ-が3次元静電場における静電力によって生じるたわみ特性を解析するために、たわみが十分大きくなる場合も取り扱えるよう、大たわみ理論に基づき、たわみ、応力関数、静電力を達成させた計算機解析システムを構築した。これを用いて、静電力による平板のたわみを解析し、臨界の印加電圧でカンチレバ-のたわみが急激に増大して先端が基板に接触する特異性が存在し、平板の構造寸法,臨界電圧と平板のヤング率の関係を示した。
3.平板カンチレバ-の利用対象として原子間力顕微鏡(AFM)用プローブを取り上げ、力平衡方式を用いたAFMによる力距離曲線の測定について、その制御のためのモデルを作り、簡単な制御による効果をシミュレーションで確かめた。適当な制御パラメータを設定することで1/100秒のオーダーで一つの曲線が測定できることを見い出した。
4.生体液中でのマイクロ部材の運動特性として、平板カンチレバ-の水中での振動特性を測定した。レーザー励起によって強制振動させ、水中での周波数特性を得た。その結果、空気中で励振させた場合と比べて共振周波数が1/10程度となることがわかった。平板カンチレバ-が粘性流体中で受ける抗力を、平板カンチレバ-をカンチレバ-の幅に等しい直径をもつ球に等価的に置き換えて近似するビーズモデルを用いて共振特性の理論解析を行った結果、実験結果と比較的良い一致が得られた。
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