トンネル電流プローブを用いた真円度・円筒度のナノメータ計測

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09875044
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大前 伸夫 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029345)
• 研究分担者: 田川 雅人 大阪大学, 工学部, 助手 (10216806)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / トライボロジー / 円筒度 / マイクロマシン / 真円度 / AFM / STM

研究概要

マイクロマシンの駆動技術に関しては、静電モーターなどで問題となっている回転精度がキ-ポイントとなっている。しかし、ミリメートル以下の軸に対する真円度、円筒度などの計測は全くなされていないのが現状である。本研究では、研究室に現有している真円度測定器タリロンド100にマイクロ計測を付加することを目的とし、走査プローブ顕微鏡のプローブヘッドを応用して真円度計測を試みた。ピエゾ素子を3次元にアッセンブルしたトライポットを用いて、棒ゲージ(2mm、1mm)の円筒度を計測したところ、当初企画したトンネル電流測定は困難であり、原子間力をコンタクトモードで計測する方が実用的であり、かつ再現性も高いことが明らかになった。これはトンネル電流の大気中測定では測定物表面に吸着する気体の影響によって表面電子状態が不安定になることのほか、コンタミネーションの介在による放射電流値の揺らぎの影響が大きいためと思われる。また、原子間力の測定による真円度、円筒度検出は当初の研究目的を何ら損なうものではなく、研究遂行上全く問題はない。
以上のような研究の進展により、現在では原子間力顕微鏡法によってミリメートルサイズ以下の細線の真円度計測実験を続行している。本研究においてネックであった、測定物のセンタリングはピエゾ素子を用いた微小位置決め機構の採用によって飛躍的に改善され、テーブル回転時の振動は空気バネの採用により解決できた。

研究成果

• [文献書誌] H.Kinoshita et al,: "Hyperthermal atomic oxygen interaction with highly oriented pyrolytic graphite studied by scanning tunneling microscopy" Proc.7th International Symposium on Materials in a Space Environment. ESA SP-399. 211-216 (1997)
• [文献書誌] M.Tagawa et al,: "Oxidation of room temperature silicon(001)surfaces in a hyperthemal atomic oxygen" Proc.7th International Symposium on Materials in a Space Environment. ESA SP-399. 225-229 (1997)
• [文献書誌] N.Ohmae et al,: "Space tribology activities in Japan-Laboratory data and flight experiment aboard SFU/EFFU" Proc.7th International Symposium on Materials in a Space Environment. ESA SP-399. 387-391 (1997)
• [文献書誌] H.Nakagawa et al.: "Microtribological properties ofultrathin C60 films grown by MBE" Wear. in pring. (1998)
• [文献書誌] N.Ohmae: "Tribology in space stataion -Atomic oxygen effects-" Proc.International Symposium on Engineering for Safety,Reliability and Avaailability. in pring. (1998)
• [文献書誌] N.Ohmae: "Influence of water adsorption on microtribolgy of micromachines" Proc.NSF/AFOSR/ASME Workshop,Tribology issues and Opportunities in MEMS. in pring. (1998)